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Die vorliegende Erfindung betrifft Wellendichtungen, welche
beispielsweise dazu verwendet werden können, eine Dichtung
zwischen einer Kompressorantriebswelle und einem
Kompressorgehäuse zu schaffen. Die vorliegende Erfindung
betrifft auch Verfahren zum Abdichten einer Welle.
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Bekannte Kompressoren beinhalten ein Gehäuse, eine
Antriebswelle, welche den Kompressionsmechanismus antreibt,
und eine Wellendichtung, welche die Oberfläche der
Antriebswelle abdichtet. Die Wellendichtung befindet sich
zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse. Die
Wellendichtung weist ein Lippenelement auf, welches aus Gummi
oder einem Kunstharz besteht. Das Lippenelement kontaktiert
die Oberfläche der Antriebswelle und dichtet sie ab, wenn
Kühlmittel mit hohem Druck auf das Lippenelement einwirkt.
Das Lippenelement muss hitzebeständig und beständig gegen
einen Verschleiß durch die Umgebung sein, in welcher es
verwendet wird. Um die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und
Abrieb zu verbessern, ist es effektiv, die Interferenz des
Lippenelements zu reduzieren, welche definiert ist als
Verschiebung zwischen einer Position, bevor das Lippenelement
gesetzt ist, und einer Position, nachdem das Lippenelement
gesetzt worden ist. Es ist jedoch bevorzugt, die Interferenz
des Lippenelements beizubehalten, um seine Dichtfähigkeit
beizubehalten, weil das Verändern der Interferenz des
Lippenelements dazu neigt, die Dichtfähigkeit zu
beeinträchtigen, welche die Hauptaufgabe des Lippenelements
darstellt.
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Ein herkömmliches Lippenelement mit einem konkaven Ring ist
in der japanischen offengelegten
Gebrauchsmusterveröffentlichung S63-109076 offenbart. Der
konkave Ring reduziert die Belastung bezüglich der
Antriebswelle und hat die Fähigkeit, Abrieb zu unterdrücken
und Hitze, die zwischen dem konkaven Ring und der
Antriebswelle erzeugt wird. Wenn dieses Lippenelement jedoch
in einem herkömmlichen Kompressor verwendet wird, wirkt
komprimiertes Fluid auf das Lippenelement ein, und das
Lippenelement wird in Richtung der Oberfläche der
Antriebswelle komprimiert. Weil der konkave Ring ein
dünnwandiger Bereich des Lippenelements ist, wird sich der
konkave Ring aufgrund der geringen Festigkeit verformen.
Außerdem steigt der Kontaktbereich zwischen dem Lippenelement
und der Antriebswelle. Daher bestehen, obwohl das
herkömmliche Lippenelement die Beanspruchung des
Lippenelements reduzieren kann, Beschränkungen hinsichtlich
der Unterdrückung des Abriebs und der Hitze, die zwischen dem
Lippenelement und der Antriebswelle erzeugt werden.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Lehren, eine
verbesserte Wellendichtungstechnologie zu schaffen, welche
die Beanspruchung bezüglich einer Welle reduzieren kann, die
in Maschinen, wie beispielsweise Kompressoren, angeordnet
ist, und die Deformation eines Lippenelements, welches die
Oberfläche der Welle kontaktiert.
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden
Wellendichtungen gelehrt, welche ein Lippenelement aufweisen,
welche die Oberfläche einer Drehwelle (beispielsweise der
Antriebswelle eines Kompressors) kontaktiert. Das
Lippenelement kann aus einem elastischen Material bestehen,
wie beispielsweise aus Gummi oder Kunstharz. Das
Lippenelement dichtet vorzugsweise die Oberfläche der
Drehwelle ab und verhindert, dass Kühlgas und Schmieröl
zwischen dem Lippenelement und der Welle herausläuft.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Lehren kann das
Lippenelement dünne Bereiche und dicke Bereiche aufweisen,
welche eine unterschiedliche relative Dicke haben. Konkave
und konvexe Gestalten sind vorzugsweise an der Oberfläche des
Lippenelements definiert. In der Alternative können hohle
Bereiche in dem Inneren des Lippenelements definiert sein.
