DE8417559U1

DE8417559U1 - Umlaufender verdichter

Info

Publication number: DE8417559U1
Application number: DE19848417559U
Authority: DE
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1984-10-18
Also published as: DE3467024D1; JPH0226076B2; EP0131158B1; US4595347A; JPS59229078A; CA1224195A; EP0131158A2; EP0131158A3

Description

NIPPON PISTON RING CO., LTD 8. 6. 1984

2-6, Kundankita 4-chome Bd/IV/he

Chiyoda-ku, Tokyo/Japan

Beschreibung

Umlaufender Verdichter 10

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Verdichter, welcher als Lader/Kompressor bei einem Verbrennungsmotor verwendet werden kann und mit einer Drehhülse versehen ist, die zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln in einem Mittelgehäuse angeordnet ist, die in einem Rotor bewegbar sind, der exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist.

In der Japanischen Patentanmeldung Ser.No. Sho 57-216293 ist ein umlaufender bzw. Kreiselverdichter beschrieben, bei welchem eine Vielzahl von Luftsammelausnehmungen in dem Innenumfang des Mittelgehäuses und/oder dem Außenumfang der Drehhülse angeordnet sind und voneinander getrennt sind, um zu verhindern, daß die Drehhülse direkt den Innenumfang des Mittelgehäuses berührt und sich dort festfrißt, wenn die komprimierte Luft in dem Kompressionsarbeitsraum die Drehhülse zum kompressionsseitigen Innenumfang des Mittelgehäuses hin drückt. Auch wurde in der Japanischen Patentanmeldung Ser.No. Sho 58-28608 ein weiterer Verdichter vorgeschlagen, bei welchem ein Luftlagerraum zwischen dem Innenumfang des Mittelgehäuses und dem Außenumfang der Drehhülse mit Luft durch einen Einlaß gespeist wird, der mit der Entladekammer, dem von dem Rotor, der Drehhülse und den benachbarten Flügeln

begrenzten Kompressionsarbeitsraum oder mit der umgebenden Luft verbunden ist. Die zugeführte Luft strömt längs eines Bereiches des Innenumfangs des Mittelgehäuses, zu welchem die Drehhülse gedrückt wird, woraus sich ergibt, daß der Lagereffekt in diesem Bereich verbessert wird.

Mittlerweile wurde eine Beziehung zwischen dem Einlaß und der Luftsammelausnehmung gefunden, um den Luftlagereffekt des Luftlagerraumes zu verbessern.

Eiⁿ Gegenstand der Erfindung ist ein umlaufender Verdichter, bei welchem die Drehhülse schwebend von einem Luftlagerraum getragen ist, der zwischen dem Außenumfang der Drehhülse und dem Innenumfang des Mittelgehäuses begrenzt und mit einer Vielzahl von Luftsammelausnehmungen

Jg und wenigstens einem Einlaß versehen ist, um Luft zu dem Luftlagerraum zu führen.

Zu diesem Zweck wird mit der vorliegenden Erfindung ein umlaufender Verdichter geschaffen, welcher ein Mittelgehäuse, eine Drehhülse, die zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln in dem Mittelgehäuse angeordnet ist, welche in einem Rotor bewegbar sind, der exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, eine Vielzahl von Luftsammelausnehmungen, die im Innenumfang des Mittelgehäuses und/oder dem Außenumfang der Drehhülse angeordnet und

voneinander getrennt sind, Saug- und Entladekammern und wenigstens einen Einlaß umfaßt, der am Innenumfang des Mittelgehäuses ausgebildet und innen mit der Entladekammer oder dem Kompressionsarbeitsraum verbunden ist, ₃Q der von der Drehhülse, dem Rotor und den benachbarten Flügeln begrenzt ist, wobei die Luftsammelausnehmungen Saugabschnitte aufweisen, die umfangsmäßig mit dem Einlaß ausgerichtet sind. Der Einlaß ist zweckmäßig in der Form einer sich umfangsmäßig erstreckenden Ausnehme mung ausgebildet, um Luft in die Luftsammelausnehmung mit dem geringsten Luftwiderstand zu führen. Die Luftsammei-

ausnehmung ist vorzugsweise so, daß ihr Saugteil graduell geneigt und der Kompressionsteil in Bezug auf die Umfangsrichtung scharf schräg ausgebildet ist, um einen Rückstrom von Luft zu verhindern, die in die Luftsammelausnehmung eingetreten ist.

