DE4216607C1 - Drehkolbenmaschine mit ausbalancierten Dichtungsleisten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannt sind Drehkolbenmaschinen, bei denen die Flieh­ kräfte von Treibschiebern, die in radialen oder schrägen Schlitzen eines exzentrisch in der Gehäusebohrung gela­ gerten Läufers gleiten, durch zentrisch in der Gehäuse­ bohrung angeordnete Bolzen, Zapfen oder Ringe abgefangen und so gesteuert werden, daß sie beim Umlauf die Gehäusewandung nicht bzw. nicht unmittelbar berühren.

So sieht z. B. die DE-PS 808 061 vor, daß die einzelnen Treibschieber mit Bogenschleifen einen zentrisch angeord­ neten Bolzen umfassen oder mit Gleitschuhen hinter zen­ trische Zapfen greifen bzw. daß zwei gegenüberliegende Treibschieber durch zwei zwischen diesen angeordnete Federn kraftschlüssig mit ihren Gleitschuhen gegen zentrische Zapfen gedrückt werden.

Die Bogenradien sind dabei so bemessen, daß die Treib­ schieber mit einer Kantenlinie ihrer abgeschrägten oder abgerundeten Außenkante mit sehr geringem Spiel dicht an der Gehäusewandung entlanggeführt werden , so daß die Spaltverluste, die beim Verzicht auf Dichtungs­ leisten entstehen, in manchen Anwendungsfällen in Kauf genommen werden können.

Es sind auch Drehkolbenmaschinen bekannt, bei denen zu der Erzielung eines weitgehenden Ausgleichs der Flieh­ kräfte gegenüberliegende Treibschieber paarweise zu Einheiten verbunden sind und durch eine gemeinsame Kreuz­ schleife zwangsläufig gesteuert werden.

Bei der Verwendung durchgehender Treibschieber beschrei­ ben deren Außenkanten jedoch keine exakte Kreisbahn sondern eine Konchoide. Wenn man dennoch eine kreisrunde Gehäusebohrung verwenden will, so müssen zur Überbrückung des veränderlichen Spaltes zwischen Treibschieber und Gehäusewandung in den Enden des Treibschiebers in Schlitzen teleskopartig gleitende Dichtungsleisten vorgesehen werden.

Die DE-AS 27 28 165 zeigt eine besonders einfache Ausführung mit einem durchgehenden zylindrischen Treib­ schieber, der in einer zylindrischen Bohrung des eintei­ ligen Läufers gleitet, und der eine Quernut trägt, in die ein im Gehäusedeckel zentrisch angeordneter Steuer­ zapfen eingreift.

Die JP 3-185 290 A zeigt einen Drehkolben mit einem Doppel-Treibschieber, der eine Kreuzschleife trägt und durch einen Gleitstein zentrisch gesteuert wird. Die teleskopartig gleitenden Dichtungsleisten sind hierbei in den Enden der Treibschieber schräg gegen die Laufrich­ tung eingesetzt, damit die Reibungskräfte das Herein­ schieben der Dichtungsleisten unterstützen.

Beim Einsatz durchgehender bzw. durch Kreuzschleifen miteinander zu einer Einheit verbundener Treibschieber sind, wenn man die Gehäusebohrung aus Fertigungsgründen kreisrund ausführt, gleitende Dichtungsleisten im gesam­ ten Drehzahlbereich unverzichtbar.

Die britische Patentschrift GB 7914-1911 zeigt eine Drehkolbenbauart, bei der in zentrisch gelagerten Treib­ schiebern federbelastete Dichtungsleisten mit Gegen­ gewichten so eingebaut sind, daß die Leisten beim Er­ reichen einer bestimmten Drehzahl über zweiarmige Hebel in den Treibschieber hereingezogen werden und somit von der Gehäusewandung abheben.

Bei dieser Bauart war der Einbau derartiger einziehbarer Dichtungsleisten deshalb möglich, weil die zentrisch gelagerten Treibschieber im Läufer in Führungsnüssen so schwenkend und gleitend geführt werden, daß sie stets senkrecht zur Gehäusewandung stehen. Die Außenkanten der Treibschieber können sich daher konzentrisch so an die Gehäusewandung anschmiegen, daß neben den einge­ zogenen Dichtungsleisten noch Stege stehen bleiben und nur eine geringe Spaltbreite freigeben.

