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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundfluidmaschine, die einen
ersten und einen zweiten Fluidfördermechanismus aufweist,
und genauer eine Verbundfluidmaschine, bei der eine Ansaugdurchflussmenge
des ersten Fluidfördermechanismus verdrängt wird,
während ein zweiter Fluidfördermechanismus spiralförmige
Roots-Rotoren umfasst.
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Die
ungeprüfte
japanische
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 8-144977 ,
deren entsprechendes
US-Patent
auch als US-Patent Nr. 5,549,463 veröffentlicht
wurde, offenbart eine Trockenvakuumpumpe mit einem Paar von Schraubenrotoren
in einem Gehäuse. Das Paar der Schraubenrotoren wird gedreht,
während sie ineinander greifen. Das Fluid wird von einem
Einlass in einen im Gehäuse zum Kommunizieren mit dem Einlass
ausgebildeten Ansaugraum eingeführt, und wird vom Gehäuse ausgestoßen.
Die
ungeprüfte japanische
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-083783 offenbart
eine Schrauben-Fluidmaschine, bei der das Fluid in ein Gehäuse
eingeführt wird, dann komprimiert wird, und von der Ansaugseite
zur Ausstoßseite gefördert wird. Bei solchen Schrauben-Fluidmaschinen
wird die Durchflussmenge des Ansaugfluids in den Ansaugraum verdrängt,
das bedeutet, das in den Ansaugraum pro Zeiteinheit eingeführte,
erhöhte Volumen wird verdrängt. Ähnlich
wird der Durchflussmenge des Ansaugfluids in einem Getriebeschnecken-/Scroll-Kompressor
verdrängt. Eine solche Fluidmaschine wie eine Schrauben-Fluidmaschine,
eine Scroll-Fluidmaschine, oder eine Kolben-Fluidmaschine oder ähnliches
wird als positive Verdrängerfluidmaschine bezeichnet. Wenn
eine positive Verdrängerfluidmaschine verwendet wird, kann eine
Pulsation des Ansaugfluids aufgrund der Verdrängung der
in den Ansaugraum eingeführten Durchflussmenge auftreten.
Wenn die Fluidmaschine außerhalb auftretende Luft einführt,
kann die Ansaugpulsation Lärm verursachen.
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Die
Vakuumpumpe der ungeprüften
japanischen
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 8-144977 weist
auf der Vakuumseite auch eine Rootspumpe mit gerade gestalteten
Roots-Rotoren auf. Die Durchflussmenge des Ansaugfluids in den Ansaugraum
wird in der Rootspumpe mit geraden Rotoren auch verdrängt,
und dies bedingt eine Ansaugpulsation.
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Wenn
ein Schalldämpfer oder ein Resonator an der Ansaugseite
angebracht ist, kann der Ansauglärm unterdrückt
werden. Jedoch ist der Schalldämpfer oder der Resonator
groß gestaltet, und entsprechend wird die gesamte Dimension
der Fluidmaschine erhöht.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Verbundfluidmaschine mit einem
ersten und einem zweiten Fluidfördermechanismus gerichtet,
die eine Dimensionsvergrößerung vermeidet, während
die Ansaugpulsation unterdrückt wird.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Verbundfluidmaschine
einen ersten und einen zweiten Fluidfördermechanismus auf. Der
erste Fluidfördermechanismus umfasst eine Aufnahmekammer,
einen beweglichen Körper und einen Ansaugraum. Der bewegliche
Körper ist in der Aufnahmekammer aufgenommen. Der Ansaugraum wird
durch die Aufnahmekammer und den beweglichen Körper definiert.
