DE3839252A1

DE3839252A1 - Positive displacement machine according to the spiral principle

Info

Publication number: DE3839252A1
Application number: DE19883839252
Authority: DE
Inventors: Gregor Jetzer
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-05-23

Abstract

In a positive displacement machine for compressible media, each casing half (7, 7') has two pumping chambers (11, 11') which are offset with respect to one another by approximately 180@ and run spirally from an inlet (12, 12') to an outlet (13). Assigned to each pumping chamber there is a displacer which engages the latter and, as a spiral strip (3, 3'), is retained perpendicularly on a disc-shaped rotor (1) which can be eccentrically driven with respect to the casing. For the purpose of guiding it, there is provided in the casing at a distance from a first drive eccentric arrangement (23, 24), a second guide eccentric arrangement (26, 27). The eccentric of the second eccentric arrangement is formed by a hardened and ground cylindrical pin (26) which, at the displacer-side end of the guide shaft (27), is pressed into an eccentric hole (33). The hole (33) has a greater depth than required for the pin (26) to be pressed in, specifically by the same degree to which the pin projects from the hole at the front end of the guide shaft (27). <IMAGE>

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenigstens einem in einem feststehenden Gehäuse an geordneten spiralartigen Förderraum und mit einem diesem Förder raum zugeordneten spiralartigen Verdrängerkörper, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer derart gehalten ist, daß während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden des Förderraumes begrenzte Kreisbewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen des Förderraumes so bemessen ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände des Förderraumes an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungs linien nahezu berührt, wobei zur Führung des Läufers gegenüber dem Gehäuse eine gegenüber einer ersten Exzenteranordnung mit Abstand angeordnete zweite Exzenteranordnung vorgesehen ist. The invention relates to a displacement machine for compressible Media with at least one in a fixed housing ordered spiral conveyor and with a conveyor space-associated spiral displacement body, which on a disk-shaped, eccentrically drivable relative to the housing Runner is held in such a way that during operation everyone its points one from the peripheral walls of the production area limited circular motion, and its curvature opposite that of the funding area is dimensioned so that it the inner and outer peripheral walls of the delivery chamber at least at least a continuously progressing seal during operation lines almost touched, whereby to guide the runner opposite the housing with a first eccentric arrangement Distance-arranged second eccentric arrangement is provided.

Stand der TechnikState of the art

Verdrängermaschinen der Spiralbauart sind beispielsweise durch die DE-C-26 03 462 bekannt. Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Verdichter zeichnet sich durch eine nahezu pulsationsfreie För derung des beispielsweise aus Luft oder einem Luft-Kraftstoff- Gemisch bestehenden gasförmigen Arbeitsmittels aus und könnte daher unter anderem auch für Aufladezwecke von Brennkraftma schinen mit Vorteil herangezogen werden. Während des Betriebes eines solchen Kompressors werden entlang der Verdrängerkammer zwischen dem spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper und den beiden Umfangswänden der Verdrängerkammer mehrere, etwa sichel förmige Arbeitsräume eingeschlossen, die sich von dem Einlaß durch die Verdrängerkammer hindurch zum Auslaß hin bewegen, wobei ihr Volumen ständig verringert und der Druck des Arbeits mittels dementsprechend erhöht wird.Displacement machines of the spiral type are, for example, by DE-C-26 03 462 known. A built on this principle The compressor is characterized by an almost pulsation-free delivery change of, for example, air or an air-fuel Mixture of existing gaseous work equipment and could hence, among other things, also for charging purposes of internal combustion engine machines can be used with advantage. During operation Such a compressor will be along the displacement chamber between the spiral-shaped displacement body and the two circumferential walls of the displacement chamber several, approximately sickle Shaped work spaces included, which extend from the inlet move through the displacement chamber towards the outlet, whereby their volume constantly decreases and the pressure of the work is increased accordingly.

