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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor und ein Verfahren zur Herstellung desselben und insbesondere auf einen Kompressor mit einem Gehäuse, das eine Mehrzahl von Gehäuseelementen umfasst.
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Stand der Technik
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Als Beispiel für einen solchen Kompressor ist ein in Patentdokument 1 offenbarter Kompressor bekannt. In dem in Patentdokument 1 offenbarten Kompressor umfasst ein Gehäuse ein vorderes Gehäuse, das den Kompressionsmechanismus aufnimmt, ein Motorgehäuse, das einen Elektromotor aufnimmt, und einen zwischen dem Vordergehäuse und dem Motorgehäuse angeordneten Rahmen, und jene sind durch Schrauben miteinander verbunden. Die Abdichtung erfolgt durch einen O-Ring zwischen der Stirnfläche des vorderen Gehäuses und einer Stirnfläche des Rahmens sowie zwischen der Stirnfläche des Motorgehäuses und der anderen Stirnfläche des Rahmens.
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Ein weiteres bekanntes Beispiel für den Kompressor ist in Patentdokument 2 offenbart. In einem in Patentdokument 2 offenbarten Kompressor umfasst ein Gehäuse (abgedichteter Behälter) ein Behälterrohrelement, ein Behälterunterteil und ein Behälteroberteil, und jene sind miteinander verschweißt. Der obere Endabschnitt des Behälterrohrelements und das Behälteroberelement sind miteinander in Eingriff, und der untere Endabschnitt des Behälterrohrelements und das Behälterunterteil sind miteinander in Eingriff, und die Eingriffsabschnitte sind über den gesamten Umfang in der äußeren Umfangsrichtung des Gehäuses verschweißt.
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Liste der Referenzdokumente
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Patentdokumente
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Um jedoch in dem in Patentschrift 1 offenbarten Kompressor eine Korrosion der Endflächen durch Eindringen von Salzwasser oder dergleichen zwischen den Endflächen zu verhindern, ist es außerdem notwendig, einen ausreichenden Flächendruck zwischen den Endflächen sicherzustellen. Deshalb wird die erforderliche Anzahl von Schrauben erhöht. Darüber hinaus ist es auch notwendig, das Anzugsdrehmoment jeder Schraube zu kontrollieren, so dass die Produktionskosten wegen der Korrosion dazu neigen, anzusteigen.
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In dem in Patentdokument 2 offenbarten Kompressor wird die Korrosion durch das Eindringen von Salzwasser oder dergleichen durch Verschweißen des gesamten Umfangs der Eingriffsabschnitte verhindert oder unterdrückt. Es ist jedoch notwendig, die Druckfestigkeit des Gehäuses durch die Schweißfestigkeit zu sichern. Daher ist es notwendig, eine strenge Qualitätskontrolle für das Schweißen durchzuführen, beispielsweise auf einen inneren Defekt der Schweißnaht, so dass, wie in dem in Patentdokument 1 offenbarten Kompressor, die Produktionskosten wegen der Korrosion dazu neigen, anzusteigen.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor mit einem Gehäuse zu schaffen, das eine Mehrzahl von Gehäuseelementen umfasst, und dass der Kompressor in der Lage ist, Korrosion durch Salzwasser oder dergleichen zwischen den Befestigungsendabschnitten des Gehäuseelements zu verhindern oder zu unterdrücken, und gleichzeitig einen Anstieg der Produktionskosten wegen der Korrosion zu minimieren.
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Die nachveröffentlichte Offenlegungsschrift
DE 11 2017 000 971 T5 (Patendokument 3) offenbart einen elektrischen Kompressor, welcher einen Kompressorabschnitt mit einem Kompressorgehäuse und eine Inverteranlage mit einem Invertergehäuse umfasst. Das Kompressorgehäuse und das Invertergehäuse können aus Aluminium gefertigt sein. Ein Deckel, das Invertergehäuse, Dichtungen, und eine Platte sind durch Schrauben an dem Kompressorgehäuse fixiert. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Verbindung als ein Schweißabschnitt ausgebildet, an dem das Invertergehäuse und das Kompressorgehäuse durch Schweißen verbunden sind. Ferner ist eine weitere Verbindung als ein Schweißabschnitt ausgebildet, an dem das Invertergehäuse und der Deckel durch Schweißen verbunden sind.
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In
DE 10 2014 224 197 A1 (Patentdokument 4) ist eine Vakuumpumpengehäuseanordnung mit Topfabschnitt und einem Abdeckabschnitt, der auf dem Topfabschnitt aufliegt, gezeigt. Der Topfabschnitt und der Abdeckabschnitt sind im Bereich einer Verbindungsebene mittels einer Stoß-Schweißnaht umlaufend miteinander verschweißt.
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Aus
DE 198 08 251 A1 (Patentdokument 5) ist ein Kompressor mit einem Gehäuse bekannt. Das Gehäuse umfasst ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil, welches als Deckel für das erste Gehäuseteil dient. Ein Wandbereich des ersten Gehäuseteils überspannt das zweite Gehäuseteil zumindest bereichsweise und ist mit dem zweiten Gehäuseteil durch Schweißen verbunden.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Kompressor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Der Kompressor umfasst ein Gehäuse aus einer Aluminiumlegierung und einen in das Gehäuse aufgenommenen Kompressionsmechanismus. In dem Kompressor weist das Gehäuse ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement auf, die durch eine Mehrzahl von Befestigungselementen aneinander befestigt sind, und Befestigungsendabschnitte der Gehäuseelemente sind miteinander verschweißt, und zwischen dem Befestigungsendabschnitt des ersten Gehäuseelements und dem Befestigungsendabschnitt des zweiten Gehäuseelements ist eine Schweißnaht ausgebildet, wobei Poren innerhalb der Schweißnaht über eine äußere Umfangsrichtung des Gehäuses verteilt sind.
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Effekte der Erfindung
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In dem Kompressor gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement durch die Mehrzahl von Befestigungselementen aneinander befestigt, und die wechselseitigen Befestigungsendabschnitte sind miteinander verschweißt, und als Ergebnis dieser Verschweißung ist eine Schweißnaht zwischen dem Befestigungsendabschnitt des ersten Gehäuseelements und dem Befestigungsendabschnitt des zweiten Gehäuseelements gebildet. Das heißt, der Kompressor nach dem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Hybrid-Fügekonstruktion auf, bei der die Befestigungsendabschnitte sowohl durch Durchführung des Schweißens als auch durch die Befestigung mittels der Befestigungselemente miteinander verbunden sind.
