DE3141525A1

DE3141525A1 - Verdraengermaschine fuer kompressible medien

Info

Publication number: DE3141525A1
Application number: DE19813141525
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr.-Ing. Emmenthal; Claus Müller; Otto Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Schäfer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1981-10-20
Filing date: 1981-10-20
Publication date: 1983-05-11

Description

Verdrängermaschine für kompressible
Medien Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Verdrängermaschine dieser Bauart ist im Prinzip beispielsweise durch die DE-OS 26 O3 462 bekannt. Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Kompressor zeichnet sich durch eine nahezu pulsationsfreie Förderung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff-Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und konnte daher unter anderem auch für Aufladezwecke von Brennkraftmaschinen mit Vorteil herangezogen werden. Während des Betriebs eines solchen Kompressors werden entlang der Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden der Verdrängerkammer mehrere, etwa sichelförmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von dem Einlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zum Auslaß hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des-Arbeitsmittels dementsprechend erhöht wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Verdrängerkammer der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, die sich durch eine besonders einfach aufgebaute, wirkungsvolle- Dichtung zwischen den einzelnen Arbeitsräumen auszeichnet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird also die Dichtung durch eine gezielt an einer der in Berührung kommenden Bauteiloberflächen aufgebrachte Rauhigkeit gebildet, deren Rauhigkeitsspitzen beim Einlauf der Maschine plastisch verformbar bzw. abtragbar sind. Auf diese Weise wird weitgehend selbsttätig eine Dichtung erzeugt, die ein minimales Spiel und eine günstige Labyrinthwirkung kombiniert. Da jeder Punkt des Verdrängerkörpers jeweils nur mit ganz bestimmten Punkten des Gehäuses zusammenarbeitet, wird durch den beim Einlauf der Maschine erfolgenden Verformungs- bzw. Abtragvorgang eine den jeweiligen örtlichen Bedingungen optimal angepaßte Spieleinstellung erreicht. Bedingt durch die relativ kleine Exzentrität des Verdrängerkörper-Antriebs ergeben sich dabei im Bereich der Dichtflächen insgesamt gesehen nur relativ kleine Gleitgeschwindigkeiten.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen, aus denen die Möglichkeit hervorgeht, die Rauhigkeit sowohl direkt an der Oberfläche der Bauteile als auch auf besonderen, an der Oberfläche durch Auflegen oder Aufkleben anzuordnenden Blechstreifen anzubringen. Für die Axialdichtung wird im übrigen vorgeschlagen, die Blechstreifen mittels Federelementen axial nachgiebig so zu gestalten, daß ab einem vorgegebenen Arbeitsdruck in den Arbeitsräumen die Dichtwirkung aufgehoben ist, was für eine automatische Begrenzung des Arbeitsdruckes auf einen vorgegebenen Wert sorgt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Verdrängermaschine mit den erfindungsgemäßen Dichtungen. Dabei ist mit 1 die Verdrängermaschine insgesamt bezeichnet, deren Gehäuse aus den beiden Teilgehäusen 2 und 3 zusammengesetzt ist, die jeweils zwei durch spiralförmig verlaufende Schlitze 4a, 4b bzw. 5a, 5b gebildete Verdrängerkammern aufweisen. Ein in diesem Gehäuse umlaufender Läufer ist insgesamt mit 6 bezeichnet und weist eine Trägerscheibe 7 zur Aufnahme von jeweils zwei auf beiden Seiten angeordneten spiralförmig ausgebildeten, bandförmigen Verdrängerkörpern 8a, 8b bzw. 9a, 9b auf, die jeweils in die ihnen zugeordneten Verdrängerkammern hineinragen.
Der Läufer 6 wird von einer Antriebswelle 10 über einen Exzenterbund 11 angetrieben, der über ein Radiallager 13 und gegebenenfalls vorgesehene Axiallager 14 in der zylindrischen Nabe 12 des Läufers 6 gelagert ist. Dabei erfolgt der Antrieb des Läufers so, daß alle Punkte der Verdrängerkörper jeweils eine innerhalb der Umfangswände der Verdrängerkammer durch den Exzenterhub begrenzte Kreisbewegung ausführen und wobei die zwischen den Verdrängerkörpern und den Umfangswänden der Verdrängerkammern gebildeten Arbeitsräume kontinuierlich von dem Einlaß zu dem Auslaß vorbewegt werden.
