DE3620792A1 - Aussenachsiges rotationskolbengeblaese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein außenachsiges Rotations­ kolbengebläse mit zwei zweiflügligen unter sich gleichen Kolben, die mit Zylinderflächen mit großem Radius an der von aus zwei sich an den Ein- und AuslaßÖffnungen überschneidenden Zylindern gebildeten Mantellauf­ bahn und unter sich an Zylinderflächen mit kleinem Radius anlaufen.

Solche Gebläse der Viertelwalzenbauweise werden vor allem als Lader für Fahrzeugmotoren verwendet. Das bei ihnen wie bei allen solchen außenachsigen Rotationskolbengebläsen auftretende starke Auslaß­ geräusch ist bei dieser Verwendung besonders nach­ teilig. Es entsteht durch das Zurückschlagen des von dem einen Kolben geförderten unter Verdichtungs­ druck stehenden Arbeitsmittels im Raum vor dem Aus­ laß in die sich nach diesem öffnenden noch unter Außendruck stehenden Förderkammer. Mit zunehmender Drehgeschwindigkeit nimmt diese Lärmentwicklung unter Bildung der verschiedensten und zum Teil sehr hoher Schallfrequenzen in einem für viele Anwendungszwecke unzulässigen Weise zu.

Für Roots-Gebläse wurde vorgeschlagen, die Mantel­ laufbahn nach dem Auslaß zu radial in ihrer ganzen axialen Breite zu erweitert und zwar von der Dicht­ grenze zwischen Kolben und Mantellaufbahn in der­ jenigen Stellung des Kolbens an, in der dieser die Saugkammer schließt. Dadurch konnte eine Dämpfung des Auslaßgeräusches erreicht werden, da auf diese Weise verhindert wird, daß das Rückströmen des verdichteten Arbeitsmittels in die Förderkammer nicht schlagartig, sondern über einen Kolbendrehwinkel von etwa 35° zeitlich verzögert erfolgt (Bulletin of the ISME VOL 24 No. 186 März 1981 Seite 547 bis 553). Die damit erzielbare Geräuschdämpfung ist jedoch nicht ausreichend und diese Lösung ist auf die eingangs genannte Bauart nicht übertragbar. Bei Überfahren des Beginns der radialen Erweiterung der Mantellaufbahn öffnet sich bei Roots-Gebläsen ein keilförmiger sich erweiternder Raum zwischen der Rundung des Kolbens und der Mantellaufbahn mit stetig zunehmender radialer Weite. Bei dem Kolben des Viertelwalzengebläses würde wieder an der um 60° abbrechenden Kante von der laufbahn­ parallelen Anlauffläche zur nachfolgenden Eingriffsfläche des Kolbens ein schlagartiges Rückströmen des ver­ dichteten Arbeitsmittel eintreten. Vor allem aber hat sich gezeigt, daß mit dem für Roots-Gebläse gemachten Vorschlag die am meisten störenden Frequenzen nicht oder nur ungenügend erfaßt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Unterdrückung möglichst der gesamten Schallfrequenzen des Auslaß­ geräusches bei Viertelwalzengebläsen.

Diese Aufgabe wird bei Viertelwalzengebläsen mit den in den Ansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch Länge, Öffnungswinkel und Anzahl der erfindungs­ gemäßen Überströmkanäle können gezielt störende Frequenzen erfaßt werden, was von der Größe der Maschine und deren Drehzahl abhängig ist. Durch entsprechende Abstimmung kann damit die gesamte Geräuschentwicklung auf insgesamt weniger als ein Drittel der Amplituden der Schwingungen des Arbeits­ mittels herabgesetzt werden. Demzufolge werden die von diesen Schwingungen angeregten Getriebegeräusche und der Gehäuseschall eingedämmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Radialschnitt durch ein erfindungsgemäße Viertelwalzengebläse in der Ebene I-I in Fig. 2;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch das gleiche Gebläse in der Ebene II-II in Fig. 1;

Fig. 3 Oszillogramme des Auslaßdruckes bei einem Viertelwalzengebläse ohne und eines solchen Gebläses mit den erfindungsgemäßen Überströmkanälen.

Das Gehäuse 1 eines Viertelwalzengebläses weist eine aus zwei sich im Bereich der Ein- und Auslässe überschneidenden Zylindern 4 und 5 auf. Auf der Seite des Auslasses sind in die Mantellaufbahn flache in ihrer Breite in Richtung auf den Auslaß zunehmende und verschiedene Länge in Umfangsrichtung aufweisende Überströmkanäle 6, 7, 8, 9, 10, 11 eingeschnitten. Die Anzahl sowie die Länge dieser Überströmkanäle 6 bis 11 und ihre jeweilige Breite wird bestimmt durch die Größe der Maschine und die Drehzahlbereiche, für die sie bestimmt ist. Die Länge dieser Überströmkanäle 6 bis 11 darf jedoch nicht größer sein als die des Überströmkanales 9. Die Lage seines Beginnes bei 12 wird bestimmt durch das nachlaufende Eck 13 des den Überströmkanal (hier 9) überfahrenden Flügels 14 des Kolbens (hier 15) in dessen Stellung, in der er mit dem vorauslaufenden Eck 16 seines anderen Flügels 17 die Steuerkante 18 des Einlasses 2 gerade absteuert. Der Überströmkanal (hier 9) darf also erst, um eine direkte Leckage zwischen Ein- und Auslaß zu vermeiden, in dem Augenblick aufgesteuert werden, in dem die Einlaßöffnung abgesteuert ist. Es ist jedoch zweckmäßig, die Länge eines solchen Überströmkanales mit größter zulässiger Länge um einen kleinen Betrag im Millimeterbereich kürzer als die größte hier beschriebene Längenausdehnung zu halten, da die Erfahrung gezeigt hat, daß sich dann ein besserer Wirkungsgrad ergibt.