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Hier ist es durch die Bereitstellung der Mehrzahl von Befestigungselementen möglich, in einfacher Weise eine Reaktionskraft auf die Last sicherzustellen, die die Befestigungsendabschnitte voneinander wegdrückt, so dass die gesamte oder der größte Teil der Druckfestigkeit des Gehäuses von der Mehrzahl von Befestigungselementen getragen werden kann. Dementsprechend ist Schweißung niedriger Festigkeit zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement zulässig. So ist es im Vergleich zum Stand der Technik möglich, die Einschweißtiefe zu reduzieren und die Schweißqualitätskontrolle für den Innenfehler der Schweißnaht oder dergleichen zu lockern. Da die Schweißnaht zwischen dem Befestigungsendabschnitt des ersten Gehäuseelements und dem Befestigungsendabschnitt des zweiten Gehäuseelements ausgebildet ist, fungiert diese Schweißnaht als Schutzwand für das Salzwasser oder dergleichen und es ist somit möglich, das Eindringen von Salzwasser oder dergleichen zwischen den Befestigungsendabschnitten und die daraus resultierende Korrosion zwischen den Befestigungsendabschnitten leicht zu verhindern oder zu unterdrücken. So ist es beispielsweise möglich, im Vergleich zum Stand der Technik die Anzahl der Befestigungselemente zu reduzieren und die Kontrolle der Anzugmomente der einzelnen Befestigungselemente zu lockern.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist es in dem Kompressor möglich, unter Vermeidung einer Erhöhung der Produktionskosten des Kompressors wegen Korrosion das Eindringen von Salzwasser oder dergleichen zwischen den Befestigungsendabschnitten des ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements und der daraus resultierenden Korrosion zwischen den Befestigungsendabschnitten zu verhindern oder zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Kompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Außenseitenansicht eines Gehäuses des Kompressors.
- 3 ist eine Frontansicht des Gehäuses, die in 2 schematisch dargestellt ist.
- 4 ist eine Rückansicht des Gehäuses, die in 2 schematisch dargestellt ist.
- 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht entlang der Pfeillinie A-A von 3.
- 6 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht entlang der Pfeillinie B-B von 4.
- 7 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeillinie C-C von 5 und eine Konzeptansicht (teilweise vergrößerte Schnittansicht) entlang der Pfeillinie C'-C' von 6.
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Weg zur Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Kompressors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine schematische Außenansicht des Kompressors 1, 3 ist eine Vorderansicht desselben und 4 ist eine Rückansicht desselben.
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Der Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise in einem Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage integriert und verdichtet das aus dem Kältemittelkreislauf (genauer aus dessen Niederdruckseite) entnommene Kältemittel, um das verdichtete Kältemittel in den Kältemittelkreislauf (genauer zu dessen Hochdruckseite) abzugeben. Der Kompressor 1 umfasst ein Gehäuse 10 mit einem im Wesentlichen säulenförmigen äußeren Erscheinungsbild und einen in das Gehäuse 10 aufgenommenen Kompressionsmechanismus 20.
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Das Gehäuse 10 ist ein Gussteil aus einer Aluminiumlegierung, genauer aus einer Aluminiumgusslegierung. Wie in 1 dargestellt ist, ist das Gehäuse 10 in Längsrichtung einer Antriebswelle 42 des nachfolgend beschriebenen Kompressionsmechanismus 20 in eine Mehrzahl von Elementen (in der vorliegenden Ausführungsform drei Elemente) unterteilt und weist ein vorderes Gehäuse 11, ein mittleres Gehäuse 12 und ein hinteres Gehäuse 13 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind das vordere Gehäuse 11 und das mittlere Gehäuse 12 in einem Zustand, in welchem die Endflächen ihrer jeweiligen Befestigungsendabschnitte 111 und 121 (d.h. eine hintere Endfläche 11a des vorderen Gehäuses 11 und eine vordere Endfläche 12a des mittleren Gehäuses 12) aneinander anliegen, durch eine Mehrzahl von Schrauben 31 aneinander befestigt, die in der Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind. Das mittlere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 sind in einem Zustand, in dem die Endflächen ihrer jeweiligen Befestigungsendabschnitte 122 und 131 (d.h. eine hintere Endfläche 12b des mittleren Gehäuses 12 und eine vordere Endfläche 13a des hinteren Gehäuses 13) aneinander anstoßen, durch eine Mehrzahl von Schrauben 32 aneinander befestigt, die in Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen der Befestigungskörper des vorderen Gehäuses 11 und des mittleren Gehäuses 12 und der Befestigungskörper des mittleren Gehäuses 12 bzw. des hinteren Gehäuses 13 den jeweils Befestigungskörpern des „ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements“ der Erfindung der vorliegenden Anwendung. Darüber hinaus entsprechen in der vorliegenden Ausführungsform die hintere Endfläche 11a, die vordere Endfläche 12a, die hintere Endfläche 12b und die vordere Endfläche 13a jeweils „den Endflächen“ der Erfindung der vorliegenden Anwendung, und die Schrauben 31 und 32 entsprechen jeweils „den Befestigungselementen“ der Erfindung der vorliegenden Anwendung.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, die Befestigungsendabschnitte 111, 121, 122 und 131 derart ausgebildet, dass die Einführungsabschnitte der Schrauben 31 und 32 in radialer Richtung über den Gehäusekörperabschnitt hinaus nach außen ragen.
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Darüber hinaus weist die vordere Endfläche 12a des mittleren Gehäuses 12 in der vorliegenden Ausführungsform in der radialen Richtung des Gehäuses 12 innenseitig der Schrauben 31 eine Ringnut (O-Ringnut) 12c auf, in der ein O-Ring 14 als Dichtungselement aufgenommen ist. Die hintere Endfläche 12b des mittleren Gehäuses 12 weist in der radialen Richtung des Gehäuses 12 innenseitig der Schrauben 32 auch eine Ringnut (O-Ringnut) 12d auf, in der ein O-Ring 15 als Dichtungselement aufgenommen ist. Die Ringnut zur Aufnahme des O-Rings 14, 15 kann in der hinteren Endfläche 11a des vorderen Gehäuses 11 und in der vorderen Endfläche 13a des hinteren Gehäuses 13 ausgebildet werden.
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Unter Bezugnahme auf 1 sind im Gehäuse 10 eine Ansaugkammer C1 und eine Auslasskammer C2 vorgesehen. Die Ansaugkammer C1 wird durch das vordere Gehäuse 11 und das mittlere Gehäuse 12 ausgebildet. Die Ansaugkammer C1 steht mit dem Kältemittelkreislauf (mit dessen Niederdruckseite) über eine im vorderen Gehäuse 11 ausgebildeten Ansauganschluss (nicht dargestellt) in Verbindung. Die Auslasskammer C2 wird durch das mittlere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 ausgebildet. Die Auslasskammer C2 steht mit dem Kältemittelkreislauf (dessen Hochdruckseite) über einen im hinteren Gehäuse 13 ausgebildeten Auslassanschluss (nicht dargestellt) in Verbindung.
