WO2023283660A1 - Rotationskolbenverdichter - Google Patents

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WO2023283660A1
WO2023283660A1 PCT/AT2021/000015 AT2021000015W WO2023283660A1 WO 2023283660 A1 WO2023283660 A1 WO 2023283660A1 AT 2021000015 W AT2021000015 W AT 2021000015W WO 2023283660 A1 WO2023283660 A1 WO 2023283660A1
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rotary piston
planar
side wall
housing
receiving channel
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PCT/AT2021/000015
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Karl AUßERER
Original Assignee
Ausserer Florian Karl
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/22—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of internal-axis type with equidirectional movement of co-operating members at the points of engagement, or with one of the co-operating members being stationary, the inner member having more teeth or tooth equivalents than the outer member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/08—Axially-movable sealings for working fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005—Axial sealings for working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005—Axial sealings for working fluid
    • F04C27/006—Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type pumps, e.g. gear pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2210/00—Fluid
    • F04C2210/22—Fluid gaseous, i.e. compressible
    • F04C2210/222—Carbon dioxide (CO2)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/20—Rotors

Definitions

  • the present invention relates to a rotary piston compressor for compressing gas, in particular carbon dioxide, wherein the rotary piston compressor has a working housing and a rotary piston, and the working housing has a
  • Rotary piston compressor is shown in WO 2020/159394 A1.
  • spring elements are arranged in the planar seal receiving channels in order to press the planar seals against the respective planar sealing surfaces of the housing cover of the working housing.
  • these springs generally only generate low contact forces and are usually only used to feel the planar sealing surfaces.
  • the actual seal is usually generated in the prior art by a gas pressure acting on the seal, the the
  • the object of the invention is to propose an improvement here which ensures good sealing by means of the planar seals, in particular even at higher gas pressures in the working space.
  • the invention based on a generic rotary piston compressor, proposes that, in order to press the sealing surface of the respective planar seal against the respective planar sealing surface, lateral surface openings are formed in the piston lateral surface of the rotary piston, which
  • Piston jacket surface targeted jacket surface openings are provided, which trained on the interior of the rotary piston pressure feedthrough lines directly to the
  • planar seal receiving channel in pressure-transmitting connection.
  • the pressurized gas from the working chamber can act directly on the planar seal in the planar seal receiving channel through the lateral surface openings and the pressure feed-through lines opening into the planar seal receiving channel in order to press it against the respective planar sealing surface of the respective housing cover.
  • this solution according to the invention has the advantage that fewer parts are required to press the sealing surface of the respective planar seal against the respective planar sealing surface of the respective housing cover.
  • Planar seal receiving channel are completely dispensed with in the invention. Above all, in the case of the invention, however, the gas pressure from the area of the working chamber into which the respective lateral surface opening of the rotary piston opens is in the corresponding area of the
  • Planar seal receiving channel available to press the respective planar seal with its sealing surface to the respective planar sealing surface of the respective housing cover. This automatically increases the contact pressure be adapted to the pressures currently present in this area of the working space. This proves its worth in particular when particularly high pressures are reached in the working chamber when compressing the gas by means of the rotary piston compressor according to the invention.
  • a particularly preferred area of application for rotary piston compressors according to the invention is the compression or
  • gas refers to everything that is gaseous under normal conditions, i.e. at a temperature of 20° C and a pressure of 1013.25 mbar.
  • the gas in particular the carbon dioxide, can certainly be brought into a transcritical or supercritical state in which it is liquid and gaseous at the same time.
  • the term gas is retained in the sense of linguistic simplification.
  • the rotary piston is rotatably mounted on an eccentric.
  • the rotary piston could also be referred to as a revolving piston or simply as a rotor.
  • the rotary piston compressor itself could also be referred to as a rotary piston compressor.
  • the planar seals could also be referred to as piston base seals.
  • the pressure lead-through lines in the rotary piston are preferably of tubular design. They can be designed, for example, as a bore or a sequence of bores opening into one another in the interior of the rotary piston. But there are other options, like this
  • Pressure guide lines are formed in the rotary piston.
  • the lateral surface openings are preferably at a distance from the piston base surfaces in the
  • Piston skirt surface formed.
  • planar seals in the respective planar seal receiving channel There are various options for producing and arranging the planar seals in the respective planar seal receiving channel.
  • Planar seal receiving channels are produced directly.
  • a preferred variant provides, for example, that the planar seals are each injected as an injection molded part into the respective planar seal receiving channel.
  • the planar seals are injection molded directly in the
  • planar seal receiving channel made and therefore there too arranged equally.
  • another variant can also provide for the planar seal to be pressed into the respective planar seal receiving channel as a 3D printed part.
  • the respective planar seal is thus in each case directly by a printing process
  • planar seal receiving channel Prepared planar seal receiving channel and thus arranged there at the same time.
  • planar seal is pressed into the respective planar seal receiving channel as a molded part
  • planar seals are each prefabricated as an insert and as such are inserted into the respective planar seal receiving channel.
  • Preferred variants of the invention provide that the pressure feedthrough lines are each covered by a cap in the region of their opening into the respective planar seal receiving channel.
  • the use of corresponding caps to cover the opening of the pressure feedthrough lines in the respective planar seal receiving channel is particularly favorable when the planar seal is formed directly in the planar seal receiving channel, for example by injection molding or 3D printing.
  • the caps can prevent the opening of the pressure feedthrough lines from being inadvertently closed during the production process of the planar seals.
  • corresponding caps can also be used if the planar seal is prefabricated as an insert and as such is inserted into the respective planar seal receiving channel.
  • the wording of covering said mouth with the cap does not means that the caps seal the respective openings of the pressure feedthrough lines in a pressure-tight manner.
  • the caps are just laid on. If the gas pressure in the pressure feed-through lines is appropriate, the gas can definitely penetrate past the caps into the planar seal receiving channel in order to press the planar seals with their sealing surface against the respective planar sealing surface of the respective housing cover. In other variants, however, the caps can also be omitted,
  • planar seals in one of the planar seal receiving channels in one of the piston base surfaces are each designed in one piece.
  • planar seals in one of the planar seal receiving channels in one of the piston base surfaces are each designed in one piece.
  • the planar seal of this planar seal receiving channel is then correspondingly designed in one piece.
  • the side wall surface of the housing side wall seen in a sectional plane parallel to the planar sealing surfaces of the housing cover, is completely or at least partially trochoidal in shape.
  • the rotary piston preferably has two or more corner areas.
  • a radial seal for sealing the rotary piston against the side wall surface of the housing side wall is arranged in each of the corner regions.
  • the piston bases are in the area between two of the corner areas of the rotary piston are each delimited by a boundary line, the boundary lines each being formed as an envelope curve of a family of curves made up of trochoids.
  • an elastic element pointing towards the rotary piston to be integrally formed on the radial seals in order to press the respective radial seal against the side wall surface of the housing side wall.
  • planar seals each have contact surfaces for pressing the respective radial seal against the side wall surface of the housing side wall.
  • These contact surfaces of the planar seals can each as
  • Rotary piston compressors in the working space different, by means of the rotary piston and its corner areas separated sub-volumes in which different gas pressures prevail during operation and the size of which changes continuously during operation.
  • planar seals in the corner regions of the rotary piston on their separate from the respective Sealing surface side facing away from the they are sealed receiving planar seal receiving channel.
  • planar seals preferably on the side facing away from the sealing surface, have sealing webs which are in corresponding sealing web receptacles in the
  • Planar seal receiving channel are arranged. In this way, areas of the planar seal receiving channel between two respectively adjacent corner areas of the rotary piston can be sealed against respectively adjacent areas of the planar seal receiving channel.
  • rotary piston compressors according to the invention can also be designed with different transmission ratios.
  • the gear ratio designates the ratio of the number of trochoid arches present to form the side wall surface of the housing side wall to the number of corners of the rotary piston.
  • the transmission ratio is conveniently 1:2 or 2:3 or 7:6.
  • the gas inlet and/or the gas outlet can be guided through the housing wall.
  • the gas inlet and/or the gas outlet is/are passed through the eccentric. Mixed forms of this are also possible.
  • the planar seals and/or the optionally present radial seals advantageously consist of a polymer or of a polymer with a dry lubricant and/or with reinforcing fibers.
  • polymers that can be used are polyetheretherketone, polyamideimide, polyoxymethylene, polyketone, polyamide or also polyethylene terephthalate.
  • Polytetrafluoroethylene or molybdenum disulphite for example, can be used as dry lubricants.
  • Glass fibers or carbon fibers, for example, can be used as reinforcing fibers.
  • the housing side wall and the housing cover each have a base body made of an aluminum alloy or cast iron. Is preferred on this body to form the side wall surface of the housing side wall and the planar
  • a coating is applied to the sealing surfaces of the housing cover.
  • the coating can be, for example, a nickel-phosphorus layer, an aluminum oxide layer or a dry lubricating anti-friction layer. A combination of at least two of these layers is also possible.
  • These coatings can be applied directly to the base body.
  • the adhesive layer can be, for example, an open-pored aluminum oxide layer, such as anodized or non-compacted hard anodized.
  • Another variant of a carrier or adhesive layer consists of an open-pored, plasma-chemically oxidized aluminum layer.
  • the carrier or adhesive layers can be made of cast iron, for example by phosphating or sandblasting.
  • Fig. 1 shows the first embodiment of a rotary piston compressor 1 according to the invention in an exploded view. It is a rotary piston compressor 1 with a ratio of 1:2.
  • the rotary piston compressor 1 has a working housing 2 and a rotary piston 3 .
  • the working housing 2 in turn has a housing side wall 4 and housing covers 5 and 6 arranged on opposite sides of the housing wall 4 .
  • these components of the working housing 2 are connected to one another by the screws 37 and the nuts 38 . This Of course, this does not necessarily have to be the case; other types of connection are also conceivable.
  • the side wall surface 7 of the housing side wall 4 and the two planar sealing surfaces 8 and 9 of the respective housing covers 5 and 6 enclose the working chamber 10 arranged in the working housing 2.
  • the rotary piston 3 is rotatably mounted in the working chamber 10 on the eccentric 11.
  • the eccentric 11 is seated in a rotationally fixed manner on a drive shaft 30. As can be seen in FIG. 2, this ends
  • the eccentric 11 is thus non-rotatably connected to the drive shaft 30 and also to the connecting pin 31 , so that rotating the drive shaft 30 about the axis of rotation 60 automatically also causes the eccentric 11 to rotate accordingly.
  • an external toothing 32 is also connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 30 .
  • This external toothing 32 engages with an internal toothing 33 which is connected to the rotary piston 3 in a torque-proof manner.
  • the rotary piston 3 in the working chamber 10 is also rotated via this thread engagement when the connecting pin 31 or drive shaft 33 is rotated accordingly.
  • the rotary piston 3 is rotatably mounted on the eccentric 11 in the working space 10 .
  • the rotatable mounting of the drive shaft 30 in the working housing 2 takes place via the bearings 34 and the retaining ring 36.
  • the bearings 34 can be both ball bearings and Act plain bearings or the like.
  • the bearing 34 in the housing cover 5 is a ball bearing and the bearing 34 in the housing cover 6 is a slide bearing. Of course, this does not have to be the case and can also be carried out differently.
  • a counterweight 35 is attached to the drive shaft 30 in a rotationally fixed manner, which balances the imbalance caused by the eccentricity of the rotary piston 3 .
  • the working housing 2 is surrounded by an outer shell 39 of the rotary piston compressor 1 . Of course, this does not necessarily have to be the case.