Ein Teil der durch den Einlaß zugeführten Luft strömt immer stromauf zu der Saugseite. Jedoch wird die stromaufseitig strömende Luft verwendet, um den Lagereffekt des Luftlagerraumes durch eine Lufttasche zu erhöhen, die in dem saugseitigen Innenumfang des Mittelgehäuses ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß der Luftlagerraum eine erhöhte Viirksamkeit zum schwebenden Lagern der Drehhülse aufweist und der Kompressor weniger Drehmoment erfordert. Luft wird in den Saugteil der Luftsammelausnehmung durch den Einlaß eingegeben, welcher umfangsmäßig mit der Saugseite ausgerichtet ist, und die Luft wird in dem Kompressionsteil komprimiert, um den Lagereffekt des Luftlagerraumes zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen umlaufenden Verdichter, wobei oQ das rückwärtige Seitengehäuse fortge

lassen ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie

H-II in Fig. 1 ,

Fig. 3 perspektivisch die Drehhülse und ein

Teil des abgewickelten Innenumfanges des

Mittelgehäuses nach Fig. 1 und 2, wobei die Luftsammelausnehmung und der Einlaß gezeigt sind,

Fig. U bis 9 verschiedene Ausführungsformen, ähnlich

Fig. 3,

Fig. 10 und 11 abgewickelte Ansichten weiterer Ausführungsformen, wobei entsprechend ein Teil

des Auföenumfanges der Drehhülse gezeigt ist,

Fig. 12 und 13 Diagramme, welche die Ergebnisse von Vergleichsversuchen wiedergeben,

Fig. 1¹J eine abgewickelte Ansicht eines Teiles

des Innenumfangs des Mittelgehäuses einer weiteren Ausführungsform, 20

Fig. 15 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform, ähnlich Fig. ¹ ·.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Kompressor bzw. Verdichter ein Mittelgehäuse 22, eine in dem Mittelgehäuse angeordnete Drehhülse 30 und einen Rotor 10 auf, der exzentrisch in der Drehhülse 30 angeordnet ist. Eine Vielzahl von Flügeln 16 ist radial in entsprechenden Ausnehmungen 15 im Rotor 10 bewegbar, jeder Flügel weist einen Scheitel auf, der in Kontakt mit dem Innenumfang der Drehhülse 30 ist. Die Drehhülse 30 und das Mittelgehäuse 22 begrenzen einen Luftlagerraum, dessen Breite übertrieben dargestellt ist, tatsächlich weniger als 0,1 mm beträgt. Zwei benachbarte Flügel 16 bilden beim Drehen einen Kompressionsarbeitsraum 43 in der Kompressionsseite und einen Saugarbeitsraum 53 in der Saugseite

des Kompressors. Der Kompressionsarbeitsraum 43 weist *

seinen maximalen Druck unmittelbar vor Verbindung mit <.

der Entladekammer 41 über einen Entladedurchgang 42 auf. i;. Ein Abzugsdurchgang 44 ist vorgesehen, um Luft mit maxima- ;£ lern Druck aus dem Kompressionsarbeitsraum abzuziehen. Ein | Einlaß 71 ist in einem Bereich des kompressionsseitigen # Innenumfanges des Mittelgehäuses 22 vorgesehen, zu welchem die Drehhülse 30 durch die komprimierte Luft in den Kompressionsarbeitsraum 43 gedrückt wird und welcher mit dem Abzugsdurchgang 44 durch Zwischenschaltung eines Luftzuführdurchganges 45 mit einem Sammler bzw. Speicher verbunden ist. Der Rotor 10 ist an einer Welle 12 befestigt .