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Der Kompressionsmechanismus 20 verdichtet das der Ansaugkammer C1 über den Ansauganschluss zugeführte Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf (dessen Niederdruckseite). Der Kompressionsmechanismus 20 ist ein Spiral-Kompressionsmechanismus und umfasst eine feststehende Spirale 21 und eine orbitierende Spirale 22. Die feststehende Spirale 21 weist einen Grundplattenabschnitt 211 und eine Spiralwindung 212 auf, die auf einer Oberfläche des Grundplattenabschnitts 211 ausgebildet ist (aufrecht stehend vorgesehen ist). Ebenso weist die orbitierende Spirale 22 einen Grundplattenabschnitt 221 und eine Spiralwindung 222 auf, die auf einer Oberfläche des Grundplattenabschnitts 221 ausgebildet ist (aufrecht stehend vorgesehen ist). Die feststehende Spirale 21 und die orbitierende Spirale 22 sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen Spiralwindungen 212 und 222 miteinander in Eingriff stehen. Die Seitenwände der beiden Spiralwindungen 212 und 222 kommen teilweise miteinander in Kontakt, so dass zwischen den beiden Spiralwindungen 212 und 222 eine Kompressionskammer C3 als ein abgedichteter Raum ausgebildet wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die feststehende Spirale 21 integral mit dem mittleren Gehäuse 12 ausgebildet. Das heißt, das mittlere Gehäuse 12 ist als ein Zylinder mit Boden ausgebildet, dessen vorderes Ende ein offenes Ende und dessen hinteres Ende ein geschlossenes Ende ist, und der Befestigungsendabschnitt (Rückwand) 122 des mittleren Gehäuses 12 bildet den Grundplattenabschnitt 211 der feststehenden Spirale 21. Ein Durchgangsloch 213 ist im Wesentlichen in der Mitte des Grundplattenabschnitts 211 der feststehenden Spirale 21 ausgebildet. Das Durchgangsloch 213 dient als Auslassöffnung zum Ausstoßen des durch den Kompressionsmechanismus 20 verdichteten Kältemittels in die Auslasskammer C2, und das Durchgangsloch 213 wird durch ein Membranventil (Auslassventil) 214 geöffnet und geschlossen.
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Die orbitierende Spirale 22 ist über einen Kurbeltrieb 41 mit der Antriebswelle 42 verbunden. Der Kurbeltrieb 41 ist dazu eingerichtet, die Drehbewegung der Antriebswelle 42 in die Umlaufbewegung der orbitierende Spirale 22 umzuwandeln. Ein Kurbeltrieb mit einer solchen Funktion ist bekannt, so dass eine detaillierte Beschreibung weggelassen wird. So kann beispielsweise der Kurbeltrieb 41 die gleiche Struktur aufweisen wie der in
JP 2013-160187 A offenbarte, angetriebene Kurbeltrieb. Die orbitierende Spirale 22 wird durch einen Drehverhinderungsmechanismus 43 vom Rotieren abgehalten.
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Ein Endabschnitt 42a der Antriebswelle 42 auf Seite, die dem Kurbeltrieb 41 (der orbitierende Spirale 22) gegenüberliegt, ragt in den Außenraum des vorderen Gehäuses 11 heraus, und eine Riemenscheibe 52 ist über eine elektromagnetische Kupplung 51 mit dem vorstehenden Endabschnitt 42a der Antriebswelle 42 verbunden. Die Riemenscheibe 52 ist drehbar vorgesehen und ist über einen Riemen (nicht dargestellt) mit einer Antriebsriemenscheibe (nicht dargestellt) an der Antriebsquelle (der Motor oder der Motor des Fahrzeugs) verbunden.
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Im Kompressor 1 dreht sich die Antriebswelle 42, wenn die Drehung der Riemenscheibe 52, die mit der Drehung der Antriebsriemenscheibe einhergeht, über die elektromagnetische Kupplung 51 auf die Antriebswelle 42 übertragen wird. Die Drehung der Antriebswelle 42 wird durch den Kurbeltrieb 41 in eine Umlaufbewegung der orbitierende Spirale 22 umgewandelt, so dass die orbitierende Spirale 22 bezüglich der feststehenden Spirale 21 eine Umlaufbewegung ausführt. Wenn die orbitierende Spirale 22 die Umlaufbewegung ausführt, wird die Verdichtungskammer C3 in der Nähe der äußeren Endabschnitte der beiden Spiralwindungen 212 und 222 durch die beiden Spiralwindungen 212 und 222 gebildet und gleichzeitig wird das der Ansaugkammer C1 aus dem Kältemittelkreislauf (dessen Niederdruckseite) zugeführte Kältemittel über den Ansauganschluss in die Verdichtungskammer C3 aufgenommen. Danach bewegt sich die Verdichtungskammer C3, die das Kältemittel aufgenommen hat, zu den inneren Endabschnitten der beiden Spiralwindungen 212 und 222, d.h. zum mittigen Bereich der Grundplattenabschnitte 211 und 221, während sich ihr Volumen verringert. Dadurch wird das Kältemittel in der Verdichtungskammer C3 komprimiert. Das in der Verdichtungskammer C3 verdichtete Kältemittel wird über das Durchgangsloch (Auslassloch) 213 und das Membranventil 214 in die Auslasskammer C2 eingeleitet und anschließend über den Auslassanschluss in den Kältemittelkreislauf (dessen Hochdruckseite) geleitet.
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In dem Gehäuse 10 sind hier die Befestigungsendabschnitte 111 und 121 des vorderen Gehäuses 11 und des mittleren Gehäuses 12 miteinander verschweißt, und durch dieses Verschweißen ist eine Schweißnaht W1 zwischen dem Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11 und dem Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 ausgebildet. In dem Gehäuse 10 sind die Befestigungsendabschnitte 122 und 131 des mittleren Gehäuses 12 und des hinteren Gehäuses 13 miteinander verschweißt, und durch diese Verschweißung ist zwischen dem Befestigungsendabschnitt 122 des mittleren Gehäuses 12 und dem Befestigungsendabschnitt 131 des hinteren Gehäuses 13 ebenfalls eine Schweißnaht W2 ausgebildet. Das heißt, der Kompressor 1 weist eine Hybrid-Fügestruktur auf, in der die Befestigungsendabschnitte (zwischen den Abschnitten 111 und 121 und zwischen den Abschnitten 122 und 131) sowohl durch Laserschweißen als auch durch Befestigung mittels der Schrauben 31 und 32 verbunden sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schweißnaht W1 in dem ringförmigen Bereich zwischen dem Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11 und dem Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 in Abschnitten außerhalb derjenigen Bereiche, welche der Mehrzahl von Schrauben 31 entsprechen, ausgebildet (d.h. in den Abschnitten, die durch die schattierten Abschnitte in 2 und durch die gestrichelten Linien in 3 gekennzeichnet sind). Ebenso ist die Schweißnaht W2 in dem ringförmigen Bereich zwischen dem Befestigungsendabschnitt 122 des mittleren Gehäuses 12 und dem Befestigungsendabschnitt 131 des hinteren Gehäuses 13 in Abschnitten außerhalb derjenigen Bereiche, welche der Mehrzahl von Schrauben 32 entsprechen, ausgebildet (d.h. die Abschnitte, die durch die schattierten Abschnitte in 2 und durch die gestrichelten Linien in 4 angezeigt werden).