Eine Maschine der eingangs genannten Art ist bekannt aus der DE- A-33 13 000. Dadurch, daß zwei mit Abstand voneinander ange ordnete Exzenteranordnungen vorgesehen sind, von denen eine über eine Antriebswelle antreibbar ist, ergibt sich eine statisch bestimmte Lagerung, die zudem bis auf die oberen und unteren Totpunkte der Läuferstellung eine zwangsweise Führung des Läu fers sicherstellt. Um nun auch in den Totpunktlagen des Läufers eine eindeutige Führung des Läufers zu erreichen, ist eine in dem Gehäuse gelagerte Führungswelle der zweiten Exzenteranord nung mit der Antriebswelle über ein Getriebe zwangsschlüssig verbunden, wobei das Getriebe beispielsweise durch einen Zahn riemenantrieb gebildet ist.A machine of the type mentioned is known from DE A-33 13 000. Because two are spaced apart Ordered eccentric arrangements are provided, one of which a drive shaft can be driven, there is a static certain storage, which in addition to the upper and lower Deadpoints of the runner position a forced leadership of the Läu he ensures. To now also in the dead center positions of the runner Achieving clear leadership of the runner is an in the shaft of the second eccentric arrangement with the drive shaft via a gearbox connected, the transmission for example by a tooth belt drive is formed.

Diese Führungswelle ist an der Peripherie des Maschinengehäuses angeordnet und in der Regel in Wälzlagern gelagert. Um die Posi tionierung des Verdrängerkörpers zu realisieren, weist die Führungswelle einen exzentrischen Wellenteil auf, dessen exzen trische Bearbeitung, insbesondere das Drehen, Härten und Schleifen kostenaufwendig ist. This guide shaft is on the periphery of the machine housing arranged and usually stored in rolling bearings. To the posi realizing the displacement body has the Guide shaft an eccentric shaft part, the eccentric machining, especially turning, hardening and Grinding is expensive.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt dshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Ver drängungsmaschine der eingangs genannten Art die Führungswelle hinsichtlich einer Kostenoptimierung zu vereinfachen.The invention is therefore the object of a Ver pushing machine of the type mentioned the guide shaft to simplify in terms of cost optimization.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Exzenter der zweiten Exzenteranordnung durch einen gehärteten und geschliffenen Zylinderstift gebildet ist, welcher am verdrängerseitigen Ende der Führungswelle in eine exzentrische Bohrung eingepreßt ist.The problem is solved in that the eccentric of the second Eccentric arrangement by a hardened and ground Cylinder pin is formed, which at the displacer end the guide shaft is pressed into an eccentric bore.

Der Vorteil der Erfindung ist in der Möglichkeit der Verwendung eines handelsüblichen und billigen Massenteils zu sehen.The advantage of the invention is the possibility of use to see a commercially available and cheap mass part.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die exzentrische Bohrung tiefer bemessen ist als es für den einzupressenden Stift erfor derlich ist und zwar um das gleiche Maß als der Stift an der Stirnseite der Führungswelle aus der Bohrung herausragt. Mit dieser Konfiguration kann auf die bisher üblichen Fliehgewichte zum Massenausgleich verzichtet werden.It is particularly useful if the eccentric hole is dimensioned deeper than is required for the pin to be pressed in is the same amount as the pen on the Front of the guide shaft protrudes from the hole. With this configuration can be based on the usual centrifugal weights for mass balancing.

Ist die Führungswelle der Verdrängermaschine gleitgelagert, so kann sie mit einer umlaufenden Nut versehen sein, in welche eine im Gehäuse eingelegte Sicherungsscheibe radial eingreift. Mit dieser Axialsicherung kann auf die sonst üblichen sehr genau be abstandeten Absätze an Welle und Lagergehäuse verzichtet werden.If the guide shaft of the displacement machine is mounted on a sliding bearing, so it can be provided with a circumferential groove in which a The locking washer inserted in the housing engages radially. With this axial lock can be very accurate to the usual spaced shoulders on the shaft and bearing housing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche matisch dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is cal represented mathematically.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Gehäuseteils der Verdränger maschine, Fig. 1 is a front view of a machine housing part of the displacer,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Läufers, Fig. 2 is a front view of a rotor,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Verdrängermaschine. Fig. 3 shows a longitudinal section through the displacement machine.

Fig. 4 eine Sicherungsscheibe. Fig. 4 is a locking washer.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention

Zwecks Erläuterung der Funktionsweise des Verdichters, welche nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird auf die bereits ge nannte DE-C3-26 03 462 verwiesen. Nachstehend wird nur der für das Verständnis notwendige Maschinenaufbau und Prozeßablauf kurz beschrieben.To explain the operation of the compressor, which is not the subject of the invention, is already on the ge referred to DE-C3-26 03 462. Only the one for understanding the necessary machine structure and process flow briefly described.

Der Übersichtlichkeit wegen ist die Maschine in den Fig. 1 und 2 in demontierem Zustand gezeigt.For the sake of clarity, the machine is shown in the disassembled state in FIGS. 1 and 2.

