DE3344882C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskompressor mit einem Mittelgehäuseteil und mit vorderseitigen und rückseitigen Gehäuseteilen, welche an den beiden Seiten des Mittelgehäuse­ teiles vorgesehen sind und an letzterem mit Hilfe einer Viel­ zahl von Bolzen befestigt sind, mit einer Drehhülse, die zwecks Rotation in dem Mittelgehäuseteil angeordnet ist, wo­ bei zwischen Drehhülse und Mittelgehäuseteil ein als Luft­ lagerraum wirkender Spalt begrenzt ist, und mit einem ex­ zentrisch in der Drehhülse angeordneten Rotor, welcher eine Vielzahl von radial verschiebbaren Schiebern aufweist.

In der JP 58-65 988 A ist ein Rota­ tionskompressor mit einer Drehhülse vorgesehen, die zwischen einem Mittelgehäuse und einem Rotor angeordnet und schwim­ mend von komprimierbarem Fluid getragen ist. Der Kompressor ist besonders für einen Lader eines Kraftfahrzeugmotors geeignet, welche über einen großen Geschwindigkeitsbereich arbeiten muß. Die Drehhülse dreht sich zusammen mit Schiebern, um Reibungshitze und Abrieb an dem Scheitel eines jeden Schiebers zu vermeiden. Es ist jedoch unvermeidbar, daß ein Temperaturanstieg aufgrund der adiabatischen Kompression von Luft auftritt und dadurch eine Wärmeausdehnung des Mittel­ gehäuses und der Drehhülse vorhanden ist, während der Kom­ pressor läuft. Hier besteht die Möglichkeit, daß die Dreh­ hülse und das Mittelgehäuse sich gegenseitig abnutzen oder aneinander festfressen, wenn sie aufgrund einer Wärmedehnung verformt werden.

Aus der DE-PS 10 00 559 ist ein Vielzellenverdichter bekannt, in dessen Gehäuse eine Drehhülse zentrisch angeordnet ist. Am äußeren Umfang dieser Drehhülse sind in radialen Schlitzen frei verschiebbar Hilfsschieber vorgesehen, die aus der In­ nenfläche der Gehäusebohrung anliegen und zwischen dieser und der Drehhülse Entlastungskammern bilden.

Aus der US-PS 23 24 903 ist ein Rotationskolbenverdichter be­ kannt, in dessen Mittelgehäuse eine frei drehbare Drehhülse angeordnet ist, deren Kanten in Ausnehmungen in den Gehäuse­ kappen hineinragen. Die Seitenabschnitte dieser Drehhülse sind von Ringlagern getragen, die im Gehäuse angeordnet sind. Der Spalt zwischen Drehhülse und Mittelgehäuse kann zur Schmierung und Wärmeabführung mit Öl gefüllt sein.

Aus der DE-OS 29 45 488 ist eine als Flügelzellenpumpe ausge­ bildete Vakuumpumpe bekannt, bei welcher der Rotor direkt im Gehäuse angeordnet ist. In einer Ausgestaltung sind dort Rotor und Gehäuse aus einem Material hergestellt, bei dem bei Wärme­ ausdehnung insbesondere keine Probleme bei der Axialabdichtung entstehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Rotationskompressor der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß der Luftlagerraum zwischen der Innenfläche des Mittelge­ häuses und der Außenfläche der Drehhülse eine Lagerkapazität aufweist, die von der Temperatur innerhalb des Kompressors unbeeinflußt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mittelgehäuseteil und die Drehhülse aus Werkstoffen herge­ stellt sind, welche im wesentlichen den gleichen Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten aufweisen.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung eines Rotationskom­ pressors ist der Luftlagerraum zwischen der Außenfläche der Drehhülse und der Innenfläche des Mittelgehäuses im wesent­ lichen unabhängig von der Temperatur innerhalb des Kompres­ sors gleichbleibend. Demzufolge ist die Lagerfähigkeit immer ausreichend, um die Drehhülse schwimmend zu stützen und den Außenumfang der Drehhülse und den Innenumfang des Mittel­ gehäuses vor Abnutzung und Festfressen zu schützen.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rotations­ kompressors ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.

Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß die Drehhülse sanft ohne Abnutzung oder Festfressen am Innenumfang des Mittelgehäuses rotiert, wenn die Temperatur in dem Kompressor aufgrund unvermeidbarer adiabatischer Kompression von Luft ansteigt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläu­ terung der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 perspektivisch und teilweise weggebrochen einen Rotationskompressor,

Fig. 2 einen Axialschnitt des Rotationskompressors nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 weist der Rotationskompressor einen Rotor 10 auf, der einstückig mit einer Drehwelle 12 versehen ist, welche drehbar von Lagern 18, 19 in entsprechenden Seitengehäusetei­ len 21, 23 getragen und mit einem Vorderende an einer Scheibe 14 befestigt ist, welche von einem nicht-gezeigten Motor ge­ dreht wird. Eine Vielzahl von Schiebern 16 ist radial gleit­ bar in den entsprechenden Ausnehmungen 15 in dem Rotor 10 an­ geordnet, wobei ihre Scheitel in Kontakt mit der Innenfläche einer Drehhülse 30 sind. Die Drehhülse 30 ist innerhalb des Mittelgehäuseteiles 22 angeordnet, um dazwischen einen Luft­ lagerraum mit einer Breite von 0,02 bis 0,15 mm zu begrenzen. Eine Abdichtung ist zwischen dem rückwärtigen Seitengehäuse­ teil 23 und einer rückwärtigen Abdeckung 24 vorgesehen, in welcher eine Abgabekammer 41 und eine Saugkammer (nicht ge­ zeigt) vorgesehen sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, tragen Kugellager 18, 19 die Dreh­ welle 12, welche lösbar mit der Scheibe 14 mit einer elektro­ magnetischen Kupplung verbunden ist. Jeder Schieber 16 er­ streckt sich radial von der Ausnehmung 15 und weist einen Scheitel auf, der in Kontakt mit der Innenfläche der Dreh­ hülse 30 ist. Die Abgabekammer 41 ist innen über ein Ablaß­ ventil 6 mit einem Abgabedurchgang 42 verbunden, und eine Saugkammer 61 ist innen mit einem Saugdurchgang 52 verbunden. Das rückwärtige Seitengehäuseteil 23 ist mit einem Hochdruck­ loch 44 versehen, das sich von einem Ablaßventil 60 zu einer Hochdruckausnehmung 45 in der Verbindungsfläche zwischen dem Mittelgehäuseteil 22 und dem rückwärtigen Seitengehäuseteil 23 erstreckt. Das Mittelgehäuseteil 22 ist mit einem Hochdruck­ durchgang 46 versehen, der sich axial von der Hochdruckaus­ nehmung 45 erstreckt. Der Hochdruckdurchgang 46 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen oder Drosseln 47 versehen, die zu einem Luftlagerraum 40 zwischen der Innenfläche des Mittel­ gehäuseteiles und der Außenfläche der Drehhülse 30 geöffnet sind. Somit ist die Entladekammer 41 mit dem Luftlagerraum 40 verbunden. Bolzen 27 erstrecken sich durch die verdickten Ab­ schnitte 28 des Mittelgehäuseteiles 22, die vorderen und rück­ wärtigen Seitengehäuseteile 21, 23 und die rückwärtige Ab­ deckung 24, um diese Teile axial festzulegen. Die vorderen und rückwärtigen Seitengehäuseteile 21, 23 sind in den Innen­ flächen mit ringförmigen Ausnehmungen 26 versehen, in welchen ölfreie Lagerglieder 25 aus Kohlenstoff, Aluminiumoxid, Si­ liciumnitrid oder dergleichen zwecks sanften Kontaktes mit den entsprechenden Seitenflächen der Drehhülse 30 eingebettet sind.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Hochdruckdurchgänge 46 an der Hochdruckausnehmung 45 angeordnet, welche einen Kreis­ bogen mit einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr 170° in der Kompressionsseite des Kompressors bildet. Vier Schieber 16 sind in den Ausnehmungen 15 angeordnet, um einen Saugarbeits­ raum 53 in der Saugseite und einen Kompressionsarbeitsraum 43 in der Kompressionsseite zusammen mit der Außenfläche des Ro­ tors 10 und der Innenfläche der Drehhülse 30 zu begrenzen. Vier Bolzen 27 sind umfangsmäßig im gleichen Abstand vonein­ ander in den verdickten Abschnitten des Mittelgehäuseteiles 22 vorgesehen. Der Luftlagerraum 40 ist zwischen der Außenfläche der Drehhülse 30 und der Innenfläche des Mittelgehäuseteiles 22 begrenzt, um die Drehhülse 30 schwebend zu tragen. Das Mittelgehäuseteil 22 und die Drehhülse 30 sind aus einer Alu­ miniumlegierung mit hohem Si-Gehalt hergestellt. Die Innen­ fläche des Mittelgehäuseteiles 22 und die Außenfläche der Drehhülse 30 sind anodisiert bzw. eloxiert.

