DE3344310A1

DE3344310A1 - Rotationskompressor

Info

Publication number: DE3344310A1
Application number: DE19833344310
Authority: DE
Inventors: Yukio Saitama Horikoshi; Hiroshi Tochigi Sakamaki; Susumu Sugishita
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1982-12-11
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1984-06-14
Also published as: GB2131878B; GB2131878A; GB8333062D0; DE3344310C2; JPH0151910B2; JPS59105990A; FR2537664A1; US4648819A; FR2537664B1; CA1234788A

Description

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NIPPON PISTON RING CO., LTD. 7. 12. 1983 2-6, Kudankita 4-chome Bd/IV/he

Chiyoda-ku, Tokyo /Japan K 5098

B e s c h r e i b u η g

Rotationskompressor

Die Erfindung betrifft einen Rotationskompressor, : der als Lader bei einer Verbrennungskraftmaschine verwendbar ist und mit einer Drehhülse versehen ist, welche in einem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet ist, die radial gleitbar in einem Rotor vorgesehen sind, welcher exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, und insbesondere einen Luftlagerraum, der zwischen dem Außenumfang der Drehhülse und dem Innenumfang des Mittelgehäuses begrenzt ist, um die Drehhülse schwimmend zu lagern.

In der japanischen Patentanmeldung 58-65988 ist ein Rotationskompressor mit einer Drehhülse zwischen-einem Mittelgehäuse und einem Rotor vorgesehen und schwimmend von komprimierbarem Fluid gelagert. Der Kompressor ist besonders als Lader für die Verwendung bei einem Kraftfahrzeugmotor geeignet, welcher über einen großen Geschwindigkeitsbereich arbeiten soll. Die Drehhülse dreht sich zusammen mit den Flügeln, um Reibungshitze und auch Reibungsverschleiß an der Spitze eines jeden Flügels zu beseitigen. Jedoch besteht die Möglichkeit eine Abnutzens oder ein Problem betreffend Festsetzung,

wenn Luft in dem Kompressionsraum hoch verdichtet ist, welcher zwischen der Drehhülse, dem Rotor und den benachbarten Flügeln eingeschlossen ist, um die Drehhülse von innerhalb des Innenumfangs des Mittelgehäuses zu drücken.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Rotationskompressor, in welchem die Drehhülse in einem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet und gegen direkte Berührung des Außenumfanges des Mittelgehäuses geschützt ist, wenn sie von innen zur Seite durch die Hochdruckluft in dem Kompressionsraum, bewegt wird.

Zu diesem Zweck ist der Kompressor gemäß der Erfindung mit einer Drehhülse, die in einem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln versehen ist, welche radial gleitbar in einem Rotor eingepaßt sind, der exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, wobei Saug- und Abgabekammern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Luftsammelausnehmungen in dem Innenumfang des Mittelgehäuses und/oder dem Aussenumfang der Drehhülse ausgebildet sind', und daß ein Luftlagerraum zwischen dem Innenumfang des Mittelgehäuses und dem Außenumfang der.Drehhülse mit Luft gespeist wird, die in dem Kompressor verdichtet ist. Die Luftsammelausnehmungen sind voneinander getrennt und vorzugsweise symmetrisch mit einem mittleren Querschnitt des Luftlagerraumes. Die Luftsammelausnehmungen in dem Mittelgehäuse sind wenigstens in dem Innenumfang der Kompressionsseite ausgebildet, welchen die Drehhülse berühren kann. Luft in dem Luftlagerraum wird längs des Innenumfanges des Mittelgehäuses durch den Außenumfang der Drehhülse gezogen, um sich an einem Seitenende einer jeden Ausnehmung, nämlich an dem Gegenende der Ausnehmung in dem Außenumfang der Drehhülse und dem Drehende der Ausnehmung in dem Innenumfang

des Mittelgehäuses zu sammeln. Die gesammelte Luft erhöht nicht nur die Lagerfähigkeit des Luftlagerraumes, sondern drückt auch die Drehhülse zurück, wenn die Drehhülse durch die Hochdruckluft zur Seite bewegt wird,
um die angesammelte Luft in den Ausnehmungen zu drücken. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung bestehen im wesentlichen darin, daß der Kompressor ohne Abnutzungsprobleme ist, selbst wenn Luft hoch verdichtet wird, wobei die Drehhülse und das Mittelgehäuse frei von Festfreßproblemen und während einer langen Zeit einsetzbar sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
!5 In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 perspektivisch eine Ausführungsform mit

