DE3141525A1

DE3141525A1 - Displacement machine for compressible media

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

Abstract

The invention relates to a displacement machine for compressible media with at least one displacement chamber (4, 5) formed in the manner of a spirally running slot and arranged in a fixed housing (2, 3) and with a likewise spirally formed strip or tongue-like displacement element (8, 9) assigned to each displacement chamber, which element is mounted on a disc-shaped rotor (6) which can be driven eccentrically in relation to the housing in such a way that in operation each of its points performs a circular movement limited by the peripheral walls of the displacement chamber, and the curvature of which is so designed in relation to that of the displacement chamber that it almost touches the inner and outer peripheral walls of the displacement chamber on at least one sealing line continuously progressing during operation, and with devices (31, 32) for sealing off the axial and radial gaps formed between the fixed housing and the rotor. In order to obtain an effective seal between the individual working chambers formed in the housing, it is proposed to provide a selectively applied roughness to one of each of the faces of the components to be mutually sealed off, the tips of which are plastically deformable or abradable when the machine is run in. It is also advantageous if a band-shaped sheet metal strip is provided as backing for the roughness. <IMAGE>

Description

Verdrängermaschine für kompressible Displacement machine for compressible

Medien Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine für kompressible Medien gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Media The invention relates to a positive displacement machine for compressible media according to the preamble of claim 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.A positive displacement machine of this type is, in principle, for example from DE-OS 26 03 462 known. A compressor built according to this principle is characterized by an almost pulsation-free delivery of the, for example Air or an air-fuel mixture existing gaseous working medium and was therefore able to use, among other things, for charging purposes of internal combustion engines Advantage can be used. During the operation of such a compressor will be along the displacement chamber between the spiral-shaped displacement body and the two circumferential walls of the displacement chamber several, approximately sickle-shaped working spaces included, extending from the inlet through the displacement chamber through to Move the outlet, with its volume constantly reduced and the pressure of the working medium is increased accordingly.

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.The object on which the invention is based is to create a displacement chamber the one specified in the preamble of the claim Way of creating which is characterized by a particularly simple, effective seal between characterizes the individual workspaces.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.This problem is solved in accordance with the characterizing part of the patent claim 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.According to the invention, the seal is targeted by a roughness is formed on the component surfaces that come into contact, whose roughness peaks can be plastically deformed or removed when the machine enters the machine are. In this way, a seal is generated largely automatically, the one minimal play and a favorable labyrinth effect combined. Since each point of the Displacement body only works together with very specific points on the housing, is caused by the deformation or removal process that takes place when the machine is run in a game setting optimally adapted to the respective local conditions is achieved. Due to the relatively small eccentricity of the displacement body drive Overall, there are only relatively low sliding speeds in the area of the sealing surfaces.

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.Appropriate refinements of the invention result from the subclaims, from which the possibility emerges, the roughness both directly on the surface the components as well as on special ones on the surface by laying or gluing to attach sheet metal strips to be arranged. It is also proposed for the axial seal that to make the sheet metal strips axially flexible by means of spring elements so that from a given working pressure in the working spaces canceled the sealing effect is what an automatic limitation of the working pressure to a predetermined one Value cares.

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.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which is explained in more detail below. The drawing shows a longitudinal section through a displacement machine with the seals according to the invention. With 1 the Denotes displacement machine as a whole, the housing of which consists of the two Partial housings 2 and 3 is composed, each two by spiraling slots 4a, 4b or 5a, 5b have formed displacement chambers. One in this case The rotating rotor is designated as a whole by 6 and has a carrier disk 7 to accommodate two spiral-shaped, arranged on both sides, band-shaped displacement bodies 8a, 8b and 9a, 9b, each in the them associated displacement chambers protrude.

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.The rotor 6 is driven by a drive shaft 10 via an eccentric collar 11 driven by a radial bearing 13 and possibly provided axial bearings 14 is mounted in the cylindrical hub 12 of the rotor 6. This is where the drive takes place of the rotor so that all points of the displacement body each have one within the Circumferential walls of the displacement chamber limited by the eccentric stroke execute and wherein the between the displacement bodies and the peripheral walls of the Displacement chambers formed working spaces continuously from the inlet to the outlet be moved forward.

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.As is further shown in the drawing, it is used to guide the runner a second eccentric arrangement is provided on the outer circumference of the rotor 6, which consists of a shaft 16 provided with an eccentric pin 17, the opposite the housing is held by bearings 24 and 25. The eccentric pin 17 of this second Shaft 16 is attached to the outer circumference of carrier disk 7 via a bearing 19 cylindrical sleeve 18, the eccentricity of the eccentric pin 17 the eccentricity of the eccentric collar 11 of the drive shaft 10 corresponds.