  • a gas inlet 12 for introducing the gas to be compressed into the working space 10 and also a gas outlet 13 with an overpressure outlet valve 14 for discharging the compressed gas from the working space 10 are provided. As explained below, this can be seen particularly well in FIGS.
  • the rotary piston 3 has two, each facing one of the planar sealing surfaces 8 and 9 of the housing covers 5 and 6
  • a planar seal receiving channel 18 is located in each of the piston base surfaces 15 and 16.
  • a planar seal 19 is arranged in each of these planar seal receiving channels 18, with the planar seals 19 each having a sealing surface 20 for contact with one of the planar sealing surfaces 8 and 9 of the housing covers 5 and 6.
  • the invention also provides for the rotary piston compressor 1 of this first exemplary embodiment that, in order to press the sealing surface 20 of the respective planar seal 19 against the respective planar sealing surface 8, 9, lateral surface openings 21 are formed in the piston lateral surface 17 of the rotary piston 3, which openings extend beyond the inside of the rotary piston 3 and each on a side of the respective planar seal 19 facing away from the sealing surface 20 opening into the respective planar seal receiving channel 18 pressure feed-through lines 22 are in pressure-transmitting connection with the respective planar seal receiving channel 18 . This is explained later, in particular with reference to FIGS. 7, 8 and 11-13.
  • Fig. 2 is a side view of the assembled rotary compressor 1 of this first embodiment, with the sectional plane A-A being indicated. 3 to 6 each show somewhat simplified sectional drawings of this
  • Sectional plane AA different positions of the rotary piston 3 during a revolution around the drive shaft 30 or its longitudinal axis being shown to explain the mode of operation of the rotary piston compressor 1 .
  • the arrow 42 points the direction of rotation of the rotary piston 3 in the working chamber 10.
  • Seen sealing surfaces 8 and 9 of the housing cover 5 and 6 parallel sectional plane, is completely trochoidal in this embodiment.
  • the rotary piston 3 has two corner areas 25 .
  • a radial seal 26 is located in each of these corner regions 25 for sealing the rotary piston 3 against the side wall surface 7 of the housing side wall 4.
  • the piston base surfaces 15 and 16 are each delimited in the region between two of the corner regions 25 of the rotary piston 3 by a boundary line 27, which forms an envelope a family of curves made up of trochoids.
  • the rotary piston 3 divides the working chamber 10 into a low-pressure side 40 and a high-pressure side 41 by means of its corner areas 25 and the radial seals 26 arranged there. On the high-pressure side 41, the volume of which decreases with increasing rotation of the rotary piston 3, the previously sucked-in gas is compressed or compressed, so that when the rotary piston 3 rotates, the gas pressure on the
  • High-pressure side 41 increases continuously. If the desired gas pressure or the desired compression of the gas is reached on the high-pressure side 41, it opens
  • Overpressure outlet valve 14 so that the compressed gas can flow out or be derived from the working chamber 10 via the gas outlet 13.
  • a corresponding setting or selection of a corresponding pressure relief valve 14 can be set to how much the gas is compressed by the rotary piston compressor 1 before it is over the gas outlet 13 flows out.
  • the degree to which the gas is compressed in the rotary piston compressor 1 can be defined or set. 3 to 6 show four different examples
  • FIGS. 3 to 6 illustrate the gas that is still to be compressed and is flowing in or sucked in via the gas inlet 12 .
  • the arrows 44 illustrate the already compressed gas flowing out via the gas outlet 13 .
  • Fig. 7 now shows a vertical section through the rotary piston compressor 1 of this first
  • FIG. 8 shows the area D from FIG. 7 enlarged.
  • the pressure feedthrough lines 22 are tubular. Here, specifically, they are designed as a sequence of bores that open into one another in the interior of the rotary piston 3 .
  • the lateral surface openings 21 are arranged in the piston lateral surface 17 at a distance from the piston base surfaces 15 and 16 .
  • the arrow 47 representing the direction of pressurization illustrates how the gas present under the corresponding pressure in the working chamber 10 pressurizes the planar seal 19 on the side opposite the sealing surface 20 through the lateral surface opening 21 and the pressure lead-through line 22, whereby the sealing surface 20 against the respective planar sealing surface 8 or 9 is pressed. This ensures that the gas pressure in the working chamber 10 is used to press the planar seal 19 with its sealing surface 20 against the corresponding planar sealing surface 8 and 9 . A very good seal can hereby be achieved even at very high pressures in the working space 10 . Im shown
  • a cap 24 is located in the area of the opening 23 of the pressure feedthrough line 22 in the planar seal receiving channel 18, which cap covers the pressure feedthrough line 22.
  • This cap 24 is designed in such a way that it does not stand in the way of pressure transmission. With a corresponding pressure build-up in the
  • Pressure feed-through line 22 can, conveniently past the cap 24, gas into the planar seal-receiving channel 18 on the opposite side of the sealing surface 20 of the Planar seal 19 flow in order to press the planar seal 19 accordingly with its sealing surface 20 against the respective planar sealing surface 8 to 9.
  • the cap 24 can in principle also be omitted. However, if the planar seal 19, as implemented here, is injected as an injection molded part into the respective planar seal receiving channel 18 or is pressed into the respective planar seal receiving channel 18 as a 3D printed part, the cap 24 prevents the formation or
  • Fig. 9 shows a section through the rotary piston compressor 1 of this first
  • FIG. 10 shows the area E from FIG. 9 enlarged.
  • an elastic element 28 pointing towards the rotary piston 3 is formed on the radial seal 26 and presses the radial seal 26 against the side wall surface 7 of the housing side wall 4 .
  • planar seals 19 also press the respective radial seal 26 against the side wall surface 7 by means of their contact surfaces 57 .
  • the elastic element 28 formed on the radial seal surface 49 onto the radial seal 26 is designed as a type of leaf spring that is cut out.
  • Fig. 17 shows a variant of this, in which the elastic element 28 as a corresponding bulge on the, the
  • Radial seal surface 49 opposite side of the radial seal 26 is formed.
  • the contact surfaces 57 of the planar seal 19 for pressing the respective radial seal 26 against the side wall surface 7 are advantageously designed as an inclined surface 45.
  • the radial seal 26 advantageously has corresponding inclined surfaces 46 on which the contact surfaces 57 or inclined surfaces 45 of the respective planar seal 19 act.
  • FIG. 11 shows a perspective view of the rotary piston 3 with the planar seal 19 arranged on the piston base 15 in the planar seal receiving channel 18.
  • the lateral surface openings 21 provided according to the invention are arranged in the piston lateral surface 17 .
  • section FF which is shown in FIG. 12, the pressure-transmitting connection according to the invention between the lateral surface openings 21 and the planar seal receiving channel 18 via one of the pressure feed-through lines 22 is shown once again.
  • the illustration according to FIG. 12 corresponds to the illustration according to FIG. 8 already discussed, so that reference can essentially be made to what was said above.
  • the planar seal 19 is injected as an injection molded part in the respective planar seal receiving channel 18.
  • the planar seal 19 could just as well be designed as a 3D printed part or as a compression molded part in the planar seal receiving channel 18, as already explained above.
  • planar seal 19 is prefabricated as an insert and as such has been inserted into the respective planar seal receiving channel 18 .
  • the web 58 of this planar seal 19 ensures a corresponding guidance when the planar seal 19 according to the invention in the pressurization direction 47 through the lateral surface opening 21, the pressure feed-through line 22 and the planar seal receiving channel 18 on the of the
  • FIG. 14 shows an exploded view of the rotary piston 3, in which the planar seals 19 and the radial seals 26 are shown detached from the rotary piston 3. In Fig. 14 is also easy to see that the planar seals 19, which in one of the
  • Planar seal receiving channels 18 are arranged, are preferably made in one piece. In Fig. 14 one can also see the openings 23 of the pressure lead-through lines 22 in the planar seal receiving channel 18. 15 is a side view of one of the planar seals 19 from the direction 59 shown in FIG 19 in the respective corner regions 25 of the rotary piston 3 on their side facing away from the respective sealing surface 20 against the planar seal receiving channel 18 accommodating them.
  • This type of sealing at this point could of course also be done differently, for example by gluing, clamping or the like.
  • this sealing is particularly preferably effected by arranging the mentioned sealing web 48 in a sealing web receiving groove 50 which is located in the respective corner area 25 as a depression in the planar seal receiving channel 18 .
  • FIGS. 18 to 21 reference is made to FIGS. 18 to 21. figure
  • FIG. 18 shows a top view of one of the piston bases 15 of the rotary piston 3 and the cutting lines or cutting planes GG and HH.
  • the cutting line GG lies in the area of the sealing web receiving groove 50, as can be seen in FIG.
  • the rotary piston 3 is cut in the area of the radial seal receiving channel 51 into which the radial seal 26 is inserted.
  • FIG. 21 shows the same section as FIG. 19, although in FIG. 19 a planar seal 19 is arranged in the respective planar seal receiving channel 18 . You can also see here how the sealing web 48 of the respective planar seal
  • planar seals 19 and also the radial seals 26 advantageously consist of a polymer, preferably with a dry lubricant and/or reinforcement fibers.
  • the housing side wall 4 and the housing covers 5 and 6 advantageously have a base body made of an aluminum alloy or cast iron.
  • a coating 29 is advantageously applied to the respective base body. This is also preferably the case in this first exemplary embodiment. With regard to the details and preferred embodiment variants of such a coating 29, reference is made to the explanations already presented at the outset.
  • FIG. 22 and 23 show, again in an exploded view, a second exemplary embodiment of a rotary piston compressor 1 according to the invention, which is largely the same as the first exemplary embodiment, so that only the differences will be discussed here.
  • the main difference is that a translation of 2:3 was realized here. Accordingly, the rotary piston 3 has this
  • Embodiment also three corner areas 25.
  • the overpressure outlet valves 14 are adapted accordingly, as is the shape of the side wall surface 7 and the shape of the planar seal 19. Otherwise, however, what has been said above applies in an adapted form where necessary, so that further explanations on this are dispensed with. It is only pointed out that the internal toothing 33 shown in FIG. 22 was not shown in FIG. 23 either. In this exemplary embodiment, too, it is in any case the case that the boundary lines 27 of the piston base surfaces 15 and 16 running between the corner regions 25 have the shape of an envelope curve of a family of curves made up of trochoids.
  • the side surface 7 of the housing wall 4 is in a to the planar sealing surfaces 8 and 9 the housing cover 5 and 6 seen parallel sectional plane, here also completely trochoid-shaped.
  • the arrangement according to the invention of the lateral surface openings 21 and the pressure lead-through lines 22 in the rotary piston 3 corresponds to the first exemplary embodiment and does not have to be explained again.
  • FIGS. 24 to 39 A third exemplary embodiment of a rotary piston compressor 1 according to the invention is shown in FIGS. 24 to 39. This is a variant with a transmission ratio of 7:6.
  • the rotary piston 3 this is a variant with a transmission ratio of 7:6.
  • the rotary piston compressor 1 thus has six corner areas 25.
  • the areas of the piston jacket surface 17 lying between the corner areas 25 are in turn designed in such a way that they delimit the piston base areas 15 and 16
  • Boundary lines 27 are each formed as an envelope of a family of curves from trochoids.
  • the side wall surface 7 of the housing side wall 4 has trochoid arcs in a sectional plane 7 parallel to the planar sealing surfaces 8 and 9 of the housing covers 5 and 6 .
  • the eccentric 11 on which the rotary piston 3 is rotatably mounted in the working chamber 10 is not rotated as in the first two exemplary embodiments, but rather is rigid in the outer shell 39 of the rotary piston compressor 1 is arranged.
