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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Fluidmaschine.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Zum Beispiel weist eine Fluidmaschine wie die Wälzkolbenpumpe, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-283664 offenbart ist, eine erste Gehäusekomponente und eine zweite Gehäusekomponente auf, die miteinander gekoppelt sind. Die erste Gehäusekomponente weist eine erste Formfläche auf, die eine Kontaktfläche ausbildet, welche die zweite Gehäusekomponente berührt. Die zweite Gehäusekomponente weist eine zweite Formfläche auf, die eine Kontaktfläche ausbildet, welche die erste Gehäusekomponente berührt. Zumindest eine von der ersten Formfläche und der zweiten Formfläche haben eine ringförmige Dichtungsaufnahmenut. Die Dichtungsaufnahmenut nimmt ein ringförmiges Dichtungselement auf, welches die Innenseite des Gehäuses von der Außenseite abdichtet. Das Dichtungselement ist aus einem elastischen Körper hergestellt.
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Wenn zum Beispiel ein Fahrzeug, an dem eine Fluidmaschine montiert ist, in der Nähe der Küste fährt, kann Salzwasser von der Außenseite des Gehäuses durch den Spalt zwischen der ersten Formfläche der ersten Gehäusekomponente und der zweiten Formfläche der zweiten Gehäusekomponente in das Innere des Gehäuses eintreten. In einem solchen Fall begrenzt das Dichtungselement den Eintritt von Salzwasser von der Außenseite in das Gehäuse. Wenn jedoch der Spalt zwischen der Außenseitenfläche der Dichtungsaufnahmenut und dem Dichtungselement groß ist, neigt Salzwasser dazu, sich in dem Spalt anzusammeln. Wenn die Salzkonzentration des gesammelten Salzwassers ansteigt, kann das Salzwasser das Gehäuse und das Dichtungselement korrodieren.
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Ein Brennstoffzellenfahrzeug hat ein Brennstoffzellensystem, das einer Brennstoffzelle Sauerstoff und Wasserstoff zuführt, um Energie zu erzeugen. Zum Beispiel wird die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-283664 offenbarte Wälzkolbenpumpe als Pumpe verwendet, die einer Brennstoffzelle Wasserstoff zuführt. Die Wälzkolbenpumpe saugt Wasserstoff an, der nicht mit Sauerstoff in der Brennstoffzelle reagiert hat. Der Wasserstoff enthält das bei der Stromerzeugung in der Brennstoffzelle entstehende Wasser. Das Dichtungselement verhindert, dass der Wasserstoff, der das erzeugte Wasser enthält, von der Innenseite des Gehäuses zu der Außenseite austritt. Wenn jedoch der Spalt zwischen der Innenseitenfläche der Dichtungsaufnahmenut und dem Dichtungselement groß ist, neigt der Wasserstoff, der das erzeugte Wasser enthält, dazu, sich in dem Spalt anzusammeln. Das erzeugte Wasser, das in dem Wasserstoff enthalten ist, der in dem Spalt gesammelt wird, kann das Gehäuse und das Dichtungselement korrodieren.
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Zusammenfassung
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Fluidmaschine mit einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit bereitzustellen.
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Diese Zusammenfassung ist vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die in der nachstehenden detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll weder Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
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In einem allgemeinen Aspekt wird eine Fluidmaschine bereitgestellt, die ein Gehäuse und ein Dichtungselement aufweist. Das Gehäuse weist eine erste Gehäusekomponente und eine zweite Gehäusekomponente auf, die miteinander gekoppelt sind. Die erste Gehäusekomponente und die zweite Gehäusekomponente haben jeweils eine erste Formfläche und eine zweite Formfläche, die Kontaktflächen der ersten Gehäusekomponente und der zweiten Gehäusekomponente ausbilden. Eine ringförmige Dichtungsaufnahmenut ist in zumindest einer von der ersten Formfläche und der zweiten Formfläche vorgesehen. Das Dichtungselement ist aus einem elastischen Körper hergestellt ist. Das Dichtungselement ist in der Dichtungsaufnahmenut aufgenommen und dichtet eine Innenseite des Gehäuses von einer Außenseite ab. Die Dichtungsaufnahmenut hat eine Bodenfläche und zwei Seitenflächen, die mit der Bodenfläche verbunden sind. Das Dichtungselement weist einen Dichtungskörper, der die erste Gehäusekomponente und die zweite Gehäusekomponente berührt und ringförmig oder kreisförmig ist, und eine Mehrzahl von Drückvorsprüngen auf, die von dem Dichtungskörper in Richtung zumindest einer der Seitenflächen vorstehen und in Abständen in einer Umfangsrichtung des Dichtungskörpers angeordnet sind. Der Dichtungskörper wird gegen die Seitenflächen durch die Drückvorsprünge zwischen den Seitenflächen gedrückt.
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Andere Merkmale und Aspekte werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen klarer.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsdraufsicht einer Wälzkolbenpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
- 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht, die ein Dichtungselement und seine Umgebung zeigt.
- 4 ist eine Vorderansicht des Dichtungselements.
- 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 von 4.
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 von 4.
- 7 ist eine Vorderansicht eines Dichtungselements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
- 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 von 7.
- 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 von 7.
- 10 ist eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht, die ein Dichtungselement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und seiner Umgebung zeigt.
- 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Dichtungsaufnahmenut gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und einem Dichtungselement darstellt.
- 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Dichtung eines Vergleichsbeispiels und einem Dichtungselement darstellt.
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In den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen Elemente. Die Zeichnungen sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu, und die relative Größe, die Proportionen und die Darstellung von Elementen in den Zeichnungen können zur Klarheit, Veranschaulichung und Zweckmä-ßigkeit überzeichnet dargestellt sein.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese Beschreibung stellt ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und / oder Systeme bereit. Abwandlungen und Äquivalente der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme sind für den Fachmann offensichtlich. Abfolgen von Vorgängen sind beispielhaft und können für den Fachmann offensichtlich geändert werden, mit Ausnahme von Vorgängen, die notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge auftreten. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die dem Fachmann bekannt sind, können weggelassen werden.
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Beispielhafte Ausführungsbeispiele können unterschiedliche Formen haben und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele sind jedoch umfassend und vollständig und vermitteln dem Fachmann den vollen Schutzbereich der Offenbarung.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Eine Fluidmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Fluidmaschine eine Wälzkolbenpumpe 10. Die Wälzkolbenpumpe 10 des ersten Ausführungsbeispiels ist an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert. Das Brennstoffzellenfahrzeug hat ein Brennstoffzellensystem, dem Sauerstoff und Wasserstoff zur Stromerzeugung zugeführt werden. Die Wälzkolbenpumpe 10 wird als Pumpe verwendet, die einer Brennstoffzelle Wasserstoff (Wasserstoffabgas), der ein Fluid ist, zuführt.
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Wie in 1 gezeigt, weist die Wälzkolbenpumpe 10 ein rohrförmiges Gehäuse 11 auf, das ein Motorgehäuseelement 12, ein Getriebegehäuseelement 13, ein Rotorgehäuseelement 14 und ein Abdeckelement 15 aufweist. Das Motorgehäuseelement 12 hat eine rohrförmige Form mit einem geschlossenen Ende und weist eine plattenförmige Bodenwand 12a und eine Umfangswand 12b auf, die sich vom dem Außenumfang der Bodenwand 12a erstreckt. Das Getriebegehäuseelement 13 hat eine rohrförmige Form mit einem geschlossenen Ende und weist eine plattenförmige Bodenwand 13a und eine Umfangswand 13b auf, die sich von dem Außenumfang der Bodenwand 13a erstreckt.
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Das Getriebegehäuseelement 13 ist mit dem Teil der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 nahe der Öffnung gekoppelt, wobei eine Außenfläche 13c der Bodenwand 13a und eine Öffnungsendfläche 12c der Umfangswand 12b aneinander anliegen. Die Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 verschließt die Öffnung der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12. Die Axialrichtung der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 stimmt mit der Axialrichtung der Umfangswand 13b des Getriebegehäuseelement 13 überein.
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Das Rotorgehäuseelement 14 hat eine rohrförmige Form mit einem geschlossenen Ende und weist eine plattenförmige Bodenwand 14a und eine Umfangswand 14b auf, die sich von dem Außenumfang der Bodenwand 14a erstreckt. Das Rotorgehäuseelement 14 ist mit dem Teil der Umfangswand 13b des Getriebegehäuseelements 13 nahe der Öffnung gekoppelt, wobei eine Außenfläche 14c der Bodenwand 14a und eine Öffnungsendfläche 13d der Umfangswand 13b aneinander anliegen. Die Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14 verschließt die Öffnung der Umfangswand 13b des Getriebegehäuseelements 13. Die Axialrichtung der Umfangswand 13b des Getriebegehäuseelements 13 stimmt mit der Axialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 überein.