Durch Vorsehen von dünnen Bereichen innerhalb des
Lippenelements kann die Beanspruchung des Lippenelements
bezüglich der Welle reduziert werden, ohne die Interferenz
des Lippenelements zu reduzieren. Die Interferenz ist
wiederum definiert als Verschiebung zwischen einer Position,
bevor das Lippenelement gesetzt worden ist, und einer
Position, nachdem das Lippenelement gesetzt worden ist. Die
dünnen Bereiche und die dicken Bereiche des Lippenelements
der vorliegenden Lehren sind in Abständen (abwechselnd) um
die Umfangsrichtung des Lippenelements herum ausgeformt.
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Der Ausdruck "in Abständen" soll in weiterem Sinne dünne
Bereiche und die dicken Bereiche beinhalten, welche
diskontinuierlich angeordnet sind, d. h., eine Situation, in
welcher die dünnen Bereiche und die dicken Bereiche in
Abständen vorgesehen sind. Beispielsweise kann sich die Dicke
zwischen den dünnen Bereichen und den dicken Bereichen nach
und nach verändern oder in diskreten Schritten. Der Ausdruck
"Umfangsrichtung" soll in weiterem Sinne die Umfangsrichtung
des Lippenelements und die Umfangsrichtung der Welle
beinhalten. In manchen Situationen sind die Umfangsrichtung
des Lippenelements und die Umfangsrichtung der Welle die
gleiche. Die Kriterien für den Ausdruck "Umfangsrichtung" in
der vorliegenden Erfindung beinhalten jedoch auch
Situationen, in welchen diese Umfangsrichtungen leicht
voneinander abweichen.
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Die dünnen Bereiche reduzieren vorzugsweise die Beanspruchung
des Lippenelements. Außerdem ermöglichen es die dicken
Bereiche, die Festigkeit des Lippenelements beizubehalten.
Die Beanspruchung des Lippenelements kann so reduziert
werden, während auch die Deformation des Lippenelements
unterdrückt wird. Wenn ein äußerer Druck auf das
Lippenelement einwirkt, ist es möglich, die Verformung des
Lippenelements zu verhindern und einen Anstieg seines
Oberflächenbereichs in Kontakt mit der Drehwelle aufgrund der
Festigkeit der dicken Bereiche.
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Das Lippenelement der vorliegenden Lehren ist nicht darauf
begrenzt, dünne Bereiche und dicke Bereiche zu erfordern,
welche in der Umfangsrichtung des Lippenelements vorgesehen
sind. Lippenelemente der vorliegenden Lehren sind jedoch
vorzugsweise so definiert, dass sie Mittel zum Steigern der
Festigkeit des Lippenelements beinhalten, was wiederum die
extreme Deformation des Lippenelements unterdrückt, sogar
wenn Druck darauf aufgebracht wird. Gemäß der vorliegenden
Lehren kann eine effiziente Wellendichtung, welche die
Beanspruchung des Lippenelements bezüglich der Welle
reduziert und welche die Deformation des Lippenelements
unterdrücken kann, realisiert werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die
dünnen Bereiche der vorliegenden Erfindung realisiert werden
durch Ausbilden von konkaven Bereichen innerhalb des
Lippenelements. Beispielsweise können mehrere konkave
Bereiche in der äußeren Umfangsfläche eines Lippenelements
mit einer annähernd gleichmäßigen Dicke ausgeformt sein. Die
konkaven Bereiche werden dann die dünnen Bereiche definieren,
während die dicken Bereiche alle anderen Teile an dem
Lippenelement sind. Auf diese Art und Weise kann ein
Lippenelement realisiert werden, in welchem der Aufbau des
Lippenelements einfach und einfach herzustellen ist.
