EP0381682B1 - Drehkolbenverdichter - Google Patents

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EP0381682B1
EP0381682B1 EP88908150A EP88908150A EP0381682B1 EP 0381682 B1 EP0381682 B1 EP 0381682B1 EP 88908150 A EP88908150 A EP 88908150A EP 88908150 A EP88908150 A EP 88908150A EP 0381682 B1 EP0381682 B1 EP 0381682B1
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EP
European Patent Office
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rotor
inner rotor
rotary piston
piston compressor
shaft
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP88908150A
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English (en)
French (fr)
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EP0381682A1 (de
Inventor
Renate Ruf
Rudolf Bierling
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Individual
Original Assignee
Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0381682A1 publication Critical patent/EP0381682A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0381682B1 publication Critical patent/EP0381682B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B15/00—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/10—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0021—Systems for the equilibration of forces acting on the pump

Definitions

  • the invention relates to a rotary compressor according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide a rotary compressor according to the preamble of claim 1, which is characterized by a large delivery rate at low drive speeds and allows high speeds of the external rotor.
  • this compressor is particularly suitable for dry running. Dry-running compressors are used when lubricant-free compressed air is required. So no lubricant must get into the working chambers, which has the prerequisite that no sealing elements are provided are that need to be lubricated. Accordingly, such compressors with a gap seal in the order of 50 to 100 microns must be manufactured. Maintaining such narrow sealing gaps is made easier in the rotary piston compressor according to the invention by keeping drive tensile forces away from the internal rotor bet. However, the internal rotor is exposed to high centrifugal forces during operation, since it rotates at twice the drive speed in the 2: 1 machine.
  • the inner rotor can be hollow and made of light metal and can accommodate at least one balancing weight made of a material with a higher specific weight that extends essentially over its entire length.
  • the mass balance can be achieved by one or more heavy metal pins, for example made of tungsten in a nickel-iron binder, which extend through the inner rotor parallel to the axis of rotation and one of which can simultaneously be used to fix the inner rotor in rotation on its shaft.
  • the shaft with the counterweight can be made in one piece and inserted with a press fit into a corresponding recess in the inner rotor.
  • phase position between the inner and outer rotor is set extremely precisely. This phase position is maintained by the gear between the inner and outer rotor. While the external gear can be screwed directly onto the internal fan in non-dry-running compressors, this is not possible due to the need to lubricate the gearbox in dry-running compressors.
  • the groove which receives the heavy metal pin used for rotation, beyond the inner rotor and the external gear outside the interior of the outer rotor on the Arrange the shaft and connect it to the shaft by means of a pin or projection which engages in the groove in the shaft.
  • a single pin can also be provided on the shaft to prevent rotation of the inner rotor and the outer gear.
  • radially inward projections can be formed on the inside of the outer peripheral wall of the inner rotor in the area diametrically opposite the hub, from which material can be removed for the purpose of balancing the rotor. If the end faces of the inner rotor are closed off by covers in order to prevent flow around the sides and to keep the leakage small, these projections are arranged near the end faces and the covers are provided in the area of the projections with openings through which a tool for removing material from the projections can be passed.
  • the housing component in which the transmission-side end of the shaft is mounted can have a disk-shaped extension which extends between the inner rotor and the outer gear, has a bore for the shaft to pass through and, with its outer circumference, seals into a corresponding circular recess in the adjacent end wall of the outer rotor is used.
  • both housing components in which the ends of the shaft are mounted and which extend through the end walls of the outer rotor, are provided with disk-shaped approaches, which are inserted into corresponding circular recesses in the end walls of the outer rotor, and plates are attached to the inner end walls of the outer rotor such that their inner surfaces are flush with the inner surfaces of the disc-shaped projections.
  • a compensating disk of suitable thickness can be provided between one of the housing components and a shaft extension.
  • the parallel-axis and internal-axis rotary piston compressor shown has a housing which is composed of a peripheral wall 1 and side parts 2 and 3 attached to it laterally, the left side part comprising a bearing plate 4 with a hub 5, an intermediate plate 6 and a hub 5 penetrating Bearing extension 7, while the right side part 3 consists only of a bearing plate 8 with a hub 9 and a bearing extension 10 penetrating this.
