BE1023436A1

BE1023436A1 - scroll-fluïdummachine

Info

Publication number: BE1023436A1
Application number: BE20155717A
Authority: BE
Inventors: Tamotsu Fujioka; Atsushi Unami; Hiroshi Ito; Takaaki Izumi
Original assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-03-20
Also published as: JP2016089772A; CN105587341B; BE1023436B1; CN105587341A; DE102015014169A1; US20160131133A1; US9719510B2; JP6441645B2

Abstract

Een scroll-expansieapparaat omvat: een aandrijvend scroll-lichaam met een eerste aslijn als draaiaslijn; een aangedreven scroll-lichaam met, als draaias, een tweede aslijn die verschoven is ten opzichte van de eerste aslijn; een draagplaat die de tweede aslijn als draaias heeft; een cilindrische aandrijfpin bevestigd aan het aandrijvende scroll-lichaam; en een cilindrische geleidingsring bevestigd aan de draagplaat en met een binnendiameter groter dan een buitendiameter van de aandrijfpin. Vier aandrijfpinnen zijn geplaatst op de omtrek van een cirkel rond de eerst aslijn over gelijke intervallen. Vier geleidingsringen zijn geplaatst op de omtrek van een cirkel rond de tweede aslijn over de gelijke intervallen om overeen te stemmen met de vier aandrijfpinnen.

Description

SCROLL-FLUIDUMMACHINE TECHNISCH VAKGEBIED 10001] De huidige uitvinding betreft een scroll-fluïdummachine.

ACHTERGROND

[0002] Scroll-fluïdummachines comprimeren of expanderen een werkmedium door relatieve beweging tussen scroll-lichamen inclusief helische wikkels. Een scroll-expansieapparaat is een type scroll-fluïdummachine. Het scroll-expansieapparaat omvat een expansiekamer gevormd door een paar scroll-lichamen. Het scroll-expansieapparaat zet energie om in rotatie-energie door expansie van een hogedruk-werkmedium in de expansiekamer. Als technologie in een dergelijk valgebied is een scroll-expansieapparaat, zoals beschreven in JP 2011-252434 A, bekend. SAMENVATTING

[0004] Scroll-lichamen van een scroll-fluïdummachine roteren rond respectievelijke draaiassen. Eén van de scroll-lichamen cirkelt relatief ten opzichte van het andere scroll-lichaam.

Bijvoorbeeld, een scroll-fluïdummachine besclneven in JP 2011-252434 A heeft een rotatie-regulerend mechanisme voor een relatieve cirkelende beweging. Een mechanisme dat de cirkelende beweging tolereert, heeft een meer ingewikkelde structuur die van een mechanisme dat een roterende beweging tolereert (bijvoorbeeld een lager). Bovendien neigt een mechanisme dat de cirkelende beweging tolereert naar een toenemend aantal mechanische contactstukken. Daarom, aangezien kracht en een moment gemakkelijk variëren tijdens de cirkelende beweging, is het moeilijk voor de scroll-fluïdummachine om een voorkeursrotatietoestand te behouden.

[0005] De onderhavige uitvinding is gedaan in beschouwing van het hierboven beschreven probleem. Een doel van de onderhavige uitvinding is om een scroU-fluïdummachine te voorzien die een voorkeursrotatictoestand kan behouden.

[0006] Een scroll-fluïdummachine volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding omvat: een aandrijvend scroll-lichaam dat een paar aandrijvende eindplaten en een aandrijvende wikkel die gevormd is op elk van het paar aandrijvende eindplaten omvat, en dat een eerste aslijn heeft als draaiaslijn; een aangedreven scroll-lichaam dat een aangedreven eindplaat en een aangedreven wikkel die gevormd is op elk van beide oppervlakken van de aangedreven eindplaat omvat, dat geplaatst is tussen het paar aandrijvende eindplaten en dat, als draaiaslijn, een tweede aslijn heeft die verschoven is ten opzichte van de eerste aslijn; een draagplaat die geplaatst is op elk van beide zijden van het aangedreven scroll-lichaam, die een paar platen omvat die gekoppeld zijn aan het aangedreven scroll-lichaam, en die de tweede aslijn als draaisaslijn heeft; een cilindrische aandrijfpin die is bevestigd aan het aandrijvende scroll-lichaam, en die uitsteekt vanaf de aandrijvende eindplaat naar de draagplaat; en een cilindrische geleidingsring die is bevestigd aan de draagplaat, en die een binnendiameter omvat groter dan een buitendiameter van de aandrijfpin. n aandrijfpinnen (n > 4) of meer zijn geplaatst op een omtrek van een cirkel rond de eerste aslijn over gelijke intervallen, en m geleidingsringen (m = n > 4) of meer zijn geplaatst op een omtrek van een cirkel rond de tweede aslijn over de gelijke intervallen om overeen te stemmen met de aandrijfpinnen. 10007] In de hierboven beschreven scroll-fluïdummachine wentelt de aandrijfpin om de eerste aslijn. Eén uiteinde van deze aandrijfpin is geplaatst in de geleidingsring. De aandrijfpin wentelt dus rond de eerste aslijn terwijl die drukt op een binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring. Een richting van kracht veroorzaakt door deze wenteling (hierna ook als pininput aangeduid) komt steeds overeen met een tangentiële richting van een cirkel rond de eerste aslijn. Een verticale component van de pininput (hierna ook aangeduid als actiekracht op de geleidingsring) werkt vanaf de aandrijfpin in op de geleidingsring. Intussen varieert een richting van de pininput in afhankelijkheid van een wentelpositie van de aandrijfpin. Bijvoorbeeld wanneer de verticale component van de pininput gericht is volgens een verticale neerwaartse richting, werkt kracht in op de geleidingsring. In tegenstelling, wanneer de verticale component van de pininput gericht is volgens een verticale opwaartse richting, werkt geen kracht in op de geleidingsring. Hier zijn vier of meer sets van de aandrijfpin en de geleidingsring geplaats over gelijke intervallen. Er zijn dus twee sets van de geleidingsring en de aandrijfpin die de kracht in de verticale neerwaartse richting genereren om zo de geleidingsring te drukken. Daarom ondersteunen ten minste twee sets van de aandrijfpin en de geleidingsring het aandrijvende scroll-lichaam tijdens de cirkelende beweging van het scroll-lichaam. Volgens deze configuratie, aangezien draagvermogen van het aandrijvende scroll-lichaam vloeiend wordt ontvangen, wordt een variatie van het draagvermogen tijdens de cirkelende beweging onderdrukt. Daarom kan de scroll-fluïdum machine volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding een voorkeursrotatietoestand behouden.

[0008] In een uitvoeringsvorm kan het aantal aandrijfpinnen (n) en het aantal geleidingsringen (m) een even aantal zijn. Een beschrijving waarin het centrum van het paar aandrijvende eindplaten wordt gedefinieerd als een standaard van een draaibeweging, zal worden gegeven. Een moment, verschillend van de hierboven beschreven actiekracht op de geleidingsring, werkt in vanaf het aandrijvende scroll-lichaam op het aangedreven scroll-lichaam. Dit moment is gebaseerd op een afstand tussen de eerste aslijn en een positie waar de actiekracht op de geleidingsring wordt uitgeoefend (hierna ook aangeduid als een actie-afstand) en grootte van de actiekracht op de geleidingsring. De aandrijfpin is geplaatst op een omtrek van een cirkel rond de tweede aslijn. Intussen is de geleidingsring die door de aandrijfpin gedrukt wordt, geplaatst op een omtrek van een cirkel rond de tweede aslijn. Het moment varieert periodisch met de positie van de aandrijfpin. Hier is het aantal aandrijfpinnen en het aantal geleidingsringen een even aantal. Het aantal van sets van de geleidingsring en de aandrijfpin welke de actiekracht op de geleidingsring genereert in de verticale neerwaartse richting, is constant ongeacht een wentelingshoek. Overeenkomstig wordt de periodische variatie van het moment onderdrukt, en vervolgens wordt de periodische variatie van het door de cirkelende beweging gegenereerde moment onderdrukt. Daarom kan de scroll-fluïdummachine volgens de ene uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding een meer gunstige rotatietoestand behouden. 10009] In een uitvoeringsvorm kan het aantal aandrijfpinnen (n) en het aantal geleidingsringen (m) zes zijn (n = m = 6). Aangezien het aantal aandrijfpinnen en het aantal geleidingsringen even aantallen zijn, wordt de periodische variatie van het door de cirkelende beweging gegenereerde moment onderdrukt. Bovendien, wordt, wanneer het aantal aandrijfpinnen en het aantal geleidingsringen zes is, het aandrijvende scroll-lichaam constant ondersteund door twee sets of meer van de aandrijlpin en de geledingsring in de cirkelende beweging van het aangedreven scroll-lichaam ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam. Daarom kan de scroll-fluïdummachine volgens de ene uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bij voorkeur de periodische variatie van het moment en de variatie van de actiekracht op de geleidingsring die tijdens de cirkelende beweging worden gegenereerd, onderdrukken. Als resultaat kan een meer gunstige rotatietoestand worden behouden.

