WO2007014675A1

WO2007014675A1 - Verdrängereinheit mit einem steuerspiegelkörper

Info

Publication number: WO2007014675A1
Application number: PCT/EP2006/007331
Authority: WO
Inventors: Robert Adler; Georg Siebert
Original assignee: Linde Aktiengesellschaft
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2007-02-08
Also published as: CN101238290A; JP5393815B2; JP2009503346A; CA2617672A1; US20080246222A1; JP4986177B2; KR20080034974A; JP2012112388A; CN101238290B; US7765914B2; DE502006003020D1; DE102005036773A1; EP1910674A1; EP1910674B1; AU2006275139A1; ATE424509T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrangereinheit (1) mit zumindest einem in einer um eine Drehachse (4) rotierenden Zylindertrommel (5) angeordneten Verdrangerraum (4), der mittels einer Steuerflache (9a) mit einem Einlassanschluss (10) und einem Auslassanschluss (11) verbindbar ist, wobei die Steuerflache (9a) an einem Steuerspiegelkörper (9) ausgebildet ist, der mit einer ersten Steueröffnung (20), die mit dem Einlassanschluss (10) in Verbindung steht, und einer zweiten Steueröffnung (21), die mit dem Auslassanschluss (11) in Verbindung steht, versehen ist. Zur Lösung der Aufgabe, eine Verdrangereinheit mit geringen Leckageströmen zur Verfügung zu stellen, wird die erste Steueröffnung (20) und die zweite Steueröffnung (21) radial beabstandet sind, wobei der Verdrangerraum (6) mittels eines ersten Verbindungskanals (8a) mit der ersten Steueröffnung (20) und mittels eines zweiten Verbindungskanals (8b) mit der zweiten Steueröffnung (21) verbindbar ist und die Verbindungskanale (8a; 8b) mittels jeweils einer Gleitringdichtung (22a; 22b) zur Abdichtung gegenüber der Steueröffnung (20; 21) versehen sind. Weiterhin ist eine Dichteinhchtung (25) zur Abdichtung der ersten Steueröffnung (20) gegenüber der zweiten Steueröffnung (21) und/oder eine Dichteinhchtung (26) zur Abdichtung der ersten Steueröffnung (20) gegenüber einem Gehauseinnenraum und/oder eine Dichteinhchtung (27) zur Abdichtung der zweiten Steueröffnung (21) gegenüber dem Gehauseinnenraum vorgesehen.

Description

Beschreibung

Verdrängereinheit mit einem Steuerspieqelkörper

Die Erfindung betrifft eine Verdrängereinheit mit zumindest einem in einer um eine Drehachse rotierenden Zylindertrommel angeordneten Verdrängerraum, der mittels einer Steuerfläche mit einem Einlassanschiuss und einem Auslassanschluss verbindbar ist, wobei die Steuerfläche an einem Steuerspiegelkörper ausgebildet ist, der mit einer ersten Steueröffnung, die mit dem Einlassanschiuss in Verbindung steht, und einer zweiten Steueröffnung, die mit dem Auslassanschluss in Verbindung steht, versehen ist.

Bei gattungsgemäße Verdrängereinheiteπ, die als Verdichter oder als Motor betrieben werden können, wird mittels der Steuerfläche die abwechselnde Verbindung der in der rotierenden Zylindertrommel angeordneten Verdrängerräume mit dem am Gehäuse ausgebildeten Einlassanschiuss und Auslassanschluss sichergestellt. Die Steuerfläche ist an einem Steuerspiegelkörper ausgebildet, der mit einer nierenförmigen, mit dem Einlassanschiuss in Verbindung stehenden Steueröffnung und einer nierenförmigen, mit dem Auslassanschtuss verbundenen Steueröffnung versehen ist. Die Steueröffnungen sind hierbei auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet.

Die rotierende Zylindertrommel liegt hierbei an dem feststehenden Steuerspiegelkörper an, wobei jeder Verdrängerraum eine Verbindungsöffnung zur Verbindung mit den Steueröffnungen aufweist. Zwischen der Verbindungsöffnung und den Steueröffnungen ist eine flächige Abdichtung vorgesehen.