Der Ansaugraum ist mit dem Einlass verbunden, und die Durchflussmenge
des in den Ansaugraum eingeführten Fluids wird verdrängt. Der
bewegliche Körper führt eine Ansaugbewegung durch,
um das Fluid in den Ansaugraum einzuführen, und führt
eine Ausstoßbewegung durch, um das Fluid aus der Aufnahmekammer
auszustoßen. Der zweite Fluidfördermechanismus
ist mit dem ersten Fluidfördermechanismus kombiniert, um
stromaufwärts vom ersten Fluidfördermechanismus
platziert zu sein, um das Fluid zum Ansaugraum des ersten Fluidfördermechanismus
zu fördern. Der zweite Fluidfördermechanismus
umfasst ein Roots-Rotorgehäuse und ein Paar spiralförmiger
Roots-Rotoren. Die spiralförmigen Roots-Rotoren weisen
eine entsprechende Rotationsachse und mehrere Flügel um
die Rotationsachse herum auf. Die Flügel greifen ineinander,
wenn sich die spiralförmigen Roots-Rotoren im Roots-Rotorgehäuse
drehen. Die Flügel haben eine derartige spiralförmige
Gestalt, dass die Flügel in eine entsprechende Richtung
um die Rotationsachse herum verdreht sind.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offenkundig,
die anhand eines Beispiels die Hauptpunkte der Erfindung darstellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neu vermutet werden,
werden im Besonderen in den angehängten Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung zusammen mit Zielen und Vorteilen hiervon
kann am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
der derzeitigen bevorzugten Ausführungsformen zusammen
mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, bei denen:
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1 eine
ebene Schnittansicht ist, die eine Verbundfluidmaschine mit einem
ersten und einem zweiten Fluidfördermechanismus gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2A eine
in einer Linie I-I von 1 entnommene Querschnittsansicht
ist;
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2B eine
in einer Linie II-II von 2A entnommene
Querschnittsansicht ist;
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3 eine
veranschaulichende Ansicht ist, bei der spiralförmige Roots-Rotoren
eines spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus
als der zweite Fluidfördermechanismus von der Hinterseite
betrachtet werden;
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4A eine
Seitenansicht eines Paares von spiralförmigen Roots-Rotoren
eines spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus
als der zweite Fluidfördermechanismus ist;
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4B eine
Seitenansicht des anderen Paares des spiralförmigen Roots-Rotors
ist;
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5 eine
ebene Schnittansicht gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6A eine
ebene Schnittansicht gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; und
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6B eine
in einer Linie IV-IV von 6A entnommene
Querschnittsansicht ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
Folgende beschreibt die erste Ausführungsform einer Verbundfluidmaschine
mit einem ersten und einem zweiten Fluidfördermechanismus der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4. Der erste Fluidfördermechanismus
ist eine positive Verdrängerfluidmaschine und ist als ein Schrauben-Fluidfördermechanismus
ausgeführt. Es sei angemerkt, dass die Vorder- und Hinterseite
des Schrauben-Fluidfördermechanismus als rechte Seite und
die linke Seite in 1 gekennzeichnet sind.
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Bezug
nehmend auf 1 weist eine Verbundfluidmaschine 100 einen
Schrauben-Fluidfördermechanimus 10 als einen ersten
Fluidfördermechanismus auf. Der Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 hat
ein Vordergehäuse 11. Eine Trennwand 12 ist
mit dem Hinterende des Vordergehäuses 11 verbunden.
Ein elektrischer Motor M ist im Motorgehäuse M1 aufgenommen
und an der Hinterseite der Trennwand 12 angeordnet. Das
Motorgehäuse M1 ist mit der Trennwand 12 durch
ein Getriebe-/Zahnradgehäuse 13 verbunden. Eine
Gehäuseanordnung des Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 weist ein
Vordergehäuse 11, die Trennwand 12, das
Zahnradgehäuse 13 und das Motorgehäuse
M1 auf.
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Ein
Wellenloch 121 ist durch die Trennwand 12 ausgebildet.
Das Vordergehäuse 11 hat eine Endwand 14,
und ein Wellenloch 141 ist durch die Endwand 14 ausgebildet.
Der elektrische Motor M weist eine Drehwelle 15 auf, um
sich durch die Wellenlöcher 121, 141 zu
erstrecken. Die Drehwelle 15 dient als eine Antriebswelle
und ist durch Radiallager 16, 17 drehbar gestützt,
die entsprechend in den Wellenlöchern 121, 141 aufgenommen
sind. Ähnlich ist ein Wellenloch 122 durch die
Trennwand 12 ausgebildet, und ein Wellenloch 142 ist
durch die Endwand 14 des Vordergehäuses 11 ausgebildet.
Eine Drehwelle 18 erstreckt sich durch die Wellenlöcher 122, 142.
Die Drehwelle 18 dient als eine Antriebswelle, und ist durch
Radiallager 19, 20 drehbar gestützt,
die in dem Wellenloch 121 der Trennwand 12 und
dem Wellenloch 142 der Endwand 14 aufgenommen
sind. Die Drehwellen 15, 18 sind zueinander parallel
angeordnet. Wellendichtmechanismen 29, 30 sind
Lippendichtungen und neben den Lagerungen 16, 19 angeordnet.
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Das
Vordergehäuse 11 und die Aufteilwand 12 bilden
ein Schraubenrotorgehäuse 23. Das Schraubenrotorgehäuse 23 definiert
eine Schraubenpumpenkammer 231 als eine Aufnahmekammer für
ein Paar von Schraubenrotoren 21, 22. Der Schraubenrotor 21 als
ein beweglicher Körper ist an der Drehwelle 15 befestigt,
und der Schraubenrotor 22 als ein beweglicher Körper
ist an der Drehwelle 18 befestigt. Die Schraubenrotoren 21, 22 sind
in der Schraubenpumpenkammer 231 derart angeordnet, dass
die Schraubenrotoren 21, 22 ineinander eingreifen,
wobei sie ein leichtes Spiel dazwischen ausbilden.
