DE3716017A1 - Rotationskolbenkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotationskolbenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die ineinander verschachtelten Radialwände der bekannten Rotationskolben­ kompressoren sind nur einseitig an den entsprechenden Körpern befestigt. Die Massenkräfte und der Mediendruck auf den Radialwänden verursachen wesentliche Vibrationen bzw. Schwankbewegungen an den unbefestigten Seiten der einseitig befestigten Radialwände, wobei die Abdichtung zwi­ schen den zusammenarbeitenden Radialwänden verschlechtert wird und die Radialwand- bzw. Arbeitskammerbreite begrenzt ist. Bei den Maschinen mit erforderlicher höherer Förderleistung sind die einseitig befestig­ ten Radialwände an beiden Seiten des entsprechenden Verdrängers bzw. umschließenden Gehäuses angebracht, so daß die Zahl der Verdrängerkam­ mern und damit auch die Länge der Abdichtungskanten sich verdoppelt. Die mehreren, relativ schmalen Arbeitskammern mit entsprechend langen Abdichtungskanten sowie die Instabilität der unbefestigten Spiralseiten der einseitig befestigten Radialwände führen zu großen Abdichtungs- und Reibungsverlusten, wobei der gesamte Wirkungsgrad gemindert wird. Außerdem erfordert die Bearbeitung von mehreren, einseitig befestigten Radialwänden einen höheren Fertigungsaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Rota­ tionskolbenkompressor der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet. Darüber hinaus kann er mit einem niedrigeren Aufwand gefertigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 und 2 genannten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.

Bei dem in der Erfindung angegebenen Rotationskolbenkompressor können relativ breite Arbeitskammern gestaltet werden, so daß ab einer bestimm­ ten Maschinengröße die Zahl der Arbeitskammern, die Dichtkante und ihre Länge halbiert und dadurch die Abdichtungs- und Reibungsverluste redu­ ziert werden. Eine weitere Reduzierung der Abdichtungsverluste wird durch die Ausbildung einer Labyrinthdichtung der Arbeitskammern und durch eine Reduzierung der toleranzbedingten Luftspalten zwischen den zusammenwir­ kenden Radialwänden des umschließenden Gehäuses und umschlossenen Ver­ drängers erreicht.

Die Erfindung in ihren Einzelheiten wird nachfolgend anhand von 9 Zeich­ nungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Radial- und Axialschnitt eines Rotationskolbenkompressors, bei dem ein radialumschließendes Gehäuse und ein achsial versetzter, radialumschlossener Verdränger gleichzeitig und gleichförmig rotieren.

Fig. 3 und 4 Radial- und Achsialschnitt eines Rotationskolbenkompres­ sors, bei dem ein radialumschlossener Verdränger in einem stationären, radialumschließenden Gehäuse eine verdrehungs­ freie, exzentrische Bewegung ausführt.

Fig. 5 und 6 Radial- und Axialschnitt eines Rotationskolbenkompressors mit einem stationär umschließenden Gehäuse und einem als ringförmiges Segment gestalteten Verdränger.

Fig. 7 Radialschnitt eines Rotationskolbenkompressors mit einem als ringförmiges Segment gestalteten Verdränger und einem den Auslaß steuernden Drehschieber.

Fig. 8 Radialschnitt eines Rotationskolbenkompressors mit einem als ringförmiges Segment gestalteten Verdränger und einem federnden Rücklageventil an dem Auslaß.

Fig. 9 Einzelheit eines Radialschnitts des Verdrängers.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Rotationskolbenkompressor besteht aus folgenden Teilen:

• - Einem stationären Maschinengehäuse, bestehend aus einem Mantelgehäuse 6, zwei Abschlußdeckeln 7 und 8 sowie einer flanschförmigen Lagerhal­ terung 21;
• - einem radialumschließenden Gehäuse 1;
• - einem radialumschlossenen Verdränger 2, bestehend aus zwei Verdränger­ profilen 3, die zwischen zwei Axialscheiben 4 und 5 befestigt sind und einem an der Axialscheibe 5 eingepreßtem Riemenzahnrad 24;
• - einer durch das Innere 27 des Gehäuses 1 verlaufenden Hauptwelle 9 mit zwei Riemenzahnrädern 16 und 17;
• - einer Nebenwelle 18 mit zwei Riemenzahnrädern 19 und 20;
• - fünf Kugellagern 26, 28, 38, 41, einem Nadellager 29, zwei Zahnriemen 22 und 23 sowie entsprechenden Dichtleisten, Wellendichtungen, Flach­ dichtungen, Sprengringen, Scheibenfedern, Schrauben und U-Scheiben.