einem weggebrochenen Teil, um die Innen-. seite des Rotationskompressors freizu

legen,

Fig. 2 einen Axialschnitt des Kompressors nach

Fig. 2,
25

Fig. 3 .eine Schnittansicht längs der Linie

III-III in Fig. 2,

Fig. 4 und 5 die Drehhülse nach Fig. 1 in größerer Darstellung, um die Tiefe der Luftsam-

melausnehmung zu zeigen,

Fig. 6 eine Abwicklung eines Teils des Innen-

umfangs des Mittelgehäuses nach Fig. 1, 35

Fig. 7 und 8 eine andere Ausführungsform ähnlich

Fig. 4 und 5,

Fig. 9 bis 12 perspektivische Darstellungen weiterer

Ausführungsformen ähnlich Fig. 4.

Der Kompressor gemäß Erfindung umfaßt nach Fig. 1 einen Rotor 10 mit einer Drehwelle 12, die drehbar von Lagern 18, 19 in entsprechenden vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, 23 gelagert und mit dem vorderen Ende an einer Scheibe 14 befestigt ist, die von einem nicht gezeigten Motor gedreht wird.' Eine Vielzahl von Flügeln 16 ist radial gleitbar in entsprechenden Flügelausnehmungen 15 in dem Rotor 10 aufgenommen, wobei ihre Spitzen in Kontakt mit dem Innenumfang einer Drehhülse 30 sind. Die Drehhülse 30 ist innerhalb des Mittelgehäuses 22 angeordnet und begrenzt einen Luftlagerraum 40 mit einer Breite von.0,02 bis 0,15 mm.

Eine Abdichtung ist zwischen dem rückwärtigen Seitengehäuse 23 und der rückwärtigen Abdeckung 24 vorgesehen, in welcher eine Entladekammer 41 und eine Saugkammer (nicht gezeigt) vorgesehen sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erstreckt sich jeder Flügel radial von der Ausnehmung 15 in dem Rotor 10 und weist eine Spitze bzw. Scheitel auf, die in.Kontakt mit dem Innenumfang der Drehhülse 30 ist. Die vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 weisen Innenflächen auf, die je mit einer ringförmigen Ausnehmung 26 versehen sind, in welchen ein ölfreies Lagerglied 25 zwecks glatten Kontakts mit den Seitenflächen der drehhülse 30 eingebettet ist. Die Entlade- und Saugkammern 41, 51 sind entsprechend mit den Ablaß- und Saugdurchgängen 42, 52 verbunden. Das rückwärtige Seitengehäuse 23 weist ein Hochdruckloch 44 auf, das sich von dem Ablaßventil 60 zu einer Hochdruckausnehmung 45 erstreckt, welche in der Verbindungsfläche zwischen dem Mittelgehäuse 22 und dem rückwärtigen Seitengehäuse 23 ausgebildet ist. Das Mittelgehäuse 22 ist mit einem

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1. Hochdruckdurchgang 46 versehen, der sich axial von der Hochdruckausnehmung 45 erstreckt. Der Hochdruckdurchgang 46 ist mit einer Vielzahl von Drosseln 47 versehen, die zum Innenumfang des Mittelgehäuses 22 geöffnet sind.

Somit ist die Entladekammer 41 mit dem Luftlagerraum verbunden. Bolzen 27 erstrecken sich durch die verdickte Wand 28 des Mittelgehäuses 22, den vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, 23 und durch die rückwärtige Abdeckung 24, um sie axial als einen Körper zu fixieren. Die Kugellager.-18, 19 tragen die Drehwelle 12, welche lösbar mit der Scheibe 14 durch Zwischenschaltung einer elektromagnetischen Kupplung verbunden ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Hochdruckdurchgang 46 an"der Hochdruckausnehmung 45 angeordnet, die einen kreisförmigen Bogen mit einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr 170 in der Kompressionsseite des Kompressors bildet. Eine Vielzahl von Hoehdruckdurchgängen 46 erstreckt sich axial von der Verbindungsausnehmung 45 ⁱⁿ das Mittelgehäuse 22. Der Luftlagerraum 40 ist zwischen dem Außenumfang der Drehhülse 30 und dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 ausgebildet, um die Drehhülse 30 schwimmend zu lagern. Vier Flügel 16 sind in die Ausnehmungen 15 eingepaßt, um die Saugräume 53 in der Saugseite und die Kompressionsräume in der Kompressionsseite zusammen mit der Außenfläche des Rotors 10 und der Innenfläche der Drehhülse 30 zu begrenzen. Vier Bolzen 27 sind umfangsmäßig in gleichem Abstand voneinander in den verdickten Wandabschnitten 28 des Mittelgehäuses 22 vorgesehen.

Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, weist die Drehhülse eine Vielzahl von fischgrätenartigen Luftsammelausnehmungen 32 auf, die in dem Außenumfang 31 durch elektrolytisches Ätzen oder mittels eines Sandblasverfahrens ausgebildet sind. Die Luftsammelausnehmungen 32 sind

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axial symmetrisch und 0,02 bis 0,08 mm tief. Keine Luftsammelausnehmungen sind immer in dem Innenumfang des Mittelgehäuses und in dem Außenumfang der Drehhülse ausgebildet. Im allgemeinen sind die Luftsammelausnehmungen in der Drehhülse vorgesehen, und jene in dem Mittelgehäuse sind fortgelassen. In dem Fall, daß die Luftsammelausnehmungen sowohl im Außenumfang der Drehhülse als auch im Innenumfang des Mittelgehäuses vorgesehen sind, sollte viermieden werden, daß sich beide Ausnehmungen vollständig einander während der Rotation der Drehhülse überlappen. Beispielsweise wenn die Luftsammelausnehmungen 35 in dem Innenumfang 34 des Mittelgehäuses 22 V-förmig ausgebildet sind, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, sollte die Drehhülse 30 mit umgekehrt V-förmigen Luftsammelausnehmungen 32 versehen sein, wie dies in Fig. 7 und 8 gezeigt ist.'Sonst würde die Ausnehmung nicht von Nutzen sein, um die Drehhülse gegen direkten Kontakt mit dem Mittelgehäuse zu schützen.

Die Luftsammelausnehmungen können in einer Vielzahl von Formen ausgebildet sein, wie dies in Fig. 9 bis 12 gezeigt ist. Die Drehhülse 30 nach Fig. 9 weist Luftsammelausnehmungen 32 auf, die aus einer mittleren Gruppe von W-förmigen Ausnehmungen und einer gegenüberliegenden Gruppe von V-förmigen Ausnehmungen zusammengesetzt sind. Die Drehhülse 30 nach Fig. 10 ist mit Luftsammelausnehmungen 32 versehen, die aus einer mittleren Gruppe W-förmiger Ausnehmungen und gegenüberliegenden Gruppen von schrägen Ausnehmungen besteht, die zueinander nicht symmetrisch sind. Die Drehhülse 30 nach Fig. 11 ist mit Vertiefungen 33 zusätzlich zu den Ausnehmungen 32 ähnlich den obigen versehen. Die Vertiefungen 33 sind umfangsmäßig ausgerichtet und tiefer als jene in der Form einer schrägen, V-förmigen und W-förmigen Ausnehraung. Die Vertiefung 33 ist etwas in Umfangsrichtung lägnlich ausgebildet, um wirksam Luft an dem der Rotation

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entgegengesetzten Ende zu sammeln, wenn sich die Drehhülse 30 dreht. Die Drehhülse 30 nach Fig. 12 ist mit Luftsammelausnehmungen 32 in der Form einer runden Vertiefung ausgebildet, die etwas unterschiedlich zu den Vertiefungen nach Fig. 11 ist. Im Betrieb wird die Rotation eines Motors auf den Rotor 10 über die Scheibe 14 übertragen. Luft wird in den Saugraum 53 durch die Saugkammer 31 und den Saugdurchgang 52 geleitet und dann ^u dem Kompressionsraum *f3 geführt. Die Luft wird in dem'Kompressionsraum 43 verdichtet und zur Abgabekammer 41 über den Auslaßdurchgang 42 und das Ablaßventil 60 geliefert. Ein Teil der verdichteten Luft wird durch das Hochdruckloch 44 und die Hochdruckausnehmung 45 zu den Hochdruckdurchgängen 46 geleitet, von wo sie in die Kompressionsseite des Luftlagerraumes 40 durch die Drosseln 47 eingeführt wird. Die längs des Luftlagerraumes 40 strömende Luft trägt die Drehhülse 30 mit statischem und dynamischem Druck. Die eingedrückte Luft wird von dem Außenumfang der Drehhülse 30 gezogen, um längs des Innenumfangs des Mittelgehäuses 32 zu strömen. Die Luft wird teilweise an den entsprechenden Enden in der Gegendrehrichtung der umfangsmäßig oder schräg verlängerten Luftsammelausnehmungen 32, 33 in dem Außenumfang der Drehhülse 30 als auch an dem entsprechenden Ende in der Drehrichtung der.schrägen länglichen Luftsammelausnehmungen 35 in dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 gesammelt. Die gesammelte Luft erhöht den Luftlagereffekt des Luftlagerraumes 40. Es wurde festgestellt, daß die Maximallast des Luftlagerraumes 40 nicht höher

