EP0217979A1 - Flügelzellenverdichter - Google Patents

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EP0217979A1
EP0217979A1 EP85112898A EP85112898A EP0217979A1 EP 0217979 A1 EP0217979 A1 EP 0217979A1 EP 85112898 A EP85112898 A EP 85112898A EP 85112898 A EP85112898 A EP 85112898A EP 0217979 A1 EP0217979 A1 EP 0217979A1
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EP
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rotor
wing
cross
slide
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Wilfried Ball
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0845—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising elastic means, e.g. springs

Definitions

  • the invention relates to a vane compressor of a type with the features of the preamble of claim 1.
  • the vane valves are arranged exactly radially to the axis of rotation of the rotor, the elastic rings are constantly with the inner End faces of the wing slide in contact and press them against the circular cylindrical inner surface of the housing cylinder, for which only resilient metallic rings are suitable, and there is a relatively large free distance between the rings and the inner diameter of the ring grooves in the rotor.
  • the elastic rings act constantly on the wing slide, so that their radial contact pressure is increased in addition to the centrifugal force and their wear and that of the inner surface increases.
  • the metallic rings also promote noise generation through radial and tangential whirring of the wing slides.
  • the object of the invention is to develop a vane compressor of the type mentioned so that it is characterized by a very smooth running.
  • the rings which are deformable in their cross section, dampen the movements of the vane cells in the area of their inner dead position on the one hand as elastic stops and, on the other hand, accelerate the initial phase of the radial outward movement of the wing slide valves without increased wear on the outer end faces of the wing slide valves and the inner surface of the housing cylinder by constant additional radial To cause force.
  • the fatigue strength of the elastic rings themselves is also ensured without additional construction costs by their coordinated design and arrangement in the ring grooves, because there is no local overload due to their constant twisting.
  • the circular cross section of the O-rings results in a particularly favorable course of the damping and resilience function due to the higher deformability of the O-rings compared to elastic rings, for example with a rectangular cross-section.
  • a vane compressor 1 contains a concentrically mounted rotor 4 in a housing cylinder 2 with an elliptical-cylindrical inner surface 3.
  • the rotor 4 consists of an axle shaft 5 and a circular-cylindrical rotor body 6 with radial end faces 7.
  • In the rotor body 6 there are approximately radial slots 8 mounted by a few angular degrees from the radial direction in the direction of rotation wing slide 9, which are supported against the inner surface 3 of the housing cylinder 2 to the outside.
  • an annular groove 10 is arranged in each of its end faces 7 concentrically with the axis of rotation 11, in each of which an O-ring 12 resiliently deformable in its circular cross section lies.
  • the O-rings 12 are preferably made of fluorine rubber (FPM), which withstands the occurring temperatures as well as mechanical and chemical influences, and represent spring and damping bodies that are elastically deformed by all wing slides 9 in their respective inner dead positions because that radial cross-sectional dimension of the O-rings 12 is greater than the distance of the inner end faces 9 'of the wing slide 9 from the inner diameter of the ring grooves 10 in the inner dead position of the wing slide 9.
  • FPM fluorine rubber
  • the wing slides 9 move radially back and forth within the slots 8. This movement is determined by the inner surface 3 of the housing cylinder 2, along which the wing slides slide with their outer end faces 9 ′′ due to the centrifugal force effect.
  • the wing slides each reach the inner dead center at points 14 of the inner surface 3, which are from the axis of rotation 11 have the smallest distance, this way touch and deform the wing slides 9 with their inner end faces 9 'in a region in each case before to after their inner dead positions, the two O-rings 12.
  • the O-rings 12 thereby act as spring-elastic and damping stops and prevent the wing slides 9 hit the inner boundary surfaces of the slots 8 in the rotor body 6 and generate very strong noises.
  • the elastic reshaping force of the O-rings 12 after the inner dead positions of the wing slide 9 causes their acceleration from this rest position even at low speeds of the rotor body 6 with a relatively low centrifugal force, so that lifting and later subsequent opening of the outer end faces 9 "of the wing slide 9 from and to the inner surface 3 of the housing cylinder 2 can also be avoided with further noise generation.
  • the O-rings 12 do not act on the wing slide 9, so that none additional contact pressure to the centrifugal force on the inner surface 3 and thus no corresponding wear can occur. Also in the area of the inner dead position the additional contact force from the elasticity of the O-rings is kept within narrow limits, because at high speeds the inertia effect of the wing slide 9 largely