Bei derartigen Verdrängereinheiten ist zur Verringerung der an der flächigen Abdichtung auftretenden Reibung eine hydrostatische Entlastung vorgesehen. Die hydrostatische Entlastung führt jedoch zu Leckageströmen zwischen der Einlassseite und der Auslassseite sowie von der Einlassseite und von der Auslassseite zum Gehäuseinnenraum. Darüber hinaus tritt ein Druckmittelfluss zwischen den

Verdrängerräumen auf. Die flächige Abdichtung weist weiterhin bereits bei leichten Beschädigungen oder Abnutzungen eine erhöhten Leckagestrom auf. Durch diese Leckageströme ist der Betrieb der Verdrängereinheit auf einen bestimmten maximalen Betriebsdruck begrenzt. Gattungsgemäße Verdrängereinheiten sind somit für einen Betrieb der Verdrängereinheit bei hohen maximalen Betriebsdrücken, insbesondere Drücken von bis zu 1000 bar, durch die zunehmenden Leckageströme und den daraus bedingten schlechter Wirkungsgrad nicht geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängereinheit der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die geringe Leckageströme aufweist und somit für eine Betrieb bei hohen maximalen Betriebsdrücken geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste Steueröffnung und die zweite Steueröffnung radial beabstandet sind, wobei der Verdrängerraum mittels eines ersten Verbindungskanals mit der ersten Steueröffnung und mittel eines zweiten Verbindungskanals mit der zweiten Steueröffnung verbindbar ist und die Verbindungskanäle mittels jeweils einer Gleitringdichtung zur Abdichtung gegenüber der Steueröffnung versehen sind. Erfindungsgemäß sind somit die Steueröffnungen des Steuerspiegelkörpers auf getrennten Teilkreisen angeordnet und der Verdrängerraum mittels zweier auf getrennten Teilkreisen angeordneter Verbindungskanäle mit der entsprechenden Steueröffnung verbindbar, wobei anstelle einer flächigen Abdichtung des Standes der Technik mittels der Gleitringdichtungen eine Abdichtung der Verdrängerräume mit den Steueröffnungen erfolgt. Mit einer derartigen Abdichtung durch die Gleitringdichtungen können Leckageströme zwischen den Verdrängerräumen und Leckageströme zwischen der Einlassseite und der Auslassseite sowie von der Einlassseite und von der Auslassseite zum Gehäuseinnenraum wirksam vermieden werden. Die erfindungsgemäße

Verdrängereinheit ist hierdurch für einen Betrieb bei hohen maximalen Betriebsdrücken von insbesondere bis zu 1000bar geeignet und weist hierbei einen hohen Wirkungsrad auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gleitringdichtung als Gleitringbuchse ausgebildet. Mittels ringförmiger Gleitringbuchsen können die Verbindungskanäle der Verdrängerräume auf einfache Weise gegenüber den in dem Steuerspiegelkörper angeordneten Steueröffnungen abgedichtet werden. Mit besonderem Vorteil ist die Gleitringdichtung mittels^' einer Feder in Richtung des Steuerspiegelkörpers beaufschlagbar. Die als Gleitringbuchsen ausgebildeten Gleitringdichtungen sind somit von der Feder vorgespannt und werden mittels der Feder an die Steuerfläche gepresst. Hierdurch wird ein sicheres Anliegen der Gleitringbuchse an dem Steuerspiegelkörper und somit eine sichere Abdichtung erzielt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Verbindung sind die Gleitringdichtungen mit einer in Richtung des Steuerspiegelkörpers wirkenden Steuerfläche versehen, wobei die Steuerfläche von dem in dem Verbindungskanal anstehenden Druck beaufschlagbar ist. Hierdurch wird eine zusätzliche Beaufschlagung der als

Gleitringbuchsen ausgebildeten Gleitringdichtungen von dem in dem Verdrängerraum anstehenden Druck und somit eine vom anstehenden Betriebsdruck abhängige Beaufschlagung der Gleitringbuchsen an die Steueröffnungen erzielt, so dass bei einem Betrieb der Verdrängereinheit bei hohen Betriebsdrücken eine sichere Abdichtung der Verdrängerräume gegenüber den Steueröffnungen und somit geringe Leckageströme erzielt werden.

