DE69813672T2

DE69813672T2 - Spiralverdrängungsmaschine

Info

Publication number: DE69813672T2
Application number: DE69813672T
Authority: DE
Inventors: Benoît BARTHOD; Jean-Pierre Chicherie; Patrick Philippe
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: US6050793A; DE69813672D1; EP0882893B1; EP0882893A2; FR2764346B1; EP0882893A3; JP4160161B2; JPH1150980A; FR2764346A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spiralverdrängungsmaschine mit einer feststehenden Scheibe, die eine spiralförmige Arbeitswand besitzt, und einer beweglichen Scheibe, die ebenfalls eine spiralförmige Arbeitswand besitzt, die mit der Arbeitswand der feststehenden Scheibe in Verbindung steht, sowie mit Antriebsmechanismen der beweglichen Scheibe in eine Bewegung der Kreisschiebung oder Scheuerbewegung, wobei die Achseinstellung der beweglichen Scheibe mittels eines Kufensystems durchgeführt wird, die zwischen zwei Seitenanschlägen reiben, wobei eines der beiden Teile – Kufe oder Seitenanschläge – mit einem feststehenden Gestell, und das andere mit der beweglichen Scheibe in Verbindung steht.
In dem amerikanischen Patent Nr. 5 167 494 wird eine derartige Maschine beschrieben, doch hierbei sind das System der Achseinstellung der beweglichen Scheibe sowie die mechanischen Teile wie Lager und Schnittstelle der Bewegungsumwandlung nicht von dem Pumpkreislauf getrennt, was den Einsatz einer solchen Maschine als eigentliche Unterdruckpumpe oder Vakuumpumpe verbietet. Im übrigen erscheint auch die Verstellung der Achsstellung schwierig.
Mit dieser Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden und sie hat eine Maschine wie oben beschrieben zum Ziel, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Scheibe auf der der bewegliche Scheibe gegenüberliegenden Seite in der Mitte mit einer feststehenden Welle verbunden ist, die wiederum mit dem Gestell verbunden ist, und einen Druckkanal besitzt, wobei die mittlere Welle von einem Faltenbalg umgeben ist, der an dem einen Ende an dem Gestell und an seinem anderen Ende mit einem Verbindungsflansch verbunden ist, der wiederum mit seinem Umfang um die feststehende Scheibe herum mit der beweglichen Scheibe über seine spiralförmige Wand hinaus verbunden ist, wobei die bewegliche Scheibe und der Flansch ein Gehäuse bilden, das die feststehende Scheibe einschließt, wobei der Raum zwischen dem Faltenbalg und der mittleren Welle eine Ansaugleitung darstellt. dadurch gekennzeichnet, dass das System der Achseinstellung der beweglichen Scheibe außerhalb des internen Volumens des Gehäuses angeordnet ist, wobei das verbundene Teil der beweglichen Scheibe, Kufe oder der Seitenanschläge mit dem Gehäuse verbunden ist und über das Gehäuse hinausragt bzw. übersteht.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Anhang folgt nun ein Beispiel für die Realisierung der Erfindung, wobei
1 zeigt eine Spiralverdrängungsmaschine gemäß der Erfindung, bei der die Kufe an dem Gestell befestigt und mit ihm verbunden ist.
2 ist eine Variante von 1, bei der die Kufe beweglich und mit der beweglichen Scheibe verbunden ist, wobei die Kufe und die Seitenanschläge die Form von Scheibenplättchen (disques-rondelles) haben.
Die 3, 4 und 5 zeigen eine Variante von 2, in der die Kufe, die ebenfalls mit der beweglichen Scheibe verbunden ist, die Form eines Scheibenplättchens (disque-rondelle) mit vier überkreuz verlaufenden Kontaktarmen hat, und die mit dem Gestell verbundenen Seitenanschläge haben die Form von Stegen.
In diesen Abbildungen zeigt 3 die Maschine von einem Ende aus, wobei auf der Seite der beweglichen Scheibe die Wanne oder das Gehäuse herausgenommen wurde.
4 ist eine Teilansicht im Schnitt nach IV-IV von 3 und 5 ist eine Teilansicht im Schnitt nach V-V von 4.
