DE3616579A1

DE3616579A1 - Fluegelzellenverdichter

Info

Publication number: DE3616579A1
Application number: DE19863616579
Authority: DE
Inventors: Kenichi Dipl.-Ing. Konan Saitama Inomata
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1986-11-27
Also published as: AU580872B2; KR890000938B1; DE3616579C2; AU5760686A; KR860009235A; US4712987A; JPS61268894A

Description

Flügelzellenverdichter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flügelzellenverdichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Flügelzellenverdichter werden bevorzugt in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet. Bei der vorliegenden Erfindung geht es vor allem um die Drehmomenten->. Schwankungen, die sich im Betrieb solcher Verdichter ergeben.

Bei einem Flügelzellenverdichter, bei dem sich ein Rotor und auf diesem angeordnete Flügel in einem Pumpengehäuse mit einer inneren Umfar.gsf 1 äche befinden, die als endlose Nockenfläche ausgebildet ist, hat diese Nockenfläche, längs deren bei sich drehendem Rotor die Flügel gleiten, ein elliptisches Nockenprofil, sofern es sich um die Bauart handelt, bei der das Pumpengehäuse zwei Pumpkammern hat, bzw. ein kreisförmiges Nockenprofil bei der Bauart, bei der im Pumpengehäuse eine einzige Pumpkammer vorgesehen ist.

Bislang wurde, wenn man das Nockenprofil der endlosen Nockenfläche auslegte, die Überlegung nur wenig berücksichtigt, wie man die Schwankungen des auf den Rotor wirkenden Drehmoments klein machen könnte. Deshalb haben die bekannten Flügelzellenverdichter bei jedem Zyklus des Ansaugens, Verdichtens und Förderns von Druckmittel große Drehmomentenschwankungen, welche Betriebsgeräusche und Vibrationen des Verdichters bei dessen Betrieb verursachen.

In der US - PS 4 480 973 der Anmelderin wurde bereits angegeben, daß ein Nockenprofil solche Drehmomentenschwankungen verkleinern kann, wenn es den nachfolgenden Anforderungen entspricht:

(1) die Verdichtungs-Hublänge sollte so groß wie möglich sein.

(2) Der zeitliche Beginn einer Zunahme des Verdichtungsdrucks

in einem anfänglichen Bereich niedrigen Drehmoments eines jeden Arbeitszyklus sollte so vorverlegt werden, daß man vergrößerte überlappende Abschnitte der auf die einzelnen Flügel

zurückgehenden Drehmomentenkurven erhält. Infolgedessen werden dann die Drehmomentenschwankungen, welche auf die einzelnen Flügel zurückgehen, ausgeglichen, um eine im wesentlichen flach verlaufende Drehmomentenkurve zu erhalten.

(3) Die Größe des herausragenden Abschnitts der Flügel des Rotors sollte jeweils klein genug sein, um den Wert des Spitzen-Drehmoments im Hochdruck-Verdichtungshub wirkungsvoll zu reduzieren.

Um diesen Anforderungen zu entsprechen, wurde in der genannten US - Patentschrift eine Nockenfläche vorgeschlagen, welche aus mehreren aufeinanderfolgenden Kurvenabschnitten zusammengesetzt ist. Diese Kurvenabschnitte haben Nockenprofile, welche man durch verschiedene Gleichungen erhält, d.h. die einzelnen aufeinanderfolgenden Kurvenabschnitte werden durch unterschiedliche Gleichungen definiert. Jedoch haben bei der vorgeschlagenen Nockenfläche benachbarte Kurvenabschnitte an ihren Übergangsstellen unterschiedliche Krümmungen, und dies kann ein Springen bzw. Hüpfen der Flügel und ein nachfolgendes Klappern bzw. Prellen derselben und eine Beschädigung der Spitzen der Flügel und/oder eine Beschädigung der Nockenfläche bewirken.

Δ Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellenverdichter zu schaffen, bei dem die Drehmomentenschwankungen klein gemacht werden und bei dem infolgedessen die Möglichkeit eines Springens bzw. Hüpfens der Flügel weitgehend entfällt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Man erhält so eine glatte, kontinuierliche Nockenfläche, welche kein Springen bzw. Hüpfen der Flügel verursacht und deren erste Ableitung keine Diskontinuitäten aufweist.

