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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gaskompressionseinrichtung,
die wirksam bei einer Schraubenpumpe anwendbar ist und bei der das Schmieröl nicht
mit dem Abgabegas vermischt werden kann.
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Eine
Gaskompressionseinrichtung, die ein feststehendes Element und Drehelemente
zum Komprimieren und Abgeben eines Gases umfasst, weist Lager zur
drehbaren Abstützung
der Drehelemente auf, wobei die Lager normalerweise mit Schmieröl von einem
Schmiermittelraum aus, der das Schmieröl enthält, versorgt werden.
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In
einem Stand der Technik ist eine mittlere Druckkammer, die mit einer
Kompressionskammer während
des Kompressionsvorgangs in Verbindung steht, in einem Abdichtungsabschnitt
an der Abgabeseite ausgebildet, um die Herabsetzung des volumetrischen
Wirkungsgrades infolge des Austritts des Schmieröls von der Kompressionskammer
aus zu dem Schmiermittelraum hin zu unterdrücken, wie in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung Nr.
2001-182 680 offenbart ist.
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In
einem anderen Stand der Technik stehen, wie in der ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 5-312 165 offenbart ist, eine Zahnradkammer und eine Kompressionskammer über eine Druckausgleichskammer
miteinander in Verbindung. Wenn der Innendruck der Zahnradkammer über den Innendruck
der Kompressionskammer hinaus ansteigt, wird ein Rückschlagventil
geöffnet,
um den Innendruck der Zahnradkammer in die Kompressionskammer freizugeben.
Auf diese Weise ist die Druckdifferenz zwischen der Zahnradkammer
und der Kompressionskammer verringert, um hierdurch die Reibungskraft
herabzusetzen, die durch ein Dichtungselement für eine Rotorwelle erzeugt wird,
die durch eine Trennwand zwischen der Zahnradkammer und der Kompressionskammer
hindurch gehend angeordnet ist.
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Ein
Spalt zwischen der Welle, die durch die Trennwand hindurch gehend
zwischen dem Schmiermittelraum und der Kompressionskammer angeordnet
ist, und der Trennwand ist wie oben beschrieben durch das Dichtungselement
hermetisch abgedichtet. In Hinblick darauf, dass die Welle umläuft, während sie
mit dem Dichtungselement in Berührung steht,
stehen jedoch der Schmiermittelraum und die Kompressionskammer über einen
winzigen Spalt, der an den Berührungsflächen der
Welle und des Dichtungselements gebildet ist, unerwünschterweise miteinander
in Verbindung. Es ist daher schwierig, den Schmiermittelraum und
die Kompressionskammer vollständig
gegenseitig zu verschließen.
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Solange
die Gaskompressionskammer in Betrieb steht, ist jedoch der Innendruck
der Kompressionskammer höher
als der Innendruck des Schmiermittelraums. Daher ist die Menge des
Schmieröls, das
in die Kompressionskammer vom Schmiermittelraum aus durch den winzigen
Spalt hindurch, der an den Berührungsflächen der
Welle und des Dichtungselements gebildet ist, austritt, vernachlässigbar klein.
Somit eine sehr kleine Möglichkeit,
dass sich das Schmieröl
mit der Abgabeluft vermischt. Da der Innendruck der Kompressionskammer
höher als
der Innendruck des Schmiermittelraums ist, tritt jedoch das Hochdruckgas
in der Kompressionskammer in den Schmiermittelraum durch den winzigen
Spalt hindurch aus, der an den Berührungsflächen der Welle und des Dichtungselements
gebildet ist.
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Wenn
der Betrieb der Kompressionseinrichtung bei hohem Innendruck des
Schmiermittelraums angehalten wird, steigt der Innendruck des Schmiermittelraums über den
Innendruck der Kompressionskammer hinaus an anders als in dem Fall,
bei dem die Gaskompressionseinrichtung in Betrieb steht. Als Folge
ist es wahrscheinlich, dass das Schmieröl in dem Schmiermittelraum
in die Kompressionskammer hinein durch den winzigen Spalt hindurch
austritt, der an den Berührungsflächen der
Welle und das Dichtungselement gebildet ist.
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Wenn
das Schmieröl
in der Kompressionskammer verbleibt, während die Gaskompressionseinrichtung
außer
Betrieb steht, wird das in der Kompressionskammer verbleibende Schmieröl zusammen
mit dem Abgabegas aus der Gaskompressionseinrichtung abgegeben,
wenn der Betrieb der Gaskompressionseinrichtung erneut gestartet
wird.
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In
Hinblick auf die oben beschriebenen Situation besteht die Aufgabe
dieser Erfindung in erster Linie darin, eine neue Gaskompressionseinrichtung, die
sich vom Stand der Technik unterscheidet, zu schaffen, und in zweiter
Linie darin, den Austritt von Schmieröl in die Kompressionskammer
hinein zu verhindern, während
die Gaskompressionseinrichtung außer Betrieb steht.
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Zur
Lösung
der oben beschriebenen Aufgabe umfasst unter einem ersten Aspekt
der Erfindung eine Gaskompressionseinrichtung: Drehelemente (1, 2),
die in einem Gehäuse
(7) umlaufen; Lager (15, 21) zur drehbaren
Abstützung
der Drehelemente (1, 2); einen Schmiermittelraum
(9), der mit Schmieröl zum
Schmieren der Lager (15, 21) abgedichtet ist; Dichtungselemente
(18, 23) zur Verhinderung, dass das Schmieröl in eine
Kompressionskammer (10a) austritt, die durch das Gehäuse (7)
und die Drehelemente (1, 2) gebildet ist; und
ein EIN-AUS-Ventil
(43) zum Öffnen/Schließen einer
Niederdruck-Abführungsbohrung
(42) zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Raum
(41a) näher
bei den Lagern (15, 21) von den Dichtungselementen
(18, 23) aus und einer Niederdruckseite und, wenn
der Innendruck des Raums (41a) auf mindestens einen vorbestimmten
Wert absinkt, zum Öffnen
der Niederdruck-Abführungsbohrung
(42).
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Als
Folge nimmt, wenn die Gaskompressionseinrichtung anhält, der
Innendruck des Raums (41a) und des Schmiermittelraums (9)
zur gleichen Zeit ab, zu der der Innendruck der Kompressionskammer
(10a) abnimmt, und wird die Niederdruck-Abführungsbohrung
(42) geöffnet.
Daher nimmt der Druck des Schmiermittelraums (9) ab.
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So
wird verhindert, dass der Innendruck der Schmiermittelraums (9) über den
Innendruck der Kompressionskammer (10a) hinaus ansteigt,
und wird daher verhindert, dass das Schmieröl von dem Schmiermittelraum
(9) aus in die Kompressionskammer (10a) hinein
austritt.
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Unter
einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Gaskompressionseinrichtung
geschaffen, bei der das EIN-AUS-Ventil (43) einen labyrinthförmigen Weg
aufweist, der die Niederdruck-Abführungsbohrung (42)
und den Raum (41a) verbindet, während die Niederdruck-Abführungsbohrung
(42) offen ist.
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Als
Folge wird Gas, das eine geringe Dichte aufweist und leicht strömt, von
der Niederdruck-Abführungsbohrung
(42) aus zu der Niederdruckseite hin abgegeben, während Schmieröl höherer Dichte, das
weniger leicht strömt
als das Gas, zurückbleibt. Daher
ist verhindert, dass das Schmieröl
vollständig zur
Niederdruckseite hin abgegeben wird, während ausschließlich das
Gas schnell zur Niederdruckseite hin abgegeben wird, wodurch der
Innendruck des Raums (41a) und des Schmiermittelraums (9)
herabgesetzt wird.
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Weiter
kann, während
eine Verringerung der Menge des Schmieröls verhindert ist, definitiv
verhindert werden, dass das Schmieröl vom Schmiermittelraum (9)
aus in die Kompressionskammer (10a) hinaus austritt.
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Unter
einem dritten Aspekt der Erfindung ist geschaffen eine Gaskompressionseinrichtung,
bei der der Ventilkörper
(44) des EIN-AUS-Ventils (43) einen zylindrischen
Bereich (44a) mit einer zylindrischen Gestalt und einen
Deckel (44b) zur Verschließung des axialen Endes des
zylindrischen Bereichs (44a) aufweist. Weiter ist eine
Vielzahl von Nuten (44c) in dem von dem Deckel (44b)
entfernten axialen Ende des zylindrischen Bereichs (44a)
ausgebildet.
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Als
Folge kann der Weg, der die Niederdruck-Abführungsbohrung (42)
und den Raum (41a) verbindet, als Labyrinth ausgebildet
sein, und daher ist wie bei dem oben beschriebenen zweiten Aspekt verhindert,
dass die Menge des Schmieröls
abnimmt, während
gleichzeitig definitiv verhindert ist, dass das Schmieröl vom Schmiermittelraum
(9) aus in die Kompressionskammer (10a) hinein
austritt.
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Unter
einem vierten Aspekt der Erfindung ist geschaffen eine Gaskompressionseinrichtung,
bei der der Ventilkörper
(44) der Kraft in einer solchen Richtung ausgesetzt ist,
dass die Niederdruck-Abführungsbohrung
(42) durch den Druck der Niederdruckseite, der auf den
Ventilkörper
(44) wirkt, und das Gewicht am Ventilkörper (44) geöffnet wird,
während
der Ventilkörper
(44) der Kraft in einer solchen Richtung ausgesetzt ist,
dass die Niederdruck-Abführungsbohrung
(42) durch den Innendruck des Raums (41a) geschlossen
wird.
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Unter
einem fünften
Aspekt der Erfindung ist geschaffen eine Gaskompressionseinrichtung,
bei der die Richtung, in der sich der Ventilkörper (44) bewegt,
unter einem Winkel nicht größer als ± 45° gegenüber der
Normalen verläuft.
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Unter
einem sechsten Aspekt der Erfindung umfasst eine Gaskompressionseinrichtung
ferner einen Schmiermittel-Rückführungsweg
(46) zur Zurückführung des
Schmieröls,
das sich an einer Seite des EIN-AUS-Ventils (43) befindet,
zum Schmiermittelraum (9).
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Als
Folge kann das sich an einer Seite des EIN-AUS-Ventils befindende Schmieröl zum Schmiermittelraum
(9) zurückgeführt werden,
und daher kann verhindert werden, dass die Gasströmung durch
das stagnierende Schmiermittel blockiert wird. Somit können, sobald
die Gaskompressionseinrichtung anhält, das Hochdruckgas in dem
Raum (41a) und dem Schmiermittelraum (9) schnell
zu der Niederdruckseite hin abgegeben werden.
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Unter
einem siebten Aspekt der Erfindung ist eine Gaskompressionseinrichtung
geschaffen, bei der die Niederdruck-Abführungsbohrung (42)
zur Atmosphäre
hin offen ist.
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Die
Bezugszeichen in Klammern, die den Bezeichnungen der oben beschriebenen
Bauteile hinzugefügt
sind, bezeichnen ein Beispiel der Übereinstimmung mit den besonderen
Mitteln, die in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist vollständig
aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 einen
Schnitt entlang der Achse durch eine Gaskompressionseinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Paars von Rotoren der Gaskompressionseinrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Ventilkörpers der Gaskompressionseinrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 einen
Schnitt entlang der Achse durch eine Gaskompressionseinrichtung
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5A einen
Schnitt durch ein EIN-AUS-Ventil einer Gaskompressionseinrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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5B einen
Schnitt entlang der Linie 5B-5B in 5A;
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6A einen
Schnitt durch ein EIN-AUS-Ventil einer Gaskompressionseinrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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6B einen
Schnitt entlang der Linie 6B-6B in 6A;
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7A einen
Schnitt durch ein EIN-AUS-Ventil einer Gaskompressions einrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung;
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7B einen
Schnitt entlang der Linie 7B-7B in 7A.
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(Erste Ausführungsform)
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Diese
Ausführungsform
stellt die Anwendung einer Gaskompressionseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einem Kompressor bzw. Verdichter zum Unterdrucksetzen
von Verbrennungsluft dar, die einem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
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1, 2 und 3 sind
schematische Darstellungen einer Gaskompressionseinrichtung gemäß dieser
Ausführungsform,
wobei 1 einen Schnitt durch die Gaskompressionseinrichtung
ist, 2 eine perspektivische Ansicht eines Paars von Rotoren
ist und 3 eine perspektivische Ansicht eines
Ventilkörpers
ist.
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Die
Gaskompressionseinrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
ist eine Schraubenpumpe, die gemäß Darstellung
in 1 einen Schubrotor 1 und einen Aufnahmerotor 2 (2)
mit einer Schraubengestalt und Zähnen,
die miteinander im Eingriff stehen, eine Rotationsübertragungseinrichtung 3 zum
Antrieb des Paars der Rotoren 1, 2 und ein Gehäuse 4 zur
Aufnahme des Paars der Rotoren 1, 2 und der Rotationsübertragungseinrichtung 3 in
gegenseitig beabstandeter Beziehung umfasst.
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Sowohl
der Schubrotor 1 als auch der Aufnahmerotor 2 weisen
gemäß Darstellung
in 2 eine äußere Schraubengestalt
auf, die mit einem schraubenförmigen
Vorsprung ausgebildet ist. Die Rotationsübertragungseinrichtung 3 nimmt
gemäß Darstellung
in 1 eine Drehkraft von einer Antriebsquelle, beispielsweise
von einem Motor 50, aus auf, um das Paar der Rotoren 1, 2 umlaufend
anzutreiben.
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Das
Gehäuse 4 umfasst
von der Seite des Motors 50 aus drei Teile, zu denen ein
Schmierkasten 6, ein Rotorgehäuse 7 und eine Abdeckung 8 gehören, die
in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Der Schmierkasten 6,
das Rotorgehäuse 7 und
die Abdeckung 8 sind mit Hilfe eines Befestigungsmittels,
beispielsweise einer Schraube, (nicht dargestellt) fest miteinander
verbunden.
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In
einem Schmiermittelraum 9, der im Schmierkasten 6 ausgebildet
ist, sind die Rotationsübertragungseinrichtung 3 und
Schmieröl
(beispielsweise ein Öl
gleicher Viskosität
wie das Motoröl)
aufgenommen, das der Rotationsübertra gungseinrichtung 3 zugeführt wird.
Die Zahnräder
usw., die die Rotationsübertragungseinrichtung 3 bilden,
werden mit dem Schmieröl
geschmiert, das im Schmiermittelraum 9 auf sie aufgesprüht wird.
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Das
Paar der Rotoren 1, 2 ist in einer Rotorkammer 10 untergebracht,
die im Rotorgehäuse 7 ausgebildet
ist. Das Paar der Rotoren 1, 2 läuft in der Rotorkammer 10 um,
sodass die Rotorkammer 10 und Kompressionskammern 10a,
die durch das Paar der Rotoren 1, 2 gebildet sind,
in ihrer Größe aufeinander
folgend verkleinert werden, wodurch dort eingeführte Verbrennungsluft (Ansaugluft)
komprimiert wird.
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Der
Schmierkasten 6 dient zur Abstützung der Eingangswelle 5,
die die Drehkraft vom Motor 50 aufnimmt, über ein
erstes Lager 11, das an der Seite des Motors 50 angeordnet
ist, und über
ein zweites Lager 12, das an der Seite des Schmiermittelraums 9 angeordnet
ist. Eine erste Öldichtung 13 zur
Verhinderung des Ausströmens
von Schmieröl,
das dem ersten und dem zweiten Lager 11, 12 zugeführt wird, aus
dem Gehäuse 4 heraus
ist in einer Einsetzbohrung angeordnet, in die die Eingangswelle 5 eingesetzt
ist und die im Schmierkasten 6 ausgebildet ist.
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Ein
Ende der Drehwelle 14 des Schubrotors ist am Rotorgehäuse 7 über ein
drittes Lager 15 drehbar abgestützt, und das andere Ende derselben
ist an der Abdeckung 8 über
ein viertes Lager 16 drehbar abgestützt.
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Eine
zweite Öldichtung 18 zur
Verhinderung des Austritts von Schmieröl, das dem dritten Lager 15 zugeführt wird,
in die Rotorkammer 10 hinein durch die Einsetzbohrung mit
der dort eingesetzten Drehwelle 14 des Schubrotors hindurch
ist an einer Trennwand angebracht, die die Rotorkammer 10 und
den Schmiermittelraum 9 des Rotorgehäuses 7 begrenzt.
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Eine
dritte Öldichtung 19 zur.
Verhinderung des Austritts von Schmierfett, das im vierten Lager 16 abgedichtet
untergebracht ist, in die Rotorkammer 10 hinein ist in
der Einsetzbohrung angebracht, in der die Drehwelle 14 des
Schubrotors eingesetzt ist und die in der Abdeckung 8 ausgebildet
ist Ein Ende der Drehwelle 20 des Aufnahmerotors ist in
gleicher Weise wie die Drehwelle 14 des Schubrotors am
Rotorgehäuse 7 über ein
fünftes
Lager 21 abgestützt,
und das andere Ende derselben ist an der Abdeckung 8 über ein sechstes
Lager 22 abgestützt.
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Eine
vierte Öldichtung 23 zur
Verhinderung des Austritts des Schmieröls, das dem fünften Lager 21 zugeführt wird,
in die Rotorkammer 10 hinein durch eine Einsetzbohrung
hindurch, in der die Drehwelle 20 des Aufnahmerotors eingesetzt
ist, ist an einer Trennwand angebracht, die die Rotorkammer 10 und
den Schmiermittelraum 9 des Rotorgehäuses 7 begrenzt.
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Auch
ist eine fünfte Öldichtung 24 zur
Verhinderung des Austritts von in dem sechsten Lager 22 abgedichtet
untergebrachtem Schmierfett in die Rotorkammer 10 hinein
in einer Einsetzbohrung angebracht, in der die an der Abdeckung 8 abgestützte Drehwelle 20 des
Aufnahmerotors eingesetzt ist.
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Die
Rotationsübertragungseinrichtung 3 dient
zur synchronen Umlaufbewegung des Paars der Rotoren 1, 2 durch Übertragung
der Drehbewegung der Eingangswelle 5 an die Drehwellen 14, 20 des
Schubrotors bzw. des Aufnahmerotors. Die Rotationsübertragungseinrichtung 3 weist
ein erstes und ein zweites Zahnrad 31, 32 zur Übertragung
der Umlaufbewegung der Eingangswelle 5, die durch den Motor 50 angetrieben
wird, an die Drehwelle 14 für den Schubrotor und ein drittes
und ein viertes Zahnrad 33, 34 auf, wodurch die
an die Drehwelle 14 des Schubrotors vom zweiten Zahnrad 32 aus übertragene
Umlaufbewegung an die Drehwelle 20 des Aufnahmerotors übertragen
wird usw.
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Das
dritte und das vierte Zahnrad 33, 34 sind Steuerräder für die synchrone
Umlaufbewegung des Paars der Rotoren 1, 2.
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Der
Raum 41a zwischen den Öldichtungen 18, 23 und
den Lagern 15, 21 in der Trennwand, die die Rotorkammer 10 und
den Schmiermittelraum 9 des Rotorgehäuses 7 begrenzt, dient
dazu, eine Verbindung mit der Atmosphäre oder der Niederdruck-Abführungsbohrung 42,
die zum Äußeren des Rotorgehäuses 7 hin
offen ist, über
eine Ausblas-Abführungsbohrung 41 herzustellen.
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Ein
EIN-AUS-Ventil 43 zum Öffnen/Schließen der
Niederdruck-Abführungsbohrung 42 ist
an der Seite der Niederdruck-Abführungsbohrung 42 der
Ausblas-Abführungsbohrung 41 angeordnet.
Das EIN-AUS-Ventil 43 umfasst einen Ventilkörper 44 zum Öffnen/Schließen der
Niederdruck-Abführungsbohrung 42 und
einen Ventilkörper-Bewegungsraum 45,
in dem sich der Ventilkörper 44 verschiebt,
usw.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist der Ventilkörper-Bewegungsraum 45 durch
das Rotorgehäuse 7 gebildet.
Dennoch ist diese Ausführungsform nicht
auf diese Gestaltung beschränkt,
vielmehr kann ein unabhängiges
Ventilgehäuse
zur Unterbringung des Ventilkörpers 44 ausgebildet
sein.
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Auch
weist das EIN-AUS-Ventil 43 eine Gestaltung auf, bei der
die Kraft zum Öffnen
der Niederdruck-Abführungsbohrung 42 am
Ventilkörper 44 durch
den Druck der Niederdruckseite zur Einwirkung kommt, die am Ventilkörper 44 ausgeübt wird, d.h.
durch den atmosphärischen
Druck und das Gewicht des Ventilkörpers 44, während die
Kraft zum Schließen
der Niederdruck-Abführungsbohrung 42 am
Ventilkörper 44 durch
den Innendruck des Raums 41a ausgeübt wird.
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Insbesondere
ist, während
der Ventilkörper 44 im
Ventilkörper-Bewegungsraum 45 in
einer in vertikaler Richtung verschiebbaren Weise angeordnet ist,
die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 an der
oberen Seite des Ventilkörper-Bewegungsraums 45 ausgebildet,
und stellt die Auslass-Abführungsbohrung 41 eine
Verbindung mit der unteren Seite des Ventilkörper-Bewegungsraums 45 her.
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Wenn
der Innendruck des Raums 41a auf oder unter die Größe absinkt,
die dem atmosphärischen
Druck und dem Gewicht des Ventilkörpers 44 entspricht,
bewegt sich daher der Ventilkörper 44 nach
unten, und öffnet
er die Niederdruck-Abführungsbohrung 42,
während
im Gegensatz hierzu dann, wenn der Innendruck des Raums 41a höher als die
Größe ist,
die dem atmosphärischen
Druck und dem Gewicht des Ventilkörpers 44 entspricht,
sich der Ventilkörper 44 nach
oben bewegt und die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 verschließt.
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Der
Ventilkörper 44 weist,
wie in 3 dargestellt ist, einen zylindrischen Bereich 44a mit
einer zylindrischen Gestalt und einen Deckel 44b auf, an dem
der atmosphärische
Druck und der Innendruck des Raums 41a zur Einwirkung kommt
und der das axiale Ende des zylindrischen Bereichs 44a verschließt. Gemäß dieser
Ausführungsform
ist eine Vielzahl von Nuten 44c an dem vom Deckel 44b entfernt
angeordneten axialen Ende des zylindrischen Bereichs 44a ausgebildet.
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Der
Ventilkörper 44 gemäß dieser
Ausführungsform,
der aus Kunststoff herge stellt ist, ist nicht auf Kunststoff beschränkt, sondern
kann alternativ aus Metall hergestellt sein.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise der Kompressionseinrichtung gemäß dieser
Ausführungsform und
mit einem Paar Rotoren 1, 2 usw. kurz beschrieben.
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Das
Paar der Rotoren 1, 2 besitzt wie oben beschrieben
eine äußere Schraubengestalt,
die mit schraubenförmigen
Vorsprüngen
ausgebildet ist. Mit der synchronen Umlaufbewegung des Paars der
Rotoren 1, 2 über
die Rotationsübertragungseinrichtung 3 wird
die Verbrennungsluft in die Kompressionskammer 10a von
einem Einlass 35 aus angesaugt, der am axialen Ende des
Rotorgehäuses 7 in
der Nähe der
Abdeckung 8 ausgebildet ist.
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Im
Betrieb wird das Volumen der Kompressionskammer 10a fortlaufend
verkleinert, während
sich die Kompressionskammer von der Seite der Abdeckung 8 aus
in Richtung zu der Seite des Schmiermittelraums 9 hin bewegt,
während
das Paar der Rotoren 1, 2 umläuft. Die in die Kompressionskammer 10a eingesaugte
Luft wird daher allmählich
komprimiert, während
sie zu dem Schmiermittelraum 9 bewegt wird.
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Wenn
der Drehwinkel des Paars der Rotoren 1, 2 einen
vorbestimmten Wert erreicht, erreicht die Kompressionskammer 10a einen
Abgabeanschluss 36, der in einem Bereich in der Nähe des Schmiermittelraums 9 gebildet
ist. Auf diese Weise wird die bis dahin hermetisch geschlossene
Kompressionskammer 10a durch den Abgabeanschluss 36 geöffnet, und
wird die komprimierte Verbrennungsluft vom Abgabeanschluss 36 aus
abgegeben.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die hermetische Abdichtung der Kompressionskammer 10a, die
an der von dem Einlass 35 aus entfernt gelegenen Seite
des Paars der Rotoren 1, 2 ausgebildet ist, über die
hermetische Abdichtung der Kompressionskammer 10a hinaus
verbessert, die an der dem Einlass 35 näher gelegenen Seite der beiden
Rotoren 1, 2 ausgebildet ist, und wird die Verbrennungsluft
in der Kompressionskammer 10a komprimiert, die hauptsächlich an
der von dem Einlass 35 aus entfernt gelegenen Seite des
Paars der Rotoren 1, 2 ausgebildet ist. Der Abgabeanschluss 36 ist
deshalb an einer Seite des Rotorgehäuses 7 in einer dem
Einlass 35 diagonal gegenüberliegenden Beziehung ausgebildet, wobei
der Einlass 35 an der gegenüberliegenden Seite des Rotorgehäuses 7 ausgebildet
ist. Dennoch ist der Abgabeanschluss 36 selbstver ständlich nicht auf
diese Position beschränkt.
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Nachfolgend
werden die Funktionen und Wirkungen der Gaskompressionseinrichtung
gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben.
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Während die
Gaskompressionseinrichtung in Betrieb steht, steigt der Innendruck
der Kompressionskammer 10a auf etwa 2 atm an, steigt der
Innendruck des Raums 41 an, und bewegt sich der Ventilkörper 44 nach
oben und verschließt
die Niederdruck-Abführungsbohrung 42.
Auf diese Weise sind der Schmiermittelraum 9 und die Ausblas-Abführungsbohrung 41 usw.
alle in einem hermetischen Zustand geschlossen.
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Als
Folge wird die Größe des Drucks
des Schmiermittelraums 9, der Ausblas-Abführungsbohrung 41 usw.
im Wesentlichen gleichen der Größe des Drucks
(etwa 2 atm) der Kompressionskammer 10a. Daher ist verhindert,
dass die Verbrennungsluft aus der Kompressionskammer 10a zu
dem Schmiermittelraum 9 hin austritt, wodurch verhindert
ist, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Gaskompressionseinrichtung
abnimmt.
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Wenn
der Betrieb der Gaskompressionseinrichtung anhält, nimmt der Innendruck der
Kompressionskammer 10a ab. Andererseits tritt, da sich
der Innendruck des Schmiermittelraums 9 auf einem hohen
Level von etwa 2 atm befindet, das Hochdruckgas im Schmiermittelraum 9 in
die Kompressionskammer 10a durch die winzigen Spalte, die
zwischen den Drehwellen 14, 20 der Rotoren 1, 2 gebildet
sind, und dem dritten Lager 15, dem fünften Lager 21, der zweiten Öldichtung 18 bzw.
der vierten Öldichtung 23 hindurch
aus.
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Infolge
des Austritts des Hochdruckgases im Schmiermittelraum 9 in
die Kompressionskammer 10a hinein fallen jedoch der Innendruck
des Raums 41a und der Innendruck des Schmiermittelraums 9 schnell
und erheblich ab, und bewegt sich dann, wenn der Druck, der am Ventilkörper 44 zur
Einwirkung kommt, zu etwa 1,5 atm wird, der Ventilkörper 44 infolge
seines Gewichts nach unten, um dadurch die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 zu öffnen. Als
Folge wird der Druck des Schmiermittelraums 9 zum Äußeren des
Gehäuses 4 hin
durch die Ausblas-Abführungsbohrung 41 und
die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 hindurch
freigesetzt, sodass der Druck des Schmiermittelraums 9 im Wesentlichen gleich
dem atmosphärischen
Druck wird.
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Als
Folge ist verhindert, dass der Druck des Schmiermittelraums 9 über den
Innendruck der Kompressionskammer 10a hinaus ansteigt.
Daher strömt das
Hochdruckgas kontinuierlich vom Schmiermittelraum 9 aus
in die Kompressionskammer 10a ein, bis der Druck des Schmiermittelraums 9 im
Wesentlichen gleich dem Innendruck der Kompressionskammer 10a wird.
So kann verhindert werden, dass das Schmieröl im Schmiermittelraum 9 kontinuierlich
in die Kompressionskammer 10a hinein austritt. Daher kann
die Menge des Austritts des Schmieröls im Vergleich zum Stand der
Technik erheblich verringert werden.
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Solange
die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 offen
ist, strömt
Luft im Raum 41a vom Inneren des zylindrischen Bereichs 44a aus
zum Äußeren des
zylindrischen Bereichs 44a hin durch die Nuten 44c hindurch
und dann von dem Niederdruck-Abführungsbohrung 42 in
die Atmosphäre
aus. Daher bildet der Weg, der die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 und
den Raum 41a verbindet, eine zickzackförmige Labyrinthstruktur.
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Als
Folge wird nur die Luft niedriger Dichte, die leichter strömt, aus
dem Gehäuse 4 von
der Niederdruck-Abführungsbohrung 42 aus
abgegeben, während
das Schmieröl
höherer
Dichte, das weniger leicht strömt
als die Luft, auf der unteren Seite im Ventilkörper-Bewegungsraum 45 verbleibt.
Somit ist verhindert, dass das Schmieröl von dem Gehäuse 4 aus
abgegeben wird, während
es gleichzeitig ermöglicht
ist, den Innendruck des Raums 41a und des Schmiermittelraums 9 durch
schnelle Abgabe nur der Luft des Gehäuses 4 herabzusetzen.
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Weiter
ist verhindert, dass die Menge des Schmieröls verringert wird, was seinerseits
die Notwendigkeit einer häufigen
Wartungsarbeit ausschaltet, während
gleichzeitig definitiv verhindert ist, dass das Schmieröl von der
Seite des Schmiermittelraums 9 aus in die Kompressionskammer 10a hinein
austritt.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 ist
ein Schnitt durch eine Gaskompressionseinrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Der Unterschied der zweiten Ausführungsform gegenüber der
ersten Ausführungsform
wird nachfolgend hauptsächlich
unter Bezugnahme auf 4 erläutert. In 4 bezeichnen die
gleichen Bezugszeichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform
die Bauteile, die jeweils die gleichen Funktionen besitzen und die
nicht nochmals beschrieben werden.
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Insbesondere
ist gemäß der zweiten
Ausführungsform
eine Schmiermittel-Rückführungsnut 46 ausgebildet,
um Schmieröl,
das sich an der unteren Seite des Ventilkörper-Bewegungsraums 45 verbleibt,
in den Schmiermittelraum 9 zurückzuführen.
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In
Hinblick darauf, dass das an der unteren Seite des Ventilkörper-Bewegungsraums 45 verbleibende
Schmieröl
zum Schmiermittelraum 9 zurückgeführt werden kann, ist verhindert,
dass die Ausblas-Abführungsbohrung 41 durch
das Schmieröl verstopft
wird. Somit kann die Hochdruckluft im Raum 41a und im Schmiermittelraum 9 schnell
zur Atmosphäre
hin abgegeben werden, sobald der Betrieb der Gaskompressionseinrichtung
angehalten wird.
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Unmittelbar
nach dem Anhalten des Betriebs der Gaskompressionseinrichtung kann
daher der Innendruck des Raums 41a und des Schmiermittelraums 9 herabgesetzt
werden. Daher kann die Möglichkeit
des Austritts des Schmieröls
aus dem Schmiermittelraum 9 heraus und in die Kompressionskammer 10a hinein
definitiv herabgesetzt werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
sind die Nuten 44c am zylindrischen Bereich 44a ausgebildet,
um eine zickzackförmige
Labyrinthstruktur des Wegs zu bilden, der die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 und
den Raum 41a verbindet. Gemäß dieser Ausführungsform
ist andererseits gemäß Darstellung
in 5A, 5B eine Vielzahl von schräg verlaufenden
Bohrungen 44a im Ventilkörper 44 ausgebildet,
um eine zickzackförmige Labyrinthstruktur
des Wegs zu bilden, der die Niederdruck-Abführungsbohrungen 42 und
den Raum 41a verbindet.
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(Vierte Ausführungsform)
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist wie in 6A, 6B dargestellt
eine Vielzahl von Bohrungen 44a im äußeren Umfangsbereich des kreisförmigen,
scheibenförmigen
Ventilkörpers 44 ausgebildet,
um eine zickzackförmige
Labyrinthstruktur des Wegs auszubilden, der die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 und
den Raum 41a verbindet.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist wie in 7A, 7B dargestellt
der Ventilkörper 44 im Wesentlichen
als Rechteck mit Bezug auf den zylindrischen Ventilkörper-Bewegungsraum 45 ausgebildet.
Somit werden, wenn sich die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 öffnet, Luftkanäle entlang
des Außenumfangs
des Ventilkörpers 44 ausgebildet,
um hierdurch eine zickzackförmige
Labyrinthstruktur des Wegs zu bilden, der die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 und
den Raum 41a verbindet.
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(Weitere Ausführungsform)
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Obwohl
die oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung für
eine Gaskompressionseinrichtung zum Komprimieren von Verbrennungsluft
verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche
Anwendung beschränkt,
vielmehr kann sie auch bei einer Gaskompressionseinrichtung zum
Komprimieren von Wasserstoff oder anderen Gasen ebenso verwendet
werden.
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Auch
sind die Anwendungen der Erfindung nicht auf die Gaskompressionseinrichtung
der Schraubengattung wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern können
sie auch einen Verdrängungskompressor
des Wälzkolbentyps,
des Schneckentyps oder dergleichen mit gleicher Wirkung umfassen.
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Des
Weiteren verläuft
bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
die Richtung, in der sich der Ventilkörper 44 bewegt, vertikal,
das heißt,
der Ventilkörper 44 wird
unter Ausnutzung des Vorteils seines Gewichts bewegt, sodass kein
praktisches Problem auftritt, solange die Richtung, in der sich
der Ventilkörper 44 bewegt,
unter einem Winkel nicht größer als ±45° gegenüber der
Normalen verläuft.
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Obwohl
bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
der Ventilkörper 44 unter
Verwendung seines Gewichts bewegt wird, ist die Erfindung nicht
auf eine solche Verfahrensweise beschränkt, vielmehr kann die dem
Gewicht des Ventilkörpers 44 äquivalente
Kraft aus einem elastischen Mittel, beispielsweise einer Feder,
stammen.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 zur
Atmosphäre
hin geöffnet.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausbildung nicht
beschränkt, vielmehr
kann die Niederdruck-Abführungsbohrung 42 beispielsweise
zum Einlass 35 hin geöffnet
sein.
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Die
Erfindung ist bei jedem Fall anwendbar, der das Gedankengut und
den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht verlässt, die in den beigefügten Ansprüchen beschrieben
ist. Die Erfindung ist daher nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
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Zwar
ist die Erfindung unter Bezugnahme auf zu Zwecken der Erläuterung
ausgewählte
besondere Ausführungsformen
beschrieben, jedoch ist erkennbar, dass zahlreiche Modifikationen
durch den Fachmann durchgeführt
werden können,
ohne das Grundkonzept und den Umfang der Erfindung zu verlassen.