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5 ist eine partielle, vergrößerte Schnittansicht entlang der Pfeillinie A-A in 3, und 6 ist eine partielle, vergrößerte Schnittansicht entlang der Pfeillinie B-B in 3. Wie in 5 dargestellt ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform das vordere Gehäuse 11 und das mittlere Gehäuse 12 von Seite der Gehäuseaußenfläche 10a aus (Stumpfschweißen) in einem Zustand miteinander verschweißt, in welchem die jeweiligen Endflächen (die hintere Endfläche 11 a und die vordere Endfläche 12a) der Befestigungsendabschnitte 111 und 121 aneinander anliegen. Die Schweißnaht W1 erstreckt sich entlang des Verbindungsabschnitts 10b, der die hintere Endfläche 11a des vorderen Gehäuses 11 und die vordere Endfläche 12a des mittleren Gehäuses 12 an der Gehäuseaußenfläche 10a verbindet, und sie ist über den gesamten Umfang des Verbindungsabschnitts 10b an jedem der Abschnitte zwischen den benachbarten Bolzen 31 ausgebildet. Wie in 6 dargestellt ist, sind das mittlere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 von der Seite der Gehäuseaußenfläche 10a in einem Zustand miteinander verschweißt, in welchem die jeweiligen Endflächen (die hintere Endfläche 12b und die vordere Endfläche 13a) der Befestigungsendabschnitte 122 und 131 aneinander anliegen. Die Schweißnaht W2 erstreckt sich entlang des Verbindungsabschnitts 10c, der die hintere Endfläche 12b des mittleren Gehäuses 12 und die vordere Endfläche 13a des hinteren Gehäuses 13 an der Gehäuseaußenfläche 10a verbindet, und sie ist über den gesamten Umfang des Verbindungsabschnitts 10c an jedem der Abschnitte zwischen den benachbarten Bolzen 32, 32 ausgebildet.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind das gesamte vordere Gehäuse 11, das mittlere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 aus einer Aluminiumgusslegierung gefertigt, und als Schweißsystem wird beispielsweise das Laserschweißen eingesetzt. Die Schweißnähte W1 und W2 sind schweißverfestigte Objekte, die durch Laserapplikation auf die Aluminiumgusslegierung als Grundwerkstoff geschweißt und verfestigt werden und eine Nahtbreite aufweisen, die dem Laserpunktdurchmesser oder dergleichen entspricht.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Einschweißtiefen d1 und d2 der Schweißnähte W1 und W2 von der Gehäuseaußenfläche 10a kleiner eingestellt als die Abstände L1 und L2 von der Gehäuseaußenfläche 10a zu den Wandflächen 12c1 und 12d1 auf der Außenseite (die Außenseite in radialer Richtung des Gehäuses) der Ringnuten 12c und 12d. Die Einschweißtiefen d1 und d2 sind beispielsweise auf ca. 1 mm eingestellt, was kleiner ist als beim Stand der Technik. Der Abstand L3 zwischen dem distalen Ende der Schweißnaht W1 und der Wandfläche 12c1 und der Abstand L4 zwischen dem distalen Ende der Schweißnaht W2 und der Wandfläche 12d1 sind größer als die Einschweißtiefen d1 und d2 und betragen beispielsweise etwa 2 mm. Das Schweißen erfolgt in dem Zustand, in welchem die O-Ringe 14 und 15 in den Ringnuten 12c und 12d aufgenommen sind. Es hat sich jedoch bestätigt, dass keine thermische Degradation der O-Ringe 14 und 15 bedingt durch die Schweißwärme hervorgerufen wird, wenn die korrekten Abstände L3 und L4 sichergestellt sind, während die Einschweißtiefen d1 und d2 vergleichsweise klein eingestellt sind. Die Einschweißtiefen d1 und d2 und die Abstände L3 und L4 werden entsprechend eingestellt, hauptsächlich in Abhängigkeit von der Hitzebeständigkeit oder dergleichen der Dichtungselemente wie der O-Ringe 14 und 15.
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7 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeillinie C-C von 5 und eine Konzeptansicht (eine partielle, vergrößerte Schnittansicht) entlang der Pfeillinie C'-C' in 6. Wie in den 5 bis 7 dargestellt, sind innerhalb der Schweißnähte W1 und W2 die Poren H in der äußeren Umfangsrichtung des Gehäuses verteilt. Die Poren H neigen dazu, sich der distalen Endseite der Schweißnähte W1 und W2 (der distalen Endseite in Richtung der Tiefen d1 und d2) anzunähern.
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Hier werden die Poren im Allgemeinen als Fehler in den Schweißnähten betrachtet und sind in einem Schweißabschnitt unerwünscht, bei dem z.B. Festigkeit erforderlich ist. Beim Schweißen zwischen Aluminiumlegierungen werden relativ wahrscheinlich Poren erzeugt. Poren werden mit höherer Wahrscheinlichkeit erzeugt, wenn das Schweißen in der Atmosphärenluft durchgeführt wird. Darüber hinaus ist im Allgemeinen die Zugfestigkeit einer Schweißnaht, die durch die Schweißverfestigung eines Grundmaterials (Schweißobjekt) durch das Laserschweißen erhalten wird, höher als die Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Zugfestigkeit der Schweißnähte W1 und W2 dagegen niedriger eingestellt als die Zugfestigkeit des vorderen Gehäuses 11, des mittleren Gehäuses 12 und des hinteren Gehäuses 13 als das Grundmaterial. Genauer gesagt wird eine Aluminiumgusslegierung als Material des Gehäuses 10 verwendet, und, wie in 7 dargestellt ist, werden die Poren H, die herkömmlich als innere Fehler betrachtet werden, durch das Ausführen des Laserschweißens, beispielsweise in der Atmosphärenluft, gewollt ausgebildet. Auf diese Weise werden die Poren H absichtlich in den Schweißnähten W1 und W2 verteilt, so dass die Zugfestigkeit der Schweißnähte W1 und W2 niedriger eingestellt ist als die Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs (11, 12, 13) und ein Niedrigfestigkeits-Schweißen wird durchgeführt.
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Anschließend wird der Zusammenhang zwischen der Schweißfestigkeit und der Zugfestigkeit der Schrauben 31 und 32 selbst beschrieben.
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In einem Zustand, in welchem die Befestigung durch die Mehrzahl von Schrauben 31 gelöst ist (d.h. in einem Zustand, in dem alle Schrauben 31 entfernt sind), wird diejenige Beanspruchung als Bruchlast F1 bezeichnet, wenn so eine Zugbelastung auf das vordere Gehäuse 11 und das mittlere Gehäuse 12 ausgeübt wird, dass sich die Befestigungsendabschnitte 111 und 121 voneinander entfernen, um zu bewirken, dass eine plastische Verformung der Schweißnaht W1 beginnt. Ebenso wird in einem Zustand, in welchem die Befestigung durch die Mehrzahl von Schrauben 32 gelöst ist (d.h. in einem Zustand, in dem alle Schrauben 32 entfernt sind), diejenige Belastung als Bruchlast F2 bezeichnet, wenn so eine Zugbelastung auf das das mittlere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 aufgebracht wird, dass sich die Befestigungsendabschnitte 122 und 131 voneinander entfernen, um zu bewirken, dass eine plastische Verformung der Schweißnaht W2 beginnt. In der vorliegenden Ausführungsform weist jede Schraube 31 eine Streckspannung σ1 auf, die größer ist als eine darin erzeugte Spannung, wenn auf sie eine Zugbelastung f1 aufgebracht wird, die durch Division der Bruchlast F1 durch die Anzahl der Schrauben 31 erhalten wird. Ebenso weist jede Schraube 32 eine Streckspannung σ2 auf, die größer ist als eine Spannung, die darin erzeugt wird, wenn auf sie eine Zugbelastung f2 aufgebracht wird, die durch Division der Bruchlast F2 durch die Anzahl der Schrauben 32 erhalten wird. Das heißt, die Festigkeit der Schweißabschnitte (Schweißnähte W1 und W2) ist geringer als die Zugfestigkeit der Schrauben 31 und 32 selbst.
