DE102017213506A1

DE102017213506A1 - displacement

Info

Publication number: DE102017213506A1
Application number: DE102017213506.9A
Authority: DE
Inventors: Guido Bredenfeld; Armin Richter; Jakob Branczeisz; Matthias Riedle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2019-02-07
Also published as: WO2019025430A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine (40) mit einem Einströmbereich (27), über den ein Arbeitsmedium in mindestens einen Verdrängerraum (29,30) der Verdrängermaschine (40) einströmt.Um eine Verdrängermaschine zu schaffen, die mit niedrig viskosen Medien, wie ORC-Fluiden, problemlos betrieben werden kann, ist in dem Einströmbereich (27) mindestens eine Strömungsleiteinrichtung (31) angeordnet, durch welche der Einströmbereich (27) strömungstechnisch optimiert wird.The invention relates to a displacement machine (40) having an inflow region (27), via which a working medium flows into at least one displacement chamber (29, 30) of the displacement machine (40). To provide a displacement machine which can be operated with low-viscosity media, such as ORC Fluids, can be operated easily, at least one flow guide (31) is arranged in the inflow region (27), through which the inflow region (27) is aerodynamically optimized.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine mit einem Einströmbereich, über den ein Arbeitsmedium in mindestens einen Verdrängerraum der Verdrängermaschine einströmt.The invention relates to a displacement machine having an inflow region, via which a working medium flows into at least one displacement space of the displacement machine.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 216 254 A1 ist eine Außenzahnradmaschine, insbesondere eine Pumpe oder einen Motor, mit sich axial gegenüberliegend einem Niederdruckanschluss und einem Hochdruckanschluss, mit wenigstens zwei Zahnrädern bekannt, die im Außeneingriff miteinander kämmen, wobei die Zahnräder von einem Gehäuse umgeben sind und das eine Zahnrad einen Wellenzapfen und das andere Zahnrad eine An- oder Abtriebswelle aufweist, die jeweils in einer Lagerbohrung einer einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisenden Lagerbuchse um jeweils eine Drehachse drehbar gelagert sind, wobei die Lagerbuchsen in entsprechenden Aufnahmeausnehmungen des Gehäuses aufgenommen sind, wobei die Lagerbuchsen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und/oder das Gehäuse aus Grauguss bestehen, wobei jeweils die zwei radial nebeneinander liegenden Lagerbuchsen zu einer Lagerbrille miteinander verbunden sind, wobei in die Lagerbohrungen der Lagerbuchsen einen Axialschlitz aufweisende Lagerhülsen eingesetzt sind, in denen der Wellenzapfen und die An- oder Abtriebswelle drehbar gelagert sind, wobei die Lagerhülsen ein oder zwei Verdrehsicherungsansätze aufweisen, die in eine radial in die Lagerbohrung mündende Sicherungsausnehmung ragen.From the German patent application DE 10 2012 216 254 A1 is an external gear machine, in particular a pump or a motor, with axially opposite a low-pressure port and a high-pressure port, known with at least two gears meshing in external engagement with each other, the gears are surrounded by a housing and one gear is a shaft journal and the other Gear has a drive input or output shaft which are rotatably mounted in each case in a bearing bore of a substantially rotationally symmetrical cross-section bearing bushing about a rotation axis, wherein the bearing bushes are received in corresponding receiving recesses of the housing, wherein the bearing bushes made of aluminum or an aluminum alloy and / or the housing made of gray cast iron, wherein each of the two radially adjacent bearing bushes are connected to a bearing glasses together, wherein in the bearing bores of the bearing bushes an axial slot bearing sleeves are used, in which the shaft journal and the input or output shaft are rotatably mounted, wherein the bearing sleeves have one or two Verdrehsicherungsansätze, which protrude into a radially opening into the bearing bore securing recess.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verdrängermaschine mit einem Einströmbereich, über den ein Arbeitsmedium in mindestens einen Verdrängerraum der Verdrängermaschine einströmt, zu schaffen, die mit niedrig viskosen Medien, wie ORC-Fluiden, problemlos betrieben werden kann.The object of the invention is to provide a positive-displacement machine with an inflow region, via which a working medium flows into at least one displacement chamber of the positive-displacement machine, which can be operated without problems with low-viscosity media, such as ORC fluids.

