DE4208171A1 - Schneckenkompressor - Google Patents
SchneckenkompressorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor der Schnec
kenbauart, der mit einer stationären Schnecke sowie einer
umlaufenden Schnecke ausgestattet ist. Vor allem bezieht
sich die Erfindung auf eine verbesserte Anordnung für das
Schneckenendstück und die Anordnung der Ausstoßöffnung.
Die japanische (ungeprüfte) Patent-OS Nr. 59 - 2 18 380 of
fenbart einen Kompressor, wie er in den beigefügten Fig.
13-15 gezeigt ist. Dieser Kompressor umfaßt eine in einem
Gehäuse 90 gehaltene stationäre Schnecke 91 sowie eine um
laufende Schnecke 92, die für eine Umdrehung um die Achse
der stationären Schnecke 91 im Gehäuse 90 gelagert ist.
Die stationäre Schnecke 91 besitzt eine stationäre Stirn
platte 911 sowie ein stationäres Spiralelement 912, das
einstückig mit der unteren Fläche der stationären Stirn
platte 911 ausgebildet ist. Das stationäre Spiralelement
912 hat Innen- und Außenwände, die nach einer Evolvente
ausgebildet sind. In gleichartiger Weise umfaßt die um
laufende Schnecke 92 eine umlaufende Stirnplatte 921
und ein umlaufendes Spiralelement 922, das einstückig mit
der oberen Fläche der umlaufenden Stirnplatte 921 ausgestal
tet ist. Ferner sind die Innen- und Außenwand des umlaufen
den Spiralelements 922 nach Evolventenkurven gebildet.
Das stationäre Spiralelement 912 und das umlaufende Spiral
element 922 gleiten aneinander.
Bei diesem Kompressor dreht eine Antriebswelle 95 mit Hilfe
eines Stators 93 und eines an der Antriebswelle 95 festen
Rotors 94. Bei einem Drehen der Antriebswelle 95 läuft die
umlaufende Schnecke 92 um die Achse der stationären Schnec
ke 91 durch die Funktion eines Exzenterzapfens 95a, der
geringfügig exzentrisch zur Antriebswelle 95 liegt, und
einer eine Drehung verhindernden Vorrichtung (die im folgen
den als "Rotationspreventer" bezeichnet wird) 96 um. In
Übereinstimmung mit diesem Umlauf bewegen sich eine Vielzahl
von Kompressionskammern 97, die in einem abgedichteten Zu
stand zwischen der stationären Schnecke 91 sowie der umlau
fenden Schnecke 92 gebildet werden, zum Zentrum
der stationären Schnecke 91 hin, während sie aufeinander
folgend in ihren Volumina kleiner werden.
Eine Ausstoßöffnung 98 ist im Zentrum der stationären Stirn
platte 911 vorgesehen. Wie in den Fig. 13 und 14 dargestellt
ist, wird das völlig in einer Kompressionskammer 971 kompri
mierte Gas durch die Ausstoßöffnung 98 in eine Ausstoßkam
mer 99 gefördert. Wenn die umlaufende Schnecke 92 umläuft,
wird das Fluid in der nächsten Kompressionskammer 972, die
auf die Kompressionskammer 971 folgt, anschließend von der
Ausstoßöffnung 98 ausgefördert.
Wie den Fig. 14 und 15 zu entnehmen ist, ist eine Schräg
fläche 922b in einem Endstück 922a im Zentrum des umlaufen
den Spiralelements 922 ausgearbeitet. Diese Schrägfläche
922b und die Innenwand des Endstücks 912a des stationären
Spiralelements 912 bilden einen Durchgang, der eine Verbin
dung zwischen der Kompressionskammer 971 in der Kompres
sionsendstufe und der Ausstoßöffnung 98 ermöglicht. Das
Vorhandensein dieses Durchgangs vermindert den Ausstoßwider
stand zu der Zeit, da das Gas in der Kompressionskammer
971 durch die Ausstoßöffnung 98 in die Ausstoßkammer 99
gefördert wird.
Bei dem herkömmlichen Kompressor gleiten die Endstücke des
stationären Spiralelements 912 sowie des umlaufenden Spiral
elements 922 an den Stirnplatten der ineinandergreifenden,
einander angepaßten Schnecken, während sie zusammengepreßt
werden, um dicht abgeschlossene Kompressionskammern zu bil
den. Beide Endstücke 912a und 922a empfangen den Druck des
Gases im höchst komprimierten Zustand in der Kompressions
endstufe. Deshalb sollten diese Endstücke 912a und 922a
eine ausreichende Festigkeit und/oder Stärke haben.
