DE112018003777T5 - Strömungsmaschine des spiraltyps - Google Patents

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Taizo Sato
Tetsuya Imai
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
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    • F04C23/008Hermetic pumps

Abstract

Bereitgestellt wird eine Strömungsmaschine des Spiraltyps, mit der auch für den Fall, dass als Hauptwellenlager ein Gleitlager benutzt wird, die Probleme gelöst werden, die durch eine Bewegung der Antriebswelle in Axialrichtung entstehen. Vorgesehen sind ein Spiralmechanismus (4) mit einer stationären Spirale (21) und einer beweglichen Spirale (22), eine Antriebswelle (14), die die bewegliche Spirale antreibt, ein Hauptwellenlager (18), das die Antriebswelle auf der Seite des Spiralmechanismus drehbar lagert, und ein Nebenwellenlager (16), das vom Hauptwellenlager aus betrachtet auf der dem Spiralmechanismus gegenüberliegenden Seite die Antriebswelle drehbar lagert. Das Hauptwellenlager ist als Gleitlager ausgebildet, das Nebenwellenlager ist als Wälzlager ausgebildet, und es ist eine Wellenscheibe (52) vorgesehen, die die Antriebswelle in Richtung des Nebenwellenlagers vorspannt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine des Spiraltyps, die eine bewegliche Spirale in Bezug auf eine stationäre Spirale umlaufen lässt.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Üblicherweise sind verschiedene Strömungsmaschinen des Spiraltyps wie etwa Scrollkompressoren derart ausgestaltet, dass sie einen Spiralmechanismus (Verdichtungsmechanismus) mit einer stationären Spirale mit spiralförmigen Windungen an der Oberfläche einer Endplatte und einer beweglichen Spirale mit spiralförmigen Windungen an der Oberfläche einer Endplatte umfassen und durch Gegenüberlage der Spiralwindungen eine Druckkammer zwischen den Windungen gebildet wird, und indem die bewegliche Spirale durch eine Antriebswelle eines Motors in Bezug auf die stationäre Spirale umlaufen gelassen wird, ein Arbeitsfluid (Kältemittel) in der Druckkammer verdichtet wird.
  • Dabei ist an der Rückseitenfläche der Endplatte der beweglichen Spirale eine Gegendruckkammer gebildet, um die bewegliche Spirale entgegen der Kompressionsgegenkraft aus der Druckkammer zur stationären Spirale zu drücken. Die Antriebswelle wird von einem Hauptwellenlager auf der Seite des Verdichtungsmechanismus und einem vom Hauptwellenlager betrachtet gegenüber dem Verdichtungsmechanismus angeordneten Nebenwellenlager drehbar gelagert (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Dabei wird als Wellenlager ein Wälzlager, wie es in Patentdokument 1 gezeigt ist (Rillenkugellager), oder ein Gleitlager (siehe beispielsweise Patentdokument 2) verwendet.
  • Dokumente des Stands der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2009-264172
    • Patentdokument 2: Japanische Patentauslegeschrift Nr. 5998818
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung
  • Im Vergleich zu einem Wälzlager können mit einem Gleitlager eine wesentliche Strukturvereinfachung und Kompaktheit sowie Geräuschreduzierung erreicht werden, doch wenn ein Gleitlager als das Hauptwellenlager benutzt wird, kann die Bewegung der Antriebswelle in Axialrichtung nicht eingeschränkt werden, weshalb das Problem vorliegt, dass es insbesondere beim Starten und Anhalten zu einem Kontakt mit Bauteilen oder einer Beschädigung derselben kommt.
    Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen dieser Probleme des Stands der Technik getätigt, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsmaschine des Spiraltyps bereitzustellen, mit der auch für den Fall, dass als Hauptwellenlager ein Gleitlager benutzt wird, die Probleme gelöst werden, die durch eine Bewegung der Antriebswelle in Axialrichtung entstehen.
  • Mittel zum Lösen der Aufgabe
  • Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine Strömungsmaschine des Spiraltyps der vorliegenden Erfindung einen Spiralmechanismus mit einer stationären Spirale und einer beweglichen Spirale, deren jeweilige spiralförmige Windungen auf einer jeweiligen Oberfläche einer jeweiligen Endplatte einander gegenüberliegen, eine Antriebswelle, die die bewegliche Spirale antreibt, ein Hauptwellenlager, das die Antriebswelle auf der Seite des Spiralmechanismus drehbar lagert, und ein Nebenwellenlager, das vom Hauptwellenlager aus betrachtet auf der dem Spiralmechanismus gegenüberliegenden Seite die Antriebswelle drehbar lagert, wobei die bewegliche Spirale in Bezug auf die stationäre Spirale umlaufen gelassen wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptwellenlager als Gleitlager ausgebildet ist, das Nebenwellenlager als Wälzlager ausgebildet ist und ein elastisches Element vorgesehen ist, das die Antriebswelle in Richtung des Nebenwellenlagers vorspannt.