Die Aufgabe ist bei einer Verdrängermaschine mit einem Einströmbereich, über den ein Arbeitsmedium in mindestens einen Verdrängerraum der Verdrängermaschine einströmt, dadurch gelöst, dass in dem Einströmbereich mindestens eine Strömungsleiteinrichtung angeordnet ist, durch welche der Einströmbereich strömungstechnisch optimiert wird. Strömungstechnisch optimiert bedeutet unter anderem, dass unerwünschte Turbulenzen im Einströmbereich vermieden werden. Die Verdrängermaschine kann genau einen Verdrängerraum umfassen. Die Verdrängermaschine kann aber auch mehr als einen Verdrängerraum, zum Beispiel zwei Verdrängerräume umfassen. Die Verdrängermaschine kann auch mehr als zwei Verdrängerräume umfassen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verdrängermaschine als Außenzahnradmaschine ausgeführt. Die Außenzahnradmaschine kann besonders vorteilhaft mit niedrig viskosen Medien, wie ORC-Fluiden, betrieben werden. Dabei stehen die Großbuchstaben ORC für die englischen Begriffe Organic Rankine Cycle. Beispiele für ORC-Fluide sind Ethanol oder Cyclopenthan. Die beanspruchte Außenzahnradmaschine kann auch mit einem Kältemittel, wie es in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, betrieben werden. Bei dem Arbeitsmedium, mit dem die beanspruchte Außenzahnradmaschine betrieben wird, handelt es sich vorzugsweise um ein schlecht schmierendes Fluid mit einer niedrigen Viskosität. Die Viskosität des Arbeitsmediums der Außenzahnradmaschine liegt zum Beispiel zwischen 0,3 und 1,6 centistokes. Des Weiteren wird das Arbeitsmedium im Betrieb der Außenzahnradmaschine mit einem eher geringen Druck beaufschlagt. Darüber hinaus kann das Arbeitsmedium im Betrieb der Außenzahnradmaschine eine Betriebstemperatur haben, die nur einen geringen Abstand zu einer Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums aufweist. Daraus ergibt sich die Gefahr von unerwünschter Kavitation. Das Arbeitsmedium oder Arbeitsfluid ist im Betrieb der Außenzahnradmaschine in dem Arbeitsfluidraum angeordnet. In dem Arbeitsfluidraum wird das Arbeitsfluid oder Arbeitsmedium mit Druck beaufschlagt, wenn die Außenzahnradmaschine als Außenzahnradpumpe betrieben wird. Wenn die Außenzahnradmaschine als Außenzahnradmotor betrieben wird, dann gelangt mit Druck beaufschlagtes Arbeitsfluid oder Arbeitsmedium von außen in den Arbeitsfluidraum, um den Außenzahnradmotor anzutreiben. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Verdrängermaschine als Verdrängerpumpe, insbesondere als Konstantpumpe, betrieben. Bei einer Konstantpumpe wird bei jeder Umdrehung immer das gleiche Volumen verdrängt. Bei Verstellpumpen hingegen kann das Verdrängungsvolumen eingestellt beziehungsweise verstellt werden. Bei Konstant-Verdränger-Maschinen ist der Volumenstrom durch die Verdrängermaschine zunächst einmal proportional zur Drehzahl. Wenn im Betrieb der Verdrängermaschine eine Volumenstromspreizung erforderlich ist, dann bestimmt diese Volumenstromspreizung die Spreizung der Antriebsdrehzahl. Ein volumetrischer Wirkungsgrad der Verdrängermaschine ist direkt abhängig von der Antriebsdrehzahl. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass eine sehr große Spreizung der Antriebsdrehzahl insbesondere in Kombination mit der Verwendung von niedrig viskosen Arbeitsmedien sich ungünstig auf Strömungsverhältnisse und Druckverhältnisse im Betrieb der Verdrängermaschine auswirken können. Über die Strömungsleiteinrichtung im Einströmbereich der Verdrängermaschine kann das Arbeitsmedium vorteilhaft weniger turbulent zugeführt werden. Das wirkt sich dann besonders vorteilhaft auf die Strömungsverhältnisse und Druckverhältnisse im Hinblick auf den volumetrischen Wirkungsgrad der Verdrängermaschine aus.In the case of a displacement machine with an inflow region, via which a working medium flows into at least one displacement chamber of the displacement machine, the problem is solved by arranging at least one flow-guiding device in the inflow region, by means of which the inflow region is aerodynamically optimized. Among other things, flow-optimized means that undesirable turbulence in the inflow area is avoided. The displacement machine may comprise exactly one displacement space. The displacement machine can also comprise more than one displacement chamber, for example two displacement chambers. The displacement machine may also include more than two displacement chambers. According to a preferred embodiment, the displacement machine is designed as an external gear machine. The external gear machine can be operated particularly advantageously with low-viscosity media, such as ORC fluids. The uppercase letters ORC stand for the English terms Organic Rankine Cycle. Examples of ORC fluids are ethanol or cyclopentane. The claimed external gear machine can also be operated with a refrigerant such as used in automotive air conditioning systems. The working medium with which the claimed external gear machine is operated is preferably a low-viscosity fluid having a low viscosity. The viscosity of the working medium of the external gear machine is for example between 0.3 and 1.6 centistokes. Furthermore, the working fluid is subjected to a rather low pressure during operation of the external gear machine. In addition, the working fluid may have an operating temperature during operation of the external gear, which has only a small distance to an evaporation temperature of the working fluid. This results in the risk of unwanted cavitation. The working fluid or working fluid is disposed in the working fluid space during operation of the external gear machine. In the working fluid space, the working fluid or working fluid is pressurized when the external gear machine is operated as an external gear pump. When the external gear machine is operated as an external gear motor, pressurized working fluid or working fluid enters the working fluid space from the outside to drive the external gear motor. According to a particularly preferred embodiment, the displacement machine is operated as a positive displacement pump, in particular as a constant displacement pump. With a constant pump, the same volume is always displaced with each revolution. In the case of variable displacement pumps, on the other hand, the displacement volume can be adjusted or adjusted. For constant displacement machines, the volume flow through the displacement machine is initially proportional to the speed. If a volume flow spread is required during operation of the displacement machine, then this volume flow spread determines the spreading of the drive speed. A volumetric efficiency of the displacement machine is directly dependent on the drive speed. When carried out in the context of the present invention experiments and investigations, it has been found that a very large spread of the drive speed, especially in combination with the use of low viscosity working media can adversely affect flow conditions and pressure conditions during operation of the positive displacement machine. About the flow guide in the inflow of the positive displacement machine, the working medium advantageously be supplied less turbulent. This then has a particularly advantageous effect on the flow conditions and pressure conditions with regard to the volumetric efficiency of the positive displacement machine.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung mindestens ein Strömungsleitelement umfasst, das so im Einströmbereich angeordnet ist, dass das einströmende Arbeitsmedium in mindestens zwei gerichtete Teilströme unterteilt wird. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Strömungsleiteinrichtung genau ein Strömungsleitelement, das so im Einströmbereich angeordnet ist, dass das einströmende Arbeitsmedium in genau zwei gerichtete Teilströme unterteilt wird. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten nummerischen Strömungsmechanik-Berechnungen und -Simulationen konnte nachgewiesen werden, dass ein Triebwerk der Verdrängermaschine in einiger Entfernung ideal laminar angeströmt wird. Im Betrieb der Verdrängermaschine wird, zum Beispiel durch Auskämmen von Zahnrädern der als Außenzahnradmaschine ausgeführten Verdrängermaschine, entsprechend der Größe von freiwerdenden Zahnlücken ein Volumen frei. Daraus entsteht ein lokales Unterdruckgebiet, was dazu führt, dass neues Arbeitsmedium oder Fluid einströmt. An dieser Stelle kommt es bei herkömmlichen Verdrängermaschinen teils zu sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Turbulenzen. Ein Teil des Arbeitsmediums oder Fluids strömt zurück, das heißt entgegen der eigentlichen Durchflussrichtung. Aus diesem Grund kann es im Saugtrakt einer herkömmlichen als Verdrängerpumpe arbeitenden Verdrängermaschine zu turbulenten Strömungen und Verwirbelungen kommen. Unter ungünstigen Umständen kann dieses bei herkömmlichen Verdrängermaschinen zu einem unerwünschten Verdampfen des Fluids oder Arbeitsmediums beziehungsweise zu Kavitationseffekten im Saugbereich und speziell in einem Umsteuerbereich der als Verdrängerpumpe arbeitenden Verdrängermaschine führen. Das Strömungsleitelement kann auch als Füllstück bezeichnet werden und wird vorteilhaft direkt in den Strömungsquerschnitt im Einströmbereich der Verdrängermaschine eingebracht. Das Strömungsleitelement kann besonders vorteilhaft, zum Beispiel unter Zuhilfenahme moderner Fertigungsverfahren, in den Einströmbereich der Verdrängermaschine eingebracht werden, ohne andere Bauteile der Verdrängermaschine zu verändern. Das Strömungsleitelement kann in dem Einströmbereich zum Beispiel durch 3D-Druck, Electron-Beam-Melting (EBM), Laser-Sintern, alternative Gießverfahren mit verlorenen Kernen einteilig ausgeführt werden. Diese Verfahren liefern den Vorteil, dass ein Gehäuse beziehungsweise ein Anschlussstutzen der Verdrängermaschine im Einströmbereich oder Saugbereich einteilig ausgeführt werden kann. Darüber hinaus ermöglichen die modernen Fertigungsverfahren auch beliebige Formen des Strömungsleitelements oder Füllstücks. So kann mittels strömungstechnischer Untersuchungen im Rahmen einer nummerischen Strömungsmechanik eine optimale Form des Strömungsleitelements beziehungsweise Füllstücks über die gewünschten Betriebspunkte der Verdrängermaschine beziehungsweise Verdrängerpumpe ermittelt werden.A preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide comprises at least one flow guide, which is arranged in the inflow, that the inflowing working medium is divided into at least two directed partial flows. According to a particularly preferred embodiment, the flow-guiding device comprises precisely one flow-guiding element, which is arranged in the inflow region in such a way that the inflowing working medium is subdivided into exactly two directed partial flows. In numerical fluid mechanics calculations and simulations carried out in the context of the present invention, it has been demonstrated that an engine of the displacement engine is ideally flown laminarly at some distance. During operation of the displacement machine, a volume is released, for example by combing out gears of the displacement machine designed as an external gear machine, in accordance with the size of tooth gaps that become freed. This creates a local negative pressure area, which causes new working medium or fluid to flow in. At this point, it comes in conventional positive displacement machines sometimes very high flow velocities and turbulence. A part of the working medium or fluid flows back, that is contrary to the actual flow direction. For this reason, turbulent flows and turbulences may occur in the intake tract of a conventional positive displacement pump operating as a positive displacement pump. Under unfavorable circumstances, this can lead to undesirable evaporation of the fluid or working medium or to cavitation effects in the suction region and especially in a reversing region of the displacement machine operating as a positive displacement pump in conventional positive displacement machines. The flow guide can also be referred to as filler and is advantageously introduced directly into the flow cross-section in the inflow region of the positive displacement machine. The flow guide can be particularly advantageous, for example, with the aid of modern manufacturing processes, introduced into the inflow of the positive displacement machine, without changing other components of the positive displacement machine. The flow guide may be integrally formed in the inflow region by, for example, 3D printing, electron beam melting (EBM), laser sintering, alternative lost core casting techniques. These methods provide the advantage that a housing or a connecting piece of the displacement machine in the inflow or suction can be made in one piece. In addition, the modern manufacturing processes also allow any shape of the flow guide or filler. Thus, by means of fluidic examinations in the context of a numerical fluid mechanics, an optimum shape of the flow-guiding element or filling piece can be determined via the desired operating points of the displacement machine or positive-displacement pump.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement mittig in einem Einströmquerschnitt angeordnet ist. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine unerwünschte mittige Verwirbelung nicht mehr die Anströmung eines Verdrängerraums, zum Beispiel einer Zahnkammer, stört. Das Strömungsleitelement oder Füllstück teilt besonders vorteilhaft eine Rückströmung im Betrieb der Verdrängermaschine in zwei Strömungsgebiete, die jeweils einen Wirbel ausbilden, der sich an einem oberen beziehungsweise unteren Rand der Zuströmung in Wandnähe befindet. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass die mittige Hauptströmung verwirbelungsärmer in den Verdrängerraum, zum Beispiel die Zahnkammer, gelangt.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow element is arranged centrally in an inflow cross section. This can advantageously be achieved that an unwanted central turbulence no longer disturbs the flow of a displacement chamber, for example a tooth chamber. The flow-guiding element or filling piece divides a return flow during operation of the displacement machine into two flow regions, which in each case form a vortex, which is located at an upper or lower edge of the inflow near the wall. This ensures advantageous that the central main flow turbulence poorer in the displacement, for example, the tooth chamber, passes.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Strömungsleitelement quer zu dem einströmenden Arbeitsmedium über den gesamten Einströmquerschnitt erstreckt. Dadurch können die unerwünschten Verwirbelungen beziehungsweise Turbulenzen im Einströmbereich wirksam verhindert werden.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide extends transversely to the incoming working medium over the entire inflow cross section. As a result, the undesirable turbulence or turbulence in the inflow region can be effectively prevented.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement als Zylinderstift ausgeführt ist. Das Strömungsleitelement hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. Der Zylinderstift ist einfach und kostengünstig herstellbar und hat sich bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen und Versuchen im Hinblick auf die gewünschte Verbesserung des Strömungsbildes als vorteilhaft erwiesen.Another preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide is designed as a cylindrical pin. The flow guide element has, for example, substantially the shape of a straight circular cylinder. The cylinder pin is simple and inexpensive to produce and has proved to be advantageous in the investigations and experiments carried out in the context of the present invention with regard to the desired improvement of the flow pattern.