DE4203346A1

DE4203346A1 - Verdraengermaschine

Info

Publication number: DE4203346A1
Application number: DE19924203346
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Willmann; Helga Dr Ing Wellbrock
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1992-08-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Maschine ist in einer speziellen Ausfüh rung als Spiralverdrängermaschine, auch Spirallader oder G-Lader genannt, zur Aufladung von Brennkraftmaschinen verwendbar und unter anderem beschrie ben in der motortechnischen Zeitschrift MTZ 46 (1985) 323-327. Ein scheiben förmiger Läufer mit axial gerichteten und spiralförmig ausgebildeten Schau feln kreist exzentrisch in einem ebenfalls mit spiralförmigen Schaufeln ver sehenen Gehäuse. Das Arbeitsmedium, in diesem Fall Luft, wird von einem Um fangsbereich des Gehäuses liegenden Einlaß bis zu einem radial innen liegen den, im wesentlichen axial gerichteten Auslaß mit mehreren Öffnungen geför dert. Durch die Kreisbewegung des Läufers ergibt sich eine ebenfalls kreis förmige Förderung des Arbeitsmediums. Die bei der bekannten Maschine vorge sehenen Auslaßöffnungen sind demgegenüber axial gerichtet und wirken dadurch strömungsbremsend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Durchsatz der bekannten Ma schine zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach sind Mittel zur Erzeugung eines Dralls in dem durch die Öffnungen hindurchtretenden Arbeitsmedium vorgesehen. Auf diese Weise wird die ohnehin kreisende Strömung des Arbeitsmediums auch nach dem Passieren des Auslasses aufrechterhalten. Der sich hierdurch ergebende ge ringere Strömungswiderstand im Auslaßbereich sowie der Drall an sich erge ben den gewünschten höheren Durchsatz.

Vorteilhafterweise sind in Umfangsrichtung liegende und die Strömung des Arbeitsmediums führende Flächen in den Öffnungen nicht axial sondern schräg gerichtet. Das Ziel der Durchsatzverbesserung wird so auf besonders einfache Weise erreicht.

Gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 3 ist bei einer Spiralverdrängerma schine mit einem in axialer Richtung beidseitig spiralförmige Schaufeln auf weisenden scheibenförmigen Läufer und im wesentlichen axial gerichteten Pas sagen in dem Läufer zum Durchtritt des Arbeitsmediums vorgesehen, daß in Um fangsrichtung liegende und die Strömung führende Flächen in den Passagen nicht axial, sondern schräg gerichtet sind. Auch dabei handelt es sich um eine Maßnahme zur Erhöhung des Durchsatzes und zwar zunächst von einer Seite des scheibenförmigen Läufers zur anderen und damit in Richtung auf den Auslaß. Vor teilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine axiale Draufsicht auf eine Gehäusehälfte einer Spiralverdrängermaschine;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Öffnung in der Gehäusehälfte gemäß der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine axiale Draufsicht auf einen Läufer mit Passagen zum Durchtritt des Arbeitsmediums.

Eine Verdrängermaschine in einer Ausführung als Spiralverdrängermaschine ent sprechend der in der oben genannten MTZ beschriebenen weist ein zweiteiliges Gehäuse und einen in diesem Gehäuse exzentrisch kreisenden Läufer 10 (Fig. 3) auf. Eine Gehäusehälfte ist in der Fig. 1 gezeigt und mit 11 beziffert.

Der Läufer besteht im wesentlichen aus einer in der Bildebene liegenden Schei be 12 sowie beidseitig hiervon angeordneten, in axialer Richtung sich er streckenden spiralförmigen Schaufeln. In der Fig. 3 sind nur die dem Betrachter entgegengerichteten Schaufeln 13, 14 sichtbar. Auf der nicht sichtbaren Rück seite der Scheibe 12 ist ein entsprechendes Schaufelpaar angeordnet.

Jede der Gehäusehälften weist eigene Schaufeln auf, die mit den Schaufeln am Läufer 10 spiralförmig umlaufende Arbeitskammern bilden. In der Fig. 1 sind die spiralförmigen Schaufeln der Gehäusehälfte 11 mit 15, 16 beziffert. Diese wirken mit den auf der Rückseite des Läufers 10 angeordneten, nicht sichtbaren Schaufeln zusammen.

Die exzentrische Bewegung des Läufers 10 wird gesteuert durch eine nicht ge zeigte Antriebswelle mit einem Exzenterbund, auf dem die Hauptnabe 15a dreh bar gelagert ist, sowie durch eine ebenfalls nicht gezeigte Führungswelle mit einem Exzenterzapfen, auf welchem die außen am Umfang des Läufers 10 angeord nete Nebennabe 16a drehbar sitzt.

