DE8490029U1

DE8490029U1 - Rotationsverdichter

Info

Publication number: DE8490029U1
Application number: DE19848490029
Authority: DE
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1984-02-22
Publication date: 1985-05-09

Description

zj.ιυ.

Nippon Piston Ring Co. Ltd. Bd/IV/He

2-6, Kudan-kita 4-rhome

Phiyoda-ku, Tokyo Io2/Japan K 3808

Peschreihung

Rotationsverdichter 10

Die Erfindung betrifft einen Rotations- bzw. Flügelzellenverdichter mit einer Drehhülse, die mit einer Vielzahl von Flügeln gemeinsam zwischen einem Mittelgehäuse und einem Rotor drehbar ist.

In der JA-OS 58-65988 ist ein Flügelzellenverdichter mit einer zwischen einem Mittelgehäuse und einem Rotor umlaufenden Drehhülse vorgesehen, die beim Umlauf mit einer Vielzahl von Flügeln durch ein komprimierbares Strömungsmittel abgestützt wird. Dieser Verdichter ist besonders geeignet für Kfz-Motoren, die innerhalb eines sehr breiten Drehzahlbereiches arbeiten müssen, da er im wesentlichen frei von Reibungswärme und von Verschleiß an den Scheiteln bzw. AbschluGkanten jedes Flügels arbeitet. Es besteht jedoch die Möglichkeit von Abried ("scuffing") und Festfressen, wenn die Luft im Druckarbeitsraum des Verdichters stark komprimiert wird, um die Drehhülse von innen her zur Innenumfangsfläche des Mittelgehäuses zu drücken. Eine Untersuchung der Bewegung der Drehhülse hat ergeben, daß der Mittelpunkt der Drehhülse sich nicht gradlinig bewegt, sondern auf einer elliptischen Kurve, um die druckseitige Innenwandfläche des Mittelgehäuses

zu berühren, und daß die Außenwandf]äche der Drehhülse die Innenwaridfläehe des Mittelgehäuses nicht an einer bestimmten Stelle, sondern innerhalb eines breiteren Bereichs berührt, der von der Anzahl der Flügel und von der Lage der Austrittsöffnung abhängt. Der Druckarbeitsraum wird von zwei benachbarten Flügeln begrenzt, wobei das Druckmaximum unmittelbar vor dem Übergang zur Austritt so ff nung auftritt. Dieser maximale Druck fällt plötzlich ab, wenn unmittelbar dahinter der Druckarbeitsraum ^zur Austrittsöffnung gelüftet wird. Daher führt die Dreh- |

ι* hülse eine unregelmäßige Bewegung bei der Berührung des !;

druck seitigen Innenumfanges des Mittel gehäuses im erwähnten Berührungsbereich aus. Darüber hinaus tritt seitens . der Drehhülse eine weitere unregelmäßige Bewegung bis f ,[- zur Berührung der saugseitigen Innenwandfläche des Mittel- ':''· gehäuses auf, wenn die Motor- bzw. Rotordrehzahl sich J plötzlich ändert. l^ä

Es ist Gegenstand der Erfindung, einen verbesserten Dreh-2Q verdichter zu schaffen, in dem eine Drehhülse den Innenumfang des Mittelgehäuses nicht berühren kann, wenn sie von verdichteter Luft im Verdichter zur Druckseite geschoben wird, wobei die Drehhülse unter plötzlichen An- j; derungen der Motordrehzahl keine unregelmäßigen Bewe-„c gungen ausführt.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Rotations- bzw. Flügelzellenverdichter ein Mittel gehäuse und eine darin mit einer Vielzahl von Flügeln gemeinsam drehbare Drehhülse, wcibei die Flügel bewegbar in einen Rotor eingesetzt sind, der sich exzentrisch in der Drehhülse befindet, wobei ein Luftlagerspalt bzw. -raum zwischen dem Innenumfang des Mittelgehäuses und dem Außenumfang der Drehhülse vorhanden ist. Eine Austritts- und eine Ansaugkammer

sind vorgesehen, und in dem Innenumfang des Mitteige-35

häuses ist mindestens eine Einlaßöffnung vorgesehen, die intern mit der Atmosphäre, der Austrittskammer oder

