EP0446221B1 - Flügelzellenverdichter - Google Patents

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EP0446221B1
EP0446221B1 EP89912400A EP89912400A EP0446221B1 EP 0446221 B1 EP0446221 B1 EP 0446221B1 EP 89912400 A EP89912400 A EP 89912400A EP 89912400 A EP89912400 A EP 89912400A EP 0446221 B1 EP0446221 B1 EP 0446221B1
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EP
European Patent Office
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rotor
low
pressure
pressure cells
refrigerant
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89912400A
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English (en)
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EP0446221A1 (de
Inventor
Jürgen Hess
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/12Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04Heating; Cooling; Heat insulation
    • F04C29/042Heating; Cooling; Heat insulation by injecting a fluid

Definitions

  • the invention relates to a vane compressor or vane compressor of the type defined in the preamble of claim 1.
  • the inlet openings for each low-pressure cell are arranged at an axial distance from one another over the rotor length and are connected to an axial inlet channel, so that the refrigerant flows radially into the low-pressure cells.
  • the inlet channels closed on one end face lead on the other end face beyond the boundary wall of the housing recess which is close to the drive shaft and open there in an annular chamber which is connected to a radial connecting piece for the refrigerant return from the system.
  • oil is separated from the refrigerant on the pressure side and the high-pressure oil is used as a sealant, which is supplied via the lateral boundary walls.
  • recesses are provided in the boundary walls, which are connected to bores, which open into an oil reservoir supplied by an oil separator. Due to the high pressure prevailing in the oil storage space, the oil is pressed into the bores and reaches the recesses between the end faces of the rotor and the lateral boundary walls.
  • the disadvantage must be accepted that the oil temperature is only slightly lower than the temperature of the high-pressure refrigerant, the so-called hot gas temperature, and therefore has a lower viscosity and can no longer absorb heat.
  • this hot oil also reaches the underside of the wing in the cavity in the wing guide slots of the rotor, which cavity is delimited by the slot base and wing, also makes the rotor relatively warm.
  • the delivery medium is fed into the low-pressure chambers in the axial direction of the rotor shaft through the two lateral boundary walls.
  • the medium first arrives in a first distribution chamber located next to the one boundary wall, from where a medium partial flow is fed directly to the low-pressure chambers.
  • a second medium partial flow or residual flow passes overflow channels - which penetrate the housing in the axial direction on the other side of the vane cell compressor into a second distribution chamber next to the other boundary wall and from there into the low-pressure chambers. So these are filled by two opposing partial flows.
  • the residual flow is already heated, so that this known vane compressor also has the shortcomings already described. All the more so since it is housed in an additional, sealed housing which is filled with hot, compressed gas.
  • the vane compressor according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that from the refrigerant supply separate feed paths coaxial to the rotor shaft result in the same feed paths, and thus an almost uniform heating of the housing is obtained.
  • a uniform temperature distribution over the middle part of the housing surrounding the rotor is achieved in that the refrigerant is supplied axially at approximately the same temperature on both ends of the low-pressure cells.
  • the temperature at the front and rear ends of the rotor is thus kept at the same level, which increases only slightly towards the center of the rotor. Overall, a largely uniform temperature distribution is achieved in the entire vane compressor.
  • the refrigerant return line from the system can be connected centrally to the one inlet chamber.
  • the refrigerant flow is then divided once in the first inlet chamber into the inlet channels leaving there and once over the hollow rotor shaft to the other inlet chamber. In the latter, the refrigerant flow is subdivided again into the partial flows supplying the branching inlet channels. This not only allows the low-pressure cells to flow from the front and rear in a simple manner, but also only applies suction pressure and low temperature to the shaft seal.
  • Oil separation is achieved by dividing and diverting the individual partial refrigerant flows.
  • the dynamic pressure resulting from the distribution of the refrigerant flow in the first inlet chamber is directed by suitable measures into the cavities in the wing guide slots, which are delimited by the base of the slot and the underside of the wing, and by means of suitable measures to ensure that when the wing is inserted into the wing guide slots
  • the refrigerant located in the cavities can drain off at the end faces of the rotor, not only is good lubrication and sealing achieved, but the frictional heat on the end faces of the blades is now also absorbed by the cool oil.
  • the seal between low and high pressure cells is made by cooler and therefore more viscous oil, the temperature level in the vane compressor is lower overall.
  • suitable measures for supplying the cavities in the wing guide slots consist in the fact that in the end face facing the rotor of the boundary wall closest to the first inlet chamber, there are ring-section-like depressions which penetrate through the boundary wall, approximately axial bores with the first inlet chamber in Connect and communicate with the cavity in the wing guide slots as the wing passes through the low pressure areas.
