DE3616579C2

DE3616579C2 -

Info

Publication number: DE3616579C2
Application number: DE3616579A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Dipl.-Ing. Konan Saitama Jp Inomata
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1990-10-25
Also published as: DE3616579A1; AU5760686A; JPS61268894A; AU580872B2; US4712987A; KR860009235A; KR890000938B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit einem Gehäuse, das einen Hubring mit einer Innenfläche und Seitenteile aufweist, und in dem ein zylindrischer Rotor drehbar angeordnet ist, an dessen Außen umfang in axialer Richtung verlaufende Schlitze vorgesehen sind, in denen Flügel radial verschiebbar angeordnet sind, wobei zwischen der Innenfläche des Hubrings, dem Außenumfang des Rotors und den Innenflächen der Seitenteile mindestens eine Pumpkammer gebildet wird, ferner mit einer mit dem Rotor gekoppelten Antriebswelle, wobei eine Drehung dieser Antriebswelle und des mit ihr gekoppelten Rotors eine Gleitbewegung der Flügel längs der Innenfläche des Hubringes in einer vorgegebenen Umfangsrichtung bewirkt und wobei der einem Arbeitszyklus entsprechende Teil der Innenfläche im Querschnitt ein Profil hat, welches aufweist:
Einen Abschnitt mit zunehmendem Radius, längs dessen die Größe eines aus dem Rotor herausragenden Flügelabschnitts bei der Bewegung dieses Flügels allmählich zunimmt, und einen Abschnitt mit abnehmendem Radius, längs dessen die Größe eines aus dem Rotor herausragenden Flügelab schnitts bei der Bewegung dieses Flügels allmählich abnimmt, wobei der Abschnitt mit zunehmendem Radius und der Abschnitt mit abnehmendem Radius in der angegebenen Reihenfolge und in der Bewegungsrichtung der Flügel angeordnet sind und der Abschnitt mit zunehmendem Radius in der ersten Hälfte des einen Arbeitszyklus bewirkenden Teils der Innen fläche des Pumpengehäuses endet. Solche Flügelzellenverdichter werden bevorzugt in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen verwendet. Bei solchen Verdichtern wirken die im Betrieb auftretenden Drehmomentenschwankungen störend, da sie Betriebsgeräusche und Vibrationen hervorrufen.

Aus der JP 57-32 093 (A) ist ein Flügelzellenverdichter der Zweikammer bauart bekanntgeworden, bei welchem der Abstand zwischen der Innen fläche des Stators und dem Mittelpunkt des Rotors gemäß einer Hubkurve variiert wird, welche eine mittels einer einzigen Gleichung berechnete Kurve ist. Hierbei ist diese Hubkurve unsymmetrisch ausgebildet, und ihr Maximum ist zur Saugseite hin verschoben. Sie stellt im wesentlichen eine Cosinuskurve dar, welche Sinusterme enthält.

Aus der JP 57-88 283 (A) ist ein Flügelzellenverdichter der Dreikammer bauart bekannt, dessen Hubkurve als Cosinuskurve gestaltet ist.

Bei der US-PS 45 15 514 wird die Hubkurve durch sehr komplizierte Gleichungen definiert, welche in Spalte 4 dieser Patentschrift als Gleichung (2) angegeben sind. Die Herstellung solcher Kurven ist kompliziert und teuer.

Aus der US-PS 44 80 973 kennt man einen Flügelzellenverdichter, dessen Hubkurve aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt ist, die durch unter schiedliche Gleichungen definiert werden, z. B. einen Abschnitt mit zunehmendem Radius, einen Abschnitt mit konstantem Radius, einen ersten Abschnitt mit abnehmendem Radius, einen zweiten Abschnitt mit abnehmendem Radius etc. Dies erschwert die mechanische Bearbeitung der Innenfläche des Stators. An den Übergangsstellen dieser Abschnitte ändern sich die Krümmungen der Hubkurve sprunghaft, 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 Innenfläche des Stators bewirken. Auch erfordert die Herstellung dieser einzelnen Abschnitte einen erheblichen Aufwand.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellenver dichter zu schaffen, bei dem die Drehmomentenschwankungen klein gemacht werden, bei dem folglich die Möglichkeit eines Springens bzw. Hüpfens der Flügel weitgehend entfällt, und bei dem die Herstellung vereinfacht wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Flügelzellenverdichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1, oder des Patentan spruchs 2, oder des Patentanspruchs 3, oder des Patentanspruchs 4. Dadurch, daß die Hubkurve jeweils durch eine einzige Gleichung definiert ist, enthält sie keine Stellen mit unstetigen Änderungen der Krümmung, so daß die Flügel nicht rattern oder prellen, und die Herstellung wird wesentlich erleichtert, da das Bearbeitungswerkzeug leichter gesteuert werden kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

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

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

Fig. 3 eine schematische Darstellung, welche ein gesamtes Profil der Innenfläche und den zugehörigen Rotor zeigt,

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

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Profils, 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 Profil, 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 Profil, wie es sich aus der Kurve der Fig. 8 ergibt,

Fig. 10 eine Darstellung analog Fig. 4, aber entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 11 eine Darstellung analog Fig. 5, aber mit einem Profil, wie es sich aus der Darstellung der Fig. 10 er gibt.