Ein einfacher Aufbau mit geringem Herstellaufwand der mit den Gleitringdichtungen versehenen Verbindungskanäle ist erzielbar, wenn die Gleitringdichtung in einer bohrungsförmigen Ausnehmung des Verbindungskanals angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitringdichtungen mittels eines O-Rings gegenüber der Ausnehmung abgedichtet sind. Hierdurch kann ein Leckagestrom zwischen der Ausnehmung und der Gleitringbuchse wirksam und mit geringem Bauaufwand vermieden werden.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Dichteiπrichtung zur Abdichtung der ersten Steueröffnung gegenüber der zweiten Steueröffnung und/oder eine Dichteinrichtung zur Abdichtung der ersten Steueröffnung gegenüber einem Gehäuseinnenraum und/oder eine Dichteinrichtung zur Abdichtung der zweiten Steueröffnung gegenüber dem Gehäuseinnenraum vorgesehen ist. Mit derartigen Dichteinrichtungen kann auf einfache Weise eine Abdichtung der ersten Steueröffnung gegenüber der zweiten Steueröffnung sowie eine Abdichtung der ersten Steueröffnung und der zweiten Steueröffnung gegenüber dem Gehäuseinnenraum und somit eine Abdichtung der Steueröffnungen erzielt werden, wodurch Leckageströmen zwischen den Steueröffnungen und von den Steueröffnungen zum Gehäuseinnenraum vermieden werden und somit ein Betrieb der Verdrängereinheit bei hohen Betriebsdrücken und einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht wird.

Die Dichteinrichtung ist hierbei gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform als

Gleitringdichtung ausgebildet. Mit derartigen ringförmigen Gleitringdichtungen können die Steueröffnungen auf einfache Weise abgedichtet werden.

Sofern die Dichteinrichtung gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung mittels einer Feder in Richtung der Zylindertrommel beaufschlagbar ist, kann mit geringem Bauaufwand ein sicheres Anliegen der von den Gleitringdichtungen gebildeten Dichteinrichtungen an der Zylindertrommel zur Abdichtung der Steueröffnungen erzielt werden.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Dichteinrichtungen mit einer in Richtung der Zylindertrommel wirkenden Steuerfläche versehen sind. Hierdurch ergibt sich eine druckabhängige Anpressung der als Gleitringdichtungen ausgebildeten Dichteinrichtungen, so dass bei einem Betrieb der Verdrängereinheit bei hohen Drücken eine sichere Abdichtung der Steueröffnungen untereinander und gegenüber de Gehäuseinnenraum und somit geringe Leckagen erzielt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist hierbei die Steuerfläche der die erste Steueröffnung gegenüber der zweiten Steueröffnung abdichtenden Dichteinrichtung und die Steuerfläche der die zweite Steueröffnung gegenüber dem Gehäuseinnenraum abdichtenden Dichteinrichtung von dem in der zweiten Steueröffnung anstehenden Druck beaufschlagbar ist und die Steuerfläche der die erste Steueröffnung gegenüber dem Gehäuseinnenraum abdichtenden Dichteinrichtung von dem in der ersten Steueröffnung anstehenden Druck beaufschlagbar ist. Bei einer als Verdichter betriebenen Verdrängereinheit, bei der die erste Steueröffnung mit den von Niederdruck beaufschlagten Einlassanschluss verbunden ist und die zweite Steueröffnung mit dem den maximalen Betriebsdruck führenden Auslassanschluss verbunden ist, kann hierdurch eine zusätzliche Beaufschlagung der die erste Steueröffnuπg gegenüber dem Gehäuseinnenraum abdichtenden Dichteinrichtung von dem Niederdruck und eine zusätzliche Beaufschlagung der die erste Steueröffnung gegenüber der zweiten Steueröffnung abdichtenden Dichteinrichtung sowie der die zweite Steueröffnung gegenüber dem Gehäuseinnenraum abdichtenden Dichteinrichtung von dem in der zweiten Steueröffnung anstehenden Betriebsdruck und somit eine sichere Abdichtung der ersten Steueröffnung und der zweiten Steueröffnung erzielt werden.