Die vier Bestandteile des stationären Maschinengehäuses, das Mantelge­ häuse 6, die zwei Abschlußdeckel 7 und 8 sowie die Lagerhalterung 21 sind miteinander verschraubt. An dem inneren Umfang des Mantelgehäuses 6 sind die axial verlaufenden Rippen 12 angebracht. An dem Abschlußdeckel 8 sind die Medieneinlaßstütze 43, eine innere und eine äußere Lageraufnahme entsprechend für die Lagerung der Hauptwelle 9 und die Axialscheibe 5 des Verdrängers 2, sowie ein Flansch für die Befestigung der Lagerhalte­ rung 21 angebracht. An dem Abschlußdeckel 7 sind die Mediumsauslaßstüt­ zen 44, eine in der Mitte der Mediumauslaßstütze 44 angeordnete Lager­ aufnahme 47 für die Lagerung der Hauptwelle 9 und eine Lageraufnahme für die Lagerung der Axialscheibe 4 des Verdrängers 2 angebracht.

Das radialumschließende Gehäuse 1 ist entweder aus einem Guß- oder einem Strangpreßprofil gefertigt. Im Gehäuse 1 sind zwischen zwei Radial­ wänden zwei axial durchgehende, spiralförmige Kanäle 32 und 33 von je etwa 360 ausgebildet. Beide spiralförmigen Kanäle 32 und 33 sind durch die Mediumeinlaßöffnungen 11 und die Mediumauslaßöffnungen 34 entsprechend mit dem Innenraum 46 des stationären Maschinengehäuses bzw. mit dem mittleren Innenraum 27 des radialumschließenden Gehäuses 1 verbunden. An beiden Stirnseiten der beiden Radialwände des Gehäuses 1 sind in entsprechende Kanäle die Dichtleisten 48 angeordnet. An dem äus­ seren Umfang des Gehäuses 1 sind die durchgehenden, ringförmigen Ver­ steifungsrippen 10, die auch über die Mediumeinlaßöffnungen 11 führen und dem äußeren Umfang des umschließenden Gehäuses 1 eine höhere Stabi­ lität geben, angebracht. Die Medieneinlaßöffnungen 11 sind mit radial­ verbreitenden Eingängen 35 versehen. Der innere Umfang des umschließen­ den Gehäuses 1 ist durch die vier Speichen 31 mit der zentral angeord­ neten, steckverzahnten Nabe 30 verbunden. Die mittleren Bereiche 36 beider Radialwände 15 des Gehäuses 1 sind stärker ausgeführt, um eine höhere Stabilität des äußeren Umfangs des Gehäuses 1 bei Rotation zu ermöglichen.

Das umschließende Gehäuse 1 ist durch seine steckverzahnte Nabe 30 an der ebenfalls steckverzahnten Hauptwelle 9 verdrehungsfrei angebracht. Die Hauptwelle 9 ist durch das Kugellager 26 an dem Abschlußdeckel 8 und durch das Nadellager 29 an dem Abschlußdeckel 7 gelagert. Der Innen­ raum 27 des umschließenden Gehäuses 1 ist durch die Wellendichtung 37 von außen abgedichtet. Am äußeren Ende der Hauptwelle 9 sind durch je eine Scheibenfeder beide Riemenzahnräder 16 und 17 befestigt.

In den spiralförmigen Kanälen 32 und 33 des Gehäuses 1 sind die beiden Verdrängerprofile 3, die in entsprechenden spiralförmigen Kanälen an beiden Stirnscheiben 4 und 5 eingesteckt sind, angeordnet. An den inneren und äußeren Enden beider Verdrängerungsprofile 2 und 3 sind die abgerundeten Verstärkungen 13 als Profilenden-Versteifungen gestaltet und an diesen Verstärkungen 13 sind beide Stirnscheiben 4 und 5 ver­ schraubt. Beide Stirnscheiben 4 und 5 des Verdrängers 2 sind durch die beiden Kugellager 28 und 38 entsprechend den beiden Abschlußdeckeln 7 bzw. 8, axial versetzt von der Hauptwelle 9 gelagert. Zwischen beiden Lagerungen beider Stirnscheiben 4 und 5 an beiden Abschlußdeckeln 7 und 8 ist eine axiale Vorspannung zueinander vorgesehen, wobei beide Profile des Verdrängers 2 mit erhöhter Stabilität zwischen beiden Stirn­ scheiben 4 und 5 festgehalten sind.