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 Pump kammern 12, 12 an diametral gegenüberliegenden Stellen zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rotors 8, der Innenfläche 5 a des Hubrings 5, und den Innenseiten der Seitenteile 6, 7 gebildet. An der äußeren Umfangsfläche 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 9, 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 Gleit kontakt mit der Innenfläche 5 a 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 nach folgenden 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 ver dichteten Druckmittel geöffnet wird. Dieser Arbeitszyklus wird ständig wiederholt. Das verdichtete Druckmittel wird in eine Förder druckkammer 20 gefördert, welche, wie dargestellt, zwischen dem Pumpengehäuse 4 und dem Verdichtergehäuse 1 gebildet ist, nachdem mit dem Druckmittel vermischtes Schmieröl durch einen Schmieröl separator 19 abgeschieden wurde, und es wird dann durch einen Förder anschluß 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 Profil der Innenfläche 5 a 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 hin sichtlich ihres Grundaufbaus im wesentlichen identisch mit dem be kannten Flügelzellenverdichter der Fig. 1 und 2, mit Ausnahme des Profils 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 Profil wird jeweils erneut beschrieben.

Zunächst sollen anhand der Fig. 3 die Symbole erläutert werden, wie sie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 bis 11 verwendet werden. Fig. 3 zeigt schematisch das gesamte Profil der endlosen Innen fläche 5 a, sowie einen darin angeordneten Rotor 8. 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 O des Rotors 8 und der Innenfläche 5 a bezeichnet. X ist die Größe, um die ein Flügelabschnitt jeweils aus dem Rotor 8 herausragt, und R ist der Winkel, um den ein Flügel verdreht wurde, d.h. der Winkel, um den die Spitze des Flügels vom Startpunkt des einem Arbeitszyklus (Pumpen-Fördern) entsprechenden Abschnitts der Innenfläche 5 a entfernt liegt, und zwar, wie dargestellt, bezogen auf den Mittelpunkt O. Ein Arbeitszyklus, nämlich Ansaugen, Verdichten und Fördern von Druckmittel, wird jedesmal ausgeführt, wenn sich ein Flügel um 180° längs einer Hälfte der äußeren Umfangsfläche des Rotors 3 bewegt, d.h. wenn sich der Rotor 8 um 360° dreht, werden bei einem Verdichter mit zwei Pumpkammern jeweils zwei solcher Zyklen ausge führt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen nerste Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 4 die Größe X des aus dem Rotor 8 herausragenden Flügel abschnitts zeigt, aufgetragen über dem Winkel R, um den sich der Flügel dreht. Fig. 5 zeigt ein Profil, das sich - für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich - aus der Darstellung der Größe X der Fig. 4 ergibt. Das Profil nach der Erfindung erfüllt folgende Forderungen (1) bis (3):

(1) Den Verdichtungshub so groß wie möglich zu machen.
(2) Den Zeitpunkt eines Anstiegs des Verdichtungsdruckes vorzuver legen in einen anfänglichen Bereich niedrigen Drehmoments jedes Arbeitszyklus, damit man vergrößerte überlappte Abschnitte der Drehmomentenkurven erhält, welche von den einzelnen Flügeln er zeugt werden und so eine im wesentlichen abgeflachte Drehmomenten kurve erhält.
(3) Die Größe X der aus dem Rotor 8 herausragenden Flügelab schnitte klein genug zu halten, um den Wert des Spitzen- Drehmoments während des Hochdruck-Verdichtungshubs effektiv zu reduzieren.

Ein Profil, 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 heraus ragenden 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 R bis zum Winkel R 1 erstreckt, sollte in der ersten Hälfte des Gesamtumfangs des einem Arbeitszyklus entsprechenden Teils der Innenfläche 5 a des Hubrings 5 enden. Man strebt also an, die Zunahme des Verdichtungs druckes, also des Druckmitteldrucks in der Pumpkammer 12, in einen Anfangsbereich des Arbeitszyklus mit niedrigem Drehmoment vorzu verlegen.

Andererseits sollte der Anteil des Abschnitts B mit abnehmendem Radius R an dem einem Arbeitszyklus entsprechenden Teil der Innen fläche einen Wert haben, der so groß wie möglich ist.