  • the rotary piston 3 is rotated together with the working housing 2 and thus together with the housing side wall 4 and the two housing covers 5 and 6 about an axis of rotation 60 running through the eccentric 11, while the eccentric 11 remains stationary.
  • the rotary piston compressor 1 of this third exemplary embodiment has a rotor 53 which is connected in a torque-proof manner to the working housing 2 by means of screws 37 and nuts 38 and which interacts with a stator 54 rigidly connected to the outer shell 39 of the rotary piston compressor 1 .
  • the rotor 53 and the stator 54 form a drive motor which rotates the working housing 2 with the rotary piston 3 mounted on the eccentric 11 in the working chamber 10 of the working housing 2 .
  • a further difference between the third exemplary embodiment and the two exemplary embodiments described above is that the gas inlet 12 and the gas outlet 13 in this third exemplary embodiment pass through the eccentric 11 and not through the housing wall 4 as in the exemplary embodiments described first.
  • overflow openings 55 penetrating the piston jacket surface 17 are also provided in the rotary piston 3 . The gas can flow through these overflow openings 55 from the gas inlet 12 in the eccentric 11 into the corresponding sections of the
  • Penetrate working space 10 and be transported from there via the gas outlet 13 again in compressed form.
  • Embodiment in a valve cover 52 which sits on the outside of the outer shell 39 of the rotary piston compressor 1 and leads both the gas inlet 12 and the gas outlet 13 into the rotary piston compressor 1 and leads out of it.
  • Planar seal receiving channels 18 of the piston bases 15 and 16 arranged planar seals 19, for pressing their sealing surfaces 20 to the planar sealing surfaces 8 and 9 of the housing covers 5 and 6.
  • FIG. 25 shows the rotary piston compressor 1 of the third embodiment shown in an exploded view in FIG. 24 in a side view.
  • the sectional plane II is drawn in in FIG. 26 to 32 each show sections in the section plane II for different snapshots during operation of the rotary piston compressor 1 and thus during the rotation of the working housing 2 together with the rotary piston 3 about the corresponding axis of rotation 60 running through the eccentric 11, which is shown in Figs. 24 and 25 is drawn.
  • a point 61 is drawn on the rotary piston 3 in FIGS. This is only an illustrative aid, by means of which the instantaneous position of the rotary piston 3 can be better understood in the various representations according to FIGS. 26 to 32.
  • FIGS. 26 to 32 thus illustrate various intermediate stations during a revolution of the working housing 2 and the rotary piston 3 about the axis of rotation 60.
  • the gas inlet 12 and the gas outlet 13 are clearly visible in the eccentric 11.
  • the arrows 43 each illustrate the over the Gas inlet 12 and the corresponding overflow openings 55 in the respective, momentarily acting as low-pressure side 40, partial areas of the working chamber 10 flowing gas that is still to be compressed.
  • the Arrows 44 illustrate the already compressed gas that has been pressed into the gas outlet 13 from the corresponding high-pressure side 41 of the working chamber 10 . If one follows the position of the rotary piston 3 via FIGS
  • FIG. 33 shows a plan view of the third exemplary embodiment of the rotary piston compressor 1 according to the invention.
  • the sectional planes JJ and KK are also drawn in in FIG. 34 shows the section in section plane JJ. In this FIG.
  • FIG. 35 shows the section along the sectional plane KK from FIG.
  • the corresponding detail L from FIG. 35 is shown enlarged in FIG.
  • planar seal receiving channel 18 in pressure-transmitting connection.
  • FIG. 36 the direction in which pressure is applied to the planar seal 19 is again illustrated by the arrow 47 on its side facing away from the sealing surface 20 .
  • the gas present under pressure in the working chamber 10 can also flow through the lateral surface opening 21 and through in this third exemplary embodiment
  • the pressure feed-through line 22 passed through the rotary piston 3 acts on the side of the planar seal 19 opposite the sealing surface 20 in order to press the planar seal 19 with its sealing surface 20 against the corresponding planar sealing surface 8 or 9 of the corresponding housing cover 5 or 6.
  • cap 24 the function of which has already been explained.
  • this cap 24 can also be omitted here.
  • FIG. 37 shows a perspective view of the rotary piston 3 of this exemplary embodiment of the rotary piston compressor 1. This perspective view clearly shows how FIG
  • Piston base 15 of the planar seal receiving channel 18 is formed and the planar seal 19 is arranged therein.
  • the overflow openings 55 and the lateral surface openings 21 arranged in the piston lateral surface 17 are also clearly visible. In FIG. 38 one can therefore also see the openings 23 in the planar seal receiving channel 18, which are connected to the corresponding lateral surface openings 21 via the corresponding pressure lead-through lines 22.
  • the planar seals 19 of this exemplary embodiment each have sealing corner regions 56 with correspondingly rounded contact surfaces 57. These rounded contact surfaces 57 seal against the corresponding rounded corner sections 62 of the side wall surface 7 of the housing side wall 4 when the respective corner area 25 of the rotary piston 3 engages in the corresponding corner section 62 of the housing side wall 4 .
  • the corner portions 62 are identified as such in FIG. When the respective sealing corner area 56 rolls off in the corner section 62, the sealing corner area 56 with its rounded contact surface 57 always rests in a sealing manner at at least one point between the two end points X and Y shown in Fig. 39 on the corresponding corner section 62 and thus on the side wall surface 7.

Landscapes

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Abstract

Rotationskolbenverdichter (1) zum Verdichten von Gas, insbesondere von Kohlendioxid, bei dem eine Seitenwandfläche (7) einer Gehäuseseitenwand (4) und jeweils eine planare Dichtfläche (8, 9) jeweils eines Gehäusedeckels (5, 6) einen Arbeitsraum (10) umschließen und ein Rotationskolben (3) im Arbeitsraum (10) auf einem Exzenter (11) drehbar gelagert ist, wobei in den Kolbengrundflächen (15, 16) des Rotationskolbens (3) jeweils ein Planardichtungsaufnahmekanal (18) ausgebildet ist und in jedem der Planardichtungsaufnahmekanäle (18) eine Planardichtung (19) angeordnet ist, wobei zum Andrücken der Dichtungsoberfläche (20) der jeweiligen Planardichtung (19) an die jeweilige planare Dichtfläche (8, 9), in der Kolbenmantelfläche (17) des Rotationskolbens (3) Mantelflächenöffnungen (21) ausgebildet sind, welche über im Inneren des Rotationskolbens (3) ausgebildete und jeweils auf einer von der Dichtungsoberfläche (20) abgewandten Seite der jeweiligen Planardichtung (19) in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) mündende Druckdurchführungsleitungen (22) mit dem jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) in druckübertragender Verbindung stehen.

Description

Rotationskolbenverdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter zum Verdichten von Gas, insbesondere von Kohlendioxid, wobei der Rotationskolbenverdichter ein Arbeitsgehäuse und einen Rotationskolben aufweist, und das Arbeitsgehäuse eine
Gehäuseseitenwand und zwei, auf einander gegenüberliegenden Seiten der Gehäuseseitenwand angeordnete Gehäusedeckel aufweist, wobei eine Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand und jeweils eine planare Dichtfläche des jeweiligen Gehäusedeckels einen, im Arbeitsgehäuse angeordneten Arbeitsraum umschließen und der Rotationskolben im Arbeitsraum auf einem Exzenter drehbar gelagert ist und der Rotationskolbenverdichter einen Gaseinlass zum Einleiten des zu verdichtenden Gases in den Arbeitsraum und einen Gasauslass mit einem Überdruckauslassventil zum Ableiten des verdichteten Gases aus dem Arbeitsraum aufweist, wobei der Rotationskolben zwei, jeweils einer der planaren Dichtflächen der Gehäusedeckel zugewandte, Kolbengrundflächen und eine, der Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand zugewandte Kolbenmantelfläche aufweist und in den Kolbengrundflächen jeweils ein Planardichtungsaufnahmekanal ausgebildet ist und in jedem der Planardichtungsaufnahmekanäle eine Planardichtung angeordnet ist, wobei die Planardichtungen jeweils eine Dichtungsoberfläche zur Anlage an einer der planaren Dichtflächen der Gehäusedeckel aufweisen. Rotationskolbenverdichter sind an sich seit Langem bekannt. Sie werden z.B. in der US 4,105,375 und der US 4,118,157 gezeigt. Ein Rotationskolben eines gattungsgemäßen
Rotationskolbenverdichters ist in der WO 2020/159394 Al gezeigt. Bei der dort offenbarten Technologie werden in den Planardichtungsaufnahmekanälen Federelemente angeordnet, um so die Planardichtungen an die jeweiligen planaren Dichtflächen der Gehäusedeckel des Arbeitsgehäuses anzudrücken. Diese Federn erzeugen in der Praxis in der Regel nur geringe Anpresskräfte und dienen meist nur der Fühlhaltung an den planaren Dichtflächen. Die eigentliche Abdichtung wird beim Stand der Technik meist durch einen auf die Dichtung einwirkenden Gasdruck erzeugt, wobei das den
Gasdruck erzeugende Gas beim Stand der Technik über Spaltmaße zwischen den planaren Dichtflächen der Gehäusedeckel und den Kolbengrundflächen zur Planardichtung gelangt. Aufgabe der Erfindung ist es, hier eine Verbesserung vorzuschlagen, welche insbesondere auch bei höheren Gasdrücken im Arbeitsraum für eine gute Abdichtung mittels der Planardichtungen sorgt. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem gattungsgemäßen Rotationskolbenverdichter vor, dass zum Andrücken der Dichtungsoberfläche der jeweiligen Planardichtung an die jeweilige planare Dichtfläche, in der Kolbenmantelfläche des Rotationskolbens Mantelflächenöffnungen ausgebildet sind, welche über im
Inneren des Rotationskolbens ausgebildete und jeweils auf einer von der Dichtungsoberfläche abgewandten Seite der jeweiligen Planardichtung in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal mündende Druckdurchführungsleitungen mit dem jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal in druckübertragender Verbindung stehen. Es ist also bei der Erfindung nicht mehr vorgesehen, dass der Gasdruck über Spaltmaße zur Planardichtung gelangt. Die Erfindung schlägt vielmehr vor, dass in der
Kolbenmantelfläche gezielt Mantelflächenöffnungen vorgesehen sind, welche über im Inneren des Rotationskolbens ausgebildete Druckdurchführungsleitungen direkt mit dem
Planardichtungsaufnahmekanal in druckübertragender Verbindung stehen. Das unter Druck stehende Gas aus dem Arbeitsraum kann durch die Mantelflächenöffnungen und die in den Planardichtungsaufnahmekanal mündenden Druckdurchführungsleitungen direkt auf die Planardichtung im Planardichtungsaufnahmekanal einwirken, um diese an die jeweilige planare Dichtfläche des jeweiligen Gehäusedeckels anzudrücken. Diese erfindungsgemäße Lösung hat einerseits den Vorteil, dass zum Andrücken der Dichtungsoberfläche der jeweiligen Planardichtung an die jeweilige planare Dichtfläche des jeweiligen Gehäusedeckels weniger Teile benötigt werden. So kann auf die, beim eingangs genannten gattungsgemäßen Stand der Technik verwendeten Federelemente im
Planardichtungsaufnahmekanal bei der Erfindung vollständig verzichtet werden. Vor allem steht bei der Erfindung aber jeweils der Gasdruck aus dem Bereich des Arbeitsraums, in den die jeweilige Mantelflächenöffnung des Rotationskolbens mündet, im entsprechenden Bereich des
Planardichtungsaufnahmekanals zur Verfügung, um die jeweilige Planardichtung mit ihrer Dichtungsoberfläche an die jeweilige planare Dichtfläche des jeweiligen Gehäusedeckels anzudrücken. Hierdurch wird automatisch auch der Anpressdruck an die in diesem Bereich des Arbeitsraums aktuell vorhandenen Drücke angepasst werden. Dies bewährt sich insbesondere dann, wenn beim Verdichten des Gases mittels des erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichters besonders hohe Drücke im Arbeitsraum erreicht werden.