1 zeigt eine Spiralverdrängungsmaschine gemäß der Erfindung. Eine solche Maschine ist besonders geeignet für den Einsatz als Unterdruckpumpe oder Vakuumpumpe, kann aber auch als Kompressor oder Flüssigkeitspumpe dienen.
Sie besitzt ein feststehendes Gestell 1, das aus zwei Teilen besteht: einem Hauptstück 1A und einem Gehäuse 1B. Dieses Gestell umschließt die gesamte Maschine und insbesondere ihre aktiven Pumpteile mit einer feststehenden Scheibe 2, die herkömmlich eine spiralförmige Arbeitswand 3 besitzt, und einer beweglichen Scheibe 4, die ebenfalls eine spiralförmige Arbeitswand 5 besitzt, die mit der Arbeitswand der feststehenden Scheibe in Verbindung steht. Diese beiden Spiralen begrenzen mit ihrer Scheibe ein Arbeitsvolumen 6.
Die feststehende Scheibe 2 ist auf der, der beweglichen Scheibe 4 gegenüberliegenden, Seite über eine zentrale, feststehende Welle 7 mit dem Gestell 1 verbunden. Diese zentrale Welle 7 ist hohl und besitzt somit einen Kanal, der einen Druckkanal darstellt, der mit einem Ausgang 9 verbunden ist.
Die bewegliche Scheibe 4 ist an ihrem Umfang über ihre spiralförmige Wand 5 hinaus, und um die feststehende Scheibe 2 herum, mit dem Umfang eines Verbindungsflansches 10 verbunden. Dieser Verbindungsflansch 10 stellt zusammen mit der beweglichen Scheibe 4 ein undurchlässiges Gehäuse dar, das die feststehende Scheibe 2 einschließt. Der Mittelteil von Flansch 10 ist offen, so dass die feststehende zentrale Welle 7 hindurchpasst. Dieser Mittelteil des Flansches ist sowohl an einer exzentrischen Hohlachse 11 als auch an einem Ende eines Faltenbalgs 12, dessen anderes Ende am Ende der feststehenden, zentralen Welle 7 am Gestell 1 befestigt ist, dicht verschlossen befestigt. Dieser Faltenbalg 12 umgibt die feststehende zentrale Welle 7.
Der Raum 13 zwischen dem Faltenbalg 12 und der zentralen. feststehenden Welle 7 stellt einen Ansaugkanal dar, der mit einem Saugeintritt 14 verbunden ist.
Die exzentrische Hohlachse 11 dreht sich in einer Bohrung 15, die in einer sich drehenden Hauptwelle 16 von Achse 17 durchgeführt wurde. Die Achse 18 von Bohrung 15 ist im Verhältnis zur Drehachse 17 der sich drehenden Hauptwelle 16 exzentrisch. Die Drehung der Hauptwelle 16 erzeugt somit in Verbindung mit einem beliebigen Mittel der Gegendrehung eine Bewegung der Kreisschiebung oder eine Scheuerbewegung (ohne Drehung) der exzentrischen Achse 11 und der mit ihr verbundenen Teile: dem Verbindungsflansch 10 und der beweglichen Scheibe 4.
In dem beschriebenen Beispiel wird durch eine Kreuzscheibenkupplung 19 jegliche Winkeldrehung der beweglichen Scheibe 4 verhindert. Die sich drehende Hauptwelle 16 ist hohl und umgibt den Faltenbalg 10. Sie wird von den Rollen 20, 21 in Gestell 1 aufgenommen.
Der Drehantrieb der Hauptwelle 16 erfolgt durch einen E-Motor, dessen Rotor 22 so montiert ist, dass er gleichzeitig mit Welle 16 verbunden ist, und er ist vom Stator 23 durch eine Isolierröhre 24 getrennt. Die bewegliche Scheibe 4 ist durch ein Kufensystem 25, die zwischen zwei Seitenanschlägen 26, 27 reiben, axial präzise positioniert. Im Beispiel dieser 1 bildet Kufe 25 einen Ring mit kreisförmigem Querschnitt, der zwischen den Teilen 1A und 1B mit Gestell 1 verbunden ist, und die Seitenanschläge 26 und 27 gehören jeweils zu Verbindungsflansch 1 und der beweglichen Scheibe 4. Diese Seitenanschläge 26 und 27 bilden zwei Ringe, die am inneren Volumen des beweglichen Gehäuses vorstehen, das aus dem Flansch 10 und der beweglichen Scheibe 4 besteht, die über die Schrauben 23 verbunden sind, wobei ein Unterlegkeil 29 mit den Dichtungen 30 und 31 eingefügt ist. Die Stärke des Keils 29 entspricht der von Kufe 25 mit dem Spiel, das für die Reibung zwischen Kufe 25 und den Seitenanschlägen 26 und 27 erforderlich ist.