  • An outer rotor 12 is mounted in the housing on the bearing hubs 5 and 8 via maintenance-free and encapsulated ball bearings 11, which has a cylindrical outer surface 13 and rotates with a small sealing gap in the corresponding cylindrical inner space 14 of the housing, as can be seen from FIG. 2.
  • the interior 14 communicates with an inlet duct 15 and an outlet duct 16.
  • a compressor chamber 17 in the form of an arena is provided in the outer rotor 12 and communicates with control openings 18 and 19 in the peripheral surface of the outer rotor.
  • an inner rotor 20 with a circular cross section is arranged eccentrically on a shaft 21.
  • the diameter of the inner rotor 20 corresponds to the diameter of the semicircular end sections of the compressor space 17 except for narrow sealing gaps of the order of 50 to 100 ⁇ m.
  • the inner rotor shaft 21 is via bearings 22 in the bearing extensions 7 and 10 stored.
  • the axis of rotation D 1 of the inner rotor shaft 21 runs parallel to the axis of rotation D 2 of the outer rotor 12.
  • the inner and outer rotors are at a certain speed ratio to one another, which in the exemplary embodiment is 2: 1 and by a gear, consisting of an outer gear 23 arranged on the inner rotor shaft 21 and an internal gear 24 fastened to the external rotor 12.
  • the outer rotor 12 is composed of a central part 25 and side walls 26 and 27, which are provided with circular openings 28 and 29, into which the bearing extensions 7 and 10 protrude.
  • a drive pulley 30 is connected to the left side wall 27 of the external rotor 12 in FIG. 1.
  • the bearing extension 10 is provided with a disk-shaped extension 31, which is sealingly inserted into the opening 28 in the outer rotor side wall 26 via a sealing ring 32 is.
  • the outer rotor side wall 27 is sealingly inserted into a corresponding circular opening 34 in the intermediate housing part 6 via seals 33.
  • the inner rotor 20 is made as light as possible.
  • it is hollow and made of light metal and consists of an outer circumferential wall 40 and a hub 41 which is interspersed with the bet 21.
  • Heavy-duty pins 42 and 43 are provided, which extend over the entire length of the inner rotor 20.
  • the heavy metal pins are made of a material with a high specific weight, for example tungsten in a nickel-iron binder.
  • a full mass balance of the inner rotor 20 is achieved in each plane running perpendicular to its longitudinal central axis M.
  • the heavy-duty pin 43 is also used for the rotationally fixed connection of the inner rotor 20 to the shaft 21, and a groove 44 and 45, which is semicircular in cross-section, is provided in the hub 41 and in the shaft 21 for receiving it.
  • the groove 44 extends in Fig. 1 to the right beyond the inner rotor 20 and at the same time serves for the rotationally fixed and positionally correct arrangement of the external gear 23, which engages with a corresponding nose 47 (FIG. 3) in the groove 44.
  • the pin 43 in FIG. 1 could be extended to the right and establish the rotationally fixed connection between the shaft 21 and the external gear 23.
  • a balancing option is provided.
  • radially inwardly directed projections 46 are provided on the inside of the outer peripheral wall 40 of the inner rotor 20 in the area diametrically opposite the hub 41.
  • the inner rotor 20 can be completely balanced by removing material from the projections 40.
  • openings are provided in these covers, through which the projections 46 can be machined.
  • Narrow sealing gaps usually result in tight tolerances, which require a high manufacturing effort.
  • 12 plates 50 are provided on the inner surfaces of the side walls 26, 27 of the outer rotor, the thickness of which is selected so that its inner surfaces are aligned with the inner surfaces of the disk-shaped projections 31 and 31a after assembly.
  • the inside diameter of the plate 50 on the right in FIG. 1 is smaller than the diameter of the opening 28, so that lubricant passing over the seal 32 cannot get into the compressor chamber 17.
  • the axial position of the inner rotor 20 relative to the outer rotor 12 is achieved by a shim 51 between the bearing 22 for the shaft 21 and the outer gear 23.