Eine einfache Anordnung der als Gleitringdichtungen ausgebildeten Dichteinrichtung mit geringem Bauaufwand ist erzielbar, wenn die Dichteinrichtungen in einer ringförmigen Aussparung des Steuerspiegelkörpers angeordnet sind.

Leckageströme zwischen den Aussparungen und den Dichteinrichtungen sind auf einfache Weise vermeidbar, wenn die Dichteinrichtung gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung mittels eines O-Rings gegenüber der Aussparung abgedichtet ist.

Die Steueröffnungen sind hierbei zweckmäßigerweise als nierenförmige Steueröffnungen ausgebildet.

Sofern gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Steuerspiegelkörper mittels einer Stelleinrichtung, insbesondere eines Stellkolbens, bezüglich der Drehachse verdrehbar ist, kann auf einfache Weise die Eingriffszeitpunkte der Steueröffnungen und insbesondere der Eingriffszeitpunkt der mit dem maximalen Betriebsdruck beaufschlagten Steueröffnung verändert werden. Hierdurch können Druckausgleichsströme und Druckpulsationen, die beim Anschluss des Verdrängerraums an die den maximalen Betriebsdruck führende Steueröffnuπg aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem Verdrängerraum und dem in der Steueröffnung anstehende Druck auftreten, verringert werden, wodurch bei einer als Verdichter betriebenen Verdrängereinheit Druckpulsationen und Druckausgleichströme, die den Energieverbrauch einer als Verdichter betrieben Verdrängereinheit ansteigen lassen, verringert und vermieden werden können.

Die Verdrängereinheit kann als Verdichter oder als Motor betrieben werden und ist für den Betrieb mit Flüssigkeiten als auch mit gasförmigen Medien, insbesondere Wasserstoff, geeignet. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Triebwerk in einem Längsschnitt,

Figur 2 eine Draufsicht auf die Steuerfläche und

Figur 3 eine Seitenansicht der Steuerfläche in einer vergrößerten Darstellung.

Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße, kolbenlose Verdrängereinheit 1 in einem Längsschnitt. Innerhalb eines Gehäuses 2 ist eine Triebwelle 3 um eine Drehachse 4 drehbar gelagert. Mit der Triebwelle 3 ist eine Zylindertrommel 5 drehsynchron gekoppelt, in der mehrere als Verdrängerzylinder ausgebildete Verdrängerräume 6 ausgebildet sind. Die Verdrängerräume 6 sind hierbei als in der Zylindertrommel 5 angeordnete Radialbohrungen 14 ausgebildet und um die Drehachse 4 sternförmig angeordnet, wobei die Längsachse 7 der Verdrängerräume 6 senkrecht zur Drehachse 4 der Triebwelle 3 und somit der Zylindertrommel 5 angeordnet ist.

Die Verdrängerräume 6 stehen im radial inneren Bereich mit einem ersten

Verbindungskanal 8a und einem zweiten Verbindungskanal 8b in Verbindung, die radial beabstandet sind. Die Verbindungskanäle 8a, 8b stehen mit einem scheibenförmigen Steuerspiegelkörper 9 in Wirkverbindung, wobei an der der Zylindertrommel 5 zugewandten Stirnfläche des Steuerspiegelkörpers 9 eine Steuerfläche 9a ausgebildet ist. Mittels des Steuerspiegels 9 ist die Verbindung der Verdrängerräume 6 mit einem Einlassanschluss 10 sowie einem Auslassanschluss 1 1 steuerbar ist. Die Zylindertrommel 5 ist hierbei in Axialrichtung an dem Steuerspiegel 9 abgestützt, der an einem an dem Gehäuse 2 befestigten Gehäusedeckel 12 angeordnet ist.

In den Verdrängerräumen 6 ist Flüssigkeit 15, insbesondere ionische Flüssigkeit, angeordnet.

Jeder Verdrängerraum 6 steht mittels eines Verbindungskaπals 13 mit einem Zylinderraum 16 einer als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildeten hydraulischen Verdrängereinheit 17 in Verbindung. Die als Axialkolbenmaschine ausgebildete Verdrängereinheit 17 weist hierbei einen Zylinderblock 18 auf, der koaxial zu der Zylindertrommel 5 angeordnet und mit der Zylindertrommel 5 bzw. der Triebwelle 3 drehfest verbunden ist. Es ist ebenfalls möglich, den Zylinderblock 18 und die Zylindertrommel 5 als gemeinsame und somit einstückige Zylindertrommel auszubilden.