Ein besonders bevorzugter Einsatzbereich für erfindungsgemäße Rotationskolbenverdichter ist das Verdichten bzw.
Komprimieren von Kohlendioxid, um das Kohlendioxid dann als umweltfreundliches Kälte- oder Wärmemittel in einem Kühl- bzw. Wärmekreislauf verwenden zu können. Hier müssen zum Verdichten des Kohlendioxids Arbeitsdrücke von zumindest 80 bar, vorzugsweise von zumindest 100 bar, erreicht werden, damit dieses Kohlendioxid als Kältemittel für Kühlgeräte, Klimaanlagen oder auch als Wärmemittel für Gebäudeheizungen Wärmepumpen und dergleichen eingesetzt werden kann. Bei erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichtern geht es vorrangig um das Verdichten von Kohlendioxid. Trotzdem können erfindungsgemäße Rotationskolbenverdichter natürlich auch zum Verdichten von anderen Gasen eingesetzt werden.
Als Gas wird in diesem Zusammenhang all das bezeichnet, was bei Normalbedingungen, also bei einer Temperatur von 20° C und ein Druck von 1013,25 mbar gasförmig ist. Beim Verdichten bzw. Komprimieren des jeweiligen Gases mit einem erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichter kann das Gas, insbesondere das Kohlendioxid, durchaus in einen transkritischen bzw. überkritischen Zustand gebracht werden, bei dem es gleichzeitig flüssig und gasförmig ist. Trotzdem wird im Zuge der Beschreibung der vorliegenden Erfindung an dem Begriff des Gases im Sinne einer sprachlichen Vereinfachung festgehalten. Bei erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichtern ist der Rotationskolben auf einem Exzenter drehbar gelagert. Man könnte daher erfindungsgemäße Rotationskolbenverdichter auch als Rotationskolbenverdichter nach dem Wandelprinzip bezeichnen. Der Rotationskolben könnte auch als Umlaufkolben oder einfach als Läufer bezeichnet werden. Der Rotationskolbenverdichter selbst könnte auch als Rotationskolbenkompressor bezeichnet werden. Die Planardichtungen könnten auch als Kolbengrundflächendichtungen bezeichnet werden.
Die Druckdurchführungsleitungen im Rotationskolben sind bevorzugt rohrförmig ausgebildet. Sie können z.B. als eine Bohrung oder eine Abfolge von ineinander mündenden Bohrungen im Inneren des Rotationskolbens ausgebildet sein. Es bestehen aber auch andere Möglichkeiten, wie die
Druckführungsleitungen im Rotationskolben ausgebildet werden.
Bevorzugt sind die Mantelflächenöffnungen jedenfalls distanziert von den Kolbengrundflächen in der
Kolbenmantelfläche ausgebildet.
Zur Herstellung und Anordnung der Planardichtungen im jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal bestehen verschiedene Möglichkeiten. Eine erste besonders kosteneffektiv umsetzbare Gruppe von Lösungen hierzu sieht vor, dass die Planardichtungen in den jeweiligen
Planardichtungsaufnahmekanälen direkt hergestellt werden. So sieht eine bevorzugte Variante z.B. vor, dass die Planardichtungen jeweils als Spritzgussteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal eingespritzt sind. In anderen Worten werden bei dieser Variante die Planardichtungen mittels Spritzgussverfahren direkt im
Planardichtungsaufnahmekanal hergestellt und damit dort auch gleich angeordnet. Eine andere Variante kann aber auch vorsehen, dass die Planardichtung jeweils als 3D-Druckteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal eingedruckt sind. Bei dieser Variante wird somit die jeweilige Planardichtung jeweils direkt durch einen Druckvorgang im
Planardichtungsaufnahmekanal hergestellt und damit dort auch gleichzeitig angeordnet. Eine wiederum andere Variante sieht vor, dass die Planardichtung jeweils als Formpressteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal eingepresst sind,
Abweichend hiervon ist es aber auch möglich, die Planardichtung zunächst herzustellen und dann nach ihrer Herstellung im Planardichtungsaufnahmekanal anzuordnen. Es ist also auch möglich, dass die Planardichtungen jeweils als Einlegeteil vorgefertigt und als solches in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal eingelegt sind.
Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass die Druckdurchführungsleitungen im Bereich ihrer Mündung in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal jeweils mittels einer Kappe abgedeckt sind. Die Verwendung entsprechender Kappen zum Abdecken der Mündung der Druckdurchführungsleitungen in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal ist besonders dann günstig, wenn die Planardichtungen z.B. durch Spritzguss oder 3D-Drucken direkt im Planardichtungsaufnahmekanal ausgebildet wird. Die Kappen können dabei verhindern, dass die Mündung der Druckdurchführungsleitungen beim Herstellungsprozess der Planardichtungen versehentlich verschlossen werden. Natürlich können entsprechende Kappen aber auch dann verwendet werden, wenn die Planardichtung jeweils als Einlegeteil vorgefertigt und als solches in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal eingelegt sind. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Formulierung des Abdeckens der genannten Mündung mittels der Kappe nicht bedeutet, dass die Kappen die jeweiligen Mündungen der Druckdurchführungsleitungen druckfest verschließen. Die Kappen sind nur aufgelegt. Bei entsprechendem Gasdruck in den Druckdurchführungsleitungen kann das Gas durchaus an den Kappen vorbei in den Planardichtungsaufnahmekanal eindringen, um so die Planardichtungen mit ihrer Dichtungsoberfläche an die jeweilige planare Dichtfläche des jeweiligen Gehäusedeckels anzudrücken. In anderen Varianten können die Kappen aber auch weggelassen werden,
Im Sinne einer möglichst geringen Anzahl an Teilen sehen bevorzugte Varianten der Erfindung vor, dass die Planardichtungen in einem der Planardichtungsaufnahmekanäle in einer der Kolbengrundflächen in sich jeweils einstückig ausgeführt sind. In anderen Worten befindet sich bei solchen Varianten in einem Planardichtungsaufnahmekanal dann entsprechend immer nur genau eine Planardichtung. Die Planardichtung dieses Planardichtungsaufnahmekanals ist dann entsprechend in sich einstückig ausgebildet.
Bei erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichtern ist günstigerweise vorgesehen, dass die Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand in einer, zu den planaren Dichtflächen der Gehäusedeckel parallelen Schnittebene gesehen, vollständig oder zumindest abschnittsweise trochoidförmig ausgebildet ist.
Der Rotationskolben weist bevorzugt zwei oder mehr Eckbereiche auf. Günstigerweise ist dabei vorgesehen, dass in den Eckbereichen jeweils eine Radialdichtung zur Abdichtung des Rotationskolbens gegen die Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist wiederum vorgesehen, dass die Kolbengrundflächen im Bereich zwischen jeweils zwei der Eckbereiche des Rotationskolbens jeweils von einer Begrenzungslinie begrenzt sind, wobei die Begrenzungslinien jeweils als eine Hüllkurve einer Kurvenschar aus Trochoiden ausgebildet sind. Um die jeweilige Radialdichtung an die Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand anzudrücken, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die auch miteinander kombiniert werden können. So kann bei erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichtern z.B. vorgesehen sein, dass an den Radialdichtungen jeweils ein zum Rotationskolben weisendes, elastisches Element zum Andrücken der jeweiligen Radialdichtung an die Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand einstückig angeformt ist. In bevorzugten Varianten ist anstelle dessen oder auch zusätzlich vorgesehen, dass die Planardichtung zum Andrücken der jeweiligen Radialdichtung an die Seitenwandfläche der
Gehäuseseitenwand genutzt wird. Solche Varianten können dann vorsehen, dass die Planardichtungen jeweils Kontaktflächen zum Andrücken der jeweiligen Radialdichtung an die Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand aufweisen. Diese Kontaktflächen der Planardichtungen können jeweils als
Schrägflächen ausgebildet sein und auf entsprechende Schrägflächen der jeweiligen Radialdichtung einwirken.
Wie weiter hinten in der Figurenbeschreibung veranschaulicht, entstehen beim Verdichten von Gas mittels
Rotationskolbenverdichtern im Arbeitsraum unterschiedliche, mittels des Rotationskolbens und seiner Eckbereiche voneinander getrennte Teilvolumina, in denen während des Betriebs auch unterschiedliche Gasdrücke vorherrschen und deren Größe sich während des Betriebs kontinuierlich ändert. Es gibt jeweils Teilvolumina des Arbeitsraums in die je nach Momentanlage des Rotationskolbens Gas eingesaugt wird, während auf einer anderen Seite des Rotationskolbens zu diesem Zeitpunkt jeweils das Gas verdichtet wird. So entstehen gleichzeitig sowohl Niederdruck- als auch Hochdruckseiten auf verschiedenen Seiten des Rotationskolbens. Um zu verhindern, dass Gas über die Mantelflächenöffnungen, die Druckdurchführungsleitungen und die Planardichtungsaufnahmekanäle von der jeweils momentan ausgebildeten Hochdruckseite in eine jeweils momentan ausgebildete Niederdruckseite überströmt, sehen bevorzugte Varianten der Erfindung vor, dass die Planardichtungen jeweils in den Eckbereichen des Rotationskolbens auf ihrer von der jeweiligen Dichtungsoberfläche abgewandten Seite gegen den, sie aufnehmenden Planardichtungsaufnahmekanal abgedichtet sind. Um diese Abdichtung zu erreichen, kann z.B. vorgesehen sein, dass die Planardichtungen, vorzugsweise auf der von der Dichtungsoberfläche abgewandten Seite, Dichtstege aufweisen, welche in entsprechenden Dichtstegaufnahmen im
Planardichtungsaufnahmekanal angeordnet sind. So können Bereiche des Planardichtungsaufnahmekanals zwischen zwei jeweils benachbarten Eckbereichen des Rotationskolbens gegen jeweils benachbarte Bereiche des Planardichtungsaufnahmekanals abgedichtet werden.
Wie für Rotationskolbenverdichter an sich bekannt, können auch erfindungsgemäße Rotationskolbenverdichter mit verschiedenen Übersetzungen ausgebildet werden. Die Übersetzung bezeichnet dabei das Verhältnis der Anzahl der zur Ausbildung der Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand vorhandenen Trochoidbögen zur Anzahl der Ecken des Rotationskolbens. Bei erfindungsgemäßen
Rotationskolbenverdichtern liegt das Übersetzungsverhältnis günstigerweise bei 1:2 oder 2:3 oder 7:6.
Bei erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichtern können der Gaseinlass und/oder der Gasauslass durch die Gehäusewand hindurchgeführt sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Gaseinlass und/oder der Gasauslass durch den Exzenter hindurchgeführt ist bzw. sind. Auch Mischformen hiervon sind möglich. Die Planardichtungen und/oder die gegebenenfalls vorhandenen Radialdichtungen bestehen günstigerweise aus einem Polymer oder aus einem Polymer mit einem Trockengleitstoff und/oder mit Verstärkungsfasern. Als Polymere können z.B. Polyetheretherketon, Polyamidimid, Polyoxymethylen, Polyketon, Polyamid oder auch Polyethylenterephthalat zum Einsatz kommen. Als Trockengleitstoffe können z.B. Polytetraflurethylen oder Molybdändisulfit verwendet werden. Als Verstärkungsfasern kommen z.B. Glasfasern oder Kohlefasern in Frage.
