DE4327994C2 - Flügelzellenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter, insbesondere zur Verwendung in der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Sie bezieht sich insbesondere auf die Ausbildung der Ansaugbereiche bei einem solchen Verdichter.

Fig. 10 zeigt die Ausbildung einer Ansaugöffnung 115a bei einem Flügelzellenverdichter, wie er aus der JP 59-190 985 U bekannt ist. Dieser bekannte Flügelzellenverdichter hat einen Hubring, an dessen axialen Enden jeweils ein Seitenteil befestigt ist. Im Hubring befindet sich ein Rotor mit Nuten für Flügel, welche Nuten im Rotor im wesentlichen radial verlaufen. Die Flügel sind in den Nuten verschiebbar. Eines der beiden Seitenteile ist mit der Ansaugöffnung 115a versehen, die in Fig. 10 dargestellt ist. Dieser Ansaugöffnung 115a gegenüberliegend ist an der Öffnungskante des Hubrings eine Aussparung 115b vorgesehen. Kühlgas wird also in diesen Verdichter durch die Ansaugöffnung 115a und die Aussparung 115b angesaugt, welche zusammen den Ansaugbereich dieses Verdichters bilden, und wird anschließend im Verdichter verdichtet.

Dreht sich der Rotor, so gleiten seine Flügel aus ihren Nuten heraus, so daß bei rotierendem Rotor die Außenkanten der Flügel mit der Innenseite des Hubrings in Kontakt stehen, und daß die Seitenkanten der Flügel mit den rotorseitigen Stirnseiten der zugeordneten Seitenteile in Kontakt kommen.

Bei derartigen Flügelzellenverdichtern sind die Flügel etwas kürzer als der Hubring, damit nicht wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnung zwischen Hubring und Flügeln letztere daran gehindert werden, in ihrer Nut radial nach außen zu gleiten. Ferner liegt der größte Teil einer Ansaugöffnung 115a innerhalb der Flügel-Gleitzone, die in Fig. 10 schraffiert dargestellt ist, während sich, wie dargestellt, ein radial äußerer Teil der Ansaugöffnung 115a radial außerhalb der Flügel-Gleitzone befindet. (Die Flügel-Gleitzone befindet sich auf der rotorseitigen Stirnfläche des Seitenteils, in welchem sich die Ansaugöffnung 115a befindet.)

Gleitet nun beim Hochlauf ein Flügel etwas verkantet aus seiner Nut im Rotor nach außen, so gelangt seine Spitze in die Ansaugöffnung 115a und beansprucht dadurch in hohem Maße den Abschnitt 121 im Endbereich der Öffnung 115a auf der rotorseitigen Stirnfläche des betreffenden Seitenteils. Dies hat zur Folge, daß eine dort vorgesehene Beschichtung abgelöst oder beschädigt wird. Dies kann z. B. eine Hartverchromung dieser Stirnfläche sein, oder eine andere galvanische oder sonstige Beschichtung, z. B. eine CVD- Beschichtung. Setzt sich diese Ablösung der Beschichtung infolge Einwirkung der Flügelspitze fort, so besteht die Gefahr eines Schadens dadurch, daß abgelöste Partikel zwischen die aufeinandergleitenden Teile eindringen, wobei keine ausreichende Verdichtung mehr entsteht.

