DE3839253A1 - Verdraengermaschine nach dem spiralprinzip - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einem in einem feststehenden Gehäuse an­ geordneten spiralartigen Förderraum und mit einem diesem Förder­ raum zugeordneten spiralartigen Verdrängerkörper, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer derart gehalten ist, daß während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden des Förderraumes be­ grenzte Kreisbewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen des Förderraumes so bemessen ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände des Förderraumes an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungs­ linien nahezu berührt, wobei zur Führung des Läufers gegenüber dem Gehäuse eine gegenüber einer ersten Exzenteranordnung mit Abstand angeordnete zweite Exzenteranordnung vorgesehen ist, und wobei die Führungswelle der zweiten Exzenteranordnung im Gehäuse mittels Gleitlager gelagert ist.

Stand der Technik

Verdrängermaschinen der Spiralbauart sind beispielsweise durch die DE-C-26 03 462 bekannt. Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Verdichter zeichnet sich durch eine nahezu pulsationsfreie För­ derung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff- Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und könnte daher unter anderem auch für Aufladezwecke von Brennkraftma­ schinen mit Vorteil herangezogen werden. Während des Betriebes eines solchen Kompressors werden entlang der Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden der Verdrängerkammer mehrere, etwa sichel­ förmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von dem Einlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zum Auslaß hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeits­ mittels dementsprechend erhöht wird.

Eine Maschine der eingangs genannten Art ist bekannt aus der DE- A-33 13 000. Dadurch, daß zwei mit Abstand voneinander ange­ ordnete Exzenteranordnungen vorgesehen sind, von denen eine über eine Antriebswelle antreibbar ist, ergibt sich eine statisch bestimmte Lagerung, die zudem bis auf die oberen und unteren Totpunkte der Läuferstellung eine zwangsweise Führung des Läu­ fers sicherstellt. Um nun auch in den Totpunktlagen des Läufers eine eindeutige Führung des Läufers zu erreichen, ist eine in dem Gehäuse gelagerte Führungswelle der zweiten Exzenteran­ ordnung mit der Antriebswelle über ein Getriebe zwangsschlüssig verbunden, wobei das Getriebe beispielsweise durch einen Zahn­ riemenantrieb gebildet ist.

Es ist weiterhin aus der DE-C-31 19 542 bekannt, bei einer Anordnung zur Lagerung eines exzentrischen antreibbaren Läufers die Lagerungen für eine im feststehenden Gehäuse drehbar gela­ gerte Scheibe und für den damit verbundenen Antriebszapfen als Gleitlager auszubilden. Bei dieser Konstruktion liegt der Gedanke zugrunde, bei einer Anwendung der Spiralmaschine im Motorbetrieb - d.h., wenn der Läufer sehr heißen Gasen ausge­ setzt ist - die vollständige Lagerung der Exzentervorrichtung in das feststehende Gehäuse zu verlagern, wo sie einer Abdichtung gegen aggressive heiße Gase sowie einer ausreichenden Kühlung zugänglich sind. Indes ist bei dieser bekannten Anordnung ledig­ lich die Antriebsexzenteranordnung, nicht jedoch die Führungs­ exzenteranordnung mit der Gleitlagerung versehen.

Zur axialen Führung einer derartigen gleitgelagerten Welle sind in der Regel sowohl die Welle als auch das entsprechende Lager­ gehäuse mit geigneten Absätzen versehen. Diese Absätze müssen zueinander relativ genaue Abstände aufweisen, was anläßlich der Fertigung zu langen Toleranzketten führt. Insbesondere können sich auch anläßlich des Maschinenbetriebes durch unterschied­ liche Materialdehnungen - bsp. wenn das Gehäuse aus Aluminium und die Welle aus Stahl besteht - diese Abstände zwischen den Absätzen nochmals ändern, was wiederum eine erhöhte Fertigungs­ genauigkeit voraussetzt, um ein Schlagen oder Klemmen der Welle zu vermeiden.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Verdrängungsmaschine der eingangs genannten Art die Führungs­ welle hinsichtlich einer Kostenoptimierung zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Führungswelle mit ei­ ner umlaufenden Nut versehen ist, in welche eine im Gehäuse ein­ gelegte Sicherungsscheibe radial eingreift.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche­ matisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Gehäuseteils der Verdränger­ maschine,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Läufers,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Verdrängermaschine,

Fig. 4 eine Sicherungsscheibe.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Zwecks Erläuterung der Funktionsweise des Verdichters, welche nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird auf die bereits ge­ nannte DE-C3-26 03 462 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozeßablauf kurz beschrieben.

Der Übersichtlichkeit wegen ist die Maschine in den Fig. 1 und 2 in demontierem Zustand gezeigt.

Mit 1 ist der Läufer der Maschine insgesamt bezeichnet. An bei­ den Seiten der Scheibe 2 sind je zwei, um 180° zueinander ver­ setzte, spiralförmig verlaufende Verdrängerköper angeordnet. Es handelt sich um Leisten 3, 3′, die senkrecht auf der Scheibe 2 gehalten sind. Die Spiralen selbst sind im gezeigten Beispiel aus mehreren, aneinander anschließenden Kreisbögen gebildet. Mit 4 ist die Nabe bezeichnet, mit welcher die Scheibe 2 auf ei­ nem Wälzlager 22 aufgezogen ist. Das Lager selbst sitzt auf ei­ ner Exzenterscheibe 23, die ihrerseits Teil der Antriebswelle 24 ist. Mit 5 ist ein radial außerhalb der Leisten 3, 3′ angeord­ netes Auge bezeichnet für die Aufnahme eines Führungslagers 25, welches auf einem Exzenterbolzen 26 aufgezogen ist. Dieser ist seinerseits Teil einer Führungswelle 27. Am Spiralende sind in der Scheibe zwei Durchbrüche 6 vorgesehen, damit das Medium von einer Scheibenseite zur andern gelangen kann, beispielsweise um in einem nur einseitig angeordneten zentralen Auslaß abgezogen zu werden.

