DE3219757A1 - Seal arrangement - Google Patents

Abstract

The invention relates to a seal arrangement for a vane cell machine which has a cylindrical housing with inlets and outlets provided at the circumference, a rotor supported eccentrically in the housing and designed as a hollow cylinder, and radially oriented vanes which are mounted on a pin held concentrically in the housing, reach through slots provided at the circumference of the rotor and delimit working spaces which are enclosed between the rotor and the housing and move from the inlet to the outlet as the rotor revolves. In order to achieve as simple and effective a seal as possible between the inlet (8) and the outlet (9), a sealing strip (12) flush with the inner contour (16) of the housing (2) and composed of an abrasive material should be provided in the region of the nearest approach of the rotor (3) to the inner contour, the rotor working itself into the sealing strip during operation over a relatively large width (B). <IMAGE>

Description

Dichtungsanordnung Sealing arrangement

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für eine Flügelzellenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a sealing arrangement for a vane machine according to the preamble of claim 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.Vane machines of this type are generally without special Sealing strips carried out and the seal between the inlet and outlet space is made by a correspondingly narrow choice of tolerances, in particular the inside diameter of the housing and the outer diameter of the rotor. However, since the sealing gap is in the area the closest approach between the rotor and the inner contour of the housing during the Operation through thermal expansion as well as mechanical influence, for example due to the centrifugal force, changes, there is often the case that in particular at low speeds and with the appropriate rotor and housing materials in the cold Condition considerable leakage losses due to insufficient sealing of the inlet from the Occur on the outlet side.

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.The object on which the invention is based is therefore to provide a Simple as possible, but particularly effective sealing arrangement for a vane machine to create the type specified in the preamble of the claim, with their help the sealing of the inlet from the outlet side is significantly improved and that without greater manufacturing effort can be produced.

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.

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.Characterized in that, according to the invention, the rotor during operation of the vane machine to work into the sealing strip made of abrasive material, is used for a very tight component tolerance in the area without major manufacturing effort of the sealing gap reached. On the other hand, the sealing gap width is also increased, which in conventional vane machines are essentially on the spot the closest approximation of the outer diameter of the rotor to the inner contour of the housing, while immediately adjacent to the point of closest approach the sealing gap is widened sickle-shaped. Here, on the other hand, the incorporation of the rotor into the Sealing strip material has a uniformly large gap height over a larger width achieved that at maximum speed and with the appropriate rotor and housing materials, is lowest when it is at operating temperature. Although it can with decreasing speed or when the machine is cold, this gap height will become larger, but will still be because of the relatively large sealing gap width an effective and good seal between reached the inlet and outlet of the machine.

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.In order to work the rotor into the sealing strip, at least during to ensure the operation of the machine should be between the inner diameter D of the housing, the outer diameter d of the rotor and the eccentricity e between the relationship between the center of the housing and the center of the motor is: D '^ d + 2e.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.Further expedient refinements of the invention emerge according to the subclaims.

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.In the drawing, an embodiment of the invention is based on a schematic cross-section through, for example, a mechanical charger an internal combustion engine usable vane compressor shown. It is with 1 denotes the vane compressor as a whole, der'aus one a cylindrical Inner contour 16 having housing 2 and one as a hollow cylinder trained rotor 3 consists. The axis of the rotor is indicated at 14 in the drawing indicated and has opposite the designated 13 axis of the cylindrical housing 2 an eccentricity e.

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.Central to the housing 2 are three on a fixed bolt 5 rotatably mounted, in the drawing arranged radially protruding wings 4, the are evenly distributed over the circumference of the rotor. The wings 4 reach through on the circumference of the hollow cylindrical rotor 3 arranged radial slots 7 through and limit between the housing 2 and the rotor 3 enclosed working spaces 15a, 15b and 15c, which during the indicated by the arrow 18 revolution of the rotor of the with 8 designated inlet of the compressor to the designated 9 outlet moved will.

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.A housing web is located between the inlet 8 and the outlet 9 of the machine 10 is provided, which has a recess 11 for receiving a sealing strip 12. In the embodiment shown in the drawing, the recess is dovetail-shaped formed, that is to say with a decreasing radially towards the center of the housing Width, so that the sealing strip 12 to be pushed into this recess falls out against Rer is secured. Instead of such a dovetail configuration, the sealing strip could or the recess can also be designed in the shape of a circular segment in cross section, The central angle of this circle section should be greater than 180.

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.According to the invention, the sealing strip 12 should consist of an abrasive Material exist, so that during operation of the vane compressor the rotor 3 works with its outer contour 17 in the sealing strip and so one Sealing gap of relatively small and adapting to the respective conditions Height and a relatively large width. The sealing strip 12 should be on their side facing the rotor are aligned with the housing inner contour 16 and between the inner diameter D of the housing 2, the outer diameter d of the rotor 3 and for the eccentricity e, the relationship D C should apply at least during operation 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.This is the prerequisite that the The rotor digs into the sealing strip, with a difference in diameter a sealing gap several millimeters wide of just a few hundredths of a millimeter, whose width is indicated in the drawing with B, results.

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.This relatively large sealing gap ensures an effective seal of the inlet space 8 from the outlet space 9 even at low speeds or when it is cold Machine, also in those operating states in which the height of the sealing gap is relatively large.

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.The blades 4 of the vane compressor 1 hold otherwise because of Their bearing, which is central to the housing, remains constant at their outer diameter narrow sealing gap to the inside contour of the housing, whereby they overflow the sealing strip wander back into the radial slots 7 of the rotor 3.

Claims (5)

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. A 5 P RU C RE ~) Sealing arrangement for a vane machine, which have a cylindrical housing with inlets and outlets and provided on the circumference a rotor which is eccentrically mounted in the housing and is designed as a hollow cylinder as well as radially mounted on a bolt held concentrically in the housing has directed vanes through slots provided on the circumference of the rotor grab and trapped between the rotor and the housing, during the rotation of the Separate the rotor from the inlet to the outlet moving working spaces, characterized in, that between the inlet and the outlet (8, 9) in the area of closest approach of the Rotor (3) and the housing (2) with the inner contour (16) of the housing, Sealing strip (12) consisting of an abrasive material is provided into which the rotor works in during operation. 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.2. Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that at least during operation of the vane machine (1) between the inner diameter D of the housing (2), the outer diameter d of the rotor (3) and the eccentricity e between the housing and the N-rotor center point (13, 14) the relationship applies: D (d + 2e. 3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleiste (12) in einer Ausnehmung (11) des Gehäuses (2) gehalten ist.3. Sealing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the sealing strip (12) is held in a recess (11) of the housing (2). 4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist.4. Sealing arrangement according to claim 3, characterized in that the recess (11) is dovetail-shaped. 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.5. Sealing arrangement according to claim 3, characterized in that the recess (11) and the sealing strip (12) held therein in cross section consist of a segment of a circle with a central angle of more than 1800.