Die Ausbildung der Schrägfläche 922b am Endabschnitt des
Endstücks 922a vermindert jedoch die Festigkeit des End
stücks 922a erheblich. Insofern kann dieses Endstück 922a
durch die Gleitbewegung und -wirkung an dem Endstück 912a
und den hohen Druck beschädigt werden. Wegen dieser Nach
teile ist es äußerst schwierig, diese Art einer Endstück
gestaltung in Schneckenkompressoren für Fahrzeuge zu ver
wenden, für die gefordert wird, daß sie mit einer sehr
schnellen Drehung und einem hohen Druck arbeiten.
Bei dem herkömmlichen Kompressor wird ferner das in der
Kompressionskammer 971 komprimierte Gas zu der Ausstoßkammer
99 hin gefördert, indem es durch eine von der kreisförmi
gen Innenwand der Ausstoßöffnung 98 sowie der gekrümmten
Innenwand des Endstücks 922a des umlaufenden Spiralelements
922 eingeschlossene Öffnung strömt. Wenn die umlaufende
Schnecke 92 umläuft, so vermindert das Endstück 922a des
umlaufenden Spiralelements 922 fortschreitend die Quer
schnittsfläche des Durchgangs zwischen der Ausstoßöffnung
98 und der Kompressionskammer 971.
Unmittelbar vor einer Beendigung des Ausstoßens von Gas
nimmt die Querschnittsfläche des Durchgangs zwischen der
Ausstoßöffnung 98 und der Kompressionskammer 971 rapid
ab. Auch wenn die Schrägfläche 922b am Endstück 922a vorge
sehen ist, so wird jedoch der Ausstoßwiderstand unmittelbar
vor einer Beendigung des Ausstoßens von Gas, wenn gerade
eine derartige Verminderung am meisten notwendig ist, nicht
ausreichend herabgesetzt.
Ferner ist es wünschenswert, um den Kompressionswirkungs
grad zu optimieren, daß die folgende Kompressionskammer
972 nicht gleichzeitig mit der Kompressionskammer 971 Ver
bindung mit der Ausstoßöffnung erhält. Eine solche Verbin
dung soll verhindert werden, weil die komprimierten Gase,
die aus der Kompressionskammer 971 austreten, in die nach
folgende Kammer expandieren würden. Die Reexpansion ver
mindert den Kompressionswirkungsgrad.
Es ist insofern die primäre Aufgabe der Erfindung, einen
Kompressor zu schaffen, der eine ausreichende Festigkeit
für die zentralen Endstücke der stationären sowie umlaufen
den Schnecke gewährleisten und in wirksamer Weise den Aus
stoßwiderstand eines komprimierten Fluids herabsetzen kann,
während ein leistungsfähiger Kompressionswirkungsgrad auf
rechterhalten wird.
Um die Aufgabe zu lösen sowie weitere Ziele zu erreichen,
wird in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung ein
verbesserter Kompressor der Schneckenbauart geschaffen.
Der Kompressor umfaßt eine stationäre Schnecke mit einer
stationären Stirnplatte und einem stationären Spiralele
ment. Das stationäre Spiralelement besitzt ein verdicktes,
festes Endstück mit einer ebenen Fläche an einer Innenwand
seite. Eine umlaufende Schnecke hat eine umlaufende Stirn
platte sowie ein umlaufendes Spiralelement und ist für eine
umlaufende Bewegung mit Bezug zur stationären Schnecke gela
gert. Das umlaufende Spiralelement umfaßt ein verdicktes,
umlaufendes Endstück mit einer ebenen Fläche an einer Innen
wandseite, die der ebenen Fläche des stationären Spiralele
ments zugewandt ist oder gegenüberliegt. Das stationäre
und das umlaufende Spiralelement sind derart ineinanderge
fügt, daß die ebenen Flächen des stationären und umlaufen
den Endstücks periodisch einander während einer Umlaufbewe
gung der umlaufenden Schnecke benachbart angeordnet sind.
