DE8624853U1

DE8624853U1 - Innenachsige Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE8624853U1
Application number: DE8624853U
Authority: DE
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1987-12-03

Description

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Die Erfindung betrifft eine innenachsige Drehkolbenmaschine mit einem äußeren und einem inneren Läufer in einem Gehäuse, die Um verschiedene Drehachsen rotieren, und mit im Gehäuse angeordneten Ansaug- und Ausströmkanälen*

Aus der DE-OS 34 32 915 ist eine Drehkolbenmaschine bekannt, die jedoch lediglich einen Zuström- und einen Abströmkanal aufweist; es sind auch Maschinen mit aus mehreren Einzelkanälen bestehenden Ansaug- und Ausströmbereichen bekannt. Derartige Maschinen lassen sich sowohl als Kompressions- als auch als Expansionsmaschine betreiben? dabei hängt es von der Drehrichtung des Innenläufers ab, ob der Zuströmkanal ein Ansaugkanal ist oder ein Zuströmkahal für ein Treibmittel.

Der Innen- und der Außenläufer laufen je gleichsinnig aber mit verschiedenen Drehzahlen um eine Achse. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Innen- und Außenläufer hängt von der Zahl der Zylinderräume bildenden Aussparungen des Außenläufers und der sich in die Arbeitsräume hinein und aus ihnen wieder herausbewegenden Kolben des Innenläufers ab und beträgt z.B. bei einem Außenläufer mit vier Arbeitsräumen und einem Innenläufer mit drei Kolben 4:3.

Damit sich das Durchsatzvolumen und/oder die innere Kompression, d.h., die Fördermenge und/oder der Förderdruck der f bekannten Maschine verändern läßt, ist dort zumindest ein | verstellbares Wandstück an der Innenseite des Gehäuses ange- ; bracht, oder sind auf der Zu- und Abströmseite der Maschine mehrere in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete kreis- ·, bogenförmige Radialschieber vorgesehen, mit denen sich der |

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Zeitpunkt des Züströmens und damit die Größe der Füllung und/oder der Zeitpunkt des Abströmens und damit die Druckhöhe des Überschiebens in die Druckleitung verändern lassen. Mit den bekannten Maßnahmen kann aber kein Einfluß auf Verluste genommen werden _t die beim Absaugen bzw. Ausscniöuen des Mediums, &zgr;*B. Luft, entstehen; das Medium unterliegt sowohl beim Ansaugen als auch beim Aüsschieben einerseits dem Umfangsimpuls des rotierenden Außenläufers und andererseits dem radialen Impuls durch das Ansaugen bzw. Ausschieben des Mediums durch den Innenläufer. Je nach Stellung der Zylinderräüme des Außenläufers zur Aus-^ bzw. Zuströmöffnung wird das Medium sehr schroff umgelenkt, wodurch nicht unerhebliche Strömüngsverluste entstehen.

Ausgehend von einer Drehkolbenmaschine mit jeweils mehreren im Ein- und Auslaßbereich angeordneten Ansaug- und Ausström- bzw. Auslaßkanälen im Gehäuse, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenmaschine zu schaffen, mit der sich die Strömungsverluste möglichst klein halten lassen sowie ein besserer Füllungs- und Liefergrad erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch leitschaufelartige Ansaugkanäle gelöst, die das angesaugte Medium mit einem derart gezielt in den/die Pumpen- bzw. Arbeitsräume gerichteten Strömungsverlauf führen, daß sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Außenläufers ein Gesamtimpuls der Strömung des angesaugten Mediums aus einem Umfangsimpuls des Außenläufers und einem durch den ansaugenden Innenläufer hervorgerufenen radialen Impuls ergibt. Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, die Ansaugkanäle nicht einfach radial zur Umlaufrichtung des Außenläufers anzuordnen, son-