Diese Bauart hat aber den Nachteil, daß die zentrisch gelagerten Treibschieber mit ungleichförmiger Winkel­ geschwindigkeit umlaufen. Die überlagerten Schwing­ bewegungen verursachen bei hohen Drehzahlen beträchtliche Beschleunigungskräfte, die zusammen mit den auf den Treibschiebern lastenden Druckkräften und den Flieh­ kräften der Führungsnüsse sowohl zwischen dem Treib­ schiebern und den Führungsnüssen als auch zwischen diesen und dem Läufer ganz erhebliche Reibungsverluste verur­ sachen und somit die anwendbare Maximaldrehzahl stark begrenzen.

Um durch Gegengewichte ausbalancierte Dichtungsleisten auch bei solchen Drehkolbenbauarten einsetzen zu können, bei denen die Treibschieber in radialen bzw. schrägen Schlitzen gradlinig gleitend zwangläufig mit geringem Spiel an der Gehäusewandung entlanggeführt werden, müssen wegen der sich beim Umlauf ständig ändernden Winkelstel­ lung zur Gehäusewandung die Außenkanten der Treibschieber angeschrägt oder abgerundet sein, damit an der Gehäuse­ wandung eine enge Annäherung an einer Längslinie möglich ist.

Damit entfällt hier die Möglichkeit, wie bei GB 7914-1911 die Dichtungsleisten und Gegengewichte mitten zwi­ schen zwei dünnen bis an die Gehäusewandung reichenden Deckplatten so anzuordnen, daß sich bei eingezogener Dichtungsleiste zu beiden Seiten berührungsfreie Dich­ tungsstreifen ergeben. Für die Aufnahme und Weiterlei­ tung der auftretenden Kräfte sind die dünnen Seitenwände wenig geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreh­ kolbenmaschine der gattungsgemäßen Bauart zu schaffen, bei der die Spaltverluste an den Schiebern bei niedrigen Drehzahlen möglichst gering bleiben, während dennoch bei hohen Drehzahlen möglichst geringe Reibungsverluste auftreten.

Dazu sieht die Erfindung vor, daß eine Seitenwand der Treibschieber eine stabile Keilform aufweist, die nach außen hin in eine schneidenartige Kante ausläuft, die durch innere Führungsglieder - z. B. Kreuz- oder Bogen­ schleifen - mit geringem Spiel an der Gehäusewandung entlanggeführt wird.

Durch die nach innen hin zunehmende Keilform der Seiten­ wände ergibt sich eine breite Längskante für eine stabile Anbringung der Haltearme zur Befestigung der Treib­ schieber an den Führungsschleifen. Hinter diesen keil­ förmigen Seitenwänden werden die Dichtungsleisten ent­ sprechend schräg eingesetzt.

Dadurch können deren angefaste Außenkanten unmittelbar neben den schneidenförmigen Außenkanten der Seitenwände an der Gehäusewandung zur Anlage kommen, ohne beim Umlauf im Schlitz der Treibschieber nennenswerte Gleitbewe­ gungen auszuführen.

Die anderen Seitenwände der Treibschieber werden in umgekehrter Richtung keilförmig - also nach außen hin dickerwerdend - ausgebildet. Die tragenden Seitenwände und die Deckwände werden über zwischengeschaltete Distanzstücke miteinander verbunden. In dem dabei gebildeten schrägen Zwischenraum werden außer den Dich­ tungsleisten mit den Druckfedern auch die plattenförmigen Gegengewichte sowie die zweiarmigen Ausgleichhebel ein­ gefügt.

Durch eine derartige Anordnung von Gegengewichten können die Fliehkräfte der federbelasteten Dichtungsleisten beim Umlauf derart ausgeglichen werden, daß diese bei Erreichung einer bestimmten Drehzahl von der Gehäuse­ wandung abgehoben und in den Schlitz der Treibschieber hineingezogen werden.

Dadurch lassen sich bei Drehkolbenverdichtern oder Druckluftmotoren auch im unteren Drehzahlbereich sehr gute volumetrische Wirkungsgrade erreichen, ohne daß bei hohen Drehzahlen zu hohe Reibungsverluste ent­ stehen.