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Der
Schraubenrotor 21 weist ein Schraubengewinde 24 auf,
und die Breite W1 des Schraubengewindes 24 wird enger während
sich das Schraubengewinde 24 der Aufteilwand 12 von
der Endwand 14 des Vordergehäuses 11 nähert. Ähnlich
weist der Schraubenrotor 22 ein Schraubengewinde 25 auf, und
die Breite W2 des Schraubengewindes 25 wird enger während
sich das Schraubengewinde 25 der Aufteilwand 12 von
der Endwand 14 des Vordergehäuses 11 nähert.
Die Schraubensteigung p1 des Schraubengewindes 24 des Schraubenrotors 21 wird kleiner
während sich das Schraubengewinde 24 der Aufteilwand 12 von
der Endwand 14 des Vordergehäuses 11 nähert.
Die Schraubensteigung p2 des Schraubengewindes 25 des Schraubenrotors 22 wird kleiner
während sich das Schraubengewinde 25 der Aufteilwand 12 von
der Endwand 14 des Vordergehäuses 11 nähert.
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Das
Vordergehäuse 11 weist eine Umfangswand 28 auf,
die ausgebildet ist, die Schraubenpumpenkammer 231 zu umschließen,
und es besteht ein leichtes Spiel zwischen der Umfangswand 28 und den
Schraubengewinden 24, 25.
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Wie
in 2A gezeigt, weist die Umfangswand 28 des
Vordergehäuses 11 einen Einlass 281 auf,
um sich hier hindurch in der Nähe eines axialen Endes des
Schraubenrotors 22 zu öffnen, wo die Schraubensteigung
p2 maximal ist. Die Umfangswand 28 weist einen Auslass 282 auf,
um sich hier hindurch in der Nähe des anderen axialen Endes
des Schraubenrotors 22 zu öffnen, wo die Schraubensteigung
p2 minimal ist. Wie in 2B gezeigt, wird in der Schraubenpumpenkammer 231 durch
die Schraubenrotoren 21, 22 ein Ansaugraum H1
definiert. Der Ansaugraum H1 ist mit dem Einlass 281 verbunden,
wenn das Fluid in den Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 eingeführt
wird. Das in den Ansaugraum H1 pro Zeiteinheit eingeführte
Fluidvolumen wird in Übereinstimmung mit der Rotation der Schraubenrotoren 21, 22 verdrängt.
Der Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 entspricht
dem ersten Fluidfördermechanismus, bei dem die Durchflussmenge
des in den Ansaugraum H1 eingeführten Fluids verdrängt
wird.
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Wie
in 1 gezeigt, erstreckt sich die Drehwelle 18 durch
die Aufteilwand 12 und ragt in das Zahnradgehäuse 13.
Zahnräder 26, 27 sind an den Drehwellen 15, 18 entsprechend
im Zahnradgehäuse 13 in einem gegenseitig eingegriffenen
Zustand befestigt. Wenn der elektrische Motor M betrieben wird, dreht
sich die Drehwelle 15 in der durch einen Pfeil R1 in 1 gekennzeichneten
Richtung, und der Schraubenrotor 21 dreht sich zusammen
mit der Drehwelle 15 in der Richtung des Pfeils R1. Die
Drehwelle 18 empfängt die Antriebskraft vom elektrischen Motor
M durch die Zahnräder 26, 27. Die Drehwelle 18 wird
in der durch einen Pfeil R2 gekennzeichneten Richtung rotiert, was
die Gegenrichtung zur Rotationsrichtung der Drehwelle 15 ist.
Entsprechend wird der Schraubenrotor 22 zusammen mit der
Drehwelle 18 in der Richtung des Pfeils R2 rotiert.
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Ein
spiralförmiger Roots-Fluidfördermechanismus 37 als
ein zweiter Fluidfördermechanismus ist mit dem Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 kombiniert.
Ein Roots-Rotorgehäuse 31 des spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37 ist an der Endwand 14 des
Vordergehäuses 11 angebunden. Die sich durch die
Endwand 14 erstreckenden Drehwellen 15, 18 ragen
in das Roots-Rotorgehäuse 31. In dem Roots-Rotorgehäuse 31 ist
ein Paar von spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 aufgenommen. Der
spiralförmige Roots-Rotor 32 ist an der Drehwelle 15 befestigt,
und der spiralförmige Roots-Rotor 33 ist an der
Drehwelle 18 befestigt. Das Roots-Rotorgehäuse 31 und
die Endwand 14 des Vordergehäuses 11 definieren
eine Roots-Pumpenkammer 311. Die spiralförmigen
Roots-Rotoren 32, 33 sind in der Roots-Pumpenkammer 311 in
einem gegenseitig eingegriffenen Zustand mit einem leichten Spiel
dazwischen angeordnet.