  • Suitable measures for pushing out the oil-enriched refrigerant located in the cavities of the wing guide slots are, according to a further embodiment of the invention, that ring-section-shaped grooves are present in the end faces of the two boundary walls which face the rotor and which each have the cavities during the passage of the wings through the high-pressure cell areas communicate in the wing guide slots.
  • the communication of the ring-segment-shaped depressions or grooves with the cavities of the wing guide slots is advantageously realized according to an advantageous embodiment of the invention in that the depressions or grooves having a small radial width lie with their inner longitudinal edge approximately on the rotation path spanned by the slot base of the wing guide slots and extend for at least one partial region of the low-pressure cells or high-pressure cells provided in the circumferential direction.
  • the vane compressor or vane compressor shown in longitudinal section in FIG. 1 and in cross section in FIG. 2 has a housing 10, which is essentially composed of three parts, namely a left end cover 11, a right end cover 12 and a middle housing part 13.
  • a housing recess 14 is provided in the middle housing part 13 , the lateral boundary walls 15, 16 of which are formed by the end covers 11, 12 in the axial direction.
  • the inner wall 17 of the housing middle part 13 has an ellipse-like Guide curve, which also forms the stroke curve of the vane compressor.
  • a cylindrical rotor 18 is arranged in the housing recess 14, the diameter of which corresponds to the length of the smaller axis of the ellipse except for a small running clearance.
  • the rotor 18 is seated on a rotor shaft 20, which in the exemplary embodiment is integral with it.
  • the rotor shaft 20 is supported in two needle bearings 23, 24, which are arranged in the two end covers 11, 12.
  • One end of the rotor shaft 20, which is on the left in FIG. 1, is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft 25.
  • the rotor shaft 20 and thus the rotor 18 are set in rotation via the drive shaft 25.
  • a radial sealing ring 26 is arranged between the end cover 11 and the drive shaft 25 .
  • Each of the two crescent-shaped working spaces 21, 22 has a suction or low-pressure cell 30 or 31 and a high-pressure cell 32 or 33.
  • Each low-pressure cell has two inlet openings on opposite end faces, of which the inlet openings 34, 35 in Fig.
  • the inlet openings 35, 36 can be seen, which are each arranged in the two lateral boundary walls 15, 16 of the end cover 11, 12, so that two inlet openings 35 and 36 and 34 are present in each boundary wall 15 and 16, respectively are.
  • the inlet openings 34 - 36 are the mouths of inlet channels running in the end covers 11, 12, of which only the inlet channels 38, 39 and 40 can be seen in FIG. 1.
  • the inlet channels 38 and 39.40 which lead to the inlet openings 34 and 35 and 36 located in a boundary wall 15 and 16 respectively open into an inlet chamber 41 and 42 which is coaxial with the rotor shaft 20.
  • the inlet channels 38 and 39.40 branch off approximately radially from the associated inlet chamber 41 or 42.
  • the inlet channels 38 and 39, 40 opening in the same inlet chamber 41 and 42 are guided symmetrically to the rotor shaft 20 in the two end covers 11, 12 and are therefore of the same length.
  • the first inlet chamber 42 present in the right end cover 11 is arranged such that it is partially delimited on one side by the free end of the rotor shaft 20. It is directly connected to the refrigerant return, which is symbolically represented by arrow 43 in FIG. 1.
  • the relaxed, recooled refrigerant coming back from the system flows axially into the first inlet chamber 42.
  • the second inlet chamber 41 present in the left front cover 12 is designed as an annular chamber which surrounds the rotor shaft 20.
  • the rotor shaft 20 has a blind bore 44 which extends into the region of the second inlet chamber 41 and opens into the first inlet chamber 42 at the free end of the rotor shaft 20.
  • the latter is connected to the second inlet chamber 41 via a radial bore 45 which completely penetrates the rotor shaft 20 and which intersects the blind bore 44.
  • Each high-pressure cell 32, 33 is connected to a pressure channel 48 or 49 via a radial outlet opening 46 or 47 (FIG. 2).
  • the outlet openings 46, 47 are provided with outlet valves 51, 52, which are designed here as tongue valves and are only shown schematically.
  • the two pressure channels are 48, 49 led to a common collecting space 53 (Fig. 1), which opens into a pressure connection piece 54.
  • the compressed refrigerant is fed into the system via the pressure connection piece 54, which is symbolized by the arrow 55.