Die Zylinderräume 16 der Axialkobenmaschine sind von in dem Zylinderblock 18 konzentrisch angeordneten Längsbohrungen 20 gebildet, in denen jeweils ein Kolben 21 längsverschiebbar angeordnet sind. Die Kolben 21 sind mittels jeweils eines Gleitschuhs 22 an einer Schrägscheibe 23 abgestützt. Zwischen Kolben 21 und Gleitschuh 22 ist ein kugeliges Gleitschuhgelenk ausgebildet.

Die Axialkolbenmaschine ist als im Verdrängervolumen verstellbare Axialkolbenmaschine ausgebildet, wobei die Schrägscheibe 23 am Gehäuse 2 schwenkbar gelagert ist und mittels einer nicht mehr dargestellten Stelleinrichtung bezüglich der Drehachse 4 neigbar ist. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Axialkolbenmaschine mit einem festen Verdrängervolumen auszubilden, wobei die Schrägscheibe unmittelbar am Gehäuse 2 ausgebildet werden kann.

Die Zyiindertrommel 5 und die Verdrängereinheit 17 sind hierbei in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Verdrängereinheit 1 als Verdichter wird über die Triebwelle 3 die Zylindertrommel 5 und der Zylinderblock 18 angetrieben. Die Axialkolbenmaschine arbeitet hierbei als Pumpe und fördert Flüssigkeit 15 von den Zylinderräumen 16 in die Verdrängerräume 6, wodurch das über den den Niederdruck führenden Einlassaπschluss 10 in die Verdrängerzylinder 6 einströmende Medium durch die Flüssigkeit 15 verdichtet und in den den Betriebsdruck führenden Auslassanschluss 11 gefördert wird.

Bei einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Triebwerks 1 als Antriebsmaschine wird unter Druck stehendes Medium über den den Betriebsdruck führenden Einlassanschluss 10 den Verdrängerräumen 6 zugeführt. Über die Flüssigkeit 15 werden die Kolben 21 beaufschlagt, wobei die Axialkolbenmaschine als Motor betrieben wird und eine Drehbewegung der Zylindertrommel 5 und des Zylinderblocks 18 erzeugt wird, wodurch ein Drehmoment an der Triebwelle 3 abgegriffen werden kann.

In der Figur 2 ist der Steuerspiegelkörper 9 in einer Draufsicht auf die Steuerfläche 9a dargestellt. Der Steuerspiegelkörper 9 weist eine mit dem Einlassanschluss in Verbindung stehende erste Steueröffnung 20 auf, die nierenförmig ausgebildet ist. Eine zweite, am Steuerspiegelkörper 9 ausgebildete Steueröffnung 21, die ebenfalls nierenförmig ausgebildet ist, steht mit dem Auslassanschluss in Verbindung.

Die Steueröffnungen 20, 21 sind hierbei auf unterschiedlichen Teilkreisen radial voneinander beabstandet angeordnet. Der mit dem Verdrängerraum in Verbindung stehende erste Verbindungskanal 8a steuert hierbei die erste Steueröffπung 20 an. Der zweite Verbindungskanal 8b steuert die zweite Steueröffnung 21 an.

An dem ersten Verbindungskanal 8a sowie dem zweiten Verbindungskanal 8b sind jeweils Gleitringdichtungen 22a, 22b zur Abdichtung des Verbindungskanals 8a, 8b gegenüber den Steueröffnungen 20, 21 angeordnet.

Zur Abdichtung der ersten Steueröffnung 20 gegenüber der zweiten Steueröffnung 21 ist eine Dichteinrichtung 25 vorgesehen, die von einer ringförmigen Gleitringdichtung 25a gebildet ist.

Die erste Steueröffnung 20 ist mittels einer weiteren Dichteinrichtung 26 gegenüber dem Gehäuseinnenraum abgedichtet, die als ringförmige Gleitringdichtung 26a ausgebildet ist. Zur Abdichtung der zweiten Steueröffnung 21 gegenüber der Triebwelle 3 und somit dem Gehäuseinnenraum ist eine weitere Dichteinrichtung 27 vorgesehen, die als ringförmige Gleitringdichtung 27a ausgebildet ist.

