EP1088153A1 - Displacement machine based on the spiral principle - Google Patents

Displacement machine based on the spiral principle

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EP1088153A1
EP1088153A1 EP00901476A EP00901476A EP1088153A1 EP 1088153 A1 EP1088153 A1 EP 1088153A1 EP 00901476 A EP00901476 A EP 00901476A EP 00901476 A EP00901476 A EP 00901476A EP 1088153 A1 EP1088153 A1 EP 1088153A1
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EP
European Patent Office
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housing
lubricant
displacement machine
eccentric
pressure
Prior art date
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Application number
EP00901476A
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German (de)
French (fr)
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EP1088153B1 (en
Inventor
Fritz Spinnler
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CRT Common Rail Technologies AG
Original Assignee
CRT COMMON RAIL TECHNOLOGIES AG
Spinnler Fritz
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Publication date
Application filed by CRT COMMON RAIL TECHNOLOGIES AG, Spinnler Fritz filed Critical CRT COMMON RAIL TECHNOLOGIES AG
Publication of EP1088153A1 publication Critical patent/EP1088153A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1088153B1 publication Critical patent/EP1088153B1/en
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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
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0215—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F01C1/0223—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving with symmetrical double wraps
    • 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
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle
    • F01C11/004—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle and of complementary function, e.g. internal combustion engine with supercharger

Definitions

  • the invention relates to a positive displacement machine for compressible media with two spiral conveying spaces arranged opposite one another in a fixed housing and with spiral displacement bodies engaging in these conveying spaces, consisting essentially of a central disc and spiral strips attached to each side of the disc, which are held eccentrically in relation to the housing are that during operation each point of the displacer performs a circular or elliptical-like movement limited by the cylinder walls of the delivery chamber, depending on the design of the guide device, and that the curvature of the strips is dimensioned in such a way that they align the inner cylinder walls and the outer cylinder walls of the delivery chamber almost touches on at least one ledge of a sealing line progressively during operation, with an eccentric to guide the displacer relative to the housing arrangement, essentially consisting of a drive shaft and an eccentric disk arranged thereon, is provided.
  • Displacement machines of the spiral type are known for example from DE-C-26 03 462.
  • Machines of this type are mainly used as compressors for gaseous media.
  • a number of roughly crescent-shaped work spaces are enclosed along a displacement chamber between the spiral-shaped displacement body and the two cylinder walls, which work spaces move from an inlet through the displacement chamber to an outlet, their volume constantly decreasing and the pressure of the working medium is increased accordingly.
  • a machine of the type mentioned at the outset, in which the spirals span an entire wrap angle of 360 ° or more, is known from DE 35 14230 A1.
  • the spiral strips, axially projecting, are arranged on both sides on a disk having a hub for mounting the eccentric crank mechanism.
  • the arrangement of the spiral strips is such that when the disk rotates in a circular manner, the working chambers formed reduce their volume on both sides of the disk and the working medium is compressed.
  • the strips are arranged symmetrically with respect to the pane.
  • expansion machines are used in addition to the compression machines to exploit the residual pressure drop, which results in an improvement in the overall machine efficiency.
  • Such processes are operated with commercially available compression and expansion machines in order to maintain the good efficiency of the oxidation of hydrogen in the fuel cell. Presentation of the invention
  • the invention has for its object to configure a machine of the type mentioned in such a way that the working medium can be both compressed and expanded with only one displacement body rotating in a housing.
  • this object is achieved in that the one conveying space is designed for a compression of the working medium and the other opposite conveying space for an expansion of the working medium, the conveying spaces and the strips engaging in them being composed essentially of successive circular arc segments, and wherein the radii of the circular arc segments of the compressor-side delivery spaces and strips - viewed in the direction of rotation - are essentially of a decreasing size, and the radii of the circular arc segments of the expansion-side delivery spaces and strips - viewed in the same direction of rotation - essentially have an increasing size.
  • the spiral strips attached to the center disk of the displacer on both sides are accordingly designed so that on one side of the disk the volume of the work space enclosed by these strips and the associated conveying space decreases as the displacement of the displacer progresses in machine operation. On the other side of the disc, the volume of the work space enclosed by this bar and the associated conveying space increases.
  • the spiral strips attached to the center disk of the displacer on both sides are asymmetrically attached to one another in comparison to the solutions known from the prior art.
  • the compressor-side delivery space generally extends from a radially outside low-pressure outlet to a radially inside high-pressure outlet. If the expansion-side delivery room now extends from a radially inside high-pressure room to a radially outside low-pressure outlet, the working fluid is opened on the compressor side - viewed in the radial direction - against the direction of the working center on the expander side. This has the advantage that the loads on the center plate caused by the gas pressure and the spiral strips on the compressor and expander side are approximately symmetrical
  • the expansion-side delivery space also extends from a radially external inlet to a radially internal low-pressure space
  • the working medium on the compressor side - viewed in the radial direction - is demanded in the same direction as the working medium on the expansion side viewed in the radial direction -
  • the inner ends of the spiral strips on the expander side with respect to the center disk are approximately opposite the inner ends of the compressor-side spiral strips, also viewed in the radial direction.
  • connection of the inner ends of the spiral strips to the center disk is highly stressed in machine operation and accordingly Pressure ratio on the compressor side more or less hot
  • This arrangement has the advantage that when using such a machine with a high compression pressure ratio, heat is transported from the inner hot end of the compressor on the side bar through the middle pane to the cold inner end of the expander-side bar
  • This arrangement becomes important if a light, heat-conducting metal is used for the production of the displacer Such light materials result in a relatively low centrifugal force of the displacer component in machine operation.
  • the hub of the disk is surrounded by a high-pressure chamber on the compressor side, it is expedient for the interior of the hub to be sealed airtight with respect to this high-pressure chamber.
  • a counterweight - provided for compensating the eccentric movement of the eccentric disk and the displacer - can advantageously be arranged on the drive shaft in the pressure chamber surrounding the hub on the expander side. The advantage of such an arrangement is the absolute separation of the lubricating oil from the compressed air.
  • an intermediate housing is attached to the housing of the electric motor on the side of the electric motor facing away from the displacer, into which intermediate housing the one with a lubricant -Transport device provided drive shaft, and that a housing for a lubricant supply is attached to the intermediate housing.
  • Such an arrangement with an intermediate housing is advantageous for accommodating, for example, a combined reduction and synchronization gear, which projects into the oil reservoir and is thus lubricated.
  • the two eccentric shafts are provided with gear wheels of the same size. These are driven and synchronized by a third gear.
  • the third gear is preferably smaller and sits on the shaft of the drive motor. This builds small as a fast rotating electric motor.
  • the weight of the entire compressor expander unit is therefore lower than when using an electric motor which rotates at the same speed as the compressor expander.
  • FIG. 2 shows a partial section from FIG. 1, enlarged, with the sealing of the strips on the base of the crescent-shaped work spaces;
  • FIG. 3 shows a cross section through the displacement machine according to 3-3 in Figure 1 with the expansion part of the displacement machine.
  • FIG. 4 shows a section through the disk of the rotor of the displacement machine along line 4-4 in FIG. 1; 5 shows a cross section through the compressor part of the displacement machine according to lines 5-5 and 5'-5 'in FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through an embodiment variant of the displacement machine with drive motor and circuit for lubricants and coolants
  • FIG. 7 shows a cross section through the drive shaft along the line 7-7 in Fig. 6 .
  • FIG. 8 shows a cross section through the displacement machine along line 8-8 in FIG. 6 with the expansion part of the displacement machine and a housing half designed as a lubricant and coolant supply;
  • Fig. 9 shows the principle of a variant in which the expansion is carried out from the radially outside to the radially inside.
  • Fig. 10 shows the principle of an embodiment variant according to Fig. 9 with double eccentric drive and synchronization gears.
  • FIGS. 1 and 6 the compressor / expander machine as a whole is designated in FIGS.
  • the indices "a” in the reference symbols are for the compressor side; the indices "b” are used for the expander side of FIG. 1.
  • a spiral-shaped displacement body is arranged on both sides of the disk 2. These are strips 3a, 3b which are held vertically on the pane 2. In the example shown, the spiral itself is formed from a plurality of circular arcs adjoining one another. 4 with a hub is designated with which the disc 2 is mounted on an eccentric bearing 17. 1, 4 and 6 show the bearing 17, which is seated on an eccentric disk 23, which in turn is part of a drive shaft 24.
  • 5 denotes an eye arranged radially outside of the strips 3a, 3b for receiving a guide slide 25 which is mounted on a bolt 26a.
  • This in turn is part of a guide device 49 which, for. B. consists of a rocker 56, one end of which is rotatable about the axis 50 by means of bolts 26b and bearings 27 in the housing 7a, 7b. The other end engages the eye 5 of the rotor via the bolt 26a and the bearing 25.
  • openings 6a are provided at the spiral outlet on the compressor side in the housing half 7a so that the medium can be drawn off through the central outlet 13 arranged on one side.
  • FIG. 1 shows the machine housing 7a, 7b, which is composed of two halves and is connected to one another via fastening eyes 8a, 8b for receiving screw connections 8c.
  • 11a denotes the delivery space on the compressor side, which is worked into the housing half 7a in the manner of a spiral slot. It runs parallel from an outer circumference of the spiral in the housing half 7a arranged low pressure inlet 12 to a pressure chamber 33a provided inside the housing and to the high pressure outlet 13.
  • the delivery chamber 11a has essentially one or more approximately parallel, approximately equally spaced from each other Cylinder walls 51a, which in the present case, like the bar 3a of the disk 2, comprise a spiral.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the lateral sealing of the strip 3a with respect to the base surfaces of the spiral slot machined into the housing half 7a. This is done, for example, by a touching sealing strip 28, which is incorporated in a groove provided in the strip 3.
  • the disk 2 is driven by the drive shaft 24 via the eccentric disk 23.
  • the disk 2 is guided by the guide device 49 (FIG. 4).
  • the guide device 49 consists of a rocker 56 or a guide shaft (not shown) running synchronously with the drive shaft 24, all points on the bar 3a perform an elliptical-like or a circular displacement movement with an eccentricity "e" corresponding 4, the hub 4 cannot be seen since this part of the disk 2 is shown in section 4.
  • the bearing 17 with which the disk 2 is guided on the eccentric disk 23 is shown here, for example, as a roller bearing.
  • Outer cylinder wall 14a of the associated delivery chamber 11a results in crescent-shaped workrooms enclosing the working medium on both sides of the ledge 3a, which are displaced by the delivery chamber 11a in the direction of the pressure chamber 33a and the central outlet 13 communicating therewith while the disk 2 is being driven.
  • the volumes of these working spaces decrease and the pressure of the working fluid is increased accordingly.
  • the arrangement of the strip 3b on the expander side of the machine is analogous to that described above.
  • 11b denotes the conveying space on the expander side, which is also machined into the housing half 7b in the manner of a spiral slot. According to FIG. 3, it runs in parallel from an outer circumference of the spiral in the housing arranged low pressure outlet 20 to an inlet provided inside the housing, which part of the pressure chamber 33b in the Housing 7b is.
  • the conveying space 11b likewise has essentially parallel cylinder walls 51b which are arranged approximately at a constant distance from one another and which, in the present case, like the bar 3b of the disk 2, comprise a spiral. Between these cylinder walls 14b, 15b engages the bar 3b, the curvature of which is dimensioned such that the bar 3b almost touches the inner cylinder wall 15b and the outer cylinder wall 14b during operation, for example at one point 21b each.
  • the bar 3b is arranged on the disc 2 so that during machine operation due to the multiple alternating approach of the bar 3b to the inner cylinder wall 15b, respectively.
  • Outer cylinder wall 14b of the associated delivery chamber 11b results in crescent-shaped workrooms enclosing the working medium on both sides of the ledge 3a. These working spaces move while the disk 2 is being driven through the delivery chamber 11b in the direction of the central outlet 20. This increases the volume of these working spaces and the pressure of the working fluid decreases in the expander part. Due to the expansion of the working medium located in the working spaces on the expander side, work is given off to the bar 3b and thus to the eccentric disk 23.
  • the compression and expansion functions are thus combined on a single component, which rotates in a fixed housing 7a, 7b and consists of disk 2, hub 4 and strips 3a and 3b.
  • FIG. 5 shows the arrangement of the strips 3a and 3b attached on both sides of the pane 2.
  • the direction of rotation of the drive shaft 24 with the counterweight 16a around the center of rotation 30 is clockwise.
  • the outer edge of the pane 2 and the bar 3b of the expander part are shown in broken lines in accordance with section 5'-5 'in FIG. 1.