ξ Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in

der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Alisführungsbeispielen, sowie aus den Uriteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Flügelzellenverdichters mit zwei Pumpkammern, wobei die wesentlichen Teile im Längsschnitt dargestellt sind,

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, welche ein gesamtes Nockenprofil der inneren Nockenfläche und den zugehörigen Rotor zeigt,

Fig. 4 ein Schaubild, welches den Zusammenhang zwischen der Größe (X) eines aus dem Rotor herausragenden Flügelabschnitts und dem Drehwinkel dieses Flügels zeigt, und zwar bei einem Nockenprofil nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Nockenprofils, welches der Kurvendarstellung der Fig. 4 entspricht,

Fig. 6 eine Darstellung analog Fig. 4, aber entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine Darstellung analog Fig. 5, aber mit dem Nockenprofil, wie es sich aus der Kurve der Fig. 6 ergibt,

Fig. 8 eine Darstellung analog Fig. 4, aber entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 eine Darstellung analog Fig. 5, aber mit dem Nockenprofil, wie es sich aus der Kurve der Fig. 8 ergibt,

Fig. 1G eine Darstellung analog Fig. 4, aber entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 11 eine Darstellung analog Fig. 5, aber mit einem Nockenprofi
gibt.

profil, wie es sich aus der Darstellung der Fig. 10er-

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen typischen Flügelzellenverdichter der Bauart mit zwei Pumpkammern. Ein Verdichtergehäuse 1 hat eine zylindrische Hülle 2 und einen vorderen Abschnitt 3, welcher in das offene Ende der Hülle 2 eingepaßt ist und diese verschließt. Ein Pumpengehäuse 4 ist im Gehäuse 1 untergebracht und weist einen Hubring 5 auf, ferner ein vorderes Seitenteil 6 und ein hinteres Seitenteil 7, welche, wie dargestellt, an den beiden Seiten des Hubrings 5 befestigt sind. Im Pumpengehäuse 4 ist ein zylindrischer Rotor 8 drehbar angeordnet und hierzu auf eine Antriebswelle 9 aufgepaßt und an ihr gesichert. Wie Fig. 2 zeigt, sind zwei Pumpkammern 12, 12 an diametral gegenüberliegenden Stellen zwischen der äußeren Umfangsflache des Rotors 8, der inneren Umfangs- bzw. Nockenfläche 5a des Hubrings 5, und den Innenseiten der Seitenteile 6, 7 gebildet. An der äußeren Umfangsflache des Rotors 8 sind mehrere, z.B. wie dargestellt vier, axiale Schlitze 13 mit gleichen Umfangsabständen angeordnet, und in diesen Schlitzen befinden sich ebensoviele plattenförmige Flügel 14, welche jeweils im zugeordneten Schlitz 13 radial verschiebbar angeordnet sind. Dreht sich die Antriebswelle 9₅ so wird der Rotor 8 mit ihr gedreht. Eine durch die Drehung des Rotors 8 bewirkte Zentrifugalkraft und der Druck des Schmieröls, welcher an den inneren Abschnitten der Schlitze 13 auf die Flügel 14 wirkt, wirken zusammen, um die Flügel 14 radial nach außen zu drücken und ihre äußeren Enden in Gleitkontakt mit der inneren endlosen Nockenfläche 5a des Hubrings 5 zu bringen. Dies geschieht, bezogen auf Fig. 2, im Uhrzeigersinn und zusammen mit dem Rotor 8, welcher sich also im Uhrzeigersinn dreht.

Jedesmal, wenn einer der Flügel 14 an einem Pumpeneinlaß 15 in der Wand des Hubrings 5 vorbeiläuft, wird zu verdichtendes Druck-