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Das Abdeckelement 15 ist plattenförmig ausgebildet. Das Abdeckelement 15 ist mit dem Teil der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 in der Nähe der Öffnung gekoppelt, wobei eine Endfläche 15a des Abdeckelements 15 und eine Öffnungsendfläche 14d der Umfangswand 14b aneinander anliegen. Das Abdeckelement 15 verschließt die Öffnung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14.
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Die Wälzkolbenpumpe 10 weist eine Antriebswelle 16 und eine Abtriebswelle 17 auf. Die Antriebswelle 16 und die Abtriebswelle 17 sind durch das Gehäuse 11 drehbar gelagert, während sie parallel zueinander angeordnet sind. Die Drehachsenrichtungen der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 17 stimmen mit den Axialrichtungen der Umfangswände 12b, 13b und 14b überein. Die Antriebswelle 16 ist an einem scheibenförmigen Antriebszahnrad 18 befestigt. Die Abtriebswelle 17 ist an einem scheibenförmigen Abtriebszahnrad 19 befestigt, das mit dem Antriebszahnrad 18 kämmt. Die Antriebswelle 16 ist mit einem Antriebsrotor 20 vorgesehen. Die Abtriebswelle 17 ist mit einem Abtriebsrotor 21 vorgesehen, der mit dem Antriebsrotor 20 kämmt.
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Die Wälzkolbenpumpe 10 weist einen Elektromotor 22 auf, der die Antriebswelle 16 dreht. Das Gehäuse 11 hat eine Motorkammer 23, die den Elektromotor 22 aufnimmt. Die Motorkammer 23 ist durch die Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12, die Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 und die Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 definiert. Der Elektromotor 22 weist einen zylindrischen Motorrotor 22a und einen zylindrischen Stator 22b auf. Der Motorrotor 22a ist an der Antriebswelle 16 befestigt, um sich einstückig mit der Antriebswelle 16 zu drehen. Der Stator 22b ist an der Innenumfangsfläche der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 befestigt und so angeordnet, um den Motorrotor 22a zu umgeben. Der Stator 22b weist eine Spule 22c auf, die um Zähne (nicht gezeigt) gewickelt ist. Wenn der Spule 22c Energie zugeführt wird, wird der Elektromotor 22 aktiviert, so dass sich der Motorrotor 22a einstückig mit der Antriebswelle 16 dreht.
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Das Gehäuse 11 weist eine Getriebekammer 24 auf, die das Antriebszahnrad 18 und das Abtriebszahnrad 19 aufnimmt. Die Getriebekammer 24 ist durch die Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13, die Umfangswand 13b des Getriebegehäuseelements 13 und die Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14 definiert. Das Antriebszahnrad 18 und das Abtriebszahnrad 19 sind in der Getriebekammer 24 aufgenommen, während sie miteinander kämmen. In der Getriebekammer 24 ist Öl eingeschlossen (abgedichtet). Das Öl trägt zur Schmierung des Antriebszahnrads 18 und des Abtriebszahnrads 19 und zur Unterdrückung eines Temperaturanstiegs bei. Das Antriebszahnrad 18 und das Abtriebszahnrad 19 drehen sich, während sie in dem Öl eingetaucht sind. Dies ermöglicht es dem Antriebszahnrad 18 und dem Abtriebszahnrad 19, sich mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, ohne festzulaufen oder zu verschleißen.
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Das Gehäuse 11 hat eine Rotorkammer 25, die den Antriebsrotor 20 und den Abtriebsrotor 21 aufnimmt. Die Rotorkammer 25 ist durch die Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14, die Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 und das Abdeckelement 15 definiert. Der Antriebsrotor 20 und der Abtriebsrotor 21 sind in der Rotorkammer 25 aufgenommen, während sie miteinander kämmen. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Motorkammer 23, die Getriebekammer 24 und die Rotorkammer 25 in dieser Reihenfolge entlang der Drehsachsenrichtung der Antriebswelle 16 angeordnet.
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Die Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 trennt die Getriebekammer 24 und die Motorkammer 23 in der Drehachsenrichtung der Antriebswelle 16 voneinander. Die Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14 trennt die Getriebekammer 24 und die Rotorkammer 25 in der Drehachsenrichtung der Antriebswelle 16 voneinander. Das Abdeckelement 15 trennt die Rotorkammer 25 von der Außenseite.
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Die Antriebswelle 16 erstreckt sich durch die Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 und die Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14. Die Abtriebswelle 17 erstreckt sich durch die Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14. Eine Innenbodenfläche 13e der Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 sieht eine Wandfläche in der Getriebekammer 24 vor, die näher an der Motorkammer 23 liegt. Die Außenfläche 14c der Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14 sieht eine Wandfläche in der Getriebekammer 24 vor, die näher an der Rotorkammer 25 liegt.
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Eine erste Lageraufnahmevertiefung 27, die ein kreisförmiges Loch ist, ist in der Innenbodenfläche 13e des Getriebegehäuseelements 13 vorgesehen. Die erste Lageraufnahmevertiefung 27 nimmt ein erstes Lager 26 auf, das die Antriebswelle 16 drehbar lagert. Die Antriebswelle 16 erstreckt sich durch die erste Lageraufnahmevertiefung 27. Eine erste Dichtungsaufnahmevertiefung 29, die ein kreisförmiges Loch ist, ist in der Bodenfläche 27a der ersten Lageraufnahmevertiefung 27 vorgesehen. Die erste Dichtungsaufnahmevertiefung 29 nimmt die Antriebswelle 16 auf, die sich dort hindurch erstreckt, und nimmt ein ringförmiges erstes Dichtungselement 28 auf, das die Getriebekammer 24 und die Motorkammer 23 gegeneinander abdichtet. Die erste Dichtungsaufnahmevertiefung 29 ist mit der ersten Lageraufnahmevertiefung 27 durchgängig. Ein erster Abstandshalter 30 ist zwischen dem ersten Lager 26 und der Bodenfläche 27a der ersten Lageraufnahmevertiefung 27 angeordnet.
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Eine zweite Lageraufnahmevertiefung 32, die ein kreisförmiges Loch ist, ist in der Außenfläche 14c des Rotorgehäuseelements 14 vorgesehen. Die zweite Lageraufnahmevertiefung 32 nimmt ein zweites Lager 31 auf, das die Antriebswelle 16 drehbar lagert. Die Antriebswelle 16 erstreckt sich durch die zweite Lageraufnahmevertiefung 32. Eine zweite Dichtungsaufnahmevertiefung 34, die ein kreisförmiges Loch ist, ist in der Bodenfläche 32a der zweiten Lageraufnahmevertiefung 32 vorgesehen. Die zweite Dichtungsaufnahmevertiefung 34 nimmt die Antriebswelle 16 auf, die sich dort hindurch erstreckt, und nimmt ein ringförmiges zweites Dichtungselement 33 auf, das die Getriebekammer 24 und die Rotorkammer 25 gegeneinander abdichtet. Die zweite Dichtungsaufnahmevertiefung 34 ist mit der zweiten Lageraufnahmevertiefung 32 durchgängig. Ein ringförmiger zweiter Abstandshalter 35 ist zwischen dem zweiten Lager 31 und der Bodenfläche 32a der zweiten Lageraufnahmevertiefung 32 angeordnet.
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Außerdem ist eine dritte Lageraufnahmevertiefung 37, die ein kreisförmiges Loch ist, in der Außenfläche 14c des Rotorgehäuseelements 14 vorgesehen. Die dritte Lageraufnahmevertiefung 37 nimmt ein drittes Lager 36 auf, das die Abtriebswelle 17 drehbar lagert. Die Abtriebswelle 17 erstreckt sich durch die dritte Lageraufnahmevertiefung 37. Eine dritte Dichtungsaufnahmevertiefung 39, die ein kreisförmiges Loch ist, ist in der Bodenfläche 37a der dritten Lageraufnahmevertiefung 37 vorgesehen. Die dritte Dichtungsaufnahmevertiefung 39 nimmt die Abtriebswelle 17 auf, die sich dort hindurch erstreckt, und nimmt ein ringförmiges drittes Dichtungselement 38 auf, das die Getriebekammer 24 und die Rotorkammer 25 gegeneinander abdichtet. Die dritte Dichtungsaufnahmevertiefung 39 ist mit der dritten Lageraufnahmevertiefung 37 durchgängig. Ein ringförmiger dritter Abstandshalter 40 ist zwischen dem dritten Lager 36 und der Bodenfläche 37a der dritten Lageraufnahmevertiefung 37 angeordnet.
