DE3344258A1

DE3344258A1 - Rotationskompressor

Info

Publication number: DE3344258A1
Application number: DE19833344258
Authority: DE
Inventors: Yukio Horikoshi; Hiroshi Tochigi Sakamaki; Susumu Sugishita; Kikuji Saitama Yanagihashi
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1982-12-11
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1984-06-14
Also published as: DE3344258C2; JPS59108891A; US4594062A; GB2131880B; JPH0151912B2; FR2537666B1; CA1233801A; GB8333064D0; GB2131880A; FR2537666A1

Description

7. 12. 1983 NIPPON PISTON RING CO., LTD. Bd/IV/he 2-6, Kudankita 4-chome K 5101

Chiyoda-ku, Tokyo/Japan

Beschreibung

Rotationskompressor

ίο ;

Die Erfindung betrifft einen Rotationskompressor, der mit einem Mittelgehäuse, zwei Seitengehäusen und einer Drehhülse versehen ist, welche in dem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet ist, die radial gleitbar in einem Rotor eingepaßt sind, weleher exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, und insbesondere einen Kompressor, der hinsichtlich seiner Starteigenschaften verbessert ist und als Lader für eine Verbrennungskraftmaschine einsetzbar ist.

In der japanischen Patentanmeldung 58-65988 ist ein Rotationskompressor mit einer Drehhülse beschrieben, die zwischen einem Mittelgehäuse und einem Rotor angeordnet und schwimmend von komprimierbarem Fluid getragen ist. Der Kompressor ist besonders geeignet als Lader bei der Ver-Wendung für einen Kfz-Motor, welcher über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten arbeiten muß. Die Drehhülse dreht sich zusammen mit den Flügeln, um Reibungssitze als auch Abrieb an den Scheiteln eines jeden Flügels zu beseitigen. Jedoch besteht die Möglichkeit eines Abriebes, wenn die Drehhülse mit einer der gegenüberliegenden Seitenflächen in Reibkontakt mit der Innenfläche des Seitengehäuses steht.

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Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Rotationskompressor, bei welchem die Drehhülse in einem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet und vor einem direkten Kontakt mit der Innenfläche des Seitengehäuses geschützt bzw. gehalten ist. Zu diesem Zweck ist der Kompressor gemäß Erfindung, welcher ein Mittelgehäuse, vordere und rückwärtige Seitengehäuse, eine Drehhülse, welche in dem Mittelgehäuse zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet ist, die radial gleitbar in einem Rotor eingepaßt sind, der exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, Abgabe- und Saugkammern und einen Luftlagerraum umfaßt, welcher zwischen dem Außenumfang der Drehhülse und dem Innenumfang des Mittelgehäuses begrenzt ist und mit Luft gespeist wird, die in dem Kompressor verdichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Luftführungsausnehmungen in den Seitenflächen der Drehhülse angeordnet sind. Die Luftführungsausnehmungen sind voneinander getrennt,um Luft in einem Raum zwischen der Drehhülse und jedem der vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse zu führen und dazwischen einen Luftfilm zu bilden, wenn sich die Drehhülse dreht, ölfreie Lagerglieder sind vorzugsweise in den Innenflächen der beiden Seitengehäuse eingebettet, um eine direkte Berührung dieser Teile während der Startzeit zu verhindern.

Der Hauptvorteil besteht im wesentlichen darin, daß die gegenüberliegenden Seitenflächen der Drehhülse und die Innenflächen beider Seitengehäuse frei von Abrieb sind.

Weitere Gegenstände und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 perspektivisch eine Ausführungsform ge

mäß der Erfindung, wobei ein Teil weggebrochen ist, um die Innenseite des Rotationskompressors freizulegen.

Fig. 5	3	und	5
Fig.	4	und	7
O Fig.	6	bis	10
Fig.	8

sr -r-

Fig. 2 einen Axialschnitt des Kompressors nach

Fig. 1,

eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2,

eine perspektivische bzw. geschnittene Ansicht der Drehhülse nach Fig. 1,

weitere Ausführungsformen in perspektivischer Darstellung, ähnlich Fig. 4, und

Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen.

Der Kompressor gemäß Erfindung umfaßt nach Fig. 1 einen Rotor 10 mit einer Drehwelle 12, die drehbar in Lagern 18, 19 in den entsprechenden vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, 23 gelagert und mit dem vorderen Ende an einer Scheibe 14 befestigt ist, die von einer nichtgezeigten Maschine gedreht wird. Eine Vielzahl von Flügeln 16 ist radial gleitbar in den entsprechenden Flügelausnehmungen 15 in dem Rotor 10 eingepaßt, wobei ihr Scheitel in Kontakt mit dem Innenumfang der Drehhülse 30 ist. Die Drehhülse 30 ist innerhalb des Mittelgehäuses 22 angeordnet, um dazwischen einen Luftlagerraum 40 zu begrenzen, der 0,02 bis 0,15 mm breit ist. Eine Abdichtung ist zwischen dem rückwärtigen Seitengehäuse 23 und der rückwärtigen Abdeckung 24 angeordnet, in welcher eine Abgabekammer 41 und eine nicht-gezeigte Saugkammer vorgesehen sind. ölfreie Lagerglieder 25 sind in den entsprechenden ringförmigen Ausnehmungen 26 in beiden Seitengehäusen 21, 23 eingebettet zwecks sanften Kontaktes mit der Seitenfläche der Drehhülse 30.

