DE3800931A1

DE3800931A1 - Displacement machine for compressible media

Info

Publication number: DE3800931A1
Application number: DE19883800931
Authority: DE
Inventors: Joerg Ahrens
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-01-24
Filing date: 1988-01-15
Publication date: 1988-08-04

Abstract

A displacement machine for compressible media is described, which has at least one displacement chamber arranged in a stationary housing and designed in the manner of a spirally running slot, strip-like or rib-like spiral-shaped housing walls of essentially constant radial thickness being formed between a number of displacement chambers. The displacement machine also has displacement bodies (3, 4) designed as spiral-shaped strips or ribs of essentially constant radial thickness which in each case are assigned to and engage in a displacement chamber and which are held essentially vertically on a disc-shaped rotor (1) which can be driven eccentrically in relation to the housing. In order to achieve a greater dimensional stability of the strip-like or rib-like displacement bodies (3, 4) or housing walls, the radial thickness thereof is to be increased in the region of their ends (9-12) lying in the circumferential direction. In this case, the radial strengthening is to be provided on one side towards the side facing away from the adjacent displacement bodies or housing walls and for example pass continuously from a starting value which is constant over the majority of the circumference to an end value which constitutes approximately 1.1 to 2 times, preferably 1.3 to 1.5 times, the starting value. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a displacement machine for compressible media according to the preamble of claim 1.

Verdrängermaschinen dieser Bauart sind im Prinzip beispielsweise durch die DE-OS 31 07 231 bekannt. Diese Maschinen zeichnen sich durch eine nahezu pulsations freie Förderung des vorzugsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und können daher unter anderem auch für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Personenkraft fahrzeugen, mit Vorteil herangezogen werden. Bei einer solchen, dann als Pumpe oder Kompressor arbeitenden Verdrängermaschine werden entlang jeder Verdränger kammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden der Verdrängerkammer infolge unterschiedlicher Krümmung der Spiralformen im allgemeinen mehrere, etwa sichelförmige Arbeitsräume einge schlossen, die sich beim Betrieb der Maschine von einem im radial äußeren Bereich angeordneten Arbeitsmitteleinlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zu einem im radial inneren Bereich angeordneten Arbeitsmittelauslaß hin bewegen. Bei dieser Bewegung kann das Volumen der Arbeitsräume auch ständig verringert und dadurch der Druck des Arbeitsmittels entsprechend erhöht werden.Displacement machines of this type are in principle, for example, by DE-OS 31 07 231 known. These machines are characterized by an almost pulsations Free delivery of air or an air-fuel mixture, preferably existing gaseous equipment and can therefore, among other things also for supercharging purposes of internal combustion engines, in particular for personal use vehicles can be used with advantage. In such a case, then as a pump or compressor working positive displacement machine are along each displacer chamber between the spiral-shaped displacement body and the two Circumferential walls of the displacement chamber due to different curvature of the Spiral shapes generally several, approximately sickle-shaped work rooms closed, which differ from one in the radially outer area when operating the machine arranged working fluid inlet through the displacement chamber to a Move the working fluid outlet in the radially inner area. At This movement can also continuously reduce the volume of the work rooms and the pressure of the working fluid can be increased accordingly.