Durch die Wellendichtungen 39 und 40 ist der Innenraum 27 des Spiral­ gehäuses 1 von dem Innenraum 46 des Maschinengehäuses abgedichtet. An der Lagernabe der Stirnscheibe 5 ist das Riemenzahnrad 24 eingepreßt. An den Außenseiten beider Stirnscheiben 4 und 5 sind die radial verlaufenden Versteifungsrippen 14 bzw. 42 angebracht. In der an dem Abschlußdeckel 8 verschraubten Lagerhalterung 21 ist die Nebenwelle 18 durch beide Kugellager 41 gelagert. An beiden Enden der Nebenwelle 18 sind beide Riemenzahnräder 19 und 20 durch je eine Scheibenfeder befestigt. Die beiden Riemenzahnräder 19 und 20 sind durch beider Zahnriemen 22 und 23 entsprechend mit dem Riemenzahnrad 17 an der Hauptwelle 9 und dem Riemenzahnrad 24 an der Stirnscheibe 5 des Spiral­ kolbens 2 verbunden, wobei zwischen der Hauptwelle 9 und der Stirn­ scheibe 5 bzw. dem Spiralkolben 2 eine Übersetzung 1 : 1 festgelegt ist.

Durch das Riemenzahnrad 16 wird die Hauptwelle 9 und das an ihr ver­ drehungsfrei angebrachte Spiralgehäuse 1 angetrieben. Durch beide Zahnriemenantriebe und die Nebenwelle 18 wird gleichzeitig und mit gleicher Drehzahl auch der zusammengebaute Spiralkolben 2 angetrieben. Aufgrund des entsprechenden Axialversatzes zwischen den Drehachsen des Gehäuses 1 und des Verdrängers 2 werden das Gehäuse 1 und der Verdränger die entsprechende verdrehungsfreien kreisenden Bewegungen gegeneinander ausführen.

Das kompressible Medium tritt durch die Einlaßstütze 43 in den Innen­ raum 46 des Maschinengehäuses ein und wird bei seinem Durchlauf zu der Peripherie des Maschinenraums zwischen dem Mantelgehäuse 6 und dem rotierenden Spiralgehäuse 1 durch die schnellrotierenden radial angeord­ neten Rippen 14 an der Stirnscheibe 5 des Verdrängers 2 unterstützt. Die achsialverlaufenden Rippen 12 an dem inneren Umfang des Mantel­ gehäuses 6 verhindern die Entstehung einer Rotation des Mediums durch das rotierende Spiralgehäuse 1. Durch die radial verbreiteten Eingänge 35 der Mediumeinlaßöffnungen 11 beider Spiralkanäle 32 und 33 des Spiral­ gehäuses 1, wird bei der schnellen Rotation des Spiralgehäuses 1 die Mediumeinlaufsmenge in den je zwei Arbeitskammern in den Spiralkanälen 32 und 33 erhöht. Das in den je zwei Arbeitskammern 11 der Spiral­ kanäle 32 und 33 einlaufende Medium wird durch die bei der Rotation zusammenarbeitenden Radialwänden des Gehäuses 1 und des Verdrängers 2 in das Innere 27 des Gehäuses 1 gefördert und durch eine zentrale Öffnung in der Stirnscheibe 4 und der Auslaßstütze 44 in dem Abschlußdeckel 7 zu dem entsprechenden Verbraucher weitergeleitet.

Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Rotationskolbenkompressor besteht aus folgenden Teilen:

• - Einem stationären Maschinengehäuse bestehend aus dem umschließen­ den Gehäuse 51 und den zwei Abschlußdeckeln 57 und 58;
• - einem radial umschlossenen Verdränger 52, bestehend aus einem spiralförmigen Profil 53, das zwischen zwei Stirnscheiben 54 und 55 befestigt ist;
• - einer Hauptwelle 59, mit zwei Exzenter 90, vier Ausgleich­ gewichte 86 und zwei Riemenzahnräder 69 und 70;
• - einer Exzenter-Nebenwelle 71 mit einem Riemenzahnrad 72;
• - fünf Kugellagern 77, 78, 79, 85, drei Nadellagern 76, 93, 95, einem Zahnriemen 73 sowie entsprechenden Dichtleisten, Wellen­ dichtungen, Dichtringen, Sprengringen, Scheibenfedern, Distanz­ ringen, Schrauben und Scheiben.

Das radialumschließende Gehäuse 51 ist aus einem Guß gefertigt. Durch eine Spirale 65 von etwa 720 ist ein achsial durchgehender spiral­ förmiger Kanal 60 von etwa 360 ausgebildet. Der spiralförmige Kanal 60 mündet in den Mediumeinlaßkanal 56 an dem äußeren Umfang des umschließenden Gehäuses 51, wobei die Abdichtungskanten 66 an beiden Stirnseiten des Gehäuses 51 über den Mediumeinlaßkanal 56 führen und an ihrem äußeren Umfang ringsum geschlossen sind. In den entsprechenden Kanälen an den beiden Abdichtungskanten 66 der Spirale 65 ist je eine Dichtleiste 96 angeordnet. Der spiralförmige Kanal 60 ist von beiden Seiten der mittleren angeordneten Speichen 61 mit dem Innenraum 87 des Spiralgehäuses 51 verbunden. Der innere Umfang des Gehäuses 51 ist durch vier Speicher 61 mit der Lagernabe 62 verbunden. An beiden Stirnseiten des Gehäuses 51 ist je ein zylindrischer Flansch 67 bzw. 68 mit je einem Sprengringnut 89 ausgebildet.

In den beiden zylindrischen Flanschen 67 und 68 des Gehäuses 51 sind beide Abschlußdeckel 57 bzw. 58 durch je einen Sprengring 74 be­ festigt und durch je ein Dichtring 75 ist der Innenraum des Gehäuses 51 von außen abgedichtet.

Beide Abschlußdeckel 57 und 58 sind aus Festigkeitsgründen wegen des Mediendrucks im Innenraum des Gehäuses 51 kegelförmig gestaltet. An dem mittleren Bereich des Abschlußdeckels 57 ist die Mediumauslaß­ stütze 94 ausgebildet. In der Mitte der Mediumeinlaßstütze 94 ist durch mehrere Radialrippen die Lageraufnahme 80 für die Lagerung der Haupt­ welle 59 angebracht. An dem Abschlußdeckel 58 sind eine zentral angeordnete Lageraufnahme für ein Kugellager für die Lagerung der Hauptwelle 59 und eine seitlich mit Abstand versetzte Lageraufnahme für zwei Kugellager für die Lagerung der exzentrischen Nebenwelle 71 ausgebildet.

In dem spiralförmigen Kanal 60 des Gehäuses 51 ist das spiralförmige Profil 53, das in je einem entsprechenden spiralförmigen Kanal an beiden Stirnscheiben 54 und 55 eingesteckt ist, angeordnet. Beide Enden des Profils 53 sind abgerundet gebördelt und an beiden Stirnscheiben 54 und 55 verschraubt. An beiden Stirnscheiben 54 und 55 ist je eine Lagernabe für die Lagerung beider Stirnscheiben an beiden Exzentern 90 der Hauptwelle 59 ausgebildet. Rund um die Naben beider Stirnscheiben 54 und 55 sind mehrere Mediumdurchlaßöffnungen 83 vorgesehen. Ferner ist an der Stirnscheibe 55 auch eine seitlich mit Abstand versetzte Lageraufnahme 81 für die Lagerung der Exzenter 88 der Nebenwelle 71 angebracht. An der Außenseite beider Stirnscheiben 54 und 55 sind auch die radial angeordneten Versteifungsrippen 82 vorgesehen.