  • an inner rotor 20 ' is shown, the shaft 21' is in one piece with a balance weight 65 and consists, for example, of a precision-drawn steel part. This steel part is inserted with a press fit in an opening 66 of the inner rotor 20 'and is at the points 67 of the opening with a fit.
  • the balance weight 65 extends, as shown in Fig. 5, over the entire length of the inner rotor 20 ', so that there is a full mass balance in each transverse plane of the inner rotor as in the inner rotor 20 of Fig. 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehkolbenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei derartigen Drehkolbenverdichtern mit Kämmeingriff besteht zwischen dem Innenläufer und dem Außenläuter ein Drehzahlverhältnis von n₁ = n₂ + 1, d.h. der Innenläufer dreht sich im Verhältnis von 2:1, 3:2, 4:3 u.s.w. schneller als der Außenläufer. Bei einer Drehkolbenmaschine mit dem Drehzahlverbältnis n₁ : n₂ = 2:1, die aufgrund ihres geringen schädlichen Raumes als Verdichter besonders geeignet ist, findet in jeder ihrer beiden Arbeitskammern mit jeder vollen Umdrehung des Außenläufers ein Ansaugtakt und ein Ausschubtakt statt.
  • Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen dieser Art (US-A-883 271, EP-A-0087746) ist die Welle des Innenläufers nach außen geführt und mit einem Antriebsrad verbunden, und sie treibt ihrerseits über das Getriebe den Außenläufer mit der halben Drehzahl des Innenläufers an. Dies erfordert für große Förderleistungen hohe Antriebsdrehzahlen, da für jede Umdrehung des Innenläufers in jeder Arbeitskammer nur das halbe Arbeitsspiel abläuft. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Drehkolbenmaschinen besteht darin, daß aufgrund des Antriebes des Innenläufers die Lager des Außenläufers einen großen Durchmesser haben müssen, da sich die zur Drehachse des Außenläufers exzentrische Welle des Innenläufers nach außen durch den Außenläufer hindurch erstreckt. Lager mit großem Durchmesser sind jedoch teuer und bei hohen Drehzahlen aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeit einer starken Belastung ausgesetzt. Um diese Belastung zu verringern, wird bei der Ausführung gemäß der genannten EP-A-0087 746 der Außenläufer nicht in einem großen Lager, sondern über drei symmetrisch angeordnete Rollen gelagert. Hierdurch wird zwar das Problem der hohen Umfangsgeschwindigkeit des großen Lagers gelöst, jedoch unter Inkaufnahme einer aufwendigen Konstruktion und einer sehr hohen Drehzahl der Rollen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehkolbenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der sich durch eine große Förderleistung beiniedrigen Antriebsdrehzahlen auszeichnet und hohe Drehzahlen des Außenläufers zuläßt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Drehkolbenverdichter findet aufgrund des Umstandes, daß nicht der Innenläufer, sondern der Außenläufer angetrieben wird, mit jeder Umdrehung der angetriebenen Welle in jeder Arbeitskammer das volle Arbeitsspiel statt, so daß der vorgeschlagene Drehkolbenverdichter bei einem Drehzahlverhältnis n₁ : n₂ = 2:1 bei einer gegebenen Antriebsdrehzahl das doppelte Fördervolumen der bekannten Drehkolbenverdichter hat. Da der Außenläufer mit seinen Seitenwänden axial außerhalb der Lager des Innenläufers gelagert ist, kann der Durchmesser der Lager des Außenläufers verhältnismäßig klein sein. Dadurch sind hohe Drehzahlen des Außenläufers ohne übermäßige Beanspruchung seiner Lager möglich. Schließlich hat der erfindungsgemäße Vorschlag den Vorteil, daß die Welle des Innenläufers keiner Durchbiegung aufgrund des Zuges des Antriebsriemens unterworfen ist.