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement einen tropfenförmigen Querschnitt aufweist. Der tropfenförmige Querschnitt ist vorteilhaft entlang einer Längsachse in sich symmetrisch ausgeführt. Dabei erfolgt die Anströmung des Strömungsleitelements vorteilhaft an einem spitz zulaufenden Ende des tropfenförmigen Querschnitts. Dadurch kann die gewünschte Unterteilung des einströmenden Arbeitsmediums in zwei gerichtete Teilströme besonders effektiv erreicht werden.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide element has a drop-shaped cross section. The teardrop-shaped cross section is advantageously designed symmetrically along a longitudinal axis. In this case, the flow of the flow guide advantageously takes place at a tapered end of the teardrop-shaped cross section. This allows the desired subdivision of the incoming working medium in two directed partial flows can be achieved particularly effectively.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement einen spitz zulaufenden Anströmquerschnitt aufweist, von dem zwei in Strömungsrichtung symmetrische Leitflächen ausgehen, die konkav gekrümmt sind. Dadurch können die unerwünschten Verwirbelungen beziehungsweise Turbulenzen besonders wirksam unterdrückt werden.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide has a tapered inflow cross section, emanating from the two symmetrical in the flow direction guide surfaces, which are concavely curved. As a result, the undesirable turbulences or turbulences can be suppressed particularly effectively.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement am Ende konvex gekrümmt ist. Dadurch kann besonders vorteilhaft die gewünschte Beeinflussung der Rückströmung erreicht werden.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide is convexly curved at the end. As a result, the desired influence of the return flow can be achieved particularly advantageously.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement in einen Anschlussstutzen integriert ist. Das Strömungsleitelement ist vorteilhaft an einem im Inneren der Verdrängermaschine angeordneten Ende des Anschlussstutzens vorgesehen. Der Anschlussstutzen ist zum Beispiel als Buchse ausgeführt, die in einen Eingangskanal der Verdrängermaschine eingeschraubt wird. Dadurch wird die Montage des Strömungsleitelements vereinfacht.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow guide is integrated in a connecting piece. The flow-guiding element is advantageously provided on an end of the connection piece arranged in the interior of the displacement machine. The connection piece is designed, for example, as a socket, which is screwed into an input channel of the displacement machine. As a result, the assembly of the flow guide is simplified.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Verdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung mindestens einen verrundeten oder gefasten Übergang in einen Verdrängerraum umfasst. Dadurch können unerwünschte wandnahe Rückströmungen und Verwirbelungen im Einströmbereich weiter reduziert werden.A further preferred embodiment of the displacement machine is characterized in that the flow-guiding device comprises at least one rounded or beveled transition into a displacement space. As a result, unwanted near-wall backflows and turbulence in the inflow area can be further reduced.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer Verdrängermaschine, insbesondere einer Außenzahnradmaschine, in einem WHR-System, mit einem niedrig viskosen Medium. Dabei stehen die Großbuchstaben WHR für die englischen Begriffe Waste Heat Recovery. Das WHR-System dient vorteilhaft zur Rückgewinnung von Energie aus einem Abgas eines Verbrennungsmotors in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Zur Nutzung der Abwärme aus dem Abgas ist in einem Abgastrakt des Verbrennungsmotors ein Wärmetauscher angeordnet, der Wärme aus dem Abgas auf ein in einem Wärmekreislauf strömendes Arbeitsmedium überträgt. Das Arbeitsmedium in dem Wärmekreislauf treibt eine Expansionsmaschine an. Bei dem Wärmekreislauf handelt es sich um einen thermodynamischen Kreisprozess oder Dampfkraftprozess, der auch als Rankine-Prozess oder Clausius-Rankine-Kreisprozess bezeichnet wird. Als Expansionsmaschine wird eine Strömungsmaschine, zum Beispiel eine Turbomaschine, oder eine Verdrängermaschine, zum Beispiel eine Kolbenmaschine, eine Schraubenmaschine oder eine Scroll-Maschine, eingesetzt. In dem Kreisprozess sind des Weiteren ein Kondensator und ein Verdampfer angeordnet. Die Außenzahnradpumpe ist in dem Kreisprozess zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet. Als Arbeitsmedium wird in dem Kreisprozess vorzugsweise ein niedrigviskoses Medium, wie ein ORC-Fluid verwendet.If appropriate, the invention also relates to a method for operating a displacement machine, in particular an external gear machine, in a WHR system with a low-viscosity medium. The capital letters WHR stand for the English words Waste Heat Recovery. The WHR system is advantageously used to recover energy from an exhaust gas of an internal combustion engine in a drive train of a motor vehicle. To utilize the waste heat from the exhaust gas, a heat exchanger is arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine, which transfers heat from the exhaust gas to a working medium flowing in a heating circuit. The working medium in the heating circuit drives an expansion machine. The heat cycle is a thermodynamic cycle or steam power process, also known as the Rankine process or the Clausius-Rankine cycle. The expansion machine used is a turbomachine, for example a turbomachine, or a displacement machine, for example a piston machine, a screw machine or a scroll machine. In addition, a condenser and an evaporator are arranged in the cycle. The external gear pump is arranged in the cyclic process between the condenser and the evaporator. The working medium used in the cyclic process is preferably a low-viscosity medium, such as an ORC fluid.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Strömungsleiteinrichtung, inbesondere ein Strömungsleitelement beziehungsweise einen Anschlussstutzen mit einem Strömungsleitelement, für eine vorab beschriebene Verdrängermaschine. Die genannten Teile sind separat handelbar.If appropriate, the invention also relates to a flow-guiding device, in particular a flow-guiding element or a connecting piece with a flow-guiding element, for a positive-displacement machine described above. The parts mentioned are separately tradable.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein System zur Rückgewinnung von Wärme aus Abgas mit einer vorab beschriebenen Verdrängermaschine, vorzugsweise einer Außenzahnradmaschine, insbesondere einer Außenzahnradpumpe.Where appropriate, the invention also relates to a system for recovering heat from exhaust gas with a previously described displacement machine, preferably an external gear machine, in particular an external gear pump.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung einer Außenzahnradmaschine nach dem Stand der Technik;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Einströmbereichs einer Verdrängermaschine, die zum Beispiel als Außenzahnradpumpe ausgeführt ist, wie sie in 1 dargestellt ist, mit einem als Zylinderstift ausgeführten Strömungsleitelement im Querschnitt durch das Strömungsleitelement und im Längsschnitt durch einen Anschlussstutzen;
3 eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einem tropfenförmigen Strömungsleitelement;
4 das Strömungsleitelement aus 3 in einer Seitenansicht von links; und
5 eine vergrößerte Einzelheit V aus 3 mit einem verrundeten und gefasten Übergang in einen Verdrängerraum der Verdrängermaschine.