Die Gehäuseseitenwand und die Gehäusedeckel weisen in bevorzugten Varianten jeweils einen Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Gusseisen auf. Bevorzugt ist auf diesem Grundkörper zur Ausbildung der Seitenwandfläche der Gehäuseseitenwand und der planaren
Dichtflächen der Gehäusedeckel eine Beschichtung aufgebracht. Bei der Beschichtung kann es sich z.B. um eine Nickel- Phosphor-Schicht, um eine Aluminium-Oxid-Schicht oder auch um eine trockenschmierende Gleitlackschicht handeln. Auch eine Kombination aus zumindest zwei dieser Schichten ist möglich. Diese Beschichtungen können direkt auf dem Grundkörper aufgebracht sein. Es kann auf dem Grundkörper aber auch eine offenporige Haftschicht vorhanden sein, auf der dann die Beschichtung aufgebracht ist. Bei einem Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung kann es sich bei der Haftschicht z.B. um eine offenporige Aluminium-Oxid-Schicht, wie z.B. Eloxal oder unverdichtetes Harteloxal handeln. Eine andere Variante einer Träger- bzw. Haftschicht besteht in einer offenporigen plasmachemisch oxidierten Aluminium-Schicht. Bei Grundkörpern aus Gusseisen können die Träger- bzw. Haftschichten z.B. durch Phosphatieren oder Sandstrahlen ausgebildet sein.
Soweit nicht sinnentfremdend sind die hier verwendeten Begriffe „ein" bzw. „eine" im Sinne von „zumindest ein" bzw. „zumindest eine" zu verstehen.
Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter
Ausgestaltungsformen der Erfindung werden exemplarisch in der nachfolgenden Figurenbeschreibung anhand von verschiedenen Ausführungsvarianten der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 21 Darstellungen zu einem erfindungsgemäßen
Rotationskolbenverdichter mit einer Übersetzung von 1:2 sowie Abwandlungsformen hiervon;
Fig. 22 und 23 Darstellungen eines erfindungsgemäßen
Rotationskolbenverdichters mit einer Übersetzung von 2:3 und
Fig. 24 bis 39 Darstellungen zu einem erfindungsgemäßen
Rotationskolbenverdichter mit einer Übersetzung von 7:6.
Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichters 1 in einer Explosionsdarstellung. Es handelt sich um einen Rotationskolbenverdichter 1 mit einer Übersetzung von 1:2.
Der Rotationskolbenverdichter 1 weist ein Arbeitsgehäuse 2 und einen Rotationskolben 3 auf. Das Arbeitsgehäuse 2 wiederum weist eine Gehäuseseitenwand 4 und auf einander gegenüberliegenden Seiten der Gehäusewand 4 angeordnete Gehäusedeckel 5 und 6 auf. Im diesem Ausführungsbeispiel werden diese Bauteile des Arbeitsgehäuses 2 durch die Schrauben 37 und die Muttern 38 miteinander verbunden. Dies muss aber natürlich nicht zwingend so sein, auch andere Verbindungsarten sind denkbar.
Die Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4 und die beiden planaren Dichtflächen 8 und 9 der jeweiligen Gehäusedeckel 5 und 6 umschließen den im Arbeitsgehäuse 2 angeordneten Arbeitsraum 10. Der Rotationskolben 3 ist im Arbeitsraum 10 auf dem Exzenter 11 drehbar gelagert. In diesem ersten Ausführungsbeispiel sitzt der Exzenter 11 drehfest auf einer Antriebswelle 30. Wie in Fig. 2 zu sehen, endet diese
Antriebswelle 30 in einem, im zusammengebauten Zustand aus dem Rotationskolbenverdichter 1 hervorstehenden Anschlusszapfen 31, an den ein Motor zum Drehen der Antriebswelle 30 und damit auch des Exzenters um die Rotationsachse 60 angeschlossen werden kann. Der Exzenter 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel somit drehfest mit der Antriebswelle 30 und auch dem Anschlusszapfen 31 verbunden, sodass ein Drehen der Antriebswelle 30 um die Rotationsachse 60 automatisch auch zu einem entsprechenden Mitdrehen des Exzenters 11 führt.
Mit der Antriebswelle 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Außenverzahnung 32 drehfest verbunden. Diese Außenverzahnung 32 greift in eine Innenverzahnung 33 ein, welche drehfest mit dem Rotationskolben 3 verbunden ist. Über diesen Gewindeeingriff wird der Rotationskolben 3 im Arbeitsraum 10 bei entsprechendem Drehen des Anschlusszapfens 31 bzw. Antriebswelle 33 mitgedreht. Dabei ist der Rotationskolben 3 drehbar auf dem Exzenter 11 im Arbeitsraum 10 gelagert.
Die drehbare Lagerung der Antriebswelle 30 im Arbeitsgehäuse 2 erfolgt über die Lager 34 und den Sicherungsring 36. Bei den Lagern 34 kann es sich sowohl um Kugellager als auch Gleitlager oder dergleichen handeln. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Lager 34 im Gehäusedeckel 5 ein Kugellager und das Lager 34 im Gehäusedeckel 6 ein Gleitlager. Dies muss aber natürlich nicht so sein und kann auch anders ausgeführt werden.
Unterhalb des Gehäusedeckels 6 und damit außerhalb des Arbeitsgehäuses 2 ist auf der Antriebswelle 30 drehfest ein Ausgleichsgewicht 35 angebracht, welches die durch die Exzentrizität des Rotationskolbens 3 entstehende Unwucht ausgleicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Arbeitsgehäuse 2 von einer Außenschale 39 des Rotationskolbenverdichters 1 umgeben. Dies muss aber natürlich auch nicht zwingend so sein.
Bei dem Rotationskolbenverdichter 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels ist ein Gaseinlass 12 zum Einleiten des zu verdichtenden Gases in den Arbeitsraum 10 und auch ein Gasauslass 13 mit einem Überdruckauslassventil 14 zum Ableiten des verdichteten Gases aus dem Arbeitsraum 10 vorgesehen. Dies ist, wie weiter hinten erläutert, besonders gut in den Fig. 3 bis 6 zu sehen.
Der Rotationskolben 3 weist zwei, jeweils einer der planaren Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 zugewandte
Kolbengrundflächen 15 und 16 und eine der Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4 zugewandte Kolbenmantelfläche 17 auf. In den Kolbengrundflächen 15 und 16 befindet sich jeweils ein Planardichtungsaufnahmekanal 18. In jedem dieser Planardichtungsaufnahmekanäle 18 ist eine Planardichtung 19 angeordnet, wobei die Planardichtungen 19 jeweils eine Dichtungsoberfläche 20 zur Anlage an einer der planaren Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 aufweisen.
Dies wird noch anhand der nachfolgenden Figuren im Detail erläutert. Erfindungsgemäß ist jedenfalls auch bei dem Rotationskolbenverdichter 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen, dass zum Andrücken der Dichtungsoberfläche 20 der jeweiligen Planardichtung 19 an die jeweilige planare Dichtfläche 8, 9, in der Kolbenmantelfläche 17 des Rotationskolbens 3 Mantelflächenöffnungen 21 ausgebildet sind, welche über im Inneren des Rotationskolbens 3 ausgebildete und jeweils auf einer von der Dichtungsoberfläche 20 abgewandten Seite der jeweiligen Planardichtung 19 in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 mündende Druckdurchführungsleitungen 22 mit dem jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 in druckübertragender Verbindung stehen. Dies wird weiter hinten insbesondere anhand der Fig. 7, 8 sowie 11-13 erläutert.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Innenverzahnung 33 im Rotationskolben 3 dieses ersten Ausführungsbeispiels in den Fig. 1, 7 und 9 dargestellt, aber in den Fig. 3 bis 6, 11, 14 und 18 nicht gezeigt ist. Das Nichtdarstellen der Innenverzahnung 33 in den genannten Figuren ist eine rein zeichnerische Vereinfachung, welche nicht bedeutet, dass die Innenverzahnung 33 tatsächlich fehlt.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des zusammengebauten Rotationskolbenverdichters 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Schnittebene A-A eingezeichnet ist. Die Fig. 3 bis 6 zeigen jeweils, etwas vereinfacht dargestellte, Schnittzeichnungen zu dieser
Schnittebene A-A, wobei zur Erläuterung der Arbeitsweise des Rotationskolbenverdichters 1 unterschiedliche Stellungen des Rotationskolbens 3 während eines Umlaufs um die Antriebswelle 30 bzw. deren Längsachse dargestellt sind. Der Pfeil 42 zeigt die Rotationsrichtung des Rotationskolbens 3 im Arbeitsraum 10.