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Außerdem ist die Kante des Lippenelements vorzugsweise dicker
als der Teil der dünnen Bereiche. Auf diese Art und Weise ist
es beispielsweise effektiver, die Deformation des
Lippenelements zu unterdrücken, als verglichen mit dem Fall,
dass die dünnen Bereiche mit der gleichen Dicke bis zu der
Kante der Lippe ausgeformt sind.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehren kann
die Wellendichtung um eine Antriebswelle zum Antreiben eines
Kompressionsmechanismus eines Kompressors herum vorgesehen
sein. Beispielsweise kann die Wellendichtung zwischen der
Antriebswelle und einem Gehäuse vorgesehen sein, welches die
Antriebswelle drehbar lagert. Das Lippenelement der
Wellendichtung kontaktiert vorzugsweise die Umfangsfläche der
Antriebswelle und dichtet die Umfangsfläche der Antriebswelle
ab. Wenn unter Druck stehendes (komprimiertes) Kühlmittelgas
innerhalb des Gehäuses auf das Lippenelement einwirkt, wird
das Lippenelement in Richtung der Umfangsrichtung der
Antriebswelle gepresst.
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Weil das Lippenelement dünne Bereiche beinhaltet, die in
Abständen mit dicken Bereichen ausgeformt sind, wird die
Beanspruchung auf das Lippenelement reduziert mittels der
dünnen Bereiche, und die Festigkeit des Lippenelements kann
mittels der dicken Bereiche aufrechterhalten werden. Daher
wird die Beanspruchung des Lippenelements reduziert, während
auch die Deformation des Lippenelements unterdrückt wird.
Daher können, sogar wenn der Druck des Kühlmittelgases auf
das Lippenelement einwirkt, die Deformation des
Lippenelements und der Anstieg des Oberflächenbereichs in
Kontakt mit der Antriebswelle verhindert werden mittels der
Festigkeit der dicken Bereiche. Die vorliegenden Lehren sind
insbesondere effektiv für Wellendichtungen von Kompressoren,
in welchen äußerer Druck auf das Lippenelement einwirkt.
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Außerdem können in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
Kompressoren eine Antriebswelle beinhalten, welche direkt mit
einer externen Antriebsquelle gekoppelt ist, d. h. einen
kupplungslosen Aufbau. Das heißt, die Antriebswelle des
kupplungslosen Aufbaus ist direkt mit der externen
Antriebsquelle verbunden, beispielsweise mit einem
Fahrzeugmotor, und nicht über einen Kupplungsmechanismus. In
diesem Fall wird sich die Antriebswelle drehen, wenn der
Kompressor arbeitet, und auch wenn der Fahrzeugmotor leer
läuft. Durch Verwenden der vorliegenden Wellendichtungen in
kupplungslosen Kompressoren kann ein Energieverlust zwischen
der Antriebswelle und dem Lippenelement reduziert oder
minimiert werden. Daher sind die vorliegenden Lehren
insbesondere effektiv bei Wellendichtungen von kupplungslosen
Kompressoren, in welchen die Antriebswelle sich dreht, sogar
wenn die externe Antriebsquelle leer läuft.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren werden
Verfahren zum Abdichten einer Welle gelehrt, welche das
Verwenden eines Lippenelements beinhalten können, welches
dünne Bereiche und dicke Bereiche aufweist, welche eine
unterschiedliche relative Dicke haben und welche in Abständen
um die Umfangsrichtung des Lippenelements herum ausgeformt
sind. Gemäß den vorliegenden Verfahren wird die Beanspruchung
des Lippenelements bezüglich einer Welle reduziert, und die
Verformung des Lippenelements kann unterdrückt werden. Sogar
wenn Druck auf das Lippenelement einwirkt, können daher die
Verformung des Lippenelements und der Anstieg des
Oberflächenbereichs in Kontakt mit der Welle verhindert
werden mittels der Steifigkeit der dicken Bereiche. Die
vorliegenden Verfahren können vorteilhafterweise in
Kompressoren verwendet werden, welche so aufgebaut sind, däss
ein äußerer Druck auf das Lippenelement einwirkt.
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Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines
repräsentativen Verstellkompressors 100;
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Fig. 2 ist eine teilweise Vergrößerung von Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A
in Fig. 2;
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Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Lippe
151, welche eine Modifizierung der ersten Lippe 51
des repräsentativen Verstellkompressors 100 ist;
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Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Lippe
251, welche eine weitere Modifikation der ersten
Lippe 51 des repräsentativen Verstellkompressors
100 ist; und
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Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Lippe
351, welche eine weitere Modifikation der ersten
Lippe 51 des repräsentativen Verstellkompressors
100 ist.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehren
können Wellendichtungen ein Lippenelement beinhalten, welches
so angeordnet und aufgebaut ist, dass es eine Umfangsfläche
einer Antriebswelle kontaktiert und abdichtet. Vorzugsweise
beinhaltet das Lippenelement dünne Bereiche und dicke
Bereiche, welche ein unterschiedliche relative Dicke haben
und abwechselnd um die Umfangsfläche des Lippenelements herum
definiert sind. Die dünnen Bereiche können konkave Bereiche
beinhalten, die innerhalb des Lippenelements definiert sind.