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Die
Drehwelle 15 weist eine Rotationsachse 151 auf,
und die Drehwelle 18 weist eine Rotationsachse 181 auf. 3 zeigt
die spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 von
der Hinterseite aus gesehen, um die verdrehten Zustände
der spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 zu
erklären. Wie in 3 gezeigt,
weist der spiralförmige Roots-Rotor 32 drei Flügel 34 auf,
die in der Radialrichtung der Drehwelle 15 hervorstehen. Ähnlich
weist der spiralförmige Roots-Rotor 33 drei Flügel 35 auf,
die in der Radialrichtung der Drehwelle 18 hervorstehen.
Die Flügel 34 des Roots-Rotors 32 sind
gleichwinklig in regelmäßigen Intervallen von
120 Grad um die Rotationsachse 151 der Drehwelle 15 angeordnet,
um eine rotationssymmetrische Gestalt von 120 Grad aufzuweisen.
Die Flügel 35 des Roots-Rotors 33 sind
gleichwinklig in regelmäßigen Intervallen von
120 Grad um die Rotationsachse 181 der Drehwelle 18 angeordnet,
um eine rotationssymmetrische Gestalt von 120 Grad aufzuweisen.
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Wie
in 4A gezeigt, sind die Flügel 34 in einer
spiralförmigen Gestalt derart ausgebildet, dass der Roots-Rotor 32 spiralförmig
in einer Uhrzeigerrichtung um die Achse des Rotors 32,
d. h. die Rotationsachse 151 der Drehwelle 15,
verdrillt ist. Wie ähnlich in 4B gezeigt,
sind die Flügel 35 in einer spiralförmigen
Gestalt derart ausgebildet, dass der Roots-Rotor 33 spiralförmig
in einer Gegenuhrzeigerrichtung um die Achse des Rotors 33,
d. h. die Rotationsachse 181 der Drehwelle 18,
verdrillt ist. Mit anderen Worten sind die Flügel 34, 35 in
einer spiralförmigen Gestalt derart ausgebildet, dass die
Flügel 34, 35 spiralförmig von
einem Ende zu einem anderen Ende um die Rotationsachsen 151, 181 in
einer entsprechend vorbestimmten Richtung verdrillt sind, wie sich
die Flügel 34, 35 in der Axialrichtung
der Drehwellen 15, 18 bewegen. Die Flügel 34, 35 haben
ihren Verdrillwinkel Φ, der eine Winkeldifferenz der Flügel 34, 35 an
beiden Axialendflächen definiert ist. Die Verdrillwinkel
der Flügel 34, 35 der Roots-Rotoren 32, 33 sind
in der ersten Ausführungsform durchgehend 60 Grad. 3 stellt
beide Endflächen der verdrillten Roots-Rotoren 32, 33 in
der Axialrichtung der Rotationsachsen 151, 181 dar.
Der Verdrillwinkel Φ der Flügel 34, 35 der
spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 ist
derart festgelegt, um der Gleichung Φ =(360°/2n)X
zu genügen, wo n die Anzahl der Flügel pro Roots-Rotor
und X eine positive Ganzzahl ist. In der ersten Ausführungsform
ist die Anzahl der Flügel 34, 35 drei,
und der Verdrillwinkel ist 60 Grad.
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Wie
in 2A und 3 gezeigt, sind ein Einlass 361 und
ein Auslass 362 für die Roots-Pumpenkammer 311 durch
die Umfangswand 36 des Roots-Rotorgehäuses 31 ausgebildet,
um die Roots-Pumpenkammer 311 mit dem Einlass 361 und dem
Auslass 362 zu verbinden. Ein Ansaugraum H2 ist in der
Roots-Pumpenkammer 311 durch die spiralförmigen
Roots-Rotoren 32, 33 definiert, um mit dem Einlass 361 verbunden
zu sein. Die Drehwellen 15, 18, das Roots-Rotorgehäuse 31,
und die spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 bilden
den spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37.
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Die
Drehwelle 15 als die Antriebswelle ist mit dem Schraubenrotor 21 als
einer des Paar der Schraubenrotoren 21, 22 für
den Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 verbunden.
Die Drehwelle 15 ist auch mit dem spiralförmigen
Roots-Rotor 32 als einem des Paars der spiralförmigen
Roots-Rotoren 32, 33 für den spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37 verbunden. Die
Drehwelle 18 als die Antriebswelle ist mit dem Schraubenrotor 32 als
das andere des Paares der Schraubenrotoren 21, 22 für
den Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 verbunden. Die
Drehwelle 18 ist auch mit dem spiralförmigen Roots-Rotor 33 als
dem anderen des Paares der spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 für
den spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 verbunden.
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Der
Auslass 362 des spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 und
der Einlass 281 des Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 sind durch
ein Einführrohr 38 verbunden. Das bedeutet, der
spiralförmige Roots-Fluidfördermechanismus 37 ist
stromaufwärts vom Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 gelegen.
