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Verdrängermaschine für kompressible Medien
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible
Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Verdrängermaschinen dieser Bauart sind beispielsweise durch die DE-OS
31 07 231 bekannt. Diese Maschinen zeichnen sich durch eine nahezu pulsationsfreie
Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden
gasförmigen Arbeitsmittels aus und können daher u. a. auch für Aufladezwecke von
Brennkraftmaschinen mit Vorteil herangezogen werden. Während des Betriebes einer
solchen dann als Kompressor arbeitenden Verdrängermaschine werden entlang der Verdrängerkammer
zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden
der Verdrängerkammer infolge unterschiedlicher Krümmung der Spiralformen mehrere,
etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von einem Arbeitsmitteleinlaß
durch die Verdrängerkammer hindurch zu einem Arbeitsmittelauslaß hin bewegen, wobei
ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeitsmittels dementsprechend
erhöht werden kann.
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Die Verdrängerkörper werden durch auf dem scheibenförmigen Läufer
im wesentlichen senkrecht stehend gehaltene, spiralförmige Leisten gebildet, die
eine relativ große axiale Länge im Verhältnis zu ihrer Stärke aufweisen. Ähnliche
Verhältnisse liegen auf der Seite des Gehäuses vor, wo zwischen den Verdrängerkammern
ebenfalls spiralförmige, leistenartige Kammerwände stehenbleiben mit im Verhältnis
zur Wandstärke relativ großer Länge in axialer und Umfangsrichtung. Dabei sind die
im wesentlichen senkrecht verlaufenden Endkanten der Leisten zumindest im Bereich
der von der Läuferscheibe bzw. dem Gehäusegrund am weitesten
abliegenden
Faser relativ instabil, so daß sie während des Betriebs leicht an benachbarten Bauteilen
anlaufen können. Im Fußbereich dieser Leistenendkanten ergeben sich zudem erhebliche
Beanspruchungen, die unter Umständen sogar zum Bruch führen können.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Verdrängermaschine der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, bei der die vorstehend
geschilderten Nachteile vermieden werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 genannten Merkmale erreicht. Erfindungsgemäß sollen zumindest die an der Eintrittsseite
des Arbeitsmittels befindlichen Endkanten der Leisten schräg zur Läuferscheibenebene
unter einem Winkel, der kleiner als 900 ist, verlaufen. Auf diese Weise wird im
Bereich der freistehenden Endkantenecken eine größere Stabilität erreicht, weil
der Fußbereich der Leisten in Umfangsrichtung verlängert wird. Durch diese Maßnahme
wird gleichzeitig auch eine Verbesserung des Geräuschverhaltens der Verdrängermaschine
erreicht, da infolge des schrägen Verlaufs der Endkanten ein weicheres Überschneiden
der Einlaßöffnung beim Öffnen bzw. Schließen erfolgt. Grundsätzlich können natürlich
auch die der Auslaßseite zugeordneten Endkanten der Leisten schräg zur Läuferscheibenebene
verlaufen. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß
den Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Darstellung gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird.
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Die Zeichnung zeigt in Figur 1 eine stirnseitige Ansicht eines Läufers
der Verdrängermaschine gemäß der Erfindung und Figur 2 eine seitliche Ansicht eines
Teils des Läufers mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Leistenendkante.
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In der Zeichnung ist mit 1 insgesamt der Läufer einer vorzugsweise
für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen verwendeten Verdrängermaschine
bezeichnet,
der an wenigstens einer Stirnseite, bevorzugt aber auf beiden Seiten, in Form von
spiralförmig verlaufenden Leisten 3a und 3b gebildete Verdrängerkörper aufweist,
von denen bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel zwei ineinandergreifende dargestellt
sind. Zu diesen Verdrängerkörpern gehören, wie in der Zeichnung nicht weiter dargestellt
ist, je eine Verdrängerkammer in einem feststehenden Gehäuse, die in diesem nach
Art eines spiralförmigen Schlitzes eingearbeitet sind.
