DE4214613A1

DE4214613A1 - Spiralverdraengermaschine

Info

Publication number: DE4214613A1
Application number: DE19924214613
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr Ing Emmenthal; Claus Mueller; Otto Schaefer; Klaus Schubert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1992-05-02
Publication date: 1992-11-12
Also published as: GB2255595A; JPH05231347A; FR2676254A1; GB9209371D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiralverdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Maschine, auch Spirallader oder G-La der genannt, ist zur Aufladung von Brennkraftmaschinen verwendbar und unter anderem beschrieben in, der Motortechnischen Zeitschrift MTZ 46 (1985) Seiten 323-327. Ein scheibenförmiger Läufer mit axial gerichteten und spiralför mig ausgebildeten Schaufeln kreist exzentrisch in einem ebenfalls mit spiral förmigen Schaufeln versehenen Gehäuse. Infolge des exzentrischen Bewegungs ablaufs treten im Bereich einer Hauptlagerung des Läufers große umlaufende Massenkräfte auf. Die höchstzulässige Drehzahl und damit auch die Förder leistung der Maschine sind hierdurch begrenzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Betrieb durch den Läufer auftretenden Massenkräfte mittels konstruktiver Maßnahmen zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Läuferschaufeln einen Querschnitt mit Hohlkammerprofil aufweisen. Die auftretenden Massen kräfte können so erheblich reduziert werden. Zugleich ist eine ökonomisch günstige Fertigung der Läuferschaufeln aus Stranggußprofilen möglich. In diesem Falle werden die Läuferschaufeln mit der Läuferscheibe durch geeig nete Verbindungsarten fest miteinander verbunden.

Vorteilhafterweise weist auch die Läuferscheibe zur Gewichtsreduzierung einen Querschnitt mit Hohlkammerprofil auf.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Vor teilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Läufer mit Läuferschaufeln;

Fig. 2 eine Darstellung der Anbindung zwischen Läuferschaufel und Läuferscheibe in einer Ansicht gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Art der Anbindung zwischen Läuferschaufel und Läuferscheibe in einer Ansicht gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Läuferschaufeln in einer Ansicht gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Läuferscheibe in einer Ansicht gemäß Fig. 1;

Fig. 6 einen Teil einer Läuferscheibe gemäß Fig. 5 in der Drauf sicht,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Läuferschaufel zur Verwendung in Verbindung mit der Ausführungsform der Läuferscheibe ge mäß Fig. 6.

Es wird Bezug genommen auf den Aufbau und die Wirkungsweise einer Spiralver drängermaschine wie in der eingangs genannten MTZ beschrieben. Dort kreist ein Läufer, auch Verdränger genannt, exzentrisch in einem Gehäuse. Zur Bil dung spiralförmig umlaufender Arbeitskammern weisen der Läufer und das Ge häuse jeweils spiralförmige Schaufeln auf. Der Läufer wird von zwei Wellen, einer Antriebswelle und einer etwas kleineren Führungswelle angetrieben. Die vorliegende Fig. 1 zeigt einen Läufer 10 mit einer Läuferscheibe 11 und Schaufeln 12, 13 im Querschnitt von einer Nabe 14 für eine nicht gezeigte Antriebswelle bis zu einer Nebennabe 15 für eine ebenfalls nicht gezeigte Führungswelle. Die Läuferscheibe 11 ist einstückig massiv ausgebildet und weist Durchtritte 16, 17 zur Aufnahme der Schaufeln 12, 13 auf. Diese sind in die Durchtritte 16, 17 eingesetzt und durch Löten, Kleben oder Form schluß mit der Läuferscheibe 11 fest verbunden. Die Durchtritte 16, 17 erstrecken sich entsprechend der Schaufelform spiralförmig um die Nabe 14 herum. Vgl. hierzu auch Fig. 6; dort ist mit der Bezugsziffer 18 ein Durch tritt für eine Schaufel bezeichnet. Die Spiralform der Schaufeln 12, 13 ent spricht einer in Fig. 7 gezeigten Schaufel 19.

Die Schaufeln 12, 13 in der Fig. 1 weisen einen Querschnitt mit einem Hohlkammerprofil auf. Durch entlang der Schaufeln und damit in Umfangsrich tung und außerdem in radialer Richtung sich erstreckende Wandungen 20 sind innerhalb des Schaufelprofils einzelne Kammern 21 gebildet. Die Schaufeln 12, 13 weisen bei ausreichender Festigkeit eine geringe Masse auf und sind vorteilhaft aus einem Stranggußprofil, insbesondere aus Aluminium herstell bar.

In axialer Richtung und damit in Richtung der Mittellinien 22, 23 weisen die Schaufeln 12, 13 Ausnehmungen 24 auf, die durch geeignete Anordnung der je weils äußeren Wandungen 25 gebildet sind. Die Ausnehmungen 25 dienen zur Aufnahme eines nicht gezeigten Dichtungsstreifens zur axialen Abdichtung des Läufers 10 im Gehäuse der Spiralverdrängermaschine.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Läuferscheibe 11 mit einer anderen Ausführungs form einer Schaufel 26. Hier ist ein mittlerer Bereich 27 der Schaufel mit einem stärkeren Querschnitt ausgebildet. Fig. 3 zeigt demgegenüber einen massiv ausgeführten mittleren Bereich 28, mit einem geringfügig verstärkten Querschnitt.

Die Anbindung der Schaufel 26 erfolgt in der Fig. 2 durch verstemmen des Materials im radial gerichteten Bereich der Schaufel, etwa in Höhe des Pfeils 29.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform einer Schaufel, hier mit der Ziffer 30 bezeichnet. Die Wandungen innerhalb des Schaufelprofils sind ge genüber der radialen Richtung geneigt ausgebildet und mit der Ziffer 31 bezeichnet. Die beschriebene Schrägausrichtung erleichtert die präzise Herstellung und Formgebung der Schaufeln bei einer Fertigung aus zunächst langgestreckten Profilstücken, insbesondere bei den oben genannten Strangguß profilen. Jeweils äußere Wandungen 32 sind auch hier zur Bildung von Aus nehmungen 33 angeordnet.