  • the depressions 59, 60 are shown in broken lines in FIG. 2. They lie with their inner longitudinal edge 61, 62 on the rotation path spanned by the slot base 57 of the wing guide slots 27 and extend completely or partially in the circumferential direction over the low-pressure cells 30, 31.
  • Each recess 59, 60 is connected to the first inlet chamber 42 via bores 63, 64 which run approximately axially in the end cover 12. In this way, each time the wings 28 pass through the low-pressure cells 30, 31, the cavities 56 in the wing guide slots 27 communicate with the depressions 59, 60.
  • the dynamic pressure in the first inlet chamber 42 thus presses cool, oil-enriched refrigerant into the cavities 56 via the bores 63, 64 and the depressions 59, 60.
  • the vanes 28 pass through the high pressure cells 32, 33, the vanes 28 are pushed deeper into the slots 27 and the volume of the cavities 56 decreases to a minimum at the end of the high pressure cells 32, 33.
  • the refrigerant present in the cavities 56 is pushed out in the form of ring-shaped grooves in both boundary walls 15, 16 of the two end covers 11, 12 and from here reaches the two working spaces along the end faces of the rotor 18 and the boundary walls 15, 16 of the end cover 11, 12 21.22.
  • the refrigerant has a sealing and lubricating effect between the surfaces mentioned. Small amounts of refrigerant also flow from the cavities 56 directly along the wing surfaces into the working spaces 21, 22 and also develop a sealing, lubricating and cooling effect.
  • the grooves 65, 66 in the boundary wall 16 of the right front cover 12 can be seen in dashed lines in FIG. 2. They lie with their inner longitudinal edges 67 and 68 approximately on the rotational path spanned by the slot base 57 of the wing guide slots 27 and extend in the circumferential direction in each case completely or partially over the high-pressure cells 32, 33. Like the recesses 59, 60, they have a small radial width.
  • the invention is not restricted to the described embodiment of a vane compressor with an elliptical cross section of the housing recess 14. It can also be realized with advantage in a single-flow vane compressor, in which the rotor is arranged eccentrically in a circular cylindrical housing recess.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

Bei einem Flügelzellenverdichter mit in radial sich erstreckenden längsdurchgehenden Schlitzen (27) im Rotor (18) geführten Flügeln (28), die mindestens einen zwischen der Innenwand (17) einer Gehäuseausnehmung (14) gebildeten Arbeitsraum (21, 22) in Nieder- und Hochdruckzellen (30-33) unterteilen, sind zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über den gesamten Verdichter den Niederdruckzellen (30, 31) Einlaßöffnungen (34-36) zugeordnet, die an gegenüberliegenden Stirnseiten der Niederdruckzellen (30, 31) angeordnet sind, so daß das rückgekühlte Kältemittel in jede Niederdruckzelle (30, 31) axial mit gegenläufigen Strömungsrichtungen einströmt. Die an den Einlaßöffnungen (34-36) mündenden Zulaufkanäle (38-40) besitzen gleiche Länge und sind symmetrisch zur Rotorachse geführt. Die Zulaufkanäle (38 bzw. 39, 40), die in in der gleichen Stirnseite liegenden Einlaßöffnungen (34 bzw. 35, 36) münden, zweigen jeweils von einer Zulaufkammer (41, 42) ab. Die Zulaufkammern (41, 42) sind koaxial zur Rotorachse angeordnet und vorzugsweise miteinander über die hohl ausgebildete Rotorwelle (20) verbunden.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter oder Flügelzellenkompressor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
  • Bei einem bekannten Flügelzellenverdichter dieser Art (DE-OS 2 223 156) sind die Einlaßöffnungen für jede Niederdruckzelle in axialem Abstand voneinander über die Rotorlänge verteilt angeordnet und an einem axialen Zulaufkanal angeschlossen, so daß das Kältemittel radial in die Niederdruckzellen einströmt. Die an einer Stirnseite geschlossenen Zulaufkanäle führen an der anderen Stirnseite über die der Antriebswelle naheliegende Begrenzungswand der Gehäuseausnehmung hinaus und münden dort in einer Ringkammer, die mit einem radialen Anschlußstutzen für den Kältemittelrücklauf aus der Anlage in Verbindung steht. Beim Einströmen des entspannten, rückgekühlten und ölangereicherten Kältemittels wird damit der vordere, der Antriebswelle zugekehrte Teil von Gehäuse und Rotor stärker gekühlt als der hintere, der Antriebswelle abgekehrte Teil. Auch am Umfang von Gehäuse und Rotor tritt eine ungleichmäßige Temperaturverteilung auf. Wie Untersuchungen ergeben haben, ist diese stark unterschiedliche Temperaturverteilung häufig Ursache für die Ausfälle solcher Flügelzellenverdichter.