Show it:

1 an exploded view of an external gear machine according to the prior art;
2 an enlarged view of an inflow of a Verdrängermaschine, which is designed for example as an external gear pump, as shown in 1 is shown, with a designed as a cylindrical pin flow guide in cross section through the flow guide and in longitudinal section through a connecting piece;
3 a similar representation as in 2 with a teardrop-shaped flow guide;
4 the flow guide 3 in a side view from the left; and
5 an enlarged detail V out 3 with a rounded and chamfered transition into a displacer of the displacer.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die in 1 dargestellte Außenzahnradmaschine nach dem Stand der Technik ist eine Außenzahnradpumpe und weist ein Gehäuse 1 aus Aluminium auf, das einen Innenraum 2 aufweist, in dem zwischen zwei Lagerbrillen 3, 3' zwei Zahnräder 4 und 5 aus Stahl angeordnet sind. Die Zahnräder 4 und 5 kämmen im Außeneingriff miteinander.In the 1 shown external gear machine according to the prior art is an external gear pump and has a housing 1 made of aluminum, which has an interior 2 in which between two goggles 3 . 3 ' two gears 4 and 5 are made of steel. The gears 4 and 5 mesh with each other in external intervention.

Die Lagerbrillen 3, 3' sind in Aufnahmeausnehmungen 23, 23' des Gehäuses 1 aufgenommen, deren Querschnitt der Außenkontur der Lagerbrillen 3, 3' entspricht.The bearing glasses 3 . 3 ' are in receiving recesses 23 . 23 ' of the housing 1 taken, whose cross section of the outer contour of the bearing glasses 3 . 3 ' equivalent.

Das Zahnrad 4 ist drehfest auf einer Freilaufwelle 6 angeordnet, die zu beiden Seiten des Zahnrads 4 hervorsteht und mit ihren hervorstehenden Bereichen jeweils in einer Lagerbohrung 7, 7' der Lagerbrillen 3, 3' drehbar gelagert ist.The gear 4 is non-rotatable on a freewheel shaft 6 arranged on both sides of the gear 4 protrudes and with their protruding areas each in a bearing bore 7 . 7 ' of the bearing glasses 3 . 3 ' is rotatably mounted.

Das Zahnrad 5 ist drehfest auf einer Antriebswelle 8 angeordnet, die ebenfalls zu beiden Seiten des Zahnrads 5 hervorsteht und mit ihren hervorstehenden Bereichen jeweils in einer Lagerbohrung 9, 9' der Lagerbrillen 3, 3' drehbar gelagert ist.The gear 5 is non-rotatable on a drive shaft 8th arranged, which is also on both sides of the gear 5 protrudes and with their protruding areas each in a bearing bore 9 . 9 ' of the bearing glasses 3 . 3 ' is rotatably mounted.

An der äußeren Seite der einen Lagerbrille 3 wird von einem Stützelement 11 eine Axialabdichtung 10 in Anlage gehalten, wobei diese Seite des Gehäuses 1 von einem ersten Deckel 12 verschlossen ist, der mittels Schrauben 13 an das Gehäuse 1 angeschraubt ist.On the outer side of the bearing glasses 3 is from a support element 11 an axial seal 10 held in place, this side of the housing 1 from a first lid 12 is closed, by means of screws 13 to the housing 1 screwed on.

Der Innenraum 2 des Gehäuses 1 ist über eine zwischen Deckel 12 und Gehäuse 1 angeordnete Ringdichtung 14 nach außen abgedichtet.The interior 2 of the housing 1 is about one between lids 12 and housing 1 arranged ring seal 14 sealed to the outside.

In gleicher Weise wird an der äußeren Seite der anderen Lagerbrille 3' von einem Stützelement 11' eine Axialabdichtung 10' in Anlage gehalten, wobei diese Seite des Gehäuses 1 von einem zweiten Deckel 15 verschlossen ist, der mittels Schrauben an das Gehäuse 1 angeschraubt ist. Der Innenraum 2 des Gehäuses 1 ist über eine zwischen dem Deckel 15 und dem Gehäuse 1 angeordnete Ringdichtung 14' nach außen abgedichtet.In the same way, on the outer side of the other bearing glasses 3 ' from a support element 11 ' an axial seal 10 ' held in place, this side of the housing 1 from a second lid 15 is closed, by means of screws to the housing 1 screwed on. The interior 2 of the housing 1 is about one between the lid 15 and the housing 1 arranged ring seal 14 ' sealed to the outside.

Das dem zweiten Deckel 15 zugewandte Ende der Antriebswelle 8 ragt abgedichtet von einer Radialwellendichtung 17 durch eine Durchgangsöffnung 16 im Deckel 15 nach außen.That the second cover 15 facing end of the drive shaft 8th protrudes sealed from a radial shaft seal 17 through a passage opening 16 in the lid 15 outward.

Dieses nach außen ragende Ende der Antriebswelle 8 ist durch einen nicht dargestellten Drehantrieb drehbar antreibbar. Damit wird auch das Zahnrad 5 und durch dieses das Zahnrad 4 drehbar angetrieben. Dadurch wird an einem Niederdruckanschluss 18 Hydrauliköl angesaugt und zu einem Hochdruckanschluss 19 gefördert.This outwardly projecting end of the drive shaft 8th is rotatably driven by a rotary drive, not shown. This is also the gear 5 and through this the gear 4 rotatably driven. This will be at a low pressure port 18 Hydraulic oil sucked in and to a high pressure connection 19 promoted.

Die im Gehäuse 1 ausgebildeten Niederdruckanschluss 18 und Hochdruckanschluss 19 liegen sich koaxial gegenüber und führen vom Äußeren des Gehäuses 1 zu dem Eingriffsbereich der Zahnräder 4 und 5.The in the case 1 trained low pressure connection 18 and high pressure connection 19 are coaxial with each other and lead from the exterior of the housing 1 to the engagement area of the gears 4 and 5 ,

In dem in 1 dargestellten Auslieferungszustand sind der Hochdruckanschluss 19 und der Niederdruckanschluss 18 jeweils von einem Verschlussstopfen 20, 20' verschlossen.In the in 1 delivery status shown are the high-pressure connection 19 and the low pressure port 18 each from a stopper 20 . 20 ' locked.