mittel in eine Pumpkammer 12 durch einen Sauganschluß 16 angesaugt, welcher, wie Fig. 1 zeigt, am Vorderteil 3 angeordnet ist. Während des Saughubs verändert sich jeweils das Volumen einer Pumpkammer 12 von einem Mindestwert zu einem Größtwert, und während des nachfolgenden Verdichtungshubs ändert sich dieses Volumen von einem Maximum zu einem Minimum. Das so in die Pumpkammer 12 angesaugte und dort verdichtete Druckmittel wird durch einen Pumpenauslaß 17 und ein Auslaßventil 18 gefördert, welch letzteres von dem verdichteten Druckmittel geöffnet wird. Dieser Arbeitszyklus wird ständig wiederholt. Das verdichtete Druckmittel wird in eine Förderdruckkammer 20 gefördert, welche, wie dargestellt, zwischen dem Pumpengehäuse 4 und dem Verdichtergehäuse 1 gebildet ist, nachdem mit dem Druckmittel vermischtes Schmieröl durch einen Schmierölseparator 19 abgeschieden wurde, und es wird dann durch einen Förderanschluß 21, der an der Hülle 2 angeordnet ist, einem äußeren, nicht dargestellten Kreislauf zugeführt, nachdem es sich zeitweilig im Raum 20 befunden hatte. Der äußere Kreislauf kann z.B. der Kühlkreis einer Klimaanlage sein.

Bei einem eben beschriebenen Flügelzellenverdichter ist das Nockenprofil nicht dazu ausgebildet, die Drehmomentenschwankungen zu reduzieren, und deshalb erfährt der Verdichter während jedes Zyklus von Ansaugen, Verdichtung und Fördern von Druckmittel große Drehmomentenschwankungen, was zu Betriebsgeräuschen und Vibrationen des Verdichters führt, wie das eingangs bereits erläutert wurde.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 11, welche verschiedene Ausführungsformen zeigen, erläutert werden. Die Verdichter nach den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Fig. 3-11 dargestellt sind, sind hinsichtlich ihres Grundaufbaus im wesentlichen identisch mit dem bekannten Flügelzellenverdichter der Fig. 1 und 2, mit Ausnahme des Nockenprofils des Hubrings 5, und deshalb wird eine nochmalige Beschreibung des Grundaufbaus unterlassen, wie er anhand der Fig. 1 und 2 erläutert wurde, und nur das Nockenprofil wird jeweils

erneut beschrieben.

Zunächst sollen anhand der Fig. 3 die"Symbole erläutert werden, wie sie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4-11 verwendet werden. Fig. 3 zeigt schematisch das gesamte Nockenprofil der endlosen inneren Nockenfläche, sowie einen darin angeordneten Rotor. Es handelt sich um einen Verdichter,der Bauart mit zwei Pumpkammern. Das Symbol Ro stellt den Radius des Rotors 8 dar, während das Symbol R den Abstand zwischen dem Mittelpunkt 0 des Rotors 8 und der inneren Nockenfläche 5a bezeichnet. X ist die Größe, um die ein Flügelabschnitt jeweils aus dem Rotor 8 herausragt, und Theta ist der Winkel, um den ein Flügel verdreht wurde, d.h. der Winkel, um den die Spitze des Flügels vom Startpunkt des einen Arbeitszyklus (Pumpen-Fördern) bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche 5a entfernt liegt, und zwar, wie dargestellt, bezogen auf den Mittelpunkt 0. Ein Arbeitszyklus, nämlich Ansaugen, Verdichten und Fördern von Druckmittel, wird jedesmal ausgeführt, wenn sich ein Flügel um 180° längs einer Hälfte der äußeren Umfangsflache des Rotors 3 bewegt, d.h. wenn sich der Rotor 8 um 360° dreht, werden jeweils zwei solcher Zyklen ausgeführt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 4 die Größe X des aus dem Rotor 8 herausragenden Flügelabschnitts zeigt, aufgetragen über dem Winkel Theta, um den sich der Flügel dreht. Fig. 5 zeigt ein Nockenprofil, das sich - für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich - aus der Darstellung der Größe X der Fig. 4 ergibt. Das Nockenprofil nach der Erfindung erfüllt die bereits erläuterten Forderungen (1) bis (3). Diese sind:

(1) Den Verdichtungshub so groß wie möglich zu machen.

(2) Den Zeitpunkt eines Anstiegs des Verdichtungsdrucks vorzuverlegen in einen anfänglichen Bereich niedrigen Drehmoments jedes Arbeitszyklus, damit man vergrößerte überlappte Abschnitte der Drehmomentenkurven erhält, welche von den einzelnen Flügeln erzeugt werden und so eine im wesentlicher, abgeflachte Drehmomentenkurve erhält.

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(3) Die Größe X der aus dem Rotor 8 herausragenden Flügel abschnitte klein genug zu halten, um den Wert des Spitzen-Drehmoments während des Hochdruck-Verdichtungshubs effektiv zu reduzieren.