    Eine Strömungsmaschine des Spiraltyps einer Erfindung gemäß Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obenstehenden Erfindung die Antriebswelle einen Stufenabschnitt umfasst, der an einer hauptwellenlagerseitigen Fläche eines Innenrings des Nebenwellenlagers anliegt.
    Eine Strömungsmaschine des Spiraltyps einer Erfindung gemäß Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den obenstehenden Erfindungen das elastische Element aus einer Wellenscheibe ausgebildet ist, die zwischen einem Element, das das Hauptwellenlager hält, und der Antriebswelle angeordnet ist.
    Eine Strömungsmaschine des Spiraltyps einer Erfindung gemäß Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den obenstehenden Erfindungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 eine Wellenlagerhalterung, die an einer Zentralplatte fixiert ist, die die bewegliche Spirale aufnimmt, und das Element ausbildet, das das Hauptwellenlager hält, und ein Vorsprungabschnitt vorgesehen sind, der an der Antriebswelle vorgesehen ist und in Radialrichtung vorspringt, wobei das elastische Element zwischen der Wellenlagerhalterung und dem Vorsprungabschnitt angeordnet ist.
  • Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei einer Strömungsmaschine des Spiraltyps der vorliegenden Erfindung, die einen Spiralmechanismus mit einer stationären Spirale und einer beweglichen Spirale, deren jeweilige spiralförmige Windungen auf einer jeweiligen Oberfläche einer jeweiligen Endplatte einander gegenüberliegen, eine Antriebswelle, die die bewegliche Spirale antreibt, ein Hauptwellenlager, das die Antriebswelle auf der Seite des Spiralmechanismus drehbar lagert, und ein Nebenwellenlager umfasst, das vom Hauptwellenlager aus betrachtet auf der dem Spiralmechanismus gegenüberliegenden Seite die Antriebswelle drehbar lagert, wobei die bewegliche Spirale in Bezug auf die stationäre Spirale umlaufen gelassen wird, das Hauptwellenlager als Gleitlager ausgebildet und das Nebenwellenlager als Wälzlager ausgebildet, und es ist ein elastisches Element vorgesehen, das die Antriebswelle in Richtung des Nebenwellenlagers vorspannt, weshalb es möglich ist, die Antriebswelle in Richtung des Nebenwellenlagers vorzuspannen und eine Bewegung der Antriebswelle in Axialrichtung einzuschränken.
    Auch wenn das Hauptwellenlager als Gleitlager ausgebildet ist, kann daher von vorneherein vermieden werden, dass sich die Antriebswelle in ihrer Axialrichtung bewegt und mit Bauteilen in Kontakt gelangt oder sie beschädigt.
    Wenn wie bei der Erfindung von Anspruch 2 an der Antriebswelle ein Stufenabschnitt vorgesehen ist, der an einer hauptwellenlagerseitigen Fläche eines Innenrings des Nebenwellenlagers anliegt, wird der Stufenabschnitt der Antriebswelle durch das elastische Element an den Innenring des Nebenwellenlagers angedrückt, weshalb eine Bewegung der Antriebswelle in Axialrichtung noch wirksamer eingeschränkt werden kann.