  • the spiral wall 51b in the housing half 7b is not shown.
  • the arrangement of the bar 3a on the compressor side compared to the bar 3b on the expander side can be seen.
  • the drive shaft is supported with a support bearing 9a in a bearing receptacle 52a in the housing half 7a.
  • the bearing receptacle 52a is connected to the housing half via supports 29a.
  • the bearing is sealed against the pressure chamber 33a by means of a shaft seal 33a.
  • the openings 6a are located between the supports 29a.
  • the working medium is to flow via the high-pressure inlet 19 into the inner expander-side pressure space 33b of the expander part.
  • the drive shaft is guided in the housing half 7b by means of a support bearing 9b, which is supported with the housing half 7b by means of a bearing receptacle 52b with the ribs 29b.
  • the openings 6b are located between the supports and provide access for the working medium to the pressure chamber 33b on the expander side.
  • the disk 2 is guided on the eccentric disk 23 via the eccentric bearing 17, onto which the hub 4 is mounted and which is opposite the pressure chambers 33a and 33b e.g. is sealed with shaft seals 18.
  • the center of the eccentric disk 23 is designated. This center is spaced from the rotation center 30 by an eccentricity "e”.
  • Counterweights 16a and 16b are mounted on the drive shaft 24, which ensure a balanced running of the machine.
  • FIG. 6 shows a variant of the compressor / expander machine with a drive motor, preferably an electric motor.
  • the housing 66 of the motor has threaded eyes 8b 'into which screw connections 8c engage.
  • the compressor / expander machine 1 is connected to the electric motor to form a machine.
  • the entry-side guidance of the working medium to be expanded in the intermediate housing 54 must take into account the fact that the working medium in the expansion part of the compressor / expander machine, viewed in the radial direction, flows from the inside to the outside; it must be fed into the center of the expansion side of the displacement machine.
  • the schematically illustrated solution shows that the working medium enters the intermediate housing 54 at the high pressure inlet 55 and passes through openings 99 into an annular space 32.
  • This space 32 is sealed on the side of the compressor / expander machine 1 by the shaft 24 with a support bearing 58 and on the side of the electric motor by a shaft seal 62 against the ambient pressure prevailing in the interior of the electric motor housing 63.
  • the shaft seal 62 engages on a thickening 44 attached to the drive shaft.
  • the annular space 32 is connected to the pressure space 33b via openings 57 in the shaft 24, so that the working medium to be expanded can reach the interior 33b of the expander part.
  • Carrying out the working medium through the openings in the shaft 24 is expedient because the entire drive shaft with the rotor 64 of the electric motor is only guided with two support bearings 58, 93. Furthermore, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, only a counterweight 16 is to be attached to the shaft 24, specifically on the expander side. In order to ensure the bending stiffness of the drive shaft 24, which is necessary for stable running of the machine, it is dimensioned with a relatively large diameter in the region of the support bearing 58. The provision of openings 57 (see also FIGS. 7 and 8) in the rigid part for the introduction of the working medium to be expanded is expedient.
  • the support bearing 58 is designed in the example shown in FIG. 6 as a roller bearing, on the outer ring of which a position ring 59 is attached, which in a z. B. recess in the housing half 7b and is clamped by the intermediate housing 54.
  • the inner ring of the roller bearing 58 is in contact with the drive shaft 24 on one side on a collar 82 and on the other side a ring 83. With this arrangement, the drive shaft 24 is guided axially relative to the housing parts 7a, 7b, 54 and 66.
  • a lubricant container 68 with the lubricant supply 69 is arranged on the side of the electric motor opposite the compressor / expander unit 1, which essentially consists of the housing 66 and the rotor 64.
  • a device that generates a lubricant flow for lubricating and cooling the highly loaded eccentric bearing 17 is necessary because the compressor / expander machine is to be small in relation to the flow of working fluid being conveyed and is therefore operated at high speed. This results in the aforementioned high load on the eccentric bearing 17.
  • the lubricant circuit is as follows.
  • the container 68 encloses a housing 71 which receives the support bearing 93 of the shaft 24 facing away from the compressor / expander unit. Furthermore, a lubricant delivery device 72, which is not described in more detail here, is mounted in the housing 71 on the drive shaft 24 and driven by the latter. This lubricant delivery device 72 sucks the lubricant from the supply 69 via a suction line 79 and conveys it into a space 73 under increased pressure.
  • an insert 75 is installed in a central bore 76, which in turn has a central delivery bore 74. This is connected to the space 73 on the lubricant supply side.
  • the delivery bore 74 ' is connected to a bore 88 arranged radially in the eccentric disk 23.
  • the bore 88 opens at its radially outer end directly into the eccentric bearing 17 and supplies it with lubricant.
  • this bearing is shown as a plain bearing; In the hub 4, a plain bearing bush 17 'is drawn.
  • the hub 4 is with a closure 60 relative to the space 33a, respectively. the outlet 13 closed.
  • the lubricant can escape from the eccentric bearing 17 into the space 80 created by the closure 60.
  • the lubricant escapes from the opposite side of the bearing 17 into an annular space 53c, which seals against the expander-side pressure space 33b by means of a shaft sealing ring 18.
  • the lubricant collecting spaces 53c and 80 are each connected to the lubricant return channel 77 in the shaft 24 via a bore 81.
  • This channel is created by an insert 75, which is tapered in its middle part on the outer circumference. 7, the insert 75 is shown in section in the tapered section (section 7-7 in FIG.
  • a radial bore 77c is machined into the shaft 24 on the side of the lubricant supply 69.
  • the lubricant can enter an annular collecting space 45 through this bore.
  • the collecting space 45 is machined into the housing 66 and is formed together with a shaft sealing ring 78 and the feed pump housing of the lubricant delivery device 72 and the shaft 24.
  • a bore 90 is made in the housing 66, through which the back-flowing lubricant can flow back into the reservoir 69.
  • the compression of the gaseous working medium results in an increase in temperature in the space 33a compared to the temperature prevailing in the low-pressure inlet 12.
  • the higher temperature in the room 33a acts on the hub part 4 with closure 60 circling in this room.
  • the lubricant also would be the heat dissipation from the hub portion 4 with closure 60.
  • the lubricant flowing back into the supply 69, as described above, has to absorb its absorbed heat there. B. can deliver to the environment.
  • FIG. 6 An embodiment for heat dissipation is also shown in FIG. 6.
  • electric motors often have a fan wheel 67, which in the present example is mounted on the shaft 24.
  • the cooling air flow 85 reaches the interior of the electric motor and, depending on the strength of the cooling air flow 85 generated by the impeller 67, experiences a more or less strong temperature increase.
  • the fan wheel is dimensioned strong enough, there is an advantageous embodiment for cooling the lubricant in the storage container 68.
  • By deflecting the cooling air flow by means of air guide means 84 this is guided past the cooling surfaces 70, which are attached to the container 68, and takes on further heat from the container 68.
  • FIG. 8 A variant for removing the heat from the lubricant is shown in FIG. 8.
  • the drawing schematically shows a wall part 94 of the housing 7b, which is designed such that a container 95 is formed. This container is located in the region of the outer end 98 of the cylinder wall 51 b, viewed in the direction of flow.
  • the supply and discharge of the lubricant to and from the container 95 takes place via external lines 96, 97, which are not described in detail and which can be connected to a lubricant delivery device 72, as shown in FIG. 6.
  • the arrangement takes advantage of the fact that the temperature decreases as the gaseous working medium expands.
  • the temperature at the entry of the working fluid into the space 33b is relatively low, provided that no special devices are used which measure the temperature of the working fluid in the high-pressure inlet 19 or. 55, 33b of the expansion machine.
  • Such devices can consist, for example, of a heat exchanger, which transfers the heat of the compressed air to the Outlet 13 to the work equipment to be expanded before the inlet 19, respectively. Release 55, 33b and heat this to increase the ability to expand.
  • FIGS. 1, 3 and 6 show an embodiment in which the expansion of the working medium takes place from the radially outside to the radially inside.
  • the high pressure gas flows through an opening 55 into the high pressure space 33b.
  • the expanded gas flows through openings 57 in the shaft 24 from the low-pressure interior of the expander part.
  • the invention is not limited to the machine previously shown and described.
  • the electric motor can also engage between two shafts with spaced axes of rotation 30 and 104 instead of on the drive shaft 24.
  • FIG. 10 shows only the displacer consisting of the disk 23 and the strips 3b with the wheel drive. This consists of a drive wheel 100, a wheel on the drive motor 101, and a synchronizer tion wheel 102. 103 shows a toothing on the wheel. The identical toothing is also provided for the wheels 101 and 102 but is not shown here.
  • the axis of the drive motor is designated by 108, that of the guide eccentric arrangement by 104.
  • B. a known radially elastic and tangentially rigid connection 105 to the eye 106.
  • the eye 106 has its center at 107, which circles with the eccentricity "e" around the center of rotation 104 in machine operation.
  • Compressor / expander disc a, 3b strips, displacer hub eye a opening in 7a b opening in 7b a, 7b housing half a, 8b, 8b 'mounting eye c mounting screw a support bearing for 24 in 7a b support bearing for 24 in 7b 0a, 10b shaft seals of 24 1a delivery chamber in 7a 1b delivery chamber in 7b 2 low pressure inlet 3 high pressure outlet 4a cylinder wall of 11a, outer 4b cylinder wall of 11b, outer 5a cylinder wall of 11a, inner 5b cylinder wall of 11b, inner 6, 16a, 16b balancing weights on 24 7.17 'eccentric bearing between 4 and 23 8 shaft seals from 23 9 high pressure inlet 0 low pressure outlet 1a, 21b sealing line in 7a, 7b from 11a, 11b 2 rib 3 eccentric disk 4 drive shaft 5 guide bearing in 56 on 26a 6a guide pin in 2 6b guide bolts between 7a, 7b Guide bearing in 56 on 26b
  • Lubricant stock lubricant

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Abstract

A displacement machine for compressible media has two spiral feed chambers (11a, 11b) that are arranged opposite each other in a fixed housing (7a, 7b). Spiral displacement bodies (2-4) engage with these feed chambers. Said displacement bodies essentially consist of a disc (2) and spiral strips (3a, 3b) that are attached to each side of the disc. The strips are configured in an eccentric manner in relation to the housing, so that during operation each point on the displacement body carries out a circular or elliptical movement, depending on the type of guiding device (49). This movement is restricted by the cylinder walls of the feed chamber. One feed chamber (11a) is configured for compressing the working substance and the other feed chamber (11b) for expanding said substance. The feed chambers and the strips (3a, 3b) that engage with said chambers consist of successive circular arc segments. The radii of the circular arc segments in the feed chambers on the compression side (11a) decrease in size when viewed from the direction of rotation. The radii of the circular arc segments in the feed chambers on the expansion side (11b) increase in size, when viewed from the same direction of rotation.

Description

Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip Displacement machine based on the spiral principle
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kompressible Medien mit zwei in einem feststehenden Gehäuse gegenüberliegend angeordneten spiralförmigen Förderräumen und mit in diese Förderräume eingreifenden spiralförmigen Verdrängerkörper, bestehend im wesentlichen aus einer Mittelscheibe und auf jeder Seite der Scheibe angebrachten spiralförmigen Leisten, die gegenüber dem Gehäuse exzentrisch derart gehalten sind, dass während des Betriebes jeder Punkt des Verdrängerkörpers eine von den Zylinderwänden des Förderraumes begrenzte, je nach Ausführung der Führungseinrichtung kreisförmige oder ellipsenähnliche Bewegung ausführt, und dass die Krümmung der Leisten so bemessen ist, das sie die inneren Zylinderwände und die äusseren Zylinderwände des Förderraumes an jeweils mindestens je Leiste einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu fast berührt, wobei zur Führung des Verdrängerkörpers gegenüber dem Gehäuse eine Exzenteranordnung, im wesentlichen bestehend aus einer Antriebwelle und einer darauf angeordneten Exzenterscheibe, vorgesehen ist. Stand der TechnikThe invention relates to a positive displacement machine for compressible media with two spiral conveying spaces arranged opposite one another in a fixed housing and with spiral displacement bodies engaging in these conveying spaces, consisting essentially of a central disc and spiral strips attached to each side of the disc, which are held eccentrically in relation to the housing are that during operation each point of the displacer performs a circular or elliptical-like movement limited by the cylinder walls of the delivery chamber, depending on the design of the guide device, and that the curvature of the strips is dimensioned in such a way that they align the inner cylinder walls and the outer cylinder walls of the delivery chamber almost touches on at least one ledge of a sealing line progressively during operation, with an eccentric to guide the displacer relative to the housing arrangement, essentially consisting of a drive shaft and an eccentric disk arranged thereon, is provided. State of the art
Verdrängermaschinen der Spiralbauart sind beispielsweise aus der DE-C-26 03 462 bekannt. Maschinen nach dieser Bauart werden vorwiegend als Verdichter für gasförmige Medien eingesetzt. Während des Betriebes der Maschine werden entlang einer Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Zylinderwänden mehrere, etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von einem Einlass durch die Verdrängerkammer hindurch zu einem Auslass hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeitsmittels entsprechend erhöht wird.Displacement machines of the spiral type are known for example from DE-C-26 03 462. Machines of this type are mainly used as compressors for gaseous media. During operation of the machine, a number of roughly crescent-shaped work spaces are enclosed along a displacement chamber between the spiral-shaped displacement body and the two cylinder walls, which work spaces move from an inlet through the displacement chamber to an outlet, their volume constantly decreasing and the pressure of the working medium is increased accordingly.