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dem deren Verlauf mit so in den Arbeitsraum bzw. die Arbeitsräume mündenden Einlassen zu bestimmen, daß eine gezielte Impülsänderüng des sich aus dem Umfangsimpuls des Außenläufers und dem radialen Impuls des ansaugenden Innenläufers ergebenden Gesämtimpulses bewirkt wird. Der Strömungsverlauf läßt sich dabei so beeinflussen, daß das Über= leiten des Mediums in den/die Arbeitsräume weitestgehend ohne übermäßig schroffe Ümlenkungen des Mediums möglich ist; die Anordnung, d.h. insbesondere der Verlauf der Ansaugkanäle, läßt sich beispielsweise abhängig vom Massenstrom der Maschine festlegen und führt in aller Regel zu einem mehr oder weniger geschwungenen bzw. bogenförmigen Verlauf der Kanäle; dabei ist jedoch nicht auszuschließen, daß der eine oder andere Kanal radial gerade verläuft. Da die radiale Ansauggeschwindigkeit von der jeweiligen Stellung des rotierenden Innenläufers abhängt, hat jeder Ansaugkanal eine andere, sich aus dem Umfangsimpuls und dem ,radialen Impuls ergebende Richtung des Gesamtimpulses; die Kanäle verlaufen im wesentlichen in Richtung des jeweiligen Vektors des Gesamtimpulses.

Zum Optimieren der Strömungsführung lassen sich neben den Ansaugkanälen vorzugsweise auch leitschaufelartige Ausströmkanäle vorsehen, die sich derart gezielt radial nach außen erstrecken und das Medium derart gezielt ausschieben, daß sich eine im wesentlichen in Umfangsrichtung des Außenläufers gerichtete Impulsänderung des sich aus dem Umfangsim-

puls des Außenläufers und dem beim Ausschieben durch den Innenläufer hervorgerufenen radialen Impuls zusammensetzenden Gesamtimpulses ergibt. Die Kriterien für die Anordnung und den Verlauf der Ausströmkanäle sind mit den zuvor für die Ansaugkanäle geschilderten vergleichbar.

Um die zuströmende Fördermenge und/oder den Förderdruck sowie den Zeitpunkt des Zuströmens und damit die Größe der Füllung zu beeinflussen, können insbesondere die Einströmkanäie absperrbar sein, z.B, mittels eines Steuerschiebers.

Vorzugsweise kann ein vom Drehkolbenmaschinengehäuse thermisch entkoppeltes Drehschiebergehäuse die Ansaugkanäie aufweisen; auf diese Weise läßt sich ein Wärmestau im Ansaugbereich vermeiden. Hierbei wird unter einem Drehschiebergehäuse ein runde Ausnehmungen für die darin angeordneten Drehschieber aufweisendes Gehäuse verstanden; einerseits münden die Ansaugkanäle in die Ausnehmungen und andererseits sind die Ausnehmungen entweder an eine gemeinsame Leitung oder an separaten Zuführleitungen für das angesaugte Medium angeschlossen.

Das thermische Entkoppeln läßt sich durch eine zwischen dem Drehkolbenmaschinengehäuse und dem Drehschiebergehäuse angeordnete wärmeisolierende Dichtung erreichen, z.B. eine Asbestdichtung; in diesem Fall lassen sich die Gehäuse aus demselben Material herstellen. Vorteilhaft kann das Drecvschiebergehäuse aus einem wärmeisolierenden Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, wie insbesondere durch Glasfaserzusätze wärmestabilisierte Polyamide; eine zusätzliche, wärmeübergangsisolierende Dichtung ist dann nicht unbedingt erforderlich.

Es empfiehlt sich ein die Ansaugkanäle aufweisendes Zwischengehäuse, das im Ansaugbereich zwischen dem Drehkolbenmaschinengehäuse und einem Drehschiebergehäuse angeordnet ist und aus einem zumindest vom Werkstoff des Maschinengehäuses, unterschiedlichen, wärmeisolierenden Werkstoff be-

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steht. Damit läßt sich eine thermische Entkopplung des im Zwischengehäuse angeordneten Kanalsystems vom Maschinengehäuse erreichen und ein Wärmestau im Ansaugbereich vermeiden; vorzugsweise korrespondieren die Ansaugkanäle des Zwiscnengehäuses mit in die Arbeitsräume mündenden Anschlußkanälen des Maschinengehäuses.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeich- &Idigr; nungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher | erläutert. Es zeigen: I

Fig. 1 einen Radialquerschnitt einer Drehkolbenmaschine S mit jeweils gezielt unterschiedlichem Verlauf der I Ansaug- und Auslaßkanäle; und \