Wenn der elektrische Motor M betrieben wird, wird die Drehwelle 15 in
der Richtung des Pfeils R1 gedreht, und die Drehwelle 18 wird
in der Richtung des Pfeils R2 gedreht, und die Schraubenrotoren 21, 22 und
die spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 werden
gemeinschaftlich mit den Drehwellen 15, 18 gedreht.
Sobald die spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 gedreht
werden, wird die in dieser Ausführungsform als das Fluid
dienende Luft in den Ansaugraum H2 eingeführt, zum Auslass 362 gefördert,
und dann vom Auslass 362 zum Einführrohr 38 ausgestoßen.
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Während
die Schraubenrotoren 21, 22 drehen, führen
die Schraubenrotoren 21, 22 eine Ansaugbewegung
durch, bei der die Luft in den Ansaugraum H1 eingeführt
wird, und führen eine Ausstoßbewegung durch, bei
der die Luft von der Schraubenpumpenkammer 231 ausgestoßen
wird. Die Luft im Einführrohr 38 wird aufgrund
der Rotation der Schraubenrotoren 21, 22 in den
Ansaugraum H1 eingeführt. Die in den Ansaugraum H1 eingeführte
Luft wird vom Einlass 281 zum Auslass 282 gefördert, während
sie komprimiert wird, und wird dann von der Schraubenpumpenkammer 231 ausgestoßen.
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Gemäß der
obigen ersten bevorzugten Ausführungsform können
die folgenden vorteilhaften Effekte erzielt werden.
- (1) Im Schraubenfluidfördermechanismus 10 wird die
Durchflussmenge des in den Ansaugraum H1 eingeführten Fluids
verdrängt. Mit anderen Worten wird das erhöhte
Volumen des Fluids in den Ansaugraum H1 pro Zeiteinheit verdrängt.
Diese Verdrängung bedingt die Ansaugpulsation, und wird
durch das Einführrohr 38 zum Auslass 362 übertragen.
Die Ansaugpulsation gelangt jedoch nicht durch den spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37 zwischen den spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33,
oder zwischen dem Roots-Rotorgehäuse 31 und den
spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33.
Mit anderen Worten unterbindet der spiralförmige Roots-Fluidfördermechanismus 37 die
durch den Schrauben-Fluidmechanismus 10 bedingte Ansaugpulsation
zur Ansaugseite (Einlass 361) des spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37.
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Der
Ansaugraum H2 des spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 ist
mit dem Einlass 361 verbunden und ist durch das Paar der
spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 definiert,
die im Roots-Rotorgehäuse 31 ineinander eingreifen.
Die Durchflussmenge des Fluids in den Ansaugraum H2 pro Zeiteinheit
wird im spiralförmigen Roots-Rotorfluidfördermechanismus 37 im
Wesentlichen nicht verdrängt. Wenn die Durchflussmenge
des Fluids in den Ansaugraum H2 nicht verdrängt wird, ist
die Ansaugpulsation extrem klein.
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Deshalb
ist in der Verbundfluidmaschine 100 mit dem Schraubenfluidfördermechanismus 10 und dem
spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 mit
den spiralförmigen Roots-Rotoren 32, 33 die zur
Ansaugseite der spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 übertragene
Ansaugpulsation extrem klein.
- (2) Die Verbundfluidmaschine 100 mit
dem Schraubenfluidfördermechanismus 10 und dem spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37 gemäß der
ersten Ausführungsform ist verkleinert, verglichen mit
dem Fall, bei dem ein Schalldämpfer oder ein Resonator
mit einer großen Ausgestaltung verwendet wird.
- (3) Der Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 der
Verbundfluidmaschine 100 stößt trotz
der kompakten Dimension hoch-bedrucktes Fluid mit hoher Durchflussmenge
aus, und erreicht eine hohe Effizienz. Die Verbundfluidmaschine 10 mit dem
Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 und dem spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37 erreicht ein Verkleinern
und eine hohe Effizienz, während die Ansaugpulsation unterdrückt wird.
- (4) Die Drehwelle 15 wird vom Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 und
dem spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 gemeinsam benutzt.
Mit anderen Worten dient die Drehwelle 15 als die Antriebswelle
des Schraubenrotors 21 für den Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 und
als Antriebswelle des spiralförmigen Roots-Rotors 32 für
den spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37. Ähnlich
wird die Drehwelle 18 vom Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 und
dem spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37 gemeinsam
genutzt. Die Drehwelle 18 dient als die Antriebswelle des Schraubenrotors 22 des
Schraubenfluidfördermechanismus 10 und als die
Antriebswelle des spiralförmigen Roots-Rotor 33 für
den spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37.
Eine solche Struktur verhindert ein Vergrößern
des gesamten Aufbaus der Verbundfluidmaschine 100.