In Fig. 1 ist die in Fig. 3 links dargestellte Gehäusehälfte 7 des aus zwei Hälften 7, 7′ zusammengesetzten, über Befestigungs­ augen 8 zur Aufnahme von Verschraubungen miteinander verbundenen Maschinengehäuses gezeigt. 9 symbolisiert die Aufnahme für die Antriebswelle, 10 die Aufnahme für die Führungswelle. 11 und 11′ bezeichnen die zwei jeweils um 180° gegeneinander versetzten Förderräume, die nach Art eines spiralförmigen Schlitzes in die beiden Gehäusehälften eingearbeitet sind. Sie verlaufen von je einem am äußeren Umfang der Spirale im Gehäuse angeordneten Einlaß 12, 12′ zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen, beiden Förderräumen gemeinsamen Auslaß 13. Sie weisen im wesentlichen parallele, in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 14, 14′, 15, 15′ auf, die im vorliegenden Fall wie die Verdrängerkörper der Scheibe 2 eine Spirale von ca. 360° umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden greifen die Verdränger­ körper 3, 3′ ein, deren Krümmung so bemessen ist, daß die Lei­ sten die inneren und die äußeren Zylinderwände des Gehäuses an mehreren, beispielsweise an jeweils zwei Stellen nahezu berühren.

Den Antrieb und die Führung des Läufers 1 besorgen die zwei be­ abstandeten Exzenteranordnungen 23, 24 resp. 26, 27. Die Antriebs­ welle 24 ist in den Wälzlagern 17 und 18 gelagert und an ihrem aus der Gehäusehälfte 7 herausragenden Ende mit einer Keilrie­ menscheibe 19 für den Antrieb versehen. Auf der Antriebswelle 24 sind Gegengewichte 20 angeordnet zum Ausgleich der beim exzen­ trischen Antrieb des Läufers entstehenden Massenkräfte. Die Führungswelle ist innerhalb der Gehäusehälfte 7 in ein Gleit­ lager 28 eingelegt, welches beidseitig mit Ringdichtungen 29 abgedichtet ist.

Um in den Totpunktlagen eine eindeutige Führung des Läufers zu erzielen, werden die beiden Exzenteranordnungen über einen Zahnriemenantrieb 16 winkelgenau synchronisiert. Dieser Doppel­ exzenterantrieb sorgt dafür, daß alle Punkte der Läuferscheibe und damit auch alle Punkte der beiden Leisten 3 und 3′ eine kreisförmige Verschiebebewegung ausführen. Infolge der mehr­ fachen abwechselnden Annäherungen der Leisten 3, 3′ an die inne­ ren und äußeren Zylinderwände der zugeordneten Förderkammern ergeben sich auf beiden Seiten der Leisten sichelförmige, das Arbeitsmedium einschließende Arbeitsräume, die während des Antriebs der Läuferscheibe durch die Förderkammern in Richtung auf den Auslaß verschoben werden. Hierbei verringern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels wird entsprechend erhöht.

Die Führungswelle 27, welche mit einem handelsüblichen Zylinder­ bolzen 26 als Exzenter bestückt ist, ist am riemenseitigen Ende mit einer umlaufenden Nut 30 versehen. Zur axialen Führung und Sicherung der Welle ist nunmehr eine in Fig. 4 gezeigte Siche­ rungsscheibe 31 vorgesehen. Diese ist in der linken Gehäusehälfte 7 in der Eindrehung für den äusseren Dichtring 29 eingelegt und greift radial in die Nut 30 der Welle ein, ohne dabei den Nuten­ grund zu berühren. Die Sicherungsscheibe 31 ist eine Sonderan­ fertigung, die über den Umfang an vier Stellen in einer entspre­ chenden Aussparung 32 des Gehäuses 7 einliegt.

Claims (1)

1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einem in einem feststehenden Gehäuse (7, 7′) angeordneten spiralförmi­ gen Förderraum (11, 11′) und mit einem dem Förderraum zugeordne­ ten spiralförmigen Verdrängerkörper (1-4), der auf einem gegen­ über dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer (1) derart gehalten ist, daß während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden des Förderraumes be­ grenzte Kreisbewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen des Förderraumes so bemessen ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände des Förderraumes an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungs­ linie nahezu berührt, wobei zur Führung des Läufers gegenüber dem Gehäuse eine gegenüber einer ersten Exzenteranordnung (23, 24) mit Abstand angeordnete zweite Exzenteranordnung (26, 27) vorgesehen ist, und wobei die Führungswelle (27) der zweiten Ex­ zenteranordnung im Gehäuse (7) mittels Gleitlager (28) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswelle (27) mit einer umlaufenden Nut (30) ver­ sehen ist, in welche eine im Gehäuse (7) eingelegte Sicherungs­ scheibe (31) radial eingreift.