Eine Maschine der eingangs genannten Art, bei der die Spiralen einen gesamten Umschlingungswinkel von 360° oder mehr umspannen, ist bekannt aus der DE 35 14230 A1. Bei einer solchen Maschine sind die spiralförmigen Leisten, axial abstehend, beidseitig auf einer eine Nabe zur Lagerung des exzentrischen Kurbeltriebes aufweisenden Scheibe angeordnet. Ferner ist die Anordnung der spiralförmigen Leisten derart, dass bei der kreisenden Bewegung der Scheibe die entstehenden Arbeitskammern beidseitig der Scheibe ihr Volumen verkleinern und eine Verdichtung des Arbeitsmittels entsteht. In der Regel sind die Leisten symmetrisch in bezug auf die Scheibe angeordnet.A machine of the type mentioned at the outset, in which the spirals span an entire wrap angle of 360 ° or more, is known from DE 35 14230 A1. In such a machine, the spiral strips, axially projecting, are arranged on both sides on a disk having a hub for mounting the eccentric crank mechanism. Furthermore, the arrangement of the spiral strips is such that when the disk rotates in a circular manner, the working chambers formed reduce their volume on both sides of the disk and the working medium is compressed. As a rule, the strips are arranged symmetrically with respect to the pane.
Für Arbeitsprozesse, die bei höherem Druck als dem Umgebungsdruck durchgeführt werden sollen und bei denen im Prozess selbst nur ein geringer Druckverlust entsteht, werden nebst den Verdichtungsmaschinen auch Expansionsmaschinen zur Ausnützung des Restdruckgefälles eingesetzt, was eine Verbesserung des Maschinen- Gesamtwirkungsgrades zur Folge hat. Arbeitsprozesse, die vorzugsweise bei höherem Druck arbeiten als dem atmosphärischen Umgebungsdruck und bei denen ein rel. geringer Druckabfall im Prozess entsteht, sind beispielsweise Brennstoffzellenprozesse. Solche Prozesse werden mit handelsüblichen Verdichter- und Expansionsmaschinen betrieben, um den guten Wirkungsgrad der Oxidation von Wasserstoff in der Brennstoffzelle zu erhalten. Darstellung der ErfindungFor work processes that are to be carried out at a pressure higher than the ambient pressure and in which there is only a small pressure loss in the process, expansion machines are used in addition to the compression machines to exploit the residual pressure drop, which results in an improvement in the overall machine efficiency. Work processes that preferably work at higher pressure than the atmospheric pressure and in which a rel. Low pressure drop in the process arises, for example, fuel cell processes. Such processes are operated with commercially available compression and expansion machines in order to maintain the good efficiency of the oxidation of hydrogen in the fuel cell. Presentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art so zu konfigurieren, dass mit nur einem in einem Gehäuse kreisenden Verdrängerkörper das Arbeitsmedium sowohl verdichtet als auch expandiert werden kann.The invention has for its object to configure a machine of the type mentioned in such a way that the working medium can be both compressed and expanded with only one displacement body rotating in a housing.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der eine Förderraum für eine Verdichtung des Arbeitsmittels und der andere gegenüberliegende För- derrraum für eine Expansion des Arbeitsmittels ausgebildet ist, wobei die Förderräume und die in sie eingreifenden Leisten im wesentlichen aus aufeinanderfolgenden Kreisbogensegmenten zusammengesetzt sind, und wobei die Radien der Kreisbogensegmente der verdichterseitigen Förderräume und Leisten - in einem Drehsinn betrachtet - im wesentlichen eine abnehmende Grosse haben, und die Radien der Kreisbogensegmente der expanderseitigen Förderräume und Leisten - im gleichen Drehsinn betrachtet - im wesentlichen eine zunehmende Grosse haben.According to the invention, this object is achieved in that the one conveying space is designed for a compression of the working medium and the other opposite conveying space for an expansion of the working medium, the conveying spaces and the strips engaging in them being composed essentially of successive circular arc segments, and wherein the radii of the circular arc segments of the compressor-side delivery spaces and strips - viewed in the direction of rotation - are essentially of a decreasing size, and the radii of the circular arc segments of the expansion-side delivery spaces and strips - viewed in the same direction of rotation - essentially have an increasing size.
Die beidseitig auf der Mittelscheibe des Verdrängerkörpers angebrachten spiralförmigen Leisten sind demnach so ausgestaltet, dass sich auf der einen Seite der Scheibe bei der im Maschinenbetrieb fortschreitenden Verschiebebewegung des Verdrängerkörpers das Volumen des durch diese Leisten und dem dazugehörenden Förderraum eingeschlossenen Arbeitsraumes verkleinert. Auf der anderen Seite der Scheibe vergrössert sich das Volumen des durch diese Leiste und dem dazugehörenden Förderraum eingeschlossenen Arbeitsraumes. Dabei sind die beidseitig auf der Mittelscheibe des Verdrängerkörpers angebrachten spiralförmigen Leisten - im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen - asymmetrisch zueinander angebracht. Der Vorteil der Erfindung ist unter anderem dann zu sehen, dass ein sehr einfacher und demzufolge kostengünstiger Aufbau der Maschine realisiert werden kann, da sowohl die Verdichtung als auch die Expansion mit nur einem beweglichen Verdranger-Element erfolgtThe spiral strips attached to the center disk of the displacer on both sides are accordingly designed so that on one side of the disk the volume of the work space enclosed by these strips and the associated conveying space decreases as the displacement of the displacer progresses in machine operation. On the other side of the disc, the volume of the work space enclosed by this bar and the associated conveying space increases. The spiral strips attached to the center disk of the displacer on both sides are asymmetrically attached to one another in comparison to the solutions known from the prior art. The advantage of the invention can be seen, inter alia, that a very simple and consequently inexpensive construction of the machine can be realized, since both the compression and the expansion take place with only one movable displacer element
Der verdichterseitige Forderraum erstreckt sich in der Regel von einem radial aussen angeordneten Niederdruck-Emlass zu einem radial innenliegenden Hoch- druck-Auslass Wenn sich der expanderseitige Forderraum nun von einem radial innenliegenden Hochdruckraum zu einem radial aussenliegenden Niederdruck- Auslass erstreckt, so wird das Arbeitsmittel auf der verdichterseitigen Seite - in radialer Richtung betrachtet - entgegen der Richtung des Arbeitsmitteis auf der expanderseitigen Seite gefordert Dies hat den Vorteil, dass die durch die Gasdrucke hervorgerufenen Belastungen auf die Mittelscheibe und die spiralförmigen Leisten auf der Verdichter- und Expanderseite etwa symmetrisch sindThe compressor-side delivery space generally extends from a radially outside low-pressure outlet to a radially inside high-pressure outlet. If the expansion-side delivery room now extends from a radially inside high-pressure room to a radially outside low-pressure outlet, the working fluid is opened on the compressor side - viewed in the radial direction - against the direction of the working center on the expander side. This has the advantage that the loads on the center plate caused by the gas pressure and the spiral strips on the compressor and expander side are approximately symmetrical
Wenn sich hingegen der expanderseitge Forderraum ebenfalls von einem radial aussenliegenden Einlass zu einem radial innenliegenden Niederdruckraum erstreckt, so wird das Arbeitsmittel auf der verdichterseitigen Seite - in radialer Richtung betrachtet - in der gleichen Richtung gefordert wie das Arbeitsmittel auf der expanderseitigen Seite Dadurch kommen die - in radialer Richtung betrachtet - inneren Enden der spiralförmigen Leisten auf der Expanderseite bezüglich der Mittelscheibe etwa gegenüber den ebenfalls in radialer Richtung betrachtet inneren Enden der verdichterseitigen spiralförmigen Leisten zu hegen Die Anbindung der inneren Enden der spiralförmigen Leisten an der Mittelscheibe ist im Maschinenbetrieb hoch belastet und entsprechend dem Druckverhaltnis auf der Ver- dichterseite mehr oder minder heiss Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei Einsatz einer solchen Maschine bei hohem Verdichtungsdruckverhaltnis ein War- metransport aus dem inneren heissen Ende der verdichterseitigen Leiste durch die Mittelscheibe hindurch zum kalten inneren Ende der expander-seitigen Leiste erfolgen kann Von Bedeutung wird diese Anordnung, wenn ein gut Warme leitendes Leichtmetall für die Herstellung des Verdrangers zum Einsatz kommt Durch solche leichte Materialien resultiert eine im Maschinenbetrieb relativ niedrige Fliehkraft des Verdrängerbauteiles.If, on the other hand, the expansion-side delivery space also extends from a radially external inlet to a radially internal low-pressure space, the working medium on the compressor side - viewed in the radial direction - is demanded in the same direction as the working medium on the expansion side viewed in the radial direction - the inner ends of the spiral strips on the expander side with respect to the center disk are approximately opposite the inner ends of the compressor-side spiral strips, also viewed in the radial direction. The connection of the inner ends of the spiral strips to the center disk is highly stressed in machine operation and accordingly Pressure ratio on the compressor side more or less hot This arrangement has the advantage that when using such a machine with a high compression pressure ratio, heat is transported from the inner hot end of the compressor on the side bar through the middle pane to the cold inner end of the expander-side bar This arrangement becomes important if a light, heat-conducting metal is used for the production of the displacer Such light materials result in a relatively low centrifugal force of the displacer component in machine operation.
Wenn die Nabe der Scheibe verdichterseitig vom einem Hochdruckraum umgeben ist, ist es zweckmässig, dass der Nabeninnenraum gegenüber diesem Hochdruckraum mit einem Verschluss luftdicht abgeschlossen ist. Dadurch kann ein - für den Ausgleich der exzentrischen Bewegung der Exzenterscheibe und des Verdrängers vorgesehenes - Gegengewicht auf der Antriebswelle mit Vorteil im expanderseitig die Nabe umgebenden Druckraum angeordnet werden. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist die absolute Trennung des Schmieröles von der verdichteten Luft.If the hub of the disk is surrounded by a high-pressure chamber on the compressor side, it is expedient for the interior of the hub to be sealed airtight with respect to this high-pressure chamber. As a result, a counterweight - provided for compensating the eccentric movement of the eccentric disk and the displacer - can advantageously be arranged on the drive shaft in the pressure chamber surrounding the hub on the expander side. The advantage of such an arrangement is the absolute separation of the lubricating oil from the compressed air.
Wenn der Rotor eines den Verdränger antreibenden Elektromotors auf einer gemeinsamen Antriebswelle mit der Exzenterscheibe und dem Verdränger angeordnet ist, ist es sinnvoll, dass auf der dem Verdränger abgewandten Seite des Elektromotors ein Zwischengehäuse am Gehäuse des Elektromotors angebracht ist, in welches Zwischengehäuse die mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung versehene Antriebswelle hineinragt, und dass am Zwischengehäuse ein Gehäuse für einen Schmiermitttelvorrat befestigt ist. Vorteilhaft ist eine solche Anordnung mit Zwischengehäuse für die Aufnahme beispielsweise eines kombinierten Reduktions- und Synchronisations-Getriebes, welches in den Ölvorrat hineinragt und so geschmiert wird.If the rotor of an electric motor driving the displacer is arranged on a common drive shaft with the eccentric disk and the displacer, it makes sense that an intermediate housing is attached to the housing of the electric motor on the side of the electric motor facing away from the displacer, into which intermediate housing the one with a lubricant -Transport device provided drive shaft, and that a housing for a lubricant supply is attached to the intermediate housing. Such an arrangement with an intermediate housing is advantageous for accommodating, for example, a combined reduction and synchronization gear, which projects into the oil reservoir and is thus lubricated.