  • Es sei bemerkt, daß bei Drehkolbenmaschinen mit Schlupfeingriff, bei denen sich der Innenläufer schneller dreht als der Außenläufer und eine planetenartig kreisende Bewegung ausführt, ein direkter Antrieb des Innenläufers nicht möglich ist und daher stets der Außenläufer angetrieben wird, der seinerseits entweder durch Anlage des Innenläufers an Flächen des Außenläufers (US-A-1 887 884) oder durch ein Getriebe (US-A-1 897 190) den Innenläufer antreibt. Eine Anregung zu dem erfindungsgemäßen Vorschlag vermitteln diese Drehkolbenmaschinen mit Schlupfeingriff nicht, zumal im Gegensatz zu diesen Maschinen bei Drehkolbenmaschinen mit Kämmeingriff der Innenläufer fest mit einer Welle verbunden ist, weswegen bei Drehkolbenmaschinen mit Kämmeingriff bisher stets der Innenläufer angetrieben wurde.
  • Da bei dem vorgeschlagenen Drehkolbenverdichter die Welle des Innenläufers keiner Durchbiegung aufgrund des Zuges des Antriebsriemens unterworfen ist, eignet sich dieser Verdichter besonders für Trockenlauf. Trockenlauf-Verdichter werden verwendet, wenn schmiermittelfreie Druckluft benötigt wird. Es darf also kein Schmiermittel in die Arbeitskammern gelangen, was zur Voraussetzung hat, daß keine Dichtelemente vorgesehen sind, die geschmiert werden müssen. Demzufolge müssen derartige Verdichter mit Spaltdichtung in der Größenordnung von 50 bis 100 µm hergestellt werden. Das Einhalten derart enger Dichtspalte wird bei dem erfindungsgemäßen Drehkolbenverdichter durch das Fernhalten von Antriebs-Zugkräften von der Innenläuferwette erleichtert. Allerdings ist der Innenläufer im Betrieb hohen Fliehkräften ausgesetzt, da er sich bei der 2:1 Maschine mit der doppelten Antriebsdrehzahl dreht. Um diese Betastung durch Fliehkräfte weitgehend auszuschalten, kann der Innenläufer hohl und aus Leichtmetall gefertigt sein und mindestens ein sich im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckendes Ausgleichsgewicht aus einem Material mit höherem spezifischem Gewicht aufnehmen. Dadurch wird in jeder Querebene des Innenläufers ein volter Massenausgleich erreicht, so daß auf den Innenläufer bzw, seine Welle keine Biegemomente ausgeübt werden. Der Massenausgleich kann durch einen oder mehrere Schwermetallstifte z.B. aus Wolfram in einem Nickel-Eisenbinder, erreicht werden, die sich durch den Innenläufer parallel zur Drehachse erstrecken und von denen einer gleichzeitig zur Drehfixierung des Innenläufers auf seiner Welle verwendet werden kann. Alternativ kann die Welle mit dem Ausgleichsgewicht als einem Stück bestehen und mit einer Preßpassung in eine entsprechende Aussparung des Innenläufers eingesetzt sein.
  • Von Bedeutung für die Aufrechterhaltung der genannten engen Dichtspalte ist es auch, daß die Phasenlage zwischen Innen- und Außenläufer äußerst exakt eingestetlt wird. Diese Phasenlage wird durch das Getriebe zwischen Innen- und Außenläufer aufrechterhalten. Während bei nicht trockenlaufenden Verdichtern das Außenzahnrad direkt am Innenläüfer angeschraubt werden kann, ist dies wegen der Notwendigkeit der Schmierung des Getriebes bei Trockenlauf-Verdichtern nicht möglich. Um bei einem außenliegenden Getriebe trotzdem eine exakte Zuordnung des außen verzahnten Rades zu dem Innenläufer zu erreichen, ist es zweckmäßig, bei der Ausführung, bei welcher der Innenläufer und die Welle getrennte Teile sind, die Nut, welche den zur Drehsicherung verwendeten Schwermetallstift aufnimmt, einseitig über den Innenläufer hinaus fortzusetzen und das Außenzahnrad außerhalb des Innenraumes des Außenläufers auf der Welle anzuordnen und durch einen in die Nut in der Welle eingreifenden Stift oder Vorsprung drehfest mit der Welle zu verbinden. Dabei kann auch ein einziger Stift zur Verdrehsicherung des Innenläufers und des Außenzahnrades auf der Welle vorgesehen sein.