Die ineinandergefügten Spiralelemente bestimmen wenigstens
eine luftdichte Kompressionskammer zwischen der stationären
sowie der umlaufenden Schnecke. Eine Ausstoßöffnung, um
Fluide von der Kompressionskammer abzuführen, ist in der
stationären Stirnplatte angeordnet, und sie ist so ausge
staltet, daß eine Öffnung gebildet wird, welche benachbart
zur ebenen Fläche des stationären Spiralelements effektiv
länglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Ausstoß
öffnung ein Paar von langen Seiten, die sich parallel mit
der ebenen Fläche des stationären Spiralelements erstrecken.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Ausstoßöffnung eine Mehrzahl von Löchern, die derart angeord
net sind, daß eine an den Umfang der Löcher gelegte gemein
same Tangente im wesentlichen zu der ebenen Fläche des sta
tionären Spiralelements parallel ist.
Eine sich verjüngende oder schrägverlaufende Fläche ist
in der ebenen Fläche des umlaufenden Spiralelements an des
sen verdicktem Endstück ausgestaltet, um die Verbindung
zwischen der Kompressionskammer und der Ausstoßöffnung zu
begünstigen und zu verbessern.
Weitere Ziele der Erfindung wie auch deren Merkmale und
Vorteile werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Be
zug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs
formen des erfindungsgemäßen Kompressors deutlich. Es
zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Schneckenkompressors in
einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine geschnittene Stirnansicht der Endstücke der
stationären sowie umlaufenden Schnecke nach der
Linie 2-2 in der Fig. 1;
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht der Endstücke der
stationären sowie umlaufenden Schnecke in dem in
Fig. 2 dargestellten Zustand;
Fig. 4 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung, wobei die
umlaufende Schnecke aus dem Zustand von Fig. 2
etwas vorwärts verlagert worden ist;
Fig. 5 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung, wobei je
doch die umlaufende Schnecke aus dem Zustand der
Fig. 4 weiter vorwärts verlagert wurde, so daß die
ebenen Flächen der stationären und umlaufenden
Schnecke einander berühren;
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Endstücks
der stationären Schnecke;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Endstücks
der umlaufenden Schnecke;
Fig. 8 eine geschnittene Stirnansicht der Endstücke der
stationären sowie umlaufenden Schnecke eines
Kompressors in einer zweiten Ausführungsform gemäß
der Erfindung;
Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht der Endstücke der
stationären sowie umlaufenden Schnecke in dem in
Fig. 8 dargestellten Zustand;
Fig. 10 eine zu Fig. 8 gleichartige Darstellung, wobei je
doch die umlaufende Schnecke aus dem Zustand der
Fig. 8 vorwärts verlagert wurde, so daß die ebenen
Flächen der stationären und umlaufenden Schnecke
einander berühren;
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Endstücks der
stationären Schnecke;
Fig. 12 eine perspektivische, zu Fig. 11 gleichartige Dar
stellung einer weiteren Ausführungsform bei einem
Kompressor gemäß der Erfindung;
Fig. 13 einen Längsschnitt eines Schneckenkompressors nach
dem Stand der Technik;
Fig. 14 einen Querschnitt von wesentlichen Teilen der sta
tionären und umlaufenden Schnecke nach der Linie
14-14 in der Fig. 13;
Fig. 15 eine Schnittdarstellung von wesentlichen Teilen
im Zustand der Fig. 14 des Kompressors nach dem
Stand der Technik.
Eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung wird anhand
der Fig. 1-7 beschrieben. Wie die Fig. 1 zeigt, besitzt
ein Kompressor der Schneckenbauart ein aus Gehäuseteilen
1 und 9, die miteinander verbunden sind, gebildetes Gehäuse.
Im Gehäuseteil 1 sind eine stationäre Schnecke 2 sowie eine
umlaufende Schnecke 3 untergebracht.
Die stationäre Schnecke 2 umfaßt eine scheibenförmige sta
tionäre Stirnplatte 12 und ein an dieser Stirnplatte auf
der der umlaufenden Schnecke zugewandten Seite einstückig
ausgebildetes stationäres Spiralelement 13. In gleicharti
ger Weise besitzt die umlaufende Schnecke 3 eine scheiben
förmige umlaufende Stirnplatte 14, an der auf der der sta
tionären Schnecke zugewandten Seite ein umlaufendes Spiral
element 15 ausgestaltet ist. Da beide Spiralelemente 13
und 15 aneinander gleiten, werden Kompressionskammern 5
in einer Mehrzahl zwischen den Schnecken 2 und 3 gebil
det.