Mit 1 ist der Läufer der Maschine insgesamt bezeichnet. An bei den Seiten der Scheibe 2 sind je zwei, um 180° zueinander ver setzte, spiralförmig verlaufende Verdrängerköper angeordnet. Es handelt sich um Leisten 3, 3′, die senkrecht auf der Scheibe 2 gehalten sind. Die Spiralen selbst sind im gezeigten Beispiel aus mehreren, aneinander anschließenden Kreisbögen gebildet. Mit 4 ist die Nabe bezeichnet, mit welcher die Scheibe 2 auf ei nem Wälzlager 22 aufgezogen ist. Das Lager selbst sitzt auf ei ner Exzenterscheibe 23, die ihrerseits Teil der Antriebswelle 24 ist. Mit 5 ist ein radial außerhalb der Leisten 3, 3′ ange ordnetes Auge bezeichnet für die Aufnahme eines Führungslagers 25, welches auf einem Exzenterbolzen 26 aufgezogen ist. Dieser ist seinerseits Teil einer Führungswelle 27. Am Spiralende sind in der Scheibe zwei Durchbrüche 6 vorgesehen, damit das Medium von einer Scheibenseite zur andern gelangen kann, beispielsweise um in einem nur einseitig angeordneten zentralen Auslaß abgezo gen zu werden.The rotor of the machine is designated as a whole by 1 . On each side of the disc 2 , two, 180 ° ver set, spiral-shaped displacer are arranged. It is strips 3 , 3 ', which are held vertically on the disc 2 . In the example shown, the spirals themselves are formed from a plurality of circular arcs adjoining one another. 4 with the hub is designated with which the disc 2 is mounted on egg nem rolling bearing 22 . The bearing itself sits on egg ner eccentric 23 , which in turn is part of the drive shaft 24 . With 5 is a radially outside of the strips 3 , 3 'arranged eye designated for receiving a guide bearing 25 which is mounted on an eccentric bolt 26 . This in turn is part of a guide shaft 27 . At the spiral end, two openings 6 are provided in the disc so that the medium can get from one side of the disc to the other, for example to be deducted in a central outlet arranged only on one side.

In Fig. 1 ist die in Fig. 3 links dargestellte Gehäusehälfte 7 des aus zwei Hälften 7, 7′ zusammengesetzten, über Befestigungs augen 8 zur Aufnahme von Verschraubungen miteinander verbundenen Maschinengehäuses gezeigt. 9 symbolisiert die Aufnahme für die Antriebswelle, 10 die Aufnahme für die Führungswelle. 11 und 11′ bezeichnen die zwei jeweils um 180° gegeneinander versetzten Förderräume, die nach Art eines spiralförmigen Schlitzes in die beiden Gehäusehälften eingearbeitet sind. Sie verlaufen von je einem am äußeren Umfang der Spirale im Gehäuse angeordneten Einlaß 12, 12′ zu einem im Gehäuseinneren vorgesehenen, beiden Förderräumen gemeinsamen Auslaß 13. Sie weisen im wesentlichen parallele, in gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete Zylinderwände 14, 14′, 15, 15′ auf, die im vorliegenden Fall wie die Verdrängerkörper der Scheibe 2 eine Spirale von ca. 360° umfassen. Zwischen diesen Zylinderwänden greifen die Verdränger körper 3, 3′ ein, deren Krümmung so bemessen ist, daß die Lei sten die inneren und die äußeren Zylinderwände des Gehäuses an mehreren, beispielsweise an jeweils zwei Stellen nahezu berühren.In Fig. 1, the half of the housing 7 shown on the left in Fig. 3 is the composite of two halves 7, 7 ', shown on fixing eyes 8 for receiving screw interconnected machine housing. 9 symbolizes the holder for the drive shaft, 10 the holder for the guide shaft. 11 and 11 'denote the two delivery spaces, each offset by 180 °, which are incorporated in the manner of a spiral slot in the two housing halves. They each extend from an inlet 12 , 12 'arranged on the outer circumference of the spiral in the housing to an outlet 13 provided in the interior of the housing and common to both delivery spaces. They have substantially parallel, at a constant distance from each other arranged cylinder walls 14 , 14 ', 15 , 15 ', which in the present case, like the displacer of the disc 2, comprise a spiral of approximately 360 °. Between these cylinder walls engage the displacer 3 , 3 ', the curvature of which is such that the Lei most almost touch the inner and outer cylinder walls of the housing at several, for example at two points.