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Die konkaven Bereiche können an einer äußeren Umfangsfläche
des Lippenelements oder an einer inneren Umfangsfläche des
Lippenelements definiert sein. Weiter können die konkaven
Bereiche hohle Bereiche beinhalten, die an einer inneren
Umfangsfläche des Lippenelements definiert sind. Außerdem
kann eine Kante des Lippenelements dicker sein als die dünnen
Bereiche.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehren
werden Kompressoren gelehrt, welche die oben beschriebenen
Wellendichtungen beinhalten. In dieser Ausführungsform weist
die Drehwelle eine Antriebswelle zum Antreiben eines
Kompressionsmechanismus eines Kompressors auf. Die
Wellendichtungen können daher zwischen der Antriebswelle und
einem Bereich des Kompressorgehäuses, welcher die
Antriebswelle drehbar lagert, verschachtelt oder angeordnet
sein. Außerdem kann die Antriebswelle direkt mit einer
externen Antriebsquelle, beispielsweise einem Fahrzeugmotor,
verbunden sein, ohne dass eine Kupplung dazwischen angeordnet
wäre.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehren
werden Verfahren zum Abdichten einer Welle gelehrt. Solche
Verfahren können das Kontaktieren einer äußeren Umfangsfläche
der Welle mit einem Lippenelement beinhalten, welches dünne
Bereiche und dicke Bereiche aufweist, welche eine
unterschiedliche relative Dicke haben. In diesem Fall kann
die äußere Umfangsfläche der Welle abgedichtet werden.
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Ein repräsentativer Verstellkompressor 100 (im Folgenden
bezeichnet als "Kompressor 100") gemäß der vorliegenden
Lehren wird nun genauer mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben. In Bezug auf Fig. 1 kann der Kompressor 100
einen Zylinderblock 1, ein vorderes Gehäuse 2 und ein
hinteres Gehäuse 5 aufweisen. Das vordere Gehäuse 2 kann mit
der Vorderseite (dem linken Ende in Fig. 1) des
Zylinderblocks 1 verbunden sein. Das hintere Gehäuse 5 kann
mit der hinteren Seite (dem rechten Ende in Fig. 1) des
Zylinderblocks 1 über eine Ventilplatte 6 verbunden sein.
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Eine Saugkammer 3 kann in dem hinteren Gehäuse 5 zum
Einziehen von Kühlmittelgas definiert sein. Eine
Auslasskammer 4 kann auch innerhalb des hinteren Gehäuses 5
definiert sein, um komprimiertes Kühlmittelgas auszulassen.
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Die Ventilplatte 6 kann eine Saugöffnung 3a und eine
Auslassöffnung 4a aufweisen. Die Saugöffnung 3a kann die
Saugkammer 3 mit einer Zylinderbohrung 1a über ein Saugventil
3b verbinden. Die Auslassöffnung 4a kann die Auslasskammer 4
über ein Auslassventil 4b mit der Zylinderbohrung 1a
verbinden. Die Ventilplatte 6 kann eine Gasableitungsöffnung
16 aufweisen, über welche eine Kurbelkammer 9, die innerhalb
des vorderen Gehäuses 2 definiert ist, mit der Saugkammer 3
kommunizieren kann.
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Eine Antriebswelle 8 (Welle) kann sich durch den
Zylinderblock 1 hindurch und durch das vordere Gehäuse 2
hindurch erstrecken. Die Antriebswelle 8 kann direkt mit
einer externen Antriebsquelle, beispielsweise einem
Fahrzeugmotor (in Fig. 1 nicht dargestellt) verbunden sein.