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Eine vierte Lageraufnahmevertiefung 42, die ein kreisförmiges Loch ist, ist in der Innenbodenfläche 13e des Getriebegehäuseelements 13 vorgesehen. Die vierte Lageraufnahmevertiefung 42 nimmt ein viertes Lager 41 auf, das ein erstes Ende der Abtriebswelle 17 drehbar lagert. Das erste Ende der Abtriebswelle 17 ist in der vierten Lageraufnahmevertiefung 42 angeordnet und ist durch das vierte Lager 41 drehbar gelagert. Die Abtriebswelle 17 hat ein zweites Ende, das sich durch die dritte Lageraufnahmevertiefung 37 und die dritte Dichtungsaufnahmevertiefung 39 erstreckt und in die Rotorkammer 25 hineinragt. Der Abtriebsrotor 21 ist an dem zweiten Ende der Abtriebswelle 17 angebracht. Das zweite Ende der Abtriebswelle 17 ist ein freies Ende. Die Abtriebswelle 17 ist somit freitragend von dem Gehäuse 11 gelagert.
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Ein zylindrischer Lagerabschnitt 44 ist in einer Innenbodenfläche 12e der Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12 vorgesehen. Der Lagerabschnitt 44 nimmt ein fünftes Lager 43 auf, das ein erstes Ende der Antriebswelle 16 drehbar lagert. Das erste Ende der Antriebswelle 16 ist innerhalb des Lagerabschnitts 44 angeordnet und ist durch das fünfte Lager 43 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 16 hat ein zweites Ende, das sich durch die erste Dichtungsaufnahmevertiefung 29, die erste Lageraufnahmevertiefung 27, die Getriebekammer 24, die zweite Lageraufnahmevertiefung 32 und die zweite Dichtungsaufnahmevertiefung 34 erstreckt und in die Rotorkammer 25 hineinragt. Der Antriebsrotor 20 ist an dem zweiten Ende der Antriebswelle 16 angebracht. Das zweite Ende der Antriebswelle 16 ist ein freies Ende. Die Antriebswelle 16 ist somit freitragend durch das Gehäuse 11 gelagert.
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Wie in 2 gezeigt, haben der Antriebsrotor 20 und der Abtriebsrotor 21 jeweils eine Zweinockenform (kürbisartige Form) in einem Querschnitt senkrecht zu den Drehachsenrichtungen der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 17. Der Antriebsrotor 20 weist zwei Nocken 20a und zwei Vertiefungen 20b auf, die zwischen den Nocken 20a angeordnet sind. Der Abtriebsrotor 21 weist zwei Nocken 21a und zwei Vertiefungen 21b auf, die zwischen den Nocken 21a angeordnet sind.
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Der Antriebsrotor 20 und der Abtriebsrotor 21 können sich in der Rotorkammer 25 drehen, während ein Kämmen zwischen den Nocken 20a des Antriebsrotors 20 und den Vertiefungen 21b des Abtriebsrotor 21 wiederholt wird, und ein Kämmen zwischen den Vertiefungen 20b des Antriebsrotors 20 und den Nocken 21a des Abtriebsrotors 21 wiederholt wird. Der Antriebsrotor 20 dreht sich in einer Richtung des Pfeils R1 in 2. Der Abtriebsrotor 21 dreht sich in einer Richtung des Pfeils R2 in 2.
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Die Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 hat eine Ansaugöffnung 45 und eine Abgabeöffnung 46 auf. Die Ansaugöffnung 45 und die Ausstoßöffnung 46 sind der Rotorkammer 25 zugewandt und liegen einander gegenüber. Die Ansaugöffnung 45 und die Abgabeöffnung 46 verbinden die Rotorkammer 25 mit der Außenseite.
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Eine geradlinige Richtung Z1, welche die Ansaugöffnung 45 und die Abgabeöffnung 46 miteinander verbindet, schneidet die Drehachsen r1, r2 der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 17 und ist zu diesen senkrecht. Die Wälzkolbenpumpe 10 ist an dem Brennstoffzellenfahrzeug mit der Ansaugöffnung 45 nach unten montiert. Die geradlinige Richtung Linie Z1 stimmt mit der Schwerkraftrichtung überein. Die Abgabeöffnung 46 ist angeordnet, um in der Richtung der geraden Linie Z1 nach oben zu zeigen, und die Ansaugöffnung 45 ist angeordnet, um in der Richtung der geraden Linie Z1 nach unten zu zeigen.
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Wenn die Antriebswelle 16 durch den Elektromotor 22 gedreht wird, wird die Abtriebswelle 17 durch den kämmenden Eingriff zwischen dem Antriebszahnrad 18 und dem Abtriebszahnrad 19 in eine Richtung gedreht, die der Drehrichtung der Antriebswelle 16 entgegengesetzt ist. Dies bewirkt, dass sich der Antriebsrotor 20 und der Abtriebsrotor 21 in entgegengesetzten Richtungen drehen, während sie miteinander kämmen. Auf diese Weise saugt die Wälzkolbenpumpe 10 Wasserstoff von der Ansaugöffnung 45 zu der Rotorkammer 25 an und gibt Wasserstoff in der Rotorkammer 25 durch Drehung des Antriebsrotors 20 und des Abtriebsrotors 21 von der Abgabeöffnung 46 ab Wie in 1 gezeigt, sind ringförmige Dichtungselemente 50 jeweils zwischen der Öffnungsendfläche 12c des Motorgehäuseelements 12 und der Außenfläche 13c der Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 zwischen der Öffnungsendfläche 13d des Getriebegehäuseelements 13 und der Außenfläche 14c der Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14, und zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 vorgesehen. Die jeweiligen Dichtungselemente 50 dichten zwischen der Öffnungsendfläche 12c des Motorgehäuseelements 12 und der Außenfläche 13c der Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 zwischen der Öffnungsendfläche 13d des Getriebegehäuseelements 13 und der Außenfläche 14c der Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14, und zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15. Jedes jeweilige Dichtungselement 50 dichtet das Innere des Gehäuses 11 nach außen ab. Jedes Dichtungselement 50 ist aus einem elastischen Körper hergestellt. Die Dichtungselemente 50 sind aus Gummi hergestellt.
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Mit Bezug auf 3 wird die Konfiguration des Dichtungselements 50 beschrieben, das zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 vorgesehen ist. Die Konfiguration des Dichtungselements 50, das zwischen der Öffnungsendfläche 12c des Motorgehäuseelements 12 und der Außenfläche 13c der Bodenwand 13a des Getriebegehäuseelements 13 vorgesehen ist, wird nicht beschrieben, da sie die gleiche Konfiguration wie das Dichtungselement 50 hat, das zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 vorgesehen ist. Ebenso wird die Konfiguration des Dichtungselements 50, das zwischen der Öffnungsendfläche 13d des Getriebegehäuseelements 13 und der Außenfläche 14c der Bodenwand 14a des Rotorgehäuseelements 14 vorgesehen ist, nicht beschrieben, da sie die gleiche Konfiguration wie das Dichtungselement 50 hat, das zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 vorgesehen ist.
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Wie in 3 gezeigt, ist das Dichtungselement 50 in einer ringförmigen Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen. Die Dichtungsaufnahmenut 60 ist in der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 vorgesehen, das eine erste Gehäusekomponente hat. Die Öffnung der Dichtungsaufnahmenut 60 ist durch die Endfläche 15a des Abdeckelements 15 verschlossen, das eine zweite Gehäusekomponente ist. Die Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 ist eine erste Formfläche, die eine Kontaktfläche ausbildet, die das Abdeckelement 15 berührt. Die Endfläche 15a des Abdeckelements 15 ist eine zweite Formfläche, die eine Kontaktfläche ausbildet, die das Rotorgehäuseelement 14 berührt. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Dichtungsaufnahmenut 60 in der ersten Formfläche ausgebildet. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Dichtungsaufnahmenut 60 in der ersten Formfläche ausgebildet. Die Öffnung der Dichtungsaufnahmenut 60 ist durch die zweite Formfläche verschlossen. Das Gehäuse 11 weist die erste Gehäusekomponente und die zweite Gehäusekomponente auf, die miteinander gekoppelt sind.