Ein Nockenprofil, welches allen obengenannten Anforderungen genügt, sollte so ausgebildet sein, daß es einen Abschnitt A mit zunehmendem Radius R aufweist, längs dessen die Größe X des aus dem Rotor 8 herausragenden Flügelabschnitts bei der Bewegung des Flügels monoton zunimmt, sowie einen Abschnitt B mit abnehmendem Radius R, längs dessen die Größe des aus dem Rotor 8 herausragenden Flügelabschnitts bei der Drehung dieses Flügels monoton abnimmt. Der Abschnitt A mit zunehmendem Radius und der Abschnitt B mit abnehmendem Radius sind kontinuierlich, und in dieser Reihenfolge, in der Bewegungsrichtung der Flügel angeordnet. Der Abschnitt A mit zunehmendem Radius, der sich in Umfangsrichtung, bezogen auf Fig. 5, vom Winkel Null bis zum Winkel Thetai erstreckt, sollte in der ersten Hälfte des Gesamt-Umfangs des einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche 5a des Hubrings (5) enden.

Man strebt also an, die Zunahme des Verdichtungsdrucks, also des Druckmittel drucks in der Pumpkammer 12, in einen Anfangsbereich des Arbeitszyklus mit niedrigem Drehmoment vorzuverlegen.

Andererseits sollte der Anteil des Abschnitts B mit abnehmendem Radius R an der inneren Umfangsflache für einen Arbeitszyklus einen Wert haben, der so groß wie möglich ist.

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In der bereits genannten US - PS 4 480 973 wurde vorgeschlagen, eine Sinuskurve oder dergleichen sowohl für den Abschnitt mit zunehmendem Radius wie für den darauffolgenden Abschnitt mit abnehmendem Radius zu verwenden, damit man einen weichen übergang von einer Nockenflache zur nächsten erhält. Man hat auch erkannt, daß die Flügel, wenn man den Abschnitt A mit zunehmendem Radius und den Abschnitt B mit abnehmendem Radius mit solchen Sinus-Nockenprofilen versieht, sich gleitend von einem gekrümmten Nockenflächenabschnitt zum nächsten bewegen können, wobei die Größe ihres herausragenden Abschnitts sich geschmeidig und um einen kleinen Betrag ändert, und daß , wenn der Abschnitt mit abnehmendem Radius den oben angegebenen großen Längenanteil und das oben angegebene Nockenprofil hat, die Flügel eine sehr niedrige Wiedereintrittsgeschwindigkeit, also Geschwindigkeit der radialen Einwärtsbewegung, haben, und daß auch die Größe ihres Herausragens niedrig genug gehalten wird, um ein sehr niedriges Spitzen-Drehmoment bei der Gleitbewegung längs des Abschnitts mit abnehmendem Radius beim Verdichtungshub zu haben. Ferner haben dann die Drehmomentenkurven, die sich für die einzelnen Flügel ergeben, große überlappende Abschnitte, so daß man eine gleichmäßige bzw. flache Drehmomentenkurve erhält und die gesamten Drehmomentenschwankungen wesentlich reduziert werden.

Der Erfinder hat jedoch festgestellt, daß es vorteilhafter ist, die oben erwähnten Ergebnisse auf eine vollkommenere Art und besonders wirkungsvoll zu erzielen, um die Flügel daran zu hindern, beim Obergang von einem Nockenflächenabschnitt zum nächsten zu springen. Er erreicht dies nach der Erfindung, indem der Abschnitt A mit zunehmendem Radius und der Abschnitt B mit abnehmendem Radius solch ein kombiniertes oder kontinuierliches Nockenprofil haben, daß die Größe X des herausragenden Flügelabschnitts, d.h. der Abstand zwischen der inneren endlosen Nockenfläche des Hubrings 5 und dem Mittelpurkt 0 des Rotors 8 sich längs einer kontinuierlichen Siriuskurve oder einer kontinuierlichen ähnlichen Kurve ändert, z.B. einer Kombination von Sinuskurven, oder einer Kombination einer Sinuskurve und einer Cosinuskurve, und zwar im gesamten

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Umfangsbereich des einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts dieser inneren Nockenfläche, vom Beginn bis zum Ende dieses Abschnitts. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß das Nockenprofil des einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts der Nockenfläche durch die Verwendung einer einzigen Gleichung berechnet, um das Phänomen zu verhindern, daß die Flügel hüpfen bzw. springen. Man kann auch sagen, daß die gesamte Nockenfläche eines einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts durch eine einzige Gleichung definiert ist. Dadurch vermeidet man Diskontinuitäten in der Krümmung dieser Nockenfläche.