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Abstract

Ein Flügelzellenverdichter (1) mit exzentrisch in einem Gehäuse-Zylinder (2) gelagerten Rotor (4) und im Rotor wenige Winkelgrade von der radialen Richtung abweichend geführten Flügelschiebern (9) enthält in stirnseitigen Ringnuten (10) des Rotors (4) im Querschnitt elastisch verformbare Ringe (12), die als geräuschmindernde Feder- und Dämpferkörper für die Flügelschieber (9) in deren inneren Totlage-Bereichen (14) wirken und die zugunsten ihrer eigenen Dauerstandfestigkeit durch die tangentiale Komponente der Aufschlagkraft der Flügelschieber (9) innerhalb der Ringnuten (10) ständig verdreht werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Flügelzellenverdichter einer Bauart mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Bei einem bekannten Verdichter dieser Bauart gemäß DE-AS 21 17 102 sind die Flügelschieber genau radial zur Drehachse des Rotors angeord­net, die elastischen Ringe stehen ständig mit den inneren Stirnflächen der Flügelschieber in Berührung und drücken diese gegen die kreiszylin­drische Innenfläche des Gehäusezylinders, wozu nur federelastische metallische Ringe geeignet sind, und zwischen den Ringen und dem Innen-Durchmesser der Ringnuten im Rotor besteht ein relativ großer freier Abstand. Dabei wirken die elastischen Ringe ständig auf die Flügelschieber, so daß deren radialer Anpressdruck zusätzlich zur Fliehkraftwirkung verstärkt wird und sich deren Abnützung sowie die­jenige der Innenfläche erhöht. Die metallischen Ringe begünstigen mangels einer ausreichenden Schwingungsdämpfung auch die Geräuschbil­dung durch radiales und tangentiales Schwirren der Flügelschieber.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flügelzellenverdichter der genann­ten Bauart so weiter zu bilden, daß er sich durch eine hohe Laufruhe auszeichnet.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Ausbildung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in überraschend einfacher und rationell ausführbarer Weise. Die in ihrem Querschnitt verformbaren Ringe dämpfen einerseits als elastische Anschläge die Bewegungen der Flügelzellen im Bereich ihrer inneren Totlage und beschleunigen andererseits die Anfangsphase der radialen Auswärtsbewegung der Flügelschieber ohne eine erhöhte Abnutzung der äußeren Stirnflächen der Flügelschieber und der Innenfläche des Gehäuse-Zylinders durch ständige zusätzliche radiale Krafteinwirkung zu verursachen. Auch die Dauerstandfestigkeit der elastischen Ringe selbst wird ohne zusätzlichen Bauaufwand durch deren abgestimmte Ausbildung und Anordnung in den Ringnuten sichergestellt, weil durch deren ständiges Verdrehen keine örtliche Überbeanspruchung auftritt.
  • Bei der Ausbildung nach Anspruch 2 ergibt der Kreisquerschnitt der O-Ringe einen besonders günstigen Verlauf der Dämpfungs- und Rück­feder-Funktion durch die höhere Verformbarkeit der O-Ringe gegenüber elstischen Ringen beispielsweise mit Rechteckquerschnitt.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 den Rotor eines Flügelzellenverdichters mit der Kontur der Innenfläche eines zugehörigen Gehäuse-Zylinders in Stirnansicht und
    • Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
  • Ein Flügelzellenverdichter 1 enthält in einem Gehäuse-Zylinder 2 mit elliptisch-zylinderförmiger Innenfläche 3 einen konzentrisch gelagerten Rotor 4. Der Rotor 4 besteht aus einer Achswelle 5 und einem kreis-zylin­drischen Rotorkörper 6 mit radialen Stirnflächen 7. Im Rotorkörper 6 sind in etwa radialen Schlitzen 8 um wenige Winkelgrade von der radialen Richtung in Drehrichtung geneigte Flügelschieber 9 gelagert, die sich gegen die Innenfläche 3 des Gehäuse-Zylinders 2 nach außen abstützen. Im Rotorkörper 6 ist in seinen Stirnflächen 7 je eine Ringnut 10 konzen­trisch zur Drehachse 11 angeordnet, in denen je ein in seinem Kreis-Quer­schnitt elastisch verformbarer O-Ring 12 liegt. Die O-Ringe 12 bestehen bevorzugt aus Fluor-Kautschuck (FPM), das den auftretenden Temperaturen sowie mechanischen und chemischen Einflüssen standhält, und stellen Feder- und Dämpfungskörper dar, die von allen Flügelschiebern 9 in ihrer jeweiligen inneren Totlage elastisch verformt werden, weil das radiale Querschnittsmaß der O-Ringe 12 größer ist als der Abstand der inneren Stirnflächen 9' der Flügelschieber 9 vom Innen-Durchmesser der Ringnuten 10 in der inneren Totlage der Flügelschieber 9.
  • Beim Umlauf des Rotors 4 in Richtung des Pfeiles 13 bewegen sich die Flügelschieber 9 innerhalb der Schlitze 8 radial hin und her. Diese Bewegung ist durch die Innenfläche 3 des Gehäuse-Zylinders 2 bestimmt, an der die Flügelschieber aufgrund der Fliehkraftwirkung mit ihren äußeren Stirnflächen 9" entlang gleiten. Die Flügelschieber erreichen jeweils die innere Totlage in den Punkten 14 der Innenfläche 3, die von der Drehachse 11 den geringsten Abstand aufweisen. Auf diese Weise berühren und verformen die Flügelschieber 9 mit ihren inneren Stirn­flächen 9' in einem Bereich jeweils vor bis nach ihren inneren Totlagen die beiden O-Ringe 12. Die O-Ringe 12 wirken dadurch als feder-elasti­sche und dämpfende Anschläge und verhindern, daß die Flügelschieber 9 auf die inneren Begrenzungsflächen der Schlitze 8 im Rotorkörper 6 aufschlagen und dabei sehr starke Geräusche erzeugen. Die elastische Rückformkraft der O-Ringe 12 bewirkt nach den inneren Totlagen der Flügelschieber 9 deren Beschleunigung aus dieser Ruhelage auch bei niedrigen Drehzahlen des Rotorkörpers 6 mit relativ geringer Fliehkraft, so daß ein Abheben und später folgendes Wieder-aufschlagen der äußeren Stirnflächen 9" der Flügelschieber 9 von und auf die Innenfläche 3 des Gehäuse-Zylinders 2 unter weiterer Geräuschbildung ebenfalls vermieden werden. Außerhalb des Bereiches vor bis nach den inneren Totlagen (14) der Flügelschieber 9 wirken die O-Ringe 12 nicht auf die Flügelschieber 9 ein, so daß keine zur Fliehkraft zusätzliche Anpreßkraft auf die Innen­fläche 3 und somit auch keine dementsprechende Abnutzung entstehen kann. Auch im Bereich der inneren Totlage hält sich die zusätzliche Anpreßkraft aus der Elastizität der O-Ringe in engen Grenzen, weil bei hohen Drehzahlen die Trägheitswirkung der Flügelschieber 9 einen Großteil der Rückstellkraft der O-Ringe aufzehrt.
  • Die Tangentialkomponente der Aufschlagkraft der Flügelschieber 9 auf die O-Ringe 12 im Bereich der inneren Totlagen (14) der Flügelschieber 9, die sich aus der von der radialen Richtung abweichenden Anordnung der Flügelschieber ergibt, bewirkt während des Betriebes ein ständiges Verdrehen der O-Ringe 12 innerhalb der Ringnuten 10 in Richtung des Pfeiles 15. Auf diese Weise werden die O-Ringe 12 auf ihrem gesamten Umfang gleichmäßig beansprucht, so daß sich daraus eine hohe Standfestig­keit der O-Ringe über die gesamte Lebensdauer des Flügelzellenverdichters ergibt.