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Die Dichtungsaufnahmenut 60 hat eine nutinnenseitige Umfangsfläche 61, die sich an der Innenseite in dem Gehäuse 11 befindet, und eine nutaußenseitige Umfangsfläche 62, die sich an der Außenseite in dem Gehäuse 11 befindet. Die Dichtungsaufnahmenut 60 hat eine ringförmige Nutbodenfläche 63. Die Nutbodenfläche 63 verbindet den Rand der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 auf der Seite gegenüber der offenen Seite der Dichtungsaufnahmenut 60 und den Rand der nutaußenseitige Umfangsfläche 62 auf der Seite gegenüber der offenen Seite der Dichtungsaufnahmenut 60. Die Dichtungsaufnahmenut 60 weist somit die Nutbodenfläche 63, die eine Bodenfläche ist, und zwei Seitenflächen auf, die mit der Nutbodenfläche 63 verbunden sind, welche die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 sind. Die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 erstrecken sich parallel zu der Axialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14. Die Nutbodenfläche 63 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements14. Die Nutbodenfläche 63 erstreckt sich parallel zu der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14.
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Die Dichtungsaufnahmenut 60 hat einen ringförmigen nutinnenseitigen abgeschrägten Abschnitt 64 und einen ringförmigen nutaußenseitigen abgeschrägten Abschnitt 65. Der nutinnenseitige abgeschrägte Abschnitt 64 ist zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Kante der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 an der offenen Seite der Dichtungsaufnahmenut 60 vorgesehen. Der nutaußenseitige abgeschrägte Abschnitt 65 ist zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Kante der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 an der offenen Seite der Dichtungsaufnahmenut 60 vorgesehen. Der nutinnenseitige abgeschrägte Abschnitt 64 und der nutaußenseitige abgeschrägte Abschnitt 65 sind gerade Abschrägungen, welche die Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 schneiden.
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Wie in 4 gezeigt, weist das Dichtungselement 50 einen ringförmigen Dichtungskörper 51 und Drückvorsprünge 52 auf. Die Drückvorsprünge 52 stehen von einer Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 vor und sind in Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet. In der folgenden Beschreibung wird die Richtung, die sich durch die Mitte des Dichtungskörpers 51 erstreckt, als eine Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 bezeichnet. Die Richtung, die sich von der Achse des Dichtungskörpers 51 nach außen erstreckt, wird als eine Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 bezeichnet. In dem ersten Ausführungsbeispiel stehen neun Drückvorsprünge 52 von der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 vor. Die neun Drückvorsprünge 52 sind in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 in gleichen Abständen angeordnet. Jeder Drückvorsprung 52 ist als dünne Platte geformt, die sich von der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 wölbt. Die Dickenrichtung jedes Drückvorsprungs 52 stimmt mit der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 überein. Jeder Drückvorsprung 52 hat ein Paar erster Oberflächen in der Dickenrichtung. Die ersten Flächen sind parallel zueinander und flach. Jeder Drückvorsprung 52 hat eine zweite Oberfläche in der Richtung der Auswölbung von der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51. Die zweite Oberfläche ist gekrümmt und durchgehend mit der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51.
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Wie in 5 gezeigt, hat der Dichtungskörper 51 ringförmige erste Lippenabschnitte 53. In dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Dichtungskörper 51 zwei erste Lippenabschnitte 53. Die beiden ersten Lippenabschnitte 53 sind in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 voneinander beabstandet und erstrecken sich über den gesamten Umfang des Dichtungskörpers 51. Der Dichtungskörper 51 hat auch eine erste Vertiefung 53a, die zwischen den ersten Lippenabschnitten 53 vorgesehen ist, die aneinander angrenzen.
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Die beiden ersten Lippenabschnitte 53 und die erste Vertiefung 53a sind an einer Endfläche vorgesehen, die an einer ersten Seite in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet ist. Einer der ersten Lippenabschnitte 53, der sich an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, ist durchgehend mit einer Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51. Einer der ersten Lippenabschnitte 53, der sich an der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, ist durchgehend mit der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51. Die beiden ersten Lippenabschnitte 53 grenzen in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 aneinander an. Die Außenflächen der zwei ersten Lippenabschnitte 53 überlappen sich in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Die Außenflächen der beiden ersten Lippenabschnitte 53 sind durch die Innenfläche der ersten Vertiefung 53a miteinander verbunden. Die Innenfläche der ersten Vertiefung 53a ist gekrümmt, um bogenförmig zu sein.
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Der erste Lippenabschnitt 53, der sich an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, hat eine Lippenbreite H1 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Die Lippenbreite H1 ist in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 konstant. Auch der erste Lippenabschnitt 53, der sich an der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, hat eine Lippenbreite H2 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Die Lippenbreite H2 ist in Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 konstant. Die Lippenbreiten H1 und H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53 sind gleich.
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Der Dichtungskörper 51 hat ringförmige zweite Lippenabschnitte 54. In dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Dichtungskörper 51 zwei zweite Lippenabschnitte 54. Die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 sind in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 voneinander beabstandet und erstrecken sich über den gesamten Umfang des Dichtungskörpers 51. Der Dichtungskörper 51 hat auch eine zweite Vertiefung 54a, die zwischen den zweiten Lippenabschnitten 54 vorgesehen ist, die aneinander angrenzen.
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Die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 und die zweite Vertiefung 54a sind an einer Endfläche vorgesehen, die sich an einer zweiten Seite in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 befinden. Einer der zweiten Lippenabschnitte 54, der sich in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 an der Außenseite befindet, ist mit der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 durchgehend. Einer der zweiten Lippenabschnitte 54, der sich auf der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, ist durchgehend mit der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51. Die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 grenzen in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 aneinander. Die Außenflächen der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 überlappen sich in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Die Außenflächen der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 sind durch die Innenfläche der zweiten Vertiefung 54a miteinander verbunden. Die Innenfläche der zweiten Vertiefung 54a ist gekrümmt, um bogenförmig zu sein.
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Der zweite Lippenabschnitt 54, der sich an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, hat eine Lippenbreite H3 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Die Lippenbreite H3 ist in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 konstant. Auch der zweite Lippenabschnitt 54, der sich an der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, hat eine Lippenbreite H4 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Die Lippenbreite H4 ist in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 konstant. Die Lippenbreiten H3 und H4 der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 sind gleich. Die Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53 sind die gleichen wie die Lippenbreiten H3, H4 der beiden zweiten Lippenabschnitte 54.
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Ein Abstand L1 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Innenumfangsfläche 51a und der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 ist kleiner als ein Abstand L2 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenfläche des ersten Lippenabschnitts 53 und der Außenfläche des zweiten Lippenabschnitts 54. Ein tiefster Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und ein tiefster Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a sind angeordnet, um sich in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 zu überlappen. Somit erstreckt sich eine gerade Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet, in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet, in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 konstant. Somit sind die Tiefen der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 konstant. Die Tiefe der ersten Vertiefung 53a ist die gleiche wie die Tiefe der zweiten Vertiefung 54a.
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6 stellt einen Zustand des Dichtungselements 50 dar, bevor es in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen ist. Wie in 6 gezeigt, ist jeder Drückvorsprung 52 in der Mitte in der Axialrichtung auf der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 angeordnet. Bevor das Dichtungselement 50 in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen wird, ist eine Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung kleiner als die Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a mit dem tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet. Bevor das Dichtungselement 50 in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen wird, ist ein Abstand L5 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 und einem distalen Ende 52e des Drückvorsprungs 52 kleiner als einen Abstand L6 in der Radialrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 zwischen der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62, wie in 3 gezeigt. Des Weiteren ist eine Tiefe L7 der Dichtungsaufnahmenut 60 größer als die Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet. Daher ist die Tiefe L7 der Dichtungsaufnahmenut 60 größer als die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung.
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Das Dichtungselement 50 ist ausgelegt, um die nachfolgend gezeigte Eigenschaft aufzuweisen, bevor es in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen ist, d.h. bevor es in der Dichtungsaufnahmenut 60 elastisch verformt wird. Das heißt, das Dichtungselement 50 ist ausgelegt, um einen Füllfaktor von über 100% in Bezug auf die Dichtungsaufnahmenut 60 aufzuweisen, wenn es in dem Querschnitt betrachtet wird, der durch das distale Ende 52e des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 verläuft, das heißt, wenn es in dem Querschnitt von 6 betrachtet wird.
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Wie in 3 gezeigt, stehen die beiden ersten Lippenabschnitte 53 in Kontakt mit der Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60. Somit bilden die beiden ersten Lippenabschnitte 53 einen ersten Dichtungsabschnitt, der das Rotorgehäuseelement 14 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berührt (durch einen Pfeil X1 in 3 angegeben). Auch die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 stehen mit der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 in Kontakt. Somit bilden die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 einen zweiten Dichtungsabschnitt, der das Abdeckelement 15 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berührt. Die Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 stimmt mit der Axialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 überein. Der Dichtungskörper 51 berührt das Rotorgehäuseelement 14 und das Abdeckelement 15.