    Wenn dabei wie bei der Erfindung von Anspruch 3 das elastische Element aus einer Wellenscheibe ausgebildet ist, die zwischen einem Element, das das Hauptwellenlager hält, und der Antriebswelle angeordnet ist, können eine Vereinfachung der Struktur und Kompaktheit erzielt werden. Wenn wie bei der Erfindung von Anspruch 4 eine Wellenlagerhalterung vorgesehen ist, die an der Zentralplatte fixiert ist, die die bewegliche Spirale aufnimmt, und das Element, das das Hauptwellenlager hält, durch die Wellenlagerhalterung ausgebildet ist, und an der Antriebswelle ein in Radialrichtung vorspringender Vorsprungabschnitt vorgesehen ist und das elastische Element zwischen der Wellenlagerhalterung und dem Vorsprungabschnitt angeordnet ist, kann die Antriebswelle wirksam in Richtung des Nebenwellenlagers vorgespannt werden, und zugleich können eine Vereinfachung der Struktur und Kompaktheit erzielt werden.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine Schnittansicht einer Strömungsmaschine des Spiraltyps einer ersten Ausführungsform unter Anwendung der vorliegenden Erfindung; und
    • 2 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptwellenlagerteils der Strömungsmaschine des Spiraltyps aus 1.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachstehend wird auf Grundlage der beiliegenden Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Strömungsmaschine 1 des Spiraltyps einer ersten Ausführungsform unter Anwendung der vorliegenden Erfindung, und 2 eine vergrößerte Ansicht des Hauptwellenlagerteils 18 der Strömungsmaschine 1 des Spiraltyps. Die Strömungsmaschine 1 des Spiraltyps eines Ausführungsbeispiels wird beispielsweise in einem Kältemittelkanal einer Fahrzeugklimaanlage benutzt und ist ein Scrollkompressor, der als Arbeitsfluid der Fahrzeugklimaanlage Kältemittel ansaugt und es verdichtet und ausgibt, und ist eine so genannte Strömungsmaschine des Spiraltyps mit einstückig gebildetem Wechselrichter, die einen Elektromotor 2, einen Wechselrichter 3 zum Antreiben des Elektromotors 2 und einen durch den Elektromotor 2 angetriebenen Spiralmechanismus 4 beinhaltet.
  • Die Strömungsmaschine 1 des Spiraltyps des Ausführungsbeispiels beinhaltet ein vorderes Gehäuse 6, das den Elektromotor 2, den Spiralmechanismus 4 und den Wechselrichter 3 in seinem Inneren aufnimmt, eine Wechselrichterabdeckung 8 und ein hinteres Gehäuse 9. Das vordere Gehäuse 6 und die Wechselrichterabdeckung 8 sowie das hintere Gehäuse 9 sind jeweils aus Metall (im Ausführungsbeispiel aus Aluminium) hergestellt, und indem sie einstückig verbunden sind, wird eine Einhausung 11 der Strömungsmaschine 1 des Spiraltyps ausgebildet.
  • Das vordere Gehäuse 6 ist durch einen Umfangswandabschnitt 6A und einen Trennwandabschnitt 6B ausgebildet. Der Trennwandabschnitt 6B ist eine Trennwand, die das Innere des vorderen Gehäuses 6 in einen Hauptaufnahmeabschnitt 12, der den Elektromotor 2 und den Spiralmechanismus 4 aufnimmt, und einen Wechselrichteraufnahmeabschnitt 13 unterteilt, der den Wechselrichter 3 aufnimmt. Eine Endfläche des Wechselrichteraufnahmeabschnitts 13 ist geöffnet, und wenn der Wechselrichter 3 durch diese Öffnung aufgenommen wurde, wird diese durch die Wechselrichterabdeckung 8 verschlossen. Die andere Endfläche des Hauptaufnahmeabschnitts 12 ist ebenfalls geöffnet, und wenn der Elektromotor 2 und der Spiralmechanismus 4 durch diese Öffnung aufgenommen wurden, wird diese durch das hintere Gehäuse 9 verschlossen.
  • Am Trennwandabschnitt 6B ist ein Nebenwellenlager 16 angebracht, um einen (vorderseitigen) Endabschnitt einer Antriebswelle 14 des Elektromotors 2 drehbar zu lagern. Das Nebenwellenlager 16 ist als ein Wälzlager (Rillenkugellager) mit einem Innenring 16A, einem Außenring 16B und Kugeln 16C ausgebildet, wobei der Außenring 16B am Trennwandabschnitt 6B des vorderen Gehäuses 6 fixiert ist und ein Ende der Antriebswelle 14 in den Innenring 16A gesteckt ist. In diesem Fall ist an dem einen Endabschnitt der Antriebswelle 14 ein Stufenabschnitt 14A gebildet, und der Stufenabschnitt 14A liegt in einem Zustand, in dem die Antriebswelle 14 in den Innenring 16A des Nebenwellenlagers 16 gesteckt ist, an einer Fläche des Innenrings 16A des Nebenwellenlagers 16 auf der Seite des Elektromotors 2 (der Seite eines nachstehend beschriebenen Hauptwellenlagers 18) an.
  • Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Zentralplatte, die den Spiralmechanismus 4 ausbildet und teilweise auf der Innenseite des Umfangswandabschnitts 6A des vorderen Gehäuses 6 fixiert ist. Eine dem Elektromotor 2 gegenüberliegende Seite der Zentralplatte 7 (andere Endseite) ist geöffnet, und wenn eine nachstehend beschriebene bewegliche Spirale 22 durch diese Öffnung aufgenommen wurde, wird auch diese durch Fixieren einer nachstehend beschriebenen stationären Spirale 21 an der Zentralplatte 7 verschlossen. Die Zentralplatte 7 ist aus einem rohrförmigen Umfangswandabschnitt 7A und einem Rahmenabschnitt 7B an dessen einer Endseite ausgebildet, und in einem durch den Umfangswandabschnitt 7A und den Rahmenabschnitt 7B abgeteilten Raum ist die bewegliche Spirale 22 des Spiralmechanismus 4 aufgenommen.