  • Weiterhin wird bei dem bekannten Flügelzellenverdichter druckseitig aus dem Kältemittel Öl abgeschieden und das unter Hochdruck stehende Öl als Dichtmittel verwendet, das über die seitlichen Begrenzungswände zugeführt wird. Hierzu sind in den Begrenzungswänden Ausnehmungen vorgesehen, die mit Bohrungen verbunden sind, die in einem von einem Ölabscheider versorgten Ölvorratstraum münden. Durch den im Ölvorratsraum herrschenden Hochdruck wird das Öl in die Bohrungen gedrückt und gelangt dort über die Ausnehmungen zwischen die Stirnseiten des Rotors und die seitlichen Begrenzungswände. Bei dieser Dichtung mit unter Hochdruck stehendem Öl muß der Nachteil in Kauf genommen werden, daß die Öltemperatur nur wenig niedriger ist als die Temperatur des unter Hochdruck stehenden Kältemittels, der sog. Heißgastemperatur, und dadurch geringere Viskosität besitzt und keine Wärme mehr aufnehmen kann. Dadurch, daß dieses heiße Öl auch an die Flügelunterseite in den vom Schlitzgrund und Flügel begrenzten Hohlraum in den Flügelführungsschlitzen des Rotors gelangt, wird auch der Rotor relativ warm.
  • Auch bei einem anderen bekannten Flügelzellenverdichter (US-PS 4 468 180) erfolgt die Zuführung des Fördermediums in die Niederdruckkammern in Achsrichtung der Rotorwelle durch die beiden seitlichen Begrenzungswände hindurch. Dabei gelangt das Medium zunächst in eine erste, neben der einen Begrenzungswand angeordnete Verteilerkammer, von wo aus ein Medium-Teilstrom direkt den Niederdruckkammern zugeführt wird. Ein zweiter Medium-Teilstrom oder Reststrom gelangt Überströmkanäle - welche das Gehäuse in Achsrichtung durchdringen auf die andere Seite des Flügelzellenkompressors in eine zweite Verteilerkammer neben der anderen Begrenzungswand und von dort aus in die Niederdruckkammern. Diese werden also durch zwei einander entgegengerichtete Teilströme gefüllt. Während des Überströmens aus der ersten in die zweite Verteilkammer wird der Reststrom jedoch schon erwärmt, so daß auch dieser bekannte Flügelzellenkompressor mit den schon geschilderten Mängeln behaftet ist. Dies um so mehr, als er in einem zusätzlichen, dichten Gehäuse untergebracht ist, welches mit heißem, komprimierten Gas gefüllt ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Flügelzellenverdichter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Kältemittelzuführung aus getrennten, zur Rotorwelle koaxialen Zulaufkammern sich gleiche Zuführungswege ergeben, und damit eine nahezu gleichmäßige Aufheizung des Gehäuses erhalten wird. Zusätzlich wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den den Rotor umschließenden Gehäusemittelteil dadurch erzielt, daß das Kältemittel mit etwa gleicher Temperatur auf beiden Stirnseiten der Niederdruckzellen axial zugeführt wird. Die Temperatur am vorderen und hinteren Ende des Rotors wird damit auf gleichem Niveau gehalten, die zur Rotormitte nur geringfügig ansteigt. Insgesamt wird eine weitgehend gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Flügelzellenverdichter erzielt.
  • Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Flügelzellenverdichters möglich.
  • Wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über die hohle Rotorwelle eine Verbindung zwischen den beiden Zulaufkammern vorn und hinten, jeweils vor den Stirnseiten des Rotors geschaffen, so kann die Kältemittelrücklaufleitung aus der Anlage zentral an die eine Zulaufkammer angeschlossen werden. Der Kältemittelstrom wird in der ersten Zulaufkammer dann einmal auf die dort abgehenden Zulaufkanäle und einmal über die hohle Rotorwelle auf die andere Zulaufkammer aufgeteilt. In letzterer wird der Kältemittelstrom nochmals in die abzweigenden Zulaufkanäle versorgende Teilströme unterteilt. Dadurch wird nicht nur in einfacher Weise die Beströmung der Niederdruckzellen von vorn und hinten erreicht, sondern es wird auch die Wellendichtung nur mit Saugdruck und niedriger Temperatur beaufschlagt.