In den Gehäuseteilen 1 und 9 ist mittels eines Radialla
gers 4a eine Antriebswelle 4 gelagert, an deren Stirnseite
ein Exzenterzapfen 10 angeordnet ist, der zur Achse der
Antriebswelle 4 exzentrisch ist. An der dem Radiallager
4a naheliegenden Seite des Exzenterzapfens 10 ist eine
Gegenmasse 11 befestigt. Am freien Ende des Exzenterzapfens
10 ist eine Buchse 7 gehalten, an welcher über ein Lager
7a die umlaufende Schnecke 3 gelagert ist.
An einer Basisplatte 21 ist ein ortsfester Ring 22 fest
angebracnt, der der umlaufenden Schnecke 3 zugewandt ist,
wobei an der Rückfläche der umlaufenden Schnecke 3 ein um
laufender Ring 23 befestigt ist. Eine Mehrzahl von kreis
förmigen Umlaufposition-Regulierlöchern ist mit gleichen
Abständen in den ortsfesten sowie den umlaufenden Ring 22
bzw. 23 gebohrt. Die Umlaufposition-Regulierlöcher sind
in gegenüberliegenden Paaren ausgebildet, und zwischen
einem jeden solchen Paar von Regulierlöchern ist ein Über
tragungsgleitstück 24 vorgesehen.
Die Basisplatte 21, der ortsfeste Ring 22, der umlaufende
Ring 23 und die Übertragungsgleitstücke 24 bilden eine eine
Drehung verhindernde Vorrichtung (einen Rotationspreventer)
8, durch dessen Funktion die umlaufende Schnecke 3 bei einem
Umlauf des Exzenterzapfens 10 ohne eine Drehung umlaufen
kann.
Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, sind die Innen- und Außenwand
des stationären Spiralelements mit Ausnahme der Innenwand
seite eines zentralen End- oder Kopfstücks 131 des statio
nären Spiralelements 13 längs innerer und äußerer Evolven
ten Iin und Iau gebildet, die auf der Grundlage eines vor
bestimmten Evolventenerzeugungskreises gezogen sind. Ferner
wird der innere Umriß des stationären Spiralelements 13
am Endstück 131 durch einen Kreisbogen S1 mit einem Radius
r, durch einen Kreisbogen S2 mit einem Radius R (R=r+q,
worin q der Umlaufradius der umlaufenden Schnecke 3 ist)
und eine gemeinsame Tangente S3 an diese Kreisbogen S1
und S2 bestimmt.
Wie den Fig. 2, 3 und 6 zu entnehmen ist, wird dadurch das
Endstück 131 des stationären Spiralelements 13 dicker als
das Endstück 912a des herkömmlichen stationären Spiralele
ments 912 gemacht. Eine einen Teil der Innenwand des sta
tionären Spiralelements 13 darstellende ebene Fläche 13a
wird an demjenigen Teil des Endstücks 131, das der gemein
samen Tangente S3 entspricht, gebildet.
Wie in den Fig. 2 und 6 gezeigt ist, ist durch die stationä
re Stirnplatte 12 hindurch eine länglich oval oder nach
Art einer Laufbahn in einem Sportstadion ausgebildete Aus
stoßöffnung 16 ausgestaltet. Die Ausstoßöffnung 16 hat ge
radlinige lange Seiten 16a und 16b, die zur gemeinsamen
Tangente S3 im wesentlichen parallel sind. Die Ausstoßöff
nung 16 ist benachbart zur ebenen Fläche 13a vorgesehen,
so daß eine der langen Seiten 16b der Ausstoßöffnung 16
in die ebene Fläche 13a übergeht oder an diese grenzt.
Insofern ist ein Teil der Innenwand der Ausstoßöffnung 16
direkt mit der ebenen Fläche 13a verbunden.
Da die Seiten 16a und 16b länglich gestaltet sind, hat die
Ausstoßöffnung 16 nahezu denselben Öffnungsquerschnitt wie
die kreisförmige Ausstoßöffnung 98 bei dem herkömmlichen
Kompressor, wobei vorausgesetzt wird, daß beide Kompressoren
von gleicher Größe sind.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Innen- und Außen
wände des umlaufenden Spiralelements 15 mit Ausnahme der
Innenwandseite eines zentralen Endstücks 151 des umlaufen
den Spiralelements 15 wie die Innen- und Außenwände des
stationären Spiralelements 13 nach inneren und äußeren
Evolventenkurven Iin und Iau gestaltet, welche auf der
Grundlage von einem vorbestimmten Evolventenerzeugungskreis
gezogen sind. Darüber hinaus wird der innere Umriß des um
laufenden Spiralelements 15 am Endstück 151 nach einem
Kreisbogen F1 mit einem Radius r, einem Kreisbogen F2 mit
einem Radius R (R=r+q, worin q der Umlaufradius der
umlaufenden Schnecke 3 ist) und einer gemeinsamen Tangente
F3 an diese Kreisbogen F1 sowie F2 bestimmt.