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Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Kompressors 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Das Herstellungsverfahren des Kompressors 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Montageprozess, einen Befestigungsprozess und einen Schweißprozess.
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Bei der Montage wird beispielsweise der Kompressionsmechanismus 20 in das mittlere Gehäuse 12 hinein eingefügt, und gleichzeitig werden eine geeignete Komponente wie der Drehverhinderungsmechanismus 43 und eine geeignete Komponente wie die Antriebswelle 42 am vorderen Gehäuse 11 montiert.
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Bei dem Befestigungsverfahren werden beispielsweise zunächst der Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11, an dem jede der dazugehörigen Komponenten montiert sind, und der Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 durch die Mehrzahl von Schrauben 31 miteinander verbunden. Danach werden der Befestigungsendabschnitt 122 des mittleren Gehäuses 12 und der Befestigungsendabschnitt 131 des hinteren Gehäuses 13 durch die Mehrzahl von Schrauben 32 miteinander verbunden.
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Der Schweißprozess umfasst einen vorderseitigen Schweißprozess, bei dem das Schweißen am Verbindungsabschnitt 10b zwischen dem vorderen Gehäuse 11 und dem mittleren Gehäuse 12 durchgeführt wird, und einen rückseitigen Schweißprozess, bei dem das Schweißen am Verbindungsabschnitt 10c zwischen dem mittleren Gehäuse 12 und dem hinteren Gehäuse 13 durchgeführt wird.
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Als Schweißverfahren verwendet die vorliegende Ausführungsform Laserschweißen. Obwohl nicht dargestellt, umfasst die Schweißvorrichtung beispielsweise eine Laserstrahlungsvorrichtung und eine Arbeitsdrehvorrichtung. Die Laserstrahlungsvorrichtung kann eine Laseroszillationsquelle eines geeigneten Systems wie Scheibenlaser, Faserlaser, CO2-Laser, YAG-Laser oder Halbleiterlaser nutzen. Die Arbeitsdrehvorrichtung fasst das Gehäuse 10 und dreht es entsprechend und kann mit einem vom Laserkopf der Laserstrahlungsvorrichtung ausgesandten Laserstrahl entlang der Verbindungsanschnitte 10b und 10c des Gehäuses 10 ein Abrastern durchführen. Darüber hinaus ist die Laserstrahlungsvorrichtung mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung ausgestattet, die ein Schutzgas zu den Schweißabschnitten bläst.
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Beim vorderseitigen Schweißverfahren werden die Befestigungsendabschnitte 111 und 121 des vorderen Gehäuses 11 und des mittleren Gehäuses 12, an welchen die dazugehörigen Komponenten montiert sind, miteinander verschweißt. Insbesondere wird der Befestigungskörper, der durch die Befestigung des vorderen Gehäuses 11 und des mittleren Gehäuses 12 durch die Schrauben 31 erhalten wird, von der Arbeitsdrehvorrichtung gefasst und gedreht, und die Laserstrahlungsvorrichtung bringt entlang des Verbindungsabschnitts 10b zwischen der hinteren Endfläche 11 a des vorderen Gehäuses 11 und der vorderen Endfläche 12a des mittleren Gehäuses 12 an der Gehäuseaußenfläche 10a einen Laserstrahl auf. Dadurch werden die Schweißnähte W1 zwischen dem Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11 und dem Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 ausgebildet (insbesondere zwischen der hinteren Endfläche 11a und der vorderen Endfläche 12a an der Seite der Gehäuseaußenfläche 10a) gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Laserbestrahlung ausschließlich in Bezug auf die Winkelposition des gesamten Umfangs des Verbindungsabschnitts 10b zwischen den benachbarten Bolzen 31, 31 durchgeführt. So werden von dem Bereich zwischen der hinteren Endfläche 11a und der vorderen Endfläche 12a die Bereiche zwischen den benachbarten Schrauben 31, 31, in welchen der auf die axiale Kraft der Schrauben 31 zurückzuführende Flächendruck relativ gering ist und in denen Spalten (sogenannte Öffnungen) erzeugt werden können, mit den Schweißnähten W1 ausgefüllt.
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Beim rückseitigen Schweißprozess werden die Befestigungsendabschnitte 122 und 131 des mittleren Gehäuses 12 und des Rückgehäuses 13 miteinander verschweißt. Insbesondere wird der Befestigungskörper, der durch die Befestigung des hinteren Gehäuses 13 und des Befestigungskörpers des vorderen Gehäuses 11 und des mittleren Gehäuses 12 durch die Schrauben 32 (d.h. das Gehäuse 10, in dem der Kompressionsmechanismus 20 untergebracht ist, usw.) erhalten wird, von der Arbeitsdrehvorrichtung gefasst und gedreht, und die Laserstrahlungsvorrichtung bringt entlang des Verbindungsabschnitts 10c zwischen der hinteren Endfläche 12b des mittleren Gehäuses 12 und der vorderen Endfläche 13a des hinteren Gehäuses 13 an der Gehäuseaußenfläche10a einen Laserstrahl auf. Dadurch werden die Schweißnähte W2 zwischen dem Befestigungsendabschnitt 122 des mittleren Gehäuses 12 und dem Befestigungsendabschnitt 131 des hinteren Gehäuses 13 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Laserbestrahlung ausschließlich in Bezug auf die Winkelposition des gesamten Umfangs des Verbindungsabschnitts 10c zwischen den benachbarten Bolzen 32, 32 durchgeführt. So werden von dem Bereich zwischen der hinteren Endfläche 12b und der vorderen Endfläche 13a die Bereiche zwischen den benachbarten Schrauben 32, 32, in denen der auf die axiale Kraft der Schrauben 32 zurückzuführende Flächendruck relativ gering ist und in denen Spalten (sogenannte Öffnungen) erzeugt werden können, mit den Schweißnähten W2 ausgefüllt.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Schweißprozess in der Atmosphärenluft durchgeführt. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform der Schweißprozess nach dem Befestigungsprozess durchgeführt. Das heißt, der Schweißprozess wird durchgeführt, wobei zwischen den Befestigungsendabschnitten (zwischen den Endabschnitten 111 und 121 und zwischen den Endabschnitten 122 und 131) durch den Befestigungsprozess eine Vorspannung aufgebracht ist.