  • Um eine volle Auswuchtung des Innenläufers zu ermöglichen, können auf der Innenseite der äußeren Umfangswand des Innenläufers in dem der Nabe diametral gegenüberliegenden Bereich radial nach innen gerichtete Vorsprünge angeformt sein, von denen zwecks Auswuchtung des Läufers Material abgetragen werden kann. Wenn die Stirnseiten des Innenläufers durch Deckel abgeschlossen sind, um eine Seitenumströmung zu verhindern und die Leckagen klein zu halten, werden diese Vorsprünge nahe der Stirnseiten angeordnet und die Deckel werden im Bereich der Vorsprünge mit Durchbrüchen versehen, durch welche ein Werkzeug zum Abtragen von Material von den Vorsprüngen hindurchgeführt werden kann.
  • Wie eingangs erwähnt, ist es bei einem Trockenlauf-Verdichter der gattungsgemäßen Art notwendig, das Getriebe zwischen Innen- und Außenläufer außerhalb des Verdichterraumes anzuordnen und gegenüber diesem abzudichten. Zu diesem Zweck kann das Gehäusebauteil, in welchem das getriebeseitige Ende der Welle gelagert ist, einen scheibenförmigen Ansatz aufweisen, der sich zwischen dem Innenläufer und dem Außenzahnrad erstreckt, eine Bohrung zum Durchtritt der Welle aufweist und mit seinem Außenumfang dichtend in eine entsprechende kreisförmige Aussparung in der benachbarten Stirnwand des Außenläufers eingesetzt ist.
  • Wie vorher ausgeführt wurde, sind zum Einhalten kleiner Dichtspalte normalerweise sehr enge Toleranzen erforderlich, die eine hohe Fertigungsgenauigkeit und ertsprechend hohe Kosten verursachen. Um größere Herstellungstoleranzen zulassen zu könner bzw. zu große Plus-Toleranzen ausgleichen zu können, sind nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung beide Gehäusebauteile, in denen die Enden der Welle gelagert sind und die sich durch die Stirnwände des Außenläufers erstrecken, mit scheibenförmigen Ansätzen versehen, die in entsprechende kreisförmige Aussparungen in den Stirnwänden des Außenläufers eingesetzt sind, und es sind an den inneren Stirnwänden des Außenläufers Platten solcher Dicke angebracht, daß ihre Innenflächen mit den Innenflächen der scheibenförmigen Ansätze fluchten. Durch die Auswahl von Platten entsprechender Dicke läßt sich in dieser Hinsicht jede Toleranz ausgleichen. Zum Ausgleich axialer Toleranzen hinsichtlich der Lage des Innenläufers relativ zum Außenläufer kann eine Ausgleichsscheibe geeigneter Dicke zwischen einem der Gehäusebauteile und einem Wellenansatz vorgesehen werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt eines Drehkolben-Verdichters entlang Linie I-I in Fig. 2,
    • Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie III-III in Fig. 1,
    • Fig. 4 eine Stirnansicht des Innenläufers in einer Abwandlung, und
    • Fig. 5 einen Schnitt entlang Linie V-V in Fig. 4.
  • Der dargestellte parallel- und innenachsige Drehkolben-Verdichter weist ein Gehäuse auf, das sich aus einer Umfangswand 1 und seitlich daran angesetzten Seitenteilen 2 und 3 zusammensetzt, wobei das linke Seitenteil ein Lagerschild 4 mit einer Nabe 5, eine Zwischenplatte 6 und einen die Nabe 5 durchdringenden Lager-Fortsatz 7 aufweist, während das rechte Seitenteil 3 nur aus einem Lagerschild 8 mit einer Nabe 9 und einem diese durchdringenden Lager-Fortsatz 10 besteht.
  • In dem Gehäuse ist auf den Lagernaben 5 und 8 über wartungsfreie und gekapselte Kugellager 11 ein Außenläufer 12 gelagert, der eine zylindrische Außenfläche 13 aufweist und mit einem geringen Dichtspalt in dem entsprechend zylindrischen Innenraum 14 des Gehäuses umläuft, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Innenraum 14 steht mit einem Einlaßkanal 15 und einem Auslaßkanal 16 in Verbindung.