Ein Kupplungsmechanismus, beispielsweise eine
elektromagnetische Kupplung, ist dieser Ausführungsform nicht
notwendig. Die Antriebswelle 8 wird mittels des
Fahrzeugmotors drehend angetrieben und treibt einen
Kompressionsmechanismus an, welcher einen Kolben 15 und
weitere, unten beschriebene Teile aufweisen kann. Der hintere
Bereich der Antriebswelle 8 kann drehbar mittels des
Zylinderblocks 1 gelagert sein, und der vordere Bereich der
Antriebswelle 8 kann drehbar mittels des vorderen Gehäuses 2
gelagert sein.
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Eine scheibenförmige Taumelscheibe 11 kann innerhalb der
Kurbelkammer 9 angeordnet sein. Die Taumelscheibe 11 ist
gleitend an der Antriebswelle 8 über eine Einführöffnung 12
angebracht, welche in dem mittleren Bereich der Taumelscheibe
11 definiert ist. Ein Stift 13 mit einem abgerundeten Bereich
13a an einem Ende kann an zwei Punkten an der Taumelscheibe
11 gegenüberliegend dem Zylinderblock 1 vorgesehen sein. Ein
Motor 30 kann mit der Antriebswelle 8 verbunden sein und sich
integral mit der Antriebswelle 8 drehen. Der Rotor 30 kann
einen abgerundeten Basisbereich 31 aufweisen, welcher einen
Stützarm 32 und ein Gegengewicht 33 beinhaltet. Der
Basisbereich 31 kann auch eine Einführöffnung 30a aufweisen,
und die Antriebswelle 8 kann in diese Einführöffnung 30a
eingeführt sein.
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Der Rotor 30 kann mit der Taumelscheibe 11 über einen
Scharniermechanismus 20 verbunden sein. Der
Scharniermechanismus 20 kann eine Eingriffsstruktur
aufweisen, welche den Stützarm 32 und den Stift 13 in
Eingriff bringt. Der Stützarm 32 kann eine Stützöffnung 32a
beinhalten, welche dem abgerundeten Bereich 13a an dem Stift
13 entspricht. Der abgerundete Bereich 13a des Stifts 13 ist
in die Stützöffnung 32a eingeführt, und der Stützarm 32
stützt den Stift 13. Der Stift 13 kann in der Stützöffnung
32a gleiten. Der Scharniermechanismus 20 überträgt das
Drehmoment der Antriebswelle 8 auf die Taumelscheibe 11, wenn
die Taumelscheibe 11 den Stützarm 32 und den Stift 13 in
Eingriff bringt. Der Scharniermechanismus 20 kann die
Taumelscheibe 11 neigen. Daher kann die Taumelscheibe 11
bezüglich der Antriebswelle 8 gleiten und sich neigen.
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Mehrere Zylinderbohrungen 1a können in dem Zylinderblock 1
definiert sein und in vorbestimmten Abständen um eine
Drehachse der Antriebswelle 8 herum positioniert sein. Ein
Kolben 15 kann gleitend in jeder Zylinderbohrung 1a
aufgenommen sein. Das vordere Ende des Kolbens 15 kann mit
dem Außenumfangsbereich der Taumelscheibe 11 über ein Paar
von Schuhen 14 verbunden sein. Die Taumelscheibe 11 dreht
sich zusammen mit der Drehung der Antriebswelle 8. Darüber
hinaus kann die Drehung der Taumelscheibe 11 auf jeden Kolben
15 als Hin- und Herbewegung entlang der Achsenrichtung der
entsprechenden Zylinderbohrung 1a übertragen werden. Wenn der
Kolben 15 sich hin und her bewegt, wird Kühlmittelgas in die
Zylinderbohrung 1a hineingezogen oder hineingesaugt, und
komprimiertes Kühlmittelgas wird aus der Zylinderbohrung 1a
abgelassen.
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Ein Axiallager 40 kann zwischen dem Rotor 30 und dem vorderen
Gehäuse 2 angeordnet sein. Darüber hinaus kann das Axiallager
40 die vordere Fläche des Basisbereichs 31 kontaktieren. Wenn
eine Reaktionskraft auf den Kolben 15 während des Betriebs
des Kompressors aufgebracht wird, welche Kraft durch die Hin-
und Herbewegung des Kolbens 15 verursacht wird, kann daher
das vordere Gehäuse 2 diese Reaktionskraft über die Schuhe
14, die Taumelscheibe 11, den Scharniermechanismus 20 und das
Axiallager 40 aufnehmen.