Wie in den Fig. 2, 3 und 7 gezeigt ist, ist deshalb das
Endstück 151 des umlaufenden Spiralelements 15 dicker als
das Endstück 922a des herkömmlichen umlaufenden Spiralele
ments 922. Eine einen Teil der Innenwand des umlaufenden
SpiraleIements 15 darstellende ebene Fläche 15a ist an dem
jenigen Teil des Endstücks 151, das der gemeinsamen Tangen
te F3 entspricht, ausgebildet.
Da die Endstücke 131 und 151 des stationären sowie des um
laufenden Spiralelements 13 bzw. 15 dicker gefertigt sind,
sind sie erheblich stärker als diejenigen der herkömmlichen
stationären und umlaufenden Spiralelemente.
Wenn die Kreisbogen S1 und S2 auf der Seite des stationä
ren Spiralelements die Kreisbogen F2 und F1 auf der Seite
des umlaufenden Spiralelements berühren, wird eine Kompres
sionskammer 51 gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Bei
der Umlaufbewegung der umlaufenden Schnecke 3 kommt die
ebene Fläche 13a des stationären Spiralelements 13 perio
disch in enge Berührung mit der ebenen Fläche 15a auf der
Seite des umlaufenden Spiralelements, wie in Fig. 5 darge
stellt ist.
Gemäß den Fig. 2, 3 und 7 ist in der ebenen Fläche des
Endstücks 151 des umlaufenden Spiralelements 15 eine
Schrägfläche 15b ausgearbeitet, welche von annähernd glei
cher Länge wie die langen Seiten 16a und 16b der Ausstoß
öffnung 16 ist. Die Schräge oder Verjüngung im Endstück
151 bildet darin einen eingezogenen oder verengten Hals.
Da jedoch das Endstück 151 ziemlich dick ist, hat es in
seinem Halsteil eine ausreichende Stärke oder Festigkeit.
Deshalb beeinträchtigt die Ausbildung der Schrägfläche 15b
nicht die Festigkeit des Endstücks 151.
Zu der Zeit, da sich die einander gegenüberliegenden ebenen
Flächen 13a und 15a berühren, ist die Ausstoßöffnung 16
nahezu vollständig von dem verdickten Endstück 151 abge
deckt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Zustand gewähr
leistet die Schrägfläche 15b einen Durchgang zwischen dieser
selbst und der Innenwand des stationären Spiralelements
13, um eine Verbindung der Kompressionskammer 5 mit der
Ausstoßöffnung 16 zu ermöglichen.
Wenn dieser Kompressor der Schneckenbauart als ein solcher
für eine Fahrzeug-Klimaanlage verwendet wird, so wird die
Antriebswelle 4 mit dem Antriebssystem des Fahrzeugmotors
durch eine (nicht dargestellte) Elektromagnetkupplung ver
bunden. Bei einem Drehen der Antriebswelle entsprechend
dem Drehen des Motors wird die Drehung der Antriebswelle
4 über den Exzenterzapfen 10, die Buchse 7 und den Rota
tionspreventer 8 auf die umlaufende Schnecke 3 übertragen,
die dann um die Achse der stationären Schnecke 2 herum um
läuft.
In Übereinstimmung mit dem Umlauf der umlaufenden Schnecke
3 vermindert das umlaufende Spiralelement 15 nach und nach
das Volumen der Kompressionskammer 51 bis zur Kompressions
endstufe. Das komprimierte Kühlgas drückt ein Auslaßventil
6a, das außenseitig der Ausstoßöffnung 16 vorgesehen ist,
in die Offenstellung, wodurch komprimiertes Gas in die Aus
stoßkammer 6 gefördert wird.
Wie aus der Fig. 2 deutlich wird, wird die ebene Fläche
15a des umlaufenden Spiralelements 15 in der Kompressions
endstufe nahezu parallel zur ebenen Fläche 13a des stationä
ren Spiralelements 13 sowie den langen Seiten 16a und 16b
der Ausstoßöffnung 16 in der Kompressionskammer 51. Wenn
die umlaufende Schnecke 3 weiter umläuft, wird durch das
Endstück 151, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der größte Teil
der Ausstoßöffnung 16 abgedeckt. Zu diesem Zeitpunkt wird
das komprimierte Kühlgas in die Ausstoßkammer 6 durch einen
länglichen Schlitz gefördert, der von der langen Seite 16b
der Ausstoßöffnung 16 und der ebenen Fläche 15a des umlaufen
den Spiralelements 15 umschlossen ist.
