DE3219757A1 - Dichtungsanordnung - Google Patents

Description

• Dichtungsanordnung
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für eine Flügelzellenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Flügelzellenmaschinen dieser Bauart werden im allgemeinen ohne besondere Dichtungsleisten ausgeführt und die Dichtung zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßraum wird durch entsprechend enge Wahl der Toleranzen, insbesondere des Gehäuseinnendurchmessers und des Rotoraußendurchmessers, erreicht. Da sich jedoch der Dichtungsspalt im Bereich der engsten Annäherung zwischen dem Rotor und der Gehäuseinnenkontur während des Betriebs durch thermische Ausdehnung sowie durch mechanische Beeinflussung, etwa aufgrund der Zentrifugalkraft, ändert, ergibt sich häufig der Fall, daß insbesondere bei kleinen Drehzahlen und bei entsprechenden Rotor-und Gehäusewerkstoffen im kalten Zustand erhebliche Leckverluste durch unzureichende Abdichtung der Einlaß- von der Auslaßseite auftreten.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine möglichst einfache, jedoch besonders wirksame Dichtungsanordnung für eine Flügelzellenmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe die Abdichtung der Ein- von der Auslaßseite wesentlich verbessert wird und die ohne größeren Fertigungsaufwand herstellbar ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
• Dadurch, daß sich gemäß der Erfindung der Rotor beim Betrieb der Flügelzellenmaschine in die aus abrasivem Material bestehende Dichtleiste einarbeiten soll, wird zum einen ohne größeren Fertigungsaufwand eine sehr enge Bauteiltoleranz im Bereich des Dichtungsspaltes erreicht. Zum anderen wird auch die Dichtspaltbreite vergrößert, die bei herkömmlichen Flügelzellenmaschinen sich im wesentlichen auf die Stelle der engsten Annäherung des Rotoraußendurchmessers an die Gehäuseinnenkontur beschränkt, während unmittelbar neben der Stelle der engsten Annäherung der Dichtungsspalt sich sichelförmig erweitert. Hier dagegen wird durch das Einarbeiten des Rotors in das Dichtleistenmaterial auf einer größeren Breite eine gleichmäßig große Spalthöhe erreicht, die bei Höchstdrehzahl und bei entsprechenden Rotor- und Gehäusewerkstoffen, im betriebswarmen Zustand am geringsten ist. Zwar kann mit abnehmender Drehzahl oder bei kalter Maschine diese Spalthöhe größer werden, jedoch wird auch dann noch wegen der relativ großen Dichtspaltbreite eine wirksame und gute Abdichtung zwischen dem Ein- und dem Auslaß der Maschine erreicht.
• Um nun ein Einarbeiten des Rotors in die Dichtleiste zumindest während des Betriebs der Maschine sicherzustellen, soll zwischen dem Innendurchmesser D des Gehäuses, dem Außendurchmesser d des Rotors und der Exzentrizität e zwischen dem Gehäuse- und dem Botormittelpunkt die Beziehung gelten: D '^ d + 2e.
• Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines schematischen Querschnittes durch einen beispielsweise als mechanischen Lader einer Brennkraftmaschine verwendbaren Flügelzellenverdichter gezeigt. Dabei ist mit 1 insgesamt der Flügelzellenverdichter bezeichnet, der'aus einem eine zylindrische Innenkontur 16 aufweisenden Gehäuse 2 und einem als Hohlzylinder ausgebildeten Rotor 3 besteht. Die Achse des Rotors ist in der Zeichnung mit 14 angedeutet und weist gegenüber der mit 13 bezeichneten Achse des zylindrischen Gehäuses 2 eine Exzentrizität e auf.
• Zentrisch zum Gehäuse 2 sind hier drei auf einem feststehenden Bolzen 5 drehbar gelagerte, in der Zeichnung radial abstehende Flügel 4 angeordnet, die über den Rotorumfang gleichmäßig verteilt sind. Die Flügel 4 greifen durch am Umfang des hohlzylindrischen Rotors 3 angeordnete radiale Schlitze 7 hindurch und begrenzen zwischen dem Gehäuse 2 und dem Rotor 3 eingeschlossene Arbeitsräume 15a, 15b und 15c, die während des durch den Pfeil 18 angedeuteten Umlaufs des Rotors von dem mit 8 bezeichneten Einlaß des Verdichters zu dem mit 9 bezeichneten Auslaß fortbewegt werden.
• Zwischen dem Einlaß 8 und dem Auslaß 9 der Maschine ist ein Gehäusesteg 10 vorgesehen, der eine Ausnehmung 11 zur Aufnahme einer Dichtleiste 12 aufweist. In dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung schwalbenschwanzförmig ausgebildet, das heißt mit einer radial zum Gehäusemittelpunkt hin geringer werdenden Breite, so daß die in diese Ausnehmung einzuschiebende Dichtleiste 12 gegen Rerausfallen gesichert ist. Anstelle einer solchen Schwalbenschwanzausbildung könnte die Dichtleiste bzw. die Ausnehmung auch im Querschnitt kreisabschnittsförmig ausgebildet sein, wobei der Zentriwinkel dieses Kreisabschnit-0 tes größer als 180 sein sollte.
• Erfindungsgemäß soll die Dichtleiste 12 dabei aus einem abrasiven Material bestehen, so daß sich während des Betriebs des Flügelzellenverdichters der Rotor 3 mit seiner Außenkontur 17 in die Dichtleiste einarbeitet und so einen Dichtspalt von relativ geringer und sich den jeweiligen Verhältnissen anpassender Höhe sowie von einer relativ großen Breite ausbildet. Die Dichtleiste 12 soll an ihrer dem Rotor zugewandten Seite mit der Gehäuseinnenkontur 16 fluchten und zwischen dem Innendurchmesser D des Gehäuses 2, dem Außendurchmesser d des Rotors 3 sowie der Exzentrizität e soll zumindest während des Betriebs die Beziehung gelten D C d + 2e.
• Dies ist die Voraussetzung dafür, daß sich während des Betriebs der Rotor in die Dichtleiste eingräbt, wobei sich schon bei einer Durchmesserdifferenz von nur wenigen Hundertstel Millimeter ein mehrere Millimeter breiter Dichtspalt, dessen Breite in der Zeichnung mit B angedeutet ist, ergibt.
• Diese relativ große Dichtspaltbreite sichert eine wirksame Abdichtung des Einlaßraumes 8 von dem Auslaßraum 9 auch bei niedrigen Drehzahlen bzw. bei kalter Maschine, also auch in solcnen Betriebszuständen, bei denen die Höhe des Dichtspaltes relativ groß ist.
• Die Flügel 4 des Flügelzellenverdichters 1 halten im übrigen wegen ihrer zum Gehäuse zentrischen Lagerung an ihrem Außendurchmesser einen gleichbleibend engen Dichtspalt zur Gehäuseinnenkontur, wobei sie beim Überlaufen der Dichtleiste in die Radialschlitze 7 des Rotors 3 zurückwandern.