Nimmt man nun Bezug auf die Fig. 4 und 5, so wird die Größe X des herausragenden Flügelabschnitts für die gesamte Nockenfläche des Abschnitts A mit zunehmendem Radius und des Abschnitts B mit abnehmendem Radius durch die folgende einzige Gleichung unter Verwendung trigonometrischer Funktionen bestimmt:

X = h-sindso"⁷"¹^⁰""^³) (1)

wobei h eine Konstante ist, welche den maximalen Hub der Flügel bestimmt, und η und m Konstanten sind, welche den Anteil der Umfangslänge zwischen dem Abschnitt A mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt B mit abnehmendem Radius bestimmen, damit die oben angegebenen Anforderungen hinsichtlich der Längenanteile der Abschnitte der Nockenfläche erfüllt werden. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 0 des Rotors 8 und der inneren Nocken- .· fläche 5a wird deshalb durch die folgende einzige Gleichung ausgedrückt:

n/m (1-n/m)
R = Ro + h-sin (180 ·θ ) (2)

Z.B. wird η zu 1 und m zu 4 gesetzt. Dann drückt sich der Abstand R bei diesem Ausführungsbeispiel wie folgt aus:

R = Ro + h<sin(l80^1/4 · θ^3/4) (3)

Die Kurve der Fig. 4 ist nach dieser Gleichung berechnet, und das Nockenprofil der Fig. 5 beruht auf der Kurve der Fig. 4.

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Da das Nockenprofil der inneren Nockenfläche 5a nach Fig. 5 durch eine einzige Gleichung definiert wird, wird die Fläche 5a von einer Sinuskurve gebildet, welche sich glatt und kontinuierlich über den Gesamt-Umfang des einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts erstreckt und folglich kein Hüpfen bzw. Springen der Flügel bewirkt, was sonst ein Prellen der Flügel und eine Beschädigung derselben verursachen würde.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird die Größe X des herausragenden Flügelabschnitts durch die folgende einzige Gleichung angegeben:

X = a-sin^m θ . cosⁿ ( & ) (4)

wobei a eine Konstante ist, welche den größten Hub der Flügel bestimmt.

Der Abstand R zwischen dem Mittelpunkt 0 des Rotors 8 und der inneren Nockenfläche 5a wird deshalb durch die folgende einzige Gleichung ausgedrückt:

R = Ro₊ a-sin^m θ ♦ cos" ( | ) (5)

Zum Erfüllen der eingangs genannten Anforderungen werden die beiden Werte η und m bei diesem Ausführungsbeispiel zu 1 gesetzt. Dadurch ergibt sich für den Abstand R zwischen dem Mittelpunkt O des Rotors und der inneren Nockenfläche 5a folgender Ausdruck:

R = Ro + a»sin θ · cos "£ (6)

Die Kurve der Fig. 6 ist nach dieser Gleichung berechnet und ist

daher eine Kombination oder synthetische Kurve aus einer Sinuskurve

und einer Cosinuskurve, und hierauf beruht das Nockenprofil der Fig.

Fig. 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird die Größe X des herausragenden Flügelabschnitts durch die folgende einzige Gleichung angegeben:

X-= b (sin^m (f ) - sinⁿ( f )), (7)

wobei b eine Konstante ist, die den maximalen Hub der Flügel bestimmt, und wobei η größer als m ist. Bei dieser Ausführungsform wird η zu 2 und m zu 1 gesetzt, um den eingangs genannten Erfordernissen hinsichtlich der Längenverhältnisse zwischen den Abschnitten A und B zu entsprechen. Folglicherweise wird der Abstand R zwischen dem Mittelpunkt 0 des Rotors 8 und der inneren Nockenfläche 5a durch folgende Gleichung ausgedrückt:

R = Rü + b (sin^m(| ) - sinⁿ( ~ )) = Ro + b(sin( | ) - sin²( f )). (8) Die Kurve der Fig. 8 ist nach dieser Gleichung berechnet und ist deshalb eine Kombination oder eine synthetische Kurve aus zwei Sinuskurven,und auf ihr beruht das Nockenprofil der Fig. 9.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird die Größe X des aus dem Rotor 8 herausragenden Flügelabschnitts durch die folgende einzige Gleichung angegeben:

X = c(sin θ + d»sin 2Θ), (9)

wobei c eine Konstante ist, welche den maximalen Hub der Flügel bestimmt und d ein Wert ist, der so eingestellt wird, daß die vorgenannten Erfordernisse erfüllt werden. Hierzu liegt d vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,4. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. und 11 wird d zu 0,4 gesetzt. Deshalb ergibt sich für den Abstand R zwischen dem Mittelpunkt 0 des Rotors 8 und der inneren Nockenfläche 5a folgender Ausdruck:

R = Ro + c (sin θ + d'sin 2Θ) = Ro + c (sin θ + 0,4»sin 2Θ) (10) Die Kurve der Fig. 10 ist nach dieser Gleichung (10) berechnet und ist deshalb eine Kombination oder kombinierte Kurve aus zwei Sinuskurven, und auf ihr beruht das Nockenprofil der Fig. 11.

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Da beim zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel das Nockenprofil der inneren Nockenfläche 5a durch eine einzige Gleichung definiert bzw. generiert wird, erhält man die Fläche 5a durch eine einzige Sinuskurve oder eine Kombination von zwei oder mehr Sinuskurven, oder eine Kombination aus einer Sinuskurve und einer Cosinuskurve, und dieses Profil erstreckt sich glatt und kontinuierlich über die gesamte Umfangsf1äche des einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts und ist folglich frei von Hüpfen bzw. Springen der Flügel, während bei den Nockenkurven nach dem Stand der Technik ein Prellen der Flügel und eine Beschädigung derselben möglich wäre.

Alle vorhergehenden Ausführungsbeispiele bezogen sich auf Pumpen der Bauart mit zwei Pumpkammern. Jedoch kann die Erfindung in gleicher Weise bei Verdichtern der Bauart mit einer anderen Zahl von Pumpkammern, insbesondere einer einzigen Pumpkammer verwendet werden, mit ähnlichen, ausgezeichneten Ergebnissen.

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Claims

PATENTANWALT RAIBLE TELEFON (0711) 85 48 48 STUTTGART 1 TELEX 7 252 252 RAIB D PATF^ K |~ΓΔ |\Ι\Λ7Δ Ι "Τ" LENBACHSTRASSE 32 TELEGRAMME: ABELPAT STUTTGART Γ~7Α. C-. >l I ΑΛΙ N, ν V/-1«I— I (AM K1LLESBERG) POSTGIRO STUTTGART 744 00-708 _ μ,.,ς LANDESGiROKASSEStuttgart2915076 LJIr"M "MMo. ΓίΑΙνο ZUGELASSENER VERTRETER BEIM EUROP. PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEY DIESEL KIKI Co., Ltd. 3fi1RC;7Q Stuttgart, den 15.5.1986 TOKYO JAPAN P/i> Anwaltsakte: DK12D36/m TOKYO, JAPAN Ap _ 4g2 Patentansprüche

1. Flügelzellenverdichter mit einem Pumpengehäuse (4), in dem eine endlose innere Nockenfläche (5a) vorgesehen ist, und in dem ein zylindrischer Rotor (8) drehbar angeordnet ist, an dessen Außenumfang in axialer Richtung verlaufende Schlitze (13) vorgesehen sind, in denen Flügel (14) radial verschiebbar angeordnet sind, ferner mit einer mit dem Rotor (8) gekoppelten Antriebswelle (9), wobei eine Drehung dieser Antriebswelle (9) und des mit ihr gekoppelten Rotors (8) eine Gleitbewegung der Flügel (14) längs der endlosen inneren Nockenfläche (5a) des Pumpengehäuses (4) in einer vorgegebenen Umfangsrichtung bewirkt, um mindestens eine Saugkammer (12) zwischen Innenflächen des Pumpengehäuses (4), dem Außenumfang des Rotors (8) und den Flügeln (14) zu definieren und ein Ansaugen, Verdichten und Fördern von Druckmittel zu bewirken,