An der Hauptwelle 59 sind durch je eine Scheibenfeder zwei Exzenter 90, vier Ausgleichgewichte 86 und zwei Riemenzahnräder 69 und 70 befestigt. Die Hauptwelle 59 ist durch das Nadellager 76 an dem Abschlußdeckel 57 und durch das Kugellager 77 an dem Abschlußdeckel 58 gelagert. An beiden Exzentren 90 sind beide Stirnscheiben 54 und 55 durch je ein Kugel­ lager 84 gelagert. In der Lagerung beider Stirnscheiben 54 und 55 an den beiden Exzentern 90 der Hauptwelle 9 ist eine axiale Vorspannung zwischen beiden Stirnscheiben 54 und 55 vorgesehen, wobei die Spirale 53 des Verdrängers 52 zwischen beiden Stirnscheiben 54 und 55 mit größerer Stabilität festgehalten ist.

In dem Inneren 87 des Gehäuses 51 ist an der Hauptwelle 59 durch das Nadellager 93 die Nabe 62 des Gehäuses 51 gelagert, wobei der innere Umfang des Gehäuses 51 an der Hauptwelle 9 abgestützt ist. Bei einer Rotationskolbenmaschine gleicher Gattung mit mehrere symmetrisch angeordneten spiralförmigen Kanal in dem Gehäuse, kann auf eine gelagerte Abstützung des inneren Umfangs des Gehäuses an der Hauptwelle verzichtet werden, wodurch der Fertigungsaufwand der Maschine etwas reduziert werden kann.

Die Exzenter-Nebenwelle 71 ist durch beide Kugellager 78 und 79 in der entsprechenden seitlich angeordneten Lageraufnahme an dem Abschluß­ deckel 58 gelagert. Am äußeren Ende der Nebenwelle 71 ist durch eine Scheibenfeder das Riemenzahnrad 72 befestigt. An dem Exzenter 88 der Nebenwelle 71 ist durch ein Nadellager 95 die seitlich angeordnete Lageraufnahme 81 der Stirnscheibe 55 des Verdrängers 52 gelagert. Durch die Wellendichtungen (85 und 95) ist der Innenraum des Maschinengehäuses von außen ausgebildet.

Zwischen der Hauptwelle 59 und der Nebenwelle 71 ist durch beide Riemen­ zahnräder 70 und 72 sowie die Zahnriemen 73 eine Übersetzung von 1 : 1 festgelegt. Durch das Riemenzahnrad 69 wird die Hauptwelle 59 und die Nebenwelle 71 bei gleicher Drehzahl angetrieben. Durch die mit Abstand achsial versetzten Exzenter 90 bzw. 88 der Hauptwelle 59 und der Nebenwelle 71 führt der an diesem Exzenter gelagerte, zusammengebaute Verdränger 52 eine entsprechende kreisende Bewegung aus. Zwischen der Spirale 65 des Gehäuses 51 und der Spirale 53 des Verdrängers 52 bilden sich zwei spiralförmige Arbeitskammern, durch die das kompressible Medium von dem Mediumeinlaßkanal 56 in dem Innenraum 87 des Gehäuses 51 befördert wird. Weiterhin wird das kompressible Medium durch die um die Lagernabe der Stirnscheibe 54 radial angeordneten Durchlaßöffnungen 83 sowie durch die Auslaßstütze 94 zu dem entsprechenden Verbraucher geleitet.

Der Mediendruck in dem Inneren des Maschinengehäuses verursacht einen achsialen Druck zwischen beiden Stirnscheiben 54 und 55, da eine von beiden Arbeitskammern im spiralförmigen Kanal 60 immer zu dem Umgebungsmedium mit niedrigem Druck geöffnet ist, wobei ein Druck­ unterschied von beiden Seiten der Stirnscheiben 54 und 55 entsteht. Durch diesen achsialen Druck zwischen beiden Stirnscheiben 54 und 55 wird die Festigung der Spirale 53 des Verdrängers 52 zwischen den Stirnscheiben 54 und 55 erhöht.

Der in den Fig. 5 und 6 gezeigte Rotationskolbenkompressor besteht aus folgenden Teilen:

• - einem stationären, radial umschließenden Gehäuse 151 mit zwei Abschluß­ deckeln 157 und 158;
• - einem zusammengebauten, radial umschlossenen Verdränger, bestehend aus einem als ringförmiges Segment gestalteten Verdrängerprofil 153, das zwischen zwei Axialscheiben 154, 155 befestigt ist;
• - einer Hauptwelle 159, die zusammen mit zwei Exzentern 190 und zwei innen liegenden Ausgleichsgewichten 186 gefertigt ist, wobei auf dieser Hauptwelle 159 auch zwei außenliegende, als Gebläseschaufeln gestaltete Ausgleichsgewichte 170 befestigt sind;
• - zwei, in 90 voneinander angeordneten Exzenter-Abtriebswellen 171;
• - entsprechende Lager, Dichtleisten, Wellendichtungen, Schrauben u. s. w.