Zwischen der radial innen angeordneten Dichteinrichtung 27 und der radial mittig angeordneten Dichteinrichtung 25 ist ein Ringraum 28 ausgebildet, in den die zweite Steueröffnung 21 mündet. Der Ringraum 28 ist somit von dem an der zweiten Steueröffπung 21 anstehenden Druck beaufschlagt. Zwischen der radial außen angeordneten Dichteinrichtung 26 und der radial mittig angeordneten Dichteinrichtung 25 ist ein weiterer Ringraum 29 gebildet, in dem die erste Steueröffπung 20 mündet, wodurch der Ringraum 29 von dem an der Steueröffnung 20 anstehenden Druck beaufschlagt ist.

Der Steuerspiegelkörper 9 steht mit einer Stelleinrichtung 50, die beispielsweise als Stellzylinder 51 ausgebildet ist, in Wirkverbindung, mittels der der Steuerspiegelkörper 9 bezüglich der Drehachse 4 verdrehbar ist.

Wie aus der Figur 3 ersichtlich ist, sind die Gleitringdichtungen 22a, 22b der Verbindungskanäle 8a, 8b als Gleitringbuchsen ausgebildet, die in jeweils einer bohrungsförmigen Ausnehmung 30a, 30b des Verbindungskanals 8a, 8b angeordnet sind. Die Gleitringdichtungen 22a, 22b sind mittels einer in der Ausnehmung 30a, 30b angeordneten Feder 31 a, 31 b in Richtung zum Steuerspiegelkörper 9 beaufschlagt. An der in der Figur 3 linken Stirnseite der Gleitringdichtungen 22a, 22b ist eine Steuerfläche 32a, 32b ausgebildet, die die Gleitringdichtungen 22a, 22b in Richtung des Steuerspiegelkörpers 9 beaufschlagt. Die Steuerfläche 32a, 32b ist hierbei von dem in dem Verbindungskanal 8a, 8b anstehenden Druck beaufschlagt. Mittels eines O-Rings 33a, 33b, der zwischen der Ausnehmung 30a, 30b und der Gleitringdichtungen 22a, 22b angeordnet ist, sind die Verbindungskaπäle 8a, 8b gegenüber den Ringräumen 28, 29 abgedichtet.

Die Dichteinrichtungen 25, 26, 27 sind als ringförmige Gleitringdichtungen 25a, 26a, 27a ausgebildet, die in ringförmigen Aussparungen 35, 36, 37 des Steuerspiegelkörpers 9 angeordnet sind. Die Gleitringdichtungen 25a, 26a, 27a sind hierbei mittels jeweils einer Feder 38, 39, 40, die in der entsprechenden Aussparung 35, 36, 37 angeordnet sind, in Richtung der Zylindertrommel 5 beaufschlagt. An den in der Figur 3 rechten Stirnseiten der Gleitriπgdichtungen 25a, 26a, 27a sind in Richtung der Zylindertrommel 5 wirkende Steuerflächen 41 , 42, 43 ausgebildet. Die an der Dichteinrichtung 25 ausgebildete Steuerfläche 41 und die an der Dichteinrichtung 27 ausgebildete Steuerfläche 43 sind hierbei von dem im Ringraum 28 und somit dem an der Steueröffnung 21 anstehenden Druck beaufschlagt. Die an der Dichteinrichtung 26 ausgebildete Steuerfläche 42 ist von dem im Ringraum 29 und somit dem in der Steueröffnung 20 anstehenden Druck beaufschlagt. Am radial äußeren Bereich der Dichteinrichtung 25 ist zwischen der Dichteinrichtung 25 und der Aussparung 35 ein O-Ring 45 angeordnet, mittels der der Ringraum 28 von dem Ringraum 29 abgedichtet ist.

Ein weiterer O-Ring 46 ist am radial äußeren Bereich der Dichteinrichtung 26 zwischen der Dichteinrichtung 26 und der Aussparung 36 angeordnet. Mittels des O-Rings 46 ist der Ringraum 29 gegenüber dem Gehäuseinnenraum angedichtet.