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Die Verschiebung des Kompressors 100 wird bestimmt durch die
Hublänge des Kolbens 15 (d. h. den Abstand von dem oberen
Totpunkt zum unteren Totpunkt des Kolbens. Die Hublänge des
Kolbens 15 wird bestimmt durch den Neigungswinkel θ der
Taumelscheibe 11. Wenn der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe
11 bezüglich der Achse der Antriebswelle 8 steigt, steigen
auch die Hublänge des Kolbens 15 und die Auslenkung. Wenn der
Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 11 bezüglich der Achse der
Antriebswelle 8 sinkt, sinken auch die Hublänge des Kolbens
15 und die Auslenkung. Der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe
11 ist bestimmt durch den Unterschied zwischen den Drücken
innerhalb der Zylinderbohrungen 1a und der Kurbelkammer 9.
Dieser Druckunterschied kann durch ein
Auslenkungssteuerventil 18 eingestellt werden. Wie in Fig. 1
dargestellt, ist der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 11 in
seinem Maximum dargestellt, d. h. der Zustand, in welche die
Auslenkung maximal ist. Wenn die Auslenkung minimal ist, kann
sich die Taumelscheibe 11 in der in Fig. 1 durch eine
gepunktete Linie gestellten Position befinden.
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Das Auslenkungssteuerventil 18 erstreckt sich zwischen dem
Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 5 und ist innerhalb
eines Gaszuführkanals 17 angeordnet, welcher eine
Kommunikation zwischen der Auslasskammer 4 und der
Kurbelkammer 9 ermöglichen kann. Das Auslenkungssteuerventil
18 kann vorzugsweise ein elektromagnetisches Ventil sein und
kann die Größe der Öffnung des Gaszuführkanals 17 steuern.
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Wenn die Größe der Öffnung des Gaszuführkanals 17 verändert
wird, wird der Druck in der Kurbelkammer 9 sich verändern
oder variieren. Der Unterschied zwischen dem Druck innerhalb
der Zylinderöffnungen 1a und dem Druck innerhalb der
Kurbelkammer 9 kann so gesteuert werden. Als Ergebnis kann
der Neigungswinkel θ der Taumelscheibe 11 bezüglich der
Antriebswelle 8 variiert werden, um eine Veränderung der
Hublänge des Kolbens 15 zu bewirken. Demzufolge kann die
Auslenkung von Kühlmittelgas während des Betriebs des
Kompressors eingestellt werden.
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Wie genauer in Fig. 2 dargestellt ist, kann eine
Wellendichtung 50 eine erste Lippe 51, eine zweite Lippe 55
und Metallhalter 56, 57 aufweisen. Die erste Lippe 51 und die
zweite Lippe 55 kontaktieren die Umfangsfläche 8a der
Antriebswelle 8. Die erste Lippe 51 (Lippenelement) kann aus
Gummi oder einem anderen elastischen Material sein. Die
zweite Lippe 55 kann aus einem Kunstharz oder einem anderen
elastischen Material sein. Die zweite Lippe 55 ist
vorzugsweise zwischen der ersten Lippe 51 und dem
Metallhalter 57 angeordnet. Die Metallhalter 56, 57 können
aus jeder Art von Metall hergestellt sein. Der Metallhalter
56 hält die erste Lippe 51 zurück, und der Metallhalter 57
hält die zweite Lippe 55 zurück. Ein Raum 58 ist entlang des
Außenumfangs der ersten Lippe 51 entlang definiert und kann
mit der Kurbelkammer 9 kommunizieren. Wenn Kühlmittelgas
innerhalb der Kurbelkammer 9 in den Raum 58 hineinfließt,
wirkt der Druck des Kühlmittelgases auf den äußeren Umfang
der ersten Lippe 51 ein.