Claims (2)

1. Flügelzellenverdichter,
mit in einem Gehäuse-Zylinder (2) gelagerten Rotor (4) und in diesem radial beweglich geführten Flügelschiebern (9), die an der zur Drehachse ( 11) des Rotors (4) exzentrischen Innenfläche (3) des Gehäuse-Zylinders (2) gleiten,
wobei der Rotor (4) an beiden Stirnflächen (7) je eine Ringnut (10) im Bereich der inneren Stirnflächen (9') der Flügelschieber (9) und innerhalb dieser Ringnuten (10) je einen elastisch verformbaren Ring (12) mit geringerer Querschnittsfläche als die Ringnut (10) aufweist und
wobei die Ringe (12) mit den inneren Stirnflächen (9') der Flügelschie­ber (9) zusammenwirken,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flügelschieber (9) um wenige Winkelgrade von der radialen Richtung abweichend angeordnet sind und
daß die Ringe (12) mit ihrem Innen-Durchmesser dem Innen-Durchmes­ser der Ringnuten (10) entsprechen, axial und radial ein kleineres Querschnittsmaß als die Ringnuten (12) aufweisen, in ihrem Quer­schnitt verformbar ausgebildet sind, ein größeres radiales Quer­schnittsmaß als der Abstand zwischen dem Innen-Durchmesser der Ringnuten (12) und den inneren Stirnflächen (9') der Flügelschie­ber (9) in deren innerer Totlage aufweisen und in ihrer Bemessung, ihrer Verformbarkeit und ihren Gleiteigenschaften derart abgestimmt sind, daß die tangentiale Komponente der Aufschlagkraft der Flügel­schieber (9) auf die Ringe (12) ein Verdrehen derselben innerhalb der Ringnuten (10) in Richtung (Pfeil 15) der tangentialen Kraft­komponente bewirkt.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringe (12) mit kreisförmigem Querschnitt (O-Ringe) ausgebil­det sind.
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