DE3835598A1

DE3835598A1 - Rotationskolbenverdichter mit unterbrochenem schlupfeingriff

Info

Publication number: DE3835598A1
Application number: DE19883835598
Authority: DE
Inventors: Ralf Legleitner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-04-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationskolbenverdichter mit einer in einem Gehäuse ausgebildeten unterbrochenen trochoidenförmigen Mantellaufbahn und einer in dem Gehäuse angeordneten Exzenterwelle, auf der ein bogendreieckiger Kolben umläuft, welcher mit in den Ecken angeordneten radialen Dichtleisten an der Mantellaufbahn in unterbrochener dichtender Berührung steht, sowie an den Stirnseiten angeordneten ständig dichtenden Dichtleisten. Rotationskolbenverdichter benötigen nur zwei Arbeitskammern, eine ansaugende und eine ausschiebende Kammer.

Bei herkömmlichen Rotationskolbenverdichtern, nach dem Wankelprinzip, entstehen jedoch drei Kammern, so daß im Betrieb in der dritten Kammer Unterdruck entsteht. Deshalb sind die herkömmlichen Rotationskolbenverdichter mit Überströmöffnungen versehen, welche die dritte Kammer mit Arbeitsgas versehen sollen.

Die Steuerung des Gaswechsels geschieht über Schlitze im Gehäusemantel oder Öffnungen in den Seitenteilen. (Siehe Patent 31 13 233, 24 60 060, 24 14 933). Die vorstehend erwähnten Überströmöffnungen führen im allgemeinen zu sehr schnellem Dichtleistenverschleiß, während die kleinen Öffnungsquerschnitte der Ein- und Auslaßöffnungen nur zu sehr kleinen Liefergraden führen. Bei den herkömmlichen Rotationskolbenverdichter lassen sich also drei Probleme erkennen:

- Negatives Drehmoment durch Unterdruck in der dritten Kammer
- Überströmschlitze zur dritten Kammer führen zu Dichtleistenverschleiß
- Kleine Öffnungsquerschnitte, sowie kurze Öffnungszeiten durch die Einströmschlitze, führen zu erheblichen Liefergradverlusten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile herkömmlicher Rotationskolbenverdichter zu beseitigen.

Dieses Ziel wird durch die Öffnung des Mantels erreicht.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand im Querschnitt dargestellt.

Der Rotationskolbenverdichter mit unterbrochenem Schlupfeingriff besteht aus einem unterbrochenen Gehäuse (1), das die Laufbahn (2) enthält. In diesem Gehäuse läuft der Kolben (5) um eine Exzenterwelle (9), gesteuert durch das Ritzel (8) und das innenverzahnte Zahnrad (7). Der Kolben trägt die drei radial angeordneten Dichtleisten (6). Die Steuerung des ausgeschobenen Gasstromes wird durch das Ventil (4) erreicht. Der Rotationskolbenverdichter ist in der Zeichnung an den Druckbehälter (3) angeflanscht. Durch die Unterbrechung des Mantels werden in dem Gehäuse des Verdichters zwei Arbeitskammern (K 1, K 2) gebildet.

Der Verdichter arbeitet mit zwei Kammern, von denen eine ansaugt (K 1) und die andere ausschiebt (K 2), wobei die ausschiebende Kammer (K 2) nach dem Überschreiten des "oberen Totpunktes" bis auf ca. das Zehnfache des kritischen Volumens vergrößert wird, bevor die voreilende Dichtleiste (6) des Kolbens (5) das Gehäuse (1) verläßt, wodurch die Kammer (K 2) mit der Umgebung in Verbindung gelangt. Diese Verzögerung der Öffnung der ausschiebenden Kammer (K 2) dient der Nachexpansion des kritischen Volumens und somit der Energierückgewinnung. Solange in der ausschiebenden Kammer (K 2) größerer Druck herrscht als im Druckbehälter (3), ist das Ventil (4) geöffnet. Durch die Öffnung der ausschiebenden Kammer (K 2) bei ungefähr 10mal Vmin entsteht Druckausgleich mit der Umgebung in der ausschiebenden Kammer (K 2) und das Ventil (4) schließt. Deshalb fährt die nacheilende Dichtleiste (6) der ausschiebenden Kammer (K 2) immer über das geschlossene Ventil (4), so daß keine zusätzliche Beanspruchung der Dichtleiste (6) entsteht. Die ansaugende Kammer (K 1) steht solange mit der Umgebung in Verbindung, bis die nachlaufende Dichtleiste (6) mit der Laufbahn (2) des Gehäuses in dichtenden Eingriff kommt. Vorher steht der Spalt zwischen Kolbenkontur (5) und Gehäuse (1) über die gesamte Kolbenlänge als Einströmöffnung zur Verfügung. Durch geeignete Formung des Kolbens (5) ergeben sich hier ausreichend große Spalthöhen, so daß die Einströmgeschwindigkeit des Gases so gering gehalten werden kann, daß nur sehr geringe Lieferverluste entstehen.