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In dem in Fig. 2 mit gepunkteten Linien dargestellten Zustand
befinden sich die erste und die zweite Lippe 51, 55 in einem
nicht belasteten Zustand, bevor sie um die Antriebswelle 8
herum gesetzt werden. Wenn die Wellendichtung 50 um die
Antriebswelle 8 herum gesetzt wird, kann die Umfangsfläche 8a
der Antriebswelle 8 die erste Lippe 51 und die zweite Lippe
52 pressen. In diesem Fall werden die erste und die zweite
Lippe 51, 55 in dem in Fig. 2 durch durchgezogene Linien
dargestellten Zustand sein. In diesem Zustand wirkt die
Beanspruchung der ersten und der zweiten Lippe 51, 55 auf die
Umfangsfläche 8a der Antriebswelle 8 ein. Diese Beanspruchung
schafft eine Dichtung, welche das Innere und das Äußere des
Gehäuses abdichtet. Auf diese Art und Weise wird verhindert,
das Kühlmittelgas innerhalb der Kurbelkammer 9 entlang der
Umfangsfläche 8a der Antriebswelle 8 nach außerhalb des
Gehäuses ausläuft. Der Betrag der Auslenkung L der ersten
Lippe 51 zu diesem Zeitpunkt ist die Interferenz der ersten
Lippe 51, welche Interferenz definiert ist als Verschiebung
zwischen einer Position, bevor das Lippenelement gesetzt
wird, und einer Position, nachdem das Lippenelement sich
gesetzt hat.
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Die erste Lippe 51 kann einen beweglichen Bereich (biegbaren
Bereich) 53 beinhalten, welcher sich von einem festen Bereich
52 her erstreckt. Mehrere konkave Bereiche (Ausnehmungen) 54
können um die äußere Umfangsfläche des beweglichen Bereichs
53 herum definiert sein. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die
konkaven Bereiche 54 um die gesamte Umfangsfläche in
Umfangsrichtung in annähernd gleichen Abständen definiert.
Die Anzahl, Gestalt, Abstände, etc. der konkaven Bereiche 54
können wunschgemäß modifiziert werden. Dünne Bereiche 59a
sind entsprechend den konkaven Bereichen 54 definiert. Dicke
Bereiche 59b sind angrenzend an die dünnen Bereiche 59a
definiert und sind vorzugsweise dicker als die dünnen
Bereiche 59a. Die dünnen Bereiche und die dicken Bereiche
59a, 59b sind abwechselnd um die Umfangsrichtung des
beweglichen Bereichs 53 herum definiert. Die Dicke der ersten
Lippe 51 verändert sich nach und nach zwischen den dünnen
Bereichen 59a und den dicken Bereichen 59b. In der
vorliegenden Ausführungsform ist die Umfangsrichtung der
ersten Lippe 51 gleich der Umfangsrichtung der Antriebswelle
8. Daher beinhaltet die Ausführungsform dünne Bereiche und
dicke Bereiche, welche in Abständen in Umfangsrichtung
ausgeformt sind. Die Kante des beweglichen Bereichs 53 der
ersten Lippe 51 ist dicker als die dünnen Bereiche 59a der
konkaven Bereiche 54.
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In der dargestellten Ausführungsform ist aufgrund des Effekts
der konkaven Bereiche 54 die Beanspruchung der ersten Lippe
51 reduziert, wenn die Wellendichtung 50 um die Antriebswelle
8 herum vorgesehen ist. Außerdem kann, weil die dünnen
Bereiche 59a und die dicken Bereiche 59b in Abständen in
Umfangsrichtung an der ersten Lippe 51 vorgesehen sind, sogar
wenn die erste Lippe 51 durch den Druck des Kühlmittelgases
innerhalb des Raums 58 in Richtung der Antriebswelle 8
gepresst wird, die Deformation des beweglichen Bereichs 53
unterdrückt werden aufgrund der Steifigkeit der dicken
Bereiche 59b. Außerdem kann ein Anstieg des
Oberflächenbereichs, welcher die Umfangsfläche 8a der
Antriebswelle 8 kontaktiert, verhindert werden.