• t

• · I

-3-

dem zwischen nebeneinanderliegenden Flügeln gebildeten Druckarbeitsraum verbunden ist, wodurch dem Luftlagerspelt Luft durch die Einlaßöffnung zugeführt wird, um die Luftströmung in dem Bereich, den die Dreh hülse berühre; η kann, zu erhöhen. Diese verstärkte Luftströmung unterstützt das Lager verhalt en im Luftlagerraum und verhindert, daß der Außenumfang der Drehhülse den Innenumfang des Mittelgehäuses berührt. Weiterhin kann das Mittelgehäuse in seinem Innenumfang eine Auslaßöffnung aufwei- YQ sen, die intern an die Atmosphäre und die Saugkarnmer yeführt ist, um die Luft abzuführen, nachdem sie den möglichen Berührungsbereich durchströmt hat.

\ Vorzugsweise ist in dem Innenumfang bzw. der Innenfläche

des Mittelgehäuses, insbesondere in dem Bereich, welchen die Drehhülse berühren kann, mindestens eine Tasche ausgebildet. Die Tasche in der druckseitigen Innenwandfläche verbessert das Luftlagerverhalten und schützt diese Innenwandfläche gegen direkte Berührung durch den Außenumfang der Drehhülse, wenn diese durch unter hohem Druck stehende Luft im Druckarbeitsraurn zur druckseitigen Innenwand fläche des Mittelgehäuses hin gedruckt wird. Die Tasche in der saugseitigen Innenwandfläche des Mietelgehäuses verbessert ebenfalls das Lagerverhalten im saugseitigen Luftlagerraum und verhindert eine Berührung der Drehhülse mit dem saugseitigen Innenumfang des Mittelgehäuses, wenn die Motordrehzahl plötzlich schwankt und der Rotor sich unregelmäßig bewegt.Zusätzlich zu der j oben beschriebenen Tasche kann eine Ausgleichstasche an

„₀ einer oder beiden Positionen gleichbeabstandet von einem bestimmten Punkt vorgesehen werden, der diametral gegenüber einem weiteren bestimmten Punkt liegt, in dein im Druckarbeitsraum das Druckmaximum auftritt, so daß das Luft lagerverhalten auf der Druck- und derSaugseite des £ _ Luftlagerspalts verbessert und die Drehhülse und das Mittelgehäuse wirksam gegen Abrieb und Festfressen ge-

% schützt sind.

-ΑΙ Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispi^len anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansieht des Verdichters und

zeigt die Rotorstirnfläche durch Weglassen des rückwärtigen Gehäuses,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in ^g- i »

Fig. 3 bis 7 Darstellungen unterschiedlicher Ein- bzw. Ausgangsöffnungen in dem Innenumfang des Mit telgehäuses,

Fig. 8 bis 10 der Fig. 1 ähnliche Ausführungsformen,

und

Fig. 11 bis 14 Draufsichten unterschiedlicher Taschen OQ in dem Innenumfang des Mittelgehäuses.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Verdichter ein Mittelgehäuse 22, eine Drehhülse 30 im Mittelgehäuse sowie einen Rotor 10 auf, der exzentrisch in der Drehhü'se 2g angeordnet ist. Der Rotor 10 läuft in der mit dem Pfeil bezeichneten Richtung um und weist eine Vielzahl von Flügeln 16 auf, die beweglich in zugehörige Flügelschlitze 15 eingesetzt sind. Jeder Flügel 16 liegt mit seiner Außenkante an dem Innenumfang der Drehhülse 30 _ an. Die Drehhülse 30 ist schwimmend im Luftlagerraum 40

zwischen der Innenwandfläche des Mittelgehäuses 22 und der Außenwandfläche der Drehhülse 30 angeordnet.