Die Verdrängerkörper werden dabei durch spiralförmige Leisten oder Rippen ge bildet, die auf dem scheibenförmigen Läufer im wesentlichen senkrecht stehend gehalten sind und die eine relativ große Länge in axialer und Umfangsrichtung im Verhältnis zu ihrer radialen Stärke aufweisen. Ähnliche Verhältnisses liegen auch auf der Seite des Gehäuses vor, wo zwischen den Verdrängerkammern ebenfalls spiralförmige, nach Art von Leisten oder Rippen ausgebildete Kammerwände stehen bleiben, die eine im Verhältnis zur radialen Wandstärke relativ große Länge in axialer und Umfangsrichtung besitzen. Infolge dieser Konfiguration sind vor allem die Endkanten der Leisten oder Rippen zumindest im Bereich der von der Läufer scheibe bzw. dem Gehäusegrund am weitesten abliegenden Fasern relativ instabil, so daß sie sich während des Betriebs der Verdrängermaschine durchbiegen und leicht an benachbarten Bauteilen anlaufen können. Darüberhinaus ergeben sich vor allem im Fußbereich dieser Leistenendkanten erhebliche Beanspruchungen, die unter Umständen sogar zum Bruch führen können. Auch verursachen diese relativ instabilen Verdrängerkörper und Gehäusewände Probleme bei der Fertigung durch Schwingungen.The displacers are ge by spiral strips or ribs forms the standing on the disc-shaped rotor substantially perpendicular are held and which have a relatively large length in the axial and circumferential directions have in relation to their radial strength. Similar ratio also on the side of the housing, where also between the displacement chambers Spiral chamber walls formed in the manner of strips or ribs remain, which is a relatively large length in relation to the radial wall thickness have axial and circumferential direction. As a result of this configuration, above all the end edges of the lasts or ribs at least in the area of the runner disc or fibers furthest from the bottom of the housing are relatively unstable, so that they bend during the operation of the displacement machine and can easily start on neighboring components. Furthermore, arise Considerable stresses, especially in the foot area of these ledge end edges, which may even lead to breakage. Also cause this relatively unstable displacer and housing problems in manufacturing through vibrations.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Verdränger maschine der im Oberbegriff genannten Bauart zu schaffen, bei der die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden und eine größere Formsteifigkeit der spiralförmigen Leisten oder Rippen sowohl auf dem Läufer als auch in dem Gehäuse, insbesondere in deren Endbereichen, erzielt wird.The object on which the invention is based is therefore a displacer to create machine of the type mentioned in the preamble, in which the above Disadvantages described are avoided and greater dimensional stability of the spiral strips or ribs both on the rotor and in the housing, especially in their end areas.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale erreicht. Erfindungsgemäß sollen also die Leisten oder Rippen in ihren in Umfangs richtung liegenden Endbereichen verstärkt sein. Eine solche Verstärkung der Rippen enden, die vorzugsweise über die gesamte axiale Höhe vorzunehmen ist, ergibt eine wesentlich verbesserte Formsteifigkeit der Bauteile in ihren besonders gefähr deten Endbereichen. Dadurch wird die Gefahr des Anlaufens an den benachbarten Teilen während des Betriebs der Verdrängermaschine verringert und die Fertigung der Teile durch Reduzierung der Schwingungsgefahr erleichtert.This object is achieved by the features mentioned in claim 1 reached. According to the invention, the strips or ribs should be in their extent direction end areas be reinforced. Such reinforcement of the ribs ends, which should preferably be carried out over the entire axial height a significantly improved stiffness of the components in their particularly dangerous end areas. This increases the risk of tarnishing on the neighboring ones Parts reduced during the operation of the displacement machine and the manufacturing the parts by reducing the risk of vibration.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Unteran sprüche enthalten und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Useful features of the invention are in the features of the Unteran contain sayings and are explained in more detail in the following description.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Drauf sicht auf einen Läufer einer Verdrängermaschine. Dabei ist mit 1 der Läufer insgesamt bezeichnet, der im wesentlichen aus einer Läuferscheibe 2 besteht, die zwischen zwei hier nicht gezeigten Gehäusehälften gehalten und derart exzen trisch angetrieben ist, daß jeder ihrer Punkte eine kreisförmige Verschiebebewegung in der Läuferscheibenebene ausführt. An wenigstens einer Stirnseite der Läufer scheibe 2, bevorzugt aber auf beiden Seiten, sind in Form von spiralförmig verlau fenden Leisten oder Rippen ausgebildete Verdrängerkörper 3 und 4 gehalten, von denen bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel zwei ineinandergreifend dargestellt sind. Diese leisten- oder rippenartigen Verdrängerkörper 3, 4 verlaufen dabei spiralförmig über einen Umfangsbereich von etwa 360°, wobei der Anfang der beiden Verdrängerkörper hier um etwa 180° gegeneinander versetzt ist.The drawing shows an embodiment of the invention based on a plan view of a rotor of a displacement machine. In this case, 1 denotes the rotor as a whole, which consists essentially of a rotor disk 2 , which is held between two housing halves, not shown here, and is driven so eccentrically that each of its points executes a circular displacement movement in the rotor disk plane. On at least one end face of the rotor disk 2 , but preferably on both sides, displacers 3 and 4 are formed in the form of spirally extending strips or ribs, two of which are shown in the embodiment shown in the drawing interlocking. These strip-like or rib-like displacement bodies 3 , 4 run in a spiral over a circumferential area of approximately 360 °, the beginning of the two displacement bodies being offset from one another by approximately 180 ° here.