  • Der Rahmenabschnitt 7B bildet eine Trennwand zum Unterteilen des Inneren des vorderen Gehäuses 6 und des Inneren der Zentralplatte 7. Am Rahmenabschnitt 7B ist ein Durchgangsloch 17 vorgesehen, durch das der andere Endabschnitt der Antriebswelle 14 des Elektromotors 2 geführt ist, und in der Zentralplatte 7 auf der Seite des Durchgangslochs 17 seitens des Spiralmechanismus 4 ist ein Hauptwellenlager 18 vorgesehen, das den anderen Endabschnitt der Antriebswelle 14 auf der Seite des Spiralmechanismus 4 drehbar lagert.
  • Das Hauptwellenlager 18 ist als Gleitlager ausgebildet. In diesem Fall ist auf der Innenseite des Umfangswandabschnitts 7A der Zentralplatte 7 über den gesamten Umfang der Innenseite eine Wellenlagerhalterung 15 (Element, das das Hauptwellenlager 18 hält) fixiert, und das Hauptwellenlager 18 wird durch Anbringung auf der Seite der Antriebswelle 14 dieser Wellenlagerhalterung 15 gehalten. Durch diese Anordnung ist das Nebenwellenlager 16 vom Hauptwellenlager 18 aus betrachtet auf der dem Spiralmechanismus 4 gegenüberliegenden Seite angeordnet und lagert den einen Endabschnitt der Antriebswelle 14. Bezugszeichen 19 bezeichnet ein Dichtungselement, das am Teil mit dem Durchgangsloch 17 eine Abdichtung zwischen einer Außenumfangsfläche der Antriebswelle 14 und dem Inneren der Zentralplatte 7 herstellt.
  • Der Elektromotor 2 ist aus einem Stator 22, um den eine Spule gewickelt ist und der an der Innenseite des Umfangswandabschnitts 6A des vorderen Gehäuses 6 fixiert ist, und einem sich auf dessen Innenseite drehenden Rotor 23 ausgebildet. Wenn beispielsweise Gleichstrom von einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) durch den Wechselrichter 3 in Drehstrom umgewandelt wird und die Spule des Stators 22 des Elektromotors 2 mit Strom versorgt wird, wird der Rotor 23 drehend angetrieben. Die Antriebswelle 14 ist am Rotor 23 fixiert.
  • Am vorderen Gehäuse 6 ist eine Ansaugöffnung 21 gebildet, und durch die Ansaugöffnung 21 angesaugtes Kältemittel passiert den Elektromotor 2 im vorderen Gehäuse 6 und tritt durch einen Spalt zwischen der Zentralplatte 7 und dem vorderen Gehäuse 6 und wird dann von einem Ansaugabschnitt 37 auf der Außenseite des Spiralmechanismus 4 angesaugt. Somit wird der Elektromotor 2 durch angesaugtes Kältemittel gekühlt. Durch den Spiralmechanismus 4 verdichtetes Kältemittel wird von einer im hinteren Gehäuse 9 gebildeten Auslassöffnung 20 aus einem nachstehend beschriebenen Auslassraum 27 ausgelassen.
  • Der Spiralmechanismus 4 ist durch die stationäre Spirale 21 und die bewegliche Spirale 22 ausgebildet. Die stationäre Spirale 21 beinhaltet in einstückiger Weise eine rundscheibenförmige Endplatte 23 und eine von der Oberfläche (einen Fläche) der Endplatte 23 aufragende spiralförmige Windung 24, die durch eine involutenförmige oder annähernd so geformte Kurve gebildet ist, und die Oberfläche der Endplatte 23, an der die Windung 24 aufragt, ist als Seite des Rahmenabschnitts 7B an der Zentralplatte 7 fixiert. In der Mitte der Endplatte 23 der stationären Spirale 21 ist ein Auslassloch 26 gebildet, und das Auslassloch 26 steht mit dem Auslassraum 27 im hinteren Gehäuse 9 in Verbindung. Bezugszeichen 28 bezeichnet ein Auslassventil, das an einer Öffnung auf der Rückseite (anderen Fläche) der Endplatte 23 am Auslassloch 26 vorgesehen ist.