In der bereits genannten US-PS 44 80 973 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 einem Abschnitt zum nächsten erhält. Man hat auch erkannt, daß die Flügel, wenn man den Abschnitt A mit zunehmendem Radius und den Abschnitt B mit ab nehmendem Radius solchen Sinusprofilen versieht, sich gleitend von einem gekrümmten Abschnitt zum nächsten bewegen können, wobei die Größe ihres herausragenden Abschnitts sich geschmeidig und um einen kleinen Betrag ändert, und daß, wenn der Abschnitt mit abnehmen dem Radius den oben angegebenen großen Längenanteil und das oben angegebene Profil hat, die Flügel eine sehr niedrige Wiedereintritts geschwindigkeit, 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 Drehmomentkurve erhält und die ge samten 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 Über gang von einem Abschnitt der Innenfläche zum nächsten zu springen. Es erreicht dies nach der Erfindung, indem der Abschnitt A mit zunehmen dem Radius und der Abschnitt B mit abnehmendem Radius solch ein kom biniertes oder kontinuierliches Profil haben, daß die Größe X des herausragenden Flügelabschnitts, d.h. der Abstand zwischen der Innen fläche des Hubrings 5 und dem Mittelpunkt O des Rotors 8 sich längs einer kontiuierlichen Sinuskurve oder einer kontinuierlichen ähnlichen Kurve ändert, z. B. einer Kombination von Sinuskurven, oder einer Kombination einer Sinuskurve und einer Cosinuskurve, und zwar im gesamten Umfangsbereich des einem Arbeitszyklus entsprechenden Abschnitts der Innenfläche, vom Beginn bis zum Ende dieses Abschnitts. Zu diesem Zweck wird das Profil des einem Arbeitszyklus entsprechen den Abschnitts der Innenfläche 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 Innen fläche eines einem Arbeitszyklus entsprechenden Abschnitts durch eine einzige Gleichung definiert ist. Dadurch vermeidet man Diskonti nuitäten in der Krümmung dieser Innfenfläche.

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

wobei h eine Konstante ist, welche den maximalen Hub der Flügel bestimmt, und n 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 An forderungen hinsichtlich der Längenanteile der Abschnitte der Innenfläche erfüllt werden. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt O des Rotors 8 und der inneren Nockenfläche 5 a wird deshalb durch die folgende einzige Gleichung ausgedrückt:

z. B. wird n zu 1 und m zu 4 gesetzt. p ist die Zahl der Pumpkammern 12 und wird zu 2 gesetzt, d.h. die Pumpe hat zwei Pumpkammern. Dann drückt sich der Abstand R bei diesem Ausführungsbeispiel wie folgt aus:

R=Ro+h sin (180^1/4 · R ^3/4) (3)

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

Da das Profil der Innenfläche 5 a nach Fig. 5 durch eine einzige Gleichung definiert wird, wird die Innenfläche 5 a von einer Sinus kurve gebildet, welche sich glatt und kontinuierlich über den Gesamtumfang des einem Arbeitszyklus entsprechenden Abschnitts er streckt und folglich kein Hüpfen oder 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 Er findung. Nach diesem Beispiel wird die Größe X des herausragenden Flügelabschnitts durch die folgende einzige Gleichung angegeben:

wobei a eine Konstante ist, welche den größten Hub der Flügel bestimmt, und p die Zahl der Pumpkammern 12.

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

Zum Erfüllen der eingangs genannten Anforderungen werden die beiden Werte n und m bei diesem Ausführungsbeispiel zu 1 gesetzt. Dadurch ergibt sich für den Abstand R zwischen dem Mittelpunkt O des Rotors 8 und der Innenfläche 5 a folgender Ausdruck:

Die Kurve der Fig. 6 ist nach dieser Gleichung berechnet, wobei p=2 ist, und sie ist daher eine Kombination oder synthetische Kurve aus einer Sinuskurve und einer Cosinuskurve, und hierauf beruht das Profil der Fig. 7.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Er findung. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird die Größe X des heraus ragenden Flügelabschnitts durch die folgende einzige Gleichung angegeben:

wobei b eine Konstante ist, die den maximalen Hub der Flügel bestimmt, p die Zahl der Pumpkammern 12, und wobei n größer als m ist. Bei dieser Ausführungsform wird n zu 2 und m zu 1 gesetzt, um den eingangs genanngten Erfordernissen hinsichtlich der Längen verhältnisse zwischen den Abschnitten A und B zu entsprechen. Folg lich wird der Abstand R zwischen dem Mittelpunkt O des Rotors 8 und der Innenfläche 5 a durch folgende Gleichung ausgedrückt:

Die Kurve der Fig. 8 ist nach dieser Gleichung berechnet, wobei p=2 ist, und sie ist deshalb eine Kombination oder eine synthetische Kurve aus zwei Sinuskurven, und auf ihr beruht das Profil der Fig. 9.