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In dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform sind das vordere Gehäuse 11 und das mittlere Gehäuse 12 durch eine Mehrzahl von Schrauben 31 miteinander verbunden, und die Befestigungsendabschnitte 111 und 121 des vorderen Gehäuses 11 und des mittleren Gehäuses 12 sind miteinander verschweißt, und durch dieses Schweißen werden die Schweißnähte W1 zwischen dem Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11 und dem Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 ausgebildet. Darüber hinaus sind das das mittlere Gehäuse 12 und das hintere Gehäuse 13 durch eine Mehrzahl von Schrauben 32 miteinander verbunden, und die Befestigungsendabschnitte 122 und 131 des mittleren Gehäuses 12 und des hinteren Gehäuses 13 sind miteinander verschweißt, und durch dieses Schweißen werden die Schweißnähte W2 zwischen dem Befestigungsendabschnitt 122 des mittleren Gehäuses 12 und dem Befestigungsendabschnitt 131 des hinteren Gehäuses 13 ausgebildet. Das heißt, der Kompressor 1 weist eine Hybrid-Fügestruktur auf, bei der die Befestigungsendabschnitte (zwischen den Abschnitten 111 und 121 und zwischen den Abschnitten 122 und 131) sowohl durch Schweißen als auch durch Schraubenbefestigung verbunden sind.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung des Kompressors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden im Befestigungsverfahren der Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11 und der Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 durch eine Mehrzahl von Schrauben 31 aneinander befestigt, und im Schweißverfahren werden die Befestigungsendabschnitte (111, 121 und 122, 131) miteinander verschweißt, wobei die Schweißnähte zwischen den Befestigungsendabschnitten gebildet werden. Das heißt, in dem Kompressorherstellungsverfahren nach dem Aspekt der Erfindung wird ein Hybrid-Fügeverfahren eingesetzt, bei dem die Befestigungsendabschnitte sowohl mittels Laserschweißen als auch mittels Befestigung durch die Befestigungselemente miteinander verbunden werden.
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Hier ist es durch eine Mehrzahl von Schrauben 31 und 32 leicht möglich, eine Reaktionskraft auf die Last zu sicherzustellen, welche die Befestigungsendabschnitte (111, 121 und 122, 131) auseinander drückt, so dass die gesamte oder der größte Teil der Druckfestigkeit des Gehäuses 10 von der Mehrzahl der Schrauben 31 und 32 getragen werden kann. Daher ist hinsichtlich des Schweißabschnitts zwischen dem vorderen Gehäuse 11 und dem mittleren Gehäuse 12 und des Schweißabschnitts zwischen dem mittleren Gehäuse 12 und dem hinteren Gehäuse 13 keine Festigkeit mit Blick auf Druckfestigkeit oder dergleichen erforderlich und eine niedrigfeste Schweißung ist zulässig. So ist es beispielsweise möglich, im Vergleich zum Stand der Technik die Einschweißtiefe zu reduzieren und die Qualitätskontrolle in Bezug auf das Schweißen zu lockern, wie beispielsweise die Kontrolle in Bezug auf die inneren Fehler der Schweißnähte. Darüber hinaus sind die Schweißnähte W1 und W2 zwischen den Befestigungsendabschnitten (zwischen den Abschnitten 111 und 121 und zwischen den Abschnitten 122 und 131) so ausgebildet, dass diese Schweißnähte W1 und W2 als Schutzwand in Bezug auf das Salzwasser oder dergleichen dienen, so dass es möglich ist, ein Eindringen von Salzwasser oder dergleichen zwischen den Befestigungsendabschnitten und die daraus resultierende Korrosion zwischen den Befestigungsendabschnitten leicht zu verhindern oder zu unterdrücken. Dadurch ist es beispielsweise möglich, im Vergleich zum Stand der Technik die Anzahl der Schrauben 31 und 32 zu reduzieren und die Kontrolle des Anzugsdrehmoments der Schrauben 31 und 32 zu lockern.
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Auf diese Weise ist es möglich, in dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform und dessen Herstellungsverfahren das Eindringen von Salzwasser oder dergleichen zwischen den Befestigungsendabschnitten der Mehrzahl von Gehäuseelementen (11, 12 und 13) und der daraus resultierenden Korrosion zwischen den Befestigungsendabschnitten zu verhindern oder zu unterdrücken, während gleichzeitig eine Erhöhung der Produktionskosten des Kompressors wegen der Korrosion verhindert wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Poren H innerhalb der Schweißnähte W1 und W2 über die äußere Umfangsrichtung des Gehäuses verteilt. Dadurch ist es möglich, Schweißen mit geringer Festigkeit einfach zu realisieren. Das Schweißen mit geringer Festigkeit kann nicht nur durch die Poren H, sondern auch durch bloße Reduzierung der Einschweißtiefen d1 und d2 erfolgen.
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Hier wird die Korrosion zwischen den Endflächen, also die Spaltkorrosion zwischen den Gegenflächen, durch eine Reduzierung der Sauerstoffkonzentration zwischen den Gegenflächen erzeugt. Insofern entsprechen in der vorliegenden Ausführungsform die hintere Endfläche 11a des vorderen Gehäuses 11 und die vordere Endfläche 12a des mittleren Gehäuses 12, die hintere Endfläche 12b des mittleren Gehäuses 12 und die vordere Endfläche 13a des hinteren Gehäuses 13 den Gegenflächen. In der vorliegenden Ausführungsform befinden sich die Schweißnähte W1 und W2, in denen die Poren H gebildet werden, zwischen diesen Gegenflächen. Selbst wenn also in den Schweißnähten W1 und W2 ein Riss oder dergleichen entsteht und Salzwasser oder dergleichen in die Schweißnähte W1 und W2 eindringt, werden die Poren H über den gesamten Eindringweg gebildet, und so dienen die Poren H als Sauerstoffzufuhrquellen, um den Fortschritt der Spaltkorrosion der Gegenflächen stoppen oder verzögern zu können.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schweißnähte W1 und W2 in dem Ringbereich zwischen dem Befestigungsendabschnitt 111 des vorderen Gehäuses 11 und dem Befestigungsendabschnitt 121 des mittleren Gehäuses 12 in den Abschnitten mit Ausnahme der Bereiche ausgebildet, die der Mehrzahl von Schrauben 31 entsprechen. Das heißt, der Schweißbereich ist auf die Abschnitte des gesamten Umfangs der Verbindungsabschnitte 10b und 10c zwischen den benachbarten Schrauben (zwischen den Schrauben 31 und zwischen den Schrauben 32) beschränkt. An den Positionen, die den Schrauben 31 und 32 entsprechen, ist die Flächenpressung durch die axiale Kraft der Schrauben 31 und 32 hoch, und es ist kann schwerlich irgendwelches Salzwasser oder dergleichen von den Verbindungsabschnitten 10b und 10c eintreten. So wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Reduzierung der Produktionskosten durch Reduzierung des Schweißbereichs erreicht.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die von der Gehäuseaußenfläche 10a gemessenen Einschweißtiefen d1 und d2 der Schweißnähte W1 und W2 kleiner eingestellt als die Abstände L1 und L2 von der Gehäuseaußenfläche 10a zu den Außenwandflächen 12c1 und 12d1 der Ringnuten 12c und 12d1. Dadurch ist es möglich, die thermische Degradation der O-Ringe 14 und 15 als Dichtungselement durch die Schweißwärme in einfacher Weise zu verhindern oder zu unterdrücken.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Zugfestigkeit der Schweißnähte W1 und W2 so eingestellt, dass sie niedriger ist als die Zugfestigkeit des vorderen Gehäuses 11, des mittleren Gehäuses 12 und des hinteren Gehäuses 13 als die Schweißgrundmaterialien. Dadurch kann beispielsweise in einem Fall, in welchem das Gehäuse 10 beim Verschrotten des Kompressors 1 demontiert werden soll, der Abschnitt der Schweißnaht W1 und W2 leicht gebrochen werden, so dass die Bürde des Demontagevorgangs verringert werden kann.