Die präzise Einstellung der Achsenpositionierung der beweglichen Scheibe 4 und folglich des Spiels zwischen den jeweiligen Scheiben 2 und 4 und dem Ende der spiralförmigen Wände 3 und 5 erfolgt durch die Wahl des Unterlegkeils 29 und der Kufe 25.
Wie man sieht ist der gesamte Flüssigkeitskreislauf von der Ansaugung 14 bis zur Verdrängung 9 von sämtlichen mechanischen Teilen wie: Rollen 20, 21; Vorrichtung der axialen Positionierung mit Kufen 25, 26, 27 außerhalb von Gehäuse 4-10; und exzentrische Achse 11, die sich in der exzentrischen Bohrung 15 dreht; isoliert und undurchlässig.
Eine solche Maschine ist somit perfekt als eigentliche und trockene Unterdruckpumpe oder Vakuumpumpe geeignet.
Die oben genannten, mechanischen Teile, die sich dank des Faltenbalgs 10 und des undurchlässigen Gehäuses 4-10 außerhalb des isolierten Flüssigkeitskreislaufes befinden, werden geschmiert.
2 zeigt eine Variante, bei der das System der Achseinstellung der beweglichen Scheibe 4 durch Kufe, die zwischen zwei Seitenanschlägen reibt, hier durch eine bewegliche Kufe 32 erfolgt, die mit dem Gehäuse 4-10A verbunden ist. Diese Kufe hat die Form eines Scheibenplättchens (disque-rondelle) mit den Ölbohrungen 33 und reibt zwischen zwei feststehenden Seitenanschlägen, die mit Gestell 1 verbinden sind: einem Anschlag 34 und einem Keil-Anschlag (cale-butée) 35. Die präzise Einstellung der Achsenpositionierung der beweglichen Scheibe 4 erfolgt hier durch Wahl des Keil-Anschlags (cale-butée) 35. Anschlag 34 und Keil-Anschlag 35 haben ebenfalls die Form einer Scheibe.
In dieser Abbildung ist die Drehimmobilisations-Vorrichtung der beweglichen Scheibe 4 durch Kreuzscheibenkupplung 19 hier zwischen dem Verbindungsflansch 10A und dem Gestell 1A und nicht wie in 1 zwischen der Scheibe 4 und dem Gestell 1B angeordnet. Diese neue Anordnung ermöglicht es, die bewegliche Scheibe 4 sofort zu erreichen, wobei lediglich Teil 18 von Gestell 1 demontiert werden muss. In dieser Abbildung besteht das Gestell aus drei Teilen: 1A, 1B und 1C.
Eine weitere Änderung besteht darin, dass der Verbindungsflansch 10A und die exzentrische Achse 11 in dieser Abbildung 2 aus ein und demselben Teil bestehen.
Diese Abbildung weist auch noch einige andere Änderungen auf, die für die vorliegende Erfindung jedoch ohne Bedeutung sind.
In den 3, 4 und 5 wird eine weitere Variante in Bezug auf das System der Achsenpositionierung beschrieben. Bei dieser Variante ist die Kufe (patin) wie in 2 mit dem beweglichen Teil 4-10A verbunden. Der einzige Unterschied liegt in der Form der Kufe und in der Anordnung der Seitenanschläge, die mit dem Gestell 1 verbinden sind.
3 ist eine Ansicht von einem Ende der Maschine, die einer Ansicht von links in 2 entspricht, wobei das Teil 1B des Gestelles herausgenommen wurde, und die Kufe und die Seitenanschläge selbstverständlich der neuen Variante entsprechen.