Nach Fig. 2 ist der Rotor 10 einteilig mit einer Welle 12 ausgebildet, welche von Lagern 1;, 19 im vorderen

bzw. hinteren Gehäuse 21, 23 drehbar gelagert und am vor-

• · I

-5-

deren Ende mit einer Riemenscheibe IA verbunden ist, über welche der Antrieb durch einen (nicht gezeigten) Motor erfolgt. Eine Vielzahl von Flügeln ist gleitend verschiebbar in die Schlitze 15 im Rotor 10 eingesetzt; sie liegen mit ihren Außenkanten bzw. Scheiteln an der Drehhülse 30 an, die sich im Mittelgehäuse 2' unter Belassung eines als Luftlager wirkenden schmalen Raums 40 befindet. Eine Dichtung ist zwischen dem rückwärtigen Gehäuse 23 und dem hinteren Deckel 24 eingelegt, in dem sich die Austrittskammer 41 und die Saugkammer 51 befin-

den.

Die Austrittskammer 41 ist intern über ein Austrittsventil 60 mit einer Austrittsöffnung 42, die Saugkammer 51 intern mit einer Saugöffnung 52 veirb'jnden. Das vordere und hintere Gehäuse 21, 23 weisen in den Innenflächen Ringnuten 26 auf, in welche seibstschmierende Lagereleoente 25 eingesetzt sind, die glatt Ein den Stirnflächen der Drehhülse 30 anliegen. Bolzen 27 erstrecken sich durch die dicken Wandteile 2R des Mi It el gehäuses 22, um die Gehäuse 21, 23, das Mi ttelgehäuse; 22 und den hinterer Abschlußdeckel 24 axial aneinander festzulegen. Hochdruck und Niederdruck-Bohrungen 44, 54 erstrecken sich durch das hintere Gehäuse 23 von den Austritts- und Ansaugöffnungen 42, 52 zur Seitenfläche des; Mittel gehäuses 22. Zwei Ein- und Austrittsöffnungen 71, 72 sind in dem Umfang des Mittelgehäuses 22 vorgesehen' und intern mit den zugehörigen Hoch- bzw. Niederdruckbohrungen 44, 54 verbunden.

Nach Fig. 1 ist die Austrittsöffnung 42 intern mit einem

Druckarbeitsraum 43 verbunden, der zwischen zwei benachbarten Flügeln 16 gebildet ist. Die gegenüberliegende Säugöffnung 52 ist mit einem saugsei ti gen Arbeitsraum „ρ- 53 verbunden, der von benachbarten Flügeln 16 eingeschlossen ist. Die Ein- und die Ausgangsöffnung 71, 7 2

•· ι

• · ι

-B-

befinden sich vorzugsweise in den zugehörigen Bereichen A, B am Innenumfang des Mittelgehäuses 22, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. um die Luftströmung über einen Bereich von der Anfangslinie der Fläche A zur Abschlußlinie der Fläche B zu verstärken, welche die Drehhülse am wahrscheinlichsten berührt. Der Bereich A bildet einen Kreisbogen mit einem Winkel von etwa 105 Grad bezüglich der Achse des Mittel gehäuses 22 bzw. etwa 40 Grad zur Saugseite und etwa 65 Grad zur Druckseite (von der Anfangslinie 81 der Druckseite her), während der Bereich B einen Kreisbogen mit einem Winkel von etwa 60 Grad von der Abschlußlinie 82 der Druckseite zur Druckseite hin bildet.

. ,- Die Drehhülse 30 kann bei der Drehung mit hoher Geschwindigkeit Luft durch die Einlaßöffnung 71 in den Luftlagerraum aus der Atmosphäre pumpen, so daß die Einlaßöffnung 71 zur Atmosphäre hin entlüften kann. Die Luft tritt nach dem Durchlaufen des Bereiches, an dem die Drehhülse anliegen kann, durch die Seitenfläche der

^₁-Drehhülse 30 in den Saugarbeit sraum, so daß die Auslaß- j) Öffnung 72 nicht immer erforderlich ist. J

Die Einlaßöffnung 71 sowie die Auslaßöffnung 72 in der j^;;

