DE7700508U1 - Kreiskolbenkompressor - Google Patents

Description

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AM OBERLANDESQERIOHT MONOMEN UND AM BAVERWOHEN OBEfWTEN LANDEMER.OHT _1q

Beschreibung der Erfindung

Kreiskolbenkompressor

Anmelder:

Borsig GmbH
Berliner Str. 19-37
1000 Berlin 27

Wankel GmbH

Alt Picheisdorf 35a

1000 Berlin 20

Die Erfindung betrifft einen Kreiskolbenkompressor mit zweibogiger trochoidenförmiger Mantellaufbahn, mit der ein auf einem Exzenter einer Exzenterwelle umlaufender dreieckiger Kolben mit seinen Ecken in ständiger gleitender Berührung steht/ in dessen Gehäuse überströmtasehen vorgesehen sind/ über die die bereits abgesteuerte im Bereich der Todpunktstellung befindliche nachlaufende Arbeitskammer mit der

BANKKONTO: DCUTSOHE BANK AO MÜNCHEN 22/20043 (BLZ 7ΟΟ7ΟΟ1Ο) ■ POSTSCHECKKONTC: MÜNCHEN t©ee»4-eO3

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ihr vorauslaufenden Verdichtungskammer kurzzeitig verbunden ist. Derartige Kompressoren sollen insbesondere in für Fahrzeuge bestimmten Kühlkreisläufen oder Druckluftbremsanlagen oder als Arbeitskompressoren verwendet werden. Vorallem in den beiden letztgenannten Fällen wird die Förderung eines großen Luftvolumens bei hohem Druck z.B. bis zu 10 bar gefordert. Außerdem verlangen alle Anwendungen einen sehr ruhigen Lauf und es ist im Zusammenhang damit notwendig, das Auftreten eines negativen Drehmomentes zu vermeiden.

Ein solches negatives Drehmoment ergibt sich, wenn die Verdichtungskammer nach Beendigung des Aasschubtaktes ab gesteuert ist und sich über die Todpunktlage hinaus bewegt. Dieses negative Drehmoment ergibt nicht nur einen unruhigen Lauf, sondern kann durch Aufschaukeln von Torsionsschwingungen der Welle zu Wellenbrüchen führen.

In DT-OS 24 02 084 sind diese Verhältnisse im einzelnen bei einer analogen Maschine mit zweieckigem Kolben und einbogiger Trochoidenlaufbahn beschrieben. Es ist dort vorgeschlagen, die Ein- und Auslaßöffnungen im Abstand der langen Achse des Kolbens anzuordnen, um beim überfahren einer dieser Steueröffnungen den Druck in der im Bereich der Todpunktstellung befindlichen bereits abgesteuerten Verdichtungskammer über diese öffnungen in die nach- oder vorlaufende Kammer zu entlasten. Auf dJ2 hier beschriebene Maschine mit dreieckigem Kolben und zweibogiger Mantellaufbahn läßt sich dieser Vorschlag zur Vermeidung des negativen Drehmoments nicht unmittelbar übertragen .

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Das infolge des nicht vermeidbaren Todraumes solcher Maschinen nicht ausschiebbare und sich in der genannten Weise nachteilige auswirkenden unter hohem Druck stehende Restvolume.i des Arbeitsmittels bewirkt, daß der Liefergrad der Maschine beschränkt wird.

Nach dem Vorschlag von DT-OS 21 27 546 sollen im Bereich des vorlaufenden die absteuernde Verdichtungskammer begrenzenden Kolbenecks Uberstromtaschen in der Mantellaufbahn eingefräst werden, über die das in dieser Kammer eingeschlossene Arbeitsmedium in die vorauslaufende, ebenfalls bereits abgesteuerte, aber unter niedrigerem Druck stehende Verdichtungskammer teilweise abströmen kann. Diese überströmcaschen sollen in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sein und müssen zwischen sich Stege stehen lassen, die bis zur Oberfläche der Mantellaufbahn reichen, um ein Hineinfallen oder Anschlagen der Dichtteile der Kolbenecken zu vermeiden. Sie sind also in ihrer axialen Ausdehnung begrenzt. Auch in ihrer Ausdehnung in Richtung der Koibenbewegung tritt sehr bald eine Begrenzung ein, die durch Aufsteuern der Einlaßöffnung nach der nachlaufenden Kammer, die dann Ansaugkammer wird, bei Weiterdrehen des Kolbens in ihrer Lage bestimmt ist. Diese Maßnahme ist aber nicht ausreichend, um das in Todraumstellung des Kolbens eingeschlossene Volumen des Arbeitsmediums in die vorauslaufende Kammer abzuführen, wenn die bei den genannten Maschinentypen geforderten Liefergrade und -Drücke erzielt und die bei hohen Drehzahlen auftretenden harten Schläge eines negativen Drehmoments vermieden werden sollen, wie eingehende