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Darüber hinaus weist in der vorliegenden Ausführungsform jede Schraube 31 eine Streckspannung σ1 auf, die größer ist als eine in ihr erzeugte Spannung, wenn die durch Division der Bruchlast F1 durch die Anzahl der Schrauben 31 erhaltene Zuglast f1 auf sie aufgebracht wird, und jede Schraube 32 weist eine Streckgrenze σ2 auf, die größer ist als eine in ihr erzeugte Spannung, wenn die durch Division der Bruchlast F2 durch die Anzahl der Schrauben 32 erhaltene Zuglast f2 auf sie aufgebracht wird. Deshalb werden die Schweißabschnitte (die Schweißnähte W1 und W2) vor den Schrauben 31 und 32 gebrochen, falls eine Zugbelastung auf beide Endabschnitte des Gehäuses 10 in einem Zustand ausgeübt wird, in dem das Gehäuse 10 montiert und die Last allmählich erhöht wird. Infolgedessen wird bei dem Kompressor 1 mit einer Hybrid-Fügestruktur, bei der die Befestigungsendabschnitte (zwischen den Abschnitten 111 und 121 und zwischen den Abschnitten 122 und 131) sowohl durch Laserschweißen als auch durch Schraubenbefestigung verbunden sind, die gesamte oder der größte Teil der Druckfestigkeit des Gehäuses 10 von der Mehrzahl der Schrauben 31 und 32 getragen, und es ist möglich, die Hybrid-Fügestruktur sichtbar zu machen, bei der die Schweißabschnitte durch Schweißen niedriger Festigkeit geschaffen sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Schweißprozess in der Atmosphärenluft durchgeführt. Dadurch können die Poren H leicht unter Nutzung des Wassers in der Atmosphärenluft gebildet werden. Vorzugsweise wird der Schweißprozess in einer geeigneten Umgebung und unter Schweißbedingungen durchgeführt wird, bei denen die Poren H noch einfacher zu formen sind. So ist es beispielsweise vorzuziehen, dass der Schweißprozess in der Atmosphärenluft und in einer Umgebung mit relativ hoher Luftfeuchtigkeit oder in einem Zustand durchgeführt wird, in dem Öl und Wasser auf den Endflächen (11a, 12a, 12b und 13a) der Befestigungsendabschnitte (111, 121, 122 und 131) verbleiben, oder in einem Zustand, in dem die Blasmenge des Schutzgases bewusst reduziert wird oder in dem kein Schutzgas geblasen wird, oder in einer Umgebung oder unter einer Bedingung, bei der die vorgenannte Ansätze kombiniert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird als Schweißsystem Laserschweißen eingesetzt, und die Schweißnähte W1 und W2 werden durch Laserschweißen gebildet. Hier ist es beim Laserschweißen möglich, lokal eine hohe Energiedichte auf das Schweißobjekt aufzubringen, so dass möglich ist, eine Verformung des Gehäuses 10 durch die Schweißwärme zu verhindern oder zu unterdrücken. Darüber hinaus können beim Laserschweißen die Einschweißtiefen d1 und d2 relativ einfach gesteuert werden, so dass auch Schweißungen niedriger Festigkeit problemlos durchgeführt werden können.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Schweißprozess nach dem Befestigungsprozess durchgeführt. Dadurch kann das Schweißen in einem Zustand durchgeführt werden, in welchem die Positionierung zwischen den zu schweißenden Objekten (11, 12 und 13) zuverlässig erfolgt ist, so dass es möglich ist, die Schweißgenauigkeit zu verbessern. Darüber hinaus ist es möglich, den Schweißprozess in einem Zustand durchzuführen, in dem eine Vorspannung zwischen den Befestigungsendabschnitten (zwischen den Abschnitten 111 und 121 und den Abschnitten 122 und 131) durch den Befestigungsprozess aufgebracht wird. Je größer diese Vorspannung ist, desto mehr neigt die Bildung der Poren H dazu, unterdrückt zu werden. So ist es beispielsweise in einem Fall, in dem die Einschweißtiefen d1 und d2 klein sind, möglich, auch bei Vorhandensein einer Vorspannung genügend Poren H zu bilden.
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In einem Fall, in welchem Druckfestigkeit des Gehäuses 10 gefordert wird, ist Kehlnahtschweißen vorzuziehen, wohingegen in der vorliegenden Ausführungsform keine Festigkeit der Schweißung selbst erforderlich ist, so dass eine Stumpfschweißung durchgeführt werden kann.
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Als nächstes werden einige Modifikationen der beschriebenen Ausführungsform beschrieben. Die folgenden Modifikationen können bei Bedarf miteinander kombiniert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schweißnähte W1 über den gesamten Umfang des Verbindungsabschnitts 10b in den Abschnitten zwischen den benachbarten Bolzen 31 gebildet; dies sollte jedoch nicht restriktiv ausgelegt werden. Die Schweißnähte können über den gesamten Umfang in der äu-ßeren Umfangsrichtung des Gehäuses (d.h. über den gesamten Umfang des Verbindungsabschnitts 10b) ausgebildet sein. Ebenso sollte nicht restriktiv ausgelegt werden, dass die Schweißnähte W2 über den gesamten Umfang des Verbindungsabschnitts 10c in den Abschnitten zwischen den benachbarten Bolzen 32 gebildet sind. Die Schweißnähte können über den gesamten Umfang in der äußeren Umfangsrichtung des Gehäuses (d.h. über den gesamten Umfang des Verbindungsanschnitts 10c) ausgebildet sein. Dadurch kann das Eindringen von Salzwasser o.ä. zuverlässiger verhindert oder unterdrückt werden. Falls es notwendig ist, die Schweißfestigkeit unter dem Gesichtspunkt der Demontageeigenschaft des Gehäuses 10 zu reduzieren, werden die Einschweißtiefen d1 und d2 der Schweißung weiter reduziert.
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Darüber hinaus ist es, auch wenn es nicht gezeigt ist, vorzuziehen, z.B. einen Vorsprung an einem Abschnitt der Gehäuseaußenfläche 10a neben den Verbindungsabschnitten 10b und 10c (die Schweißnähte W1 und W2) vorzusehen, um den Demontagevorgang des Gehäuses 10 zu erleichtern. Das Gehäuse 10 kann leicht demontiert werden, indem man zum Zeitpunkt der Demontagevorgangs des Gehäuses 10 mit einem Hammer oder dergleichen auf den Vorsprung schlägt.