Im Einsatz des Rotationskompressors in einem Abgas-Umlauf­ system wird heißes Abgas in den Rotationskompressor gegeben und in dem Kompressionsraum 43 verdichtet. Das heiße Gas wird adiabatisch verdichtet, um auf eine sehr hohe Temperatur anzusteigen, die auf das Mittelgehäuseteil 22 über die Dreh­ hülse 30 übertragen wird. Folglich werden die Drehhülse 30 und das Mittelgehäuseteil 22 auf eine sehr hohe Temperatur er­ hitzt und erzeugen eine Wärmeausdehnung. Jedoch dehnen sich das Mittelgehäuseteil 22 und die Drehhülse 30, die beide aus dem gleichen Material oder einer Aluminiumlegierung mit hohem Si-Gehalt hergestellt sind, thermisch um die gleiche Größe, so daß der Luftlagerraum 40 immer wesentlichen die gleiche Dicke wie anfänglich aufweist, und zwar unabhängig von einem Temperaturanstieg in dem Rotationskompressor. Somit weist der Luftlagerraum 40 die gleiche Lagerkapazität selbst bei hohen Temperaturen auf, wenn einmal die radiale Breite des Luftlager­ raumes 40 so ist, daß er eine Lagerkapazität zum schwebenden Lagern der Drehhülse bei Raumtemperatur aufweist. Demzufolge tritt schwerlich ein Abnutzen zwischen der Außenfläche der Dreh­ hülse 30 und der Innenfläche des Mittelgehäuseteiles 22 auf. Selbst wenn sich die Drehhülse 30 und das Mittelgehäuseteil 22 berühren, ergibt sich weder eine Abnutzung noch ein Festfressen, und zwar aufgrund der Anodisierung bzw. Veredelung der Innen­ fläche des Mittelgehäuseteiles 22 und der Außenfläche der Dreh­ hülse 30. Der Bolzen 27 ist aus einer Aluminiumlegierung her­ gestellt, die hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Aluminiumlegierung mit hohem Si-Gehalt für das Mit­ telgehäuseteil 22 ist. Andere Aluminiumlegierungen sind als Ma­ terial zum Herstellen des Mittelgehäuseteiles wie auch der Drehhülse geeignet. Eine Aluminiumlegierung ist deshalb wün­ schenswert, weil das Gewicht des Mittelgehäuseteiles und der Drehhülse reduziert wird. Jedoch können das Mittelgehäuseteil und die Drehhülse aus Eisenwerkstoffen wie beispielsweise Guß­ eisen und Stahl hergestellt sein. Wenn das Mittelgehäuseteil und die Drehhülse aus Gußeisen hergestellt sind, das selbst schmierenden Graphit enthält, kann ein Berühren ohne Abnutzung oder Festfressen erfolgen.

Claims (4)

1. Rotationskompressor mit einem Mittelgehäuseteil und mit vorderseitigen und rückseitigen Gehäuseteilen, welche an den beiden Seiten des Mittelgehäuseteiles vorgesehen sind und an letzterem mit Hilfe einer Vielzahl von Bolzen befestigt sind, mit einer Drehhülse, die zwecks Rotation in dem Mittel­ gehäuseteil angeordnet ist, wobei zwischen Drehhülse und Mit­ telgehäuseteil ein als Luftlagerraum wirkender Spalt begrenzt ist, und mit einem exzentrisch in der Drehhülse angeordneten Rotor, welcher eine Vielzahl von radial verschiebbaren Schie­ bern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelgehäuseteil (22) und die Drehhülse (30) aus Werk­ stoffen hergestellt sind, welche im wesentlichen den glei­ chen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.

2. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittelgehäuse (22) und die Drehhülse (30) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.

3. Rotationskompressor nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenfläche des Mittelgehäuseteiles (22) und die Außenfläche der Drehhülse (30) anodisiert oder eloxiert sind.

4. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittelgehäuseteil (22) und die Drehhülse (30) aus Eisen-Werkstoffen hergestellt sind.