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist der Kompressor den Rotor 10 auf, der einstückig mit der Welle 12 ausgebildet ist, die drehbar in Lagern 18, 19 in den entsprechenden vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, gelagert ist. An dem vorderen Ende ist eine Riemenscheibe 14 befestigt, die von einem (nicht gezeigten) Motor drehbar ist. Eine Abdichtung ist zwischen dem rückwärtigen Seitengehäuse 23 und der rückwärtigen Abdeckung 24 angeordnet, in welcher die Entladekammer (nicht gezeigt) und die Saugkammer 51 vorgesehen sind. Der Luftzuführdurchgang 45 ist mit dem Einlaß 71 verbunden, der zum Luftlagerraum 40 zwischen dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 und dem Außenumfang der Drehhülse 30 hin offen ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die Drehhülse 30 eine Vielzahl von Luftsammelausnehmungen 32 auf, die in ihrem Außenumfang 31 durch elektrolytisches Ätzen oder mittels Kugelstrahlen ausgebildet sind. Die Luftsammeiausnehmungen in den gegenüberliegenden Seiten der Drehhülse 30 sind einfach schräg, während diejenigen in der Mitte W-förmig ausgebildet sind. Die Luftsammelausneh-

mungen 32 sind umfangsmäßig miteinander ausgerichtet und voneinander getrennt und somit insgesamt fischgrätenartig angeordnet, wobei die Endabschnitte und die abgebogenen Abschnitte auf gegebenen Kreislinien koaxial mit der Drehhülse 30 angeordnet sind. Bei Rotation der Drehhülse 30 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung dienen die Endabschnitte und die abgewinkelten Abschnitte der Luftsammelausnehmung 32 in der Rotationsseite als Saugabschnitte zum Ansaugen von Luft, wobei die gegenüberliegenden Endabschnitte und abgewinkelten Abschnitte als Kompressionsabschnitte zum Komprimieren von Luft wirksam sind. Fünf Einlasse 71 in dem kompressionsseitigen Innenumfang des Mittelgehäuses 22 sind umfangsmäßig mit fünf Reihen der Saugabschnitte der Luftsammelausnehmungen 32 in dem Außenumfang der Drehhülse 30 ausgerichtet. Jeder Einlaß 71 ist in der Form einer sich umfangsmäßig erstreckenden Ausnehmung ausgebildet, in welche Luft gleichmäßig geführt wird.

Die Luftsammelausnehmungen sind nicht auf die Ausbildung nach Fig. 3 beschränkt, sondern sie können eine Vielzahlvon fischgrätenartigen Ausbildungen aufweisen. Die Drehhülse 30 nach Fig. ¹I weist Luf tsammelausnehmungen 32 auf, die aus drei V-förmigen Ausnehmungen 32 zusammengesetzt sind, wobei die Saugabschnitte umfangsmäßig mit den Einlassen 71 in dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 ausgerichtet sind. In den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 strömt die durch die Einlasse zu dem Luftlagerraum geführte Luft im wesentlichen stromab, entweicht jedoch teilweise stromauf. Die entwichene Luft dient dazu, um den Lagereffekt durch Zwischenschaltung Taschen 72 zu erhöhen, die oberhalb der Einlasse 71 in dem Innenumfang des Mittelgehäuses in den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 ausgebildet sind. Vorzugsweise ist die Tasche 72 umfangsmäßig mit dem Einlaß 71 ausgerichtet. Beispielsweise sind der Einlaß und die Tasche entsprechend in

■ <

III··

-7-

einem Bereich, der sich zu einem Winkel von 0 bis *J5° erstreckt und in einem anderen Bereich angeordnet, der sich zu einem Winkel von 45 bis 90° erstreckt, gemessen stromauf von dem Ausgangspunkt des kompressionsseitigen Innenumfanges des Mittelgehäuses. Die Tasche kann in dem saugseitigen Innenumfang des Mittelgehäuses angeordnet sein, um den Lagereffekt in der Saugseite zu erhöhen.