  • Durch die Aufteilung und Umlenkung der einzelnen Kältemittelteilströme wird eine Ölabsonderung erreicht. Wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mittels des bei der Aufteilung des Kältemittelstroms in der ersten Zulaufkammer entstehenden Staudrucks ölangereicherte Kältemittelmengen durch geeignete Maßnahmen in die Hohlräume in den Flügelführungsschlitzen, die von dem Schlitzgrund und der Flügelunterseite begrenzt werden, gelenkt und durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt, daß beim Einschieben der Flügel in die Flügelführungsschlitze während des Durchlaufs der Hochdruckzellen das in den Hohlräumen befindliche Kältemittel an den Stirnseiten des Rotors abfließen kann, so wird nicht nur eine gute Schmierung und Dichtung erzielt, sondern es wird jetzt auch die Reibungswärme an den Stirnseiten der Flügel von dem kühlen Öl aufgenommen. Da die Abdichtung zwischen Nieder- und Hochdruckzellen durch kühleres und damit viskoseres Öl erfolgt, ist das Temperaturniveau im Flügelzellenverdichter insgesamt niedriger.
  • Geeignete Maßnahmen zur Versorgung der Hohlräume in den Flügelführungsschlitzen bestehen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darin, daß in der dem Rotor zugekehrten Stirnseite der der ersten Zuläufkammei nächstliegenden Begrenzungswand ringabschnittförmige Vertiefungen vorhanden sind, die über die Begrenzungswand durchdringende, etwa axiale Bohrungen mit der ersten Zulaufkammer in Verbindung stehen und während des Durchlaufs der Flügel durch die Niederdruckbereiche jeweils mit dem Hohlraum in den Flügelführungsschlitzen kommunizieren.
  • Geeignete Maßnahmen zum Ausschieben des in den Hohlräumen der Flügelführungsschlitze befindlichen ölangereicherten Kältemittels bestehen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darin, daß in den dem Rotor zugekehrten Stirnseiten der beiden Begrenzungswände ringabschnittförmige Nuten vorhanden sind, die während des Durchlaufs der Flügel durch die Hochdruckzellenbereiche jeweils mit den Hohlräumen in den Flügelführungsschlitzen kommunizieren.
  • Die Kommunikation der ringabschnittförmigen Vertiefungen bzw. Nuten mit den Hohlräumen der Flügelführungsschlitze wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zweckmäßig dadurch realisiert, daß die eine geringe radiale Breite aufweisenden Vertiefungen bzw. Nuten mit ihrer inneren Längskante etwa auf der vom Schlitzgrund der Flügelführungsschlitze aufgespannten Rotationsbahn liegen und sich jeweils für mindestens einen in Umfangsrichtung versehenen Teilbereich der Niederdruckzellen bzw. Hochdruckzellen erstrecken.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • Fig. 1
    einen Längsschnitt eines Flügelzellenverdichters,
    Fig. 2
    einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Der in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Flügelzellenverdichter oder Flügelzellenkompressor hat ein Gehäuse 10, das im wesentlichen aus drei Teilen aufgebaut ist, nämlich einem linken Stirndeckel 11, einem rechten Stirndeckel 12 und einem Gehäusemittelteil 13. Im Gehäusemittelteil 13 ist eine Gehäuseausnehmung 14 vorgesehen, deren in Achsrichtung seitliche Begrenzungswände 15,16 von den Stirndeckeln 11,12 gebildet sind. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Innenwand 17 des Gehäusemittelteils 13 eine ellipsenähnliche Leitkurve, die gleichzeitig die Hubkurve des Flügelzellenverdichters bildet. In der Gehäuseausnehmung 14 ist ein zylindrischer Rotor 18 angeordnet, dessen Durchmesser bis auf ein geringes Laufspiel der Länge der kleineren Achse der Ellipse entspricht. Auf diese Weise werden zwischen der Mantelfläche 19 des Rotors 18 und der Innenwand 17 des Gehäusemittelteils 13 zwei sichelförmige Arbeitsräume 21,22 gebildet. Die Länge des Rotors 18 ist so bemessen, daß er mit nur geringem Spiel an den seitlichen Begrenzungswänden 15,16 der Stirndeckel 11,12 vorbeidreht.