Die Dichtleisten (6) sind so geformt, daß sie beim Nichteingriff mit dem Gehäuse (1) den Kolben (5) nicht verlassen können. Außerdem sind sie so geformt, daß sie kleine Relativbewegungen in radialer Richtung zum Kolben (5) ausführen können.

Durch die Nachexpansion des kritischen Volumens ist die Dichtleiste (6) der ausschiebenden Kammer nur noch gering mit Druck beaufschlagt, wodurch sie vornehmlich durch die Massenkraft beansprucht wird, welche nur geringe Flächenpressungen an der Dichtleiste (6) hervorruft.

Gelangt die nachlaufende Dichtleiste (6) der ansaugenden Kammer (K 1) in Eingriff, so befindet sie sich im Druckausgleich, so daß auf sie nur die senkrecht nach unten gerichtete Massenkraft wirkt. Die Geometrie der Mantellaufbahn (2) sorgt dafür, daß die Dichtleiste (6) zuerst nur leicht gegen die Laufbahn im Gehäuse (2) gedrückt wird. Bei sich aufbauendem Druck dichtet die Leiste dann dynamisch ab.

Schonender Eingriff der Dichtleiste (6) in das Gehäuse, wird erreicht, indem die Laufbahn im Gehäuse (2) etwas von der Trochoidenform zurückweicht.

Dadurch, daß die Dichtleisten (6) das Gehäuse (1) ohne Druckbeaufschlagung verlassen und erreichen, sowie dadurch, daß die Laufbahn im Gehäuse (2) beim Wiedereintritt der Dichtleisten (6) tangential zur Dichtleistenbahn verläuft, wird erreicht, daß die Dichtleisten (6) keinem zusätzlichen Verschleiß ausgesetzt sind.

Die dargestellte und beschriebene Ausführung ist nur ein Beispiel zur Verwirklichung der Erfindung.

Claims

Rotationskolbenverdichter mit unterbrochenem Schlupfeingriff, gekennzeichnet dadurch, daß:
- 1. Der Mantel des Verdichters welcher die Laufbahn des Kolbens enthält, unterbrochen ist, so daß nur zwei Arbeitskammern ent stehen.
  - 1.2 Eine Exzenterwelle, im Gehäuse angeordnet ist, auf der ein bogendreieckiger Kolben läuft, welcher mit in den Ecken ange ordneten radialen Dichtleisten in unterbrochenem dichtendem Kontakt mit dem Mantel steht, so daß sich zwei Arbeitskammern innerhalb des Gehäuses des Verdichters bilden, sowie mit an der Stirnseite des Kolbens angeordneten Dichtleisten, welche in ständiger Berührung mit den Stirnseiten des Gehäuses stehen.
- 2. Der Luftauslaß über eine Ventil gesteuert ist.
  - 2.1 Der Luftauslaß durch einen Schlitz gesteuert ist.
- 3. Der Lufteinlaß durch die Öffnung des Mantels gebildet wird.
- 4. Die Dichtleisten so gestaltet sind, daß sie beim Nichteingriff mit der Laufbahn des Mantels den Kolben nicht verlassen können.
  - 4.1 Die Dichtleisten durch eine Vorrichtung am Verlassen des Kol bens gehindert werden.