Die Drehhülse 30 nach Fig. 7 ist mit Luftsammelausnehmungen 32 versehen, die aus einer mittleren Gruppe von V-förmigen Ausnehmungen und gegenüberliegenden Gruppen von umgekehrt V-förmigen Ausnehmungen bestehen, so daß die Saugabschnitte der Ausnehmungen und der Einlaß 71 in dem Mittelgehäuse 22 auf fünf parallelen Kreisen angeordnet sind. Die Drehhülse 30 nach Fig. 8 weist vier Gruppen geneigter Ausnehmungen 32 auf, zu welchen sich vie- Einlasse 71 am Innenumfang des Mittelgehäuses 22 öffnen. Die D^ehhülse 30 nach Fig. 9 weist drei Gruppen fischgrätenart Iger Ausnehmungen 32 und zwei Gruppen relativ tiefer Vertiefungen 33 auf, jedoch sind lediglich drei Einlasse zu den fischgrätenartigen Ausnehmungen 32 gerichtet.

Wie in Fig. 10 und 11 gezeigt ist, ist der Saugabschnitt 32a der Luftsammelausnehmung 32 etwas aus der Umfangsrichtung geneigt und der Kompressionsabschnitt 32b ist sehr schräg in Bezug auf die Umfangsrichtung oder dazu rechtwinklig in einer solchen Weise ausgebildet, daß Luft leicht in die Luftsammelausnehmung eintritt, jedoch schwerlich aus dieser Ausnehmung austritt, so daß die Luft daran gehindert wird, nückwärts zu strömen und sie trägt dazu bei, daß die Ausnehmung den Lagereffekt erhöht.

Wie in Fig. 1¹J gezeigt ist, können fischgrätenartig ausgebildete Luf tsammelausnehmungen 32 in dem korn-

Ι pressionsseitigen Innenumfang des Mittelgehäuses 22 anstelle der Ausnehmungen in dem Außenumfang der Drehhülse ausgebildet sein. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, ist der Einlaß 71 wünschenswert geneigt, so daß er Luft direkt in die Luftsammelausnehmung 32 leitet.

Wenn der Verdichter bzw. der Kompressor läuft, dreht sich die Drehhülse 30 mit dem Rotor 10. Luft wird durch die Einlasse 71 dem Luftlagerraum 40 aus dem Kompressionsarbeitsraum 43 zugeleitet. Der Einlaß 71 weist eine Ausnehmung auf, die sich umfangsmäßig zu der Strom-.= bseite erstreckt und sich zu dem Saugabschnitt der Luftsammeiausnehmung 32 öffnet, so daß Luft gleichmäßig in den Saugabschnitt der Ausnehmung eintritt und dann zu dem Kompressionsabschnitt strömt, wo sie komprimiert wird, um die Lagerkapazität des Luftlagerraumes 40 zu erhöhen. Der Innenumfang des Mittelgehäuses weist keinen Einlaß und keine Tasche auf, die mit den Kompressionsabschnitten der Luftsammelausnehmungen 32 ausgerichtet ist, d.h. daß der Kompressionsabschnitt dauernd den maximalen Druck in der Ausnehmung 32 aufrechterhält, um den Lagereffekt des Luftlagerraumes 40 zu verbessern. Die stromauf entwichene Luft tritt in die Tasche 42 oberhalb des Einlasses 71 ein und gestattet der Tasche, den Lagereffekt des Luftlagerraumes zu verbessern. Die Tasche 72 ist insbesondere wirksam, um die anfänglichen Laufeigenschaften des Kompressors zu verbessern.

In Fig. 12 und 13 sind die Ergebnisse eines Vergleichs-

Versuches des Kompressors, de^r mit der gleichen Drehhülse

wie die in Fig. 4 gezeigte versehen war. Die EinzeDheiten sind folgende:

Kapazität: 600 cc/rev.
Exzentrizität des Rotors: 9 mm

Außendurchmesser des Rotors: 88 mm

Außendurchmesser der Drehhiilse: 114 mm Innendurchmesser der Drehhiilse: 106 mm Axiallänge der Drehhülse: 115 mm
Anzahl der Flügel: 4

Die erfindungsgemäße und die bekannte Ausführung sind mit der Ausnahme des Einlasses ähnlich. Die bekannte Anordnung weist Einlasse auf, die von gegebenen Umfangslinien beabstandet sind, die sich durch die Saugabschnitte der Luftsammelausnehmungen erstrecken, wobei der Einlaß folgendermaßen ist:

Anzahl der Einlasse: 2
Innendurchmesser des Einlasses: 4 mm Axialbreite der Einlaßöffnung: 4^,5 mm Umfangsbreite der Einlaßöffnung: 4 mm Tasche: keine

Die erfindungsgemäße Ausbildung weist die gleichen Einlasse wie nach Fig. 6 auf, mit folgenden Einzelheiten:

Anzahl der Einlasse: 3
Innendurchmesser des Einlasses: 2 mm Axialbreite der Einlaßöffnung: 4 mm Umfangsbreite der Einlaßöffnung: 15 mm Axialbreite der Tasche: 4 mm
Umfangsbreite der Tasche: 10 mm
Tiefe der Tasche 0,1 mm.