Am radial inneren Bereich der Dichteinrichtung 27 ist zwischen der Aussparung 37 und der Dichteinrichtung 27 ein O-Ring 47 angeordnet, mittels der der Ringraum 28 gegenüber dem Gehäuseinnenraum im Bereich der Triebwelle abgedichtet ist.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Verdrängereinheit 1 als Verdichter ist der Einlassanschluss 10 mit Niederdruck beaufschlagt. Der Auslassanschluss 1 1 ist von dem erzeugten Betriebsdruck beaufschlagt.- Im Ringraum 29, der über die erste Steueröffnung 20 mit dem Einlassanschluss 10 verbunden ist, steht somit der Niederdruck an. Der Ringraum 28, der über die zweite Steueröffnuπg 21 mit dem Auslassanschluss 11 verbunden ist, ist von dem erzeugten Hochdruck beaufschlagt. Die Verbindung der ersten Steueröffnung 20 mit dem Verdrängerraum 6 ist über den Verbindungskanal 8a gesteuert, wobei über die Gleitringdichtung 22a eine Abdichtung erzielt wird. Die Verbindung der zweiten Steueröffnung 21 mit dem Verdrängerraum 6 erfolgt über den Verbindungskanal 8b, wobei mittels der Gleitringdichtung 22b eine Abdichtung erzielt wird. Die Gleitringdichtungen 22a, 22b sind hierbei zusätzlich zu den Federn 31 a, 31 b von dem im Verdrängerraum 6 anstehenden Druck in Richtung zum Steuerspiegelkörper 9 beaufschlagt. Die zweite Steueröffnung 21 ist hierbei derart bemessen, dass jeweils lediglich ein Verdrängerraum 6 mit der Steueröffnung 21 in Verbindung steht. Mittels der Gleitringdichtung 22b wird hierbei ein Leckagestrom von dem mit der Steueröffnung 21 in Verbindung stehenden Verdrängerraum 6 zu den benachbarten Verdrängerräumen vermieden.

Ein Leckagestrom von der ersten Steuerfläche 20 zur zweiten Steuerfläche 21 wird durch die Dichteinrichtung 25 vermieden, die von der Feder 38 und dem an der Steuerfläche 41 anstehenden Betriebsdruck in Richtung zur Zylindertrommel 5 beaufschlagt ist. Der Leckagestrom von der zweiten Steuerfläche 21 zum Gehäuseinnenraum im Bereich der Triebwelle 3 wird durch die Dichteinrichtung 27 vermieden, die zusätzlich zur Feder 40 von dem an der Steuerfläche 43 anstehenden Betriebsdruck in Richtung zur Zylindertrommel 5 beaufschlagt ist.

Der Leckagestrom von der ersten Steuerfläche 20 zum Gehäuseinnenraum wird durch die Dichteinrichtung 26 vermieden, die von der Feder 39 und dem Niederdruck, der an der Steuerfläche 42 ansteht, in Richtung zur Zylindertrommel 5 beaufschlagt ist.

- Durch die Gleitringdichtungen 22a, 22b sowie die als Gleitringdichtungen 25a, 26a, 27a ausgebildeten Dichteinrichtungen 25, 26, 27 kann somit ein Leckagestrom zwischen den Verdrängerräumen 6 sowie ein Leckagestrom zwischen den Steueröffnungen 20, 21 sowie ein Leckagestrom von den Steueröffnungen 20, 21 zum Gehäuseinnenraum wirksam vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Verdrängereinheit 1 ist aufgrund der verringerten Leckageströme für eine Betrieb bei hohen maximalen Betriebsdrücken geeignet, insbesondere für Betriebsdrücke bis zu 1000 bar, wobei die als Verdichter betriebene Verdrängereinheit einen geringen Energiebedarf und einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Hierdurch kann die als Verdichter betriebene erfindungsgemäße Verdrängereinheit zum Verdichten von gasförmigen Medien, insbesondere Wasserstoff, verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verdrängereinheit mit zumindest einem in einer um eine Drehachse rotierenden Zylindertrommel angeordneten Verdrängerraum, der mittels einer Steuerfläche mit einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss verbindbar ist, wobei die Steuerfläche an einem Steuerspiegelkörper ausgebildet ist, der mit einer ersten