Innenwand fläche des Gehäusemittelteils 22 lassen sich I

beliebig als schmale gradlinige Nuten (vergl. Fig. 3), ¹J

als gleichseitiges Dreieck (Fig. 4), als Zickzack-Nut ;

(Fig. 5) und auch als zwei schmale gradlinige Nuten aus- ;^: bilden, die von einer Schulter 711 getrennt und mit einer Vielzahl von Einströmbohrungen 712 versehen sind, die intern in Verbindung mi.t einem Hochdruck-Blindloch stehen, wie dies in Fig. 6 und 7 gezeigt ist. s

Wenn im Betrieb der Motor den Rotor 10 dreht, wird Luft im Druckarbeitsraum 43 komprimiert und drückt die Drehhülse 30 von innen zum kompressionsseitigen Innenumfang

des Mittelgehäuses 22. Die sich entsprechend der Lage der umlaufenden Flügel 16 ändernde Druckkraft würde die Drehhülse 30 auf einer elliptischen Kurve in die Berührung mit der Innenwandfläche des Mittelgehäuses 22 führen.

Durch die Einlaßöffnung 71 gelangt jedoch Frischluft in den Luftlagerraum 40 und verstärkt die über die Berührungsfläche strömende Luftströmung. Diese verstärkte Luftströmung verbessert das Lagerverhalten des Luftlagerraums 40 und verhindert eine direkte Berührung der DreH-hülse 30 mit dem Innenumfang des Mittelgehäuses, so daß die Drehhülse "schwimmend" gelagert bleibt. Die Luft strömt teilweise durch die Ausgangsöffnung 72 ab.

In Fig. 8 dreiit sich der Rotor 10 in der Richtung des Pfeils, wobei die Flügel 16 aus den zugehörigen Aussparungen 15 vorstehen und den Innenumfang der Drehhülse berühren. Die Drehhülse 30 ist im Mittelgehäuse 22 zur Bildung des Luftlagerspalts 40 angeordnet, dessen Breite übertrieben dargestellt ist; tatsächlich beträgt sie weniger als 0,1 mm. Die komprimierte Luft im Druckarbeitsraum 43 zwischen den beiden Flügeln 16 erreicht ihr Druckmaximum unmittelbar vor dem Übergang in die |^r. Austrittskammer 41 durch die Austrittsöffnung 42. Eine

& Extraktionsöffnung 64 ist in der Austrittskammer 41

oder vor der Austrittsöffnung 42 vorgesehen, in welcher der Druckarbeitsraum 43 seinen maximalen Druck erreicht. Die Einlaßöffnung 71 ist an der Anfangslinie eines Bereichs auf der druckseitigen Innenwandf.läche des Mittelgehäuses 22 vorgesehen, welchen die Drehhülse 30 berüh-

Q₀ ren kann, und ist intern mit der Extraktionsöffnung 64 über einen Extraktionskanal 65 verbunden, der hier zum leichteren Verständnis gestrichelt und außerhalb des Mittelgehäuses 22 dargestellt ist, in Wirklichkeit aber in dem Mittel gehäuse angeordnet ist. Eine Tasche 73 ist

in dem druckseitige η Innenumfang des Mittelgehäuses 22 ο Ο

nahe der Austrittsöffnung 4 2 vorgesehen und verläuft

\ axial bis an die beiden Stirnflächen des Mittelgehäuses; vergl. Fig. 11 bis IA. Diese Tasche 73 kann beliebig die Gestalt von zwei gradlinigen Nuten (Fig. 11), einer einzigen gradlinigen Nut (Fig. 12), einer Nutengruppe mit Fischgrätenmuster (Fig. 13) oder einer Gruppe schmaler gradliniger Nuten (Fig. 14) haben.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, sind gleichbeabstandet beiderseits eines saugseitigen Punktes P 2 zwei AusgleichstajQ sehen 74 vorgesehen; der Punkt PZ liegt gegenüber einem druckseitigen Punkt Pl, in dem der Luftlagerraum /0 einem maximalen Druck ausgesetzt ist. Diese Tasche 74 entspricht in der Gestalt den in Fig. 11 bis Ik gezeigten und verbessert örtlich das Lagerverhalten.