[0010] Een scroll-fluïdummachine volgens één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding kan een gunstige rotatietoestand behouden.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

[0011] Fig. 1 is een doorsnede van een scroll-expansieapparaat volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 is een vooraanzicht van de plaatsing van een aandrijfpin en een geleidingsring in een snede genomen langs lijn II-II van Fig.l;

Fig. 3 is een uil vergrote doorsnede die de aandrijfpin en de geleidingsring toont;

Fig. 4A, 4B, 4C, 4D, 4E en 4F zijn schematische diagrammen die een pininput, actiekracht op een geleidingsring, en een component in het scroll-expansieapparaat volgens de ene uitvoeringsvorm tonen;

Fig. 5A is een grafische voorstelling van actiekracht op de geleidingsring; Fig. 5B is een grafische voorstelling van een inputmoment; Fig. 5C is een grafische voorstelling van een component; Fig. 5D is een grafische voorstelling van een componentmoment;

Fig. 6A is een grafische voorstelling van actiekracht op een geleidingsring in een scroll-expansieapparaat volgens een eerste aanpassing; Fig. 6B is een grafische voorstelling van een inputmoment van het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing; Fig. 6C is een grafische voorstelling van een component van het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing; Fig. 6D is een grafische voorstelling van een componentmoment van het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing;

Fig. 7 A is een grafische voorstelling van een inputmoment van een scroll-expansieapparaat volgens een tweede aanpassing; Fig. 7B is een grafische voorstelling van een componentmoment van het scroll-expansieapparaat volgens de tweede aanpassing;

Fig. 8A is een grafische voorstelling van een actiekracht op een geleidingsring van een scroll-expansieapparaat volgens een vergelijkend voorbeeld; Fig. 8B is een grafische voorstelling van een inputmoment van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld; Fig. 8C is een grafische voorstelling van een component van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld; en Fig. 8D is een grafische voorstelling van een componentmoment van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld. GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING.

[0013] Een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding zal hieronder worden beschreven met verwijzing naar de bij gevoegde tekeningen. In beschrijvingen van de tekeningen worden de hoofdzakelijk zelfde elementen aangemerkt met dezelfde referentietekens, en nodeloze herhaling van beschrijving hiervan zal weggelaten worden.

[0014] Zoals getoond wordt in Fig. 1 drijft een vermogensopwekkend systeem 100 omvattende een scroll-expansieapparaat 1 een dynamo 101 aan door het scroll-expansieapparaat als vermogensbron te gebruiken. Een werkmedium-leverend gedeelte 102 levert stoom V als werkmedium aan het scroll-expansieapparaat 1. Voorbeelden van stoom V omvatten waterdamp, en een koelingsmiddel dat gebruikt wordt in een rankine-cyclus. Het scroll-expansieapparaat 1 zet energie die verschijnt bij expansie van de geleverde stoom V in het scroll-expansieapparaat om in rotatie-energie. Het scroll-expansieapparaat 1 geeft de rotatie-energie door aan de dynamo 101 via een aandrijfschacht. De stoom V wordt na de expansie naar de buitenkant van het scroll-expansieapparaat 1 uitgestoten. Een temperatuur van de uit te stoten stoom V is lager dan dat van de te leveren stoom V. Het scroll-expansieapparaat 1 extraheert, als rotatie-energie, energie die overeenkomt met een verschil tussen de temperatuur van de geleverde stoom V en de temperatuur van de uitgestoten stoom V.

[0015] Het scroll-expansieapparaat 1 omvat, als hoofdonderdelen, een behuizing 2, een invoeraandrijfschacht 3, een uitvoeraandrijfschacht 4, een aandrijvend scroll-lichaam 6, een aangedreven scroll-lichaam 7, een draagplaat 8, en een ineengrijpmechanisme 9.

[0016] De behuizing 2 omvat een paar kasten 11 en 12. De behuizing 2 vormt een behuizingsruimte SI. De behuizingsruimte SI herbergt het aandrijvende scroll-lichaam 6, het aangedreven scroll-lichaam 7, de draagplaat 8 en het ineengrijpmechanisme 9. De kast 11 omvat een schachtgat 1 la. De invoeraandrijfschacht 3 wordt in het schachtgat 1 la ingevoegd. Een centrale aslijn van het schachtgat 1 la definieert een eerste aslijn Al. Een aandrijvende lager 1 lb en een aangedreven lager zijn geplaatst in de kast 11. De aandrijvende lager 1 lb steunt draaiend de invoeraandrijfschacht 3. De aangedreven lager 11c steunt dragend de draagplaat 8. Een centrale aslijn van de aandrijvende lager 11b komt overeen met de eerste aslijn Al. Ondertussen komt een centrale as van de aangedreven lager 1 lb overeen met een tweede aslijn A2. De tweede aslijn A2 is verschoven met een afstand t ten opzichte van de eerste aslijn Al. De tweede aslijn A2 wordt gedefinieerd door een centrale aslijn van een lagerhoudend gedeelte llf. De aangedreven lager 11c is gepast in het lagerhoudend gedeelte 1 lf. Een kapje 13 is verbonden met een openingsuiteinde lldvandekast 11. Het kapje 13 dient als interface met het werkmedium-leverende gedeelte 102. In een richting van een eerste aslijn Al is een olieafdichting 13 geplaatst tussen de aandrijvende lager 1 lb en het openingsuiteinde 1 ld. De kast 12 heeft hoofdzakelijk dezelfde structuur als kast 11. Dat is te zeggen dat de kast 12 het schachtgat 1 la omvat. De aandrijvende lager 1 lb en de aangedreven lager 1 lc zijn geplaatst in de kast 12. Bovendien omvat kast 12 een uitlaat 1 Ie. De uitlaat 11e stoot de stoom V uit na de expansie.

[0017] De invoeraandrijfschacht 3 wordt ingevoegd in het schachtgat 11a van kast 11. Daarom komt een draaiaslijn van de invoeraandrijfschacht 3 overeen met de eerste aslijn Al. Een uiteinde van de invoeraandrijfschacht 3 is verbonden met het aandrijvende scroll-lichaam 6. De invoeraandrijfschacht 3 omvat een werkmedium-introducerend gat 3d. De stoom V wordt via het werkmedium-introducerende gat 3a geïntroduceerd. Het werkmedium-introducerende gat 3a penetreert van het ene uiteinde tot het andere uiteinde van de invoeraandrijfschacht 3. De uitvoeraandrijfschacht 4 wordt ingevoegd in het schachtgat 1 la van kast 12. Daarom komt een draaiaslijn van de uitvoeraandrijfschacht 4 overeen met de eerste aslijn Al. Een uiteinde van de uitvoeraandrijfschacht 4 is verbonden aan het aandrijvende scroll-lichaam 6. Bovendien is het andere uiteinde van de uitvoeraandrijfschacht 4 gekoppeld aan de dynamo 101.

[0018] De behui/.ingsruimte SI herbergt het aandrijvende scroll-lichaam 6. Het aandrijvende scroll-lichaam 6 is draaibaar rond de eerste aslijn Al. Het aandrijvende scroll-lichaam 6 omvat een paar aandrijvende eindplaten 16 en een paar aandrijvende wikkels 17. Elk van het paar aandrijvende cindplaten 16 omvat een schijfachtige vorm. Een buitenste rondomvoerend randgedeelte 16c van een van de aandrijvende eindplaten 16 is gekoppeld aan het buitenste rondomvoerende randgedeelte 16c van de andere aandrijvende eindplaat 16. De invoeraandrijfschacht 6 is verbonden aan een buitenste oppervlak 16a van de ene aandrijvende eindplaat 16. Verder omvat de ene aandrijvende eindplaat 16 een werkmedium-introducerend gat 16b. De stoom V wordt via het werkmedium-introducerende gat 16b geïntroduceerd. Het werkmedium-introducerende gat 16b communiceert met het werkmedium-introducerende gat 3a van de invoeraandrijfschacht 3. De uitvoeraandrijfschacht 5 is verbonden aan het buitenoppervlak 16a van de andere aandrijvende eindplaat 16. De aandrijvende wikkel 17 is gevormd op een binnenoppervlak 16d van de aandrijvende eindplaat 16. De aandrijvende wikkel 17 omvat een helische vorm of een spiraalvorm. De aandrijvende wikkels 17 zijn dus geplaatst tussen het paar aandrijvende eindplaten 16. De hierboven beschreven invoeraandrijfschacht 3 en de hierboven beschreven uitvoeraandrijfschacht 4 zijn integraal gevormd door het aandrijvende scroll-lichaam 6.

De invoeraandrijfschacht 3, de uitvoeraandrijfschacht 4, en het aandrijvende scroll-lichaam 6 draaien integraal rond de eerste aslijn Al. 10019] De behuizingsruimte SI herbergt het aangedreven scroll-lichaam 7. Het aangedreven scroll-lichaam 7 is draaibaar rond de tweede aslijn A2. Het aangedreven scroll-lichaam 7 omvat een aangedreven cindplaat 18 en een aangedreven wikkel 19. De aangedreven eindplaat 18 omvat een schijfachtige vorm. De aangedreven eindplaat 18 is geplaatst tussen de aandrijvende eindplaten 16 van het aandrijvende scroll-lichaam 6. De aangedreven eindplaat 18 is gekoppeld aan de draagplaat 8. De aangedreven wikkel 19 is gevormd op elk oppervlak van de aangedreven eindplaat 18 in een richting in de richting van de aandrijvende eindplaten 16. De aangedreven wikkel 19 omvat een helische vorm of een spiraalvorm. De aandrijvende eindplaten 16, de aangedreven eindplaat 18, de aandrijvende wikkels 17 en de aangedreven wikkels 19 vormen een expansiekamer S2. De expansiekamer S2 voor het expanderen van de stoom V omvat een helische vorm of een spiraalvorm.

[0020] De draagplaat 8 steunt draaibaar het aangedreven scroll-lichaam 7 rond de tweede aslijn A2. De draagplaat 8 omvat een paar platen 21. De platen 21 omvatten elke een hoofdzakelijk schijf-achtige vorm. In een richting van de eerste aslijn Al (of de tweede aslijn A2) is een van het paar platen 21 geplaatst tussen de ene aandrijvende eindplaat 16 en de kast 11. De andere plaat 21 is geplaatst tussen de andere aandrijvende eindplaat 16 en de kast 12. De draagplaat 8 is dus geplaatst zodat het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7 ingevoegd zijn. Een buitenste rondomvoerend randgedeelte van de plaat 21 is gekoppeld aan een buitenste rondomvoerend randgedeelte van de aangedreven eindplaat 18. De plaat 21 omvat een draaiasgedeelte 21a. Een draaibare centrale schacht van het draaiasgedeelte 21a is de tweede aslijn A2. Het draaiasgedeelte 21a is gevormd aan de zijkant van een oppervlak van de plaat 21, waarbij dit oppervlak tegenover kast 11 ligt. Het draaiasgedeelte 21a past in de aangedreven lager 11c. Daarom draaien de draagplaat 8 en het aangedreven scroll-lichaam 7 rond de tweede aslijn A2. Dit aangedreven scroll-lichaam 7 is gekoppeld aan de draagplaat 8. 10021] Het ineengrijpmechanisme 9 zorgt voor het ineengrijpen van het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7. Specifiek zorgt het ineengrijpmechanisme 9 voor het onderling synchroon draaien van het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7. Het ineengrijpmechanisme 9 omvat een aandrijfpin 22 en een geleidingsring 23. De aandrijfpin 22 is verbonden met het aandrijvende scroll-lichaam 6. De geleidingsring 23 is verbonden met de draagplaat 8. Daarom is het aantal aandrijfpimien 22 in het scroll-expansieapparaat 1 vier (n = 4). Verder is het aantal geleidingsringen 23 ook vier (m = 4). Zoals getoond in Fig. 2 omvat het scroll-expansieapparaat 1 vier ineengrijpmechanismes 9. De vier ineengrijpmechanismes 9 zijn geplaatst over een interval van 90° langs een richting van de omtrek van een cirkel rond de eerste aslijn Al. Elk van de vier ineengrijpmechanismes 9 is geplaatst op een virtuele aslijn parallel aan de eerste aslijn Al. Vier ineengrijpmechanismes 9 zijn geplaatst aan de kant van de invoeraandrijfschacht 3. Nog eens vier ineengrijpmechanismes 9 zijn geplaatst aan de kant van de uitvoeraandrijfschacht 4.

[0022] Zoals getoond in Fig. 3 is een eindzijde van de aandrijfpin 22 verbonden met de aandrijvende eindplaat 16 van het aandrijvende scroll-lichaam 6. De andere eindzijde van de aandrijfpin is geplaatst binnen in de geleidingsring 23. De aandrijfpin 22 omvat een pingedeelte 24 en een flensgedeelte 26. Het pingedeelte 24 omvat een kolomvorm die zich uitstrekt langs de richting van de eerste aslijn Al. Het flensgedeelte 26 is gevormd op de andere eindzijde van de aandrijfpin 22. Het pingedeelte 24 en het flensgedeelte 26 zijn integraal gevormd. De aandrijfpin 22 omvat een metallisch materiaal (bijvoorbeeld SUS303-materiaal). Een uiteinde van het pingedeelte 24 is gepast in een holte-gedeelte van de aandrijvende eindplaat 16. Het flensgedeelte 26 is vastgemaakt aan het buitenoppervlak 16a van de aandrijvende eindplaat 16 door, bijvoorbeeld, een bout. De andere eindzijde van het pingedeelte 24 is geplaatst binnen in de geleidingsring 23.

[0023] Een buitenste omtrekoppervlak 22s aan de andere eindzijde van het pingedeelte 24 komt in contact met een binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Het buitenste omtrekoppervlak 22s omvat een harde laag 27. De harde laag 27 is gevormd van een amorf materiaal dat hoofdzakelijk een koolwaterstof of een isotoop van koolstof omvat. Specifiek is de harde laag 27 gevormd van diamant-achtig koolstof (DLC). De harde laag heeft een dikte van 1 μηι of meer en 5μιη of minder, bijvoorbeeld. De harde laag 27 die diamant-achtig koolstof omvat levert smeerbaarheid en slijtweerstand aan een contactgedeelte van de aandrijfpin 22 met de geleidingsring 23. De harde laag 27 kan verder andere componenten omvatten als een toegevoegd materiaal anders dan de koolwaterstof of de isotoop die de hoofdzakelijke component is. Een plasma CVD werkwijze of een PVD werkwijze kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor het vormen van de harde laag 27.

[0024] De aandrijfpin 22 omvat een condensaat-leverend gat 22a als een condensaat-leverend gedeelte. Het condensaat-leverende gat 22a leidt de stoom V of het condensaat naar de binnenkant van de geleidingsring 23. Het condensaat-leverende gat 22a levert het condensaat aan een ruimte tussen de geleidingsring 23 en de aandrijfpin 22. Wanneer de stoom V waterdamp is, is het condensaat water. Het condensaat-leverende gat 22a is een doorgaand gat dat van het ene cindoppervlak naar het andere eindoppervlak van het pingedeelte 24 gaat. De ene eindzijde van het pingedeelte 24 wordt gepast in de aandrijvende eindplaat 16. Het condensaat-leverende gat 22a communiceert met een condensaat-leverend gat 16e van de aandrijvende eindplaat 16 aan de ene zijde van het pmgedeelte 24. De expansiekamer S2 is verbonden aan de binnenkant van de geleidingsring 23 via het condensaat-leverende gat 16e en het condensaat-leverende gat 22a. Hierdoor wordt de stoom V of het condensaat van de expansiekamer S2 geïntroduceerd in de binnenkant van de geleidingsring 23. Merk op dat de stoom V na de expansie bij voorkeur in de geleidingsring wordt geïntroduceerd. Daarom kan het condensaat-leverde gat 16e van de aandrijvende eindplaat 16 zijn voorzien op een positie die communiceert met een ruimte S2a gevormd van de aandrijvende wikkel 17. De ruimte S2a is een ruimte tussen een buitenste rondomvoerend aandrijvend wikkel gedeelte 17a van het aandrijvende scroll-lichaam 6 en een aandrijvend wikkelgedeelte 17b naast het aandrijvende wikkelgedeelte 17a. Bovendien kan de aandrijfpin 22 die het condensaat-leverend gat 22a dat communiceert met het condensaat-leverende gat 16e verbonden zijn op dezelfde positie als het condensaat-leverende gat 16e op de aandrijvende eindplaat 16. Specifiek is de aandrijfpin 22 zodanig verbonden met de aandrijvende eindplaat 16 dat een aslijn van het condensaat-leverende gat 16e geplaatst is tussen de aandrijvende wikkel gedeeltes 17a en 17b.

[0025] De geleidingsring 23 is verbonden met een binnenoppervlak 21b van de plaat 21. Het binnenoppervlak 21b van de plaat 21 ligt tegenover het buitenoppervlak 16a van het aandrijvende scroll-lichaam 6. De geleidingsring 23 omvat een polymeerharsmateriaal dat zelf-smeerbaar is. Een voorbeeld van het polymeerharsmateriaal omvat een polyetheretherketon(PEEK)-hars. Merk op dat de geleidingsring 23 een polyfenyleensulfide (PPS)-hars kan omvatten. De geleidingsring 23 omvat een cilindrische vorm. De geleidingsring 23 omvat een ringgedeelte 28 en een flensgedeelte 29. Het flensgedeelte 29 is gevormd aan een eindzijde van het ringgedeelte 28. Het ringgedeelte 28 is gepast in een holte-gedeelte van de plaat 21. Het flensgedeelte is bevestigd aan de plaat 21 met een bout. Het ringgedeelte 28 omvat een geleidingsgat 23b. De aandrijfpin 22 is geplaatst in het geleidingsgat 23b. Het geleidingsgat 23b wordt gedefinieerd door het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Een biimendiameter van het geleidingsgat 23b is groter dan een buitendiameter van het pingedeelte 24 van de aandrijfpin 22. Een centrale aslijn van de aandrijfpin 22 is verschoven ten opzichte van een centrale aslijn van de geleidingsring 23. Een grootte van deze verschuiving is hoofdzakelijk hetzelfde als dat van de tweede aslijn A2 ten opzichte van de eerste aslijn Al (afstand t, zie Fig. 1). Daarom komt de harde laag 27 van de aandrijfpin 22 in contact met het binnenste omtrekoppervlak 23a van het ringgedeelte 28.

[0026] Zoals getoond in Fig. 1 levert het werkmedium-leverende gedeelte 102 de stoom V aan het scroll-expansieapparaat 1 inclusief de hierboven beschreven configuratie door het kapje 13. De stoom V wordt in de expansiekamer S2 geïntroduceerd door een doorgaand gat van het kapje 13 en het werkmedium-introducerende gat 3a van de invoeraandrijfschacht 3. De stoom V die in de expansiekamer S2 wordt geïntroduceerd expandeert in een ruimte gevormd door de aandrijvende wikkel 17 en de aangedreven wikkel 19. Daarna beweegt de stoom V van het centrum van de expansiekamer S2 naar een buitenste omtrek van de expansiekamer S2. De stoom V die wordt uitgestoten uit de expansickamer S2 naar de binnenkant van de behuizing 2 wordt uitgestoten via uitlaat 1 Ie. Relatieve omtrekbeweging van het aangedreven scroll-lichaam ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 (omloopbeweging) vindt plaats als gevolg van deze expansie. Gezien vanuit de behuizing 2 wordt deze omtrekbeweging geobserveerd als rotatie-beweging van het aandrijvende scroll-lichaam 6 rond de eerste aslijn Al en rotatiebeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 rond de tweede aslijn A2. Daarom draaien de uitvoeraandrijfschacht 4 die verbonden is met het aandrijvende scroll-lichaam 6 rond de eerste as Al. Deze draaiende beweging van de uitvoeraandrijfschacht 4 wordt doorgegeven aan de dynamo 101. 10027] Het scroll-expansieapparaat 1 reguleert de relatieve rotatiebeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 via de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23, en tolereert de relatieve rotatiebeweging. Het scroll-expansieapparaat 1 gebaseerd op dil principe is simpel en heeft weinig componenten. Daarom wordt een vermindering in de vervaardigingskosten gerealiseerd. Verder reguleren de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 de relatieve rotatiebeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6. Dan, in een toestand waarin het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijfpin 22 in dicht contact is met het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring, vindt er een glijding in een raakrichting van het binnenste omtrekoppervlak 23a of het buitenste rondomvoerende vlak 22s plaats tussen het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijfpin 22 en het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Deze glijding tolereert de omtrekbeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6. Daarom heeft het scroll-expansieapparaat 1 geen lager nodig omvattende een rollend element om de relatieve beweging tussen het aandrijvende scroll-lichaam 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7 te definiëren. Daarom kan het scroll-expansieapparaat 1 een toename in het mechanische energieverlies onderdrukken. Verder wordt de harde laag 27 omvattende diamantachtig koolstof gevormd op het buitenste omtrekoppervlak 22s van de aandrijfpin 22 gevormd. De geleidingsring 23 omvat de polyetheretherketon-hars. Een voordelige glijtoestand wordt verkregen door contact tussen de harde laag 27 en de polyetheretherketon-hars. Daarom kan een stabiele omloopbeweging worden gerealiseerd met lage abrasie over een lange periode. Verder kan, als het condensaat aanwezig is in de ruimte tussen de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23, verdere vermindering van mechanisch energieverlies worden bereikt, aangezien een wrijvingscoëfficiënt tussen de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 vermindert. Daarom kan het scroll-expansieapparaat 1 een voordelige rotatietoestand behouden.

[0028] De aandrijfpin 22 omvat het condensaat-leverende gat 22a. Het condensaat gevormd door condensatie van de stoom V wordt geleverd aan de ruimte tussen de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 via het condensaat-leverende gat 22a. De stoom V of het condensaat wordt met kracht geleverd door expansiedruk van de stoom V in de expansiekamer S2 richting een opening aan de zijde van een bovenkant van de aandrijfpin 22 via het condensaat-leverende gat 22a.

Daarom wordt het condensaat met kracht geleverd aan de ruimte tussen de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23. Aangezien een smeeltoestand tussen de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 voordelig wordt dankzij dit condensaat kan een vermindering in het mechanische energieverlies geassocieerd met relatieve draaibeweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 worden bereikt. Verder kan een stabiele levering van het condensaat het benodigde vermogen en de geluidsproductie worden verminderd. Kortom, het scroll-expansieapparaat 1 gebruikt, als smeermiddel, het condensaat gevormd door de condensatie van verdampt gas door de expansie.

[0029] Vervolgens zal de werking van het scroll-expansieapparaat 1 volgens de onderhavige uitvoeringsvorm in detail worden beschreven. Figuren 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, en 4F zijn schematische diagrammen die ineengrijpmechanismes 9A, 9B, 9C, en 9D tonen die rond de eerste aslijn Al wentelen. Het ineengrijpmechanisme 9A wordt zorgvuldig geobserveerd. Zoals getoond in Fig. 4A, wordt een aandrijfpin 22 van het ineengrijpmechanisme 9A aangedreven in een tangentiële richting van een virtuele cirkel Cl rond de eerste aslijn Al. Kracht veroorzaakt door wenteling van de aandrijfpin 22 zal worden aangeduid als pininput F1 in de volgende beschrijvingen.

[0030] Zoals getoond in Fig. 4B, wentelt het ineengrijpmechanisme 9A 30° tegen de klok in. In dit geval is een wentelhoek α 30°. In dit geval stemt de richting van de pininput F1 ook overeen met de tangentiële richting van de virtuele cirkel Cl. Verder is de grootte van de pininput F1 in hoofdzaak dezelfde als die van de pininput Fl in Fig. 4A. Ongeacht de wentelhoek α van het ineengrijpmechanisme 9A, blijft de richting van de pininput F1 in de tangentiële richting van de virtuele cirkel Cl. Verder blijft de grootte van de pininput F1 constant ongeacht de wentelhoek α van het ineengrijpmechanisme 9A. Intussen stemt, in een toestand in Fig. 4B, een richting van een verticale component van de pininput F1 overeen met een richting naar het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23 (verwijzend naar F2 in Fig. 4B). Daarom drukt de geleidingsring 23 de aandrijfpin 22. Naar de verticale component van de pininput F1 zal worden verwezen als actiekracht F2 op een geleidingsring in de volgende beschrijvingen.

[0031] Zoals getoond in Fig. 4C, wentelt het ineengrijpmechanisme 9A verder tegen de klok in over 60° vanaf de toestand in Fig. 4B. Het ineengrijpmechanisme 9A is in een positie waar de omwenteling is uitgevoerd over 90° vanaf de beginpositie. In dit geval is de wentelhoek α 90°. In een toestand in Fig. 4C, stemt de tangentiële richting van de virtuele cirkel Cl overeen met de verticale richting. Daarom is de grootte van de actiekracht F2 op een geleidingsring in hoofdzaak gelijk aan die van de pininput F1.

[0032] Zoals getoond in Fig. 4D, wentelt het ineengrijpmechanisme 9A verder tegen de klok in over 60° vanaf de toestand in Fig. 4C. Het ineengrijpmechanisme 9A is in een positie waar de omwenteling is uitgevoerd over 150° vanaf de beginpositie. In dit geval is de wentelhoek α 150°. In een toestand in Fig. 4 D, is een richting van de verticale component van de pininput F1 in de richting naar een binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Daarom werkt de verticale component van de pininput F1 in op de geleidingsring 23 zoals de actiekracht F2 op een geleidingsring. In dit geval is de actiekracht op een geleidingsring kleiner dan die in Fig. 4C.

[0033] Zoals getoond in Fig. 4E, wentelt het ineengrijpmechanisme 9A verder tegen de klok in over 30° vanaf de toestand in Fig. 4D. Het ineengrijpmechanisme 9A is in een positie waar de omwenteling is uitgevoerd over 180° vanaf de beginpositie. In een toestand in Fig. 4E stemt de richting van de pininput F1 overeen met de horizontale richting. Daarom is de grootte van de verticale component van de pininput Fl nul. In andere woorden, de grootte van de actiekracht F2 op een geleidingsring is nul.

[0034] Zoals getoond in Fig. 4F. wentelt het ineengrijpmechanisme 9A verder tegen de klok in over 30° vanaf de toestand in Fig. 4E. Het ineengrijpmechanisme 9A is in een positie waar de omwenteling is uitgevoerd over 210° vanaf de beginpositie. In dit geval is de wentelhoek α 210°. In een toestand in Fig. 4F. is de richting van de verticale component van de pininput F1 in een verticale opwaartse richting. Daarom drukt de geleidingsring 23 niet tegen de aandrijfpin 22. De richting van de verticale component van de pininput Fl. getoond in Fig. 4F, blijft behouden tot het ineengrijpmechanisme 9 weer teruggaat naar de positie in Fig. 4A. 10035] De hierboven beschreven pininput Fl zal worden besproken met referentie naar Figuren 5A, 5B, 5C, en 5D. Fig. 5A is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en de actiekracht F2 op een geleidingsring. De verticale as geeft de grootte van de actiekracht weer. De horizontale as geeft de wentelhoek α weer. Een grafiek G5a is de actiekracht F2 op een geleidingsring, van het ineengrijpmechanisme 9A. Wanneer de grafiek G5a nauwkeurig wordt bekeken, is in een geval wanneer de wentelhoek α 0° is, de grootte van de actiekracht F2 nul. De grootte van de actiekracht F2 neemt toe wanneer de wentelhoek α dicht bij 90° is. Wanneer de wentelhoek α 90° is, wordt de grootte van de actiekracht F2 de maximale waarde. Daarna, als de wentelhoek α tussen 90° en 180° is, neemt de grootte van de actiekracht F2 af. Wanneer de wentelhoek α 180° is, wordt de grootte van de actiekracht F2 nul. Daarna, wanneer de wentelhoek α tussen 180° en 360° is, wordt de grootte van de actiekracht F2 negatief.

[0036] Een grafiek G5b geeft de actiekracht F2 op een geleidingring, van een ineengrijpmechanisme 9B (verwijzend naar Fig. 4A) weer. Het ineengrijpmechanisme 9B is geplaatst op een positie die over 90° van het ineengrijpmechanisme 9A is gescheiden. Daarom wijkt de grafiek G5b van het ineengrijpmechanisme 9B in termen van fase 90° af van de grafiek G5a van het ineengrijpmechanisme 9A. Een grafiek G5c geeft de actiekracht F2 op een geleidingsring weer, van een ineengrijpmechanisme 9C (verwijzend naar Fig. 4A). Het ineengrijpmechanisme 9C is geplaatst op een positie die over 180° is gescheiden van het ineengrijpmechanisme 9A. Daarom wijkt de grafiek G5c van het ineengrijpmechanisme 9C in termen van fase 180° af van de grafiek G5a van het ineengrijpmechanisme 9A. Een grafiek G5d geeft een actiekracht F2 op een geleidingsring weer, van een ineengrijpmechanisme 9D (verwijzend naar Fig. 4A). Het ineengrijpmechanisme 9D is geplaatst op een positie die over 270° gescheiden is van het ineengrijpmechanisme 9A. Daarom wijkt de grafiek G5d van het ineengrijpmechanisme 9D in termen van fase 270° af van de grafiek G5a van het ineengrijpmechanisme 9A. Merk op dat grafiek G5e totale actiekracht weergeeft. De totale actiekracht is de resulterende kracht die de som neemt van de actiekracht F2 van het ineengrijpmechanisme 9A, de actiekracht F2 van het ineengrijpmechanisme 9B, de actiekracht F2 van het ineengrijpmechanisme 9C en de actiekracht F2 van het ineengrijpmechanisme 9D.

[0037] Zoals getoond in Fig. 5A, treedt in het scroll-expansieapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm de actiekracht F2 op een geleidingsring op voor elke van ten minste twee van de ineengrijpmechanismes 9A, 9B, 9C en 9D, in een richting waarin de aandrijfpin 22 de geleidingring 23 druk (verticale neerwaartse richting) behalve de wentelhoeken α van de ineengrijpmechanismes 9A van 0°, 90°, 180°, en 270°. In andere woorden wordt tijdens de relatieve cirkelende beweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6, het aandrijvende scroll-lichaam 6 ondersteund door ten minste twee sets van de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23.

[0038] De aandrijfpin 22 van het scroll-expansieapparaat 1 wentelt om de eerste aslijn Al. Het uiteinde van de aandrijfpin 22 is geplaatst in de geleidingsring 23. De aandrijfpin 22 wentelt dus om de eerste aslijn Al, al drukkend op het binnenste omtrekoppervlak 23a van de geleidingsring 23. Een richting van de kracht veroorzaakt door de omwenteling stemt constant overeen met een tangentiële richting van een cirkel rond de eerste aslijn Al. Wanneer de plaat 21 met de daarin geplaatste geleidingsring 23 roteert, varieert een richting van vanaf de aandrijfpin 22 op de geleidingsring 23 ingrijpende kracht. De kracht die ingrijpt op de geleidingsring 23 komt soms overeen met de verlicale component van de pininput Fl. Intussen varieert de richting van de pininput Fl in afhankelijkheid van een wentelpositie van de aandrijfpin 22. Bijvoorbeeld wanneer de verticale component van de pininput Fl in de verticaal neerwaartse richting is, grijpt de kracht in op de geleidingsring 23. In tegenstelling, wanneer de verticale component van de pininput in de verticaal opwaartse richting is, grijpt geen kracht in op de geleidingsring 23. Hier zijn vier sets van de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 geplaatst over een interval van 90°. Als een resultaat hiervan zijn er ten minste twee sets van de geleidingsring 23 en de aandrijfpin 22 die de actiekracht F2 op een geleidingsring in de verlicaal neerwaartse richting genereren. Tijdens de relatieve cirkelende beweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6, wordt het aandrijvende scroll-lichaam 6 ondersteund door ten minste twee sets van de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23. Volgens deze configuratie, aangezien draagkracht van het aandrijvende scroll-lichaam zachtjes wordt ontvangen, wordt een variatie van de draagkracht tijdens de cirkelende beweging tegengewerkt. Hierdoor kan het scroll-expansieapparaat 1 volgens de ene uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding een gunstige rotatietoestand aanhouden.

[ 0039] Het scroll-expansicapparaat 1 tolereert een omwentelende beweging van de aandrijfpin 22 met de glijding van de aandrijfpin 22 ten opzichte van de geleidingsring 23. Het ineengrijpmechanisme 9 met de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 heeft een afmetingfout van de respectievelijke onderdelen en een assemblagefout die kunnen optreden tijdens de assemblage. Deze fouten veroorzaken een kleine speling tussen een veelvoud van ineengrijpmechanismes 9. De aandrijfpin 22 heeft een harde film 27. De harde film 27 komt in contact met het binnenste omtrekoppervlak 23a van de van hars gemaakte geleidingsring 23. Volgens deze configuratie veroorzaakt de wrijving tussen de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 afschuring van het binnenste omtrekoppervlak van de geleidingsring 23. Dus aangezien de kleine speling tussen het veelvoud van ineengrijpmechanismes 9 is geëlimineerd, kan de relatieve cirkelende beweging van het aangedreven scroll-lichaam 7 ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6 vloeiender zijn.

[0040] Fig. 5B is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een inputmoment. Het inputmoment is gebaseerd op een afstand vanaf de eerste aslijn Al tot een posilie waar actiekracht F2 op een geleidingsring wordt uitgevoerd (actie-afstand), en grootte van de actiekracht F2 op een geleidingsring. In andere woorden is de actie-afstand een afstand tussen het centrum van de aandrijvende eindplaat 16 met de daarin geplaatste aandrijfpin 22 en de positie waar de actiekracht F2 op een geleidingsring wordt uitgevoerd. De aandrijfpin 22 is geplaatst op de virtuele cirkel Cl. Intussen is de geleidingsring 23 geplaatst op een virtuele cirkel C2 rond de tweede aslijn A2. Met deze opstelling varieert het inputmoment periodisch. Een grafiek G5f geeft een inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9A weer. Een grafiek G5g geeft een inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9B weer. Een grafiek G5h geeft een inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9C weer. Een grafiek G5i geeft een inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9D weer. Een grafiek G5j geeft een totaal inputmoment weer. Het totale inputmoment is een totaal moment dat de som neemt over het inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9A, het inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9B, het inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9C, en het inputmoment van het ineengrijpmechanisme 9D. Het aantal aandrijfpinnen 22 en het aantal geleidingsringen 23 zijn even aantallen. Het aantal ineengrijpmechanismes 9 in een gebied waar de actiekracht F2 op een geleidingsring in de verticaal neerwaartse richting is (wentelhoek α van 0° of meer en 180° of minder), is dus constant (twee). Met deze opstelling, zoals getoond in grafiek G5j, wordt de periodische variatie van het inputmoment, welke wordt veroorzaakt door een periodische variatie van de actie-afstand onderdrukt. Daarom blijft het totale inputmoment constant.

[0041] Meer specifiek, varieert de actie-afstand periodisch terwijl de ineengrijpmechanismes 9A, 9B, 9C, en 9D over 360° wentelen. Een positionele relatie en een krachtrelatie tussen het aandrijvende scroll-lichaain 6 en het aangedreven scroll-lichaam 7 blijken te variëren in afhankelijkheid van een gekozen standaard. Bijvoorbeeld, figuren 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, en 4F zijn diagrammen met, als een standaard voor rotatiebeweging, het midden van de aandrijvende eindplaat 16 inclusief de daarin geplaatste aandrijfpin 22 (namelijk de eerste aslijn Al). Op gelijkaardige wijze bijvoorbeeld, zijn figuren 5A, 5B, 5C, en 5D ook diagrammen met het midden van de aandrijvende eindplaat 16 als de standaard voor rotatiebeweging. Daarentegen, wanneer het midden van de plaat 21 met de daarin geplaatste geleidingsring 23 (namelijk de tweede aslijn A2) wordt gedefinieerd als de standaard voor rotatiebeweging, wordt een verschillend resultaat als dat van in Fig. 4A waargenomen.

[0042] Zoals getoond in bijvoorbeeld Fig. 4B, wordt de pininput F1 opgesplitst in de actiekracht F2 op een geleidingsring als de verticale component en een component F3 als de horizontale component. Fig. 5C is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een component F3. Een grafiek G5k geeft de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9A weer. Een grafiek G5m geeft de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9B weer. Een grafiek G5n geeft de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9C weer. Een grafiek G5o geeft de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9D weer. Faseverschillen van de grafieken G5k, G5m, G5n en G5o komen overeen met plaatsingshoeken van respectievelijk de ineengrijpmechanismes 9A, 9B, 9C, en 9D. Een grafiek G5p geeft een totale component weer. De totale component neemt de som van de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9A, de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9B, de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9C, en de component F3 van het ineengrijpmechanisme 9D. Bijvoorbeeld zoals wordt getoond door grafiek G5k, als de wentelhoek a nul is (a = 0°), komt de component F3 overeen met de pininput F1 in termen van grootte. Wanneer de wentelhoek α 90° is (a = 90°), is de grootte van de component F3 nul. Wanneer de wentelhoek α 180° is (α = 180°), komt de component F3 overeen met de pininput F1 in termen van grootte. In dit geval is een richting van de component F3 tegengesteld aan die van in het geval waarbij de wentelhoek α nul is (α = 0°).

[0043] Hier wordt een toestand verondersteld waarbij er geen kloof is tussen de aandrijvende wikkel 17 en de aangedreven wikkel 19 (namelijk nul-lekkage). Onder deze veronderstelling is, wanneer het aangedreven scroll-lichaam 7 relatief cirkelt ten opzichte van het aandrijvende scroll-lichaam 6, de component F3de horizontale component. Dus aangezien er geen verticale component is, kan de component F3 worden weggelaten. Echter, de toestand waarbij er geen kloof is tussen de aandrijvende wikkel 17 en de aangedreven wikkel 19 is een ideale toestand. Er is een kloof tussen de aandrijvende wikkel 17 en de aangedreven wikkel 19 in een toestand gelijkend op een werkelijke omgeving. In dit geval is de richting van de component F3 niet horizontaal. Aangezien de component F3 een verticale component heeft, kan de component F3 niet worden weggelaten.

[0044] Fig. 5D is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een componentmoment. Het componentmoment is gebaseerd op een afstand vanaf de eerste aslijn Al tot een positie waar de component F3 wordt uitgeoefend, en de grootte van de component F3. Een grafiek G5q geeft een componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9A weer. Een grafiek G5r geeft een componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9B weer. Een grafiek G5s geeft een componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9C weer. Een grafiek G5t geeft een componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9D weer. Faseverschillen van de grafieken G5q, G5r, G5s, en G5t komen overeen met de plaatsingshoeken van respectievelijk de ineengrijpmechanismes 9A, 9B, 9C, en 9D. Een grafiek G5u geeft een totaal componentmoment weer. Het totale componentmoment is een totaal moment dat de som neemt van het componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9A, het componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9B, het componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9C, en het componentmoment van het ineengrijpmechanisme 9D. Zoals getoond door de grafiek G5u, blijft het totale componentmoment constant, ongeacht de wentelhoek a, net zoals het inputmoment (verwijzend naar grafiek G5j in Fig. 5B). Dus zelfs in de toestand waarbij de component F3 niet kan worden weggelaten, voorkomt het scroll-expansieapparaat 1 met vier ineengrijpmechanismes 9A, 9B, 9C, en 9D (even aantal) de verandering van het totale componentmoment. Het scroll-expansieapparaat kan dus een gunstige rotatietoestand behouden.

[0045] Hier zal de werking van een scroll-expansieapparaat volgens een vergelijkend voorbeeld worden getoond en zal een effect van het scroll-expansieapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm verder beschreven worden. Het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkend voorbeeld is verschillend van het scroll-expansieapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm daar er drie ineengrijpmechanismes zijn verschaft. De ineengrijpmechanismes van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkend voorbeeld zijn uit elkaar geplaatst over intervallen van 120° langs een richting van de omtrek van een cirkel rond een eerste aslijn Al. Een configuratie van het enkelvoudige ineengrijpmechanisme en andere configuraties in het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld zijn in hoofdzaak hetzelfde als die in het scroll-expansieapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm. Verschillen in werking tussen het scroll-expansieapparaat met vier ineengrijpmechanismes 9 en het scroll-expansieapparaat met drie ineengrijpmechanismes zullen hieronder nauwkeurig worden opgemerkt en beschreven.

[0046] Fig. 8A is een grafische voorstelling van een relatie tussen een wentelhoek α en actiekracht F2 op een geleidingsring in het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld. Een grafiek G8a geeft actiekracht F2 op een geleidingsring weer van een eerste ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8b geeft actiekracht F2 op een geleidingsring weer van een tweede ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8c geeft actiekracht F2 op een geleidingsring weer van een derde ineengrijpmechanisme. Verder geeft een grafiek G8d totale actiekracht weer. Een hoekbereik L waar de wentelhoek α 60° of meer is. en 120° of minder wordt nauwkeurig waargenomen. In het hoekbereik L, treedt de actiekracht F2 op een geleidingsring in overeenstemming met de grafiek G8a enkel op het eerste ineengrijpmechanisme op in de verticaal neerwaartse richting. 10047] Bij het scroll-expansieapparaat met drie ineengrijpmechanismes 9 wordt gedurende een periode het aandrijvende scroll-lichaam 6 ondersteund door een set van de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 (hoekbereik L). In tegenstelling, genereren in het scroll-expansieapparaat 1 met vier ineengrijpmechanismes 9 ten minste twee sets van de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 draagkracht. Dus aangezien de draagkracht van het aandrijvende scroll-lichaam 6 vlot wordt ontvangen, kan het scroll-expansieapparaat 1 een gunstige rotatietoestand aanhouden. Verder nog, wanneer de totale actiekracht volgens het vergelijkende voorbeeld (grafiek G8d in Fig. 8A) en de totale actiekracht volgens de huidige uitvoeringsvorm (grafiek G5e in Fig. 5A) worden vergeleken, is de totale actiekracht volgens de huidige uitvoeringsvorm volstrekt groter dan die volgens het vergelijkende voorbeeld. De configuratie volgens de huidige uitvoeringsvorm is dus kleiner als die volgens het vergelijkende voorbeeld in termen van een belasting die één ineengrijpmechanisme 9 ontvangt. Het scroll-expansieapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm kan de flexibiliteit van ontwerp voor het ineengrijpmechanisme 9 verbeteren. 10048] Fig. 8B is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een inputmoment van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld. Een grafiek G8e geeft een inputmoment weer van het eerste ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8f geeft een inputmoment weer van het tweede ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8g geeft een inputmoment weer van het derde ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8h geeft een totaal inputmoment weer.

Het totale inputmoment (grafiek G8h) wordt nauwkeurig waargenomen. Het totale inputmoment volgens het vergelijkende voorbeeld varieert in afhankelijkheid van de wentelhoek α. Terwijl het totale inputmoment volgens de huidige uitvoeringsvorm (grafiek G5j in Fig. 5B) constant blijft, ongeacht de wentelhoek a. Aangezien de verandering van het totale inputmoment, dat veroorzaakt wordt door de wentelhoek α, wordt voorkomen, kan het scroll-expansieapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm een gunstige rotatietoestand behouden.

[0049] Fig. 8C is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een component F3 van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld. Een grafiek G8i geeft een component F3 van het eerste ineengrijpmechanisme weer. Een grafiek G8j geeft een component F3 van het tweede ineengrijpmechanisme weer. Een grafiek G8k geeft een component F3 van het derde ineengrijpmechanisme weer. Een grafiek G8m geeft een totale component weer. Fig. 8D is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een componentmoment van het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld. Een grafiek G8n geeft een componentmoment weer van het eerste ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8o geeft een componentinoment weer van het tweede ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8p geeft een componentmoment weer van het derde ineengrijpmechanisme. Een grafiek G8q geeft een totaal componentmoment weer. Het totale componentmoment (grafiek G8q in Fig. 8D) wordt nauwkeurig waargenomen. Het totale componentmoment volgens het vergelijkende voorbeeld varieert in afhankelijkheid van de wentelhoek a. Het kan worden afgeleid dat aangezien het scroll-expansieapparaat volgens het vergelijkende voorbeeld drie ineengrijpmechanismes heeft, het aantal aandrijfpinnen 22 dat de geleidingsring 23 drukt, verandert in bijvoorbeeld één en dan twee tijdens één omwenteling. In tegenstelling blijft het totale componentmoment volgens de huidige uitvoeringsvorm (grafiek G5u in Fig. 5D) constantm ongeacht de wentelhoek a. Dus aangezien de verandering van het totale componentmoment, veroorzaakt door de wentelhoek a, wordt voorkomen, kan het scroll-expansicapparaat 1 volgens de huidige uitvoeringsvorm een gunstige rotatietoestand behouden.

[0050] De uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is hierboven beschreven. De huidige uitvinding is echter niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm. De huidige uitvinding kan een aanpassing omvatten zonder het in de conclusies beschreven idee te veranderen.

[0051] (Eerste aanpassing)

Het scroll-expansieapparaat kan bijvoorbeeld vijf ineengrijpmechanismes 9 hebben die elk de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 hebben, hi dit geval zijn de ineengrijpmechanismes 9 uit elkaar geplaatst over intervallen van 72° rond de eerste aslijn Al. Fig. 6A is een grafische voorstelling van een relatie tussen een wentelhoek α en actiekracht F2 op een geleidingsring in het scroll-expansieapparaat met de vijf ineengrijpmechanismes 9 (hierna ook scroll-expansieapparaat volgens een eerste aanpassing genoemd). Grafieken Góa, Gób, Góc, Gód, en G6e komen elk overeen met elk van de vijf ineengrijpmechanismes 9. Een grafiek Góf geeft totale actiekracht weer. Wanneer de actiekracht F2 op een geleidingsring van elk van de ineengrijpmechanismes 9 (grafieken G6a, Gób, Góc, Gód, en G6e) nauwkeurig wordt waargenomen, kan worden vastgesteld dat ten minste twee ineengrijpmechanismes 9 draagkracht genereren bij de wentelhoek α tussen 0° en 360°. Bijvoorbeeld wanneer de wentelhoek α 90° is, genereren drie ineengrijpmechanismes 9 inclusief het ineengrijpmechanisme 9 overeenstemmend met de grafiek Góa, het ineengrijpmechanisme 9 overeenstemmend met de grafiek Gób, en het ineengrijpmechanisme 9 overeenstemmend met de grafiek G6e, afzonderlijk draagkracht. Bij eender welke wentelhoek α, genereren dus twee of drie ineengrijpmechanismes 9 op afzonderlijke wijze draagkracht. In andere woorden is er geen geval waarbij er slechts één ineengrijpmechanisme bijdraagt aan de ondersteuning. Het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing kan dus een gunstige rotatietoestand behouden. Verder nog, indien nauwkeurig waargenomen, wordt de totale actiekracht (grafiek Góf in Fig. 6A) geheel groter dan de totale actiekracht volgens de hierboven beschreven uitvoeringsvorm (grafiek G5e in Fig. 5A). Een belasting op één ineengrijpmechanisme 9 kan zo dus verder gereduceerd worden.

[0052] Fig. 6B is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een inputmoment van het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing. Fig. 6C is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een component F3 van het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing. Fig. 6D is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een componentmoment van het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing. In elke van de grafische voorstellingen komen grafieken Góh, G6i, G6j, G6k, en G6m, grafieken G6o, G6p, Góq, Gór, en Gós, en grafieken Góu, G6v, G6w, Góx, en G6y elk overeen met de vijf ineengrijpmechanismes 9. Een grafiek G6n in Fig. 6B geeft een totaal inputmoment weer. Een grafiek G6t in Fig. 6C geeft een totale component weer. Een grafiek G6z in Fig. 6D geeft een totaal componentmoment weer. Wanneer het totale inputmoment (grafiek G6n in Fig. 6B) en het totale componentmoment (grafiek Góz in Fig. 6D) nauwkeurig worden bestudeerd, variëren het totale inputmoment en het totale componentmoment periodisch in afhankelijkheid van de wentelhoek α.

[0053] (Tweede aanpassing)

Het scroll-expansieapparaat kan bijvoorbeeld zes ineengrijpmechanismes 9 hebben die elk de aandrijfpin 22 en de geleidingsring 23 hebben. In dit geval zijn de ineengrijpmechanismes 9 uit elkaar geplaatst over intervallen van 60° rond de eerste aslijn Al. Fig. 7A is een grafische voorstelling van een relalie tussen een wentelhoek α en een inputmoment van het scroll-expansieapparaat met de zes ineengrijpmechanismes 9 (hierna ook scroll-expansieapparaat volgens een tweede aanpassing genoemd). Fig. 7B is een grafische voorstelling van een relatie tussen de wentelhoek α en een componentmoment van het scroll-expansieapparaat volgens de tweede aanpassing. Grafieken G7a, G7b, G7c, G7d, G7e, en G7f komen elk overeen met de zes ineengrijpmechanismes 9. Grafieken G7h, G7i, G7j, G7k, G7m, en G7n komen elk overeen met de zes ineengrijpmechanismes 9. Een grafiek G7g in Fig. 7A geeft een totaal inputmoment weer. Een grafiek G7o in Fig. 7B geeft een totaal componentmoment weer. Wanneer het totale inputmoment (grafiek G7g in Fig. 7A) en het totale componentmoment (grafiek G7o in Fig. 7B) nauwkeurig worden bestudeerd, blijven de grootte van het totale inputmoment en de grootte van het totale component moment onveranderd, ongeacht de wentelhoek α. Zoals bij het scroll-expansieapparaat volgens de eerste aanpassing, genereren bij het scroll-expansieapparaat volgens de tweede aanpassing ten minste tw ee ineengrijpmechanismes 9 elk draagkracht bij een wentelhoek α tussen 0° en 360°. Bij eender welke wentelhoek α, dragen dus twee of drie ineengrijpmechanismes 9 bij aan de ondersteuning. In andere woorden is er geen geval waarbij er op een bepaald moment slechts één ineengrijpmechanisme bijdraagt aan de ondersteuning. Het scroll-expansieapparaat volgens de tweede aanpassing kan dus een meer gunstige rotatietoestand behouden.

[0054] (Derde aanpassing)

In de hierboven beschreven uitvoeringsvorm werd het scroll-expansieapparaat bij wijze van voorbeeld beschreven als een specifiek voorbeeld van een scroll-fluïdummachine. De scroll-fluïdummachine volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is niet beperkt tot het scroll-expansieapparaat. De scroll-fluïdummachine kan bijvoorbeeld een scroll-compressor of een scroll-vacuümpomp hebben.

FIGUREN Fig. 5A

Fig. 5B

Fig. 5C

Fig. 5D

Fig. 6A

Fig. 6B

Fig. 6C

Fig. 6D

Fig. 7A

Fig. 7B

Fig. 8A

Fig. 8B

Fig. 8C

Fig. 8D

Claims

CONCLUSIES

1. Een scroll-fluïdummachine, omvattende een aandrijvend scroll-lichaam dat een paar aandrijvende eindplaten en een aandrijvende wikkel die gevormd is op elk van het paar aandrijvende eindplaten omvat, en dat een eerste aslijn heeft als draaiaslijn; een aangedreven scroll-lichaam dat een aangedreven eindplaat en een aangedreven wikkel die gevormd is op elk van beide oppervlakken van de aangedreven eindplaat omvat, dat geplaatst is tussen het paar aandrijvende eindplaten en dat, als draaiaslijn, een tweede aslijn heeft die verschoven is ten opzichte van de eerste aslijn; een draagplaat die geplaatst is op elk van beide zijden van het aangedreven scroll-lichaam, die een paar platen omvat die gekoppeld zijn aan het aangedreven scroll-lichaam, en die de tweede aslijn als draaisaslijn heeft; een cilindrische aandrijfpin die is bevestigd aan het aandrijvende scroll-lichaam en die uitsteekt vanaf de aandrijvende eindplaat naar de draagplaat; en een cilindrische geleidingsring die is bevestigd aan de draagplaat, en die een binnendiameter omvat groter dan een buitendiameter van de aandrijfpin, waarbij n aandrijfpiimen (n > 4) of meer zijn geplaatst op een omtrek van een cirkel rond de eerste aslijn over gelijke intervallen, en m geleidingsringen (m = n > 4) of meer zijn geplaatst op een omtrek van een cirkel rond de tweede aslijn over de gelijke intervallen om overeen te stemmen met de aandrijfpinnen.
2. De scroll-fluïdummachine volgens conclusie 1, waarbij het aantal aandrijfpinnen (n) en het aantal geleidingsringen (m) een even aantal is.
3. De scroll-fluïdummachine volgens conclusies 1 of 2, waarbij het aantal aandrijfpinnen (n) en het aantal geleidingsringen (m) zes is (n = m = 6).