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Versuche der Anmelderin ergeben haben. Dies gilt vorallem bei hohen Drehzahlen.

Die vorgeschlagenen Uberströmtaschen sind zudem nur aufwendig herzustellen, da im Innern des Gehäusemantels gefräst werden muß oder sich beim Eingießen dieser Uber-Etrömtaschen Formüberschneidungen ergeben. Außerdem wird eine Beschichtung der Laufbahn, die bei Le.ichtmetallgehäusen erforderlich ist, durch derartige Ausnehmungen mehrfach quer zur Laufrichtung des Kolbens angeschnitten, vas die Gefahr seiner Ablösung verursacht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen ausreichenden überschuh des in Todraumstellung des Kolbens eingeschlossenen Arbeitsmediums in die vorauslaufende Arbeitskammer und einen vollständigen Druckausgleich auch bei hohen Drehzahlen und Drücken zu erzielen und r"as Auftreten negativer Drehmomente ganz zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen. Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden beschrieben und ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Radialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kreiskolbenkompressor.

Fig. 2 einen teilweisen Axialschnitt durch die

gleiche Maschine in Ebene II-II in Fig. 1 bei einer Kolbenstellung, in der die Kolbenecke in der Schnittebene liegt.

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Der dargestellte Kompressor ist im einzelnen in DT-OS (DT-Patentanmeldung vom 7.1 . ι 977 des gleichen Anmelders) näher beschrieben. Er ist in ein Kapselgehäuse 1 eingeschlossen und weist ein Gehäuse auf, das aus einem Gehäusemantel 2 mit einer zweibogigen trochoidenförmigen Mantellaufbahn 3 und zwei Seitenteilen 4 und 5 besteht, von denen das mit 4 bezeichnete in Fig. sichtbar ist, das mit 5 bezeichnete (Fig. 2) die Einlaßöffnung aufweist. In dem Gehäuse läuft ein dreieckiger Kolben 6 auf einem Exzenter 7 um, dessen Welle mit 8 bezeichnet ist und die die Seitenteile 4 und 5 durchsetzt. An den Ecken des Kolbens 6 sind Dichtteile vorgesehen, die aus Dichtleisten 9 und Dichtbolzen 10 bestehen. Ferner sind an den seitlichen Kolbenrändern Dichtstreifen 11 vorgesehen, die mit ihren Enden an den Dichtbolzen 10 anliegen. Mit den Dichtleisten 9 ist der Kolben 6 in ständigem gleitendem Eingriff mit der Mantellaufbahn 3. Die Bewegung des Kolbens wird von dem Zahn-

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radgetriebe/gesteuert. Im in Fig. 1 sichtbaren Seitenteil 4 sind zwei taschenförmige Ausnehmungen 13 und 14 in Drehrichtung des Kolbens 6 jeweils nach dem Todpunkt und etwa zu Beginn des zweiten Drittels des jeweilig folgenden Bogens der Mantellaufbahn 3 vorgesehen. Diese Ausnehmungen 13 und 14 greifen, wie Fig. 2 dies zeigt, etwa zur Hälfte ihrer radialen Ausdehnung unter den Gehäusemantel 3. An diesem können, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, im Bereich der Ausnehmungen 13 und 14 in diese weisende Abschrägungen 15 vorgesehen sein.