In den 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele mit einer Strömungsleiteinrichtung gezeigt. Die Strömungsleiteinrichtung kann vorteilhaft bei allen Hydraulikmaschinen, insbesondere Hydraulikpumpen, insbesondere Zahnradmaschinen oder Zahnradpumpen, eingesetzt werden, die der Förderung eines nieder viskosen Mediums dienen, die nahe am Verdampfungs- oder Siedepunkt des Betriebsmediums oder Arbeitsmediums arbeiten und bei denen die Erreichung eines möglichst hohen volumetrischen Wirkungsgrads bei gleichzeitiger Sicherstellung einer akzeptablen Lebensdauer erforderlich ist.In the 2 to 5 Embodiments are shown with a flow guide. The flow guide can be used advantageously in all hydraulic machines, in particular hydraulic pumps, in particular gear machines or gear pumps, which serve to promote a low-viscous medium, which work close to the evaporation or boiling point of the working medium or working medium and in which the achievement of the highest possible volumetric efficiency while ensuring an acceptable lifetime.

In der Außenzahnradmaschine wird das Triebwerk üblicherweise aus zwei gegeneinander kämmenden Zahnradpaaren gebildet. Die Zahnkörper dieser Zahnräder sind üblicherweise auf Wellen angebracht, welche beidseitig in einer Lagerbuchse beziehungsweise Lagerbrille gelagert werden. Neben der eigentlichen Lagerfunktion wird von den Lagerbuchsen/-brillen einer Außenzahnradmaschine auch die Dichtfunktion übernommen. Im Wesentlichen sind das die axiale (Zahnradstirnseiten) und die radiale (Zahnköpfe, Buchsen/- Brillenumfang) Abdichtung.In the external gear machine, the engine is usually formed from two mutually meshing gear pairs. The toothed bodies of these gears are usually mounted on shafts which are mounted on both sides in a bearing bush or bearing goggles. In addition to the actual bearing function of the bearing bushes / goggles of an external gear and the sealing function is taken over. Essentially, these are the axial (gear end faces) and the radial (tooth heads, bushes / gland circumference) seals.

Durch das Auskämmen der beiden Zahnräder wird an der Stelle, an der ein Zahnkopf aus der jeweilig gegenüberliegenden Zahnlücke auskämmt, ein Volumen entsprechend der Größe der Zahnlücke frei. Dadurch entsteht ein Unterdruck, was dazu führt, dass das auf der Saugseite der Pumpe anstehende Fluid nachströmt. Die Außenzahnradpumpe saugt durch diese Wirkweise also frisches Medium an.By combing out the two gears, a volume corresponding to the size of the tooth gap is at the point where a tooth head combs out of the respective opposite tooth gap. This results in a negative pressure, which causes the pending on the suction side of the pump fluid flows. The external gear pump absorbs fresh medium through this mode of action.

Aus den Systemanforderungen ergibt sich eine gewisse Bandbreite eines geforderten Volumenstroms. Da Zahnradpumpen zu den Konstant-Verdränger-Maschinen gehören, ist der Volumenstrom zunächst einmal proportional zur Antriebsdrehzahl der Pumpe (Pumpen-Wirkungsgrade vernachlässigt). Die geforderte Volumenstromspreizung bestimmt daher die Spreizung der Antriebsdrehzahl.The system requirements result in a certain bandwidth of a required volume flow. Since gear pumps belong to the constant displacement machines, the volume flow is initially proportional to the drive speed of the pump (pump efficiencies neglected). The required volume flow spread therefore determines the spread of the input speed.

Aufgrund der inneren Leckagen der Pumpe ergibt sich ein Kennfeld des volumetrischen Wirkungsgrads. Dieser ist direkt abhängig von der Antriebsdrehzahl und ist bei niedrigen meist schlechter als bei hohen Drehzahlen. Daher ist es für die Auslegung der Pumpe (gemeint ist Bau- und Fördergröße) wichtig, dass sie an der unteren Grenze des geforderten Volumenstroms noch eine Antriebsdrehzahl erfährt, unter der sie einen ausreichend guten Wirkungsgrad erreichen kann.Due to the internal leakage of the pump results in a map of the volumetric efficiency. This is directly dependent on the drive speed and is usually worse at low than at high speeds. Therefore, it is important for the design of the pump (meaning construction and delivery size) that it still experiences a drive speed at the lower limit of the required volume flow, under which it can achieve sufficiently good efficiency.

Ist die geforderte Volumenstromspreizung sehr groß, ergibt sich folglich auch eine sehr große Spreizung der Antriebsdrehzahl. Dies kann unter Umständen problematisch sein, da sich hierbei sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten und dadurch wiederum ungünstige Strömungs- und Druckverhältnisse einstellen können. Dies ist vor allem auf der Pumpen-Saugseite kritisch, da sich hier stark turbulente Strömungsverhältnisse einstellen können, durch welche es zu Kavitationseffekten beziehungsweise zu einer nicht ausreichenden Befüllung der einzelnen Zahnkammern (Sauggrenze) kommen kann. If the required volumetric flow spread is very large, this results in a very large spread of the input speed. This can be problematic under certain circumstances, since in this case very high flow velocities and, in turn, unfavorable flow and pressure conditions can occur. This is critical above all on the pump-suction side, since here strongly turbulent flow conditions can occur, which can lead to cavitation effects or insufficient filling of the individual tooth chambers (suction limit).