  • Der Rotor 18 sitzt auf einer Rotorwelle 20, die im Ausführungsbeispiel einstückig mit diesem ist. Die Rotorwelle 20 ist in zwei Nadellagern 23,24 gelagert, die in den beiden Stirndeckeln 11,12 angeordnet sind. Das eine, in Fig. 1 linke Ende der Rotorwelle 20 ist mit einer Antriebswelle 25 drehfest verbunden. Über die Antriebswelle 25 wird die Rotorwelle 20 und damit der Rotor 18 in Rotation versetzt. Zwischen dem Stirndeckel 11 und der Antriebswelle 25 ist ein der radialen Abdichtung dienender Dichtring 26 angeordnet.
  • Im Rotor 18 sind mehrere, hier fünf, etwa radial verlaufende Schlitze 27 angeordnet, in denen jeweils ein Flügel 28 dicht und gleitend geführt ist. Mit ihren Außenkanten 29 liegen die Flügel 28 an der Innenwand 17 des Gehäusemittelteils 13 an und teilen die Arbeitsräume 21,22 in einzelne Zellen auf. Jede der beiden sichelförmigen Arbeitsräume 21,22 hat eine Saug- bzw. Niederdruckzelle 30 bzw. 31 und eine Hochdruckzelle 32 bzw. 33. Jede Niederdruckzelle hat an gegenüberliegenden Stirnseiten zwei Einlaßöffnungen, von denen in Fig. 1 die Einlaßöffnungen 34,35 und in Fig. 2 die Einlaßöffnungen 35,36 zu sehen sind, die jeweils in den beiden seitlichen Begrenzungswänden 15,16 der Stirndeckel 11,12 angeordnet sind, so daß in jeder Begrenzungswand 15 bzw. 16 zwei Einlaßöffnungen 35 und 36 bzw. 34 vorhanden sind. Die Einlaßöffnungen 34 - 36 sind die Mündungen von in den Stirndeckeln 11,12 verlaufenden Zulaufkanälen, von denen in Fig. 1 nur die Zulaufkanäle 38,39 und 40 zu sehen sind. Die Zulaufkanäle 38 bzw. 39,40 die zu den in einer Begrenzungswand 15 bzw. 16 liegenden Einlaßöffnungen 34 bzw. 35 und 36 führen, münden jeweils in einer zur Rotorwelle 20 koaxialen Zulaufkammer 41 bzw. 42. Die Zulaufkanäle 38 bzw. 39,40 zweigen dabei in etwa radial von der zugeordneten Zulaufkammer 41 bzw. 42 ab. Alle in der gleichen Zulaufkammer 41 bzw. 42 mündenden Zulaufkanäle 38 bzw. 39,40 sind symmetrisch zur Rotorwelle 20 in den beiden Stirndeckeln 11,12 geführt und haben damit gleiche Länge. Die in dem rechten Stirndeckel 11 vorhandene erste Zulaufkammer 42 ist so angeordnet, daß sie auf der einen Seite teilweise von dem freien Stirnende der Rotorwelle 20 begrenzt wird. Sie ist unmittelbar an dem Kältemittelrücklauf angeschlossen, der in Fig. 1 symbolisch durch den Pfeil 43 dargestellt ist. Das von der Anlage zurückkommende, entspannte, rückgekühlte Kältemittel strömt dabei axial in die erste Zulaufkammer 42 ein. Die im linken Stirndeckel 12 vorhandene zweite Zulaufkammer 41 ist als Ringkammer ausgebildet, die die Rotorwelle 20 umschließt. Die Rotorwelle 20 weist eine Sackbohrung 44 auf, die bis in den Bereich der zweiten Zulaufkammer 41 geführt ist und am freien Stirnende der Rotorwelle 20 in der ersten Zulaufkammer 42 mündet. Über eine die Rotorwelle 20 ganz durchdringende Radialbohrung 45, welche die Sackbohrung 44 kreuzt, steht letztere mit der zweiten Zulaufkammer 41 in Verbindung.
  • Jede Hochdruckzelle 32,33 ist über eine radiale Auslaßöffnung 46 bzw.47 (Fig. 2) mit einem Druckkanal 48 bzw. 49 verbunden. Die Auslaßöffnungen 46,47 sind mit Auslaßventilen 51,52 versehen, die hier als Zungenventile ausgebildet und nur schematisch dargestellt sind. Wie nicht im einzelnen zu sehen ist, sind die beiden Druckkanäle 48,49 zu einem gemeinsamen Sammelraum 53 (Fig. 1) geführt, der in einem Druckanschlußstutzen 54 mündet. Über den Druckanschlußstutzen 54 wird das komprimierte Kältemittel in die Anlage eingespeist, was durch den Pfeil 55 symbolisiert ist.