Wie in der Zeichnung weiter gezeigt ist, ist zur Führung des Läufers eine zweite Exzenteranordnung am äußeren Umfang des Läufers 6 vorgesehen, die aus einer mit einem exzentrischen Zapfen 17 versehenen Welle 16 besteht, die gegenüber dem Gehäuse durch Lager 24 und 25 gehalten ist. Der Exzenterzapfen 17 dieser zweiten Welle 16 ist über ein Lager 19 in einer am äußeren Umfang der Trägerscheibe 7 angebrachten zylindrischen Hülse 18 gelagert, wobei die Exzentrizität des Exzenterzapfens 17 der Exzentrizität des Exzenterbundes 11 der Antriebswelle 10entspricht.
Die Antriebswelle 10 ist im übrigen in Lagern 20 und 21 gelagert, während mit 15 eine Keilriemenscheibe bezeichnet ist, über die mittels eines Keilriementriebes die Antriebswelle 10 antreibbar ist. 22 und 23 deuten noch auf der Antriebswelle 10 angeordnete Gegengewichte zum Ausgleich der beim exzentrischen Antrieb des Läufers 6 entstehenden Massenkräfte an, ebenso wie an der Führungswelle 16 Ausgleichsmassen 26 und 27 vorgesehen sind.
Mit 28 ist in der Zeichnung ein im radial äußeren Teil des Gehäuses 2, 3 angeordneter Einlaßraum bezeichnet, während mit 29 ein der Druckseite des Kompressors zugeordneter Auslaßraum angegeben ist, der mit einer-Auslaßleitung 30 verbunden ist, über die das komprimierte Arbeitsmittel abgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß sind nun zur Abdichtung der zwischen dem Gehäuse 2, 3 und dem Läufer 6 vorhandenen axialen Spalte Dichtungen 31 und 32 vorgesehen, die jeweils am Grund der Verdrängerkammern 4a, 4b und 5a, 5b sowie zwischen den Verdrängerkörpern 8a, 8b bzw. 9a, 9b an der Scheibe 7 angeordnet sind. Diese Dichtungen 31, 32 können nun dadurch gebildet sein, daß die entsprechenden Oberflächen der Bauteile oder eine auf diesen Oberflächen aufgebrachte Beschichtung durch eine gezielte Bearbeitung, beispielsweise durch einen Rändel- Schäl- oder Schabprozeß aufgerauht sind.
Die Rauhigkeitsspitzen sollen dann beim Einlauf der Maschine, das heißt bei der ersten Inbetriebnahme )durch plastische Verformung bzw. durch Abtragen beseitigt werden, so daß ein sehr enges selbsttätig sich einstellendes Spiel zwischen den jeweiligen Bauteilen entsteht. Dabei ist zu berücksichtigen, daß aufgrund der besonderen exzentrischen Antriebsweise des Läufers nur jeweils einige wenige Punkte des Läufers jeweils mit einigen wenigen Punkten des Gehäuses zusammenarbeiten, so daß eire sehr genaue Spieleinstellung, die den jeweiligen örtlichen Bedingungen optimale Rechnung trägt, erreichbar ist.
Als Träger der Rauhigkeit könnte zweckmäßigerweise auch ein bandförmiger Blechstreifen vorgesehen sein, der an den jeweiligen Berührungsflächen der Bauteile aufgelegt oder bei Bedarf auch aufgeklebt oder anderseitig festgelegt werden kann. Auch könnte es zweckmäßig sein, den Blechstreifen mit einer Beschichtung zu versehen, in der die Rauhigkeit durch die oben genannten Bearbeitungsverfahren aufgebracht wird. Diese axialen Dichtungen können im übrigen auch in dem Bereich des Durchtritts der Läuferscheibe 7 durch das Gehäuse 2, 3 vorgesehen sein.
Eine weitere, gegebenenfalls zusätzliche oder alternative Möglichkeit der Ausbildung der axialen Dichtungen besteht darin, einen Blechstreifen mittels Federelementen axial nachgiebig anzuordnen, und zwar mit einer derartigen Feaervorspannung, daß ab einem vorgegebenen Arbeitsdruck in den Arbeitsräumen der Verdrängermaschine die Dichtwirkung aufgehoben wird. Auf diese Weise ergibt sich eine selbsttätige Druckbegrenzung durch die an den zurückweichenden Dichtungen auftretenden Überströmverluste.
Aber auch die radialen Spalten zwischen dem Läufer bzw. den Verdrängerkörpern 8, 9 und den Umfangswänden der Verdrängerkammern 4, 5 können durch Dichtungen, die in der Zeichnung mit 34 angedeutet sind, abgedichtet werden. Diese Dichtungen können, wie dies im Zusammenhang mit den Axialdichtungen bereits erläutert wurde, dadurch realisiert werden, daß entweder direkt auf den Mantelflächen der Verdrängerkörper oder der Verdrängerkammern durch einen Bearbeitungsprozeß eine gezielte Rauhigkeit aufgebracht wird, oder aber, indem auf diesen Mantelflächen Blechstreifen mit der beschriebenen Rauhigkeit beispielsweise durch Aufkleben, festgelegt sind. Die oben beschriebene gezielte Rauhigkeit könnte auch durch Auftragen eines Netzes aus plastischem Material auf die Oberfläche der Bauteile bzw. des Blechstreifens erreicht werden, wobei das beim Einlaufen der Maschine überschüssige Material in die Maschen des Netzes gedrückt wird, so daß auch hier eine wirkungsvolle Abdichtung durch Kombination eines minimalen Spiels mit einer zusätzlichen Labyrinthwirkung erreicht wird.
Leerseite