Der Verdichter bzw. Kompressor der Fig. 9 weist einen Luftlagerraum kO auf, dessen Lager verhalten nicht nur druckseitig mittels über die Einlaßöffnung 71 und die Tasche 73 zugeführter Hochdruckluft, sondern auch ansaugseitig infolge der Ausgleichstaschen 74 verbessert ist. Die Drehhülse 30 und das Mittelgehäuse 22 sind also gegen eine direkte Berührung und Abschleifen geschützt. Ein Teil der entlang der Berührungsfläche strömenden Luft wird durch die Auslaßöffnung 72 an die Umgebung abgelassen.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, sind vier Taschen 73 in der Innenwandfläche des Mittelgehäuses 22 ausgebildet, und zwar zwei ansaug- und zwei druckseitig. Eine Einlaßöffnung 71 und die vier Taschen 73 liegen an den entsprechenden Scheitelpunkten, eines mit dem Mittelgehäuse 22 koaxialen Fünfecks, Selbst wenn die Drehhülse 30 sich infolge plötzlicher Änderungen der Drjhzahl des Motors oder des Rotors 10 unregelmsfli g bewegt, vergtärken die saugseitigen Taschen 73 die saugseitige Lagerkraft des Luftlagerraumes 40 so,daß die Drehhülse den saugseitigen

Innenumfanq des Mittelgehäuses 22 nicht n«rühren kann. Weiterhin ν fr bessern die Taschen 73 an der Druckseite das drucksei t ige Lagerverhalten, so daß ü i ü Drehhülse den druckseitigen Innenumfang nicM berühren kann, In einem Teil oder dem gesamten Innenumfang des Mittelgehäuses können Luftr,nmmelnuten in einem Fischgrätenmuster vorgesehen sein, um das Lagerverhalten des Luftlagerraumes zu verbessern.

Claims

■ ■ ιιι· ι ι ■ Il 111 • I 111 ■ * ' ' ' -1- G 84 90 029.6 München, 31.01.85 Nippon Piston Co. K 5808 Bd/Pr -Schutzansprüche-

1. Rotationsverdichter mit einem Mittelgehäuse, einer

darin mit einer Vielzahl von in einem Rotor verschiebbar eingesetzten Flügeln umlaufend angeordneten Drehhülse, wobei der Rotor exzentrisch in der Drehhülse angeordnet und zwischen dem Außenumfang der Drehhülse und dem Innenumfang des Mittelgehäuses ein Luft-

j 5 lagerraum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Innenumfang des Mittel-Gehäuses eine Einlaßöffnung (71) angeordnet ist, die intern mit der Atmosphäre einer Austrittskammer (41) oder einem Truckarbeitsraum (43) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln zwecks Lufteintritt in den Luftlagerraum verbunden ist.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß in dem Innenumfang des Mittelgehäuses (22) eine Auslaß·

ι ι η ι

■ ι — 6-r ,

öffnung (72) vorgesehen ist.

ill· · . »ata

• t · · ■ .

Il ■ · · · «

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenumfang des Hittelgehäuses (22) mindestens eine Tasche (73, 74) vorgesehen ist.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (73) i(R Kontaktbereich (A) in dem druckseitigen Innenumfang des Hittelgehäuses (22) ausgebildet ist.

5. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (73) in dem saugseitigen Innenumfang des

Mittelgehäuses (22) ausgebildet ist.

6. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (71) und vier Taschen (73) in den entsprechenden Eckpunkten eines mit dem Mittelgehäuse (22) koaxialen Fünfecks liegen.

7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tasche (74) auf einer oder beiden Seiten gleichbeabstandet eines saugseitigen Punktes angeordnet ist, der einem druckseitigen Punkt gegenüberliegt, in dem der Luftlagerraum maximalen Druck ausgesetzt ist.