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Die Lage dieser Ausnehmungen 13 und 14 bestimmt sich in folgender Weise: Die in Drehrichtung des Kolbens 6 vordere Steuerkante 16 dieser Ausnehmungen liegt unmittelbar vor dem vorauslaufenden Kolbeneck 17 der in Todpunktstellung befindlichen Kammer 18, wie dies sich aus Fig. 1 ergibt. Die Lage der in Drehrichtung des Kolbens 6 rückwärtigen Steuerkanten 19 der Ausnehmungen 13 und 14 wird bestimmt durch das gleiche Kolbeneck bei Stellung des Kolbens 6, in der er mit seiner Kante 20 die Einlaßöffnung 21 für die vorgenannte Kammer 18 aufsteuert , die damit zur Ansaugkanimer wird. Die Einlaßöffnungen sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Kompressor die Ecken einer taschenförmigen Ausnehmung 22 im Seitenteil 5, die über die Durchbrechungen 23 im Kolben 6 mit dem durch das andere Seitenteil 4 eintretenden Arbeitsmedium versorgt werden.

Die beschriebene Lage der vorderen Steuerkante 16 der als Überströmtaschen wirkenden Ausnehmungen 13 und 14 ergibt sich aus der Kolbenlage in dem Zeitpunkt, in dem der das negative Drehmoment bewirkende Druck in der Kammer 18 die gesamten Reibwiderstände der Maschine übersteigt, d.h. kurz nach Druchdrehen des Kolbens durch die Todpunktstellung. Die Bedingungen für die beschriebene Lage der rückwärtigen Steuerkante ist an sich bekannt. Die Absteuerung der Ausnehmungen 13 und 14 ist spätestens dann erforderlich, wenn die Einlaßöffnung der nacheilenden Kammer 18 aufgesteuert wird, weil dann bei weiterem Offenstehen der Ausnehmungen 13 und 14 die vorauslaufende Verdichtungskammer 24 mit dieser Einlaßöffnung 21 verbunden würde.

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Ebenso wurde beschrieben (DT-OS 21 27 546), daß insbesondere bei hohen Drehzahlen nur eine sehr kurz3 Zeit für den Überschub der unter höherem Druck stehenden Gase in die vorauslaufende Kammer 24 zur Verfügung steht. Um diese Zeit ausnützen und einen vollständigen Druckausgleich zwischen den Kammern 1 8 und 2 4 herstellen zu können, müssen die Ausnehmungen 13 und 14 so groß wie möglich sein, was in den Seitenteilen 4 und 5 im Gegensatz zu einer Anordnung von Überströmtaschen in der Mantellaufbahn durchaus möglich ist. Die Ausnehmungen können radial nach innen so weit verbreitert werden, wie es die Lage der Dichtteile in den Kolbenecken dies zulassen. Diese Begrenzung 25 der radialen Ausdehnung der Ausnehmungen 13 und 14 wird daher durch die radiale Lage des Endes 26 des Dichtstreifens 11 im wesentlichen bestimmt, das dem die Ausnehmung überfahrenden Kolbeneck nachläuft. Dieses Ende darf nicht an der rückwärtigen Steuerkante 19 der Ausnehmungen 13 und 14 anschlagen. Um den Uberströmweg über die Ausnehmungen 13 und 14 zu vergrößern, können die Eckdichtungen 9,10,11 des Kolbens 6 radial nach innen zurückversetzt werden, wie dies in DT-OS 2 232 997 näher beschrieben ist.

Um die Durchgängigkeit der Ausnehmungen 13 und 14 zu verbessern, können, wie Fig. 2 dies zeigt, die vorgenannten Abschrägungen 15 an der Mantellaufbahn vorgesehen sein, die in axialer Richtung nur eine Begrenzung erfahren, wenn die Dichtleisten 9 geteilt sind, um zu verhindern, daß die Eckteile solcher Leisten gegen die rückwärtigen Steuerkanten 27 dieser Abschrägungen schlagen.

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Es versteht sich, daß die taschenförmigen Ausnehmungen 13 und 14 an beiden Seitenteilen angeordnet sein können/ wie dies Fig. 2 bei 27 und 28 zeigt, und daß ebenso die Abschrägung am Mantelteil 2 auch auf der Seite des Seitenteils 5 vorgesehen sein kann, wie dies bei 29 gezeigt ist.