  • Im Außenläufer 12 ist ein Verdichterraum 17 in Form einer Arena vorgesehen, der mit Steueröffnungen 18 und 19 in der Umfangsfläche des Außenläufers in Verbindung steht. Im Verdichtungsraum 17 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Innenläufer 20 exzentrisch auf einer Welle 21 angeordnet. Der Durchmesser des Innenläufers 20 entspricht bis auf enge Dichtspalte in der Größenordnung von 50 bis 100 µm dem Durchmesser der halbkreisförmigen Endabschnitte des Verdichterraumes 17. Die Innenläuferwelle 21 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, über Lager 22 in den Lager-Fortsätzen 7 bzw. 10 gelagert. Die Drehachse D 1 der Innenläuferwelle 21 verläuft parallel zur Drehachse D 2 des Außenläufers 12. Innen- und Außenläufer stehen in einem bestimmten Drehzahlverhältnis zueinander, welches im Ausführungsbeispiel 2:1 beträgt und durch ein Getriebe, bestehend aus einem auf der Innenläuferwelle 21 angeordneten Außenzahnrad 23 und einem am Außenläufer 12 befestigten Innenzahnrad 24, erzwungen wird.
  • Der Außenläufer 12 setzt sich zusammen aus einem Mittelteil 25 und Seitenwänden 26 und 27, die mit kreisförmigen Durchbrüchen 28 bzw. 29 versehen, in welche die Lager-Fortsätze 7 bzw. 10 hineinragen. Mit der in Fig. 1 linken Seitenwand 27 des Außenläufers 12 ist eine Antriebsriemenscheibe 30 verbunden.
  • Um ein Übertreten des zur Schmierung des Getriebes 23, 24 benötigten Schmiermittets in den Verdichterraum 17 zu verhindern, ist der Lager-Fortsatz 10 mit einem scheibenförmigen Ansatz 31 versehen, der über einen Dichtungsring 32 dichtend in den Durchbruch 28 in der Außenläufer-Seitenwand 26 eingesetzt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Außentäufer-Seitenwand 27 über Dichtungen 33 dichtend in eine entsprechende kreisförmige Öffnung 34 in dem Gehäusezwischenteil 6 eingesetzt.
  • Um möglichst enge Dichtspatte zwischen Innen- und Außentäufer verwirktichen zu können, ist unter anderem anzustreben, die Durchbiegung der Innentäuferwette 21 auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Diesem Ziel dient einerseits der grundsätzliche Aufbau des Drehkotben-Verdichters in der Weise, daß der Außenläufer 12 angetrieben wird, wodurch die Innentäuferwette 21 sehr kurz gehatten werden kann. Zum anderen ist der Innenläufer 20 so leicht wie möglich ausgeführt. Er ist zu diesem Zweck hohl und aus Leichtmetatt und besteht aus einer äußeren Umfangswand 40 und einer Nabe 41, die von der Wette 21 durchsetzt ist. Um einen vollständigen Massenausgleich zu erreichen und damit eine Durchbiegung der Wette 21 auf Grund der Fliehkräfte auszuschatten, sind bei der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 3 in dem Innentäufer auf der der Längsmittelachse M des Innentäufers in Bezug auf die Drehachse D1 der Welle 21 gegenübertiegenden Seite Schwermetattstifte 42 und 43 vorgesehen, die sich über die ganze Länge des Innentäufers 20 erstrecken. Die Schwermetallstifte bestehen aus einem Material mit hohem spezifischen Gewicht, beispielsweise aus Wolfram in einem Nickel-Eisenbinder. Dadurch wird ein voller Massenausgleich des Innenläufers 20 in jeder senkrecht zu seiner Längsmittelachse M verlaufenden Ebene erreicht. Der Schwermetattstift 43 dient gleichzeitig zur drehfesten Verbindung des Innentäufers 20 mit der Welle 21, und zu seiner Aufnahme ist in der Nabe 41 und in der Welle 21 jeweils eine im Querschnitt halbkreisförmige Nut 44 bzw. 45 vorgesehen. Die Nut 44 erstreckt sich in Fig. 1 nach rechts über den Innentäufer 20 hinaus und dient gleichzeitig zur drehfesten und lagerichtigen Anordnung des Außenzahnrades 23, das mit einer entsprechenden Nase 47 (Fig. 3) in die Nut 44 eingreift. Alternativ könnte der Stift 43 in Fig. 1 nach rechts verlängert sein und die drehfeste Verbindung zwischen der Welle 21 und dem Außenzahnrad 23 herstellen.