In dem aus einem Guß gefertigten radialumschließenden Gehäuse 151 ist durch einen als ringförmiges Segment gestalteten und axial durchgehenden Kanal der Verdrängungsraum 160, 161 ausgebildet. An beiden Enden dieses Verdrängungsraumes sind die Einlaß- und Auslaßkanäle 156 bzw. 164 ange­ schlossen. An beiden Stirnseiten des umschließenden Gehäuses 151 sind in den entsprechenden Kanälen rings um den Verdrängungsraum herum Dicht­ leisten 166 angeordnet.

An dem umschließenden Gehäuse 151 sind beide Abschlußdeckel 157 und 158 verschraubt. Jeweils in der Mitte beider Abschlußdeckel sind entspre­ chende Lageraufnahmen, auf denen die durchgehende Hauptwelle 159 gelagert ist, vorgesehen.

Die Hauptwelle 159 ist zusammen mit zwei innenliegenden Ausgleichsgewich­ ten 186 und zwei Exzentern 190 geschmiedet. An beiden Exzentern 190 sind beide Axialscheiben 154 und 155 gelagert. Zwischen beiden Axialscheiben 154 und 155 und in dem Verdrängungsraum des Gehäuses 151 ist das als ringförmiges Segment gestaltete Verdrängerprofil 153 befestigt. In dem Verdrängerprofil 153 sind mehrere, nebeneinander axial durchgehende Ka­ näle 180 vorgesehen. Diese Kanäle 180 sind durch die Bohrungen 181 an beiden Axialscheiben 154 und 155 mit beiden seitlichen Maschinenräumen verbunden. Die seitlichen Maschinenräume sind ihrerseits durch die zen­ tral angeordneten Öffnungen 182 in den Abschlußdeckeln 157 und periphe­ risch angeordneten Öffnungen 183 des Abschlußdeckels 158 ebenfalls mit der freien Umgebung verbunden. In den beiden seitlichen Maschinenräumen sind beide, an der Hauptwelle 159 befestigte und als Gebläseschaufeln gestaltete Ausgleichsgewichte 170 angeordnet. An dem Abschlußdeckel 158 und der Axialscheibe 155 sind beide exzentrische Abtriebswellen 171 in einem Winkel von 90 gegeneinander gelagert. Durch beide exzentrische Abtriebswellen 171 wird der Verdränger bei dem Antrieb der Hauptwelle 159 eine verdrehungsfreie, kreisende Bewegung gegenüber dem umschließenden Gehäuse 151 ausführen.

Die in den Fig. 7 und 8 schematisch gezeigten zwei Ausführungsbei­ spiele des Rotationskolbenkompressors sind die jeweiligen Auslaßöffnun­ gen des Verdrängungsraums durch einen Drehschieber 220 bzw. durch eine federnde Rückschlagmembrane 230 gesteuert. Der Drehschieber 220 von der Fig. 7 kann entsprechend auch als Exzenterwelle für den Antrieb des Verdrängers ausgeführt werden. Auf diese Art können sehr hohe innere Verdichtungen erreicht werden.

Jeweils zwischen den beiden Endstellungen der kontinuierlich fortschrei­ tenden Dichtungslinien der außen- und innenliegenden Verdrängungskammer ist an der Kontur des Verdrängers 221 bzw. 231 eine gerade Strecke 222 bzw. 232, die sich am Ende jedes Verdrängungsvorganges über der Auslaßöffnung befindet, vorgesehen, wobei der Kompressor theoretisch fast ohne "tote Räume" arbeitet.

An der Fig. 9 ist in vergrößertem Maßstab die Gestaltung beider Arbeitsflächen einer Spirale 102 eines Spiralkolbens schematisch dargestellt. Es sind drei Ausführungsbeispiele von achsial verlaufenden Rillen 103, 104, 105 gezeigt. Gemäß Fig. 5 ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen den Rillen 104, 105 an den beiden Arbeitsflächen der Spirale 102 des Spiralkolbens scharfe Spitzen 106, die von dem inneren und äußeren Nennmaß der Spirale 102 entsprechend mit einem geringeren Untermaß . . . . . bzw. Übermaß . . . . . . . . herausragen, ausgebildet sind.