Bei dieser Variante hat die bewegliche Kufe (patin) 36 die Form eines Scheibenplättchens (disque-rondelle) mit kreisförmigem Innenumfang 37, dessen äußerer Umfang bei 90° jedoch vier Protuberanzen 38 besitzt, die einen Kontaktarm bilden, und jeweils in Sandwich-Anordnung zwischen zwei Seitenanschläge 39 und dem Anschlag-Keil (butée-cale) 40 genommen werden. Hier haben die Seitenanschläge 39 und die Anschlag-Keile 40 die Form von Stegen. Die beiden Anschläge 39 und 40 sind mittels zweier Schrauben 41 an Teil 1A des Gestells befestigt, wobei die beiden Keile durch zwei kleine Rohre 42 mit Schrauben 41 voneinander getrennt sind, deren Stärke im Hinblick auf das Spiel, das für eine ungehinderte Reibung erforderlich ist, der Stärke der Protuberanzen 38 von Kufe 36 entspricht.
Hier erfolgt die präzise Einstellung der Achsposition der beweglichen Scheibe 4 durch Wahl der Stärke der Anschlag-Keile (butées-cales) 40.
In 3 sind die Seitenanschläge 39 und die Anschlag-Keile (butées-cales) 40 im unteren Teil nicht gezeigt, so dass man die beiden Protuberanzen 38 von Kufe 36 gut sehen kann.
In 4 handelt es sich bei Kufe 36 um ein separates, von der beweglichen Scheibe 4 und dem Verbindungsflansch 10A unabhängiges, Teil. Doch die Kufe kann sehr wohl in den Verbindungsflansch 10A oder in die bewegliche Scheibe 4 integriert werden.
Bei der Maschine gemäß der Erfindung ist die Kufe außerhalb des Durchmessers der feststehenden Scheibe 2 und der beweglichen Scheibe 4, also auf einem großen Durchmesser angeordnet, was die Parallelität der beiden Scheiben erleichtert; dies ist bei dem erwähnten, früheren Patent nicht der Fall.

Claims

Spiralverdrängungsmaschine mit einer feststehenden Scheibe (2), die eine spiralförmige Arbeitswand (3) besitzt, und einer beweglichen Scheibe (4), die ebenfalls eine spiralförmige Arbeitswand (5) besitzt, die mit der Arbeitswand der feststehenden Scheibe in Verbindung steht, sowie mit Antriebsmechanismen (11, 16, 22, 23) der beweglichen Scheibe in eine Bewegung der Kreisschiebung oder Scheuerbewegung, wobei die Achseinstellung der beweglichen Scheibe mittels eines Kufensystems (25, 32, 36) durchgeführt wird, die zwischen zwei Seitenanschlägen (26, 27–34, 35–39, 40) reiben, wobei eines der beiden Teile – Kufe oder Seitenanschläge – mit einem feststehenden Gestell (1), und das andere mit der beweglichen Scheibe (4) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende Scheibe (2) auf der, der beweglichen Scheibe (4) gegenüberliegenden Seite, in der Mitte mit einer feststehenden Welle (7) verbunden ist, die wiederum mit dem Gestell (1) verbunden ist, und einen Druckkanal (8) besitzt, wobei die mittlere Welle (7) von einem Faltenbalg (12) umgeben ist, der an dein einen Ende mit dem Gestell und an seinem anderen Ende mit einem Verbindungsflansch (10, 10A) verbunden ist, der wiederum mit seinem Umfang um die feststehende Scheibe (2) herum mit der beweglichen Scheibe (4) über seine spiralförmige Wand (5) hinaus verbinden ist, wobei die bewegliche Scheibe (4) und der Flansch (10, 10A) ein Gehäuse bilden, das die feststehende Scheibe (2) einschließt, wobei der Raum (13) zwischen dem Faltenbalg (12) und der mittleren Welle (7) eine Ansaugleitung darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das System der Achseinstellung der beweglichen Scheibe außerhalb des internen Volumens des Gehäuses (4-10, 10A) angeordnet ist, wobei das verbundene Teil der beweglichen Scheibe, Kufe oder der Seitenanschläge mit dem Gehäuse verbunden ist und über das Gehäuse hinausragt bzw. übersteht.