  • Zur Dichtung und Schmierung des Rotors 18 und der Flügel 28 wird aus der ersten Zulaufkammer 42 unter Ausnutzung des bei der Kältemittelumleitung in die Zulaufkanäle 39,40 und in die Sackbohrung 44 auftretenden Staudrucks geringe Kältemittelmengen direkt in die Hohlräume 56 gelenkt, die in den Flügelführungsschlitzen 27 einerseits von dem Schlitzgrund 57 und andererseits von der Flügelunterseite 58 begrenzt werden. Dieses Befüllen der Hohlräume 56 erfolgt während des Durchlaufs eines jeden Flügels 28 durch die Niederdruckzelle 30, während dessen sich die Hohlräume 56 durch die nach außen gleitenden Flügel 28 im Volumen vergrößern. Hierzu sind in der Begrenzungswand 16 des rechten Stirndeckels 12 ringabschnittförmige Vertiefungen 59,60 mit geringer radialer Breite vorgesehen. Die Vertiefungen 59,60 sind in Fig. 2 strichliniert eingezeichnet. Sie liegen mit ihrer inneren Längskante 61,62 auf der vom Schlitzgrund 57 der Flügelführungsschlitze 27 aufgespannten Rotationsbahn und erstrecken sich in Umfangsrichtung vollständig oder teilweise über die Niederdruckzellen 30,31. Jede Vertiefung 59,60 steht über im Stirndeckel 12 etwa axial verlaufenden Bohrungen 63,64 mit der ersten Zulaufkammer 42 in Verbindung. Auf diese Weise kommunizieren bei jedem Durchlauf der Flügel 28 durch die Niederdruckzellen 30,31 die Hohlräume 56 in den Flügelführungsschlitzen 27 mit den Vertiefungen 59,60. Durch den Staudruck in der ersten Zulaufkammer 42 wird damit über die Bohrungen 63,64 und die Vertiefungen 59,60 kühles, ölangereichertes Kältemittel in die Hohlräume 56 gedrückt.
  • Während des Durchlaufs der Flügel 28 durch die Hochdruckzellen 32,33 werden die Flügel 28 tiefer in die Schlitze 27 eingeschoben, und das Volumen der Hohlräume 56 verkleinert sich bis auf ein Minimum am Ende der Hochdruckzellen 32,33. Das in den Hohlräumen 56 vorhandene Kältemittel wird dabei in ringabschnittförmige Nuten in beiden Begrenzungswänden 15,16 der beiden Stirndeckel 11,12 ausgeschoben und gelangt von hier entlang den Stirnflächen des Rotors 18 und den Begrenzungswänden 15,16 der Stirndeckel 11,12 in die beiden Arbeitsräume 21,22. Zwischen den genannten Flächen entfaltet das Kältemittel eine Dicht- und Schmierwirkung. Geringe Kältemittelmengen gelangen aus den Hohlräumen 56 auch direkt an den Flügelflächen entlang in die Arbeitsräume 21,22 und entfalten auch dabei eine Dicht-, Schmier- und Kühlwirkung. Von den Nuten sind in Fig. 2 die Nuten 65,66 in der Begrenzungswand 16 des rechten Stirndeckels 12 strichliniert dargestellt zu sehen. Sie liegen mit ihrer inneren Längskante 67 bzw. 68 etwa auf der vom Schlitzgrund 57 der Flügelführungsschlitze 27 aufgespannten Rotationsbahn und erstrecken sich in Umfangsrichtung jeweils vollständig oder teilweise über die Hochdruckzellen 32,33. Sie weisen ebenso wie die Vertiefungen 59,60 eine geringe radiale Breite auf.
  • Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel eines Flügelzellenverdichters mit elliptischem Querschnitt der Gehäuseausnehmung 14 beschränkt. Sie läßt sich gleich vorteilhaft auch bei einem einflutigen Flügelzellenverdichter verwirklichen, bei dem der Rotor exzentrisch in einer kreiszylindrisch ausgebildeten Gehäuseausnehmung angeordnet ist.