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In dem Gehäuse 10 wird eine Stoßverbindungsstruktur verbindet, bei der die Endflächen (die hintere Endfläche 11a und die vordere Endfläche 12a, und die hintere Endfläche 12b und die vordere Endfläche 13a) der aneinander anliegenden Gehäuseelemente mittels direkten Anschlags aneinander verbunden sind. Dies sollte jedoch nicht restriktiv ausgelegt werden. Es kann eine Stoßverbindungsstruktur gewählt werden, bei der auf der Innenseite der Gehäuseaußenfläche 10a zwischen den Endflächen (die hintere Endfläche 11a und die vordere Endfläche 12a und die hintere Endfläche 12b und die vordere Endfläche 13a) der einander benachbarten Gehäuseelement eine Einfügung vorgesehen sein kann, beispielsweise aus einem Eisenmaterial wie eine Unterlegscheibe, und bei der die Verbindung mit indirekt über diese Einfügung aneinander anliegenden Endflächen ausgebildet ist. In diesem Fall sind die Schweißnähte W1 und W2 ungleich metallisch schweißverfestigte Gegenstände, die durch Schweißen und Verfestigen der Grundwerkstoffe (11, 12 und 13) und der Unterlegscheibe erhalten sind. Neben den O-Ringen 14 und 15 ist es möglich, weitere geeignete Dichtungselemente wie z.B. Dichtungen einzusetzen. Darüber hinaus kann das Gehäuse 10 nicht nur die Stoßverbindungsstruktur, sondern auch eine Passung-Eingriffsverbindungsstruktur aufweisen, in der die Endflächenabschnitte miteinander in Eingriff stehen. In diesem Fall werden die Eingriffsabschnitte z.B. dem Kehlnahtschweißen unterzogen.
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Während das Gehäuse 10 in der vorliegenden Ausführungsform und den beschriebenen Modifikationen aus einer Aluminiumgusslegierung besteht, sollte dies nicht einschränkend verstanden werden. Es kann auch aus einer geschmiedeten Aluminiumlegierung bestehen. Im Vergleich zu einer Aluminiumschmiedelegierung ermöglicht eine Aluminiumgusslegierung leichter die Bildung der Poren H zum Zeitpunkt des Schweißens und sie ist ein kostengünstigeres Material, so dass eine Aluminiumgusslegierung als Material des Gehäuses 10 wünschenswerter ist.
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Während in der vorliegenden Ausführungsform und den beschriebenen Modifikationen als Schweißsystem Laserschweißen angewandt wird, sollte dies nicht eingeschränkt ausgelegt werden. Es ist auch möglich, andere geeignete Schweißsysteme wie Punktschweißen und Lichtbogenschweißen einzusetzen. Darüber hinaus sollen in den beschriebenen Beispielen zwar absichtlich die Poren H in den Schweißnähten W1 und W2 gebildet werden, dies sollte jedoch nicht restriktiv ausgelegt werden, und es können auch keine Poren H gebildet werden. In diesem Fall wird das Schweißen niedriger Festigkeit hauptsächlich durch eine weitere Reduzierung der Einschweißtiefen d1 und d2 geleistet. In einem Fall, in dem das Schweißen mit geringer Festigkeit ausschließlich durch die Steuerung der Einschweißtiefen d1 und d2 erfolgt, kann das Schweißen also nicht nur in der Atmosphärenluft, sondern auch im Vakuum durchgeführt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform und den beschriebenen Modifikationen werden die Hybrid-Fügestruktur und das Fügeverfahren unter Verwendung von Schweißen und Schraubenbefestigung sowohl auf den Verbindungsabschnitt zwischen dem vorderen Gehäuse 11 und dem mittleren Gehäuse 12 als auch auf den Verbindungsabschnitt zwischen dem mittleren Gehäuse 12 und dem hinteren Gehäuse 13 angewandt. Dies sollte jedoch nicht restriktiv ausgelegt werden, und die Fügekonstruktion und das Fügeverfahren können auf nur einen der Verbindungsabschnitte angewendet werden. Dadurch ist es möglich, eine feststehende Wirkung zu erzielen, dass das Eindringen von Salzwasser oder dergleichen zwischen den Befestigungsendabschnitten der Mehrzahl von Gehäuseelementen (11, 12 und 13) und die daraus resultierende Korrosion zwischen den Befestigungsendabschnitten verhindert oder unterdrückt werden, während gleichzeitig eine Erhöhung der Produktionskosten des Kompressors 1 gegenüber dem Stand der Technik vermieden wird. Die Teilbereiche des Gehäuses 10 und die Anzahl der Unterteilungen können in geeigneter Weise festgelegt sein. Die Hybrid-Fügestruktur und das Fügeverfahren werden auf mindestens einen der Teilbereiche angewendet.
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In der vorliegenden Ausführungsform und den beschriebenen Modifikationen sind lediglich die Einführungsabschnitte der Schrauben 31 und 32 der Befestigungsendabschnitte 111, 121, 122 und 131 so ausgebildet, dass sie in radialer Richtung über den Gehäusekörperabschnitt hinaus nach außen ragen. Dies sollte jedoch nicht restriktiv ausgelegt werden, und die Befestigungsendabschnitte 111, 121, 122 und 131 können ganz oder teilweise über den gesamten Umfang flanschartig ausgebildet sein, ohne dass in den Bereichen zwischen benachbarten Bolzen irgendwelche gewichtsreduzierende Ausnehmungen ausgebildet sind.
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Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform und den beschriebenen Modifikationen die Schrauben 32 und 31 mit Kopfteilen als Beispiel für die Befestigungselemente verwendet werden, sollte dies nicht restriktiv ausgelegt werden. Die Befestigungselemente sind nicht darauf beschränkt. Sie können Schrauben 32 und 31 mit Kopfteilen und Muttern oder Stehbolzen ohne Kopfteile und Muttern sein.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführungsform und Modifikation, sondern ermöglicht weitere Modifikationen und Modifikationen, die auf der technischen Idee der vorliegenden Erfindung basieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kompressor
- 10
- Gehäuse
- 10a
- Gehäuseaußenfläche
- 10b, 10c
- Verbindungsabschnitt
- 11
- vorderes Gehäuse (Gehäuseelement)
- 11a
- hintere Endfläche (Endfläche)
- 12
- mittleres Gehäuse (Gehäuseelement)
- 12a
- vorderseitige Endfläche (Endfläche)
- 12b
- rückseitige Endfläche (Endfläche)
- 12c, 12d
- Ringnut
- 12c1, 12d1
- Wandfläche
- 13
- hinteres Gehäuse (Gehäuseelement)
- 13a
- rückseitige Endfläche (Endfläche)
- 14, 15
- Dichtungselement
- 20
- Kompressionsmechanismus
- 31, 32
- Schraube (Befestigungselement)
- 111, 121, 122, 122, 131
- Befestigungsendabschnitt
- d1, d2
- Einschweißtiefe
- L1, L1
- Abstand
- W1, W2
- Schweißnaht