Die Diagramme nach Fig. 12 und 13 zeigen eine Beziehung zwischen gefordertem Drehmoment und Abgabedruck, wenn sich der Verdichter mit konstanter Geschwindigkeit dreht und entsprechend die Beziehung zwischen Drehgeschwindigkeit und gefordertem Drehmoment, wenn er bei konstanter Last läuft. Es ist aus den Diagrammen deutlich erkennbar, daß der erfindungsgemäße Verdichter eine

• · r ι it«

• I I ( t

• I I lit*

■ I I lit!·

-ιοί verbesserte Lagerleistung aufweist, weil er ein geringeres Drehmoment als die bekannte Ausführung fordert.

Claims

PATENT;#UND RECHTSANWÄLTE BARDEHLE. pAGENBERGÜpaSTjiALT^NSJURG & PARTNER RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS JOCHEN PAGENBERG or ju«.u « «»"«"»·■ HEINZ BARDEHLE oipl ing BERNHARD FROHWITTER d.pl-ing · WOLFGANG A. DOST dr oipl -chem GÜNTER FRHR v. GRAVENREUTH dipi ing ifhi- UDO W ALTENBURG dipl -phys POSTFACH 86O62O. 80OO MÜNCHEN TELEFON (089)980361 TELEX 522 791 pad d CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN BÜRO: GALILEIPLATZ 1. B MÜNCHEN BO Datum 8. 6. 1984 K 5533 Bd/IV/he Ansprüche

1. Umlaufender Verdichter mit einem Mittelgehäuse, einer Drehhülse, die in dem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet ist, die in einem Rotor bewegbar sind, welcher exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, mit einem Luftlagerraum, der zwischen dem Außenumfang der Drehhülse und dem Innenumfang des Mittelgehäuses begrenzt ist, mit einer Vielzahl von Luftsammelausnehmungen, die in dem Innenumfang des Mittelgehä.uses und/oder dem Außenumfang der Drehhülse angeordnet und voneinander getrennt sind, wobei eine Entladekammer und wenigstens ein Einlaß vorgesehen sind, der an dem Innenumfang des Mittelgehäuses ausgebildet ist und mit der Entladekammer und/oder einem Kompressionsarbeitsraum verbunden ist, der von der Drehhülse, einem Luftlagerraum, dem Rotor und der. benachbarten Flügeln begrenzt ist, um Luft zu dem Luftlagerraum zu führen, dadurch gekennzei chnet , daß

-2-

die Luftsammelausnehmung (32) einen Saugabschnitt (32a)

aufweist, der umfangsmäßig mit dem Einlaß (71) ausgerichtet ist.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (71) in der Form einer sich umfangsmäßig erstreckenden Ausnehmung ausgebildet ist.

3- Verdichter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelgehäuse (22) in

seinem Innenamfang mit wenigstens einer Tasche '72) versehen ist, die an der stromaufseitigen Position des Einlasses (71) angeordnet ist und damit umfangsmäßig fluchtet.
15

¹J. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Kompressionsinnenumfang oder der Sauginnenumfang des Mittelgehäuses (22) oder beide mit wenigstens einer Tasche (72) ausgebildet sind, die umfangsmäßig mit dem Einlaß (71) fluchtet.

5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftsammelausnehmung (32) einen Kompressionsabschnitt (32b) aufweist, der schärfer in Bezug auf die Umfangsrichtung als der Saugabschnitt (32a) geneigt ist.

6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionsabschnitt (32b) rechtwinklig zur Umfangsrichtung verläuft.

7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (71) zur stromabseitigen Richtung geneigt ist.