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Die Drückvorsprünge 52 stehen von der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 in Richtung zu der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 der Dichtungsaufnahmenut 60 vor. Die Drückvorsprünge 52 berühren und drücken die nutinnenseitige Umfangsfläche 61. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Dichtungskörper 51 von der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 eine Reaktionskraft auf die Druckkraft auf, die durch die Drückvorsprünge 52 auf die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 wirkt. Dementsprechend wird der Dichtungskörper 51 gegen die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 gedrückt und berührt diese. Somit drücken die Drückvorsprünge 52 den Dichtungskörper 51 gegen die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 zwischen der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62.
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Eine Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
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Das Dichtungselement 50 ist ausgelegt, um vor seiner elastischen Verformung in der Dichtungsaufnahmenut 60 einen Füllfaktor von über 100% in Bezug auf die Dichtungsaufnahmenut 60 zu haben, wenn es in dem Querschnitt betrachtet wird, der durch das distale Ende 52e des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 verläuft. Wenn das Abdeckelement 15 an dem Rotorgehäuseelement 14 angebracht ist, wird somit das Dichtungselement 50 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 zusammengedrückt, während bewirkt wird, dass die beiden ersten Lippenabschnitte 53 die Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60 berühren und bewirkt wird, dass die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 die Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berühren. Dementsprechend wird das Dichtungselement 50 zusammengedrückt und elastisch verformt, so dass die Drückvorsprünge 52 die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 berühren und drücken.
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Wenn die Drückvorsprünge 52 die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 drücken, werden die Drückvorsprünge 52 durch Aufnehmen der Reaktionskraft von der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 zusammengedrückt. Wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, wird der Dichtungskörper 51 elastisch verformt, um sich in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 von den Drückvorsprüngen 52 zu beiden Seiten auszubreiten. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die beiden ersten Lippenabschnitte 53 in Kontakt mit der Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60, und die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 berühren die Endfläche 15a des Abdeckelements 15. Somit wird es dem gesamte Dichtungskörper 51 ermöglicht, elastisch in den Spalt zwischen der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 verformt werden. Infolgedessen wird der Dichtungskörper 51 elastisch verformt, um zu bewirken, dass die Außenumfangsfläche 51b die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 berührt und drückt.
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Wenn sich das Brennstoffzellenfahrzeug zum Beispiel in der Nähe der Küste bewegt, kann Salzwasser von der Außenseite des Gehäuses 11 durch den Spalt zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 in das Innere des Gehäuses 11 eintreten. In diesem Fall begrenzt das Dichtungselement 50 den Eintritt von Salzwasser in das Gehäuse 11 von der Außenseite durch den Spalt zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15.
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Zum Beispiel fließt Salzwasser, das durch den Spalt zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 fließt, in einigen Fällen durch den Spalt zwischen der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 und den Spalt zwischen der Nutbodenfläche 63 und dem ersten Lippenabschnitt 53, der sich an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet. In diesem Fall geht die Geradheit des Salzwasserflusses verloren, da das Salzwasser in der ersten Vertiefung 53a verteilt wird. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass das Salzwasser das Dichtungselement 50 passiert, und es ist unwahrscheinlich, dass es in das Gehäuse 11 eintritt.
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Zum Beispiel fließt das Salzwasser, das durch den Spalt zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 fließt, in einigen Fällen durch den Spalt zwischen der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 und dem zweiten Lippenabschnitt 54, der sich an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet. In diesem Fall geht die Geradheit des Salzwasserflusses verloren, da das Salzwasser in der zweiten Vertiefung 54a verteilt wird. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass das Salzwasser das Dichtungselement 50 passiert, und es ist unwahrscheinlich, dass es in das Gehäuse 11 eintritt.
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Auch die Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 nimmt von der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 eine Reaktionskraft auf die Druckkraft auf, die durch die Drückvorsprünge 52 auf die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 wirkt. Dementsprechend wird der Dichtungskörper 51 gegen die nutenaußenseitige Umfangsfläche 62 gedrückt und berührt diese. Dies reduziert den Spalt zwischen der nutenaußenseitigen Umfangsfläche 62 und dem Dichtungselement 50. Somit ist es unwahrscheinlich, dass sich Salzwasser in dem Spalt zwischen der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 der Dichtungsaufnahmenut 60 und dem Dichtungselement 50 ansammelt.
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Das erste Ausführungsbeispiel weist die folgenden Vorteile auf.
- (1-1) Das Dichtungselement 50 weist die Drückvorsprünge 52 auf. Die Drückvorsprünge 52 stehen von dem Dichtungskörper 51 in Richtung zu der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 vor und sind in Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet. Auch drücken die Drückvorsprünge 52 den Dichtungskörper 51 gegen die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 zwischen der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62. Dies reduziert den Spalt zwischen der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 und dem Dichtungselement 50 in der Dichtungsaufnahmenut 60. Somit ist es unwahrscheinlich, dass sich Salzwasser in dem Spalt zwischen der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 und dem Dichtungselement 50 ansammelt. Dies verbessert die Korrosionsbeständigkeit des Gehäuses 11 und des Dichtungselements 50.
- (1-2) Die ersten Lippenabschnitte 53 bilden einen ersten Dichtungsabschnitt, der das Rotorgehäuseelement 14 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berührt. Auch bilden die zweiten Lippenabschnitte 54 einen zweiten Dichtungsabschnitt, der das Abdeckelement 15 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berührt. Diese Konfiguration verteilt Salzwasser, das durch den Spalt zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 fließt, innerhalb der ersten Vertiefung 53a zwischen den angrenzenden ersten Lippenabschnitten 53 und in der zweiten Vertiefung 54a zwischen den angrenzenden zweiten Lippenabschnitten 54. Dementsprechend geht die Geradheit des Salzwasserflusses verloren, so dass es unwahrscheinlich ist, dass das Salzwasser das Dichtungselement 50 passiert. Dies verbessert die Dichtungsleistung des Dichtungselements 50.
- (1-3) Der Abstand L1 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Innenumfangsfläche 51a und der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 ist kleiner als der Abstand L2 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenfläche 51 des ersten Lippenabschnitt 53 und der Außenfläche des zweiten Lippenabschnitts 54. Selbst in diesem Fall wird, wenn das Abdeckelement 15 an dem Rotorgehäuseelement 14 angebracht ist, verhindert, dass das Dichtelement 50 zusammenfällt und verdreht wird, da die Drückvorsprünge 52 die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 berühren.
- (1-4) Die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 ist kleiner als die Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet. Auch ist die Tiefe L7 der Dichtungsaufnahmenut 60 größer als die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51. Dies verhindert, dass die Drückvorsprünge 52 die Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60 oder die Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berühren. Dies ermöglicht es dem Dichtungskörper 51 eine Reaktionskraft auf die Druckkraft von der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 aufzunehmen, die durch die Drückvorsprünge 52 auf die nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 wirkt. Dementsprechend wird der Dichtungskörper 51 mühelos elastisch verformt, um zu bewirken, dass die Außenumfangsfläche 51b die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 berührt und drückt. Infolgedessen wird der Spalt zwischen der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 und dem Dichtungselement 50 in der Dichtungsaufnahmenut 60 zuverlässig reduziert.
- (1-5) Bevor das Dichtungselement 50 in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen wird, ist der Abstand L5 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 und einem distalen Ende 52e des Drückvorsprungs 52 kleiner als der Abstand L6 in der Radialrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 zwischen der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62. Dies ermöglicht, dass das Dichtungselement 50 problemlos in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen werden kann. Somit kann das Dichtungselement 50 problemlos in der Dichtungsaufnahmenut 60 eingerichtet werden.
- (1-6) Die Tiefe L7 der Dichtungsaufnahmenut 60 ist größer als die Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a verschwinden, selbst wenn das Dichtungselement 50 zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 zusammengedrückt wird. Auch ist es unwahrscheinlich, dass die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a verschwinden, selbst wenn der Dichtungskörper 51 durch die Reaktionskraft auf die Druckkraft, die durch die Drückvorsprünge 52 auf die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 wirkt, elastisch verformt wird.