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Das
Folgende beschreibt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, wie sie in einer Verbundfluidmaschine ausgeführt
wird, bei der ein Scroll-Fluidfördermechanismus als ein
erster Fluidfördermechanismus mit Bezugnahme auf 5 dient.
In der folgenden zweiten Ausführungsform werden die gleichen
Referenzzeichen und Symbole wie in der ersten Ausführungsform
verwendet, und die Beschreibung der gleichen Bereiche und Elemente
wird weggelassen oder vereinfacht.
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Eine
Verbundfluidmaschine 200 weist einen Scroll-Fördermechanismus 39 als
eine positive Verdrängerfluidmaschine auf, die als der
erste Fluidfördermechanismus dient. Der Scroll-Fluidfördermechanismus 39 umfasst
eine bewegliche Getriebeschnecke 40, eine feste Getriebeschnecke 44 und
einen elektrischen Motor 41. Die bewegliche Getriebeschnecke 40 ist
in einer in der festen Getriebeschnecke 44 ausgebildeten
Aufnahmekammer 441 aufgenommen, um eine Kreisbewegung durchzuführen. Ein
Ansaugraum H3 ist durch die beweglichen Getriebeschnecke 40 und
die feste Getriebeschnecke 44 am äußeren
Umfang hiervon definiert, und ist mit einem Einlass 43 verbunden.
Der elektrische Motor 41 dient als eine Antriebsquelle
des Scroll-Fluidfördermechanismus 39. Der elektrische
Motor 41 umfasst eine Antriebswelle 42, die mit
der beweglichen Getriebeschnecke 40 verbunden ist. Wenn
die Antriebswelle 42 des elektrischen Motors 41 gedreht wird,
kreist die bewegliche Getriebeschnecke 40 als ein beweglicher
Körper, und der Durchflussmenge des Fluids in den Ansaugraum
H3 wird verdrängt. Die bewegliche Getriebeschnecke 40 und
die feste Getriebeschnecke 44 greifen ineinander, um eine
Kompressionskammer 45 dazwischen auszubilden. Aufgrund
der Kreisbewegung der beweglichen Getriebeschnecke 40 wird
die Kompressionskammer 45 zum inneren Umfang des Scroll-Fluidfördermechanismus 39 verschoben,
während sein Volumen schrittweise abnimmt und die durch
den Ansaugraum H3 eingeführte Luft komprimiert wird. Die
Kreisbewegung der beweglichen Getriebeschnecke 40 entspricht
der Ansaugbewegung, bei der die Luft in den Ansaugraum H3 eingeführt
wird, und entspricht auch der Ausstoßbewegung, bei der
die Luft von der Aufnahmekammer 441 ausgestoßen
wird.
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Bei
der Verbundfluidmaschine 200 wird ein spiralförmiger
Roots-Fluidfördermechanismus 37A als der zweite
Fluidfördermechanismus mit einem Motorgehäuse 411 des
elektrischen Motors 41 kombiniert. Der spiralförmige
Roots-Fluidfördermechanismus 37A weist spiralförmige
Roots-Rotoren 32, 33 in einer in einem Roots-Rotorgehäuse 31A definierten
Roots-Pumpenkammer 311 auf. Die spiralförmigen
Roots-Rotoren 32, 33 sind entsprechend an den
Drehwellen 46, 47 befestigt. Die Drehwelle 46 wird
drehbar durch eine Aufteilwand 52 und das Roots-Rotorgehäuse 31A durch
Radiallager 48, 49 gestützt. Die Drehwelle 47 ist
drehbar durch die Aufteilwand 52 und das Roots-Rotorgehäuse 31A durch Radiallager 50, 51 gestützt.
Die Drehwelle 46 erstreckt sich durch ein Zahnradgehäuse 53 und
ragt in das Motorgehäuse 411 des elektrischen
Motors 41. Die Drehwelle 42 des elektrischen Motors 41 ist
mit der Drehwelle 46 verbunden.
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Zahnräder 26, 27 sind
im Zahnradgehäuse 53 aufgenommen. Das Zahnrad 26 ist
an der Drehwelle 46 im Zahnradgehäuse 53 befestigt.
Das Zahnrad 27 ist an der Drehwelle 47 im Zahnradgehäuse 53 in
einem eingegriffenen Zustand mit dem Zahnrad 26 befestigt.
Wenn der elektrische Motor 41 betrieben wird, werden die
Antriebswelle 42 und die Drehwelle 46 in der durch
einen Pfeil R1 gekennzeichneten Richtung gedreht, und der spiralförmige Roots-Rotor 32 wird
gemeinschaftlich mit der Antriebswelle 42 und der Drehwelle 46 um
die Rotationsachse 461 in der Richtung des Pfeils R1 gedreht. Die
Drehwelle 47 empfängt die Antriebskraft vom elektrischen
Motor 41 durch die Zahnräder 26, 27. Die
Drehwelle 47 wird in der entgegengesetzten Richtung zur
Drehwelle 46, wie durch einen Pfeil R2 gekennzeichnet,
gedreht, und der spiralförmige Roots-Rotor 33 wird
gemeinschaftlich mit der Drehwelle 47 um die Rotationsachse 471 in
der Richtung des Pfeils R2 gedreht.