Claims (5)

1. A 5 P RU C RE ~) Dichtungsanordnung für eine Flügelzellenmaschine, die ein zylindrisches Gehäuse mit am Umfang vorgesehenen Ein- und Auslässen und einen in dem Gehäuse exzentrisch gelagerten, als Hohlzylinder ausgebildeten Rotor sowie auf einem konzentrisch in dem Gehäuse gehaltenen Bolzen gelagerte, radial gerichtete Flügel aufweist, die durch am Umfang des Rotors vorgesehene Schlitze greifen und zwischen dem Rotor und dem Gehäuse eingeschlossene, beim Umlauf des Rotors vom Einlaß zum Auslaß sich bewegende Arbeitsräume abgrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ein- und dem Auslaß (8, 9) im Bereich der engsten Annäherung des Rotors (3) und des Gehäuses (2) eine mit der Innenkontur (16) des Gehäuses abschließende, aus einem abrasiven Material bestehende Dichtleiste (12) vorgesehen ist, in die sich der Rotor beim Betrieb einarbeitet.
2. 2. Dichtungsanordnung nach- Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während des Betriebs der Flügelzellenmaschine (1) zwischen dem Innendurchmesser D des Gehäuses (2), dem Außendurchmesser d des Rotors (3) und der Exzentrizität e zwischen dem Gehäuse- und dem NRotormittelpunkt (13, 14) die Beziehung gilt: D ( d + 2e.
3. 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (12) in einer Ausnehmung (11) des Gehäuses (2) gehalten ist.
4. 4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist.
5. 5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) und die darin gehaltene Dichtleiste (12) im Querschnitt aus einem Kreisabschnitt mit einem Zentriwinkel von mehr als 1800 bestehen.