Claims

AN SPRU CRE Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einer in einem feststehenden Gehäuse angeordneten, nach Art eines spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildeten Verdrängerkammer und mit einem jeder Verdrängerkammer zugeordneten, ebenfalls spiralförmig ausgebildeten, band- oder zungenartigen Verdrängerkörper, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer derart gehalten ist, daß während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden der Verdrängerkammer begrenzte Kreisbewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen der Verdrängerkammer so bemessen ist, daß er die radial innerenund äußeren Umfangswände der Verdrängerkammer an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie nahezu berührt, sowie mit Vorrichtungen zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse und dem Läufer gebildeten axialen und radialen Spalte, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der jeweils gegeneinander abzudichtenden Flächen der Bauteile eine gezielt aufgebrachte Rauhigkeit vorgesehen ist, deren Spitzen beim Einlauf der Maschine plastisch verformbar bzw. abtragbar sind.
2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger der Rauhigkeit ein bandförmiger Blechstreifen vorgesehen ist.
3. Verdrängermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen mit einer die Rauhigkeit aufweisenden Beschichtung versehen- ist.
4. Verdrängermaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen durch Kleben oder dgl. an dem Bauteil festlegbar ist.
5. Verdrängermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeit durch einen Rändel-Schäl- oder Schabprozeß aufgebracht ist.
6. Verdrängermaschine insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der axialen Spalte jeweils ein mittels Federelementen axial nachgiebig gehaltener Blechstreifen vorgesehen ist, dessen Federvorspannung derart festgelegt ist, daß ab einem vorgegebenen Arbeitsdruck in den Arbeitsräumen die Dichtwirkung aufgehoben ist.