In den Fig. 3 bis 6 sieht man, dass die Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4, in einer zu den planaren
Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 parallelen Schnittebene gesehen, in diesem Ausführungsbeispiel vollständig trochoidförmig ausgebildet ist. Der Rotationskolben 3 weist zwei Eckbereiche 25 auf. In diesen Eckbereichen 25 befindet sich jeweils eine Radialdichtung 26 zur Abdichtung des Rotationskolbens 3 gegen die Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4. Die Kolbengrundflächen 15 und 16 sind im Bereich zwischen jeweils zwei der Eckbereiche 25 des Rotationskolbens 3 jeweils von einer Begrenzungslinie 27 begrenzt, welche eine Hüllkurve einer Kurvenschar aus Trochoiden ist. Der Rotationskolben 3 teilt den Arbeitsraum 10 mittels seiner Eckbereiche 25 und der dort angeordneten Radialdichtungen 26 in eine Niederdruckseite 40 und eine Hochdruckseite 41. Auf der Niederdruckseite 40 wird beim Rotieren des Rotationskolbens 3 über den Gaseinlass 12 Gas in den Arbeitsraum 10 eingeleitet bzw. eingesaugt. Auf der Hochdruckseite 41, deren Volumen mit zunehmender Rotation des Rotationskolbens 3 abnimmt, wird das vorab eingesaugte Gas verdichtet bzw. komprimiert, sodass bei Rotationen des Rotationskolbens 3 der Gasdruck auf der
Hochdruckseite 41 kontinuierlich steigt. Ist der gewünschte Gasdruck bzw. die gewünschte Verdichtung des Gases auf der Hochdruckseite 41 erreicht, so öffnet das
Überdruckauslassventil 14, sodass das verdichtete Gas über den Gasauslass 13 aus dem Arbeitsraum 10 ausströmen bzw. abgeleitet werden kann. Über eine entsprechende Einstellung bzw. Wahl eines entsprechenden Überdruckauslassventils 14 kann eingestellt werden, wie stark das Gas vom Rotationskolbenverdichter 1 verdichtet wird, bevor es über den Gasauslass 13 abströmt. Kurz gesagt kann so der Grad, wie weit das Gas im Rotationskolbenverdichter 1 verdichtet wird, definiert bzw. eingestellt werden. Die Fig. 3 bis 6 zeigen beispielhaft vier verschiedene
Stellungen des Rotationskolbens 3 während eines Umlaufs und damit während des geschilderten Verdichtungsprozesses. Diese Funktionsweise von Rotationskolbenverdichtern 1 ist an sich bekannt und muss nicht weiter erläutert werden. Die Pfeile 43 in den Fig. 3 bis 6 veranschaulichen das über den Gaseinlass 12 einströmende bzw. eingesaugte, noch zu verdichtende Gas. Die Pfeile 44 veranschaulichen das über den Gasauslass 13 ausströmende, bereits verdichtete Gas. Fig. 7 zeigt nun einen Vertikalschnitt durch den Rotationskolbenverdichter 1 dieses ersten
Ausführungsbeispiels entlang einer, in Fig. 2 angedeuteten vertikalen bzw. entlang der Rotationsachse 60 der Antriebswelle 30 verlaufenden Schnittebene BB, bei dem die erfindungswesentlichen Mantelflächenöffnungen 21 und
Druckdurchführleitungen 22 geschnitten sind. Fig. 8 zeigt den Bereich D aus Fig. 7 vergrößert. In diesen beiden Schnittdarstellungen ist gut zu sehen, dass in jeder der beiden Kolbengrundflächen 15 und 16 jeweils ein Planardichtungsaufnahmekanal 18 ausgebildet ist, wobei sich in jedem der Planardichtungsaufnahmekanäle 18 eine Planardichtung 19 befindet. Die Planardichtungen 19 weisen jeweils eine Dichtungsoberfläche 20 auf, mit der sie zur Abdichtung an einer der planaren Dichtflächen 8 bzw. 9 der Gehäusedeckel 5 bzw. 6 anliegen. In Fig. 8 ist im Detail dargestellt, dass in der Kolbenmantelfläche 17 des Rotationskolbens 3 Mantelflächenöffnungen 21 ausgebildet sind, welche über im Inneren des Rotationskolbens 3 ausgebildete und jeweils auf einer von der Dichtungsoberfläche 20 abgewandten Seite der jeweiligen Planardichtung 19 in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 mündende Druckdurchführungsleitungen 22 mit dem Planardichtungsaufnahmekanal 18 in druckübertragender
Verbindung stehen. Die Druckdurchführungsleitungen 22 sind in bevorzugten Ausgestaltungsformen, wie der hier gezeigten, rohrförmig. Hier konkret sind sie als eine Abfolge von ineinander mündenden Bohrungen im Inneren des Rotationskolbens 3 ausgebildet. Die Mantelflächenöffnungen 21 sind von den Kolbengrundflächen 15 und 16 distanziert in der Kolbenmantelfläche 17 angeordnet. Der die Druckbeaufschlagungsrichtung darstellende Pfeil 47 veranschaulicht, wie das unter entsprechendem Druck im Arbeitsraum 10 vorhandene Gas durch die Mantelflächenöffnung 21 und die Druckdurchführleitung 22 hindurch die Planardichtung 19 auf der der Dichtungsoberfläche 20 gegenüberliegenden Seite mit Druck beaufschlagt, womit die Dichtungsoberfläche 20 gegen die jeweilige planare Dichtfläche 8 bzw. 9 gedrückt wird. Hierdurch wird erreicht, dass der Gasdruck im Arbeitsraum 10 zum Andrücken der Planardichtung 19 mit seiner Dichtungsoberfläche 20 an die entsprechende planare Dichtfläche 8 und 9 genutzt wird. Hiermit kann eine sehr gute Abdichtung auch bei sehr hohen Drücken im Arbeitsraum 10 erreicht werden. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 befindet sich im Bereich der Mündung 23 der Druckdurchführungsleitung 22 in dem Planardichtungsaufnahmekanal 18 eine Kappe 24, welche die Druckdurchführungsleitung 22 abdeckt. Diese Kappe 24 ist so ausgebildet, dass sie der Druckübertragung nicht im Wege steht. Bei entsprechendem Druckaufbau in der
Druckdurchführleitung 22 kann, günstigerweise an der Kappe 24 vorbei, Gas in den Planardichtungsaufnahmekanal 18 auf der der Dichtungsoberfläche 20 gegenüberliegenden Seite der Planardichtung 19 einströmen, um so die Planardichtung 19 entsprechend mit ihrer Dichtungsoberfläche 20 an die jeweilige planare Dichtfläche 8 bis 9 anzudrücken. Wie eingangs erläutert, kann die Kappe 24 grundsätzlich auch weggelassen werden. Ist die Planardichtung 19 allerdings, wie hier realisiert, als Spritzgussteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 eingespritzt oder als 3D- Druckteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 eingedruckt, so verhindert die Kappe 24 beim Ausbilden bzw.
Herstellen der Planardichtung 19 ein ungewolltes Verschließen der jeweiligen Mündung 23.
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den Rotationskolbenverdichter 1 dieses ersten
Ausführungsbeispiels entlang der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittebene C-C, welche durch die Eckbereiche 25 und die dort angeordneten Radialdichtungen 26 des Rotationskolbens 3 verläuft. Fig. 10 zeigt den Bereich E aus Fig. 9 vergrößert. Zu sehen ist hier zunächst, wie die Radialdichtungen 26 zur Abdichtung des Rotationskolbens 3 an den Seitenwandflächen 7 der Gehäuseseitenwand 4 anliegen. Um den zur Abdichtung notwendigen Anpressdruck zu erzeugen, sind hier zwei Maßnahmen realisiert. Zum Einen ist an die Radialdichtung 26 ein zum Rotationskolben 3 weisendes elastisches Element 28 angeformt, welches die Radialdichtung 26 an die Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4 andrückt. Zum Anderen drücken aber auch die Planardichtungen 19 mittels ihrer Kontaktflächen 57 die jeweilige Radialdichtung 26 an die Seitenwandfläche 7 an. In den Fig. 10, 14 und 16 ist das auf der von der Radialdichtungsoberfläche 49 an die Radialdichtung 26 angeformte elastische Element 28 als eine Art freigestellte Blattfeder ausgebildet. Fig. 17 zeigt eine Variante hierzu, bei der das elastische Element 28 als eine entsprechende Ausbauchung auf der, der
Radialdichtungsoberflache 49 gegenüberliegenden Seite der Radialdichtung 26 ausgebildet ist. Zurückkommend auf Fig. 10 ist darauf hinzuweisen, dass die Kontaktflächen 57 der Planardichtung 19 zum Andrücken der jeweiligen Radialdichtung 26 an die Seitenwandfläche 7 günstigerweise als Schrägfläche 45 ausgebildet sind. Die Radialdichtung 26 weist, wie in Fig. 10 gut zu sehen, günstigerweise entsprechende korrespondierende Schrägflächen 46 auf, auf die die Kontaktflächen 57 bzw. Schrägflächen 45 der jeweiligen Planardichtung 19 einwirken.
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht auf den Rotationskolben 3, mit der auf der Kolbengrundfläche 15 im Planardichtungsaufnahmekanal 18 angeordneten Planardichtung 19. Auf der gegenüberliegenden Kolbengrundfläche 16, welche in Fig. 11 nicht zu sehen ist, ist dies ebenfalls entsprechend ausgebildet. Gut zu sehen sind hier auch die Begrenzungslinien 27 der Kolbengrundflächen 15 und 16, welche zwischen den Eckbereichen 25 des Rotationskolbens 3 jeweils als eine Hüllkurve einer Kurvenschar aus Trochoiden ausgebildet sind. In der Kolbenmantelfläche 17 sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Mantelflächenöffnungen 21 angeordnet. Im Schnitt F-F, welcher in Fig. 12 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße druckübertragende Verbindung zwischen den Mantelflächenöffnungen 21 und dem Planardichtungsaufnahmekanal 18 über eine der Druckdurchführleitungen 22 noch einmal dargestellt. Abgesehen von dem hier in Fig. 12 fehlenden Gehäusedeckel 5 entspricht die Darstellung gemäß Fig. 12 der bereits diskutierten Darstellung gemäß Fig. 8, sodass im Wesentlichen auf das oben Gesagte verwiesen werden kann. Darauf hinzuweisen ist hier an dieser Stelle allerdings noch einmal, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Planardichtung 19 jeweils als Spritzgussteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 eingespritzt ist. Genauso gut könnte die Planardichtung 19 natürlich, wie oben bereits ausgeführt, als 3D-Druckteil oder als Formpressteil im Planardichtungsaufnahmekanal 18 ausgebildet werden.
Fig. 13 zeigt beispielhaft eine Alternative hierzu. Hier ist die Planardichtung 19 als Einlegeteil vorgefertigt und als solches in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 eingelegt worden. Der Steg 58 dieser Planardichtung 19 sorgt für eine entsprechende Führung, wenn die Planardichtung 19 erfindungsgemäß in der Druckbeaufschlagungsrichtung 47 durch die Mantelflächenöffnung 21, die Druckdurchführleitung 22 und den Planardichtungsaufnahmekanal 18 auf der von der
Dichtungsoberfläche 20 abgewandten Seite mit Gasdruck beaufschlagt wird, um so die Planardichtung 19 mit ihrer Dichtungsoberfläche 20 an die in Fig. 13 nicht dargestellte planare Dichtfläche 8 bzw. 9 der Gehäusedeckel 5 bzw. 6 anzudrücken. Bei der Alternative gemäß Fig. 13 sind keine Kappen 24 vorgesehen, um die Mündungen 23 abzudecken. Auch bei dieser Variante gemäß Fig. 13 könnten aber natürlich auch entsprechende Kappen 24 dazu verwendet werden, um die Mündungen 23 abzudecken.
Fig. 14 zeigt eine Explosiondarstellung des Rotationskolbens 3, bei der die Planardichtungen 19 wie auch die Radialdichtungen 26 losgelöst vom Rotationskolben 3 dargestellt sind. In Fig. 14 ist auch gut zu sehen, dass die Planardichtungen 19, welche in einem der
Planardichtungsaufnahmekanäle 18 angeordnet sind, bevorzugt in sich einstückig ausgeführt sind. In Fig. 14 sieht man auch noch einmal die Mündungen 23 der Druckdurchführleitungen 22 im Planardichtungsaufnahmekanal 18. Fig. 15 ist eine Seitenansicht auf eine der Planardichtungen 19 aus der in Fig. 14 eingezeichneten Richtung 59. Hier ist unterhalb der bereits diskutierten Schrägfläche 45 der Dichtsteg 48 der Planardichtung 19 zu sehen, welcher, wie anschließend noch erläutert, dazu dient, die Planardichtung 19 in den jeweiligen Eckbereichen 25 des Rotationskolbens 3 auf ihrer von der jeweiligen Dichtungsoberfläche 20 abgewandten Seite gegen den sie aufnehmenden Planardichtungsaufnahmekanal 18 abzudichten. Diese Art der Abdichtung an dieser Stelle könnte natürlich auch anders, z.B. durch eine Verklebung, ein Anklemmen oder dergleichen erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt diese Abdichtung aber durch das Anordnen des genannten Dichtstegs 48 in einer Dichtstegaufnahmenut 50, welche sich im jeweiligen Eckbereich 25 als Vertiefung im Planardichtungsaufnahmekanal 18 befindet. Hierzu wird auf die Fig. 18 bis 21 verwiesen. Fig.
18 zeigt eine Draufsicht auf eine der Kolbengrundflächen 15 des Rotationskolbens 3 sowie die Schnittlinien bzw. Schnittebenen GG und HH. Die Schnittlinie GG liegt im Bereich der Dichtstegaufnahmenut 50, wie dies in Fig. 19 zu sehen ist. In der Schnittebene HH ist der Rotationskolben 3 im Bereich des Radialdichtungsaufnahmekanals 51 geschnitten, in den die Radialdichtung 26 eingesetzt wird. Fig. 21 zeigt denselben Schnitt wie Fig. 19, wobei allerdings in Fig. 19 jeweils eine Planardichtung 19 im jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 angeordnet ist. Man sieht hier auch, wie der Dichtsteg 48 der jeweiligen Planardichtung
19 in der jeweiligen Dichtstegaufnahmenut 50 angeordnet ist, um so den gewünschten Abdichtungseffekt zu erzielen.