Den Antrieb und die Führung des Läufers 1 besorgen die zwei be abstandeten Exzenteranordnungen 23, 24 resp. 26, 27. Die Antriebs welle 24 ist in den Wälzlagern 17 und 18 gelagert und an ihrem aus der Gehäusehälfte 7 herausragenden Ende mit einer Keilriem enscheibe 19 für den Antrieb versehen. Auf der Antriebswelle 24 sind Gegengewichte 20 angeordnet zum Ausgleich der beim exzen trischen Antrieb des Läufers entstehenden Massenkräfte. Die Führungswelle ist innerhalb der Gehäusehälfte 7 in ein Gleit lager 28 eingelegt, welches beidseitig mit Ringdichtungen 29 abgedichtet ist.The drive and the guide of the rotor 1 get the two be spaced eccentric assemblies 23 , 24 and . 26, 27 The drive shaft 24 is mounted in the roller bearings 17 and 18 and provided at its end protruding from the housing half 7 with a V-belt pulley 19 for the drive. On the drive shaft 24 , counterweights 20 are arranged to compensate for the inertial forces arising during the eccentric drive of the rotor. The guide shaft is inserted within the housing half 7 in a sliding bearing 28 , which is sealed on both sides with ring seals 29 .

Um in den Totpunktlagen eine eindeutige Führung des Läufers zu erzielen, werden die beiden Exzenteranordnungen über einen Zahnriemenantrieb 16 winkelgenau synchronisiert. Dieser Doppel exzenterantrieb sorgt dafür, daß alle Punkte der Läuferscheibe und damit auch alle Punkte der beiden Leisten 3 und 3′ eine kreisförmige Verschiebebewegung ausführen. Infolge der mehr fachen abwechselnden Annäherungen der Leisten 3, 3′ an die inne ren und äußeren Zylinderwände der zugeordneten Förderkammern ergeben sich auf beiden Seiten der Leisten sichelförmige, das Arbeitsmedium einschließende Arbeitsräume, die während des An triebs der Läuferscheibe durch die Förderkammern in Richtung auf den Auslaß verschoben werden. Hierbei verringern sich die Volumina dieser Arbeitsräume und der Druck des Arbeitsmittels wird entsprechend erhöht.In order to achieve clear guidance of the rotor in the dead center positions, the two eccentric arrangements are synchronized with a precise angle via a toothed belt drive 16 . This double eccentric drive ensures that all points of the rotor disc and thus also all points of the two strips 3 and 3 'perform a circular displacement movement. As a result of the multiple alternating approaches of the strips 3 , 3 'to the inner and outer cylinder walls of the associated delivery chambers, crescent-shaped work spaces enclosing the working medium result on both sides of the strips, which drive the drive disk through the delivery chambers in the direction of the drive chamber Outlet are moved. The volumes of these working spaces are reduced and the pressure of the working fluid is increased accordingly.

Die Führungswelle 27 besteht zum einen aus einem zylindrischen Zapfen, der im in der Regel ölgeschmierten Gleitlager 28 ein liegt und an seinem aus dem Gehäuse 7 herausragenden Ende mit einer Riemenscheibe versehen ist. An seinem andern Ende trägt dieser Zapfen einen geschliffenen und gehärteten Zylinderbolzen 26, der in das Führungslager 25 des Läufers 1 eingreift. Dieser Bolzen 26 ist in eine exzentrisch im Zapfen angebrachte Bohrung 33 eingepreßt. Diese Bohrung ist tiefer angelegt, als es für die Pressung des Bolzens erforderlich wäre. Die Länge der nicht benutzten Bohrung entspricht der Länge des aus dem Zapfen her ausragenden Bolzenteils. Mit dieser Bauweise können die uner wünschten Fliehkräfte, die hauptsächlich durch den herausragen den Teil des Bolzens anläßlich des Maschinenbetriebes erzeugt werden, ausgeglichen werden. Die tiefere Bohrung ergibt die richtige Winkelposition der negativen Fliehkraftmasse; negativ deshalb, weil es sich um einen Hohlraum handelt.The guide shaft 27 consists, on the one hand, of a cylindrical pin which lies in the generally oil-lubricated slide bearing 28 and is provided with a pulley at its end projecting from the housing 7 . At its other end, this pin carries a ground and hardened cylinder bolt 26 which engages in the guide bearing 25 of the rotor 1 . This bolt 26 is pressed into an eccentric hole 33 in the pin. This hole is deeper than would be necessary to press the bolt. The length of the unused hole corresponds to the length of the pin part protruding from the pin. With this design, the undesirable centrifugal forces, which are mainly generated by the protruding part of the bolt on the occasion of machine operation, can be compensated for. The deeper hole gives the correct angular position of the negative centrifugal mass; negative because it is a cavity.