Das Arbeitsmedium, in diesem Falle Luft, strömt von einem außen am Umfang ge legenen Einlaß 17 in den Bereich der Schaufeln 13, 14, 15, 16, sowie der nicht sichtbaren. Durch die Relativbewegungen der Schaufeln zueinander erfolgt eine Förderung des Arbeitsmediums und zwar spiralförmig nach innen. Dort ist in der Gehäusehälfte 11 ein Auslaß mit um eine Nabe 18 herum angeordneten Öffnungen 19 vorgesehen. Das Arbeitsmedium strömt vom Einlaß 17 entlang der Pfeile 20 und tritt aus den Öffnungen 19 aus der Gehäusehälfte 11 aus.

Beide Seiten der Scheibe 12 werden über den Einlaß 17 mit Arbeitsmedium ver sorgt. Die Auslaßöffnungen 19 sind jedoch nur einseitig angeordnet. Aus diesem Grund ist eine Durchtrittsmöglichkeit durch die Scheibe 12 in Form von Passagen 21 im Bereich der Hauptnabe 15a vorgesehen. Die entlang der Pfeile 22 geför derte Verbrennungsluft strömt durch die Passagen 21 auf die nicht sichtbare Rückseite der Scheibe 12 und von dort über die Auslaßöffnungen 19 aus dem Ge häuse heraus.

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Darstellung einer der Öffnungen 19 in einer radial gerichteten Gehäusewand 23 der Gehäusehälfte 11. Dabei ist er kennbar, daß in Umfangsrichtung liegende und die Strömung führende Flächen 24, 25 gegenüber der axialen Richtung 26 schräg angeordnet sind. Besonders vor teilhaft ist hier ein Winkel α von 15 bis 60 Grad.

In der Fig. 3 ist erkennbar, daß die Passagen 21 den Öffnungen 19 entsprechende die Strömung führende und schräg gerichtete Flächen 27, 28 aufweisen. Auf diese Weise wird sowohl beim Durchtritt des Arbeitsmediums von einer Seite die Scheibe 12 zur anderen, als auch im Bereich der Auslaßöffnungen 19 ein Drall er zeugt bzw. die ohnehin vorhandene Rotation und damit der Durchsatz des Ar beitsmediums begünstigt.

Die Ausbildung der schrägen Flächen 24, 25 ist im Bereich der Auslaßöff nungen 19 besonders vorteilhaft, weil hier konstruktiv bedingt die Wan dung 23 eine Stärke aufweist, die eine wirksame Führung der Strömung er möglicht.

Bezugszeichenliste

10 Läufer
11 Gehäusehälfte
12 Scheibe
13 Schaufel
14 Schaufel
15 Schaufel
16 Schaufel
15a Hauptnabe
16a Nebennabe
17 Einlaß
18 Nabe
19 Öffnungen
20 Pfeile
21 Passagen
22 Pfeile
23 Wandung
24 Fläche
25 Fläche
26 axiale Richtung
27 Fläche
28 Fläche

Claims

1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit einem in einem Gehäuse exzentrisch antreibbaren Läufer, einem im Umfangsbereich des Gehäuses liegenden Einlaß und einem radial innenliegenden, im wesentlichen axial gerichteten Auslaß mit mehreren Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Dralls in dem durch die Öffnungen (19) hin durchtretenden Arbeitsmedium vorgesehen sind.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Um fangsrichtung liegende und die Strömung des Arbeitsmediums führende Flächen (24, 25) in den Öffnungen (19) nicht axial, sondern schräg ge richtet sind.

3. Spiralverdrängermaschine für kompressible Medien mit einem in einem Ge häuse exzentrisch antreibbaren, scheibenförmigen Läufer, der in axialer Richtung beidseitig spiralförmige Schaufeln aufweist, die mit entspre chenden Schaufeln in dem Gehäuse zur Bildung spiralförmiger Verdränger kammern zusammenwirken, wobei der scheibenförmige Läufer im wesentlichen axial gerichtete Passagen zum Durchtritt des Arbeitsmediums von einer Seite zur anderen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Er zeugung eines Dralls in dem durch die Passagen (21) hindurchtretenden Arbeitsmedium vorgesehen sind.

4. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung liegende und die Strömung führende Flächen (27, 28) in den Passagen (21) nicht axial, sondern schräg gerichtet sind.

5. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, daß das Gehäuse (Gehäusehälfte 11) in an sich bekannter Weise einen radial innenliegenden, im wesentlichen axial gerichteten Auslaß mit mehreren Öffnungen (19) aufweist und daß in Umfangsrichtung lie gende und die Strömung führende Flächen (24, 25) in den Öffnungen nicht axial, sondern schräg gerichtet sind.