Wie eingangs bereits erläutert, bestehen die Planardichtungen 19 und auch die Radialdichtungen 26 günstigerweise aus einem Polymer, bevorzugt mit einem Trockengleitstoff und/oder Verstärkungsfasern. Die Gehäuseseitenwand 4 und die Gehäusedeckel 5 und 6 weisen günstigerweise einen Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Gusseisen auf.
Zur Ausbildung der Seitenwandflächen 7 der Gehäuseseitenwand 4 und der planaren Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 ist günstigerweise auf den jeweiligen Grundkörper eine Beschichtung 29 aufgebracht. Dies ist auch bevorzugt in diesem ersten Ausführungsbeispiel so. Bezüglich der Details und bevorzugten Ausführungsvarianten einer solchen Beschichtung 29 wird auf die eingangs bereits dargelegten Erläuterungen hierzu verwiesen.
Die Fig. 22 und 23 zeigen, wiederum in einer Explosionsdarstellung, ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Rotationskolbenverdichters 1, welches über weite Strecken dem ersten Ausführungsbeispiel gleicht, sodass hier nur noch auf die Unterschiede eingegangen wird. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass hier eine Übersetzung von 2:3 realisiert wurde. Entsprechend hat der Rotationskolben 3 dieses
Ausführungsbeispiels auch drei Eckbereiche 25. Die Zahl der Gaseinlässe 12 und Gasauslässe 13 sowie der
Überdruckauslassventile 14 ist entsprechend angepasst, ebenso wie die Form der Seitenwandfläche 7 und die Form der Planardichtung 19. Ansonsten gilt aber, in soweit nötig angepasster Form, das oben Gesagte, sodass auf weitere Ausführungen hierzu verzichtet wird. Darauf hingewiesen wird lediglich, dass auch in Fig. 23 die in Fig. 22 dargestellte Innenverzahnung 33 nicht dargestellt wurde. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist es jedenfalls so, dass die zwischen den Eckbereichen 25 verlaufenden Begrenzungslinien 27 der Kolbengrundflächen 15 und 16 die Form einer Hüllkurve einer Kurvenschar aus Trochoiden haben. Die Seitenfläche 7 der Gehäusewand 4 ist in einer zu den planaren Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 parallelen Schnittebene gesehen, auch hier vollständig trochoidförmig ausgebildet. Die erfindungsgemäße Anordnung der Mantelflächenöffnungen 21 und der Druckdurchführleitungen 22 im Rotationskolben 3 entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel und muss nicht noch einmal erläutert werden.
In den Fig. 24 bis 39 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichters 1 gezeigt, Es handelt sich hier um eine Variante mit einer Übersetzung von 7:6. Der Rotationskolben 3 dieses
Rotationskolbenverdichters 1 hat somit sechs Eckbereiche 25. Die zwischen den Eckbereichen 25 liegenden Bereiche der Kolbenmantelfläche 17 sind wiederum so ausgestaltet, dass die die Kolbengrundflächen 15 und 16 begrenzenden
Begrenzungslinien 27 jeweils als eine Hüllkurve einer Kurvenschar aus Trochoiden ausgebildet sind. Die Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4 weist in einer zu den planaren Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 parallelen Schnittebene 7 Trochoidbögen auf.
In Abweichung von den bisher geschilderten Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Rotationskolbenverdichter 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Exzenter 11 auf dem der Rotationskolben 3 im Arbeitsraum 10 drehbar gelagert ist, nicht wie bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen gedreht, sondern starr in der Außenschale 39 des Rotationskolbenverdichters 1 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Rotationskolben 3 zusammen mit dem Arbeitsgehäuse 2 und damit zusammen mit der Gehäuseseitenwand 4 und den beiden Gehäusedeckeln 5 und 6 um eine durch den Exzenter 11 verlaufende Rotationsachse 60 gedreht, während der Exzenter 11 stehen bleibt. Um dies zu erreichen, weist der Rotationskolbenverdichter 1 dieses dritten Ausführungsbeispiels einen mittels Schrauben 37 und Muttern 38 mit dem Arbeitsgehäuse 2 drehfest verbundenen Rotor 53 auf, welcher mit einem mit der Außenschale 39 des Rotationskolbenverdichters 1 starr verbundenen Stator 54 zusammenwirkt. Der Rotor 53 und der Stator 54 bilden einen Antriebsmotor, welcher das Arbeitsgehäuse 2 mit dem im Arbeitsraum 10 des Arbeitsgehäuses 2 auf dem Exzenter 11 gelagerten Rotationskolben 3 dreht.
Ein weiterer Unterschied des dritten Ausführungsbeispiel zu den beiden vorab geschilderten Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der Gaseinlass 12 und der Gasauslass 13 in diesem dritten Ausführungsbeispiel durch den Exzenter 11, und nicht wie bei den zuerst geschilderten Ausführungsbeispielen durch die Gehäusewand 4, hindurchgeführt sind. Entsprechend sind im Rotationskolben 3 auch die Kolbenmantelfläche 17 durchdringende Überströmöffnungen 55 vorgesehen. Durch diese Überströmöffnungen 55 hindurch kann das Gas vom Gaseinlass 12 im Exzenter 11 in die entsprechenden Abschnitte des
Arbeitsraums 10 eindringen und von dort über den Gasauslass 13 auch wieder in komprimierter Form herausbefördert werden.
Die durch den Exzenter 11 hindurchgeführten Gaseinlässe 12 und Gasauslässe 13 münden in diesem dritten
Ausführungsbeispiel in einem Ventildeckel 52, welcher außen auf der Außenschale 39 des Rotationskolbenverdichters 1 sitzt und sowohl den Gaseinlass 12 als auch den Gasauslass 13 in den Rotationskolbenverdichter 1 hineinführt bzw. aus diesem herausführt.
Abgesehen von den bislang und nachfolgend noch geschilderten Unterschieden kann im Wesentlichen auf die Beschreibung der ersten Ausführungsbeispiele verwiesen werden. Dies gilt insbesondere für die erfindungsgemäße Art der Druckbeaufschlagung, der in den
Planardichtungsaufnahmekanälen 18 der Kolbengrundflächen 15 und 16 angeordneten Planardichtungen 19, zum Andrücken ihrer Dichtungsoberflächen 20 an die planaren Dichtflächen 8 und 9 der Gehäusedeckel 5 und 6.
Fig. 25 zeigt den in einer Explosionsdarstellung in Fig. 24 dargestellten Rotationskolbenverdichter 1 des dritten Ausführungsbeispiels in einer Seitenansicht. In Fig. 25 ist die Schnittebene II eingezeichnet. Die Fig. 26 bis 32 zeigen jeweils Schnitte in der Schnittebene II zu verschiedenen Momentaufnahmen beim Betrieb des Rotationskolbenverdichters 1 und damit beim Drehen des Arbeitsgehäuses 2 samt Rotationskolben 3 um die entsprechende, durch den Exzenter 11 verlaufende Rotationsachse 60, welche in den Fig. 24 und 25 eingezeichnet ist. Um die Drehbewegung des Rotationskolbens 3 und des Arbeitsgehäuses 2 in den Fig. 26 bis 32 besser nachvollziehen zu können, ist auf dem Rotationskolben 3 in den Fig. 26 bis 32 ein Punkt 61 eingezeichnet. Dies ist nur ein darstellerisches Hilfsmittel, anhand dessen die Momentanposition des Rotationskolbens 3 in den verschiedenen Darstellungen gemäß Fig. 26 bis 32 besser nachvollzogen werden kann.
Die Fig. 26 bis 32 veranschaulichen somit verschiedene Zwischenstationen bei einem Umlauf des Arbeitsgehäuses 2 und des Rotationskolbens 3, um die Rotationsachse 60. Gut zu sehen sind im Exzenter 11 jeweils der Gaseinlass 12 und der Gasauslass 13. Die Pfeile 43 veranschaulichen jeweils das über den Gaseinlass 12 und die entsprechenden Überströmöffnungen 55 in die jeweiligen, momentan als Niederdruckseite 40 fungierenden, Teilbereiche des Arbeitsraums 10 einströmende, noch zu komprimierende Gas. Die Pfeile 44 veranschaulichen das bereits komprimierte und aus der entsprechenden Hochdruckseite 41 des Arbeitsraums 10 jeweils in den Gasauslass 13 hineingedrückte verdichtete Gas. Verfolgt man die Position des Rotationskolbens 3 über die Fig. 26 bis 32 nach, so sieht man, dass die in der jeweiligen Darstellung als Niederdruckseite 40 bezeichneten Teilvolumina des Arbeitsraums 10 über die entsprechenden
Uberströmöffnungen 55 im Rotationskolben 3 mit dem Gaseinlass 12 in Verbindung stehen, sodass Gas einströmen kann. In den als Hochdruckseite 41 jeweils bezeichneten Teilvolumina des Arbeitsraums 10, in denen keine Verbindung mehr zum Gaseinlass 12 besteht, wird das Gas dann durch eine entsprechende Relativbewegung zwischen Rotationskolben 3 und Arbeitsgehäuse 2 verdichtet, um dann in verdichteter Form in den Gasauslass 13 einströmen zu können, wenn das entsprechende Teilvolumen des Arbeitsraums 10 über die entsprechende Öberströmöffnung 55 im Rotationskolben 3 mit dem Gasauslass 13 in Verbindung steht. Fig. 33 zeigt eine Draufsicht auf das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotationskolbenverdichters 1. In Fig. 33 sind auch die Schnittebenen JJ und KK eingezeichnet. Fig. 34 zeigt den Schnitt in der Schnittebene JJ. In dieser Fig. 34 ist gut zu sehen, wie der Gaseinlass 12 durch den Ventildeckel 52 und den Exzenter 11 hindurchgeführt ist. Genauso gut ist zu sehen, wie der Gasauslass 13 ebenfalls durch den Exzenter 11 und den Ventildeckel 52 hindurchgeführt ist. Dargestellt ist auch das im Gasauslass 13 im Bereich des Ventildeckels 52 vorgesehene Überdruckauslassventil 14. Es handelt sich hier um einen federbelasteten Verschluss, welcher dann öffnet, wenn das vom Arbeitsraum 10 bzw. von einer Hochdurckseite 41 kommende, verdichtete Gas unter dem durch die entsprechende Ausbildung des Überdruckauslassventils 14 vorgebbaren gewünschten Druck steht.
In dem Schnitt gemäß Fig. 34 sieht man auch die in den Kolbengrundflächen 15 und 16 in den entsprechenden Planardichtungsaufnahmekanälen 18 angeordneten Planardichtungen 19, welche entsprechend abdichtend mit ihren Dichtungsoberflächen 20 an den planaren Dichtflächen 8 bzw. 9 der Gehäusedeckel 5 und 6 anliegen.
Fig. 35 zeigt den Schnitt entlang der Schnittebene KK aus Fig. 33. Es handelt sich hier um eine Schnittebene, in der die erfindungsgemäßen Mantelflächenöffnungen 21 und Druckdurchführleitungen 22 angeordnet sind. Das entsprechende Detail L aus Fig. 35 ist in Fig. 36 vergrößert dargestellt. Hier ist gut zu sehen, dass auch in diesem
Ausführungsbeispiel, zum Andrücken der Dichtungsoberfläche 20 der jeweiligen Planardichtung 19 an die jeweilige planare Dichtfläche 8 bzw. 9, in der Kolbenmantelfläche 17 des Rotationskolbens 3 Mantelflächenöffnungen 21 ausgebildet sind, welche über im Inneren des Rotationskolbens 3 ausgebildete und jeweils auf einer der von der Dichtungsoberfläche 20 abgewandten Seite der jeweiligen Planardichtung 19 in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 mündende
Druckdurchführungsleitung 22 mit dem
Planardichtungsaufnahmekanal 18 in druckübertragender Verbindung stehen. In Fig. 36 ist wiederum die Druckbeaufschlagungsrichtung der Planardichtung 19 auf ihrer von der Dichtungsoberfläche 20 abgewandten Seite durch den Pfeil 47 veranschaulicht. Wie auch in den beiden ersten Ausführungsbeispielen kann also auch in diesem dritten Ausführungsbeispiel das unter Druck im Arbeitsraum 10 vorhandene Gas über die Mantelflächenöffnung 21 und die durch den Rotationskolben 3 hindurchgeführte Druckdurchführleitung 22 auf die der Dichtungsoberfläche 20 entgegengesetzte Seite der Planardichtung 19 einwirken, um die Planardichtung 19 mit ihrer Dichtungsoberfläche 20 gegen die entsprechende planare Dichtfläche 8 bzw. 9 des entsprechenden Gehäusedeckels 5 bzw. 6 zu drücken.