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Diese Verdrängerkammern verlaufen jeweils von einem am äußeren Umfang
des Gehäuses vorgesehenen Einlaßraum zu einem am inneren Umfang vorgesehenen Auslaßraum
und weisen im wesentlichen parallele, in konstantem Abstand zueinander angeordnete,
spiralförmige, nämlich beispielsweise durch mehrere aneinander anschließende Kreisbögen
gebildete, Kammerwände auf, zwischen denen die durch die Leisten 3a und 3b gebildeten
Verdrängerkörper in die Verdrängerkammern eingreifen. Die Krümmung jedes spiralförmigen
Verdrängerkörpers ist dabei so bemessen, daß er die inneren und äußeren Kammerwände
des Gehäuses an mehreren, beispielsweise an jeweils zwei Stellen nahezu berührt.
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Mit 4 ist in der Zeichnung insgesamt eine aus zwei angetriebenen Exzenteranordnungen
bestehende Antriebsanordnung zum Antrieb des Läufers 1 angegeben, die dafür sorgt,
daß alle Punkte der Läuferscheibe 2 und damit auch alle Punkte der beiden Leisten
3a und 3b eine kreisförmige Verschiebebewegung ausführen, deren Verlauf für den
Mittelpunkt 5 der Läuferscheibe 2 durch den mit strichpunktierten Linien angedeuteten
Kreis 7 um die Gehäuseachse 6 angegeben ist. Die Konturen der Kammerwände ergeben
sich dann als Umhüllende der Konturen der Leisten 3a bzw. 3b.
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Infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherung der Leisten 3a, 3b
an die inneren und äußeren Kammerwände der zugeordneten Verdrängerkammern ergeben
sich auf beiden Seiten der Leisten sichelförmige, das Arbeitsmedium einschließende
Arbeitsräume, die während des Antriebs der Läufer scheibe 2 durch die Verdrängerkammern
in Richtung auf den Auslaßraum verschoben werden, wobei sich die Volumina dieser
Arbeitsräume auch verringern können und der Druck des Arbeitsmittels dann entsprechend
erhöht wird.
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Um nun eine höhere Stabilität der von der Läuferscheibe 2 am weitesten
entfernten Fasern der Endkanten 8a bzw. 8b der Leisten 3a zu erreichen,
soll,
wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, die Endkante 8a unter einem Winkel bezüglich
der Ebene der Läuferscheibe 2 verlaufen, der kleiner als 900, beispielsweise etwa
750, ist. Dadurch erhält die äußere freistehende Kantenecke 10a eine größere Basis
am Leistenfuß und damit eine höhere Festigkeit gegen Biegung. Die Gefahr der Verformung
bzw. des Anschlagens an die Verdrängerkammerwände wird dadurch entscheidend reduziert.
Darüber hinaus ergibt sich eine günstige Auswirkung auf die Geräuschbildung der
Maschine, da infolge eines weichen Überschneidens der Einlaßöffnung eine Dämpfung
der Einlaßpulsationen erreicht wird.
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Auch die der Auslaßseite zugeordneten Endkanten 9a bzw. 9b der Leisten
3a, 3b könnten so verlaufen, daß sie gegenüber der Ebene der Läufer scheibe 2 einen
Winkel kleiner als 900 einschließen. Jedoch ist hier die Gefahr der Verbiegung der
freistehenden Endkantenecke wegen der größeren Krümmung der Leisten in diesem Bereich
nicht so groß.
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Auch die Endkanten der spiralförmigen Kammerwände des Gehäuses sind
mit Vorteil in gleicher Weise ausgebildet. Dabei können die Winkel der Endkantenschrägen
gegenüber der Läuferscheibenebene bzw. der Gehäusegrundebene verschieden groß sein.
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Um das Geräuschverhalten der Verdrängermaschine weiter zu verbessern,
ist es zweckmäßig, den Umschlingungswinkel der spiralförmigen Verdrängerkörperleisten
bzw. Kammerwandleisten um ein geringes Maß unterschiedlich groß zu bemessen. Die
absolute Größe des Umschlingungswinkels kann dabei, wie in der Zeichnung angedeutet
ist, etwa 3600 betragen; er kann jedoch auch mehr oder weniger größer oder kleiner
sein.
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