Wenn in bekannter Weise das Verdrängerbauteil durch eine beabstandete zweite Exzenteranordnung geführt wird, so sind die beiden Exzenterwellen mit gleich grossen Zahnräder versehen. Diese werden durch ein drittes Zahnrad angetrieben und synchronisiert. Das dritte Zahnrad ist vorzugsweise kleiner und sitzt auf der Welle des Antriebsmotors. Dieser baut als schnell drehender Elektromotor klein. Das Gewicht der gesamten Verdichter-Expandereinheit wird dadurch niedriger gegenüber dem Einsatz eines Elektromotors, welcher mit gleicher Drehzahl wie der Verdichter-Expander dreht. Es bietet sich an, die Wandung der expanderseitigen Hälfte des Gehäuses im Bereich des Auslasses so auszugestalten, dass sich zusammen mit dem äusse- ren Ende der Zylinderwand des expanderseitigen Förderraumes ein Behälter für die Aufnahme von Schmiermittel bildet, wobei dieser Behälter über externe Leitungen mit dem Schmiermittelkreislauf verbunden ist. Da die den Expander verlassenden Gase eine niedrige Temperatur haben, kann durch diese Anordnung des Schmierölbehälters am äusseren Ende der Zylinderwand das Schmiermittel während des Maschinenbetriebes gekühlt werden.If the displacer component is guided in a known manner through a spaced-apart second eccentric arrangement, the two eccentric shafts are provided with gear wheels of the same size. These are driven and synchronized by a third gear. The third gear is preferably smaller and sits on the shaft of the drive motor. This builds small as a fast rotating electric motor. The weight of the entire compressor expander unit is therefore lower than when using an electric motor which rotates at the same speed as the compressor expander. It is advisable to design the wall of the expander-side half of the housing in the area of the outlet in such a way that, together with the outer end of the cylinder wall of the expander-side delivery space, a container for receiving lubricant forms, this container communicating with the Lubricant circuit is connected. Since the gases leaving the expander are at a low temperature, this arrangement of the lubricating oil container at the outer end of the cylinder wall allows the lubricant to be cooled during machine operation.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der diversen Arbeitsmittel ist mit Pfeilen dargestellt. Funktionsgleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Several exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Only the elements essential for understanding the invention are shown. The direction of flow of the various tools is shown with arrows. Functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the different figures.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Verdrängermaschine;1 shows a longitudinal section through the displacement machine.
Fig. 2 einen Teilschnitt aus Fig. 1 , vergrössert dargestellt, mit der Abdichtung der Leisten auf dem Grund der sichelförmigen Arbeitsräume;FIG. 2 shows a partial section from FIG. 1, enlarged, with the sealing of the strips on the base of the crescent-shaped work spaces;
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Verdrängermaschine gemass 3-3 in Fig. 1 mit dem Expansionsteil der Verdrängermaschine;3 shows a cross section through the displacement machine according to 3-3 in Figure 1 with the expansion part of the displacement machine.
Fig. 4 einen Schnitt durch die Scheibe des Läufers der Verdrängermaschine gemass Linie 4-4 in Fig. 1 ; Fig. 5 einen Querschnitt durch den Verdichterteil der Verdrängermaschine gemass Linien 5-5 und 5'-5' in Fig. 1 ;4 shows a section through the disk of the rotor of the displacement machine along line 4-4 in FIG. 1; 5 shows a cross section through the compressor part of the displacement machine according to lines 5-5 and 5'-5 'in FIG. 1;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante der Verdrängermaschine mit Antriebsmotor und Kreislauf für Schmier- und Kühlmittel;6 shows a longitudinal section through an embodiment variant of the displacement machine with drive motor and circuit for lubricants and coolants;
Fig. 7 einen Querschnitt durch die Antriebswelle entlang der Linie 7-7 in Fig. 6;7 shows a cross section through the drive shaft along the line 7-7 in Fig. 6 .;
Fig. 8 einen Querschnitt durch die Verdrängermaschine gemass Linie 8-8 in Fig. 6 mit dem Expansionsteil der Verdrängermaschine und einer als Schmier- und Kühlmittelvorrat ausgebildeten Gehäusehälfte;8 shows a cross section through the displacement machine along line 8-8 in FIG. 6 with the expansion part of the displacement machine and a housing half designed as a lubricant and coolant supply;
Fig. 9 das Prinzip einer Ausführungsvariante, bei welcher die Expansion von radial aussen nach radial innen durchgeführt wird.Fig. 9 shows the principle of a variant in which the expansion is carried out from the radially outside to the radially inside.
Fig. 10 das Prinzip einer Ausführungsvariante gemass Fig. 9 mit Doppelexzentertrieb und Synchronisations-Zahnräder.Fig. 10 shows the principle of an embodiment variant according to Fig. 9 with double eccentric drive and synchronization gears.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention
Zwecks Erläuterung der Funktionsweise der Verdrängermaschine wird auf die bereits eingangs genannte DE-C3-26 03 462 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozessablauf kurz beschrieben:For an explanation of the functioning of the displacement machine, reference is made to DE-C3-26 03 462 already mentioned at the beginning. Only the machine structure and process flow necessary for understanding are briefly described below:
Mit 1 ist in den Fig. 1 und 6 die Verdichter-/Expandermaschine insgesamt bezeichnet. Die Indizes „a" bei den Bezugszeichen sind für die Verdichterseite; die Indizes „b" werden für die Expanderseite von 1 benutzt. An beiden Seiten der Scheibe 2 ist je ein spiralförmig verlaufender Verdrängerkörper angeordnet. Es handelt sich um Leisten 3a, 3b, die senkrecht auf der Scheibe 2 gehalten sind. Die Spirale selbst ist im gezeigten Beispiel aus mehreren, aneinander anschliessenden Kreisbögen gebildet. Mit 4 ist eine Nabe bezeichnet, mit welcher die Scheibe 2 auf einem Exzenterlager 17 aufgezogen ist. Die Fig. 1 , 4 und 6 zeigen das Lager 17, welches auf einer Exzenterscheibe 23 sitzt, die ihrerseits Teil einer Antriebswelle 24 ist. In Fig. 4 ist mit 5 ist ein radial ausserhalb der Leisten 3a, 3b angeordnetes Auge bezeichnet für die Aufnahme eines Führungsiagers 25, welches auf einem Bolzen 26a aufgezogen ist. Dieser ist seinerseits Teil einer Führungseinrichtung 49, welche z. B. aus einer Schwinge 56 besteht, deren eines Ende drehbar um die Achse 50 mittels Bolzen 26b und Lager 27 im Gehäuse 7a, 7b gelagert ist. Das andere Ende greift über den Bolzen 26a und das Lager 25 in das Auge 5 des Läufers ein.1 and 6 the compressor / expander machine as a whole is designated in FIGS. The indices "a" in the reference symbols are for the compressor side; the indices "b" are used for the expander side of FIG. 1. A spiral-shaped displacement body is arranged on both sides of the disk 2. These are strips 3a, 3b which are held vertically on the pane 2. In the example shown, the spiral itself is formed from a plurality of circular arcs adjoining one another. 4 with a hub is designated with which the disc 2 is mounted on an eccentric bearing 17. 1, 4 and 6 show the bearing 17, which is seated on an eccentric disk 23, which in turn is part of a drive shaft 24. In FIG. 4, 5 denotes an eye arranged radially outside of the strips 3a, 3b for receiving a guide slide 25 which is mounted on a bolt 26a. This in turn is part of a guide device 49 which, for. B. consists of a rocker 56, one end of which is rotatable about the axis 50 by means of bolts 26b and bearings 27 in the housing 7a, 7b. The other end engages the eye 5 of the rotor via the bolt 26a and the bearing 25.
Gemass Fig. 1 , 5 und 6 sind am Spiralenaustritt bei der Verdichterseite in der Gehäusehälfte 7a Durchbrüche 6a vorgesehen, damit das Fördermedium durch den einseitig angeordneten zentralen Auslass 13 abgezogen werden kann.According to FIGS. 1, 5 and 6, openings 6a are provided at the spiral outlet on the compressor side in the housing half 7a so that the medium can be drawn off through the central outlet 13 arranged on one side.
In Fig. 1 ist das aus zwei Hälften zusammengesetzte, über Befestigungsaugen 8a, 8b zur Aufnahme von Verschraubungen 8c miteinander verbundenen Maschinengehäuse 7a, 7b gezeigt. 11a bezeichnet den Förderraum auf der Verdichterseite, der nach der Art eines spiralförmigen Schlitzes in die Gehäusehälfte 7a eingearbeitet ist. Er verläuft parallel von einem äusseren Umfang der Spirale in der Gehäusehälfte 7a angeordneten Niederdruck-Einlass 12 zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen Druckraum 33a und zum Hochdruck-Auslass 13. Der Förderraum 11a weist im wesentlichen eine oder mehrere etwa parallele, ungefähr in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 51a auf, die im vorliegenden Fall wie die Leiste 3a der Scheibe 2 eine Spirale umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden 51 a greift die Leiste 3a ein, deren Krümmung so bemessen ist, dass die Leiste 3a die innere Zylinderwand 15a und die äussere Zylinderwand 14a beispielsweise an jeweils einer Stelle 21a nahezu berührt (Fig. 5). Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der seitlichen Abdichtung der Leiste 3a gegenüber den in die Gehäusehälfte 7a eingearbeiteten Grundflächen des spiralförmigen Schlitzes. Diese erfolgt z.B. durch einen berührenden Dichtstreifen 28, welcher in eine dafür vorgesehene Nut in der Leiste 3 eingearbeitet ist.1 shows the machine housing 7a, 7b, which is composed of two halves and is connected to one another via fastening eyes 8a, 8b for receiving screw connections 8c. 11a denotes the delivery space on the compressor side, which is worked into the housing half 7a in the manner of a spiral slot. It runs parallel from an outer circumference of the spiral in the housing half 7a arranged low pressure inlet 12 to a pressure chamber 33a provided inside the housing and to the high pressure outlet 13. The delivery chamber 11a has essentially one or more approximately parallel, approximately equally spaced from each other Cylinder walls 51a, which in the present case, like the bar 3a of the disk 2, comprise a spiral. The bar 3a engages between these cylinder walls 51a, the curvature of which is dimensioned such that the bar 3a almost touches the inner cylinder wall 15a and the outer cylinder wall 14a, for example at one point 21a (FIG. 5). Fig. 2 shows an embodiment of the lateral sealing of the strip 3a with respect to the base surfaces of the spiral slot machined into the housing half 7a. This is done, for example, by a touching sealing strip 28, which is incorporated in a groove provided in the strip 3.
Der Antrieb der Scheibe 2 besorgt die Antriebswelle 24 über die Exzenterscheibe 23. Die Führung der Scheibe 2 wird durch die Führungseinrichtung 49 (Fig. 4) besorgt. Je nachdem, ob die Führungseinrichtung 49 aus einer Schwinge 56 oder aus einer mit der Antriebswelle 24 synchron laufenden Führungswelle (nicht dargestellt) besteht, führen alle Punkte auf der Leiste 3a eine ellipsenähnliche oder eine kreisförmige Verschiebe-bewegung mit einer der Exzentrizität „e" entsprechenden Auslenkung aus. In der Fig. 4 ist die Nabe 4 nicht erkenntlich, da dieser Teil der Scheibe 2 geschnitten dargestellt ist. Das Lager 17, mit welchen die Scheibe 2 auf der Exzenterscheibe 23 geführt wird, ist hier beispielsweise als Wälzlager dargestellt.The disk 2 is driven by the drive shaft 24 via the eccentric disk 23. The disk 2 is guided by the guide device 49 (FIG. 4). Depending on whether the guide device 49 consists of a rocker 56 or a guide shaft (not shown) running synchronously with the drive shaft 24, all points on the bar 3a perform an elliptical-like or a circular displacement movement with an eccentricity "e" corresponding 4, the hub 4 cannot be seen since this part of the disk 2 is shown in section 4. The bearing 17 with which the disk 2 is guided on the eccentric disk 23 is shown here, for example, as a roller bearing.
Infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherung der Leiste 3a an die innere Zylinderwand 15a resp. äussere Zylinderwand 14a der zugeordneten Förderkammer 11a ergeben sich auf beiden Seiten der Leiste 3a sichelförmige, das Arbeitsmedium einschliessende Arbeitsräume, die während des Antriebes der Scheibe 2 durch die Förderkammer 11a in Richtung auf den Druckraum 33a und den damit kommunizierenden zentralen Auslass 13 verschoben werden. Hierbei verringern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels wird entsprechend erhöht.Due to the multiple alternating approach of the bar 3a to the inner cylinder wall 15a, respectively. Outer cylinder wall 14a of the associated delivery chamber 11a results in crescent-shaped workrooms enclosing the working medium on both sides of the ledge 3a, which are displaced by the delivery chamber 11a in the direction of the pressure chamber 33a and the central outlet 13 communicating therewith while the disk 2 is being driven. The volumes of these working spaces decrease and the pressure of the working fluid is increased accordingly.