Die Führungswelle 27 ist am riemenseitigen Ende mit einer umlau fenden Nut 30 versehen. Zur axialen Führung und Sicherung der Welle ist nunmehr eine in Fig. 4 gezeigte Sicherungsscheibe 31 vorgesehen. Diese ist in der linken Gehäusehälfte 7 in der Ein drehung für den äußeren Dichtring 29 eingelegt und greift ra dial in die Nut 30 der Welle ein, ohne dabei den Nutengrund zu berühren. Die Sicherungsscheibe 31 ist eine Sonderanfertigung, die über den Umfang an vier Stellen in einer entsprechenden Aussparung 32 des Gehäuses 7 einliegt.The guide shaft 27 is provided at the belt end with a umlau fenden groove 30 . A lock washer 31 shown in FIG. 4 is now provided for axially guiding and securing the shaft. This is inserted in the left housing half 7 in a rotation for the outer sealing ring 29 and engages ra dial in the groove 30 of the shaft without touching the bottom of the groove. The locking washer 31 is a special production, which lies around the circumference at four points in a corresponding recess 32 of the housing 7 .

Claims

1. Verdrängermaschine für kompressible Medien mit wenig stens einem in einem feststehenden Gehäuse (7, 7′) angeordneten spiralförmigen Förderraum (11, 11′) und mit einem dem Förderraum zugeordneten spiralförmigen Verdrängerkörper (1-4), der auf ei nem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenför migen Läufer (1) derart gehalten ist, daß während des Betriebes jeder seiner Punkte eine von den Umfangswänden des Förderraumes begrenzte Kreisbewegung ausführt, und dessen Krümmung gegenüber derjenigen des Förderraumes so bemessen ist, daß er die inneren und äußeren Umfangswände des Förderraumes an jeweils mindestens einer beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungs linie nahezu berührt, wobei zur Führung des Läufers gegenüber dem Gehäuse eine gegenüber einer ersten Exzenteranordnung (23, 24) mit Abstand angeordnete zweite Exzenteranordnung (26, 27) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter der zweiten Exzenteranordnung durch einen ge härteten und geschliffenen Zylinderstift (26) gebildet ist, wel cher am verdrängerseitigen Ende der Führungswelle (27) in eine exzentrische Bohrung (33) eingepreßt ist.1. Displacement machine for compressible media with at least one in a fixed housing ( 7 , 7 ') arranged spiral delivery chamber ( 11 , 11 ') and with a delivery chamber associated spiral displacement body ( 1-4 ), on egg nem opposite the housing eccentrically drivable disc-shaped rotor ( 1 ) is held in such a way that during operation each of its points executes a circular movement limited by the circumferential walls of the delivery chamber, and its curvature relative to that of the delivery chamber is dimensioned such that it engages the inner and outer circumferential walls of the delivery chamber in each case at least one sealing line continuously progressing during operation almost touches, a second eccentric arrangement ( 26 , 27 ) being arranged at a distance from a first eccentric arrangement ( 23 , 24 ) is provided for guiding the rotor relative to the housing, characterized in that the eccentric of the second Eccentric arrangement is formed by a hardened and ground cylindrical pin ( 26 ), which is pressed into an eccentric bore ( 33 ) at the displacer-side end of the guide shaft ( 27 ).

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bohrung (33) tiefer bemessen ist als es für den einzupressenden Stift (26) erforderlich ist und zwar um das gleiche Maß, als der Stift an der Stirnseite der Führungswelle (27) aus der Bohrung herausragt. 2. Displacement machine according to claim 1, characterized in that the bore ( 33 ) is dimensioned deeper than it is required for the pin ( 26 ) to be pressed in, namely by the same amount as the pin on the end face of the guide shaft ( 27 ) the hole protrudes.

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß bei einer gleitgelagerten Führungswelle (27) diese mit einer umlaufenden Nut (30) versehen ist, in welche eine im Gehäuse (7) eingelegte Sicherungsscheibe (31) radial eingreift.3. Displacement machine according to claim 1, characterized in that in the case of a slide-mounted guide shaft ( 27 ) it is provided with a circumferential groove ( 30 ) into which a locking washer ( 31 ) inserted radially engages in the housing ( 7 ).