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.The drive shaft 10 is also supported in bearings 20 and 21, while with 15 a V-belt pulley is designated, over which by means of a V-belt drive the drive shaft 10 is drivable. 22 and 23 still point to the drive shaft 10 arranged counterweights to compensate for the eccentric drive of the rotor 6 resulting inertia forces, as well as on the guide shaft 16 balancing weights 26 and 27 are provided.

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.With 28 in the drawing is a in the radially outer part of the housing 2, 3 arranged inlet chamber designated, while with 29 one of the pressure side of the compressor associated outlet space is indicated, which is connected to an outlet line 30 via which the compressed working fluid can be discharged.

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.According to the invention are now to seal between the housing 2, 3 and the rotor 6 existing axial column seals 31 and 32 are provided, the each at the base of the displacement chambers 4a, 4b and 5a, 5b and between the displacement bodies 8a, 8b and 9a, 9b are arranged on the disk 7. These seals 31, 32 can now be formed in that the corresponding surfaces of the components or a coating applied to these surfaces through targeted processing, are roughened for example by a knurl peeling or scraping process.

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.The roughness peaks should then be the means at the first start-up) by plastic deformation or by abrasion be eliminated, so that a very tight self-adjusting game between the respective components. It should be noted that due to the special eccentric drive mode of the rotor only a few points of the rotor work together with a few points on the housing, so that a very precise game setting, the local conditions is attainable in the best possible way.

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.A strip-shaped one could expediently be used as the carrier of the roughness Sheet metal strips can be provided on the respective contact surfaces of the components can be placed on top or, if necessary, also glued on or fixed on another side. It could also be useful to provide the metal strip with a coating, in which the roughness is applied by the above machining methods will. These axial seals can also be used in the area of the passage the carrier 7 can be provided by the housing 2, 3.

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.Another, possibly additional or alternative option the formation of the axial seals is to use a sheet metal strip To arrange spring elements in an axially flexible manner, with such a Fea preload, that from a given working pressure in the working spaces of the displacement machine the sealing effect is canceled. In this way there is an automatic one Pressure limitation through the overflow losses occurring at the receding seals.

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.But also the radial gaps between the rotor or the displacement bodies 8, 9 and the circumferential walls of the displacement chambers 4, 5 can by seals that are indicated in the drawing with 34, are sealed. These seals can as has already been explained in connection with the axial seals, thereby be realized that either directly on the outer surfaces of the displacement body or the displacement chambers a specific roughness through a machining process is applied, or by on these lateral surfaces sheet metal strips with the described roughness are fixed, for example by gluing. The above The targeted roughness described could also be achieved by applying a network of plastic Material can be reached on the surface of the components or the sheet metal strip, the excess material when entering the machine into the mesh of the Network is pressed, so that here, too, an effective seal by combination a minimal game with an additional labyrinth effect is achieved.

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Claims

AN SPRU CRE displacement machine for compressible media with at least one arranged in a stationary housing, running in the manner of a spiral Slit formed displacement chamber and assigned to each displacement chamber, also spiral-shaped, band-like or tongue-like displacement bodies, on a disc-shaped rotor that can be driven eccentrically with respect to the housing is kept such that each of its points is one of the Circumferential walls of the displacement chamber limited circular motion, and its Curvature relative to that of the displacement chamber is dimensioned so that it radially inner and outer circumferential walls of the displacement chamber on at least one each when operating continuously advancing sealing line almost touched, as well with devices for sealing between the fixed housing and the Runner formed axial and radial column, characterized in that on one of the surfaces of the components to be sealed against each other, a specifically applied one Roughness is provided, the tips of which are plastically deformable when the machine is run in or are removable.

2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that A strip-shaped sheet metal strip is provided as the carrier of the roughness.

3. Displacement machine according to claim 2, characterized in that the sheet metal strip is provided with a coating exhibiting the roughness.

4. Displacement machine according to claim 2 or 3, characterized in that that the sheet metal strip can be fixed to the component by gluing or the like.

5. Displacement machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the roughness is applied by a knurling, peeling or scraping process.

6. Displacement machine in particular according to claim 1, characterized in that that for sealing the axial gap in each case one by means of spring elements is axially flexible held sheet metal strip is provided, the spring preload set in such a way is that from a given working pressure in the working spaces the sealing effect is canceled.