- (1-7) Die Drückvorsprünge 52 sind in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 in Abständen angeordnet. Diese Konfiguration hat die folgenden Vorteile gegenüber dem Fall, in dem zum Beispiel ein Drückvorsprung von dem gesamten Umfang der Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 vorsteht. Das heißt, wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, wird der Dichtungskörper 51 mühelos elastisch verformt, um sich zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 von den Drückvorsprüngen 52 auszubreiten. Dies verhindert, dass der Dichtungskörper 51 elastisch verformt wird, um das Abdeckelement 15 wegzudrücken. Somit ist es unwahrscheinlich, dass die Dichtungseigenschaft zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 verringert wird.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Eine Fluidmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug auf die 7 bis 9 beschrieben. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Fluidmaschine eine Wälzkolbenpumpe. In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind diejenigen Komponenten mit denselben Bezugszeichen vergeben, die mit den entsprechenden Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, das bereits beschrieben wurde, und Erklärungen werden weggelassen oder vereinfacht.
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Wie in den 7, 8 und 9 gezeigt, sind in dem Dichtungskörper 51 die ringförmige erste Vertiefung 53a, die zwischen den angrenzenden ersten Lippenabschnitten 53 ausgebildet ist, und die ringförmige zweite Vertiefung 54a, die zwischen den angrenzenden zweiten Lippenabschnitten 54 ausgebildet ist, tiefer an Positionen, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, als an anderen Positionen.
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Wie in 7 gezeigt, hat die erste Vertiefung 53a erste tiefe Nutabschnitte 71a und erste flache Nutabschnitte 71b. Jeder erste tiefe Nutabschnitt 71a ist an der Position angeordnet, die einem der Drückvorsprünge 52 in dem Dichtungskörper 51 entspricht. Somit hat die erste Vertiefung 53a neun erste tiefe Nutabschnitte 71a. Die neun ersten tiefen Nutabschnitte 71a sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet. In der ersten Vertiefung 53a befindet sich jeder erste flache Nutabschnitt 71b zwischen einem angrenzenden Paar der ersten tiefen Nutabschnitte 71a. Somit hat die erste Vertiefung 53a neun erste flache Nutabschnitte 71b. Die neun ersten flachen Nutabschnitte 71b sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet.
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Die ersten tiefen Nutabschnitte 71a haben in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 die gleiche Länge L71a. Die ersten flachen Nutabschnitte 71b haben in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 die gleiche Länge L71b. Der erste tiefe Nutabschnitt 71a und der erste flache Nutabschnitt 71b, die in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 aneinander angrenzen, sind durch einen ersten Stufenabschnitt 71c miteinander verbunden.
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Die zweite Vertiefung 54a hat zweite tiefe Nutabschnitte 72a und zweite flache Nutabschnitte 72b. Jeder zweite tiefe Nutabschnitt 72a ist an der Position angeordnet, die einem der Drückvorsprünge 52 in dem Dichtungskörper 51 entspricht. Somit hat die zweite Vertiefung 54a neun zweite tiefe Nutabschnitte 72a. Die neun zweiten tiefen Nutabschnitte 72a sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet. In der zweiten Vertiefung 54a befindet sich jeder zweite flache Nutabschnitt 72b zwischen einem angrenzenden Paar der zweiten tiefen Nutabschnitte 72a in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51. Somit hat die zweite Vertiefung 54a neun zweite flache Nutabschnitte 72b. Die neun zweiten flachen Nutabschnitte 72b sind in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet.
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Die zweiten tiefen Nutabschnitte 72a haben in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 die gleiche Länge L72a. Die zweiten flachen Nutabschnitte 72b haben in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 die gleiche Länge L72b. Der zweite tiefe Nutabschnitt 72a und der zweite flache Nutabschnitt 72b, die in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 aneinander angrenzen, sind durch einen zweiten Stufenabschnitt 72c miteinander verbunden.
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Die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 ist dieselbe wie die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51. Auch ist die Länge L71b des ersten flachen Nutabschnitts 71b in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 dieselbe wie die Länge L72b des zweiten flachen Nutabschnitts 72b in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51.
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Wie in 8 gezeigt, sind die Innenflächen des ersten flachen Nutabschnitts 71b und des zweiten flachen Nutabschnitts 72b gekrümmt, um bogenförmige Formen zu haben. Die Tiefe des ersten flachen Nutabschnitts 71b ist dieselbe wie die Tiefe des zweiten flachen Nutabschnitts 72b. Wie in 9 gezeigt, sind die Innenflächen des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a gekrümmt, um bogenförmige Formen zu haben. Die Tiefe des ersten tiefen Nutabschnitts 71a ist dieselbe wie die Tiefe des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a. Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist ein Abstand L11 einer geraden Linie S11, die einen tiefsten Abschnitt 711b des ersten flachen Nutabschnitts 71b und einen tiefsten Abschnitt 721b des zweiten flachen Nutabschnitts 72b verbindet, größer als ein Abstand L12 einer geraden Linie S12, die einen tiefsten Abschnitt 711a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und einen tiefsten Abschnitt 721a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a verbindet.
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Der Abstand L12 der geraden Linie S12, die den tiefsten Abschnitt 711a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und den tiefsten Abschnitt 721a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a verbindet, ist kleiner als der halbe Abstand L2 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenfläche des ersten Lippenabschnitts 53 und der Außenfläche des zweiten Lippenabschnitts 54. Der Abstand L12 der geraden Linie S12, der den tiefsten Abschnitt 711a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und den tiefsten Abschnitt 721a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a verbindet, ist größer als die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51.
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Wie in 7 gezeigt, sind die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 und die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 größer als die Länge L8 des Drückvorsprungs 52 in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51. Insbesondere sind die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a größer als die doppelte Länge L8 des Drückvorsprungs 52. Wenn das Dichtungselement 50 in der Axialrichtung betrachtet wird, überlappt jeder Drückvorsprung 52 den ersten tiefen Nutabschnitt 71a und den zweiten tiefen Nutabschnitt 72a in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51. Somit sind die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a tiefer an Positionen, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, als an anderen Positionen.
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Eine Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
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Die Teile des Dichtungskörpers 51, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, nehmen von der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 eine Reaktionskraft auf die Druckkraft auf, die von den Drückvorsprüngen 52 auf die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 wirkt. Der Grad der Verformung jedes der Teile, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, ist um den zusammengedrückten Grad des Drückvorsprungs 52 größer als das der anderen Teile. In dieser Hinsicht sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a tiefer an Positionen, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, als an anderen Positionen. Selbst wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird, ist es daher unwahrscheinlich, dass die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a an den Abschnitten verschwinden, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen.
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Zusätzlich zu den Vorteilen (1-1) bis (1-7) des ersten Ausführungsbeispiels hat das zweite Ausführungsbeispiel die folgenden Vorteile.
- (2-1) In dem Dichtungskörper 51 sind die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a tiefer an Positionen, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, als an anderen Positionen. Selbst wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird, ist es daher unwahrscheinlich, dass die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a an den Abschnitten verschwinden, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen. Dies stellt die Dichtungsleistung des Dichtungselements 50 sicher.
- (2-2) Der Abstand L12 der geraden Linie S12, der den tiefsten Abschnitt 711a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und den tiefsten Abschnitt 721a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a verbindet, ist größer als die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51. Wenn somit die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird, ist es unwahrscheinlich, dass jeweils der erste Lippenabschnitt 53 und der zweite Lippenabschnitt 54 in Richtung zu der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a zusammenfallen.
- (2-3) Wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, wird der Dichtungskörper 51 verformt. Zu diesem Zeitpunkt beeinflusst die Verformung Teile der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen. Der Bereich eines solchen Einflusses ist größer als die Länge L8 des Drückvorsprungs 52. Somit sind die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a größer als die Länge L8 des Drückvorsprungs 52 ausgeführt. Insbesondere sind die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a größer als die doppelte Länge L8 des Drückvorsprungs 52 ausgeführt. Bei dieser Konfiguration ist es weiterhin unwahrscheinlich, dass die Teile der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, verschwinden, selbst wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird.
- (2-4) Da die Teile der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, tiefer als andere Positionen ausgeführt sind, wird ein bestimmtes Volumen des Dichtungselements 50 reduziert. Das reduzierte Volumen kann dem ersten Lippenabschnitt 53 und dem zweiten Lippenabschnitt 54 zugeordnet werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53 und die Lippenbreiten H3, H4 der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 vergrößert sein können. Dementsprechend sind die Dichtungslänge zwischen den beiden ersten Lippenabschnitten 53 und dem Rotorgehäuseelement 14 und die Dichtungslänge zwischen den beiden zweiten Lippenabschnitten 54 und dem Abdeckelement 15 mühelos sichergestellt.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Eine Fluidmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug auf 10 beschrieben. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Fluidmaschine eine Wälzkolbenpumpe.