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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erstreckt sich jeder Flügel

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radial aus der Flügelausnehmung 15 in den Rotor und weist einen Scheitel bzw. Spitze auf, der bzw. die in Kontakt mit dem Innenumfang der Drehhülse 30 ist. Die Abgabekammer 41 ist innen über ein Abgabeventil 60 mit einem Abgabedurchgang 42 verbunden, und die Saugkammer 51 ist mit einem Saugdurchgang 52 verbunden. Das rückwärtige Seitengehäuse 23 ist mit einem Hochdruckloch 44 versehen, das sich von dem Abgabeventil 60 zu einer Hochdruckausnehmung 45 in der Verbindungsfläche zwischen dem Gehäuse 22 und dem rückwärtigen Seitengehäuse 23 erstreckt. Das Mittelgehäuse 22 ist mit einem Hochdruckdurchgang 46 versehen, der sich axial von der Hochdruckausnehmung 45 erstreckt. Der Hochdruckdurchgang 46 ist mit einer Vielzahl von öffnungen bzw. Drosseln 47 versehen, die zu einem Luftlagerraum 40 zwischen dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 und dem Außenumfang der Drehhülse 30 geöffnet ist. Somit ist die Abgabekammer 41 mit dem Luftlagerraum 40 verbunden. Bolzen 27 erstrecken sich durch die verdickten Abschnitte 28 des Mittelgehäuses 22, die vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 und die rückwärtige Abdeckung 24, um diese Teile axial als ein Körper zu fixieren. Die vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 sind in den Innenflächen mit ringförmigen Ausnehmungen 26 versehen, in welchen ölfreie Lagerglieder 25 aus Kohlenstoff, Aluminiumoxid, SiIiciumnitrid oder dergleichen zwecks sanften Kontaktes mit den entsprechenden Seitenflächen der Drehhülse 30 eingebettet sind. Die Kugellager 18, 19 tragen die Rotationswelle 12, die mit der Scheibe über die Zwischenschaltung einer elektromagnetischen Kupplung lösbar verbunden ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Hochdruckdurchgänge 46 an der Hochdruckausnehmung 45 angeordnet, welche einen Kreisbogen mit einem eingeschlossenen Winkel von ungefähr 170° in der Kompressionsseite des Kompressors bildet. Der Luftlagerraum 40, der zwischen dem Innenumfang des Mittelgehäuses 22 und dem Außenumfang der Drehhülse 30 begrenzt

ist, stützt schwimmend die Drehhülse 30. Vier Flügel 16, die in den Flügelausnehmungen 15 angeordnet sind, begrenzen einen Saugarbeitsraum 53 in der Saugseite und einen Kompressionsraum 43 in der Kompressionsseite zusammen mit dem Außenumfang des Rotors 10 und dem Innenumfang der Drehhülse 30. Vier Bolzen 27 sind umfangsmäßig im gleichen Abstand voneinander in den verdickten Abschnitten 28 des Mittelgehäuses 22 angeordnet.

Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von radialen Luftführungsausnehmungen 39 in den gegenüberliegenden Seitenflächen 38 der Drehhülse 30 durch elektrolytisches Ätzen oder mittels eines Sandblasverfahrens ausgebildet. Die Luftführungsausnehmungen 39 sind symmetrisch zu der Mittelachse der Drehhülse 30 und voneinander getrennt, wobei sich jede von dem Innenumfang 37 der Drehhülse in die Nähe des Außenumfanges 31 der Drehhülse 30 erstreckt.

Die Luftführungsausnehmung kann in einer Vielzahl von Formen ausgebildet sein, wie dies in Fig. 6 bis 10 gezeigt ist. Die Drehhülse 30 weist die Luftführungsausnehmungen 39 auf, die je relativ breit sind und sich radial von dem Innenumfang 37 erstrecken, um sich dann in Umfangsrichtung entgegengesetzt zur Drehrichtung fortzusetzen, wie dies durch einen Pfeil in Fig. 6 angedeutet ist. Die Drehhülse 30 weist die Luftführungsausnehmungen 39 auf, die je relativ,breit und zur Drehrichtung geneigt sind und sich vom Innenumfang 37 zum Außenumfang 31 erstrecken, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wobei die Drehrichtung durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Drehhülse 30 kann eine Vielzahl von dünnen radialen Luftführungsausnehmungen 39 aufweisen, die sich von dem Innenumfang 37 zu dem Außenumfang 31 erstrecken, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Wie in Fig. 9 bis 10 gezeigt ist, erstrecken sich die dünnen radialen oder schrägen Luftführungsausnehmungen

von der Nähe des Innenumfanges 37 zu dem Außenumfang 31 der Drehhülse 30.