Aus der JP 60-198 391 A ist ein Flügelzellenverdichter bekannt. Dieser hat einen Hubring, an dessen beiden Stirnflächen je ein Seitenteil befestigt ist. In einer Innenausnehmung des Hubrings ist ein Rotor mit Flügeln drehbar angeordnet. Zur einseitigen Zuführung von Druckmittel ist in einem der beiden Seitenteile eine Ansaugöffnung vorgesehen, welche außerhalb der Flügel- Gleitzone auf der rotorseitigen Stirnfläche dieses Seitenteils mündet. Diese Mündung setzt sich fort in eine axiale Bohrung im Hubring, und von dieser axialen Bohrung führen zwei radiale Durchlässe zu zugeordneten Ansaugöffnungen an der Innenausnehmung des Hubrings. Eine solche Lösung vermeidet zwar die erläuterte Beschädigung der rotorseitigen Stirnfläche des betreffenden Seitenteils, hat sich aber nicht als optimal erwiesen, insbesondere im Hinblick auf die Füllung der Zellen des Verdichters beim Ansaugvorgang.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Flügelzellenverdichter bereitzustellen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Die Spitzen bzw. Ecken der Flügel können hier bei der Drehung des Rotors nicht in eine Ansaugöffnung des betreffenden Seitenteils eindringen, und der Abschnitt im Bereich des Endes der Ansaugöffnung auf der rotorseitigen Stirnfläche des betreffenden Seitenteils wird nicht stark beansprucht, so daß die dortige Beschichtung nicht abgelöst oder abgetrennt wird. Dadurch vermeidet man Schäden durch abgelöste Partikel, und durch unzureichende Verdichtung. Dadurch, daß die im Hubring im Bereich seiner dortigen Kante vorgesehene Ansaug-Aussparung schräg zur dortigen Stirnfläche des Hubrings und auch schräg zu dessen Innenausnehmung verläuft, ergibt sich im Bereich dieser Ansaug-Aussparung ein günstiger Strömungsverlauf und dadurch eine bessere Füllung der Zellen beim Ansaugvorgang, speziell bei höheren Drehzahlen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich durch den Gegenstand des Patentanspruchs 2. Dies ergibt eine weitere Verbesserung der Haltbarkeit dieser rotorseitigen Stirnfläche des betreffenden Seitenteils, und damit eine weitere Erhöhung der Lebensdauer eines solchen Verdichters.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:

Fig. 1 eine auseinandergezogene, raumbildliche Darstellung eines Hubrings (links) und des ihm zugeordneten hinteren Seitenteils; diese Teile haben Ansaugöffnungen nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie III-III der Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die rotorseitige Stirnfläche 4a des hinteren Seitenteils 4,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die hintere Stirnseite eines Hubrings,

Fig. 7 eine geschnittene, raumbildliche Darstellung des Hubrings und des hinteren Seitenteils,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die rotorseitige Stirnseite eines hinteren Seitenteils nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 8, und

Fig. 10 einen vergrößerten Ausschnitt eines hinteren Seitenteils, zur Erläuterung der Form und Lage der Ansaugöffnung bei einem Flügelzellenverdichter nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter, dessen Ansaugbereiche gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. Dieser Verdichter hat einen Hubring 1, ein vorderes, also wellenseitiges Seitenteil 3, und ein hinteres Seitenteil 4. Die Seitenteile 3 und 4 sind an den beiden axialen Enden des Hubrings 1 in der dargestellten Weise befestigt. Im Hubring 1 ist ein Rotor 2 drehbar angeordnet. Ein vorderes Kopfteil 5 und ein hinteres Kopfteil 6 sind jeweils an der entsprechenden Stirnseite der Seitenteile 3 bzw. 4 befestigt. Eine Antriebswelle 7 ist in Lagern 8, 9 in den Seitenteilen 3 bzw. 4 gelagert.

Das vordere Kopfteil 5 hat einen Auslaßanschluß 5a für Kühlgas, und das hintere Kopfteil 6 hat einen Sauganschluß 6a. Der Auslaßanschluß 5a ist verbunden mit einer Förderdruckkammer 10, welche gebildet wird vom vorderen Kopfteil 5 und dem vorderen Seitenteil 3. Der Sauganschluß 6a ist verbunden mit einer Saugkammer 11, welche gebildet wird vom hinteren Kopfteil 6 und dem hinteren Seitenteil 4.

Zwischen der Innenseite des Hubrings 1 und der Außenseite des Rotors 2 werden zwei Verdichtungskammern 12 (Fig. 3) gebildet, von denen in Fig. 2 nur eine dargestellt ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist der Rotor 2 mit Nuten 13 für Flügel 14 versehen, welche in diesen Nuten 13 verschiebbar angeordnet sind.