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Wie in 10 gezeigt, ist eine Lippenbreite H4 von einem der beiden zweiten Lippenabschnitte 54, der sich an der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, größer als eine Lippenbreite H3 des zweiten Lippenabschnitts 54, das heißt ist an der Außenseite der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet. Auch ist die Lippenbreite H4 des zweiten Lippenabschnitts 54, der an der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet ist, größer als die Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53. Die Lippenbreite H3 des zweiten Lippenabschnitts 54, der an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet ist, ist dieselbe wie die Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53. Somit ist die Summe der Lippenbreiten H3, H4 der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 größer als die Summe der Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53.
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Zusätzlich zu den Vorteilen (1-1) bis (1-7) des ersten Ausführungsbeispiels hat das dritte Ausführungsbeispiel den folgenden Vorteil.
- (3-1) Die Dichtungslänge zwischen dem Rotorgehäuseelement 14 und dem Dichtungselement 50 ist die Summe, die durch Addition des Abschnitts, an dem die Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 die nutenaußenseitige Umfangsfläche 62 berührt, mit dem Abschnitt erhalten wird, an denen die beiden ersten Lippenabschnitte 53 jeweils die Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60 berührt. Im Gegensatz dazu ist die Dichtungslänge zwischen dem Abdeckelement 15 und dem Dichtungselement 50 die Summe der Abschnitte, an denen die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 jeweils die Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berühren. Da die Summe der Lippenbreiten H3, H4 der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 größer als die Summe der Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53 ist, verringert sich die Differenz zwischen der Dichtungslänge zwischen dem Abdeckelement 15 und dem Dichtungselement 50 und der Dichtungslänge zwischen dem Rotorgehäuseelement 14 und dem Dichtungselement 50. Dies verbessert die Dichtungsleistung des Dichtungselements 50.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Eine Fluidmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug auf die 11 und 12 beschrieben. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Fluidmaschine eine Wälzkolbenpumpe.
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Wie in 11 gezeigt, hat die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 jeweils gebogene Abschnitte 66 und flache Abschnitte 67. Der gebogene Abschnitt 66 ist ein Teil, der lokal gebogen ist. Der flache Abschnitt 67 ist ein Teil, der zwei gebogene Abschnitte 66 verbindet, die in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 einander angrenzen. Die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 erstreckt sich entlang der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61. Drückvorsprünge 52 sind jeweils an einer Position angeordnet, die von den gebogenen Abschnitten 66 in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 beabstandet ist. Daher stimmen die Positionen der Drückvorsprünge 52 mit den Positionen der flachen Abschnitte 67 in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 überein.
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Wenn die Drückvorsprünge 52 die flachen Abschnitte 67 der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 drücken, werden die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt, indem von den flachen Abschnitten 67 die Reaktionskraft auf die Druckkraft aufgenommen wird, die auf die flachen Abschnitte 67 ausgeübt wird. Wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, wird der Dichtungskörper 51 elastisch verformt, um sich zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 von den Drückvorsprüngen 52 auszubreiten. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die beiden ersten Lippenabschnitte 53 in Kontakt mit der Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60, und die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 berühren die Endfläche 15a des Abdeckelements 15. Somit wird es dem gesamte Dichtungskörper 51 ermöglicht, elastisch in den Spalt zwischen der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 verformt werden. Infolgedessen wird der Dichtungskörper 51 elastisch verformt, um zu bewirken, dass die Außenumfangsfläche 51b die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 berührt und drückt.
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Eine Funktionsweise des vierten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
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Zum Beispiel wird angenommen, dass die Positionen der Drückvorsprünge 52 mit den gebogenen Abschnitten 66 in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 übereinstimmen, wie in 12 gezeigt. In diesem Fall werden, wenn die Drückvorsprünge 52 die gebogenen Abschnitte 66 der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 drücken, die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt, indem sie von den gebogenen Abschnitten 66 die Reaktionskraft auf die Druckkraft aufnehmen, die auf die gebogenen Abschnitte 66 ausgeübt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es unwahrscheinlich, dass der Dichtungskörper 51 elastisch verformt wird, um sich von den Drückvorsprüngen 52 zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 auszubreiten. Somit ist es wahrscheinlich, dass in dem ersten Lippenabschnitt 53, der sich an der radialen Innenseite des Dichtungskörpers 51 befindet, und dem zweiten Lippenabschnitt 54, der sich an der radialen Innenseite des Dichtungskörpers 51 befindet, die Teile, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, jeweils in Richtung zu der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a zusammenfallen. Wenn infolgedessen die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird, verschwinden die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a wahrscheinlich an den Abschnitten, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen.
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Somit sind in dem vierten Ausführungsbeispiel die Drückvorsprünge 52 an Positionen angeordnet, die von den gebogenen Abschnitten 66 in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 beabstandet sind, wie in 11 gezeigt, d.h. die Positionen, die mit den flachen Abschnitten 67 übereinstimmen. Bei dieser Konfiguration wird, wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, der Dichtungskörper 51 mühelos elastisch verformt, um sich in der Umfangsrichtung zu beiden Seiten des Dichtungskörpers 51 von den Drückvorsprüngen 52 auszubreiten. Somit ist es unwahrscheinlich, dass in dem ersten Lippenabschnitt 53, der sich an der radialen Innenseite des Dichtungskörpers 51 befindet, und dem zweiten Lippenabschnitt 54, der sich an der radialen Innenseite des Dichtungskörpers 51 befindet, die Teile, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, jeweils in Richtung zu der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a zusammenfallen. Selbst wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird, ist es daher unwahrscheinlich, dass die Abschnitte der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, verschwinden.
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Zusätzlich zu den Vorteilen (1-1) bis (1-7) des ersten Ausführungsbeispiels weist das vierte Ausführungsbeispiel den folgenden Vorteil auf.
- (4-1) Die Drückvorsprünge 52 sind jeweils an einer Position angeordnet, die von den gebogenen Abschnitten 66 in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 beabstandet ist. Bei dieser Konfiguration wird, wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, der Dichtungskörper 51 mühelos elastisch verformt, um sich zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 von den Drückvorsprüngen 52 auszubreiten, verglichen mit einem Fall, in dem die Positionen der Drückvorsprünge 52 mit den gebogenen Abschnitten 66 in der Umfangsrichtung der Dichtungsaufnahmenut 60 übereinstimmen. Somit ist es unwahrscheinlich, dass in dem ersten Lippenabschnitt 53, der sich an der radialen Innenseite des Dichtungskörpers 51 befindet, und dem zweiten Lippenabschnitt 54, der sich an der radialen Innenseite des Dichtungskörpers 51 befindet, die Teile, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen, jeweils in Richtung der zu der ersten Vertiefung 53a und der zweiten Vertiefung 54a zusammenfallen. Selbst wenn die Drückvorsprünge 52 zusammengedrückt werden, so dass der Dichtungskörper 51 verformt wird, ist es daher unwahrscheinlich, dass die erste Vertiefung 53a und die zweite Vertiefung 54a an den Abschnitten verschwinden, die den Drückvorsprüngen 52 entsprechen.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können wie folgt abgewandelt werden. Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und die folgenden Abwandlungen können kombiniert werden, solange die kombinierten Abwandlungen technisch miteinander konsistent bleiben.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann die Dichtungsaufnahmenut 60 in der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 anstelle der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 vorgesehen sein, so dass die Öffnung der Dichtungsaufnahmenut 60 durch die Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 verschlossen ist.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann eine Dichtungsaufnahmenut 60 in der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 zusätzlich zu der in der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 vorgesehen sein, so dass sich die Dichtungsaufnahmenut 60 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 überlappen. Kurz gesagt muss zumindest eine von der ersten Formfläche der ersten Gehäusekomponente und der zweiten Formfläche der zweiten Gehäusekomponente eine Dichtungsaufnahmenut 60 aufweisen. In diesem Fall sind die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 in Kontakt mit der Nutbodenfläche 63 der Dichtungsaufnahmenut 60, die in der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 vorgesehen ist. Außerdem drücken die Drückvorsprünge 52 den Bereich einschließlich der nutinnenseitigen Umfangsflächen 61 der beiden Dichtungsaufnahmenuten 60. Die Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 wird gegen die nutenaußenseitigen Umfangsflächen 62 der beiden Dichtungsaufnahmenute 60 gedrückt und berührt diese. Dies verringert die Differenz zwischen der Dichtungslänge zwischen dem Abdeckelement 15 und dem Dichtungselement 50 und der Dichtungslänge zwischen dem Rotorgehäuseelement 14 und dem Dichtungselement 50. Dementsprechend wird die Dichtungsleistung des Dichtungselements 50 verbessert.