Fig. 5 zeigt die Läuferscheibe 11 mit einem hohlkammerprofilartigen Quer schnitt. Diese ist hierfür aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Scheibenteilen 34, 35 gebildet. Eine Schaufel 36 ist formschlüssig in die Läuferscheibe 11 eingesetzt und wird in dieser durch eine Verdickung 37 gehalten. Mit der Ziffer 38 ist ein Bolzen oder eine Niete bezeichnet, der einen gewünschten Abstand zwischen den Scheibenteilen 34, 35 einstellt und außerdem beide fest miteinander verbindet. In entsprechender Art und Weise ist die Nabe, hier mit der Bezugsziffer 39 bezeichnet, in die Läuferschei be 11 eingesetzt bzw. wird von dieser im Bereich eines umlaufenden Kragens 40 gehalten. Fig. 6 zeigt einen der beiden Scheibenteile 34, 35 in der Draufsicht mit aufgesetzten Abstandsrippen 41 anstelle der in der Fig. 5 gezeigten Bolzen 38. Die Verbindung beider Scheibenteile erfolgt in der Fig. 6 durch Lötung, Klebung oder zusätzliche Bolzen oder Nieten. In dem Scheibenteil 34 sind weiterhin Öffnungen 42, 43 für die Nabe 39 und die Nebennabe vorgesehen. Die Ziffer 18 bezeichnet in der Fig. 6 die Ausneh mung zur Aufnahme der Schaufel 36 (Fig. 5).

Fig. 7 zeigt eine besondere Ausführungsform der Schaufel 19. Diese weist hier ein Hohlkammerprofil mit axial gerichteten Kammern 44 und entspre chend axial und radial gerichteten Wandungen 45 zwischen der Kammern. Bei der Herstellung als Stranggußprofil, auch hier beispielsweise aus Alumi nium, hat bereits das Gußprofil die erforderliche gekrümmte Schaufelform. Auch ist die Schaufeldicke - Pfeile 46 einfach auf das geforderte Maß einstellbar. Zur Aufnahme von axial wirkenden Dichtungsstreifen können die axialen Endflächen der Schaufel 19 durch Nachbearbeitung, etwa durch Fräsen eine der Ausnehmung 24 entsprechende Kontur erhalten.

Die beschriebenen Ausführungsformen sind insbesondere bei einer Ausführung aus Aluminium leicht und trotzdem verwindungsstabil. Gegenüber einer massiven Druckgußausführung eines Läufers erfordert der erfindungsgemäße Läufer nur ein geringes Bearbeitungsaufmaß.

Bezugszeichenliste

10 Läufer
11 Läuferscheibe
12 Schaufel
13 Schaufel
14 Nabe
15 Nebennabe
16 Durchtritt
17 Durchtritt
18 Durchtritt
19 Schaufel
20 Wandungen
21 Kammern
22 Mittellinie
23 Mittellinie
24 Ausnehmungen
25 Wandung
26 Schaufel
27 Bereich
28 Bereich
29 Pfeil
30 Schaufel
31 Wandungen
32 Wandungen
33 Ausnehmung
34 Scheibenteil
35 Scheibenteil
36 Schaufel
37 Verdickung
38 Bolzen
39 Nabe
40 Kragen
41 Abstandsrippen
42 Öffnung
43 Öffnung
44 Kammern
45 Wandung
46 Pfeil

Claims

1. Spiralverdrängermaschine für kompressible Medien, mit einem in einem Ge häuse exzentrisch antreibbaren Läufer, der in zumindest einseitig axialer Richtung an einer Läuferscheibe spiralförmig ausgebildete Schaufeln (Läu ferschaufeln) aufweist, die mit entsprechenden Schaufeln (Gehäuseschau feln) in dem Gehäuse zur Bildung spiralförmiger Arbeitskammern zusammen wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferschaufeln (12, 13) einen Querschnitt mit Hohlkammerprofil aufweisen.

2. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einzelner Kammern (21) oder Hohlräume im Profil Wandungen (20) oder Stege vorgesehen sind, die sich im wesentlichen in radialer Rich tung und in Umfangsrichtung der Schaufeln (12, 13) erstrecken.

3. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einzelner Kammern (44) oder Hohlräume im Profil Wandungen (45) oder Stege vorgesehen sind, die sich im wesentlichen in radialer und in axialer Richtung erstrecken.

4. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (31) oder Stege von der radialen Richtung abweichend schräg verlaufen.

5. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (25; 32) oder Stege zur Bildung von axial offenen Aus nehmungen (24; 33) im Bereich von und mit Abstand zu axialen Endflächen der Läuferschaufeln (12, 13; 30) angeordnet sind.

6. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaufeln (12, 13; 26; 30; 36) im Bereich einer Ver bindung mit der Läuferscheibe (11) oder mit Scheibenteilen (34, 35) einen stärkeren Querschnitt aufweisen und/oder in diesem Bereich massiv ausgebildet sind.

7. Spiralverdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Läuferscheibe (11) einen Querschnitt mit Hohlkammer profil aufweist.

8. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferscheibe (11) durch unter Bildung eines Zwischenraumes mit Abstand von einander angeordnete Scheibenteile (34, 35) gebildet ist.

9. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Scheibenteilen (34, 35) und/oder zur Verbindung derselben Abstandhalter etwa in Form von Bolzen (38) oder Rippen (41) vorgesehen sind.