Durch die achsial verlaufenden Rillen 103, 104, 105 an den Radialwänden des Verdrängers ist eine Labyrinthdichtung der Verdrängungskammer, die die Abdichtungsverluste mindert, ausgebildet. Zwischen den herausragenden scharfen Spitzen 106 an beiden Radialwänden des Verdrängers 102 und den glatten Radialwänden des umschließenden Gehäuses findet bei dem Anlauf der Maschine eine Anfangsreibung statt, wobei die scharfen Spitzen 106 schnell verstumpfen und die beiden Radialwände des Verdrängers 102 an den glatten Radialwänden des umschließenden Gehäuses mit einem geringeren Luftspalt einlaufen.

Claims (14)

1. Rotationskolbenkompressor, dessen Verdrängungskammern zwischen den ineinander verschachtelten, spiralartig geformten Radialwänden mit einem Umfangswinkel von etwa 360, einem umschließenden Gehäuse und einem radialumschlossenen Verdränger ausgebildet sind, wobei die Radialwände des Verdrängers eine verdrehungs­ freie, kreisende Bewegung zwischen den Radialwänden des Gehäu­ ses ausführen, so daß sich die jeweils zusammenarbeitenden Ra­ dialwände des Verdrängers und Gehäuses an mindestens einer, beim Betrieb kontinuierlich fortschreitenden Dichtungslinie, die die jeweiligen Verdrängungskammern in zwei, von den Einlaß- zu den Auslaßöffnungen ständig wandernde Teile teilt, nahezu berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungskammer-Radialwände des umschließenden Ge­ häuses (1, 51, 151) an den innen- und außenliegenden Seiten eines axialdurchgehenden Kanals ausgebildet sind und in diesem Kanal ein radialumschlossenes Verdrängerprofil (3, 53, 153) durch die Befestigung zwischen zwei, an beiden Stirnseiten des umschließenden Gehäuses gleitenden Scheiben (4, 5, 54, 55, 154, 155) angeordnet ist.

2. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das radialumschlossene Verdrängerprofil (153) als ein ring­ förmiges Segment, das durch eine Krümmung mit geringerem Radius unmittelbar vor seinen Enden einen Umfangswinkel von mindestens 360 hat, ausgebildet ist, wobei die außenliegende Radialwand (209) des Verdrängers über dem, mit einem geringeren Radius abgerundeten Ende (211) an der Auslaßseite des Verdrängers (153) unmittelbar bis zu seiner innenliegenden Radialwand (210) verläuft, und die Auslaßöffnung (207) des Arbeitsraumes in dem entsprechend gestal­ teten umschließenden Gehäuse unmittelbar zwischen den Endstellun­ gen (213, 214) beider, jeweils kontinuierlich fortschreitender Dichtungslinien der innen- und außenliegenden Verdrängungskammern an der innenliegenden Radialwand des Gehäuses angeordnet ist, so daß zum Ende des Verdrängungsvorganges der Dichtungslinie der au­ ßenliegenden Verdrängungskammer (161) um das abgerundete Verdränger­ ende (211) an der Auslaßseite läuft und beide Dichtungslinien sich etwa gleichzeitig an ihren Endstellungen unmittelbar an beiden Steu­ erkanten der Auslaßöffnung (207) nähern.

3. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als ringförmiges Segment gestaltete Verdränger (153) unmit­ telbar vor seinem abgerundeten Ende an der Auslaßseite mit einem ge­ ringeren Radius nach innen gekrümmt ist, so daß insbesondere die innenliegende Radialwand des Verdrängers mit einem Umfangswinkel von mehr als 360 gestaltet ist.

4. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radialumschließende Gehäuse (51, 201) als ein stationäres Maschinengehäuse mit zwei Abschlußdeckeln gestaltet ist und die an beiden Stirnseiten dieses Gehäuses gleitenden Axialscheiben (54, 55,154, 155) des Verdrängers an je einem Exzenter (90, 190) einer im Inneren des Gehäuses durchgehenden und an beiden Abschluß­ deckeln gelagerten Hauptwelle (59, 159) sowie zumindest einer Axial­ scheibe (55, 155), auch an dem Exzenter (88, 188) mindestens einer, mit Abstand parallel verlaufenden Nebenwelle (71, 171) gelagert sind (Fig. 3, 4, 5, 6).

5. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Umfang des umschließenden Gehäuses (51) durch eine an der durchgehenden Hauptwelle (59) gelagerten Nabe (62), die durch mehrere Speichen (61) mit dem inneren Umfang des Spiralgehäu­ ses (51) verbunden ist, abgestützt ist (Fig. 3, 4).

6. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem umschließenden Gehäuse (151) die Ein- und Auslaß­ kanäle (156, 164) ausgebildet sind, wobei der von den Verdrän­ gungskammern (160, 161) abgedichtete Innenraum (187) des Gehäuses durch Öffnungen jeweils an beiden Abschlußdeckeln des Gehäuses und den Axialscheiben (154, 155) des Verdrängers mit der äußeren Umgebung verbunden ist und die die Massenkräfte des Verdrängers ausgleichenden Gegengewichte an der Hauptwelle (159) als Gebläse­ schaufeln, die eine Zirkulation von kühlender Umluft durch das Innere des Kompressors verursachen, gestaltet sind.

7. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das radialumschlossene Profil (153) des Verdrängers und seinen beiden Axialscheiben (154, 155) axial durchgehende Kanäle, durch die kühlende Umluft zirkuliert, vorgesehen sind.

8. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß durch ein federndes Rückschlagventil oder einen steuernden Drehschieber gesteuert ist, so daß kein Rückstrom des verdichteten Mediums in die Verdrängungskammer des Kompressors erfolgen kann (Fig. 7, 8).

9. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Endstellungen der kontinuierlich fort­ schreitenden Dichtungslinien der außen- und innenliegenden Ver­ drängungskammer an der Kontur des Verdrängers (221 bzw. 231) eine gerade Strecke (222 bzw. 232), die sich am Ende jedes Verdrängungsvorganges gegenüber der Auslaßöffnung befindet, vorgesehen ist (Fig. 7, 8).

10. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Auslaß steuernde Drehschieber durch die Exzenter­ welle, die die verdrehungsfreie, kreisende Bewegung des Verdrän­ gers verursacht, ausgebildet ist.

11. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das radial umschließende Gehäuse (1) durch eine an seiner geometrischen Achse angeordnete durchgehende Hauptwelle (9), die beidseitig an einem stationären Maschinengehäuse (12) gelagert ist, an einer durch mehrere Speichen (31) im Inneren des Gehäuses (1) ausgebildeten Nabe (30) verdrehungsfrei verbunden ist und den radial umschlossenen Verdränger (2) durch seine beiden Stirnscheiben (4, 5) ebenfalls beidseitig am stationären Maschinengehäuse (12) entsprechend axial-versetzt von dem umschließenden Gehäuse (1) gelagert ist, so daß das umschließende Gehäuse (1) und der umschlossene Verdränger (2) bei einer gleichen Rotation eine verdrehungsfreie, kreisende Bewegung gegeneinander ausführen ( Fig. 1, 2).

12. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem inneren Umfang des stationären Mantelgehäuses (6) meh­ rere axial verlaufende Rippen (12), die eine Verdrehung des Me­ diums durch das rotierende umschließende Gehäuse (1) verhindern, vorgesehen sind (Fig. 1, 2).

13. Rotationskolbenkompressor nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Radialwänden des umschlossenen Verdrängers (102) axial verlaufende, labyrinth-abdichtene Rillen (102, 104, 105) vorgesehen sind (Fig. 5).

14. Rotationskolbenkompressor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den labyrinth-abdichtenden Rillen (103, 104, 105) an beiden Radialwänden des Verdrängers (102) weiche Spitzen (106), die von dem inneren und äußeren Nennmaß entsprechend mit einem ge­ ringeren Untermaß bzw. Übermaß herausragen, vorgesehen sind, so daß bei dem Anlauf des Kompressors durch eine Anfangsreibung diese Spitzen (106) schnell verstumpfen und die beiden Radialwände des Verdrängers mit einem geringeren Luftspalt an den glatten Radial­ wänden des umschließenden Gehäuses einlaufen (Fig. 5).