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ^er Ausnehmungen 13 und 14 in den Seitenteilen ist es, daß <iie in diesen bereits bei deren Guß vorgesehen sein können und daher keinerlei Fertigungsschwierigkeiten oder Montageaufwand ,verursachen. Auch die Abschrägur.gen in den Gehäusemantel 2 können an diesen angegossen sein und bereiten dabei keine Schwierigkeiten, da sie keine Formunterschneidungen bedingen.

Eingehende Versuche der Anmelderin mit erfindungsgemäßen Kompressoren haben gazeigt, daß sich durch die Anordnung der beschriebenen Ausnehmungen 13,14,15,27,29 eine erhebliche Erhöhung des Liefergrades und Druckes erzielt werden kann und daß dieser Vorteil auch dann erhalten bleibt, wenn mit hohen Drehzahlen gefahren wird. Die vorgeschlagenen Maßnahmen reichen daher in allen Anwendungsfällen aus, um die in Kammer 18 eingeschlossenen Druckgase bis zum Druckausgleich in die vorauslaufende Verdichtungskammer 24 zu überführen, wodurch die nachteilige Todraumbildung solcher Maschinen ausgeglichen wird. Auch ist mit dar erfindungsgemäßen Anordnung vermieden worden, daß negative Drehmomente auftreten, was sich in einer einwandfreien Laufkultur auswirkt.

Schutzansprüche

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BezugsZeichenverzeichnis

1 Kapselgehäuse

2 Mantelteil

3 Mantellaufbahn

4 linkes Seitenteil

5 rechtes Seitenteil

6 Kolben

7 Exzenter

8 Welle

9 Dichtleisten

10 Dichtbolzen

11 Dichtstreifen

12 Getriebe

₁. taschenförmige Ausnehmungen in 4 und

15 Abschrägung in 2

16 vordere Steuerkante von 13 und

17 Kolbeneck

18 Kammer in Todpunktstellung

19 rückwärtige Steuerkante von 13 ur.J

20 Kolbenkante

21 Einlaßöffnungen

22 Ausnehmung in Seitenteil 5

23 Durchbrechungen im Kolben

24 vorauseilende Verdichtungskammer

25 radiale Begrenzung von 13 und

26 Ende des Dichtstreifens 11

27 rückwärtige Steuerkante von

28 Ausnehmung in Seitenteil 4

29 Abschrägung am Mantelteil 3 bei Seitenteil 5

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Claims (4)

Schutzansprüche

1. Kreiskolbenkompressor mit zweibogiger trochoidenförmiger Mantellaufbahn, mit der ein auf einem Exzenter auf einer Exzenterwelle umlaufender dre eckiger Kolben mit. seinen Ecken in ständiger gleitender Berührung steht, in dessen Gehäuse Uberströmtaschen vorgesehen sind, über die die bereits abgesteuerte im Bereich der Todpunktstellung befindliche nachlaufende Arbeitskammer mit der ihr vorauslaufenden Verdichtungskaramer kurzzeitig verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmtaschenausnehmung (13,14,28) in wenigstens einem Seitenteil (4,5) des Kompress^s^f&f^ die unter dessen Gehäusemar tel (2) greifen, sowie in dessen Seitenwände so weit radial nach innen reichen, als sie nicht von Dichtstreifen (11) überschliffen werden und deren in Drehrichtung des Kolbens (6 ) vordere Steuerkante

(16) durch die Lage des vorauslaufenden Kolbenecks

(17) der sich in Todpunktstellung befindlichen Kammer

(18) und deren in Drehrichtung des Kolbens (6) rückwärtige Steuerkante (19) durch die Lage des gleichen Kolbenecks (17) im Zeitpunkt der Aufsteuerung der Einlaßöffnung (21) nach dieser vorlaufenden Kammer

(18) bestimmt werden.

2. Kompressor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Ausnehmungen (13,14,28) in den Seitenteilen (4,5) die öffnungen dieser Ausnehmungen erweiternde Abschrägungen (15,29) am Gehäusemantel· (2) vorgesehen sind.

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3* Kompressor¹ nach Anspruch 1,2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13,14, 28) in den Seitenteilen (4,5) in diese eingegossen sind.

4. Kompressor nach Anspruch 1,2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungen (15,29) in dem Gehäusemantel (2) in diesen eingegossen sind.

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