und die endlose innere Neckenfläche (5a) mindestens einen Abschnitt aufweist, an dem im Zusammenwirken mit den Flügeln (14) und dem Rotor (8) in einem Zyklus Druckmittel angesaugt, verdichtet und gefördert werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß dieser Abschnitt der endlosen inneren Nockenfläche (5a) ein Nockenprofil hat, welches aufweist: Einen Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius (R), längs dessen die Größe (X) eines aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts bei der Bewegung dieses Flügels (14) allmählich zunimmt, und einen Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius (R), längs dessen die Größe (X) eines aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts bei der Bewegung dieses Flügels (14) allmählich abnimmt, wobei der Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius (R) und der Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius (R) kontinuierlich in der angegebenen Reihenfolye und in der Bewegungsrichtung der Flügel (14) angeordnet sind,

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der Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius (R) in der ersten Hälfte des Gesamt-Umfangs des einen Zyklus bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche (5a) des Pumpengehäuses (4) endet,

und daß das Nockenprofil des einen Zyklus bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche (5a) durch die Verwendung einer einzigen Gleichung berechnet ist.

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil des einen Zyklus bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche (5a) so ausgebildet ist, daß der Abstand zwischen der endlosen inneren Nockenfläche (5a) an dem einen Zyklus bewirkenden Abschnitt derselben und dem Mittelpunkt (0) des Rotors (8) längs einer mit der einzigen Gleichung berechneten sinusoidalen Kurve variiert und sich kontinuierlich über die gesamte Umfangslänge des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts erstreckt.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil des einen Zyklus bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche (5a) so ausgebildet ist, daß der Abstand zwischen der endlosen inneren Nockenfläche (5a) an dem einen Zyklus bewirkenden Abschnitt derselben und dem Mittelpunkt (0) des Rotors (8) längs einer synthetischen Kurve von zwei Sinuskurven variiert, die nach der einzigen Gleichung berechnet ist und sich kontinuierlich über die gesamte Umfangsfläche des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts erstreckt.

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil des einen Zyklus bewirkenden Abschnitts der endlosen inneren Nockenfläche (5a) so ausgebildet ist, daß der Abstand zwischen der endlosen inneren Nockenfläche (5a) an dem einen Zyklus bewirkenden Abschnitt derselben und dem Mittelpunkt (0) des Rotors (8) längs einer synthetischen Kurve aus einer Sinuskurve und einer Cosinuskurve variiert, die nach der einzigen Gleichung

berechnet ist und sich kontinuierlich über den Gesamt-Umfang des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts erstreckt.

5. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die einzige Gleichung lautet

wobei R = Abstand zwischen dem Mittelpunkt (0) des Rotors (8) und der inneren Nockenfläche (5a)

Ro = Radius des Rotors (8)

h-sin (180ⁿ/^m -θ'*" η = Größe des aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts

θ = Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, gemessen bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8) h = Konstante, welche den maximalen Flügel hub bestimmt, und m, η = Konstanten, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmen.

6. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Gleichung lautet:

R = Ro + a-sin^m θ · cos" ( § ),

wobei R = Abstand zwischen dem Mittelpunkt (O) des Rotors (8) und der inneren Nockenfläche (5a),
Ro = Radius des Rotors (8)

a«sin^m 0»cosⁿ ( "f ) = Größe des aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts

θ = Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, gemessen bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8) a = Konstante, welche den maximalen Flügel hub bestimmt, und m, η = Konstanten, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmen.

7. FlUgeTzellenverdichter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Gleichung wie folgt lautet:

R = Ro + b (sin^m (f ) - sin¹¹ (f )),

wobei R = Abstand zwischen dem Mittelpunkt (O) des Rotors (8) und der inneren Nockenfläche (5a),

Ro = Radius des Rotors (8),

b (sin^m( -f- ) - sinⁿ( §■ )) = Größe des aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts

θ = Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, gemessen bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8) b = Konstante, welche den maximalen Flügel hub bestimmt, und m, η = Konstanten, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmen.

8. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Gleichung wie folgt lautet:

R = Ro + c (sin θ + d«sin 2Θ),

c (sin θ + d*sin 2Θ) = Größe des aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts

θ = Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, yemessen bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8) c = Konstante, welche den maximalen Flügelhub bestimmt, und d = eine Konstante, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmt.