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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft einen Kompressor mit einem Drehmomentbegrenzer,
der die Kraftübertragung
unter einer übermäßig großen Last
unterbricht.
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2. Beschreibung der anderen
Bauform
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Ein
Kompressor mit einem Drehmomentbegrenzer ist in 6 gezeigt.
Bei einem Taumelscheibenkompressor 11 ist eine Antriebswelle 19 zwischen
einem vorderen Gehäuse 15 und
einem Zylinderblock 17 gelagert, der eine Regeldruckkammer 13 definiert;
eine Blockrolle 63 ist am vorderen Endteil der Antriebswelle 19 über einen
Drehmomentbegrenzer 21 gelagert. Eine scheibenartige Ansatzplatte (discal
lug plate) 25 ist am vorderen Teil der Antriebswelle 19 in
der Regeldruckkammer 13 fest angebracht, eine Taumelscheibe 27 ist
in Eingriff mit der Ansatzplatte 25 angeordnet. Eine Vielzahl
von Kolben 29 sind gleitverschieblich längs des Außenumfangs der Taumelscheibe 27 angeordnet.
Bei diesem Taumelscheibenkompressor 11 setzt die Drehung der
Blockrolle 23 die Antriebswelle 19 und die an
der Antriebswelle 19 befestigte Ansatzplatte 25 durch den
Drehmomentbegrenzer 21 in Drehung. Durch diese Drehung
der Ansatzplatte 25 wird die hierdurch in Eingriff kommende
Taumelscheibe 25 gedreht. Die Rotation oder Drehung der
Taumelscheibe 27 treibt die Kolben 29, wodurch
ein Fluid ausgetragen wird.
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Bei
diesem Taumelscheibenkompressor 11 ist eine Lippendichtung 31 zwischen
der Antriebswelle 19 und dem vorderen Gehäuse 15 angeordnet,
um ein Lecken eines Kühlmittels
oder dergleichen aus der Innenseite der Regeldruckkammer 13 zu
verhindern. Um der Lippendichtung 31 Schmieröl zuzuführen, wird
ein sehr langes zentrales oder mittiges Loch 33 vom hinteren
Ende der Antriebswelle bis in die Nähe der Lippendichtung 31 gebildet.
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Dieses
lange zentrale Loch 33 ist aber schwierig herzustellen
aufgrund der Neigung des Schneidmessers zu brechen oder aufgrund
der Tatsache, dass das Loch auf der einen Seite gekrümmt ausgebildet
wird und dass ein langer Zeitraum für den Bohrprozess andererseits
notwendig ist, wodurch sich das Problem hoher Kosten stellt.
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Der
Drehmomentbegrenzer 21 soll einen dünnen Teil bei einer gesteigerten
Axialkraft brechen, indem die Schraube unter einem extrem hohen
Moment angezogen wird. Mit der dauernden Änderung des Reibungskoeffizienten
kann der Drehmomentbegrenzer 21 bei einem erwarteten Moment
nicht tätig werden.
Um den Reibungskoeffizienten zu stabilisieren, ist daher ein Korrosionsschutzverfahren
auszuführen,
indem Fett oder dergleichen auf die Schraubenoberfläche und
die Sitzfläche
aufgetragen wird. Auch kann der Drehmomentbegrenzer 21,
der außerhalb
des Kompressors montiert ist, Wasser ausgesetzt werden, was Korrosionsschutzmaßnahmen
gegen Rost erfordert. Um weiterhin zu verhindern, dass der Schraubenteil
mit Wasser bedeckt wird, ist eine Gummikappe 35 erforderlich.
Alle diese Erfordernisse führen
zum Problem erhöhter
Kosten.
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Andere
Beispiele für
Taumelscheibenkompressoren sind beschrieben in den
Japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichungen
No. 2003-307265 und
2003-206950 .
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ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme zu lösen und
einen Kompressor zur Verfügung
zu stellen, der die Bearbeitung des mittigen Lochs erleichtert und
die Notwendigkeit der Korrosionsschutzmaßnahmen gegen Rost beim Drehmomentbegrenzer
fortfallen lässt.
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Um
das Ziel der Erfindung zu erreichen ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung
ein Kompressor vorgesehen, umfassend: eine durch den Vorderwandteil
eines Gehäuses
(15) geführte
Welle (43), eine Lippendichtung (31), die auf
dem Teil der Welle (43) angeordnet ist, der durch den Vorderwandteil
geführt
ist, ein Drehelement (25), das auf der Welle (43)
im Gehäuse
(15) angeordnet ist, Kompressionsmechanismen (27, 29),
die durch das Drehelement (25) in Drehung versetzt werden;
und Schmierölzuführungswege
(51, 69), die von dem hinteren Teil des Gehäuses (15)
zur Lippendichtung (31) durch die Welle (43) führen, wobei
die Welle (43) über
eine vordere Welle (47) und eine hintere Welle (45)
verfügt,
die miteinander über
einen Drehmomentbegrenzer (65) gekuppelt sind, wobei die Schmierölzuführungswege
miteinander in Verbindung stehen und das Drehelement (25)
auf der hintere Welle (45) fixiert ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, bei
dem das Drehelement eine Ansatzplatte (lug plate) ist, und die Kompressionsmechanismen
Kolben (29) sowie eine Taumelscheibe (27) sind,
die durch die Ansatzplatte (25) in Drehung versetzt wird.
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Bei
diesen Aspekten der Erfindung kann die Länge des in der Welle (45, 47)
gebildeten Lochs kürzer
werden, und der Prozess der Bildung des mittigen Lochs wird vereinfacht.
Auch, indem ein röhrenförmiges Material
für die
hintere Welle (45) Anwendung findet, können die Kosten beachtlich
reduziert werden. Auch macht die Zwischenschaltung des Drehmomentbegrenzers
(65) zwischen dem hinteren mittigen Loch (51)
und dem vorderen mittigen Loch (69) es möglich, eine
Schraube mit Innengewinde (53) und die Schraube (63)
mit Außengewinde
des Drehmomentbegrenzers (65) in das Schmieröl des Kühlmittels
einzutauchen, wodurch die Notwendigkeit von Rostschutzbehandlungen
fortfällt.
Auch wird der Drehmomentbegrenzer (65), der im Gehäuse (15) angebracht
ist, nicht dem Wasser ausgesetzt, wodurch die Notwendigkeit einer
wasserdichten Kappe oder einer Korrosionsschutzmaßnahme fortfällt.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, bei
dem der Drehmomentbegrenzer (65) einen Teil (63)
mit Außengewinde
einschließt,
der auf der Endfläche
einer aus der vorderen Welle (47) und der hinteren Welle
(45) durch einen Teil (61) kleineren Durchmessers
und einen Teil (53) mit Innengewinde gebildet ist, der
innerhalb der anderen aus vorderer Welle (47) und hinterer
Welle (45) von der Endfläche der anderen Welle ausgebildet
ist, und wobei der Teil (63) mit Außengewinde und der Teil (53)
mit Innengewinde ineinander verschraubt sind, während die Endfläche der
Innenwelle und die Endfläche
der anderen Welle in Kontakt miteinander stehen. Damit kann der
Drehmomentbegrenzer mit einem einfachen Aufbau konfiguriert und die
Kosten können
reduziert werden.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, bei
dem die eine über
den Teil (63) mit Außengewinde
verfügende Welle
die vordere Welle (47) und die andere über den Teil (53)
mit Innengewinde verfügende
Welle die hintere Welle (45) ist. Durch Verwendung eines
röhrenförmigen Elements
für die
hintere Welle (45) kann der Gewindebuchsenteil (53)
leicht bearbeitet werden.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, bei dem die
vorderen und hinteren Teile der hinteren Welle (85) über Lager (73, 57)
gelagert sind. Selbst in diesem Fall, bei dem der Schraubenteil
oder die Sitzfläche
nicht genau sind, wird ein Dezentrieren verhindert.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, bei
dem die vordere Welle (47) einen Teil (75) großen Durchmessers
einschließt,
um zu verhindern, dass der Drehmomentbegrenzer (65) aus
der Vorderwand des Gehäuses
(15) für
den Fall freikommt, dass der Drehmomentbegrenzer (65) aktiviert
wird und sich von der hinteren Welle (45) trennt.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, umfassend:
eine Welle (43) mit einem Endteil (77), der mit
einer Kraftquelle verbunden ist und dessen anderer Endteil das Innere
des Gehäuses
(15) erreicht, ein Drehelement (25), das auf der
Welle (43) im Gehäuse
(15) angeordnet ist, und Kompressionsmechanismen (27, 29), die
durch das Drehelement (25) in Drehung versetzt sind, wobei
ein Drehmomentbegrenzer (65) auf dem Teil des Antriebsübertragungsweges
angeordnet ist, der von dem einen Endteil (77) der Welle
(43) zum Drehelement (25) führt, das innerhalb des Gehäuses (15)
angeordnet ist.
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Gemäß einem
achten Aspekt der Erfindung ist ein Kompressor vorgesehen, bei dem
das Drehelement eine Ansatzplatte (25) ist und die Kompressionsmechanismen
(27, 29) eine Taumelscheibe (27) und
durch die Ansatzplatte (25) in Drehung versetzte Kolben
(29) sind. Bei diesen Konfigurationen wird der Drehmomentbegrenzer
(65), der im Frontgehäuse (15)
untergebracht ist, nicht der Feuchtigkeit ausgesetzt, wodurch die
Notwendigkeit einer wasserdichten Kappe und eines Korrosionsschutzes
gegen Rost fortfallen. Auch wird der Drehmomentbegrenzer, der im
Gehäuse
angeordnet ist, durch das Schmieröl des Kühlmittels geschmiert, so dass
ein stabiles Arbeitsmoment über
einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden kann.
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Die
Bezugszahlen in Klammern nach den jeweiligen Mitteln stellen ein
Beispiel der Übereinstimmung
mit spezifischen in später
zu beschreibenden Ausführungsformen
dar.
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Die
vorliegende Erfindung wird noch besser verständlich aus der Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, wie nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen
erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Längsschnitt
und zeigt einen Taumelscheibenkompressor gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
ein Schnitt und zeigt die wesentlichen Teile des Taumelscheibenkompressors
der 1.
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3 ist
ein Schnitt und zeigt die wesentlichen Teile des Taumelscheibenkompressors
der 1 bei abgeschaltetem Antrieb.
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4 ist
ein Längsschnitt
und zeigt die Zirkulation des Kühleröls im Taumelscheibenkompressor
der 1.
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5 ist
ein Längsschnitt
und zeigt einen Taumelscheibenkompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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6 ist
ein Längsschnitt
und zeigt den Taumelscheibenkompressor einer anderen Bauform.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun mit Bezug auf die 1 bis 5 erläutert. In
diesen Ausführungsformen
sind die gleichen Komponententeile wie die des in 6 gezeigten
Kompressors mit den gleichen Bezugszahlen jeweils bezeichnet und
werden daher nicht extra beschrieben.
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Ein
Taumelscheibenkompressor 41 gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist in den 1 bis 4 gezeigt.
Bei diesem Taumelscheibenkompressor 41 hat eine Antriebswelle 43 eine hintere
Welle 45 und eine vordere Welle 47.
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Die
hintere Welle 45 ist bevorzugt aus einem röhrenförmigen Material
mechanisch herausgearbeitet und mit einem hinteren mittigen Loch 51 von
der vorderen Endflä che 49 zu
ihrem hinteren Endteil entlang der Axialrichtung ausgebildet. Dieses
hintere mittige Loch 51 ist dafür vorgesehen, Schmieröl aus dem
Kühlmittel
aus einem Hochdruckölspeicherbehälter (nicht
gezeigt) nach vorne zu schicken, welcher auf der Rückseite
des Kompressors angeordnet ist. Der vordere Endteil des hinteren
mittigen Lochs 51 der hinteren Welle 45 sind mit
einem Teil 53 mit Innengewinde ausgebildet. Auch ist eine
Lagerfläche 55 auf
dem Außenumfang
des hinteren Endteils der hinteren Welle 45 gebildet. Ein
Lager 57 ist zwischen die Lagerfläche 55 und einen Zylinderblock 17 zwischengeschaltet,
um den hinteren Endteil der hinteren Welle 45 zu lagern.
Eine Ansatzplatte (lug plate) 25 ist unter Druck auf den
Außenumfang
des vorderen Endteils der hinteren Welle 45 passend aufgebracht.
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Die
vordere Welle 47 dagegen hat einen Teil mit Außengewinde 63,
der von der hinteren Endfläche 59 durch
einen Teil 61 kleinen Durchmessers vorsteht. Dieser Teil 63 mit
Außengewinde
ist mit dem Schraubteil 53 mit Innengewinde der hinteren Welle 45 verschraubt,
indem die hintere Endfläche 59 der
vorderen Welle 47 in Kontakt mit der vorderen Endfläche 49 der
hinteren Welle 45 gebracht wird. Die vordere Endfläche 49 und
der Teil 53 mit Innengewinde der hinteren Welle 45 sowie
die hintere End- oder Stirnfläche 59,
der Teil 61 kleinen Durchmessers sowie der Teil 63 mit
Außengewinde
der vorderen Welle 47 bilden einen Drehmomentbegrenzer 65.
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Die
vordere Welle 47 ist mit einem vorderen mittigen Loch 69 ausgebildet,
das von der hinteren Endfläche 59 nach
vorne zur Ölzuführungsöffnung 67 führt, die
in der Nachbarschaft der Lippendichtung 31 geformt ist.
Dieses vordere mittige Loch 69 ist dafür vorgesehen, das Schmieröl des Kühlmittels
von dem hinteren mittigen Loch 51 zur Lippendichtung 31 zu liefern.
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Eine
Lagerfläche 71 ist
auf der Rückseite
der Ölzuführungsöffnung 67 der
vorderen Welle 47 gebildet, und ein Lager 73 ist
zwischen der Lagerfläche 71 und
das vordere Gehäuse 15 zwischengeschaltet, wodurch
der hintere Teil der vorderen Welle 47 gelagert wird. Ein
Flanschteil 75 steht radial nach außen von dem hinteren Ende der
vorderen Welle 47 vor. Für den Fall, dass der Drehmomentbegrenzer 65 betätigt wird
und der Teil 61 kleinen Durchmessers bricht, greift der
Flanschteil 75 gegen den Außenumfang des Lagers 73 des
vorderen Gehäuses 15 und verhindert
so, dass die vordere Welle 47 freikommt.
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Eine
Blockrollenlagerung 77 mit einer Gewindeschraube ist am
vorderen Endteil der vorderen Welle 47 angeordnet, und
eine (nicht dargestellte) Blockrolle ist so ausgebildet, dass sie
sich auf der Blockrollenlagerung 77 anbringen lässt.
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Mit
dieser Konfiguration wird, solange der Kompressor unter normalen
Bedingungen arbeitet und eine normale Last auf die Ansatzplatte 25 von der
Blockrollenlagerung 77 ausgeübt wird, die hintere Endfläche 59 der
vorderen Welle 47 gegen die vordere Endfläche 49 der
hinteren Welle 45 aufgrund der Schraubverbindung zwischen
dem Teil mit Innengewinde 53 und dem Teil mit Außengewinde 63 des Drehmomentbegrenzers 65 pressen,
so dass der Antrieb von der vorderen Welle 47 auf die hintere
Welle 45 übertragen
wird. Dann wird die Antriebskraft von der Ansatzplatte 25,
die fest unter Druck in der hinteren Welle 45 sitzt, auf
den Kolben 29 durch die Taumelscheibe 27 übertragen.
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Solange
auch der Kompressor normal arbeitet, wie in 4 gezeigt,
strömt
das Schmieröl
des Kühlmittels
von der Hochdruckölspeicherung
(nicht dargestellt) zur Ölzuführungsöffnung 67 durch
das hintere mittige Loch 51 in der hinteren Welle 45 und das
vordere mittige Loch 69 der vorderen Welle 47 und
wird der Lippendichtung 31 zugeführt.
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Beim
Verfahren wird auch Schmieröl
des Kühlers
an den Teil mit Innengewinde 53 sowie den Teil 63 mit
Außengewinde
des Drehmomentbegrenzers 65 geliefert. Im Ergebnis kann
Korrosion verhindert werden, ohne dass Korrosionsschutzmaßnahmen
gegen Rost erforderlich wären,
der Reibungskoeffizient wird stabilisiert, wodurch eine dauernde
Veränderung
des Arbeitsmoments verhindert wird.
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Für den Fall,
dass der Kolben blockiert ist oder eine sonstige große Last
zwischen der vorderen Welle 47 und der Ansatzplatte 25 angelegt
wird, wird die vordere Welle 47 gegenüber der hinteren Welle 45 gedreht,
und der Teil mit Außengewinde 63 wird mit
einer starken Kraft von der Vorderwelle 47 aufgrund der
Schraubbeziehung zwischen dem Teil 63 mit Außengewinde
der Vorderwelle und dem Teil 53 mit Innengewinde der hinteren
Welle 47 gezogen, was zum Bruch des Teils 61 kleinen
Durchmessers führt.
Somit wird die Kraftübertragung
zwischen der hinteren Stirnfläche 59 der
vorderen Welle 47 und der vorderen Stirnfläche 49 der
hinteren Welle 45 unterbrochen.
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Wie
oben beschrieben, umfasst der Taumelscheibenkompressor 41 die
Welle 43, die sich zum Zylinderblock 17 durch
das Frontgehäuse 15,
die auf dem Teil der Welle 43 angeordnete Lippendichtung 31,
welche durch das vordere Gehäuse 15 geführt ist, sowie
durch die Ansatzplatte 25, die auf der Welle 43 vor
dem Frontgehäuse 15 angeordnet
ist, erstreckt, und die mittigen Löcher 51, 69 von
dem hinteren Teil der Welle 43 zur Lippendichtung 31 durch
die Welle 43 führen,
wobei die Welle 43 mit der hinteren Welle 45 und
der vorderen Welle 47 miteinander durch einen Drehmomentbegrenzer
gekuppelt sind, wobei die mittigen Löcher 51, 69 miteinander
in Verbindung stehen, während
die Ansatzplatte 25 auf der hinteren Welle 45 befestigt
oder fixiert ist. Im Ergebnis lassen sich die mittigen zu bohrenden
Löcher
verkürzen,
wodurch das Bearbeiten der mittigen Löcher erleichtert wird. Insbesondere,
wenn das röhrenförmige Material
für die
hintere Welle 45 verwendet wird, werden die Kosten beachtlich
reduziert. Auch die Zwischenschaltung des Drehmomentbegrenzers 65 zwischen dem
hinteren mittigen Loch 51 und dem vorderen mittigen Loch 69 macht
es möglich,
den Teil mit Innengewinde 53 sowie den Teil 63 mit
Außengewinde
des Drehmomentbegrenzers 65 in Schmieröl des Kühlmittels zu tauchen. Dadurch
kann eine Korrosionsschutzbehandlung, insbesondere gegen Rost, fortfallen,
ein stabiles Arbeitsmoment kann über
einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden. Auch wird der Drehmomentbegrenzer 65,
der innerhalb des Frontgehäuses 15 positioniert
ist, nicht Wasser ausgesetzt, und im Ergebnis sind die wasserdichte
Kappe und eine Korrosionsschutzbehandlung nicht erforderlich, was
zu reduzierten Kosten und einem stabilen Arbeitsmoment führt.
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Auch
besitzt der Drehmomentbegrenzer 65 den Teil 63 mit
Außengewinde
durch den Teil 61 kleinen Durchmessers auf der hinteren
Endfläche 59 der vorderen
Welle 47, der Teil 53 mit Innengewinde ist innen
bezüglich
der Frontendfläche 49 der
hinteren Welle 45 geformt, und der Teil 63 mit
Außengewinde und
der Teil 53 mit Innengewinde werden ineinander verschraubt,
während
die hintere Stirnfläche 59 der vorderen
Welle 47 und die vordere Stirnfläche 49 der hinteren
Welle 45 in Kontakt miteinander stehen. Daher kann der
Drehmomentbegrenzer 65 mit einem einfachen Aufbau und reduzierten
Kosten konfiguriert werden.
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Weiterhin
ist der hintere Endteil der vorderen Welle 47 mit der Flanscheinheit 75 ausgebildet,
die radial nach außen
vorsteht. Selbst für
den Fall, dass der Drehmo mentbegrenzer 65 aktiviert wird
und der Teil 61 kleinen Durchmessers bricht, wird die vordere Welle 47 daran
gehindert, freizukommen.
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Als
Nächstes
soll eine zweite Ausführungsform
mit Bezug auf 5 erläutert werden.
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Auch
bei diesem Taumelscheibenkompressor 81 verfügt eine
Antriebswelle 83 über
eine hintere Welle 85 und eine vordere Welle 87.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform – gezeigt
in 1 – jedoch,
ist die hintere Welle 85 bis zu einer Stelle verlängert, die
vor dem vorderen Ende des Lagers 73 und hinter der Ölzuführungsöffnung 67 liegt;
eine Lagerfläche 89 ist
auf dem Außenumfang
der Verlängerung
der hinteren Welle 85 ausgebildet. Damit ist die hintere
Welle 85 entsprechend länger
und ist mit ihren Enden durch die Lager 73 und 57 gelagert.
Auch ist die Ansatzplatte 25 unter Druck auf dem Außenumfang
der hinteren Welle 85 an einer Stelle um ein vorbestimmtes
Stück hinter
deren vorderer Endfläche
eingepasst. Die vordere Welle 87 dagegen ist entsprechend
um die zusätzliche
Länge der
hinteren Welle 85 verkürzt
und ist nicht direkt durch ein Lager gelagert, vielmehr auf der
hinteren Welle 85 durch die Schraubbeziehung zwischen dem
Teil mit Innengewinde 53 und dem Teil mit Außengewinde 63 des Drehmomentbegrenzers 65 abgestützt bzw.
gelagert.
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Wie
oben beschrieben, sind bei diesem Taumelscheibenkompressor 81 die
vorderen und hinteren Endteile der hinteren Welle 85 durch
die Lager 57, 73 gelagert und daher wird eine
Dezentrierung selbst in dem Fall verhindert, dass die Schraubteile oder
die Sitzfläche
oder eines von beiden oder beides nicht genau ausgebildet ist bzw.
sind.
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Obwohl
die oben genannten Ausführungsformen
sich auf einen Kompressor beziehen, bei dem die Taumelscheibe in
Eingriff von den Kolben über die
Schuhe erfasst wird, ist die Erfindung nicht auf diese Konfiguration
begrenzt und kann natürlich
auch bei einem Taumelscheibenkompressor vom Schwenk- oder Schwingtyp
verwendet werden, um die Kolben mit einer Kombination der Antriebsplatte und
der Wobbleplatte anzutreiben.
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Während die
Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde,
die der Erläuterung
wegen ausgewählt
wurden, ist es selbstverständlich,
dass zahlreiche Modifikationen durch Fachleute an ihr vorgenommen
werden können,
ohne vom Grundkonzept und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.