  • Die bewegliche Spirale 22 ist eine Spirale, die in Bezug auf die stationäre Spirale 21 umläuft, und beinhaltet in einstückiger Weise eine rundscheibenförmige Endplatte 31, eine von der Oberfläche (einen Fläche) der Endplatte 31 aufragende spiralförmige Windung 32, die durch eine involutenförmige oder annähernd so geformte Kurve gebildet ist, und einen von der Rückseitenfläche (anderen Fläche) der Endplatte 31 in der Mitte vorspringenden Ansatz 33. Bei der beweglichen Spirale 22 liegt die Windung 32 der Windung 24 der stationären Spirale 21 gegenüber, wobei die Vorsprungrichtung der Windung 32 die Seite mit der stationären Spirale 21 ist, und sie sind ineinander eingreifend angeordnet, und zwischen den Windungen 24, 32 ist eine Druckkammer 34 gebildet.
  • Das heißt, die Windung 32 der beweglichen Spirale 22 liegt der Windung 24 der stationären Spirale 21 gegenüber, und sie stehen derart miteinander in Eingriff, dass das Vorderende der Windung 32 mit der Oberfläche der Endplatte 23 in Kontakt steht und das Vorderende der Windung 24 mit der Oberfläche der Endplatte 31 in Kontakt steht, und mit dem Ansatz 33 der beweglichen Spirale 22 ist ein Exzenterabschnitt 36 zusammengesteckt, der am anderen Ende der Antriebswelle 14 von der Achsmitte versetzt vorgesehen ist. Die bewegliche Spirale 22 ist derart ausgestaltet, dass sie keine Eigendrehung vollzieht, wenn die Antriebswelle 14 zusammen mit dem Rotor 23 des Elektromotors 2 gedreht wird, und stattdessen eine Umlaufbewegung um die stationäre Spirale 21 vollzieht.
  • Da die bewegliche Spirale 22 in Bezug auf die stationäre Spirale 21 exzentrisch umläuft, bewegt sich die Kontaktposition der Windungen 24, 32 unter Drehung in Exzenterrichtung, und die Druckkammer 34 mit dem vom Ansaugabschnitt 37 angesaugten Kältemittel wird im Zuge der Bewegung nach innen nach und nach kleiner. Dadurch wird das Kältemittel verdichtet und schließlich aus dem mittigen Auslassloch 26 über das Auslassventil 28 an den Auslassraum 27 abgelassen.
  • In 1 bezeichnet 38 eine ringförmige Druckplatte. Die Druckplatte 38 teilt die zwischen der Rückseitenfläche der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 und der Zentralplatte 7 gebildete Gegendruckkammer 39 und den Ansaugabschnitt 37 als Saugdruckbereich außerhalb des Spiralmechanismus 4 ab, ist auf der Außenseite des Ansatzes 33 angeordnet und zwischen der Zentralplatte 7 und der beweglichen Spirale 22 vorgesehen. 41 bezeichnet ein Dichtungselement, das an der Rückseitenfläche der Endplatte 31 der bewegliche Spirale 22 angebracht ist und an der Druckplatte 38 anliegt, und die Gegendruckkammer 39 und der Ansaugabschnitt 37 sind durch das Dichtungselement 41 und die Druckplatte 38 abgeteilt.
  • 42 bezeichnet ein Dichtungselement, das an der Zentralplatte 7 angebracht ist und an einem Außenumfangsabschnitt der Druckplatte 38 anliegt und eine Abdichtung zwischen der Zentralplatte 7 und der Druckplatte 38 bereitstellt, und 45 bezeichnet ein Gegengewicht, das vom Hauptwellenlager 18 aus betrachtet auf der Seite der beweglichen Spirale 22 an der Antriebswelle 14 angebracht ist. 48 bezeichnet einen im Auslassraum 27 des hinteren Gehäuses 9 vorgesehenen Ölabscheider.
  • Bezugszeichen 43 bezeichnet einen vom hinteren Gehäuse 9 über die Zentralplatte 7 verlaufenden Gegendruckkanal, und im Inneren des Gegendruckkanals 43 ist eine Düse 44 angebracht. Der Gegendruckkanal 43 ist ein Durchlass, der den Ölabscheider 48, der im Auslassraum 27 im Inneren des hinteren Gehäuses 9 (Auslassseite des Spiralmechanismus 4) vorgesehen ist, und die Gegendruckkammer 39 miteinander verbindet, wodurch die Gegendruckkammer 39 zusammen mit am Ölabscheider 48 abgeschiedenem Öl mit durch die Düse 44 herabreguliertem Förderdruck beaufschlagt wird.