  • Um den angestrebten vollen Massenausgleich des Innenläufers 20 zu erreichen, ist eine Auswuchtmöglichkeit vorgesehen. Zu diesem Zweck sind auf der Innenseite der äußeren Umfangswand 40 des Innenläufers 20 in dem der Nabe 41 diametral gegenüberliegenden Bereich radial nach innen gerichtete Vorsprünge 46 vorgesehen. Durch Materialabtragung an den Vorsprüngen 40 läßt sich der Innenläufer 20 vollständig auswuchten. Wenn die Stirnseiten des Innenläufers 20 durch Deckel abgeschlossen sind, werden in diesen Deckeln Öffnungen vorgesehen, durch welche die Vorsprünge 46 bearbeitet werden können.
  • Enge Dichtspalte bedingen normalerweise enge Toleranzen, die einen hohen Fertigungsaufwand erfordern. Um diese Aufwand zu verringern, sind an den Innenflächen der Seitenwände 26, 27 des Außenläufers 12 Platten 50 vorgesehen, deren Dicke so gewählt wird, daß ihre Innenflächen nach dem Zusammenbau mit den Innenflächen der scheibenförmigen Ansätze 31 und 31a fluchten. Der Innendurchmesser der in Fig. 1 rechten Platte 50 ist kleiner als der Durchmesser des Durchbruches 28, so daß über die Dichtung 32 übertretendes Schmiermittel nicht in den Verdichterraum 17 gelangen kann. Die axiale Lage des Innenläufers 20 relativ zum Außenläufer 12 wird durch eine Ausgleichsscheibe 51 zwischen dem Lager 22 für die Welle 21 und dem Außenzahnrad 23 erreicht.
  • Die Arbeitsweise des dargestellten Drehkolben-Verdichters ist bekannt. Bei Drehung der Läufer 12 und 20 in Richtung der Pfeile R in Fig. 2 wird der Verdichterraum 17 durch den Innenläufer 20 in zwei volumenveränderliche Arbeitskammern 60 und 61 aufgeteilt, die über die Öffnungen 18 und 19 abwechselnd mit dem Einlaßkanal 15 und dem Auslaßkanal 16 in Verbindung kommen,
  • Selbstverständlich sind viele Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispieles möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Eine besonders zweckmäßige und naheliegende Abwandlung besteht darin, den Innenläufer 20 und die Welle 21 einstückig aus Leichtmetall herzustellen, so daß der Schwermetallstift 43 nur zum Massenausgleich beiträgt. Die Anzahl, Form und Anordnung der Schwermetallstifte 42, 43 hängt von den jeweiligen Verhältnissen ab.
  • In Fig. 4 und 5 ist ein Innenläufer 20′ dargestellt, dessen Welle 21′ mit einem Ausgleichsgewicht 65 einstückig ist und beispielsweise aus einem präzisionsgezogenen Stahlteil besteht. Dieser Stahlteil ist mit einer Preßpassung in einen Durchbruch 66 des Innenläufers 20′ eingesetzt und.liegt an den Stellen 67 des Durchbruches mit Passung an. Das Ausgleichsgewicht 65 erstreckt sich, wie aus Fig. 5 ersichtlich, über die ganze Länge des Innenläufers 20′, so daß sich wie bei dem Innenläufer 20 von Fig. 1 ein voller Massenausgleich in jeder Querebene des Innenläufers ergibt.