Analog zu dem voran Beschriebenen ist die Anordnung der Leiste 3b auf der Expanderseite der Maschine. 11b bezeichnet den Förderraum auf der Expanderseite, der ebenfalls nach der Art eines spiralförmigen Schlitzes in die Gehäusehälfte 7b eingearbeitet ist. Gemass Fig. 3 verläuft er parallel von einem äusseren Umfang der Spirale im Gehäuse angeordneten Niederdruck-Auslass 20 zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen Einlass, welcher Teil des Druckraumes 33b im Gehäuse 7b ist. Der Förderraum 11 b weist ebenfalls im wesentlichen etwa parallele, ungefähr in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 51b auf, die im vorliegenden Fall wie die Leiste 3b der Scheibe 2 eine Spirale umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden 14b, 15b greift die Leiste 3b ein, deren Krümmung so bemessen ist, dass die Leiste 3b die innere Zylinderwand 15b und die äussere Zylinderwand 14b beim Betrieb beispielsweise an jeweils einer Stelle 21b nahezu berührt.The arrangement of the strip 3b on the expander side of the machine is analogous to that described above. 11b denotes the conveying space on the expander side, which is also machined into the housing half 7b in the manner of a spiral slot. According to FIG. 3, it runs in parallel from an outer circumference of the spiral in the housing arranged low pressure outlet 20 to an inlet provided inside the housing, which part of the pressure chamber 33b in the Housing 7b is. The conveying space 11b likewise has essentially parallel cylinder walls 51b which are arranged approximately at a constant distance from one another and which, in the present case, like the bar 3b of the disk 2, comprise a spiral. Between these cylinder walls 14b, 15b engages the bar 3b, the curvature of which is dimensioned such that the bar 3b almost touches the inner cylinder wall 15b and the outer cylinder wall 14b during operation, for example at one point 21b each.
Die Leiste 3b ist auf der Scheibe 2 so angeordnet, dass beim Maschinenbetrieb infolge der mehrfachen abwechselnden Annäherung der Leiste 3b an die innere Zylinderwand 15b resp. äussere Zylinderwand 14b der zugeordneten Förderkammer 11 b sich auf beiden Seiten der Leiste 3a sichelförmige, das Arbeitsmedium einschliessende Arbeitsräume ergeben. Diese Arbeitsräume verschieben sich während des Antriebes der Scheibe 2 durch die Förderkammer 11 b in Richtung auf den zentralen Auslass 20. Dadurch vergrössern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels nimmt im Expanderteil ab. Durch die Expansion des sich in den Arbeitsräumen auf der Expanderseite befindenden Arbeitsmittels wird Arbeit an die Leiste 3b und somit die Exzenterscheibe 23 abgegeben. Damit sind die Verdichtungs- und die Expansions-funktion auf ein einziges, in einem feststehenden Gehäuse 7a, 7b kreisendes Bauteil bestehend aus Scheibe 2, Nabe 4 und Leisten 3a und 3b, zusammengefasst.The bar 3b is arranged on the disc 2 so that during machine operation due to the multiple alternating approach of the bar 3b to the inner cylinder wall 15b, respectively. Outer cylinder wall 14b of the associated delivery chamber 11b results in crescent-shaped workrooms enclosing the working medium on both sides of the ledge 3a. These working spaces move while the disk 2 is being driven through the delivery chamber 11b in the direction of the central outlet 20. This increases the volume of these working spaces and the pressure of the working fluid decreases in the expander part. Due to the expansion of the working medium located in the working spaces on the expander side, work is given off to the bar 3b and thus to the eccentric disk 23. The compression and expansion functions are thus combined on a single component, which rotates in a fixed housing 7a, 7b and consists of disk 2, hub 4 and strips 3a and 3b.
Fig. 5 zeigt die Anordnung der beidseitig der Scheibe 2 angebrachten Leisten 3a und 3b. Entsprechend der dargestellten Orientierung der Schnittrichtung 5-5 durch Fig. 1 ist der Drehsinn der Antriebswelle 24 mit dem Ausgleichsgewicht 16a um das Rotationszentrum 30 im Uhrzeigersinn. Gestrichelt ist gemass Schnitt 5'-5' in Fig. 1 der äussere Rand der Scheibe 2 und die Leiste 3b des Expanderteiles dargestellt. Der guten Übersichtlichkeit halber ist die spiralförmige Wand 51 b in der Gehäusehälfte 7b nicht dargestellt. Es ist jedoch die Anordnung der Leiste 3a auf der Verdichterseite gegenüber der Leiste 3b auf der Expanderseite erkenntlich. In Fig.1 ist die Antriebswelle mit einem Traglager 9a in einer Lageraufnahme 52a in der Gehäusehälfte 7a gelagert. Die Lageraufnahme 52a ist über AbStützungen 29a mit der Gehäusehälfte verbunden. Das Lager ist mittels einer Wellendichtung 33a gegen den Druckraum 33a abgedichtet. Zwischen den AbStützungen 29a befinden sich die Durchbrüche 6a. Durch diese Durchbrüche kann das auf höheren Druck gebrachte Fördermittel den Verdichterteil verlassen. Das Fördermittel kann einem hier nicht näher beschriebenen Prozess zugeführt werden.5 shows the arrangement of the strips 3a and 3b attached on both sides of the pane 2. According to the orientation of the cutting direction 5-5 shown in FIG. 1, the direction of rotation of the drive shaft 24 with the counterweight 16a around the center of rotation 30 is clockwise. The outer edge of the pane 2 and the bar 3b of the expander part are shown in broken lines in accordance with section 5'-5 'in FIG. 1. For the sake of clarity, the spiral wall 51b in the housing half 7b is not shown. However, the arrangement of the bar 3a on the compressor side compared to the bar 3b on the expander side can be seen. In Figure 1, the drive shaft is supported with a support bearing 9a in a bearing receptacle 52a in the housing half 7a. The bearing receptacle 52a is connected to the housing half via supports 29a. The bearing is sealed against the pressure chamber 33a by means of a shaft seal 33a. The openings 6a are located between the supports 29a. As a result of these breakthroughs, the conveying medium brought to higher pressure can leave the compressor part. The funding can be supplied to a process that is not described in more detail here.
Nach diesem Prozess, bei dem kein besonderer Druckabfall vorausgesetzt wird, soll das Arbeitsmittel über den Hochdruck-Einlass 19 in den inneren expanderseitigen Druckraum 33b des Expanderteiles strömen. In der Gehäusehälfte 7b ist die Antriebswelle mittels eines Traglagers 9b geführt, welches über eine Lageraufnahme 52b mit den Rippen 29b mit der Gehäusehälfte 7b abgestützt ist. Zwischen den Abstützungen befinden sich die Durchbrüche 6b, welche den Zugang des Arbeitsmittels in den expanderseitigen Druckraum 33b schaffen.After this process, in which no particular pressure drop is assumed, the working medium is to flow via the high-pressure inlet 19 into the inner expander-side pressure space 33b of the expander part. The drive shaft is guided in the housing half 7b by means of a support bearing 9b, which is supported with the housing half 7b by means of a bearing receptacle 52b with the ribs 29b. The openings 6b are located between the supports and provide access for the working medium to the pressure chamber 33b on the expander side.
Die Führung der Scheibe 2 auf der Exzenterscheibe 23 erfolgt über das Exzenterlager 17, auf welches die Nabe 4 aufgezogen ist und welches gegenüber den Druckräumen 33a und 33b z.B. mit Wellendichtungen 18 abgedichtet ist. Mit 31 ist das Zentrum der Exzenterscheibe 23 bezeichnet. Dieses Zentrum ist mit einer Exzentrizität „e" vom Rotationszentrum 30 beabstandet. Auf der Antriebswelle 24 sind Gegengewichte 16a und 16b angebracht, die einen ausgeglichenen Lauf der Maschine gewährleisten.The disk 2 is guided on the eccentric disk 23 via the eccentric bearing 17, onto which the hub 4 is mounted and which is opposite the pressure chambers 33a and 33b e.g. is sealed with shaft seals 18. With 31 the center of the eccentric disk 23 is designated. This center is spaced from the rotation center 30 by an eccentricity "e". Counterweights 16a and 16b are mounted on the drive shaft 24, which ensure a balanced running of the machine.
Fig. 6 zeigt eine Variante der Verdichter-/Expandermaschine mit einem Antriebsmotor, vorzugsweise einem Elektromotor. Das Gehäuse 66 des Motors weist Gewindeaugen 8b' auf, in welche Verschraubungen 8c eingreifen. Zusammen mit einem Zwischengehäuse 54 auf der Expanderseite und den Gehäusehälften 7a und 7b wird die Verdichter-/Expandermaschine 1 mit dem Elektromotor zu einer Maschine verbunden. Die eintrittsseitige Führung des zu expandierenden Arbeitsmittels im Zwischengehäuse 54 muss dem Umstand Rechnung tragen, dass das Arbeitsmittel im Expansionsteil der Verdichter-/Expandermaschine in radialer Richtung betrachtet, von innen nach aussen strömt; es muss in das Zentrum der Expansionseite der Verdrängermaschine hineingeführt werden. Die schematisch dargestellte Lösung zeigt, dass das Arbeitsmittel beim Hochdruckeintritt 55 in das Zwischengehäuse 54 eintritt und durch Durchbrüche 99 in einen ringförmigen Raum 32 gelangt. Dieser Raum 32 ist auf der Seite der Verdichter-/Expandermaschine 1 durch die Welle 24 mit einem Traglager 58 und auf der Seite des Elektromotors durch eine Wellendichtung 62 gegen den im Elektromotorgehäuse-Innenraum 63 herrschenden Umgebungsdruck abgedichtet. Die Wellendichtung 62 greift auf einer an der Antriebswelle angebrachten Verdickung 44 ein. Der Ringraum 32 ist über Durchbrüche 57 in der Welle 24 mit dem Druckraum 33b verbunden, so dass das zu expandierende Arbeitsmittel in den Innenraum 33b des Expanderteiles gelangen kann.6 shows a variant of the compressor / expander machine with a drive motor, preferably an electric motor. The housing 66 of the motor has threaded eyes 8b 'into which screw connections 8c engage. Together with an intermediate housing 54 on the expander side and the housing halves 7a and 7b, the compressor / expander machine 1 is connected to the electric motor to form a machine. The entry-side guidance of the working medium to be expanded in the intermediate housing 54 must take into account the fact that the working medium in the expansion part of the compressor / expander machine, viewed in the radial direction, flows from the inside to the outside; it must be fed into the center of the expansion side of the displacement machine. The schematically illustrated solution shows that the working medium enters the intermediate housing 54 at the high pressure inlet 55 and passes through openings 99 into an annular space 32. This space 32 is sealed on the side of the compressor / expander machine 1 by the shaft 24 with a support bearing 58 and on the side of the electric motor by a shaft seal 62 against the ambient pressure prevailing in the interior of the electric motor housing 63. The shaft seal 62 engages on a thickening 44 attached to the drive shaft. The annular space 32 is connected to the pressure space 33b via openings 57 in the shaft 24, so that the working medium to be expanded can reach the interior 33b of the expander part.
Die Durchführung des Arbeitsmittels durch die Durchbrüche in der Welle 24 ist deshalb zweckmässig, weil die gesamte Antriebswelle mit dem Rotor 64 des Elektromotors nur mit zwei Traglagern 58, 93 geführt ist. Desweiteren soll - im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 - nur noch ein Gegengewicht 16 auf der Welle 24 angebracht werden und zwar auf der Expanderseite. Um die für einen stabilen Lauf der Maschine notwendige Biegesteifigkeit der Antriebswelle 24 zu gewährleisten, ist diese im Bereiche des Traglagers 58 mit einem relativ grossen Durchmesser bemessen. Die Anbringung von Durchbrüchen 57 (s. auch Fig. 7 und 8) in der steifen Partie zur Einführung des zu expandierenden Arbeitsmittels ist zweckmässig.Carrying out the working medium through the openings in the shaft 24 is expedient because the entire drive shaft with the rotor 64 of the electric motor is only guided with two support bearings 58, 93. Furthermore, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, only a counterweight 16 is to be attached to the shaft 24, specifically on the expander side. In order to ensure the bending stiffness of the drive shaft 24, which is necessary for stable running of the machine, it is dimensioned with a relatively large diameter in the region of the support bearing 58. The provision of openings 57 (see also FIGS. 7 and 8) in the rigid part for the introduction of the working medium to be expanded is expedient.