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Die
Luft wird von einem Auslass 362 des spiralförmigen
Roots-Fluidfördermechanismus 37A gemäß der
Rotation des spiralförmigen Roots-Rotors 32, 33 ausgestoßen
und wird in den Ansaugraum H3 durch das Einführrohr 38 und
den Einlass 43 des Scroll-Fluidfördermechanismus 39 eingeführt.
Dann wird die Luft in die Kompressionskammer 45 gefördert
und wird gemäß der Abnahme des Volumens der Kompressionskammer 45 komprimiert
und wird durch einen Ausstoßanschluss 54 in eine
Ausstoßkammer 56 ausgestoßen, wobei ein
Ausstoßventil 55 weggedrückt wird. Die
Ansaugpulsation tritt im Scroll-Fluidfördermechanismus 39 auf,
bei dem der Durchflussmenge des in den Ansaugraum H3 eingeführten
Fluids verdrängt wird. Der spiralförmige Roots-Fluidfördermechanismus 37A jedoch
unterbindet die Ansaugpulsation, so dass die Ansaugpulsation nicht
zur Ansaugseite des spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37A übertragen wird.
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Das
Folgende beschreibt die dritte Ausführungsform einer Verbundfluidmaschine
der vorliegenden Erfindung, bei welcher der erste Fluidfördermechanismus
als ein Schaufel-Fluidfördermechanismus mit Bezugnahme
auf 6 ausgeführt ist. In
der dritten Ausführungsform werden die gleichen Referenzzeichen
und Symbole wie in der Beschreibung der zuvor beschriebenen Ausführungsformen
verwendet, und die Beschreibung der gleichen Bereiche und Elemente
wird weggelassen oder vereinfacht.
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Eine
Verbundfluidmaschine 300 weist einen Schaufel-Fluidfördermechanismus 74 als
eine positive Verdrängerfluidmaschine auf, die als ein
erster Fluidfördermechanismus dient. Wie in 6A gezeigt,
sind ein Vordergehäuse 57 und ein Hintergehäuse 58 miteinander
verbunden, um darin bestimmt einen Zylinder 59 aufzunehmen.
Ein Loch mit einem elliptischen Querschnitt wird durch den Zylinder 59 ausgebildet.
Der Zylinder 59 wird durch eine Vorderseitenplatte 60 und
eine Hinterseitenplatte 61 eingepfercht, um die beiden Öffnungsenden
des Zylinders 59 zu schließen und eine Rotorkammer 62 mit
einem elliptischen Querschnitt darin zu definieren. Wellenlöcher 63, 64 sind
durch die Seitenplatten 60, 61 ausgebildet. Eine Antriebswelle 65 wird
drehbar in den Wellenlöchern 63, 64 gestützt.
Ein Rotor 66 mit einem kreisförmigen Querschnitt
ist an der Antriebswelle 65 befestigt und in der Rotorkammer 62 aufgenommen.
Wie in 6B gezeigt, sind mehrere Schlitze 67 im
Rotor 66 ausgebildet, und eine Schaufel 68 ist
in jedem der Schlitze 67 derart aufgenommen, dass die Schaufel 68 in
den Außenumfang des Rotors 66 eingebracht ist
und vom Außenumfang des Rotors 66 eingezogen wird.
Der Rotor 66 entspricht einem in der Rotorkammer 60 als
eine Aufnahmekammer aufgenommenen beweglichen Körper.
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Wie
in 6A gezeigt, wird eine Ölabtrennkammer 70 durch
das Hintergehäuse 58 und die Hinterseitenplatte 61 definiert.
Die Ölabtrennkammer 70 ist mit der Ausstoßkammer 72 verbunden.
Das abgetrennte Schmieröl wird im niedrigeren Bereich der Ölabtrennkammer 70 gespeichert.
Das Schmieröl in der Ölabtrennkammer 70 wird
zum Schlitz 67 durch den Druck in der Ausstoßkammer 72 geliefert.
Das Ende der Schaufel 68 wird gegen die innere Umfangsfläche
des Zylinders 59 aufgrund des Drucks des gelieferten Schmieröls
gedrückt. Als das Ergebnis werden mehrere Kompressionskammern 69 und ein
Ansaugraum H4 durch zwei benachbarte Schaufeln 68, die
Außenumfangsfläche des Rotors 66, die Innenumfangsfläche
des Zylinders 59 und die Innenendflächen der beiden
Seitenplatten 60, 61 definiert. Der Ansaugraum
H4 ist mit einem Einlass 76 durch einen Ansaugdurchgang 73 verbunden.