  • Durch diese Gegenkraft (Gegendruck) in der Gegendruckkammer 39 wird eine die bewegliche Spirale 22 an die stationäre Spirale 21 andrückende Gegendrucklast erzeugt. Die Gegendrucklast drückt die bewegliche Spirale 22 entgegen dem Gegendruck aus der Druckkammer 34 des Verdichtungsmechanismus 4 an die stationäre Spirale 21 an, sodass der Kontakt zwischen den Windungen 24, 32 und den Endplatten 31, 23 aufrechterhalten wird und das Kältemittel in der Druckkammer 34 verdichtet werden kann.
  • In der Zentralplatte 7 ist ein Gegenkraftentlastungskanal 46 gebildet, und an dem Gegenkraftentlastungskanal 46 ist ein Gegenkraftregelungsventil- (PCV) 47 vorgesehen. Der Gegenkraftentlastungskanal 46 verbindet eine nachstehend beschriebene zweite Gegendruckkammer 39B der Gegendruckkammer 39 und das Innere des vorderen Gehäuses 6 (Saugdruckbereich) miteinander, und das Gegenkraftregelungsventil 47 öffnet sich, wenn die Gegenkraft (Gegendruck) in der zweiten Gegendruckkammer 39B der Gegendruckkammer 39 einen Maximalwert erreicht, und bewirkt, dass der Gegendruck nicht weiter ansteigt.
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 die detaillierte Struktur des Teils des Hauptwellenlagers 18 in der Zentralplatte 7 beschrieben. An der Antriebswelle 14 ist an dem Teil, der durch das Durchgangsloch 17 in die Zentralplatte 7 ragt, auf der Seite der Wellenlagerhalterung 15 mit dem Dichtungselement 19 (Seite mit dem Nebenwellenlager 16) ein in Radialrichtung vorspringender Vorsprungabschnitt 51 vorgesehen. Der Vorsprungabschnitt 51 ist aus einem runden Plattenelement gebildet, das an der Antriebswelle 14 angebracht ist, und mit einem Abstand zur Wellenlagerhalterung 15 vorgesehen, und in den Abstand zwischen dem Vorsprungabschnitt 51 und der Wellenlagerhalterung 15 ist als elastisches Element eine Wellenscheibe 52 angeordnet.
  • Eine Fläche der Wellenscheibe 52 steht mit dem Vorsprungabschnitt 51 in Kontakt, und die andere Fläche steht mit der Wellenlagerhalterung 15 in Kontakt, und sie ist so vorgespannt, dass der Vorsprungabschnitt 51 stets von der Wellenlagerhalterung 15 beabstandet ist. Auf diese Weise ist die Antriebswelle 14 mittels der Wellenscheibe 52 stets zum Nebenwellenlager 16 hin vorgespannt, und ihr Stufenabschnitt 14A wird an die Fläche des Innenrings 16A des Nebenwellenlagers 16 auf der Seite des Hauptwellenlagers 18 gedrückt.
  • Da hier als das Hauptwellenlager 18 ein Gleitlager benutzt wird, kann am Hauptwellenlager 18 eine Bewegung der Antriebswelle 14 in Axialrichtung nicht eingeschränkt werden. Insbesondere beim Starten oder Anhalten besteht die Gefahr, dass es durch externe Erregung zu einem Kontakt mit oder einer Beschädigung von Bauteilen kommt, doch da die Antriebswelle 14 mittels der Wellenscheibe 52 wie oben beschrieben zum Nebenwellenlager 16 vorgespannt ist, wird die Bewegung der Antriebswelle 14 in Axialrichtung eingeschränkt. Auch wenn das Hauptwellenlager als Gleitlager ausgebildet ist, kann daher vermieden werden, dass sich die Antriebswelle 14 in ihrer Axialrichtung bewegt und mit Bauteilen in Kontakt gelangt oder sie beschädigt.
  • Auch steht der Gegendruckkanal 43 vom Hauptwellenlager 18 aus betrachtet auf der der beweglichen Spirale 22 gegenüberliegenden Seite mit der Gegendruckkammer 39 in Verbindung. Dadurch ist das Innere der Gegendruckkammer 39 durch die Wellenlagerhalterung 15 und das Hauptwellenlager 18 in die erste Gegendruckkammer 39A auf der der beweglichen Spirale 22 gegenüberliegenden Seite und die zweite Gegendruckkammer 39B auf der Seite der beweglichen Spirale 22 unterteilt, und die erste Gegendruckkammer 39A und die zweite Gegendruckkammer 39B stehen nur am Radialabstand zwischen dem Hauptwellenlager 18 und der Antriebswelle 14 miteinander in Verbindung.