Das hintere Seitenteil 4 hat, wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt, zwei Ansaugöffnungen 15a, 15a. Sie liegen außerhalb der Flügel-Gleitzone 30 (Fig. 5) auf der rotorseitigen Stirnseite 4a des Seitenteils 4. Die Gleitzone 30 ist in Fig. 5 durch eine Schraffur angedeutet. Dies ist die Zone der Stirnseite 4a, auf der die Seitenkanten der Flügel 14 gleiten. Ferner ist auf der rotorseitigen Stirnseite 4a eine Nut 22 ausgebildet, von der aus den Wurzeln der Nuten 13 Druck zugeführt wird, der die Flügel 14 im Betrieb nach außen preßt.

Der Hubring 1 hat, wie aus Fig. 1 am besten erkennbar, an seinem hinteren Ende und im Bereich seiner dortigen inneren Kante 1a zwei gegenüberliegende Aussparungen 15b, 15b, und diese liegen den Ansaugöffnungen 15a, 15a gegenüber, vgl. die Fig. 1, 6 und 7. Aus Fig. 7 geht klar hervor, wie sich die Öffnungen 15a und die Aussparungen 15b gegenüberliegen; sie bilden zusammen den jeweiligen Ansaugbereich des Verdichters, und Kühlgas wird folglich durch die Ansaugöffnungen 15a und die Aussparungen 15b in die Verdichtungskammern 12 angesaugt. - Der Hubring 1 und das hintere Seitenteil 4 werden bevorzugt durch Gießen hergestellt.

Die Verdichtungskammern 12 sind jeweils mit entsprechenden Auslaßöffnungen 16 am Innenumfang des Hubrings 1 versehen, vgl. die Fig. 1, 2, 3 und 7. An der Außenwand des Hubrings 1 ist mittels Schrauben 18 eine Auslaßventilabdeckung 17 mit einem Ventilanschlagteil 17a befestigt. Ein Auslaßventil 19, das von der Abdeckung 17 gehaltert wird, liegt zwischen dem Außenumfang des Hubrings 1 und dem Ventilanschlagteil 17a.

Arbeitsweise (Fig. 1 bis 7)

Wird die Antriebswelle 7 von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben, so dreht sich der Rotor 2. Das Kühlgas vom Auslaß eines (nicht dargestellten) Verdampfers tritt durch den Sauganschluß 6a in die Saugkammer 11 ein und wird von dort durch die Ansaugöffnungen 15a und die Ansaug-Aussparungen 15b in die Verdichtungskammern 12 angesaugt. Durch die Flügel 14 werden die Verdichtungskammern 12 in Zellen unterteilt, die dem Verdichter seinen Namen gegeben haben. Die Volumina dieser Zellen ändern sich bei der Drehung des Rotors 2, und auf diese Weise wird das Kühlgas, das sich zwischen den Flügeln 14 befindet, verdichtet. Das verdichtete Gas öffnet die Auslaßventile 19 und fließt durch die Auslaßöffnungen 16 in die Förderdruckkammer 10 und von dort durch den Auslaßanschluß 5a, z. B. zur Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.

Wenn sich der Rotor 2 dreht, bewegen sich die Flügel 14 aus ihren Nuten 13 radial nach außen, so daß die Spitzen der Flügel 14 bei ihrer Bewegung gegen die Innenseite 1a des Hubrings 1 anliegen, während die Seitenkanten der Flügel 14 bei ihrer Bewegung in Kontakt mit der jeweiligen rotorseitigen Stirnfläche 3a, 4a des vorderen Seitenteils 3 bzw. des hinteren Seitenteils 4 stehen.

Die Ansaugöffnungen 15a, 15a liegen, wie vorstehend beschrieben, außerhalb der Flügel-Gleitzone 30; verkantet sich beim Hochlauf ein Flügel 14 etwas, so kann seine Spitze bzw. Ecke trotzdem nicht in die Ansaugöffnung 15a gelangen, so daß diese Spitze bzw. Ecke auch nicht die Ansaugöffnungen 15a in deren Endbereich 21 beanspruchen bzw. abnutzen kann. Infolgedessen kann die Beschichtung auf der rotorseitigen Stirnfläche 4a des hinteren Seitenteils 4 nicht abgelöst oder beschädigt werden, und Schäden an den aufeinander gleitenden Teilen durch abgelöste Partikel, sowie schlechte Verdichtung, werden verhindert.