Das Traglager 58 ist in dem in der Fig. 6 gezeigten Beispiel als Wälzlager ausgeführt, an dessen Aussenring ein Positionsring 59 angebracht ist, der in einer z. B. in der Gehäusehälfte 7b eingearbeiten Vertiefung einliegt und durch das Zwischengehäuse 54 eingeklemmt ist. Der Innenring des Wälzlagers 58 steht bei der Antriebswelle 24 auf einer Seite an einem Bund 82 und auf der anderen Seite an einem Ring 83 an. Durch diese Anordnung ist die Antriebswelle 24 axial gegenüber den Gehäuseteilen 7a, 7b, 54 und 66 geführt.The support bearing 58 is designed in the example shown in FIG. 6 as a roller bearing, on the outer ring of which a position ring 59 is attached, which in a z. B. recess in the housing half 7b and is clamped by the intermediate housing 54. The inner ring of the roller bearing 58 is in contact with the drive shaft 24 on one side on a collar 82 and on the other side a ring 83. With this arrangement, the drive shaft 24 is guided axially relative to the housing parts 7a, 7b, 54 and 66.
Auf der der Verdichter-/Expandereinheit 1 gegenüberliegenden Seite des Elektromotors, der im wesentlichen aus dem Gehäuse 66 und dem Rotor 64 besteht, ist ein Schmiermittelbehälter 68 mit dem Schmiermittelvorrat 69 angeordnet. Es ist eine Vorrichtung, die einen Schmiermittelstrom zur Schmierung und Kühlung des hochbelasteten Exzenterlagers 17 erzeugt, notwendig, weil die Verdichter- /Expandermaschine in Bezug auf den geförderten Arbeitsmittelstrom klein bauen soll und deshalb bei hoher Drehzahl betrieben wird. Dies hat die erwähnte hohe Belastung des Exzenterlagers 17 zur Folge. Der Schmiermittelkreislauf ist folgender.On the side of the electric motor opposite the compressor / expander unit 1, which essentially consists of the housing 66 and the rotor 64, a lubricant container 68 with the lubricant supply 69 is arranged. A device that generates a lubricant flow for lubricating and cooling the highly loaded eccentric bearing 17 is necessary because the compressor / expander machine is to be small in relation to the flow of working fluid being conveyed and is therefore operated at high speed. This results in the aforementioned high load on the eccentric bearing 17. The lubricant circuit is as follows.
Der Behälter 68 umschliesst ein Gehäuse 71 , welches das der Verdichter-/Expan- dereinheit abgewandte Traglager 93 der Welle 24 aufnimmt. Desweiteren ist im Gehäuse 71 eine hier nicht näher beschriebene Schmiermittel-Fördervorrichtung 72 auf der Antriebswelle 24 aufgezogen und durch diese angetrieben. Diese Schmiermittel-Fördervorrichtung 72 saugt das Schmiermittel über eine Saugleitung 79 aus dem Vorrat 69 an und fördert dieses unter erhöhtem Druck in einen Raum 73.The container 68 encloses a housing 71 which receives the support bearing 93 of the shaft 24 facing away from the compressor / expander unit. Furthermore, a lubricant delivery device 72, which is not described in more detail here, is mounted in the housing 71 on the drive shaft 24 and driven by the latter. This lubricant delivery device 72 sucks the lubricant from the supply 69 via a suction line 79 and conveys it into a space 73 under increased pressure.
In der für den Rotor 64 und der Verdichter-/Expandermaschine 1 gemeinsamen Welle 24 ist in einer zentralen Bohrung 76 ein Einsatz 75 eingebaut, welcher seinerseits eine zentrale Förderbohrung 74 aufweist. Diese ist auf der Seite des Schmiermittelvorrates mit dem Raum 73 verbunden. Auf der Seite der Verdichter- /Expandereinheit 1 ist die Förderbohrung 74' mit einer in der Exzenterscheibe 23 radial angeordneten Bohrung 88 verbunden. Die Bohrung 88 mündet an deren radial äusseren Ende direkt in das Exzenterlager 17 und versorgt dieses mit Schmiermittel. In der Fig. 6 ist dieses Lager als Gleitlager dargestellt; in der Nabe 4 ist eine Gleitlagerbüchse 17' eingezogen. Die Nabe 4 ist mit einem Verschluss 60 gegenüber dem Raum 33a resp. dem Auslass 13 verschlossen. Durch diesen Verschluss erreicht man die vollständige Trennung des Schmiermittels vom Arbeitsmittel. Das Arbeitsmittel kann somit völlig schmiermittelfrei gefördert werden. Dies im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 , bei welcher die Anordnung der Wellendichtungen 10a und 18 verdichter- seitig zu einem Austreten von Schmiermittel in den Raum 33a führen kann; Wellendichtungen können nicht vollständig abdichten.In the shaft 24 common to the rotor 64 and the compressor / expander 1, an insert 75 is installed in a central bore 76, which in turn has a central delivery bore 74. This is connected to the space 73 on the lubricant supply side. On the side of the compressor / expander unit 1, the delivery bore 74 'is connected to a bore 88 arranged radially in the eccentric disk 23. The bore 88 opens at its radially outer end directly into the eccentric bearing 17 and supplies it with lubricant. In Fig. 6 this bearing is shown as a plain bearing; In the hub 4, a plain bearing bush 17 'is drawn. The hub 4 is with a closure 60 relative to the space 33a, respectively. the outlet 13 closed. This closure ensures that the lubricant is completely separated from the working fluid. The working fluid can thus be pumped without any lubricant. This is in contrast to the embodiment according to FIG. 1, in which the arrangement of the shaft seals 10a and 18 on the compressor side can lead to lubricant escaping into the space 33a; Shaft seals cannot seal completely.
In den durch den Verschluss 60 entstehenden Raum 80 kann das Schmiermittel aus dem Exzenterlager 17 austreten. Der Schmiermittelaustritt aus der gegenüberliegenden Seite des Lagers 17 erfolgt in einen ringförmigen Raum 53c, welcher mittels eines Wellendichtringes 18 gegenüber dem expanderseitigen Druckraum 33b abdichtet. Die Schmiermittelsammelräume 53c und 80 sind über je eine Bohrung 81 mit dem Schmiermittel-Rückflusskanal 77 in der Welle 24 verbunden. Dieser Kanal entsteht durch einen Einsatz 75, welcher in seiner mittleren Partie am äusseren Umfang verjüngt ist. In der Fig. 7 ist der Einsatz 75 in der verjüngten Partie geschnitten dargestellt (Schnitt 7-7 in Fig. 6) und zeigt nebst dem Rotationszentrum 30 der Welle 24 die Förderbohrung 74, den ringförmigen Schmiermittel-Rückflusskanal 77, sowie die zentrale Bohrung 76 für den Einsatz 75. An der Seite des Schmiermittelvorrates 69 ist eine radiale Bohrung 77c in die Welle 24 eingearbeitet. Durch diese Bohrung kann das Schmiermittel in einen ringförmigen Sammelraum 45 gelangen. Der Sammelraum 45 ist in das Gehäuse 66 eingearbeitet und wird zusammen mit einem Wellendichtring 78 und dem Förderpumpengehäuse der Schmiermittel-Fördervorrichtung 72 sowie der Welle 24 gebildet. Im Gehäuse 66 ist eine Bohrung 90 angebracht, durch welche das rückströmende Schmiermittel in den Vorrat 69 zurückströmen kann.The lubricant can escape from the eccentric bearing 17 into the space 80 created by the closure 60. The lubricant escapes from the opposite side of the bearing 17 into an annular space 53c, which seals against the expander-side pressure space 33b by means of a shaft sealing ring 18. The lubricant collecting spaces 53c and 80 are each connected to the lubricant return channel 77 in the shaft 24 via a bore 81. This channel is created by an insert 75, which is tapered in its middle part on the outer circumference. 7, the insert 75 is shown in section in the tapered section (section 7-7 in FIG. 6) and, in addition to the center of rotation 30 of the shaft 24, shows the delivery bore 74, the annular lubricant return flow channel 77, and the central bore 76 for the insert 75. A radial bore 77c is machined into the shaft 24 on the side of the lubricant supply 69. The lubricant can enter an annular collecting space 45 through this bore. The collecting space 45 is machined into the housing 66 and is formed together with a shaft sealing ring 78 and the feed pump housing of the lubricant delivery device 72 and the shaft 24. A bore 90 is made in the housing 66, through which the back-flowing lubricant can flow back into the reservoir 69.
Durch die Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels (z.B. Luft) entsteht eine Temperaturerhöhung im Raum 33a gegenüber der Temperatur, die im Nieder- druck-Einlass 12 herrscht. Die höhere Temperatur im Raum 33a wirkt auf die in diesem Raum kreisende Nabenpartie 4 mit Verschluss 60 ein. Dem Schmiermittel kommt nebst der primären Aufgabe der Schmierung des Lagers 17 auch die Auf- gäbe der Wärmeabfuhr aus der Nabenpartie 4 mit Verschluss 60 zu. Das, wie oben beschrieben, in den Vorrat 69 zurückströmende Schmiermittel muss dort seine aufgenommene Wärme z. B. an die Umgebung abgeben können.The compression of the gaseous working medium (eg air) results in an increase in temperature in the space 33a compared to the temperature prevailing in the low-pressure inlet 12. The higher temperature in the room 33a acts on the hub part 4 with closure 60 circling in this room. In addition to the primary task of lubricating the bearing 17, the lubricant also would be the heat dissipation from the hub portion 4 with closure 60. The lubricant flowing back into the supply 69, as described above, has to absorb its absorbed heat there. B. can deliver to the environment.
Eine Ausführungsform zur Wärmeabfuhr ist ebenfalls in der Fig. 6 dargestellt. Dem Stande der Technik entsprechend weisen Elektromotoren oft ein Lüfterrad 67 auf, welches beim vorliegenden Beispiel auf der Welle 24 aufgezogen ist. Durch Durchbrüche 65 im Gehäuse 66 gelangt der Kühlluftstrom 85 ins Innere des Elektromotors und erfährt je nach der Stärke des durch das Gebläserad 67 erzeugten Kühlluftstromes 85 eine mehr oder minder starke Temperaturerhöhung. Vorausgesetzt, dass das Lüfterrad kräftig genug bemessen ist, ergibt sich eine vorteilhafte Ausführung für die Kühlung des Schmiermittels im Vorratsbehälter 68. Durch Umlenken des Kühlluftstromes mittels Luftführungsmittel 84 wird dieser an den Kühlflächen 70, welche am Behälter 68 angebracht sind, vorbeigeführt und nimmt weitere Wärme aus dem Behälter 68 auf.An embodiment for heat dissipation is also shown in FIG. 6. According to the state of the art, electric motors often have a fan wheel 67, which in the present example is mounted on the shaft 24. Through openings 65 in the housing 66, the cooling air flow 85 reaches the interior of the electric motor and, depending on the strength of the cooling air flow 85 generated by the impeller 67, experiences a more or less strong temperature increase. Provided that the fan wheel is dimensioned strong enough, there is an advantageous embodiment for cooling the lubricant in the storage container 68. By deflecting the cooling air flow by means of air guide means 84, this is guided past the cooling surfaces 70, which are attached to the container 68, and takes on further heat from the container 68.
Eine Variante zur Abführung der Wärme aus dem Schmiermittel ist in Fig. 8 dargestellt. Die Zeichnung zeigt schematisch einen Wandungsteil 94 des Gehäuses 7b, welcher so ausgebildet ist, dass ein Behälter 95 entsteht. Dieser Behälter befindet sich im Bereich des - in Strömungsrichtung betrachtet - äusseren Endes 98 der Zylinderwand 51 b. Die Zu- und Abführung des Schmiermittels zum und vom Behälter 95 erfolgt über externe, nicht näher beschriebene Leitungen 96, 97, welche mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung 72, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, verbunden sein kann. Die Anordnung nützt die Tatsache aus, dass bei der Expansion des gasförmigen Arbeitsmittels die Temperatur abnimmt.A variant for removing the heat from the lubricant is shown in FIG. 8. The drawing schematically shows a wall part 94 of the housing 7b, which is designed such that a container 95 is formed. This container is located in the region of the outer end 98 of the cylinder wall 51 b, viewed in the direction of flow. The supply and discharge of the lubricant to and from the container 95 takes place via external lines 96, 97, which are not described in detail and which can be connected to a lubricant delivery device 72, as shown in FIG. 6. The arrangement takes advantage of the fact that the temperature decreases as the gaseous working medium expands.