Die Eigenschaften des Betriebsmediums, wie zum Beispiel die Viskosität, Dichte, Dampfdruck usw. wirken sich direkt auf diesen Effekt aus. Die in WHR-Systemen üblichen nieder viskosen Medien, wie zum Beispiel Ethanol, Cyclopentan oder Kältemittel haben neben ihrer sehr geringen Viskosität bekanntermaßen auch einen sehr niedrigen Siedepunkt (beziehungsweise in Abhängigkeit des Drucks eine niedrige Siedekurve). Um einen maximalen Systemwirkungsgrad zu erreichen, arbeiten deshalb Systeme mit ORC-prozessen (Organic-Rankine-Cycle) sehr nahe an der Siedelinie des Fluids. Das bedeutet für die Pumpe wiederum, dass nur sehr geringe Temperaturanstiege (zum Beispiel durch Eintrag von Reibleistung) beziehungsweise sehr niedrige Druckabsenkungen (zum Beispiel im Saugbereich durch Turbulenzen) zulässig sind, da sonst das Fluid sofort beginnen würde, zu verdampfen.The properties of the operating medium, such as viscosity, density, vapor pressure, etc., directly affect this effect. The usual in WHR systems low viscous media, such as ethanol, cyclopentane or refrigerant known not only have very low viscosity but also a very low boiling point (or depending on the pressure, a low boiling curve). Therefore, systems with ORC (Organic Rankine Cycle) processes operate very close to the boiling line of the fluid to achieve maximum system efficiency. For the pump in turn this means that only very small temperature increases (for example due to the input of friction power) or very low pressure drops (for example in the suction area due to turbulence) are permissible, since otherwise the fluid would immediately start to evaporate.

In den 2 und 3 ist dargestellt, wie bei einer Verdrängermaschine, wie sie zum Beispiel in 1 dargestellt ist, neben der dauerhaften Funktionsfähigkeit beziehungsweise Lebensdauer vor allem auch ein ausreichendhoher volumetrischer Wirkungsgrad beim Betrieb in einem WHR-System sichergestellt werden kann. Das hängt zum einen maßgeblich von der inneren Dichtheit der Außenzahnradmaschine ab. Anderseits aber auch von der Möglichkeit ab, die einzelnen Zahnkammern auch bei sehr hohen Drehzahlen, also Fluidgeschwindigkeiten saugseitig ausreichend gut befüllen zu können.In the 2 and 3 is shown as with a positive displacement machine, such as those in 1 is shown, in addition to the permanent functionality or life, above all, a sufficiently high volumetric efficiency when operating in a WHR system can be ensured. This depends on the one hand significantly on the inner tightness of the external gear from. On the other hand, but also on the possibility from the individual tooth chambers even at very high speeds, so fluid velocities on the suction side sufficiently good to fill.

Durch eine Strömungsleiteinrichtung 31; 41 kann die Strömung in einem Einströmbereich 27 der Verdrängermaschine im Wesentlichen ohne Turbulenzen und somit verlustarm geführt werden. Dadurch kann auch bei hohen Drehzahlen beziehungsweise Strömungsgeschwindigkeiten ein ausreichend hoher volumetrischer Wirkungsgrad sichergestellt werden. Darüber hinaus kann das Auftreten unerwünschter Kavitation im Inneren der Verdrängermaschine verhindert werden. Des Weiteren wird ein unerwünschtes Verdampfen des Arbeitsmediums in der Verdrängermaschine, und damit ein unerwünschtes Trockenlaufen ohne ausreichende Schmierung, verhindert.By a flow guide 31 ; 41 can the flow in an inflow area 27 the displacement machine are guided essentially without turbulence and thus loss. As a result, a sufficiently high volumetric efficiency can be ensured even at high rotational speeds or flow velocities. In addition, the occurrence of unwanted cavitation inside the displacement machine can be prevented. Furthermore, unwanted evaporation of the working medium in the positive displacement machine, and thus unwanted dry running without adequate lubrication, prevented.

Durch die Strömungsleiteinrichtung 31; 41 im Einströmbereich 27 der Verdrängermaschine wird diese im Einströmbereich, zum Beispiel im Saugtrakt einer als Pumpe arbeitenden Verdrängermaschine, strömungstechnisch optimiert. Die Strömungsleiteinrichtung 31; 41 umfasst vorteilhaft ein Strömungsleitelement 32; 42, das auch als Füllstück bezeichnet wird und im Einströmbereich 27 unter anderem unter Zuhilfenahme des Coandä-Effekts zu einer gerichteten Umströmung dieses Hindernisses und damit zu einem gerichteten Strömungsbild führt.Through the flow guide 31 ; 41 in the inflow area 27 the displacement machine is this fluid in the inflow, for example in the intake of a working as a pump displacement machine optimized. The flow guide 31 ; 41 advantageously comprises a flow guide 32 ; 42 , which is also referred to as filler and in the inflow 27 with the help of the Coanda effect, among other things, leads to a directed flow around this obstacle and thus to a directed flow pattern.

In den 2 und 3 ist ein Ausschnitt einer Verdrängermaschine 40 mit einem Gehäuse 24 im Schnitt dargestellt. Bei der Verdrängermaschine 40 handelt es sich zum Beispiel um eine Außenzahnradpumpe, wie sie in 1 dargestellt ist. Das Gehäuse 24 umfasst einen Gehäusekörper 25 mit einem Anschluss 26, über welchen der Verdrängermaschine 40 ein Arbeitsmedium oder Arbeitsfluid, zum Beispiel ein ORC-Fluid, zugeführt wird. Der Anschluss 26 entspricht dem Eingang 18 der Außenzahnradpumpe in 1.In the 2 and 3 is a cutting of a positive displacement machine 40 with a housing 24 shown in section. At the positive displacement machine 40 For example, it is an external gear pump, as in 1 is shown. The housing 24 includes a housing body 25 with a connection 26 , over which the positive displacement machine 40 a working fluid or working fluid, for example an ORC fluid, is supplied. The connection 26 corresponds to the entrance 18 the external gear pump in 1 ,

Der Einströmbereich 27 wird von einem Anschlussstutzen 28 begrenzt. Über den Anschlussstutzen 28 gelangt das Arbeitsmedium in Verdrängerräume 29, 30 in der Verdrängermaschine 40. In den Verdrängerräumen 29, 30 sind (in den 2 und 3 nicht dargestellte) Verdrängerkörper angeordnet. Die Verdrängerkörper können als Außenzahnräder ausgeführt sein, wie bei der Außenzahnradpumpe in 1.The inflow area 27 is from a connecting piece 28 limited. Over the connecting piece 28 the working fluid gets into displacement chambers 29 . 30 in the displacement machine 40 , In the displacement rooms 29 . 30 are (in the 2 and 3 not shown) displacer arranged. The displacement body can be designed as external gears, as in the external gear pump in 1 ,