Die Fig. 8 und 9 betreffen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sie zeigen die rotorseitige Stirnfläche eines hinteren Seitenteils 24, in welchem sich zwei Ansaugöffnungen 25a, 25a befinden. Die rotorseitige Stirnfläche des Seitenteils 24 ist mit 24a bezeichnet. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in den vorhergehenden Figuren werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.

Während beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 7 die Ansaugöffnungen 15a außerhalb der Flügel-Gleitzone 30 auf der rotorseitigen Stirnseite 4a des hinteren Seitenteils 4 angeordnet sind, liegen beim zweiten Ausführungsbeispiel die Ansaugöffnungen 25a innerhalb der Flügel-Gleitzone 30, die in Fig. 9 durch eine Schraffur angedeutet ist. Hierbei ist aber ein Flügelspitzen-Führungsabschnitt 20, der in Fig. 9 besonders gut erkennbar ist, so angeordnet, daß die Ansaugöffnungen 25a jeweils einen Abstand von der äußeren Umfangskante 30a der Flügel-Gleitzone 30 haben, d. h. die Öffnungen 25a sind um einen vorgegebenen Abstand von z. B. 1 mm radial nach innen versetzt. Ferner kann jeweils eine Hilfs-Ansaugöffnung 25c in der Nähe der Ansaugöffnung 25a des hinteren Seitenteils 24 so angeordnet sein, daß sie jeweils der entsprechenden Aussparung 15b (Fig. 1) des Hubrings 1 gegenüberliegt.

Bei der zweiten Ausführungsform wird das Kühlgas in der Saugkammer 11 nicht nur durch die Ansaugöffnungen 25a direkt in die Verdichtungskammern 12 angesaugt, sondern auch durch die Hilfs-Ansaugöffnungen 25c und die Ansaug-Aussparungen 15b des Hubrings 1. Die Abnahme des Ansaug- Wirkungsgrades, welche dadurch verursacht wird, daß die Ansaugöffnungen 25a radial innerhalb der Außenkante 30a der Flügel-Gleitzone 30 liegen, wird dadurch verhindert, daß die Hilfs-Ansaugöffnungen 25c vorgesehen werden.

Da beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 8 und 9) die Spitze bzw. Ecke der Seitenkante eines Flügels 14, der sich aus seiner Nut 13 radial nach außen bewegt, bei ihrer Gleitbewegung durch den Flügelspitzen-Führungsabschnitt 20 abgestützt wird, kann diese Spitze selbst dann nicht in die Ansaugöffnung 25a gelangen, wenn der betreffende Flügel 14 verkantet ist, so daß der betreffende Flügel 14 keine starke Beanspruchung der Flügel-Gleitzone 30 und der Einlaßöffnungen 25a verursachen kann. Auf diese Weise erzielt man eine ähnliche Wirkung wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 7.

Claims (2)

1. Flügelzellenverdichter,
mit einem Hubring (1),
mit zwei an den beiden Stirnflächen des Hubrings (1) befestigten Seitenteilen (3, 4),
mit einem in einer Innenausnehmung des Hubrings (1) drehbar angeordneten Rotor (2), welcher Nuten (13) aufweist, die jeweils einen darin verschiebbaren Flügel (14) aufnehmen,
mit mindestens einer zur einseitigen Zuführung von Druckmittel dienenden Ansaugöffnung (15a), welche in einem der beiden Seitenteile (4) vorgesehen ist und außerhalb der Flügel-Gleitzone (30) auf der rotorseitigen Stirnfläche (4a) dieses Seitenteils (4) mündet,
wobei diese Mündung über eine im Hubring (1) im Bereich seiner dortigen Kante (1a) vorgesehene, schräg zu dessen dortiger Stirnfläche und schräg zu dessen Innenausnehmung verlaufende Ansaug-Aussparung (15b) mit einer zugeordneten Ansaugöffnung an der Innenausnehmung des Hubrings (1) verbunden ist.

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, bei welchem die rotorseitige Stirnfläche (4a) des zur einseitigen Zuführung von Druckmittel dienenden Seitenteils (4) mit einer Beschichtung versehen ist, insbesondere mit einer galvanisch aufgebrachten Beschichtung.