I Fig. 2 einen Radialquerschnitt einer Drehkolbenmaschine | mit im wesentlichen in einem Zwischengehäuse ange- ! ordneten Ansaugkanälen. \

Eine Drehkolbenmaschine 1 schließt mit einem Gehäuse 2 einen aus vier starr miteinander verbundenen Läuferteilen 3 jj

bestehenden Außenläufer 4 sowie einen drei Kolben 5 be- jj sitzenden Innenläufer 6 ein; die Läufer 4, 6 drehen sich I gleichsinnig, aber mit verschiedenen Drehzahlen um fest- \ stehende Achsen 7, 8, die einen Abstand voneinander aufwei- ' sen. Das Drehzahlverhältnis beträgt 4:3, entsprechend dem Verhältnis der Zahl der zwischen den Läuferteilen 3 des Außenläufers 4 gebildeten Arbeitsräume 9 bis 12 zur Zahl der Kolben 5 des Innenläufers 6.

Beim Rotieren des Außenläufers 4 um die Achöe 7 und des | Innenläufers 6 Um die Aöhse 8 in Richtung dös Pfeils 13 wird über zwei Zuströmleitungen 14, 15 ein Medium, z.B.

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Luft, wie durch die Pfeile 16 verdeutlicht, angesaugt und über leitschaufelartige, mit einem solchen Verlauf im Gehäuse 2 angeordnete Ansaugkanäle 17 gezielt in die Arbeitsräume 9, 10 geführt, daß sich im wesentlichen in Umfangs-•richtung des Außenläufers 6 ein Gesamtimpuls 18 der S£?ömung des angesaugten Mediums aus einem Umfangsimpuls 19 des Außenläufers 4 und einem durch den ansaugenden Innenläufer 6 hervorgerufenen radialen Impuls 20 ergibt (die Richtungen der Impulse 18 bis 20 sind in Fig. 1 durch Vekt&rpfeile gekennz e i chne t).

In der in Fig. 1 dargestellten Position von Innen- und Außenläufer 4, 6 wird das Medium 16 von den exzentrisch um die feste Drehachse 7 des Außenläufers 4 rotierenden Kolben 5 über die Zuströmleitungen 14, 15 und die Ansaugkanäle 17 in die Arbeitsräume 9, 10 gesaugt; in den Zuströmleitungen 14, 15 sind Drehschieber 21 angeordnet, mit denen sich die Ansaugkanäle 17 absperren lassen. Im Verlaufe des weiteren Rotierens der Läufer 4, 6 der Drehkolbenmaschine 1 in Richtung des Pfeils 13 gelangt das angesaugte Medium in einen aus einer Vielzahl von Ausströmkanälen 22 gebildeten Ausströmbereich, durch den das komprimierte Medium ausgeschoben wird, wie für den Arbeitsraum 11 dargestellt. Die Ausströmkanäle 22 sind wie die Ansaugkanäle 17 leitscl.aufelartig ausgebildet und erstrecken sich derart gezielt radial nach außen, daß sich eine im wesentlichen in Umfangsrichtung des Außenläufers 6 gerichtete Impulsänderung des sich aus dem Umfangsimpuls 119 des Außenläufers 6 und dem beim Ausschieben durch den Innenläufer 4 hervorgerufenen radialen Impuls 120 zusammensetzenden Gesamtimpulses 118 ergibt (die Richtungen der Impulse 118 bis 120 sind in Fig. 1 durch VektöFpfeile gekennzeichnet)&diams;