Beim Einsatz der Verdichter-/Expandermaschine 1 zum Beispiel an Brennstoffzellen ist die Temperatur am Eintritt des Arbeitsmittels in den Raum 33b relativ niedrig, vorausgesetzt, es werden keine besonderen Vorrichtungen eingesetzt, welche die Temperatur des Arbeitsmittels im Hochdruck-Einlass 19, resp. 55, 33b der Expansionsmaschine erhöhen. Solche Vorrichtungen können z.B. aus einem Wärmetauscher bestehen, welche die Wärme der verdichteten Luft nach dem Auslass 13 an das zu expandierende Arbeitsmittel vor dem Einlass 19, resp. 55, 33b abgeben und dieses zur Erhöhung der Expansions-Arbeitsfähigkeit erwärmen.When using the compressor / expander 1, for example on fuel cells, the temperature at the entry of the working fluid into the space 33b is relatively low, provided that no special devices are used which measure the temperature of the working fluid in the high-pressure inlet 19 or. 55, 33b of the expansion machine. Such devices can consist, for example, of a heat exchanger, which transfers the heat of the compressed air to the Outlet 13 to the work equipment to be expanded before the inlet 19, respectively. Release 55, 33b and heat this to increase the ability to expand.
Da beim Brennstoffzelleneinsatz ein wesentliches Oxidationsprodukt Wasser ist, womit das Arbeitsmittel vor dem Expansionsprozess angereichert wird, darf man davon ausgehen, dass der Taupunkt gegen den Niederdruck-Auslass 20 hin deutlich unterschritten und je nach Anfangstemperatur der Expansion auch der Gefrierpunkt unterschritten wird. Wenn keine besonderen Massnahmen vorgenommen werden, kann im Maschinenbetrieb Eis im Bereiche der Zylinderwände 98 entstehen.Since water is an essential oxidation product in the use of fuel cells, which enriches the working fluid prior to the expansion process, it can be assumed that the dew point towards the low-pressure outlet 20 is significantly lower and, depending on the initial temperature of the expansion, the freezing point is also fallen below. If no special measures are taken, ice can form in the area of the cylinder walls 98 during machine operation.
Dies wird dadurch vermieden, dass die Partie um den Auslass 20, 98 benutzt wird, um den Schmiermittelvorrat 95 dort anzubringen. Dieser wird durch diese Massnahme einerseits gekühlt und verhindert andererseits die Eisbildung bei 20, 98.This is avoided by using the lot around the outlet 20, 98 to attach the lubricant supply 95 there. This measure is cooled on the one hand by this measure and on the other hand prevents ice formation at 20, 98.
In Fig. 9 ist eine Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Expansion des Arbeitsmittels von radial aussen nach radial innen erfolgt. Im Gegensatz zu der in den Fig. 1 , 3 und 6 gezeigten Expansion strömt das Hochdruckgas durch eine Öffnung 55 in den Hochdruckraum 33b. Das expandierte Gas strömt durch Durchbrüche 57 in der Welle 24 aus dem Niederdruck-Innenraum des Expanderteiles ab.9 shows an embodiment in which the expansion of the working medium takes place from the radially outside to the radially inside. In contrast to the expansion shown in FIGS. 1, 3 and 6, the high pressure gas flows through an opening 55 into the high pressure space 33b. The expanded gas flows through openings 57 in the shaft 24 from the low-pressure interior of the expander part.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die bisher gezeigte und beschriebene Maschine beschränkt. Für den Fall, dass zwei beabstandete Exzenteranordnungen zur Führung des Verdrängers eingesetzt werden, kann der Elektromotor statt auf der Antriebswelle 24 auch zwischen zwei Wellen mit beabstandeten Rotationsachsen 30 und 104 eingreifen. In der Fig. 10 ist eine solche Anordnung dargestellt. Es zeigt der Übersicht halber nur den Verdränger bestehend aus der Scheibe 23 und den Leisten 3b mit dem Rädertrieb. Dieser besteht aus einem Antriebsrad 100, einem Rad auf dem Antriebsmotor 101 , und einem Synchronisa- tionsrad 102. Mit 103 ist eine Verzahnung auf dem Rad dargestellt. Die identische Verzahnung ist auch für die Räder 101 und 102 vorgesehen aber hier nicht dargestellt. Die Achse des Antriebsmotors ist mit 108 bezeichnet, jene der Führungsexzenteranordnung mit 104. Die Mittelscheibe 23 weist z. B. eine an sich bekannte radial elastische und tangential steife Anbindung 105 an das Auge 106 auf. Das Auge 106 hat seinen Mittelpunkt bei 107, welcher mit der Exzentrizität „e" um das Rotationszentrum 104 im Maschinenbetrieb kreist. Of course, the invention is not limited to the machine previously shown and described. In the event that two spaced eccentric arrangements are used for guiding the displacer, the electric motor can also engage between two shafts with spaced axes of rotation 30 and 104 instead of on the drive shaft 24. Such an arrangement is shown in FIG. 10. For the sake of clarity, it shows only the displacer consisting of the disk 23 and the strips 3b with the wheel drive. This consists of a drive wheel 100, a wheel on the drive motor 101, and a synchronizer tion wheel 102. 103 shows a toothing on the wheel. The identical toothing is also provided for the wheels 101 and 102 but is not shown here. The axis of the drive motor is designated by 108, that of the guide eccentric arrangement by 104. B. a known radially elastic and tangentially rigid connection 105 to the eye 106. The eye 106 has its center at 107, which circles with the eccentricity "e" around the center of rotation 104 in machine operation.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SIGN LIST
Verdichter/ Expander Scheibe, a, 3b Leisten, Verdrängerkörper Nabe Auge a Durchbruch in 7a b Durchbruch in 7b a, 7b Gehäusehälfte a, 8b, 8b' Befestigungsauge c Befestigungsschraube a Traglager für 24 in 7a b Traglager für 24 in 7b 0a, 10b Wellendichtungen von 24 1a Förderraum in 7a 1b Förderraum in 7b 2 Niederdruck-Einlass 3 Hochdruck-Auslass 4a Zylinderwand von 11a, äussere 4b Zylinderwand von 11b, äussere 5a Zylinderwand von 11a, innere 5b Zylinderwand von 11b, innere 6, 16a, 16b Ausgleichsgewichte auf 24 7,17' Exzenteriager zwischen 4 und 23 8 Wellendichtungen von 23 9 Hochdruck-Einlass 0 Niederdruck-Auslass 1a,21 b Dichtlinie in 7a, 7b von 11 a, 11 b 2 Rippe 3 Exzenterscheibe 4 Antriebswelle 5 Führungslager in 56 auf 26a 6a Führungsbolzen in 2 6b Führungsbolzen zwischen 7a, 7b Führungslager in 56 auf 26bCompressor / expander disc, a, 3b strips, displacer hub eye a opening in 7a b opening in 7b a, 7b housing half a, 8b, 8b 'mounting eye c mounting screw a support bearing for 24 in 7a b support bearing for 24 in 7b 0a, 10b shaft seals of 24 1a delivery chamber in 7a 1b delivery chamber in 7b 2 low pressure inlet 3 high pressure outlet 4a cylinder wall of 11a, outer 4b cylinder wall of 11b, outer 5a cylinder wall of 11a, inner 5b cylinder wall of 11b, inner 6, 16a, 16b balancing weights on 24 7.17 'eccentric bearing between 4 and 23 8 shaft seals from 23 9 high pressure inlet 0 low pressure outlet 1a, 21b sealing line in 7a, 7b from 11a, 11b 2 rib 3 eccentric disk 4 drive shaft 5 guide bearing in 56 on 26a 6a guide pin in 2 6b guide bolts between 7a, 7b Guide bearing in 56 on 26b
Dichtstreifen a,29b RippeSealing strips a, 29b rib
Rotationszentrum von 24Center of rotation of 24
Zentrum von 23 a Druckraum in 7a (Verdichterseite) b Druckraum in 7b (Expanderteil)Center of 23 a pressure chamber in 7a (compressor side) b pressure chamber in 7b (expander part)
Ringförmiger Raum zwischen 58 und 62Annular space between 58 and 62
Bund für 62 auf 24Waistband for 62 on 24
Ringförmiger SammelraumAnnular collection room
FührungseinrichtungManagement facility
Zentrumsachse von 26b a,51 b,51b' Leisten in 7a, 7b a,52b Lageraufnahme in 7a, 7b a Lagerinnenraum von 9a b Lagerinnenraum von 9b c Lagerinnenraum von 17Center axis of 26b a, 51 b, 51b 'strips in 7a, 7b a, 52b bearing support in 7a, 7b a bearing interior of 9a b bearing interior of 9b c bearing interior of 17
ZwischengehäuseIntermediate housing
Hochdruck-EintrittHigh pressure entry
Schwingewing
Durchbruch in 24Breakthrough in 24
Lagerungstorage
Klemmring zwischen 54 und 7bClamping ring between 54 and 7b
Verschluss-Scheibe auf 4Locking disc on 4th
Hochdruck-ZwischenraumHigh pressure space
Wellendichtung zwischen 61 und 63Shaft seal between 61 and 63
Elektro-Motor-InnenraumElectric motor interior
Rotor des Elektro-MotorsElectric motor rotor
Durchbrüche in 66Breakthroughs in 66
Gehäuse des E-MotorsHousing of the electric motor
Lüfterrad auf 24Fan wheel on 24
Gehäuse von 69Housing of 69
Schmiermittelvorrat, SchmiermittelLubricant stock, lubricant
KühlflächeCooling surface
LagergehäuseBearing housing
Förderpumpe für 69Feed pump for 69
Druckraum von 69 74,74' Druckleitung für 69 in 24Print room from 69 74.74 'pressure line for 69 in 24
75,75' Einsatz in 2475.75 'insert in 24
76 Bohrung in 2476 hole in 24
77,77c Schmiermittel-Rückflusskanal in 2477.77c lubricant return channel in 24
78 Wellendichtung 24, hintere78 shaft seal 24, rear
79 Saugleitung für 6979 Suction line for 69
80 Niederdruckraum zwischen 60 & 2380 low pressure room between 60 & 23
81 Niederdruckleitungen in 23 zu 7781 low pressure lines in 23 to 77
82 Schulter auf 24 für 5882 shoulder on 24 for 58
83 Positionier-Ring auf 24 für 5883 positioning ring on 24 for 58
84 Führungsmittel für 8584 guide means for 85
85 Kühlluftstrom85 Cooling air flow
86 Verschraubung für 6886 screw connection for 68
87 Einfüllstutzen für 69 mit Deckel87 filler neck for 69 with lid
88 Verbindung zwischen 74 & 17 in 2388 connection between 74 & 17 in 23
89 Verschraubung von 71 mit 6689 screw connection from 71 to 66
90 Niederdruckabfluss in 66 zu 6990 low pressure drain in 66 to 69
93 Lagerung von 24 in 7193 storage of 24 in 71
94 Aussenwand von 9594 outer wall of 95
95 Schmiermittelraum95 lubricant compartment
96 Schmiermittelrückfluss96 Lubricant reflux
97 Schmiermittelvorlauf97 Lubricant flow
98 Endpartie von 51b98 end game of 51b
99 Durchbruch in 54 e Exzentrizität; Abstand in radialer Richtung zwischen der Rotationsachse 30 von 24 und dem Zentrum 31 von 23.99 breakthrough in 54 e eccentricity; Distance in the radial direction between the axis of rotation 30 of FIG. 24 and the center 31 of FIG. 23.