Auf Grund der langen Seite 16 ist gemäß dieser Ausfünrungs
form der Schlitz, durch den das Kühlgas tritt, eher etwas
verlängert. Da gilt selbst dann, wenn die Öffnungsfläche
dieses Schlitzes sich allmählich in Übereinstimmung mit
dem Umlauf der umlaufenden Schnecke 3 vermindert. Deshalb
ist die Querschnittsfläche des verbindenden Durchgangs zwi
schen der Ausstoßöffnung 16 und der Kompressionskammer 51
bei dem Erfindungsgegenstand größer als der entsprechende
verbindende Durchgang bei der herkömmlichen, mit Kreisen
arbeitenden Konstruktion bei einem jeden Zeitpunkt, bevor
das Ausstoßen des komprimierten Gases abgeschlossen ist.
Die an dem umlaufenden Spiralelement 15 ausgebildete Schräg
fläche 15b und die Innenwand des stationären Spiralelements
13 bestimmen einen Durchgang, der eine Verbindung zwischen
der Kompressionskammer 51 sowie der Ausstoßöffnung 16 er
möglicht, wenn die einander gegenüberliegenden ebenen Flä
chen 13a und 15a miteinander in enge Berührung kommen.
Durch das Vorhandensein dieses Durchgangs kann in hohem
Maß der Ausstoßwiderstand des komprimierten Gases von der
Kompressionskammer 51 zur Ausstoßöffnung 16 herabgesetzt
werden.
Nachdem das Kühlgas in der Kompressionsendstufe in die Aus
stoßkammer 6 glatt und sicher gefördert ist, vereinigt sich
bei dieser Ausführungsform die folgende Kompressionskammer
52 des nächsten Zyklus mit den restlichen Teilen der Kom
pressionskammer 51, wenn sich das umlaufende Endstück vom
stationären Endstück absetzt. Da jedoch lediglich eine
geringe Sollmenge an Gas in der Kompressionskammer 51 ver
bleibt, wird eine Reexpansion des komprimierten Gases wirk
sam minimiert oder ausgeschaltet.
Hierdurch wird ein guter Kompressionswirkungsgrad erzielt.
Ferner wird dadurch verhindert, daß eine übermäßige Druck
belastung auf die Endstücke 131 und 151 des stationären
sowie des umlaufenden Spiralelements 13 und 15 über eine
lange Zeitdauer einwirken, wodurch der Abrieb an den Spiral
elementen 13 und 15 vermindert wird.
Wenn, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die ebene Fläche 13a des
stationären Spiralelements 13 mit der ebenen Fläche 15a
des umlaufenden Spiralelements 15 in enge Berührung kommt,
so bedeckt das Endstück 151 des umlaufenden Spiralelements
15 nahezu die Ausstoßöffnung 16 mit Ausnahme desjenigen
Teils, der der Schrägfläche 15b entspricht. Die Kompressions
kammer 51 des vorherigen Zyklus wird nicht mit der Kompres
sionskammer 52 im nächsten Zyklus über die Ausstoßöffnung
16 in Verbindung kommen, bevor die Kompressionskammer 51
in der Kompressionsendstufe das Ausstoßen von Gas ab
schließt.
Anhand der Fig. 8-11 wird eine zweite Ausführungsform
gemäß der Erfindung gezeigt, wobei im folgenden in der Haupt
sache die Unterschiede zur ersten Ausführungsform erläutert
werden.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten
im Ort oder in der Anordnung der Ausstoßöffnung 16. Wie
die Fig. 8, 9 und 11 zeigen, ist diese Ausstoßöffnung 16,
die die stationäre Stirnplatte durchsetzt, etwas von der
ebenen Fläche 13a des stationären Spiralelements 13 abge
setzt oder entfernt angeordnet. Demzufolge ist die ebene
Fläche 13a mit der Innenwand der Ausstoßöffnung 16 über
eine Stufe 12a verbunden.