Zu den Verdrängerkörpern 3, 4 gehört, wie in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist, je eine Verdrängerkammer in dem feststehenden Gehäuse, die in diesem nach Art eines spiralförmigen Schlitzes eingearbeitet ist. Die Verdrängerkammern verlaufen dabei 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 Kammerwände auf, zwischen denen die leisten- oder rippenartigen Verdrängerkörper 3, 4 des Läufers 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, so daß zwischen den Kammerwänden und dem Verdrängerkörper jeweils mehrere sichelförmige Arbeitsräume gebildet werden, die während des Betriebs der Verdrängermaschine von dem Einlaßraum in Umfangsrichtung durch die Verdrängerkammer zum Auslaßraum verschoben werden. Die Spiralform der Verdrängerkörper bzw. der Verdrängerkammer wände muß dabei nicht durch eine Spirale im streng mathematischen Sinne gebildet werden, sondern kann auch durch mehrere aneinander gesetzte Kreisbögen mit kleiner werdenden Radien realisiert werden.As is not shown in the drawing, the displacers 3 , 4 each have a displacer chamber in the fixed housing, which is incorporated in the housing in the manner of a spiral slot. The displacement chambers each run from an inlet space provided on the outer circumference of the housing to an outlet space provided on the inner circumference and have essentially parallel spiral spaced-apart chamber walls, between which the strip-like or rib-like displacement bodies 3 , 4 of the rotor engage . The curvature of each spiral displacement body is dimensioned so that it almost touches the inner and outer chamber walls of the housing at several, for example at two locations, so that between the chamber walls and the displacement body several crescent-shaped working spaces are formed, which during operation the displacement machine are displaced from the inlet space in the circumferential direction through the displacement chamber to the outlet space. The spiral shape of the displacement body or the displacement chamber does not have to be formed by a spiral in the strictly mathematical sense, but can also be realized by several circular arcs placed together with increasingly smaller radii.

Die Läuferscheibe 2 weist, wie aus der Zeichnung weiter hervorgeht, eine erste Lagerbohrung 5 in ihrem Zentrum sowie eine zweite Lagerbohrung 7 an einem am Außenumfang der Läuferscheibe 2 angebrachten Lagerauge 6 auf. Diese Lager bohrungen dienen zur Aufnahme von Lagern bzw. Antriebszapfen zum exzentrischen Antrieb der Läuferscheibe 2. Mit 8 sind Durchbrüche im radial inneren Nabenbereich der Läuferscheibe angedeutet, über die die beiderseits der Läuferscheibe 2 vorge sehenen Auslaßräume der Gehäusehälften miteinander in Verbindung stehen. 13 und 14 bezeichnen in Umfangsrichtung verlaufende spiralförmige Nuten, die an den Stirnseiten der leisten- oder rippenartigen Verdrängerkörper 3, 4 zur Aufnahme von entsprechend geformten Dichtleisten vorgesehen sind.The rotor disk 2 has, as can further be seen from the drawing, a first bearing bore 5 in its center and a second bearing bore 7 on a bearing eye 6 attached to the outer circumference of the rotor disk 2 . These bearing holes serve to receive bearings or drive pins for eccentric driving of the rotor disk 2 . With 8 breakthroughs are indicated in the radially inner hub region of the rotor disk, via which the outlet spaces of the housing halves provided on both sides of the rotor disk 2 are connected to one another. 13 and 14 denote spiral grooves running in the circumferential direction, which are provided on the end faces of the strip-like or rib-like displacement bodies 3 , 4 for receiving correspondingly shaped sealing strips.

Um eine höhere Stabilität der in Umfangsrichtung liegenden abgerundeten Endkanten der leisten- oder rippenartigen Verdrängerkörper 3, 4 zu erreichen, sind diese Endbereiche 9 und 10 bzw. 11 und 12 sowohl auf der Einlaß- als auch auf der Auslaßseite in ihrer radialen Stärke gegenüber dem übrigen Umfangsbereich vergrößert. Dabei ist diese Verstärkung einseitig und zwar zu der Seite vorgenommen, die dem jeweils benachbarten Verdrängerkörper abgewandt ist. So sind die leisten artigen Verdrängerkörper 3 und 4 an ihrem radial äußeren Ende 9 bzw. 11 radial nach außen hin verstärkt, während die Kontur an der Innenseite dem übrigen Verlauf der Verdrängerkörperwand entspricht. An den radial inneren Enden 10 und 12 ist dagegen die Verstärkung zur radial inneren Seite hin vorgenommen ist. Der Grund dafür liegt darin, daß nur zu diesen Seiten hin auch die mit diesen Bereichen der Verdrängerkörper zusammenarbeitenden Kammerwände des Gehäuses ohne Beeinträchtigung der übrigen Verdrängerkammerbereiche korrigiert werden können. Die Kammerwände der Verdrängerkammern ergeben sich nämlich jeweils als Hüll kurben der Konturen der Verdrängerkörper während des exzentrischen Antriebs des Läufers 1.In order to achieve a higher stability of the rounded end edges of the strip-like or rib-like displacer bodies 3 , 4 lying in the circumferential direction, these end regions 9 and 10 or 11 and 12 are radial in strength on the inlet side as well as on the outlet side with respect to the rest Circumferential area enlarged. This reinforcement is carried out on one side, namely on the side facing away from the adjacent displacer. So the strip-like displacer 3 and 4 are reinforced at their radially outer end 9 and 11 radially outwards, while the contour on the inside corresponds to the rest of the course of the displacer wall. At the radially inner ends 10 and 12 , on the other hand, the reinforcement is made towards the radially inner side. The reason for this is that the chamber walls of the housing which cooperate with these regions of the displacer bodies can be corrected only on these sides without impairing the other displacement chamber regions. The chamber walls of the displacement chambers each arise as envelopes of the contours of the displacement bodies during the eccentric drive of the rotor 1 .