100 Antriebsrad auf Antriebswelle 24100 drive wheel on drive shaft 24
101 Antriebsrad auf Antriebsmotor101 drive wheel on drive motor
102 Synchronisationsrad auf zweiter Exzenteranordnung102 synchronization wheel on second eccentric arrangement
103 Verzahnung103 gearing
104 Rotationszentrum der zweiten Exzenteranordnung104 center of rotation of the second eccentric arrangement
105 Radial elastische, tangential steife Anbindung an 23105 Radially elastic, tangentially rigid connection to 23
106 Auge an 105106 eye to 105
107 Zentrum des zweiten Exzenters107 Center of the second eccentric
108 Rotationszentrum des seitlich angebauten Antriebsmotors108 Center of rotation of the side-mounted drive motor
109 Inneres Ende von 3b in Fig. 10 109 inner end of 3b in FIG. 10

Claims

Patentansprüche claims
1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit zwei in einem feststehenden Gehäuse (7a, 7b) gegenüberliegend angeordneten spiralförmigen Förderräumen (11 a, 11b) und mit in diese Förderräume eingreifenden spiralförmigen Verdrängerkörper (2-4), bestehend im wesentlichen aus einer Mittelscheibe (2) und auf jeder Seite der Scheibe angebrachten spiralförmigen Leisten (3a, 3b), die gegenüber dem Gehäuse exzentrisch derart gehalten sind, dass während des Betriebes jeder Punkt des Verdrängerkörpers eine von den Zylinderwänden des Förderraumes begrenzte, je nach Ausführung der Führungseinrichtung (49) eine kreisförmige oder ellipsenähnliche Bewegung ausführt, und dass die Krümmung der Leisten so bemessen ist, das sie die inneren Zylinderwände (15) und die äusseren (14) Zylinderwände des Förderraumes an jeweils mindestens je Leiste einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu fast berührt, wobei zur Führung des Verdrängerkörpers (2-4) gegenüber dem Gehäuse eine Exzenteranordnung, im wesentlichen bestehend aus einer Antriebwelle (24) und einer darauf angeordneten Exzenterscheibe (23), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Förderraum (11 a) für eine Verdichtung des Arbeitsmittels und der andere gegenüberliegende Förderrraum (11b) für eine Expansion des Arbeitsmittels ausgebildet ist, wobei die Förderräume (11 a, 11b) und die in sie eingreifenden Leisten (3a, 3b) im wesentlichen aus aufeinanderfolgenden Kreisbogensegmenten zusammengesetzt sind, und wobei die Radien der Kreisbogensegmente der verdichterseitigen Förderräume (11a) und Leisten (3a) - in einem Drehsinn betrachtet - im wesentlichen eine abnehmende Grosse haben, und die Radien der Kreisbogensegmente der expanderseitigen Förderräume (11 b) und Leisten (3b) - im gleichen Drehsinn betrachtet - im wesentlichen eine zunehmende Grosse haben. 1. Displacement machine for compressible media with two spiral-shaped conveying spaces (11a, 11b) arranged opposite one another in a fixed housing (7a, 7b) and with spiral-shaped displacement bodies (2-4) engaging in these conveying spaces, consisting essentially of a central disc (2) and spiral strips (3a, 3b) attached to each side of the disc, which are held eccentrically relative to the housing in such a way that, during operation, each point of the displacer defines a circular one, depending on the design of the guide device (49), from the cylinder walls of the delivery chamber or elliptical-like movement, and that the curvature of the strips is dimensioned such that it almost almost touches the inner cylinder walls (15) and the outer (14) cylinder walls of the delivery chamber on at least each strip of a sealing line that is continuously progressing during operation, whereby for guidance of the displacer ( 2-4) with respect to the housing, an eccentric arrangement, essentially consisting of a drive shaft (24) and an eccentric disk (23) arranged thereon, is provided, characterized in that one delivery chamber (11a) for compression of the working medium and the other Opposite delivery area (11b) is designed for expansion of the working medium, the delivery areas (11a, 11b) and the bars (3a, 3b) engaging in them essentially being composed of successive circular arc segments, and the radii of the circular arc segments of the compressor-side delivery areas (11a) and strips (3a) - viewed in a direction of rotation - have a substantially decreasing size, and the radii of the circular arc segments of the expansion-side delivery spaces (11b) and strips (3b) - viewed in the same direction of rotation - have an essentially increasing size .
2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der verdichterseitige Förderraum (11a) sich von einem radial aussen angeordneten Niederdruck-Einlass (12) zu einem radial innenliegenden Hochdruck- Auslass (13) erstreckt, und dass der expanderseitge Förderraum (11b) sich von einem radial innenliegenden Hochdruckraum (33b) zu einem radial aussenliegenden Niederdruck-Auslass (20) erstreckt.2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the compressor-side delivery chamber (11a) extends from a radially outside low-pressure inlet (12) to a radially inside high-pressure outlet (13), and that the expansion-side delivery chamber (11b) from a radially inner high pressure space (33b) to a radially outer low pressure outlet (20).
3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der verdichterseitige Förderraum (11a) sich von einem radial aussen angeordneten Niederdruck-Einlass (12) zu einem radial innenliegenden Hochdruck- Auslass (13) erstreckt, und dass der expanderseitge Förderraum (11b) sich von einem radial aussenliegenden Hochdruck-Einlass (55) zu einem radial innenliegenden Niederdruckraum erstreckt.3. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the compressor-side delivery chamber (11a) extends from a radially outside low-pressure inlet (12) to a radially inside high-pressure outlet (13), and that the expansion-side delivery chamber (11b) extends from a radially outer high pressure inlet (55) to a radially inner low pressure space.
4. Verdrängermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) der Scheibe (2) verdichterseitig an ihrer Aussenseite von einem Hochdruckraum (33a) umgeben ist, dass der Nabeninnenraum gegenüber diesem Hochdruckraum (33a) mit einem Verschluss (60) luftdicht abgeschlossen ist, und dass ein - für den Ausgleich der exzentrischen Bewegung der Exzenterscheibe (23) und des Verdrängers (2-4) vorgesehenes - Gegengewicht (16) auf der Antriebswelle (24) im expanderseitig die Nabe (4) umgebenden Druckraum (33b) angeordnet ist.4. Displacement machine according to claim 2 or 3, characterized in that the hub (4) of the disc (2) on the compressor side is surrounded on its outside by a high-pressure space (33a), that the hub interior with respect to this high-pressure space (33a) with a closure (60 ) is hermetically sealed, and that a counterweight (16) on the drive shaft (24) in the pressure chamber surrounding the hub (4) on the expansion side (provided for compensating the eccentric movement of the eccentric disc (23) and the displacer (2-4)) 33b) is arranged.
5. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die expanderseitige Hälfte (7b) des Gehäuses direkt mit einem Gehäuse (66) eines Elektromotors über eine Verschraubung (8a, 8b, 8b', 8c) verbunden ist.5. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the expander-side half (7b) of the housing is directly connected to a housing (66) of an electric motor via a screw connection (8a, 8b, 8b ', 8c).
6. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die expanderseitige Hälfte (7b) des Gehäuses mittels eines Zwischengehäuses (54) mit einem Gehäuse (66) eines Elektromotors verbunden ist, wobei die- ses Zwischengehäuse einen äusseren Hochdruck-Eintritt (55) aufweist für das zu expandierende Arbeitsmittel, und wobei Durchbrüche (99) im Zwischengehäuses (54) und Durchbrüche (57) in der Antriebswelle (24) den Eintritt (55) mit dem Hochdruckraum (33b) verbinden.6. Displacement machine according to claim 2, characterized in that the expandable half (7b) of the housing is connected by means of an intermediate housing (54) to a housing (66) of an electric motor, the This intermediate housing has an outer high-pressure inlet (55) for the working medium to be expanded, and openings (99) in the intermediate housing (54) and openings (57) in the drive shaft (24) have the inlet (55) with the high-pressure chamber (33b). connect.
7. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (64) des Elektromotors auf einer gemeinsamen Antriebswelle (24) mit der Exzenterscheibe (23) und dem Verdränger (2-4) angeordnet ist.7. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the rotor (64) of the electric motor is arranged on a common drive shaft (24) with the eccentric disc (23) and the displacer (2-4).
8. Verdrängermaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Verdränger (2-4) abgewandten Seite des Elektromotors ein Zwischengehäuse (71) am Gehäuse (66) des Elektromotors angebracht ist, in welches Zwischengehäuse die mit einer Schmiermittel-Fördervorrichtung (72) versehene Antriebswelle hineinragt, und dass am Zwischengehäuse (71) ein Gehäuse (68) für einen Schmiermitttelvorrat (68) befestigt ist.8. Displacement machine according to claim 7, characterized in that on the side of the electric motor facing away from the displacer (2-4), an intermediate housing (71) is attached to the housing (66) of the electric motor, into which intermediate housing the with a lubricant delivery device (72 ) provided drive shaft, and that a housing (68) for a lubricant supply (68) is fastened to the intermediate housing (71).
9. Verdrängermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (24) eine Bohrung (76) zur Aufnahme eines ebenfalls hohl ausgebildeten Einsatzes (75) aufweist, welcher in der mittleren Partie an der äusseren Oberfläche verjüngt ist, wodurch um das Rotationszentrum (30) der Antriebswelle (24) herum zwei axiale Schmiermittel-Führungskanäle (74, 77) entstehen, wovon ein Hochdruckkanal (74) über einen Druckraum (73) mit der Schmiermittel-Fördervorrichtung (72) einerseits und über einen Raum (74') und einer Bohrung (75') in der Exzenterscheibe (23) mit einem Exzenterlager (17) andererseits verbunden ist.9. displacement machine according to claim 8, characterized in that the drive shaft (24) has a bore (76) for receiving a likewise hollow insert (75) which is tapered in the middle part on the outer surface, whereby around the center of rotation ( 30) of the drive shaft (24) around two axial lubricant guide channels (74, 77), of which a high pressure channel (74) via a pressure chamber (73) with the lubricant delivery device (72) on the one hand and via a space (74 ') and a bore (75 ') in the eccentric disc (23) is connected to an eccentric bearing (17) on the other hand.
10. Verdrängermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rückfluss des Schmiermittels aus dem Exzenterlager (17) in den Schmiermittelvorrat (68) beidseitig des Lagers ein Niederdruckraum (80) resp. ein Lagerinnenraum (53c) vorgesehen sind, welche über je eine Bohrung (81) in der Exzenterscheibe (23) mit dem in der Antriebswelle (24) angeordneten Schmiermittel-Rückflusskanal (77) verbunden sind, 10. Displacement machine according to claim 9, characterized in that for the backflow of the lubricant from the eccentric bearing (17) in the lubricant supply (68) on both sides of the bearing, a low pressure chamber (80) respectively. a bearing interior (53c) is provided, each of which is connected via a bore (81) in the eccentric disc (23) to the lubricant return channel (77) arranged in the drive shaft (24),
11. Verdrängermaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung eines Kühlluftstromes (85) auf der Antriebswelle (24) innerhalb des Gehäuses (66) des Elektromotors ein Lüfterrad (67) angeordnet ist, wobei dieser Kühlluftstrom über Durchbrüche (65) im Gehäuse (66) durch den Innenraum (63) des Elektromotors hindurch und über Luftführungsmittel (84) auf Kühlflächen (70), die am Gehäuse (68) des Schmiermittelvorrates (69) angeordnet sind, gerichtet ist.11. Displacement machine according to claim 8, characterized in that a fan wheel (67) is arranged to promote a cooling air flow (85) on the drive shaft (24) within the housing (66) of the electric motor, this cooling air flow via openings (65) in the housing (66) through the interior (63) of the electric motor and via air guidance means (84) on cooling surfaces (70), which are arranged on the housing (68) of the lubricant supply (69).
12. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (94) der expanderseitige Hälfte (7b) des Gehäuses im Bereich des Auslasses (20) so ausgestaltet ist, dass sich zusammen mit dem äusseren Ende (98) der Zylinderwand (51b') des expanderseitigen Förderraumes (11b) ein Behälter (95) für die Aufnahme von Schmiermittel bildet, wobei dieser Behälter über externe Leitungen (96, 97) mit dem Schmiermittelkreislauf verbunden ist.12. Displacement machine according to claim 2, characterized in that the wall (94) of the expander-side half (7b) of the housing in the region of the outlet (20) is designed such that together with the outer end (98) of the cylinder wall (51b ' ) of the expansion-side delivery chamber (11b) forms a container (95) for receiving lubricant, this container being connected to the lubricant circuit via external lines (96, 97).
13. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 , bei welcher der Verdränger (2-4) durch eine beabstandete zweite Exzenteranordnung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Exzenterwellen gleich grosse Zahnräder (100, 102) tragen, welche durch ein drittes Zahnrad (101) angetrieben und synchronisiert werden, wobei das dritte Zahnrad vorzugsweise kleiner ist und auf der Welle eines Antriebsmotors angeordnet ist, und wobei der Antriebsmotor als schnell drehender Elektromotor ausgeführt ist. (Fig. 10) 13. Displacement machine according to claim 1, wherein the displacer (2-4) is guided by a spaced-apart second eccentric arrangement, characterized in that the two eccentric shafts carry gear wheels (100, 102) of equal size, which are driven by a third gear wheel (101) and synchronized, wherein the third gear is preferably smaller and is arranged on the shaft of a drive motor, and wherein the drive motor is designed as a fast rotating electric motor. (Fig. 10)
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