In Fig. 36 ist auch die Kappe 24 eingezeichnet, deren Funktion bereits erläutert wurde. Auch hier kann diese Kappe 24 natürlich auch weggelassen werden.
Fig. 37 zeigt eine perspektivische Darstellung auf den Rotationskolben 3 dieses Ausführungsbeispiels des Rotationskolbenverdichters 1. In dieser perspektivischen Darstellung ist gut zu erkennen, wie in der
Kolbengrundfläche 15 der Planardichtungsaufnahmekanal 18 ausgebildet und die Planardichtung 19 darin angeordnet ist. Gut zu sehen sind auch die Überströmöffnungen 55 sowie die in der Kolbenmantelfläche 17 angeordneten Mantelflächenöffnungen 21. Fig. 38 zeigt eine Explosionsdarstellung hiervon, bei der die Planardichtung 19 aus dem jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal 18 der jeweiligen Kolbengrundfläche 15 und 16 herausgenommen ist. In Fig. 38 sieht man daher auch die Mündungen 23 im Planardichtungsaufnahmekanal 18, welche über die entsprechenden Druckdurchführleitungen 22 mit den entsprechenden Mantelflächenöffnungen 21 verbunden sind.
Die an den Planardichtungen 19 jeweils angeformten, nach innen weisenden Dichtstege 48 sind im zusammengebauten
Zustand in den entsprechenden Dichtstegaufnahmenuten 50 des Rotationskolbens 3 angeordnet. Sie sorgen, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen dafür, dass die Planardichtungen 19 jeweils in den Eckbereichen 25 des Rotationskolbens 3 auf ihrer von der jeweiligen Dichtungsoberflache 20 abgewandten Seite gegen den sie aufnehmenden Planardichtungsaufnahmekanal 18 abgedichtet sind.
Wie besonders gut in den Fig. 37, 38 und 39 zu sehen ist, weisen die Planardichtungen 19 dieses Ausführungsbeispiels jeweils Dichtungseckbereiche 56 mit entsprechend abgerundeten Kontaktflächen 57 auf. Mit diesen gerundeten Kontaktflächen 57 erfolgt eine Abdichtung gegen die entsprechenden gerundeten Eckabschnitte 62 der Seitenwandfläche 7 der Gehäuseseitenwand 4, wenn der jeweilige Eckbereich 25 des Rotationskolbens 3 in den entsprechenden Eckabschnitt 62 der Gehäuseseitenwand 4 eingreift. Die Eckabschnitte 62 sind in Fig. 24 als solche bezeichnet. Beim Abrollen des jeweiligen Dichtungseckbereichs 56 im Eckabschnitt 62 liegt der Dichtungseckbereich 56 mit seiner gerundeten Kontaktfläche 57 immer in zumindest einem Punkt zwischen den beiden in Fig. 39 dargestellten Endpunkten X und Y abdichtend am entsprechenden Eckabschnitt 62 und damit an der Seitenwandfläche 7 an.
L e g e n d e zu den Hinweisziffern:
1 Rotationskolben - 28 elastisches Element verdichter 29 Beschichtung
2 Arbeitsgehäuse 30 Antriebswelle
3 Rotationskolben 31 Anschlusszapfen
4 Gehäuseseitenwand 32 Außenverzahnung
5 Gehäusedeckel 33 Innenverzahnung
6 Gehäusedeckel 34 Lager
7 Seitenwandfläche 35 Ausgleichsgewicht
8 planare Dichtfläche 36 Sicherungsring
9 planare Dichtfläche 37 Schraube
10 Arbeitsraum 38 Mutter
11 Exzenter 39 Außenschale
12 Gaseinlass 40 Niederdruckseite
13 Gasauslass 41 Hochdruckseite
14 Überdruckauslassventil 42 Rotationsrichtung
15 Kolbengrundfläche 43 einströmendes Gas
16 Kolbengrundfläche 44 ausströmendes Gas
17 KoIbenmantelfläche 45 Schrägfläche
18 Planardichtungs - 46 Schrägfläche aufnahmekanal 47 Druckbeaufschlagungs-
19 Planardichtung richtung
20 Dichtungsoberfläche 48 Dichtsteg
21 Mantelflächenöffnung 49 radiale
22 Druckdurchführleitung Dichtungsoberfläche
23 Mündung 50 Dichtstegaufnahmenut
24 Kappe 51 Radialdichtungs-
25 Eckbereich aufnahmekanal
26 Radialdichtung 52 Ventildeckel
27 Begrenzungslinie 53 Rotor f4 Stator
55 Überströmöffnung
56 Dichtungseckbereich
57 Kontaktfläche
58 Steg
59 Richtung
60 Rotationsachse
61 Punkt
62 Eckabschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Rotationskolbenverdichter (1) zum Verdichten von Gas, insbesondere von Kohlendioxid, wobei der Rotationskolbenverdichter (1) ein Arbeitsgehäuse (2) und einen Rotationskolben (3) auf weist, und das Arbeitsgehäuse (2) eine Gehäuseseitenwand (4) und zwei, auf einander gegenüberliegenden Seiten der Gehäuseseitenwand (4) angeordnete Gehäusedeckel (5, 6) aufweist, wobei eine Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) und jeweils eine planare Dichtfläche (8, 9) des jeweiligen Gehäusedeckels (5, 6) einen, im Arbeitsgehäuse (2) angeordneten Arbeitsraum (10) umschließen und der Rotationskolben (3) im Arbeitsraum (10) auf einem Exzenter (11) drehbar gelagert ist und der Rotationskolbenverdichter (1) einen Gaseinlass (12) zum Einleiten des zu verdichtenden Gases in den Arbeitsraum (10) und einen Gasauslass (13) mit einem Überdruckauslassventil (14) zum Ableiten des verdichteten Gases aus dem Arbeitsraum
(10) aufweist, wobei der Rotationskolben (3) zwei, jeweils einer der planaren Dichtflächen (8, 9) der Gehäusedeckel (5, 6) zugewandte, Kolbengrundflächen (15, 16) und eine, der Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) zugewandte Kolbenmantelfläche (17) auf weist und in den Kolbengrundflächen (15, 16) jeweils ein Planardichtungsaufnahmekanal (18) ausgebildet ist und in jedem der Planardichtungsaufnahmekanäle (18) eine Planardichtung (19) angeordnet ist, wobei die Planardichtungen (19) jeweils eine Dichtungsoberfläche (20) zur Anlage an einer der planaren Dichtflächen (8, 9) der Gehäusedeckel (5, 6) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Andrücken der Dichtungsoberfläche (20) der jeweiligen Planardichtung (19) an die jeweilige planare Dichtfläche (8, 9), in der Kolbenmantelfläche (17) des Rotationskolbens (3) Mantelflächenöffnungen (21) ausgebildet sind, welche über im Inneren des Rotationskolbens (3) ausgebildete und jeweils auf einer von der Dichtungsoberfläche (20) abgewandten Seite der jeweiligen Planardichtung (19) in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) mündende Druckdurchführungsleitungen (22) mit dem jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) in druckübertragender Verbindung stehen.
2. Rotationskolbenverdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdurchführungsleitungen (22) rohrförmig und/oder als eine Bohrung und/oder als eine Abfolge von ineinander mündenden Bohrungen im Inneren des Rotationskolbens (3) ausgebildet sind.
3. Rotationskolbenverdichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelflächenöffnungen (21) von den Kolbengrundflächen (15, 16) distanziert in der Kolbenmantelfläche (21) ausgebildet sind.
4. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planardichtungen (19) jeweils als Spritzgussteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) eingespritzt sind, oder dass die Planardichtungen (19) jeweils als 3D-Druckteil in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) eingedruckt sind, oder dass die Planardichtungen (19) jeweils als Formpressteil in den jeweiligen
Planardichtungsaufnahmekanal (18) eingepresst sind.
5. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planardichtungen (19) jeweils als Einlegeteil vorgefertigt und als solches in den jeweiligen Planardichtungsaufnahmekanal (18) eingelegt sind.
6. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdurchführungsleitungen (22) im Bereich ihrer Mündung (23) in den jeweiligen
Planardichtungsaufnahmekanal (18) jeweils mittels einer Kappe (24) abgedeckt sind.
7. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planardichtungen (19) in einem der Planardichtungsaufnahmekanäle (18) in einer der Kolbengrundflächen (15, 16) in sich jeweils einstückig ausgeführt sind.
8. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) in einer, zu den planaren Dichtflächen (8, 9) der Gehäusedeckel (5, 6) parallelen Schnittebene gesehen, vollständig oder zumindest abschnittsweise trochoidförmig ausgebildet ist.
9. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskolben (3) zwei oder mehr Eckbereiche (25) aufweist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass in den Eckbereichen (25) jeweils eine Radialdichtung (26) zur Abdichtung des Rotationskolbens (3) gegen die Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) angeordnet ist.
10. Rotationskolbenverdichter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbengrundflächen (15, 16) im Bereich zwischen jeweils zwei der Eckbereiche (25) des Rotationskolbens (3) jeweils von einer Begrenzungslinie (27) begrenzt sind, wobei die Begrenzungslinien (27) jeweils als eine Hüllkurve einer Kurvenschar aus Trochoiden ausgebildet sind.
11. Rotationskolbenverdichter (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Radialdichtungen (26) jeweils ein zum Rotationskolben (3) weisendes, elastisches Element (28) zum Andrücken der jeweiligen Radialdichtung (26) an die Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) einstückig angeformt ist.
12. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Planardichtungen (19) jeweils Kontaktflächen (57) zum Andrücken der jeweiligen Radialdichtung (26) an die Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) aufweisen.
13. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Planardichtungen (19) jeweils in den Eckbereichen (25) des Rotationskolbens (3) auf ihrer von der jeweiligen Dichtungsoberfläche (20) abgewandten Seite gegen den, sie aufnehmenden Planardichtungsaufnahmekanal (18) abgedichtet sind.
14. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Planardichtungen (19) und/oder die gegebenenfalls vorhandenen Radialdichtungen (26) aus einem Polymer oder aus einem Polymer mit einem Trockengleitstoff und/oder mit Verstärkungsfasern bestehen.
15. Rotationskolbenverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseseitenwand (4) und die Gehäusedeckel (5, 6) jeweils einen Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Gusseisen und eine, zur Ausbildung der Seitenwandfläche (7) der Gehäuseseitenwand (4) und der planaren Dichtflächen (8, 9) der Gehäusedeckel (5, 6), auf dem Grundkörper aufgebrachte Beschichtung (29) aufweisen, wobei die Beschichtung (29) eine Nickel- Phosphor-Schicht oder eine Aluminium-Oxid-Schicht oder eine trockenschmierende Gleitlackschicht oder eine Kombination aus zumindest zwei dieser Schichten ist.
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