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Gemäß den vorliegenden Lehren kann die Beanspruchung der
ersten Lippe 51 bezüglich der Antriebswelle 8 reduziert
werden, ohne die Interferenz der ersten Lippe 51 zu
reduzieren, weil die konkaven Bereiche 54 (dünne Bereiche
59a) an der ersten Lippe 51 vorgesehen sind. Weil sowohl die
dünnen Bereiche 59a als auch die dicken Bereiche 59b in
Abständen in Umfangsrichtung der ersten Lippe 51 ausgeformt
sind, kann die Beanspruchung der ersten Lippe 51 reduziert
werden, und außerdem kann die Deformation der ersten Lippe 51
unterdrückt werden. Auf diese Art und Weise können, sogar
wenn der Druck des Kühlmittelgases in der Kühlkammer 9 auf
die erste Lippe 51 einwirkt, die Deformation der ersten Lippe
51 und der Anstieg des Oberflächenbereichs in Kontakt mit der
Antriebswelle 8 verhindert werden.
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Gemäß der vorliegenden Lehren ist der Aufbau der ersten Lippe
51 einfach. Außerdem werden Verfahren zur Herstellung der
ersten Lippe 51 vereinfacht aufgrund des Einschlusses der
konkaven Bereiche 54 und der dünnen Bereiche 59a.
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Gemäß der vorliegenden Lehren ist es, weil die Kante der
ersten Lippe 51 dicker ist als die dünnen Bereiche 59a,
welche entsprechend den konkaven Bereichen 54 definiert sind,
effektiver, die Deformation der ersten Lippe 51 zu
unterdrücken, als verglichen mit den dünnen Bereichen 59a,
die mit der gleichen Dicke bis zu ihrer Kante ausgeformt
sind.
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Die vorliegenden Lehren sind nicht auf die repräsentative
oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern können
auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden.
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Beispielsweise kann die vorgenannte Ausführungsform angepasst
werden, um die folgenden zusätzlichen Ausführungsformen zu
erzeugen.
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Beispielsweise sind in der repräsentativen Ausführungsform
die konkaven Bereiche 54 um den Außenumfang des beweglichen
Bereichs 53 der ersten Lippe 51 herum definiert, und die
dünnen Bereiche sind entsprechend den konkaven Bereichen 54
definiert. Die Anordnung und der Aufbau der dünnen Bereiche
59a kann jedoch auf verschiedene Art und Weise gemäß den
Anforderungen modifiziert werden. Diese alternative
Ausführungsform kann beispielsweise weiter modifiziert
werden, wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt.
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Wie in Fig. 4 dargestellt, kann eine erste Lippe 151 konkave
Bereiche 154 beinhalten, die um die innere Umfangsfläche
eines beweglichen Bereichs 153 herum definiert sind, welcher
sich von einem festen Element 152 her erstreckt. Wie in Fig.
5 dargestellt, kann eine erste Lippe 251 konkave Bereiche 254
beinhalten, die um die Kante eines beweglichen Bereichs 253
herum definiert sind, welcher sich von einem festen Bereich
252 her erstreckt. Die konkaven Bereiche 254 erstrecken sich
bis zu der ersteh Lippe 251 und durch diese hindurch. Wie in
Fig. 6 dargestellt, kann eine erste Lippe 351 hohle Bereiche
354 beinhalten, die innerhalb eines beweglichen Bereichs 353
definiert sind, welcher sich von einem festen Bereich 352 her
erstreckt. Die konkaven Bereiche 154, die konkaven Bereiche
254 und hohlen Bereiche 354 sind vorzugsweise innerhalb der
dünnen Bereiche definiert. Weiter beinhalten die dicken
Bereiche vorzugsweise nicht die konkaven Bereiche 154, die
konkaven Bereiche 254 und hohlen Bereiche 354.
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Außerdem sind mehrere Kombinationen der konkaven Bereiche 54,
der konkaven Bereiche 154, der konkaven Bereiche 254 und der
hohlen Bereiche 354 auch möglich.
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In einer anderen Modifizierung der repräsentativen
Ausführungsform können, obwohl die Wellendichtung 50 für
einen kupplungslosen Kompressor 100 beschrieben worden ist,
die vorliegenden Lehren für Wellendichtungen von Kompressoren
mit einem Kupplungsmechanismus angepasst werden. Die
vorliegenden Lehren können außerdem auch für Wellendichtungen
in Einrichtungen angepasst werden, die sich von Kompressoren
unterscheiden.