Durch die Strömungsleiteinrichtung 31 wird das einströmende Arbeitsmedium, wie in den 2 und 3 durch Pfeile 33 bis 36 angedeutet ist, in zwei gerichtete Teilströme 33, 34 und 35, 36 unterteilt. Durch Pfeile 37 und 38 ist angedeutet, dass eine Rückströmung des Arbeitsmediums im Betrieb der Verdrängermaschine 40 in zwei Strömungsgebiete unterteilt werden, die jeweils einen Wirbel bilden, der sich vorteilhaft am oberen beziehungsweise unteren Rand der Zuströmung in Wandnähe befindet, wo es im Hinblick auf den volumetrischen Wirkungsgrad eher unkritisch ist.Through the flow guide 31 is the incoming working medium, as in the 2 and 3 through arrows 33 to 36 is indicated, in two directed partial flows 33 . 34 and 35 . 36 divided. By arrows 37 and 38 is indicated that a return flow of the working fluid in the operation of the displacement machine 40 be divided into two flow areas, each forming a vortex, which is located advantageously at the top or bottom of the inflow near the wall, where it is rather uncritical in terms of volumetric efficiency.

In 2 ist das Strömungsleitelement 32 als Zylinderstift ausgeführt und im Einströmquerschnitt mittig angeordnet. Durch diese Anordnung werden die beiden Teilströme 33, 34 und 35, 36 aus dem Einströmbereich 27 in die Verdrängerräume 29 und 30 geleitet.In 2 is the flow guide 32 designed as a cylindrical pin and arranged centrally in the inflow. By this arrangement, the two partial streams 33 . 34 and 35 . 36 from the inflow area 27 in the displacement rooms 29 and 30 directed.

In den 3 und 4 sieht man, dass das Strömungsleitelement 42 der Strömungsleiteinrichtung 41 tropfenförmig mit einem spitz zulaufenden Anströmquerschnitt im Einströmbereich 27 ausgeführt ist. Von dem spitz zulaufenden Anströmquerschnitt gehen zwei in Strömungsrichtung symmetrische Leitflächen aus, die konkav gekrümmt sind. Dadurch wird die gewünschte Unterteilung des einströmenden Arbeitsmediums in die beiden gerichteten Teilströme 33, 34 und 35, 36 noch wirksamer realisiert.In the 3 and 4 you can see that the flow guide 42 the flow guide 41 drop-shaped with a tapered inflow cross-section in the inflow region 27 is executed. From the tapered inflow cross section two go in the flow direction symmetrical fins, which are concavely curved. As a result, the desired subdivision of the incoming working medium in the two directed partial flows 33 . 34 and 35 . 36 realized even more effectively.

In 5 ist eine vergrößerte Einzelheit V aus 3 mit einem strömungstechnisch optimierten Übergang 50 in den Verdrängerraum 30 der Verdrängermaschine im Schnitt dargestellt. Der Übergang 50 ist mit einer Fase 51 und zwei verrundeten Bereichen ausgestattet, die durch Radien 52 und 53 angedeutet sind. Dadurch kann eine unerwünschte wandnahe Rückströmung und Verwirbelung weiter reduziert werden.In 5 is an enlarged detail V out 3 with a fluidically optimized transition 50 in the displacement room 30 the positive displacement machine shown in section. The transition 50 is with a chamfer 51 and two rounded areas equipped by radii 52 and 53 are indicated. As a result, an undesirable near-wall backflow and turbulence can be further reduced.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012216254 A1 [0002]DE 102012216254 A1 [0002]

Claims

Verdrängermaschine (40) mit einem Einströmbereich (27), über den ein Arbeitsmedium in mindestens einen Verdrängerraum (29,30) der Verdrängermaschine (40) einströmt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Einströmbereich (27) mindestens eine Strömungsleiteinrichtung (31;41) angeordnet ist, durch welche der Einströmbereich (27) strömungstechnisch optimiert wird.Displacement machine (40) with an inflow region (27), via which a working medium flows into at least one displacement chamber (29, 30) of the displacement machine (40), characterized in that at least one flow-guiding device (31, 41) is arranged in the inflow region (27) is, through which the inflow region (27) is optimized aerodynamically.

Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (31;41) mindestens ein Strömungsleitelement (32;42) umfasst, das so im Einströmbereich (27) angeordnet ist, dass das einströmende Arbeitsmedium in mindestens zwei gerichtete Teilströme (33,34;35,36) unterteilt wird.Displacer after Claim 1 , characterized in that the flow-guiding device (31; 41) comprises at least one flow-guiding element (32; 42) which is arranged in the inflow region (27) such that the inflowing working medium flows into at least two directed partial flows (33, 34; 35, 36). is divided.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (32;42) mittig in einem Einströmquerschnitt angeordnet ist.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow-guiding element (32; 42) is arranged centrally in an inflow cross-section.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Strömungsleitelement (32;42) quer zu dem einströmenden Arbeitsmedium über den gesamten Einströmquerschnitt erstreckt.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow-guiding element (32; 42) extends transversely to the inflowing working medium over the entire inflow cross-section.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (32) als Zylinderstift ausgeführt ist.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow guide element (32) is designed as a cylindrical pin.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (42) einen tropfenförmigen Querschnitt aufweist.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow guide (42) has a teardrop-shaped cross-section.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (42) einen spitz zulaufenden Anströmquerschnitt aufweist, von dem zwei in Strömungsrichtung symmetrische Leitflächen ausgehen, die konkav gekrümmt sind.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow element (42) has a tapered inflow cross-section, emanating from the two symmetrical in the flow direction guide surfaces, which are concavely curved.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (42) am Ende konvex gekrümmt ist.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow guide (42) is convexly curved at the end.

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (42) in einen Anschlussstutzen (28) integriert ist.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow-guiding element (42) is integrated in a connecting piece (28).

Verdrängermaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (41) mindestens einen verrundeten oder gefasten Übergang (50) in einen Verdrängerraum (30) umfasst.Displacement machine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow-guiding device (41) comprises at least one rounded or beveled transition (50) into a displacement chamber (30).