ρ
als 30 kg/cm ohne die Luftsammelausnehmungen ist, je-

2 ?

doch sich auf 150 kg/cm bis 200 kg/cm in dem Fall erhöht, daß Mittelgehäuse oder Drehhülse mit den Luftsammelausnehmungen gemäß Erfindung versehen sind.

Die Drehhülse 30 wird von innerhalb des Innenumfanges der Kompressionsseite des Mittelgehäuses 22 von der

Hochdruckluft in dem Kompressionsraum 32 seitwärts bewegt, der von der Drehhülse 30, dem Rotor 10 und den Flügeln 16 begrenzt ist. Jedoch drückt die angesammelte Luft in den Luftsammelausnehmungen die Drehhülse 30 in die Innenmitte des Mittelgehäuses 32 zurück, wenn immer der Hochdruck in dem Kompressionsraum 43 die Drehhülse 30 zum Innenumfang des Mittelgehäuses 22 drückt. Die Drehhülse 30 wird wirksam an einer Berührung des Innenumfanges des Mittelgehäuses 22 gehindert, wenn der Innenumfang des Mittelgehäuses 22 und/oder der Außenumfang der Drehhülse 30 mit den Luftsammelausnehmungen 32, 35. versehen ist. Dies ist wirksamer, wenn beide Teile mit den Luftsammelausnehmungen versehen sind, wenn sich die Luftsammelausnehmungen 32, 35 in dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 und dem Außenumfang der Drehhülse 33 einander nicht überlappen, um die gesammelte Luft während der Rotation der Drehhülse 30 aufzuzehren.

Aus dem Obigen ergibt sich, daß die Luftsammelausnehmung gemäß Erfindung wirksam ist, um zu verhindern, daß der Außenumfang der Drehhülse direkt den Innenumfang des Mittelgehäuses berührt, wobei keine Möglichkeit eines Abnutzens oder Festfressens zwischen Drehhülse und Mittelgehäuse vorhanden ist.
25

ΛΑ.
Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. / Rotationskorapressor mit einem Mittelgehäuse,

'ner Drehhülse, die in dem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet ist, die radial bewegbar in einem Rotor angeordnet sind,welcher exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, wobei ein Luftlagerraum zwischen dem Außenumfang der. Drehhülse und dem Innenumfang des Mittelgehäuses sowie Saug- und Abgabekammern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Luftsammelausnehmungen (32, 33, 35) in dem Innenumfang des Mittelgehäuses (22) und/oder dem Außenumfang der Drehhülse (30) vorgesehen ist, x^elche voneinander getrennt sind.

2. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftlagerraum (40) mit Luft gespeist ist, die in dem Rotationskompressor verdichtet ist.

ZULASSUNG: * LG MÜNCHEN I UND II, * * ZUSÄTZLICH OLG MÜNCHEN UND BAYER. OBERSTES LANDESGERICHT

3- Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmungen (32,33, 35) axial symmetrisch sind.

4. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmungen (32, 33, 35) parallel zur Umfangsrichtung oder dazu geneigt angeordnet sind.

5. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmungen (32, 33, 35) fischgrätenartig ausgebildet sind.

6. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmungen (32,. 33, 35) Vertiefungen sind.

7- Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmungen (32, 33, 35) V-förmig ausgebildet sind.

8. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmungen (32, 33, 35) W-förmig ausgebildet sind.

9. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelgehäuse (22) einen Kompressionsseiten-Innenumfang (3*0 aufweist, welcher mit den Luftsammelausnehmungen (35) versehen ist.

10. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehhülse (30) einen Außenumfang (31) aufweist, welche vollständig mit den Luftsammeiausnehmungen (32, 33) versehen ist.