Der Anfang 12 des längsten Überströmkanals und die Anfänge 19 der übrigen Überströmkanäle sind abge­ rundet, ihre Enden 20 enden mit der gesamten Breite dieser Überströmkanäle in die Öffnung des Auslasses 3, wobei höchstens schmale Abschnitt 21 der Mantellauf­ bahnen 4 bzw. 5 stehenbleiben. Die verschiedenen Längen und breiten der Überströmkanäle 6 bis 11 haben den Zweck, möglichst alle auftretenden Schall­ frequenzen zu erfassen. Zu ihrer Herstellung kann die Gußform des Gehäuses entsprechende positive Erhöhungen erhalten, so daß die Fabrikation solcher Gebläse durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Überströmkanäle nicht oder nur ganz unwesentlich verteuert wird.

Die Abrundungen der Enden 12 und 19 der Überström­ kanäle 6 bis 11 hat den Zweck, bei ihrem Aufsteuern einen weichen Druckabfall zu erhalten. Die Über­ strömkanäle 6 bis 11 können ferner in ihrer Tiefe nach dem Auslaß 3 zunehmen, soweit das Material und die Dicke der Wandung des Gehäuses 1 dies zuläßt und es können an den Enden 20 der Über­ strömkanäle 6 bis 11 Abrundungen vorgesehen werden.

Fig. 2 zeigt zwei Oszillogramme über den Druckverlauf in bar, der am Auslaß zweier Viertelwalzengebläse mit einem Drucksensor über eine Umdrehung der Kolben aufgezeichnet wurde. Das obere Oszillogramm gibt den Druckverlauf am Auslaß eines Viertelwalzengebläses wieder, das nicht mit den erfindungsgemäßen Über­ strömkanälen 6 bis 11 ausgestattet war, das untere Oszillogramm den Druckverlauf bei einem sonst gleichen Viertelwalzengebläse, das die erfindungsgemäßen in Fig. 2 dargestellten Überströmkanäle aufwies. Die obere Kurve zeigt sehr hohe und harte Druckstöße von vier Hauptschwingungen und einer großen Zahl hochfrequenter Überlagerungsschwingungen. In der unteren Kurve ist der in der oberen Kurve deutlich gezeigte Schwingungsrythmus im wesentlichen erhalten, jedoch sind die Amplituden auf weniger als ein Drittel vermindert, wobei die Nebenschwingungen verwischt und zum Teil vollständig unterdrück sind.

Vor allem zeigt sich eine sehr viel weichere und weniger störende Schallentwicklung.

Die Meßeinrichtungen waren im übrigen die gleichen.

• Bezugszeichenverzeichnis  1 Gehäuse
   2 Einlaß
   3 Auslaß
   4, 5 Mantellaufbahnen
   6, 7, 8, 9, 10, 11 Überstömkanäle
  12 Beginn von 9
  13 nachlaufendes Eck von 14
  14 unterer Flügel von 15
  15 rechter Kolben
  16 vorlaufendes Eck von 17
  17 oberer Flügel von 15
  18 Steuerkante von 2
  19 Anfang der Überströmkanäle 6, 7, 8, 10, 11
  20 Enden der Überströmkanäle 6 bis 11
  21 Abschnitte zwischen den Überströmkanälen

Claims (4)

1. Aussenachsiges Rotationskolbengebläse mit zwei zweiflügligen unter sich gleichen Kolben, die mit Zylinderflächen mit großem Radius an der von aus sich an den Ein- und Auslaßöffnungen überschneidenden Zylindern gebildeten Mantellaufbahn und unter sich an Zylinderflächen mit kleinem Radius anlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantellaufbahn (4, 5) in Umfangsrichtung beiderseits des Auslasses (3) in diesen mündende Überströmkanäle (6, 7, 8, 9, 10, 11) einge­ schnitten sind, die sich nach dem Auslaß (3) zu erweitern und unter sich verschiedene Länge und Breite aufweisen.

2. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmkanäle (6, 7, 8, 9, 10, 11) an ihrem Anfang (13) angerundet sind.

3. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Längenaus­ dehnung der Überströmkanäle (9) dadurch bestimmt ist, daß ihr Anfangspunkt (12) bei dem nachlaufenden Eck (13) des diesen Überströmkanal (9) überfahrenden Flügels (14) des Kolbens (15) in dessen Stellung liegt, in der das vorlaufende Eck (16) des anderen Flügels (17) dieses Kolbens (15) die Steuerkante (18) des Einlasses (2) absteuert.

4. Rotationskolbengebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Länge eines Überströmkanales (9) um einen Betrag von 1 bis 5 mm vermindert wird.