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

wobei c eine Konstante ist, welche dem maximalen Hub der Flügel bestimmt, d ein Wert ist, der so eingestellt wird, daß die vorge nannten Erfordernisse erfüllt werden, und p die Zahl der Pumpen kammern ist. Der Wert d liegt - zur Erfüllung der genannten Erforder nisse - vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,4. Beim Ausführungs beispiel nach den Fig. 10 und 11 wird d zu 0,4 gesetzt. Deshalb er gibt sich für den Abstand R zwischen dem Mittelpunkt O des Rotors 8 und der Innenfläche 5 a folgender Ausdruck;

Die Kurve der Fig. 10 ist nach dieser Gleichung (10) berechnet, wobei p=2 ist, und sie ist deshalb eine Kombination oder kombinierte Kurve aus zwei Sinuskurven, und auf ihr beruht das Profil der Fig. 11.

Da beim zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel das Profil der Innenfläche 5 a durch eine einzige Gleichung definiert bzw. generiert wird, erhält man die Innenfläche 5 a 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 Um fangsfläche des einem Arbeitszyklus entsprechenden Abschnitts der Innenfläche und ist folglich frei von Hüpfen bzw. Springen der Flügel, während bei den Profilen 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, also p=2. Jedoch kann die Er findung in gleicher Weise bei Verdichtern der Bauart mit einer an deren Zahl von Pumpkammern, insbesondere einer einzigen Pumpkammer, verwendet werden, mit ähnlichen, ausgezeichneten Ergebnissen.

Claims

1. Flügelzellenverdichter mit einem Gehäuse (4), das einen Hubring (5) mit einer Innenfläche (5 a) und Seitenteile (6, 7) aufweist 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, wobei zwischen der Innen fläche des Hubrings, dem Außenumfang des Rotors (8) und den Innen flächen der Seitenteile mindestens eine Pumpkammer (12) gebildet wird, 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 Innenfläche (5 a) des Hubringes (5) in einer vorgegebenen Umfangsrichtung bewirkt und wobei der einem Arbeitszyklus entsprechende Teil der Innenfläche im Querschnitt ein Profil hat, welches aufweist:
einen Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius (R), längs dessen die Größe (X) eines aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts bei der Be wegung 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) in der angegebenen Reihenfolge und in der Bewegungsrichtung der Flügel (14) angeordnet sind, der Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius (R) in der ersten Hälfte des einen Arbeitszyklus bewirkenden Teils der Innenfläche (5 a) des Pumpengehäuses (4) endet, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des einen Arbeitszyklus bewirkenden Teils der Innenfläche (5 a) durch folgende Gleichung bestimmt ist: wobei R der Abstand zwischen dem Mittelpunkt (O) des Rotors (8) und der Innenfläche (5 a),
Ro der Radius des Rotors (8), die Größe des aus dem Rotor (8) heraus ragenden Flügelabschnitts,
R der Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8),
p die Zahl der Pumpkammern (12),
h der maximale Flügelhub ist, und
m, n Konstanten sind, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit ab nehmendem Radius bestimmen und beide einen positiven Wert haben.

2. Flügelzellenverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung wie folgt lautet: wobei R der Abstand zwischen dem Mittelpunkt (O) des Rotors (8) und der Innenfläche (5 a), Ro der Radius des Rotors (8), die Größe des aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts,
R der Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8),
p die Zahl der Pumpkammern (12),
b der maximale Flügelhub ist, und
m, n Konstanten sind, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmen und beide einen positiven Wert haben.

3. Flügelzellenverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung wie folgt lautet: wobei R der Abstand zwischen dem Mittelpunkt (O) des Rotors (8) und der Innenfläche (5 a),
Ro der Radius des Rotors (8), die Größe des aus dem Rotor (8) heraus ragenden Flügelabschnitts,
R der Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Start punkt des genannten, einen Arbeitszyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8),
p die Zahl der Pumpkammern (12),
c der maximale Flügelhub, und
d eine Konstante ist, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmt und vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,4 liegt.

4. Flügelzellenverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung lautet: wobei R der Abstand zwischen dem Mittellpunkt (O) des Rotors (8) und der Innenfläche (5 a),
Ro der Radius des Rotors (8), die Größe des aus dem Rotor (8) herausragenden Flügelabschnitts,
p die Zahl der Pumpkammern (12),
R der Winkel, um den die Spitze des Flügels (14) vom Startpunkt des genannten, einen Zyklus bewirkenden Abschnitts entfernt ist, bezogen auf den Mittelpunkt (O) des Rotors (8),
a der maximale Flügelhub ist, und
m, n Konstanten sind, welche das Längenverhältnis zwischen dem Abschnitt (A) mit zunehmendem Radius und dem Abschnitt (B) mit abnehmendem Radius bestimmen und beide einen positiven Wert haben.