Eine derartige Anordnung ausbalancierter Dichtungsleisten ist natürlich nur dann sinnvoll, wenn die Verdränger­ zellen auch an allen übrigen Stellen ausreichend abge­ dichtet sind. Dazu können z. B. zur seitlichen Abdichtung der Treibschieber an den Seitenwänden des Gehäuses in diesen federbelastete Dichtungsleisten angeordnet werden. Zur Vermeidung starker Spaltverluste zwischen dem Läufer und der Gehäusewandung ist es zweckmäßig, den Außen­ durchmesser des Läufers so groß zu dimensionieren, daß er flächendichtend in eine zusätzliche zum Läufer konzentrische Ausdrehung der Gehäusebohrung eintaucht.

Die Abbildungen Bild 1 bis 4 zeigen beispielsweise Ausführungen

Bild 1 und 2 zeigen in Längs- und Querschnitt einen Drehkolbenverdichter, bei dem je zwei gegenüberliegende Treibschieber an einer gemeinsamen Kreuzschleife (17) befestigt sind, so daß sie eine durchgehende Einheit bilden. Die Gehäusebohrung muß deshalb eine von der Kreisform etwas abweichende Konchoidenform erhalten.

Die Kreuzschleifen (17) werden durch Gleitsteine (18) gesteuert, die auf einem Bolzen (19) drehbar gelagert sind. Dieser Bolzen (19) ist mit einer Kröpfung in dem Deckel (3) drehstarr angeordnet und stützt sich an seinem anderen Ende mit einem gekröpften Glied in einem in der Seitenwand (5) des Läufers eingesetzten Lager ab.

Der Querschnitt zeigt die keilförmige Gestaltung der tragenden Seitenwand (8) und die entsprechend schräge Anordnung der Dichtungsleisten (11), durch die es möglich wird, die Dichtungskante der Leisten unmittelbar neben der schneidenartigen Kante der Seitenwand (8) an der Gehäusewandung zur Anlage zu bringen.

Bild 3 und 4 zeigen in Quer- und Längsschnitt die er­ findungsgemäße Anordnung der federbelasteten Dichtungs­ leisten (11) und deren Ausbalancierung durch Gegenge­ wichte (12) über die zweiarmigen Ausgleichhebel (13) an einer Ausführung, bei der die Treibschieber einzeln durch Bogenschleifen (20) so geführt werden, daß die Gehäusebohrung eine exakte Kreisform erhalten kann. Die entsprechend bogenförmigen Gleitsteine (21) sind auf dem zentrischen Bolzen (19) drehbar gelagert.

Die Bilder zeigen ferner den verhakten Zusammenbau der beiden Seitenwände (8 und 9) der Treibschieber sowie die Verhakung ihrer Haltearme (8a) mit den Führungsschleifen (17 oder 20), um durch eingreifende Nasen die bei hohen Drehzahlen stark anwachsenden Fliehkräfte aufzunehmen.

Claims (2)

1. Drehkolbenmaschine mit Treibschiebern, die in Längs­ schlitzen eines außermittig in einer Gehäusebohrung gelagerten Läufers durch mittig in dieser angeordnete Zapfen oder Bolzen zwangläufig so geführt werden, daß sie mit einer Außenkante berührungsfrei an einer inneren Gehäusewandung entlanglaufen, und in denen zwischen zwei Seitenwänden plattenförmige Dichtungsleisten und Gegengewichte angeordnet sind, deren Fliehkräfte sich gegenseitig über zweiarmige Hebel entgegenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand (8) der Treibschieber als tragende Seitenwand ausgebildet ist, indem sie eine breite innere Längskante aufweist, die Haltearme (8a) für die Befestigung von Führungsgliedern (17, 20) trägt, und die nach außen hin keilförmig in eine schneidenartige Kante ausläuft, und der eine Deckwand (9) gegenüber liegt, die nach außen hin keilförmig dicker wird, und die durch Distanzstücke (10) auf Abstand gehalten wird, und daß in dem Zwischenraum zwischen der tragenden Seitenwand (8) und der Deckwand (9) die federbelastete Dichtungsleiste (11) angeordnet ist, deren Außenkante abgeschrägt ist, wobei die abgeschrägte Kante der schneidenartigen Kante der tragenden Seitenwand (8) zugekehrt ist.

2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Deckwände (9) mit den tragenden Seitenwänden (8) sowie deren Haltearme (8a) mit den zugeordneten Führungsgliedern (17, 20) durch vorspringende Nasen miteinander verhakt sind.