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können die Drückvorsprünge 52 von der Außenumfangsfläche 51 b des Dichtungskörpers 51 vorstehen. Außerdem kann das Dichtungselement 50 in der Dichtungsaufnahmenut 60 aufgenommen sein, so dass die Drückvorsprünge 52 von dem Dichtungskörper 51 in Richtung zu der nutenaußenseitigen Umfangsfläche 62 vorstehen und die nutenaußenseitige Umfangsfläche 62 drücken. In diesem Fall nimmt die Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 eine Reaktionskraft auf die Druckkraft auf, die auf die nutenaußenseitige Umfangsfläche 62 durch die Drückvorsprünge 52 wirkt, so dass die Innenumfangsfläche 51a die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 drückt und berührt. Zum Beispiel enthält der in die Rotorkammer 25 gesaugte Wasserstoff das bei der Stromerzeugung in der Brennstoffzelle erzeugte Wasser. Das Dichtungselement 50 verhindert ein Austreten von Wasserstoff, der das erzeugte Wasser enthält, aus der Rotorkammer 25 zu der Außenseite des Gehäuses 11 durch den Spalt zwischen der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckungselements 15. Da die Innenumfangsfläche 51a des Dichtungskörpers 51 gegen die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 gedrückt wird und diese berührt, wird der Spalt zwischen der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 und dem Dichtungselement 50 reduziert. Somit ist es unwahrscheinlich, dass sich Wasserstoff, der erzeugtes Wasser enthält, in dem Spalt zwischen der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 der Dichtungsaufnahmenut 60 und dem Dichtungselement 50 ansammelt. Dies verbessert die Korrosionsbeständigkeit des Gehäuses 11 und des Dichtungselements 50.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele muss das Dichtungselement 50 nicht notwendigerweise die beiden ersten Lippenabschnitte 53 und die erste Vertiefung 53a aufweisen. Das Dichtungselement 50 kann auch konfiguriert sein, um zu bewirken, dass die gesamte Endfläche, die sich auf der ersten Seite in der Axialrichtung befindet, als der erste Dichtungsabschnitt fungiert, der das Rotorgehäuseelement 14 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuseelements 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berührt. Dies stellt eine lange Dichtungslänge zwischen dem Rotorgehäuseelement 14 und dem Dichtungselement 50 sicher.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele muss das Dichtungselement 50 nicht notwendigerweise die beiden zweiten Lippenabschnitte 54 und die zweite Vertiefung 54a aufweisen. Das Dichtungselement 50 kann auch konfiguriert sein, um zu bewirken, dass die gesamte Endfläche, die sich auf der zweiten Seite in der Axialrichtung befindet, als der zweite Dichtungsabschnitt fungiert, der das Abdeckelement 14 in der Verbindungsrichtung der Öffnungsendfläche 14d des Rotorgehäuses 14 und der Endfläche 15a des Abdeckelements 15 berührt. Dies stellt eine lange Dichtungslänge zwischen dem Abdeckelement 15 und dem Dichtungselement 50 sicher.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der ersten Lippenabschnitte 53 größer als zwei sein.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann die Anzahl der zweiten Lippenabschnitte 54 größer als zwei sein. Insbesondere wenn die Summe der Lippenbreiten H3, H4 der beiden zweiten Lippenabschnitte 54 größer als die Summe der Lippenbreiten H1, H2 der beiden ersten Lippenabschnitte 53 wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist, kann die Anzahl der zweiten Lippenabschnitte 54 größer als die Anzahl der ersten Lippenabschnitte 53 gemacht werden, anstatt die Lippenbreiten H3, H4 zu ändern.
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In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Abstand L1 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Innenumfangsfläche 51a und der Außenumfangsfläche 51b des Dichtungskörpers 51 größer sein als der Abstand L2 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenfläche des ersten Lippenabschnitts 53 und der Außenfläche des zweiten Lippenabschnitts 54.
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In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 die Gleiche sein wie die Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und 53 und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet.
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In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Länge L4 des Drückvorsprungs 52 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 größer sein als die Länge L3 der geraden Linie S1, die den tiefsten Abschnitt 531a der ersten Vertiefung 53a und den tiefsten Abschnitt 541a der zweiten Vertiefung 54a verbindet, solange die Länge L4 kleiner als der Abstand L2 in der Axialrichtung des Dichtungskörpers 51 zwischen der Außenfläche des ersten Lippenabschnitts 53 und der Außenfläche des zweiten Lippenabschnitts 54 ist.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a größer als die Länge L8 des Drückvorsprungs 52 und kleiner als die doppelte Länge L8 des Drückvorsprungs 52 sein.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Länge L71a des ersten tiefen Nutabschnitts 71a und die Länge L72a des zweiten tiefen Nutabschnitts 72a gleich der Länge L8 des Drückvorsprungs 52 sein.
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In dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Lippenbreite H3 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 des zweiten Lippenabschnitts 54, der sich an der Außenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet, größer als die Lippenbreite H4 in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 des zweiten Lippenabschnitts 54 sein, der sich an der Innenseite in der Radialrichtung des Dichtungskörpers 51 befindet.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Anzahl der Drückvorsprünge 52 nicht besonders beschränkt, solange es mehrere sind. Zum Beispiel kann die Anzahl kleiner oder größer als neun sein.
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In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Drückvorsprünge 52 zwei Arten von Drückvorsprüngen enthalten, die abwechselnd in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 51 angeordnet sind, wobei eine Art in Richtung zu der nuteninnenseitigen Umfangsfläche 61 vorsteht und die andere Art in Richtung zu der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 vorsteht. Kurz gesagt muss das Dichtungselement 50 lediglich Drückvorsprünge aufweisen, die von dem Dichtungskörper 51 in Richtung zumindest zu einer der nutinnenseitigen Umfangsfläche 61 und der nutaußenseitigen Umfangsfläche 62 vorstehen.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können zum Beispiel das Rotorgehäuseelement 14 und das Abdeckelement 15 miteinander gekoppelt sein, wobei das Abdeckelement 15 in die Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 eingefügt ist. In diesem Fall bilden die Innenumfangsfläche der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 und die Außenumfangsfläche des Abdeckelements 15 Kontaktflächen des Rotorgehäuseelements 14 und des Abdeckelements 15 aus. Die Verbindungsrichtung der Innenumfangsfläche der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 und der Außenumfangsfläche des Abdeckelements 15 stimmt mit der Radialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 überein.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele müssen die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 nicht notwendigerweise parallel zu der Axialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 sein, sondern können sich schräg relativ zu der Axialrichtung der Umfangswand 14b des Rotorgehäuseelements 14 erstrecken und relativ zueinander geneigt sein.
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In dem vierten Ausführungsbeispiel können die nutinnenseitige Umfangsfläche 61 und die nutaußenseitige Umfangsfläche 62 der Dichtungsaufnahmenut 60 gebogene Abschnitte 66 und gekrümmte Abschnitte mit einer kleineren Krümmung als die gebogenen Abschnitte 66 aufweisen. Jeder gekrümmte Abschnitt verbindet ein angrenzendes Paar der gebogenen Abschnitte 66.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist das Material des Dichtungselements 50 nicht auf Gummi beschränkt, solange es ein elastischer Körper ist.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können der Antriebsrotor 20 und der Abtriebsrotor 21 eine Dreinockenform oder eine Viernockenform in einem Querschnitt senkrecht zu der Drehsachsenrichtung der Antriebswelle 16 und der Abtriebswelle 17 haben.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können der Antriebsrotor 20 und der Abtriebsrotor 21 schraubenförmige (spiralförmig) Formen haben.
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In jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Fluidmaschine nicht auf die Wälzkolbenpumpe 10 beschränkt, sondern kann ein Spiralkompressor oder ein Kolbenkompressor sein. Kurz gesagt ist der Typ der Fluidmaschine nicht besonders beschränkt, solange die Fluidmaschine das Gehäuse 11 aufweist, das eine erste Gehäusekomponente und eine zweite Gehäusekomponente aufweist, die miteinander gekoppelt sind.
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An den vorherigen Beispielen können verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden, ohne vom Geist und Schutzumfang der Ansprüche und ihren Äquivalenten abzuweichen. Die Beispiele dienen nur der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Beschreibungen von Merkmalen in jedem Beispiel gelten als auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen anwendbar. Geeignete Ergebnisse können erzielt werden, wenn Abfolgen in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einem beschriebenen System, einer Architektur, Vorrichtung oder Schaltung anders kombiniert und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Der Schutzumfang der Offenbarung wird nicht durch die detaillierte Beschreibung definiert, sondern durch die Ansprüche und deren Äquivalente. Alle Änderungen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche und ihrer Äquivalente sind in der Offenbarung enthalten.