In gleichartiger Weise zur ersten Ausführungsform hat die
Ausstoßöffnung 16 eine länglich-ovale Gestalt (oder die
Gestalt einer Stadion-Laufbahn) und geradlinige lange Sei
ten 16a sowie 16b, die zur ebenen Fläche 13a des stationä
ren Spiralelements 13 parallel sind. Da die Seiten 16a und
16b über eine gewisse Strecke länglich sind, wird der Öff
nungsquerschnitt der Ausstoßöffnung 16 wie im Fall der ersten
Ausführungsform gewährleistet.
Bei der zweiten Ausführungsform ist ebenfalls eine Schräg
fläche 15b in den Endabschnitt des Endstücks 151 des umlau
fenden Spiralelements 15 eingearbeitet. Die Schrägfläche
15b erstreckt nahezu über die gleiche Länge wie die langen
Seiten 16a und 16b der Ausstoßöffnung 16. Es ist jedoch
darauf hinzuweisen, daß die Größe und der Neigungswinkel
der Schrägfläche 15b derart bestimmt werden, daß ein Durch
gang für eine Verbindung von der Kompressionskammer 51 zur
Ausstoßöffnung 16 zwischen der Schrägfläche 15b und der
Innenwand des stationären Spiralelements 13 sowie der Stufe
12a selbst dann gewährleistet werden kann, wenn beide ebe
nen Flächen 13a und 15a miteinander in enge Anlage kommen,
wie in Fig. 10 gezeigt ist.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Ausstoßöffnung 16
benachbart zum Endstück 131 des stationären Spiralelements
13 so vorgesehen, daß die Innenwand der Ausstoßöffnung 16
tatsächlich eine Fortsetzung der ebenen Fläche 13a des
stationären Spiralelements 13 bildet. Bei dieser Ausgestal
tung ist der verengte oder eingezogene Halsteil des End
stücks 131 (nahe der Schrägfläche) der schwächste Teil und
wird am leichtesten beschädigt. Andererseits ist bei der
zweiten Ausführungsform die Ausstoßöffnung 16 etwas von
der ebenen Fläche 13a des stationären Spiralelements 13
entfernt ausgebildet, wobei dazwischen die Stufe 12a liegt.
Diese Stufe 12a verbessert die Festigkeit des Halsteils
des Endstücks 131, wobei diese verbesserte Festigkeit wirk
sam verhindert, daß das Endstück 131 am eingezogenen Hals
teil bricht.
Der Aufbau der anderen Teile der zweiten Ausführungsform
ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Insofern
weist der Kompressor gemäß der zweiten Ausführungsform alle
Vorteile des Kompressors der ersten Ausführungsform ebenfalls
auf, wie Gewährleistung der Festigkeit der Endstücke 131
und 151 von beiden Spiralelementen, Gewährleistung der
Querschnittsfläche des Durchgangs zwischen der Ausstoßöff
nung 16 und der Kompressionskammer 51 in der Kompressions
endstufe, Herabsetzung des Ausstoßwiderstandes und Verhin
derung einer Verminderung im Kompressionswirkungsgrad.
Wenngleich hier lediglich zwei Ausführungsformen der Erfin
dung beschrieben wurden, so sollte dem Fachmann auf dem
einschlägigen Gebiet klar sein, daß die Erfindung in vielen
anderen speziellen Formen verwirklicht werden kann, ohne
vom Grundgedanken und Rahmen der Erfindung abzuweichen.
Vor allem sollte klar sein, daß die Erfindung in der in
Fig. 12 gezeigten Weise in die Praxis umgesetzt werden
kann.
Bei dieser Abwandlung sind zwei kurze, ovale Ausstoßöffnun
gen 17A und 17B in der stationären Stirnplatte 12 anstelle
der Ausstoßöffnung 16 mit einem einzelnen, länglichen Oval
bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen. Alternativ kön
nen mehrere, im wesentlichen kreisförmige Ausstoßöffnungen
angeordnet sein. Diese Ausstoßöffnungen 17A und 17B werden
so gelegt, daß eine gemeinsame Tangente E an die einzelnen
Kreise, die die Umfänge der Ausstoßöffnungen 17A und 17B
bestimmen, parallel zur ebenen Fläche 13a des stationären
Spiralelements 13 verläuft. In diesem Fall kann die Anzahl
der Ausstoßöffnungen vergrößert werden, und eine derartige
Konstruktion kann auch bei der ersten Ausführungsform An
wendung finden. Die Mehrzahl von Seite an Seite angeordne
ten Ausstoßlöchern bildet eine effektiv längliche Ausstoß
öffnung.