  • Der Gegendruckkanal 43 steht mit der ersten Gegendruckkammer 39A in Verbindung. Kältemittelgas bei Förderdruck, der wie erwähnt durch die Düse 44 herabreguliert wurde, wird wie durch die Pfeile in 2 gezeigt aus dem Gegendruckkanal 43 zusammen mit im Ölabscheider 48 abgeschiedenem Öl der ersten Gegendruckkammer 39A zugeführt. Das Kältemittelgas bei Förderdruck und das Öl, die dem Inneren der ersten Gegendruckkammer 39A zugeführt werden, strömen, wie ebenfalls durch die Pfeile gezeigt, durch den Radialabstand zwischen dem Hauptwellenlager 18 und der Antriebswelle 14 in die zweite Gegendruckkammer 39B und drücken die bewegliche Spirale 22 zur stationären Spirale 21 hin, und da der Radialabstand zwischen dem Hauptwellenlager 18 und der Antriebswelle 14 schmal ist und eine Düsenwirkung aufweist, ist der Druck der zweiten Gegendruckkammer 39B niedriger als der Druck der ersten Gegendruckkammer 39A, und es entsteht eine Druckdifferenz zwischen der ersten Gegendruckkammer 39A und der zweiten Gegendruckkammer 39B.
  • Da aufgrund dieser Druckdifferenz aus dem Gegendruckkanal 43 in die erste Gegendruckkammer 39A geströmtes Öl zwischen das Hauptwellenlager 18 und die Antriebswelle 14 fließt, erfolgt eine Zwangsschmierung dieser Gleitabschnitte. Da während des Betriebs des Spiralmechanismus 4 der Druck auf der Seite der ersten Gegendruckkammer 39A, der weiter als derjenige der zweiten Gegendruckkammer 39B ansteigt, als zur beweglichen Spirale 22 (zum hinteren Gehäuse 9) hin treibende Axiallast auf die Antriebswelle 14 wirkt, wird die auf das Nebenwellenlager 16 wirkende Axiallast reduziert, wodurch die Lebensdauer des Nebenwellenlagers 16 verlängert wird.
  • Da wie oben ausführlich beschrieben bei der vorliegenden Erfindung das Hauptwellenlager 18 als Gleitlager ausgebildet ist und das Nebenwellenlager 16 als Wälzlager ausgebildet ist und die Wellenscheibe 52 als das elastische Element vorgesehen ist, das die Antriebswelle 14 in Richtung des Nebenwellenlagers 16 vorspannt, ist es möglich, die Antriebswelle 14 mittels der Wellenscheibe 52 in Richtung des Nebenwellenlagers 16 vorzuspannen und eine Bewegung der Antriebswelle 14 in Axialrichtung einzuschränken. Auch wenn das Hauptwellenlager 18 als Gleitlager ausgebildet ist, kann daher von vorneherein vermieden werden, dass sich die Antriebswelle 14 in ihrer Axialrichtung bewegt und mit Bauteilen in Kontakt gelangt oder sie beschädigt.
  • Da im Ausführungsbeispiel insbesondere an der Antriebswelle 14 der Stufenabschnitt 14A vorgesehen ist, der an einer auf der Seite des Hauptwellenlagers 18 liegenden Fläche des Innenrings 16A des Nebenwellenlagers 16 anliegt, wird der Stufenabschnitt 14A der Antriebswelle 14 durch die Wellenscheibe 52 an den Innenring 16A des Nebenwellenlagers 16 angedrückt, weshalb eine Bewegung der Antriebswelle 14 in Axialrichtung noch wirksamer eingeschränkt werden kann.
  • Da wie im Ausführungsbeispiel das elastische Element als die Wellenscheibe 52 ausgebildet ist, die zwischen der Wellenlagerhalterung 15, die ein Element ist, das das Hauptwellenlager 18 hält, und der Antriebswelle 14 angeordnet ist, können eine Vereinfachung der Struktur und Kompaktheit erzielt werden. Da im Ausführungsbeispiel die Wellenlagerhalterung 15 vorgesehen ist, die an der Zentralplatte 7 fixiert ist, die die bewegliche Spirale 22 aufnimmt, und das Element, das das Hauptwellenlager 18 hält, durch die Wellenlagerhalterung 15 ausgebildet ist, und an der Antriebswelle 14 der in Radialrichtung vorspringende Vorsprungabschnitt 51 vorgesehen ist und die Wellenscheibe 52 zwischen der Wellenlagerhalterung 15 und dem Vorsprungabschnitt 51 angeordnet ist, kann die Antriebswelle 14 wirksam in Richtung des Nebenwellenlagers 16 vorgespannt werden, und zugleich können eine Vereinfachung der Struktur und Kompaktheit erzielt werden. Im Ausführungsbeispiel ist das elastische Element, das die Antriebswelle 14 zum Nebenwellenlager 16 hin vorspannt, durch die Wellenscheibe 52 ausgebildet, doch liegt keine Beschränkung der Erfindungen der Ansprüche 1 und 2 darauf vor, und innerhalb des Umfangs der Lehren der vorliegenden Erfindung können selbstverständlich verschiedene elastische Elemente benutzt werden.