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Die in Fig. 2 dargestellte Drehkolbenmaschine 1 weicht insofern von der Ausführung gemäß Fig. 1 ab, als die Ansaugkanäle 17 in einem vom Maschinengehänse 2 separaten Zwischengehäuse 23 ausgebildet sind. Das Zwischengehäuse 23 • besteht aus einem vom Werkstoff des Maschinengehäuses 2 unterschiedlichen, wärmeübergangsisolierende Eigenschaften besitzenden Werkstoff und ist im Ansaugbereich zwischen dem Maschinengehäuse 2 und einem die Drehschieber 21 umschließenden Gehäuse 24 angeordnet. Die Ansaugkanäle 17 des Zwischengehäuses 23 gehen in Anschlußkanäle 25 über, die im Maschinengehäuse 2 ausgebildet sind und in die Arbeitsräume der Drehkolbenmaschine 1 münden; allerdings sind die Anschlußkanäle 25 viel kürzer als die Ansaugkanäle 17 des Zwischengehäusep 23. Die Drehschieber 21 sind in runden, mit einem leilumfang im Zwischengehäuse 23 verlaufenden Ausnehmungen 26 verdrehbar angeordnet. Anstelle der in Fig. 2 dargestellten Ausführung mit einem vom Drehschiebergehäuse 24 separaten Zwischengehäuse 23, können die Gehäuse 23, 24 auch einteilig ausgebildet sein; im Falle eines einteiligen Gehäuses empfiehlt sich entweder ein vom Werkstoff des Drehkolbenmaschinengehäuses unterschiedlicher, wärmeisolierender Werkstoff für das einteilige Gehäuse oder eine wärmeisolierende Dichtung zwischen dem Drehkolbenmaschinengehäuse und dem einteiligen Gehäuse. Um das Medium gezielt in die Arbeitsräume zu führen, hängt der Verlauf bzw. die Richtung der Kanäle 17, 25 unabhängig von der Gehäusebauweise von der Richtung des sich aus dem radialen Impuls und dem Umfangsimpuls ergebenden Gesamtimpulses ab.

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Claims

Dr.-lng. Reimar König'" ·" D'ipl.-lng.'Klaus Bergen

Wiihelm-Tell-Sicr. &Lgr;&Agr; AOOO Düeeeldorf 1 Telefon 337&Ogr;26 Patentanwälte

17. September 1987
G 86 24 853.7 37 ₂66 B

Firma Pierburg GmbH & Co. KG, Leuschstr. 1, 4040 Neuss 1

"Innenachsige Drehkolbenmaschine"

SchutzansDrüche:

1. Innenachsige Drehkolbenmaschine (l) mit einem äußeren und einem inneren Läufer (4, 6) in einem Gehäuse, (2) die um verschiedene Drehachsen (7, 8) rotieren, und mit im Gehäuse (2) angeordneten Ansaug- und Ausströmkanälen (17; 22), gekennzeichnet durch leitschaufelartige Ansaugkanäle (17), die das angesaugte Medium mit einem derart gezielt in den/die Pumpen- bzw. Arbeitsräume (9, 10) gerichteten Strömungsverlauf führen, daß sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Außenläufers ein Gesamtimpuls (18) der Strömung des angesaugten Mediums aus einem Umfangsimpuls (19) des Außenläufers (4) und einem durch den ansaugenden Innenläufer (6) hervorgerufenen radialen Impuls (20) ergibt.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch leitschaufelartige Ausströmkanäle (22), die sich derart gezielt radial nach außen erstrecken und das Medium derart gezielt ausschieben, daß sieh eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Außenläufers (4) gerichtete Impulsänderung des sich aus dem Umfangsim-

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puls (119) des Außenläufers (4) und dem beim Ausschieben durch den Innenläufer (6) hervorgerufenen radialen Impuls (122) zusammensetzenden Gesamtimpulses (118) ergibt.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, . gekennzeichnet durch absperrbare Ansaugkanäle (17).
4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeich-S " net durch ein vom Drehkolbenmaschinengehäuse (2) ther- ·; misch entkoppeltes, die Ansaugkanäle (17) aufweisendes Drehschiebergehäuse (24).
5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet &rgr; durch eine zwischen dem Drehkolbenmaschinengehäuse (2)

und dem Drehschiebergehäuse (24) angeordnete, wärme- \ isolierende Dichtung.
6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Drehschiebergehäuse (24) aus einem wärmeiso-

v lierenden Werkstoff.
7. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet üurch ein die Ansaugkanäle (17) aufweisendes Zwischengehäuse (23), das im Ansaugbereich zwischen dem Drehkolbenmaschinengehäusf* [2) und dem Drehschiebergehäuse (24) angeordnet ist und aus einem zumindest vom Werkstoff des Drehkolbenmaschinengehäuses (2) unterschiedlichen, wärmeisolierenden Werkstoff besteht.
8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4 oder l_t dadurch

gekennzeichnet, daß die Ansaugkanäle (17) mit in die

Ärbeitsräume mündenden Anschlußkanälen (25) des Maschin

nengähäuses (2) korrespondieren.

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