Durch die Erfindung wird ein verbesserter Kompressor der
Schneckenbauart offenbart, der vergrößerte Endstücke an
dem stationären sowie umlaufenden Spiralelement mit paral
lelen ebenen Flächen besitzt. Eine Ausstoßöffnung zum Aus
fördern von komprimierten Fluiden ist in der stationären
Stirnplatte ausgebildet. Die Ausstoßöffnung hat eine solche
Gestalt, um eine Öffnung zu bilden, die tatsächlich läng
lich oder als Langloch ausgebildet ist bzw. wirkt und zur
ebenen Fläche des stationären Spiralelements benachbart
liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Aus
stoßöffnung ein Paar von langen Seiten, die sich parallel
zur ebenen Fläche des stationären Spiralelements erstrecken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt die
Ausstoßöffnung mehrere Löcher, die derart angeordnet sind,
daß eine zum Umfang der Löcher gemeinsame Tangente im we
sentlichen zur ebenen Fläche des stationären Spiralelements
parallel ist. In der ebenen Fläche des vergrößerten oder
verdickten Endstücks des umlaufenden Spiralelements kann
auch eine Schrägfläche vorhanden sein, um eine Verbindung
zwischen der Kompressionskammer und der Ausstoßöffnung
zu verbessern.
Die dargestellten und erläuterten Beispiele sowie Ausfüh
rungsformen sind nicht als die Erfindung beschränkend anzu
sehen, und die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Einzelheiten begrenzt, sondern kann im Rahmen der Patentan
sprüche abgewandelt werden.
Claims (7)
1. Kompressor der Schneckenbauart mit einer eine statio
näre Stirnplatte (12) sowie ein stationäres Spiralele
ment (13) besitzenden stationären Schnecke (2), mit
einer eine umlaufende Stirnplatte (14) sowie ein umlau
fendes Spiralelement (15) besitzenden umlaufenden Schnec
ke (3), mit einer zwischen der stationären sowie der
umlaufenden Schnecke ausgebildeten luftdichten Kompres
sionskammer (51), mit einer in der stationären Stirn
platte (12) zum Ausfördern von komprimierten Fluiden
von der Kompressionskammer ausgebildeten Ausstoßöffnung
(16, 17A, 17B) und mit einem Antriebsmechanismus (4,
10), der die umlaufende Schnecke (3) mit Bezug zur sta
tionären Schnecke (2) zum Umlauf bringt, um ein Fluid
in der Kompressionskammer (51) zu komprimieren,
dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Spiralelement
(13) und das umlaufende Spiralelement (15) jeweils ein
dickes Endstück (131, 151) besitzen, die einander zuge
wandte ebene Flächen (13a, 15a) haben, welche so angeord
net sind, daß diese ebenen Flächen periodisch einander
während des Umlaufs der umlaufenden Schnecke (3) be
nachbart sind, und daß die Ausstoßöffnung (16, 17A, 17B)
derart ausgestaltet ist, daß sie benachbart zur ebenen
Fläche (13a) des ortsfesten Spiralelements (13) eine
effektiv längliche Öffnung bildet.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausstoßöffnung (16) ein Paar von langen Seiten (16a,
16b) besitzt, die sich im wesentlichen parallel zur ebe
nen Fläche (13a) des stationären Spiralelements (13)
erstrecken.
3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die längliche Ausstoßöffnung eine Mehrzahl von Löchern
(17A, 17B) umfaßt, die derart angeordnet sind, daß eine
an den Umfang eines jeden der Löcher (17A, 17B) gelegte
gemeinsame Tangente (E) im wesentlichen zur ebenen Flä
che (13a) des stationären Spiralelements (13) parallel
ist.
4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Wand der Ausstoßöffnung (16)
als Fortsatz der ebenen Fläche (13a) des stationären
Spiralelements (13) ausgebildet ist.
5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausstoßöffnung (16) von der
ebenen Fläche (13a) des stationären Spiralelements (13)
geringfügig abgesetzt ist und eine Stufe (12a) zwischen
der ebenen Fläche des stationären Spiralelements sowie
einer Innenwand der Ausstoßöffnung gebildet ist.
6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn
zeichnet durch eine Schrägfläche (15b) in der ebenen
Fläche (15a) des umlaufenden Spiralelements (15), wel
che eine Verbindung zwischen der Kompressionskammer
(51) und der Ausstoßöffnung (16), wenn die Gase von der
Kompressionskammer (51) ausgefördert werden, verbessert.
7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge der Schrägfläche (15b) im wesentlichen gleich
der Länge der Ausstoßöffnung (16) ist.
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