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann die Verstärkung der Verdrängerkörper in ihren Endbereichen kontinuierlich von einem über den größten Teil des Umfangs konstanten Ausgangswert der Verdrängerkörperstärke auf einen Endwert vorge nommen werden, der beispielsweise das 1,1-2fache, vorzugsweise aber das 1,3- 1,5fache des Ausgangswertes betragen kann. Dabei kann sich dieser Bereich der kontinuierlichen Verdrängerkörperverstärkung über einen Umfangswinkelbereich von etwa bis zu 30° erstrecken.As can be seen from the drawing, the reinforcement of the displacer can in their end areas continuously from one over most of the circumference constant initial value of the displacer thickness to a final value be taken, for example 1.1-2 times, but preferably 1.3- Can be 1.5 times the initial value. This area can continuous displacement body reinforcement over a circumferential angle range extend from about up to 30 °.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Verstärkung der leisten- oder rippenartigen Verdränger körper in ihren Endbereichen gleichbleibend über die gesamte axiale Höhe. Es kann jedoch zusätzlich vorgesehen sein, daß die in Umfangsrichtung liegenden Endkanten einen schrägen oder kurvenförmigen Verlauf aufweisen, wie dies in der DE-OS 35 35 309 bereits vorgeschlagen wird.The strips or rib-like displacers are expediently reinforced body in their end areas constant over the entire axial height. It However, it can also be provided that the lying in the circumferential direction End edges have an oblique or curved shape, as shown in DE-OS 35 35 309 has already been proposed.

Selbstverständlich können auch die im Gehäuse der Verdrängermaschine zwischen den Verdrängerkammern stehenbleibenden Gehäusewände, die ebenfalls die Form spiralförmiger Leisten oder Rippen aufweisen, in ihren Endbereichen radial ver stärkt sein. Die radiale Verstärkung ist dort im allgemeinen jedoch nur dann erforder lich, wenn die Gehäusewände in ihren Endbereichen frei stehen, was zum Beispiel in dem radial äußeren Bereich nicht immer der Fall sein muß.Of course, those in the housing of the displacement machine can be between the displacement chambers remain standing housing walls, which also have the shape have spiral strips or ribs, radially ver in their end regions be strengthened. Radial reinforcement is generally only required there Lich, if the housing walls are free in their end areas, for example does not always have to be the case in the radially outer region.

Der wesentliche Vorteil der von der Erfindung vorgeschlagenen Verstärkung der Verdrängerkörper bzw. Gehäusewände in ihren Endbereichen besteht darin, daß eine wesentliche Vergrößerung der Formsteifigkeit dieser aufgrund ihrer relativ großen axialen Höhe und Umfangslänge relativ instabilen Rippen oder Leisten erzielt wird, so daß die Gefahr des Anlaufens an den jeweils benachbarten Bauteilen und damit die Gefahr der Beschädigung der Verdrängermaschine verringert wird.The main advantage of the reinforcement proposed by the invention Displacer body or housing walls in their end regions is that a substantial increase in the rigidity of this due to their relative large axial height and circumferential length of relatively unstable ribs or strips is achieved so that the risk of tarnishing on the adjacent components and thus the risk of damage to the displacement machine is reduced.

Claims

1. Displacement machine for compressible media with at least one arranged in a fixed housing, designed in the manner of a spiral-shaped slot displacement chamber, wherein between several displacement chambers strips or rib-like, spiral-shaped housing walls are formed of substantially constant radial strength, and with as a spiral formed strips or ribs of substantially constant radial strength formed displacers, each of which is assigned to and engage in a displacement chamber and which are held substantially perpendicularly on a disc-shaped rotor which can be driven eccentrically with respect to the housing, characterized in that the radial strength of the Displacer ( 3 , 4 ) and / or the housing walls is enlarged in the region of their ends lying in the circumferential direction.

2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the radial reinforcement of the displacement body ( 3 , 4 ) and / or the housing walls in its end regions is provided on one side to the adjacent housing walls or displacer bodies facing away from each other.

3. Displacement machine according to claim 1 or 2, characterized in that the radial strength of the displacement body ( 3 , 4 ) or the housing walls in the end regions is continuously increased from a constant over most of the circumference to an end value.

4. displacement machine according to claim 3, characterized in that the final value is 1.1-2 times, preferably 1.3-1.5 times the initial value.

5. Displacement machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcement takes place in a circumferential angle range of up to approximately 30 °.