  • Im Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf eine Strömungsmaschine des Spiraltyps angewandt, die in einem Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage benutzt wird, doch liegt keine Beschränkung darauf vor, und die vorliegende Erfindung ist für Strömungsmaschinen des Spiraltyps wirksam, die in Kältemittelkreisläufen verschiedener Kühlvorrichtungen benutzt werden. Im Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf eine so genannte Strömungsmaschine des Spiraltyps mit einstückig gebildetem Wechselrichter angewandt, doch liegt keine Beschränkung darauf vor, und sie kann auch auf eine Strömungsmaschine des Spiraltyps ohne einstückigen Wechselrichter angewandt werden. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Ausführungsbeispiel erfolgte anhand eines Scrollkompressors, doch liegt keine Beschränkung darauf vor, und die Erfindung kann auch auf einen Expansionskompressor des Spiraltyps oder dergleichen angewandt werden, der einen Expander und einen Kompressor in einstückiger Weise aufweist.
  • 1
    Strömungsmaschine des Spiraltyps
    2
    Elektromotor
    3
    Wechselrichter
    4
    Spiralmechanismus
    6
    vorderes Gehäuse
    7
    Zentralplatte
    9
    hinteres Gehäuse
    14
    Antriebswelle
    15
    Wellenlagerhalterung
    16
    Nebenwellenlager
    18
    Hauptwellenlager
    21
    stationäre Spirale
    22
    bewegliche Spirale
    24, 32
    Windung
    23, 31
    Endplatte
    37
    Ansaugabschnitt (Saugdruckbereich)
    39
    Gegendruckkammer
    39A
    erste Gegendruckkammer
    39B
    zweite Gegendruckkammer
    43
    Gegendruckkanal
    51
    vorstehender Abschnitt
    52
    Wellenscheibe (elastisches Element)
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009264172 [0003]
    • JP 5998818 [0003]

Claims (4)

  1. Strömungsmaschine des Spiraltyps, umfassend einen Spiralmechanismus mit einer stationären Spirale und einer beweglichen Spirale, deren jeweilige spiralförmige Windungen auf einer jeweiligen Oberfläche einer jeweiligen Endplatte einander gegenüberliegen, eine Antriebswelle, die die bewegliche Spirale antreibt, ein Hauptwellenlager, das die Antriebswelle auf der Seite des Spiralmechanismus drehbar lagert, und ein Nebenwellenlager, das vom Hauptwellenlager aus betrachtet auf der dem Spiralmechanismus gegenüberliegenden Seite die Antriebswelle drehbar lagert, wobei die bewegliche Spirale in Bezug auf die stationäre Spirale umlaufen gelassen wird, wobei das Hauptwellenlager als Gleitlager ausgebildet ist und das Nebenwellenlager als Wälzlager ausgebildet ist, und wobei ein elastisches Element vorgesehen ist, das die Antriebswelle in Richtung des Nebenwellenlagers vorspannt.
  2. Strömungsmaschine des Spiraltyps nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle einen Stufenabschnitt umfasst, der an einer hauptwellenlagerseitigen Fläche eines Innenrings des Nebenwellenlagers anliegt.
  3. Strömungsmaschine des Spiraltyps nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element aus einer Wellenscheibe ausgebildet ist, die zwischen einem Element, das das Hauptwellenlager hält, und der Antriebswelle angeordnet ist.
  4. Strömungsmaschine des Spiraltyps nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Wellenlagerhalterung, die an einer Zentralplatte fixiert ist, die die bewegliche Spirale aufnimmt, und das Element ausbildet, das das Hauptwellenlager hält, und einen Vorsprungabschnitt, der an der Antriebswelle vorgesehen ist und in Radialrichtung vorspringt, wobei das elastische Element zwischen der Wellenlagerhalterung und dem Vorsprungabschnitt angeordnet ist.
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JP2015113722A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 株式会社豊田自動織機 スクロール型圧縮機

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