Die Kompressionskammern 69 kommunizieren mit der Ausstoßkammer 72 durch
einen Auslass 71 an einer Position bei einem vorbestimmten
Rotationswinkel.
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Die
Antriebswelle 65 und der Rotor 66 werden gemeinschaftlich
gedreht. Wenn der Rotor 66 gedreht wird, wird die Luft
in dem Ansaugdurchgang 73 in den Ansaugraum H4 eingeführt,
und mit einer weiteren Drehung des Rotors 66 definieren
zwei benachbarte Schaufeln 68 eine Kompressionskammer 69,
und der Kompressionsprozess wird durchgeführt, um das Volumen
der Kompressionskammer 69 zu verringern. Die komprimierte
Luft in der Kompressionskammer 69 wird zur Ausstoßkammer 72 ausgestoßen,
indem ein Ausstoßventil 75 weggedrückt wird.
Die Rotation des Rotors 66 dient als eine Ansaugbewegung,
um die Luft in den Ansaugraum H4 einzuführen und auch als
eine Ausstoßbewegung, um die Luft von der Rotationskammer 62 auszustoßen.
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Der
spiralförmige Roots-Fluidfördermechanismus 37A als
der zweite Fluidfördermechanismus ist mit dem oben konstruierten
Schaufel-Fluidfördermechanismus 74 kombiniert.
Die Drehwelle 46 des spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37A wird
mit der Antriebswelle 65 des Schaufel-Fluidfördermechanismus 74 verbunden,
und die Antriebswelle 65 und die Drehwelle 46 werden
gemeinschaftlich gedreht. Die vom Auslass 362 des spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37A ausgestoßene Luft
wird durch das Einführrohr 38 zum Ansaugdurchgang 73 des
Schaufel-Fluidfördermechanismus 74 gefördert.
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Beim
Schaufel-Fluidfördermechanismus 74, bei dem die
Durchflussmenge des in den Ansaugraum H4 eingeführten Fluids
verdrängt wird, tritt die Ansaugpulsation auf. Der spiralförmige
Roots-Fluidfördermechanismus 37A jedoch unterbindet
die Ansaugpulsation, damit die Ansaugpulsation nicht zur Ansaugseite
des spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus 37A übertragen
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf diese zuvor beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern kann verschiedenartig im Rahmen der
Erfindung modifiziert werden, wie nachfolgend erläutert.
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Bei
der ersten Ausführungsform kann der spiralförmige
Roots-Fluidfördermechanismus 37 durch einen unabhängigen
elektrischen Motor zusätzlich zum elektrischen Motor M
des Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 angetrieben
werden. In diesem Fall kann der spiralförmige Roots-Fluidfördermechanismus 37 gemeinschaftlich
mit dem Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 kombiniert werden,
oder kann ausgebildet sein, unabhängige Wellen und ein
Gehäuse vom Schrauben-Fluidfördermechanismus 10 aufzuweisen.
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Ein
gerader Roots-Fluidfördermechanismus mit Roots-Rotoren,
die nicht verdrillt sind, kann in der vorliegenden Erfindung anstelle
des Schrauben-, Scroll- oder Schaufel-Fluidfördermechanismus
als ein erster Fluidfördermechanismus verwendet werden.
Die Durchflussmenge des in den Ansaugraum eingeführten
Fluids wird beim geraden Roots-Fluidfördermechanismus verdrängt,
und eine Ansaugpulsation kann auftreten. Wenn der gerade Roots-Fluidfördermechanismus
mit dem spiralförmigen Roots-Fluidfördermechanismus
der vorliegenden Erfindung vereinigt wird, wird die Ansaugpulsation
unterdrückt.
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Ein
Kolben-Fluidfördermechanismus, bei dem ein Ansaugraum durch
einen Kolben in einer Zylinderbohrung definiert wird, kann als der
erste Fluidfördermechanismus in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden.
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Ein
spiralförmiger Roots-Fluidfördermechanismus mit
spiralförmigen Rotoren mit mehr als vier Flügeln,
oder mit nur zwei Flügeln, kann in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden.
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Ein
spiralförmiger Roots-Fluidfördermechanismus, bei
dem der Verdrillwinkel Φ der Flügel die Gleichung Φ =
(360°/2n)X nicht erfüllt, kann in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Wenn ein solcher Roots-Fluidfördermechanismus
an einer Ansaugseite des Fluidfördermechanismus kombiniert wird,
bei dem sich eine Ansaugpulsation heftig entwickelt hat, wird die
Ansaugpulsation effektiv unterdrückt.
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Daher
sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 8-144977 [0002, 0003]
- - US 5549463 [0002]
- - JP 2006-083783 [0002]