Claims (11)

1. Parallel- und innenachsiger Drehkolbenverdichter mit Kämmeingriff, mit
a) einem Gehäuse, das eine Umfangswand (1) und Seitenteile (2,3) mit axial nach innen sich erstreckenden Lagerfortsätzen (7,10) aufweist,
b) einem drehbar in dem Gehäuse gelagerten Außenläufer (12) mit einem von Seitenwänden (26,27) begrenzten Innenraum (17),
c) einem Innenläufer (20), der in dem Innenraum (17) angeordnet ist und mit dessen Wand volumenveränderliche Arbeitskammern (60,61) begrenzt und exzentrisch auf einer Welle (21) befestigt ist, die parallel zur Drehachse des Außenläufers (12) verläuft und in den Lagerfortsätzen (7,10) drehbar gelagert ist, und
d) einem ein bestimmtes Drehzahlverhältnis und die Phasenlage zwischen Innen- und Außenläufer bestimmenden Getriebe, das aus einem am Außenläufer (12) befestigten Innenzahnrad (24) und einem damit kämmenden, auf der Innenläufer-Welle (21) sitzenden Außenzahnrad (23) besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß
e) die Seitenwände (26,27) des Außenläufers (12) axial außerhalb der Lager (22) der Innenläufer-Welle (21) auf axial nach innen sich erstreckenden Lagerzapfen (5,9) der Gehäuseseitenteile (2,3) drehbar gelagert sind, und daß
f) eine Seitenwand (27) des Außenläufers (12) eine axial nach außen sich erstreckende, den betreffenden Lagerzapfen (5) umgebende Nabe (27a) aufweist, die ein Antriebsrad (30) trägt.
2. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antriebsrad (30) und der Seitenwand (27) des Außenläufers (12) eine Gehäusezwischenwand (6) angeordnet ist, die von der Nabe (27a) durchdrungen und gegenüber dieser abgedichtet ist.
3. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenläufer (20) hohl und aus Leichtmetall ist und mindestens ein sich im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckendes Massenaüsgleichsgewicht (42,43 bzw. 65) aufnimmt; dessen Material ein höheres spezifisches Gewicht hat als das Material des Innenläufers.
4. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Massenausgleichsgewicht (43) ale Schwermetallstift ausgebildet ist, der den Innenläufer (20) drehfest mit seiner Welle (21) verbindet.
5. DrehkolbenvVerdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwermetallstift (43) einseitig über den Innenläufer (20) hinaus fortgesetzt ist und das Außenzahnrad (23) drehfest mit der Innenlaufer-Welle (21) verbindet.
6. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenläufen-Welle (21′) mit den Massenauagleichagewicht (65) einatückig ist.
7. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenläufer (20) eine äußere Umfangswand (40) aufweist, die in dem dem Massenausgleichsgewicht (42,43 bzw. 65) diametral gegenüberliegenden Bereich mit radial nach innen gerichteten Vorsprüngen (46) versehen ist.
8. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (46) nahe den Stirnseiten des Innenläufers (20) angeordnet sind und daß diese Stirnseiten durch Deckel abgeschlossen sind, die im Bereich der Vorsprünge mit Durchbrüchen versehen sind.
9. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (23,24) axial außerhalb eines scheibenförmigen, von der Innenläufer-Welle (21) durchdrungenen Ansatzes (31) des einen Lagerfortsatzes (10) angeordnet ist, der mit seinem Außenumfang dichtend in eine kreisförmige Aussparung (28) in der benachbarten Seitenwand (26) des Außenläufers (12) eingesetzt ist.
10. Drehkolbenverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (26) des Außenläufers (12) an ihrer Innenfläche mit einer Ringplatte (50) versehen ist, deren Außenfläche mit der dem Innenraum (17) des Außenläufers (12) zugewandten Fläche des Ansatzes (31) fluchtet, und daß der Innendurchmesser der Ringplatte (50) kleiner ist als der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung in der Seitenwand (26).
11. Drekolbenverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenzahnrad (24) mit der einen Seitenwand (26) und die Nabe (27a) mit dem Antriebsrad (30) mit der anderen Seitenrand (27) des Außenläufers verbunden ist.
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