Steueröffnung, die mit dem Einlassanschluss in Verbindung steht, und einer zweiten Steueröffnung, die mit dem Auslassanschluss in Verbindung steht, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steueröffnung (20) und die zweite Steueröffnung (21) radial beabstandet sind, wobei der Verdrängerraum (6) mittels eines ersten Verbindungskanals (8a) mit der ersten Steueröffnung (20) und mittels eines zweiten Verbindungskanals (8b) mit der zweiten Steueröffnung (21) verbindbar ist und die Verbindungskanäle (8a; 8b) mittels jeweils einer Gleitringdichtung (22a; 22b) zur Abdichtung gegenüber der Steueröffnung (20; 21) versehen sind.

2. Verdrängereinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung (22a; 22b) als Gleitringbuchse ausgebildet ist.

3. Verdrängereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung (22a; 22b) mittels einer Feder (31a; 31b) in Richtung des

Steuerspiegelkörpers (9) beaufschlagbar ist.

4. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung (22a; 22b) mit einer in Richtung des Steuerspiegelkörpers (9) wirkenden Steuerfläche (32a; 32b) versehen ist.

5. Verdrängereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche (32a; 32b) von dem in dem Verbindungskanal (8a; 8b) anstehenden Druck beaufschlagbar ist.

6. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung (22a; 22b) in einer bohrungsförmigen Ausnehmung (30a; 30b) des Verbindungskanals (8a; 8b) angeordnet ist.

7. Verdräπgereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die

Gleitringdichtung (22a; 22b) mittels eines O-Rings (33a; 33b) gegenüber der Ausnehmung (30a; 30b) abgedichtet ist.

8. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichteinrichtung (25) zur Abdichtung der ersten Steueröffnung (20) gegenüber der zweiten Steueröffnung (21) und/oder eine Dichteinrichtung (26) zur Abdichtung der ersten Steueröffnung (20) gegenüber einem Gehäuseinnenraum und/oder eine Dichteinrichtung (27) zur Abdichtung der zweiten Steueröffnung (21) gegenüber dem Gehäuseinnenraum vorgesehen ist.

9. Verdrängereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die

Dichteinrichtung (25; 26; 27) als Gleitringdichtung (25a; 26a; 27a) ausgebildet ist.

10. Verdrängereinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (25; 26; 27) mittels einer Feder (38; 39; 40) in Richtung der Zylindertrommel (5) beaufschlagbar ist.

1 1. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (25; 26; 27) mit einer in Richtung der Zylindertrommel (5) wirkenden Steuerfläche (41 ; 42; 43) versehen ist.

12. Verdrängereinheit nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Steuerfläche (41) der die erste Steueröffnung (20) gegenüber der zweiten Steueröffnung (21) abdichtenden Dichteinrichtung (25) und die Steuerfläche (43) der die zweite

Steueröffnung (21) gegenüber dem Gehäuseinnenraum abdichtenden Dichteinrichtung (27) von dem in der zweiten Steueröffnung (21) anstehenden Druck beaufschlagbar ist und die Steuerfläche (42) der die erste Steueröffnung (20) gegenüber dem Gehäuseinnenraum abdichtenden Dichteinrichtung (26) von dem in der ersten Steueröffnung (20)anstehenden Druck beaufschlagbar ist.

13. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (25; 26; 27) in einer ringförmigen Aussparung (35; 36; 37) des Steuerspiegelkörpers (9) angeordnet ist.

14. Verdrängereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die

Dichteinrichtung (25; 26; 27) mittels eines O-Rings (45; 46; 47) gegenüber der Aussparung (35; 36; 37) abgedichtet ist.

15. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnungen (20; 21) als nierenförmige Steueröffnungen ausgebildet sind.

16. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerspiegelkörper (9) mittels einer Stelleinrichtung

(50), insbesondere eines Stellkolbens, bezüglich der Drehachse (4) verdrehbar ist.

17. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Verdichter.

18. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Motor.

19. Verdrängereinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Betrieb mit Flüssigkeiten.

20. Verdrängereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch den Betrieb mit gasförmigen Medien, insbesondere Wasserstoff.