Im Betrieb wird die Rotation der Maschine auf den Rotor 10 über die Scheibe 14 übertragen. Der Rotor 10 dreht sich anfänglich langsam, wobei verdichtete Luft in dem Kompressionsraum 43 durch die beiden Räume zwischen der Drehhülse 30 und dem vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 in den Luftlagerraum 40 strömt. Andererseits tritt Luft in den Saugraum 4 3 längs den Luftführungsausnehmungen 39 aus dem Luftlagerraum 40 ein. Die zwischen dem Luftlagerraum 40 und den Kompressions- und Saugräumen 43, 53 strömende Luft bildet einen Film zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen 38 und den entsprechenden ölfreien Lagergliedern 25, die in den vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, 23 eingebettet sind, um so einen Luftdrucklagereffekt zu schaffen, welcher gestattet, daß sich die Drehhülse 30 ohne Berührung der vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 dreht. Luft wird zentrifugal aus der Innenseite der Drehhülse 30 zu dem Luftlagerraum 40 längs den Luftführungsausnehmungen 39 während der Hochgeschwindigkeitslaufzeit gedrückt, um einen Film zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen 38 und den entsprechenden ölfreien Lagergliedern 25 zu schaffen, die in den vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, 23 eingebettet sind, so daß ein Luftdrucklagereffekt erzeugt wird, welcher gestattet, daß sich die Drehhülse 30 ohne Kontakt mit den vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen 21, 23 drehen kann. Die relativ breite Luftführungsausnehmung 39 ist für Hochgeschwindigkeitskompressoren geeignet, weil sie die Wirkung haben, einen relativ großen Luftstrom aus der Drehhülse 30 zu dem Luftlagerraum 40 zu schaffen, wenn sich der Rotor mit hoher Geschwindigkeit dreht.

Die Drehhülse 30 und die vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 berühren sich einander nicht, während sich

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sich der Rotor 10 dreht, so daß kein Abrieb aufgrund von Reibgleitung zwischen der Seitenfläche der Drehhülse und der Innenfläche der Seitengehäuse 21, 23 auftritt. Die ringförmigen ölfreien Lagerglieder 25 sind in den ringförmigen Ausnehmungen 26 in den Innenflächen der vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse 21, 23 eingebettet, um einen Abrieb der Seitenflächen 38 der Drehhülse 30 zu verhindern. Die Drehhülse 30 ist in Kontakt mit einem der beiden Seitengehäuse 21, 23, wenn sie anhält, so daß es unvermeidbar ist, daß sie sich während der Startzeit in Kontakt mit dem Seitengehäuse dreht. Jedoch ist die Drehhülse 30 gegen einen Abrieb durch die ölfreien Lagerglieder 25 geschützt. Wenn sich einmal der Rotor 10 dreht, bringen die Luftführungsausnehmungen 39 bald den Luftdrucklagereffekt, um die Seitenflächen 38 der Drehhülse als auch die ölfreien Luftlagerglieder 25 vor Abrieb zu schützen.

Claims

Patentansprüche

1./ Rotationskompressor mit einem Mittelgehäuse, vorderen

d rückwärtigen Seitengehäusen und mit einer Drehhülse, die in dem Mittelgehäuse und den vorderen und rückwärtigen Seitengehäusen zwecks Rotation mit einer Vielzahl von Flügeln angeordnet ist, die radial bewegbar in einem Rotor eingepaßt sind, der exzentrisch in der Drehhülse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Luftführungsausnehmungen (39) in den gegenüberliegenden Seitenflächen (38) der Drehhülse (30) angeordnet ist, welche umfangsmäßig voneinander getrennt sind.

2. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen und rückwärtigen Seitengehäuse (21, 23) Innenflächen aufweisen, welche mit ölfreien Lagergliedern (25) zwecks Gleiteingriffes mit der Seitenfläche der Drehhülse (30) versehen sind.

3. Rotationskompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ölfreie Lagerglied (25) aus Kohlenstoff besteht.

4. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungsausnehmung (39) sich radial oder geneigt von dem Innenumfang (37) der Drehhülse (30) zu dem Außenumfang oder in die Nähe des Außenumfanges (31) der Drehhülse erstreckt.

5. Rotationskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Luftführungsausnehmung (39) radial oder schräg von der Nähe des Innenumfanges (37) der Drehhülse (30) zu dem Außenumfang (31) der Drehhülse erstreckt.