Claims (7)

  1. Flügelzellenverdichter mit einem in einer Gehäuseausnehmung (14) angeordneten zylindrischen Rotor (18), der drehfest auf einer im Gehäuse (10) drehbar gelagerten, von einer Antriebswelle (25) antreibbaren Rotorwelle (20) sitzt und dessen Stirnwände mit geringem Spiel an seitlichen Begrenzungswänden (15, 16) der Gehäuseausnehmung (14) vorbeidrehen, und mit in radial sich erstreckenden, längsdurchgehenden Schlitzen (27) im Rotor geführten Flügeln (28), die mindestens einen zwischen der Innenwand (17) der Gehäuseausnehmung (14) und der Rotormantelfläche (19) gebildeten Arbeitsraum (21, 22) in Nieder- und Hochdruckzellen unterteilen, wobei die Niederdruckzellen (30, 31) über Einlaßöffnungen (34 bzw. 35, 36) mit entspanntes Kältemittel führenden Zulaufkanälen (38 bzw. 39, 40) und die Hochdruckzellen (32, 33) über mit Auslaßventilen versehenen Auslaßöffnungen (46, 47) mit Druckkanälen (48, 49) in Verbindung stehen, wobei die Einlaßöffnungen (34 - 36) an gegenüberliegenden Stirnseiten der Niederdruckzellen (30, 31) in den beiden seitlichen Begrenzungswänden (15, 16) angeordnet sind, so daß das Kältemittel in jede Niederdruckzelle (30, 31) axial mit gegenläufigen Strömungsrichtungen einströmt, und jeweils eine Zulaufkammer (41, 42) auf der vom Rotor (18) abgekehrten Seite der Begrenzungswände (15, 16) koaxial zur Rotorwelle (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufkanäle (38, 39, 40), die in gleichen Begrenzungswänden (15, 16) angeordneten Einlaßöffnungen (34 bzw. 35, 36) münden, etwa gleiche Länge haben, vorzugsweise symmetrisch zur Rotorwelle (20) verlaufen, von einer gemeinsamen kältemittelgefüllten Zulaufkammer (41, 42) abzweigen und daß die Rotorwelle (20) eine Längsbohrung (44) hat, die in die erste Zulaufkammer (42) mündet und mit der zweiten Zulaufkammer (41) leitend verbunden ist.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufkanäle (38,39,40) von jeder Zulaufkammer (41,42) etwa radial abgehen.
  3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Antriebswelle (25) abgekehrte freie Ende der Rotorwelle (20) die an einen Kältemittelrücklauf (43) mit axialer Einströmrichtung anschließbare erste Zulaufkammer (42) begrenzt, daß die zweite Zulaufkammer (41) die Rotorwelle (20) als Ringkammer umschließt und daß die Längsbohrung (44) in der Rotorwelle (20) eine Sackbohrung ist, die am freien Ende der Rotorwelle (20) mündet und über mindestens eine Radialbohrung (45) in der Rotorwelle (20) mit der Ringkammer (41) in Verbindung steht.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ersten Zulaufkammer (42) unter Ausnutzung des bei der Kältemittelumlenkung in die Zulaufkanäle (39,40) auftretenden Staudrucks geringe Kältemittelmengen direkt in die von Flügelunterseite (58) und Schlitzgrund (57) begrenzten Hohlräume (56) in den Flügelführungsschlitzen (27) geleitet werden, die beim Einschieben der Flügel (28) in die Flügelführungsschlitze (27) in die Rotorstirnseiten gelenkt werden und von dort in den mindestens einen Arbeitsraum (21,22) abfließen.
  5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der der ersten Zulaufkammer (42) nächstliegenden Begrenzungswand (16) der Gehäuseausnehmung (14) ringabschnittförmige Vertiefungen (59,60) vorhanden sind, die über diese Begrenzungswand (16) durchdringende, vorzugsweise etwa axiale Bohrungen (63,64) mit der ersten Zulaufkammer (42) in Verbindung stehen und während des Durchlaufs der Flügel (28) durch die Niederdruckzellen (30,31) mit dem von der Flügelunterseite (58) und dem Schlitzgrund (57) begrenzten Hohlraum (56) in den Flügelführungsschlitzen (27) kommunizieren.
  6. Verdichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Begrenzungswänden (15,16) der Gehäuseausnehmung (14) ringabschnittförmige Nuten (65,66) vorhanden sind, die während des Durchlaufs der Flügel (28) durch die Hochdruckzellen (32,33) mit dem von der Flügelunterseite (58) und dem Schlitzgrund (57) begrenzten Hohlraum (56) in den Flügelführungsschlitzen (27) kommunizieren.
  7. Verdichter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eile geringe radiale Breite aufweisenden Vertiefungen (59,60) bzw. Nuten (65,66) mit ihrer inneren Längskante (61 bzw. 62) etwa auf der vom Schlitzgrund (57) der Flügelführungsschlitze (27) aufgespannten Rotationsbahn liegen und sich jeweils über mindestens einen in Umfangsrichtung gesehen Teilbereich der Niederdruckzellen (30,31) bzw. Hochdruckzellen (32,33) erstrecken.
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