DE19952296A1 - Fluid-Rollmaschine - Google Patents
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Abstract
Eine Fluid-Rollmaschine, die keine Kurbelwelle benötigt, um ein kreisendes Rollelement kreisbar zu lagern, und die in der Lage ist, in ihrer Gesamtgröße in der Axialrichtung verringert zu werden, wird offenbart. In einem Gehäuse sind zwei feste Rollelemente an der Achse des Gehäuses vorgesehen, und ein Elektromotor ist zwischen den festen Rollelementen vorgesehen. Exzentrische Lager, die jeweils einen äußeren Ring, einen Zwischenring und einen inneren Ring aufweisen, sind zwischen dem Elektromotor und den festen Rollelementen vorgesehen. Der Innenumfang eines jeden Zwischenrings ist mit einer Achse ausgebildet, die bezüglich der Achse des Gehäuses exzentrisch ist. Kreisende Rollelemente sind mit den inneren Ringen durch eine kreisende Welle integriert. Die kreisende Welle wird veranlasst, durch Drehung einer Drehwelle mit dem Elektromotor zu kreisen, wodurch die kreisenden Rollelemente veranlasst werden, bezüglich der festen Rollelemente zu kreisen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluid-Rollmaschine,
die beispielsweise für die Verwendung in einem
Luftkompressor, einer Vakuumpumpe, usw. geeignet ist.
Im allgemeinen weist eine Fluid-Rollmaschine ein Gehäuse und
ein festes Rollelement, das in dem Gehäuse vorgesehen ist,
auf. Eine Antriebswelle ist drehbar in dem Gehäuse
vorgesehen. Ein kreisendes Rollelement ist kreisbar an dem
distalen Ende der Antriebswelle in dem Gehäuse vorgesehen, so
dass es in der Axialrichtung in Gleitberührung mit dem festen
Rollelement kommt. Mehrere Kompressionskammern sind zwischen
dem kreisenden Rollelement und dem festen Rollelement
definiert [vgl. beispielsweise die ungeprüfte japanische
Patentanmeldungs-Veröffentlichung (KOKAI) Nr. 6-26484 (1994)
und 9-144674 (1997)].
Bei dieser Art einer herkömmlichen Fluid-Rollmaschine ist die
Antriebswelle von außen derart angetrieben, dass sie sich
dreht, was bewirkt, dass das kreisende Rollelement eine
Kreisbewegung mit einer vorbestimmten Exzentrizität bezüglich
des festen Rollelements durchführt, wodurch ein Fluid,
beispielsweise Luft aus einer Saugöffnung, die an dem äußeren
Umfang des festen Rollelements vorgesehen ist, eingesaugt
wird, und das Fluid in den Kompressionskammern, die zwischen
den Windungsabschnitten des festen und des kreisenden
Rollelements definiert sind, komprimiert wird. Schließlich
wird das komprimierte Fluid aus einer Auslaßöffnung, die in
der Mitte des festen Rollelements vorgesehen ist, zur
Außenseite abgelassen.
Im übrigen ist bei der oben beschriebenen herkömmlichen
Fluid-Rollmaschine eine Kurbelwelle an dem distalen Ende der
Antriebswelle an einer Stelle, die bezüglich der Achse der
Antriebswelle exzentrisch ist, vorgesehen, um das kreisende
Rollelement an dem distalen Ende der Antriebswelle kreisbar
zu lagern. Die Kurbelwelle ist integral mit der Antriebswelle
oder ist als ein von der Antriebswelle getrenntes Element
vorgesehen.
Demzufolge wird die Gesamtlänge der Antriebswelle durch die
Länge der Kurbelwelle zusätzlich länger. Dies verursacht,
dass sich die gesamte Vorrichtung in ihrer Größe in der
Axialrichtung in nachteiliger Weise vergrößert.
Angesichts der vorangehenden Probleme bei dem Stand der
Technik liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
eine Fluid-Rollmaschine zu schaffen, die so gestaltet ist,
dass die Notwendigkeit einer Kurbelwelle für die kreisbare
Lagerung eines kreisenden Rollelements entfällt, und eine
Verringerung der Gesamtlänge in der Axialrichtung ermöglicht
wird.
Um die beschriebene Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende
Erfindung eine Fluid-Rollmaschine, die wie nachfolgend
beschrieben aufgebaut ist.
Die Fluid-Rollmaschine weist ein festes Element mit einem
Gehäuse und zwei festen Rollelementen auf, die fest in dem
Gehäuse an beiden Enden des Gehäuses vorgesehen sind. Die
beiden festen Rollelemente sind an der Achse des Gehäuses
zentriert. Ein jedes der festen Rollelemente weist einen
spiralförmigen Windungsabschnitt auf, der an einer Endplatte
vorstehend ausgebildet ist. Ein elektrischer Motor ist in dem
Gehäuse zwischen den beiden festen Rollelementen vorgesehen.
Der elektrische Motor weist einen Rotor und einen Stator auf,
die derart angeordnet sind, dass sich ihre Achsen parallel
mit der Achse des Gehäuses erstrecken. Zwei exzentrische
Lager sind in Zuordnung mit den beiden festen Rollelementen
vorgesehen. Ein jedes der exzentrischen Lager weist einen
äußeren Ring, der zwischen dem elektrischen Motor und dem
zugeordneten festen Rollelement und fest an dessen
Außenumfang an das Gehäuse gefügt ist, auf. Ein Zwischenring
ist drehbar an der Seite des Innenumfangs des äußeren Rings
vorgesehen. Der Innenumfang des Zwischenrings weist eine
exzentrische Achse auf, die radial bezüglich der Achse des
äußeren Rings versetzt ist. Ein innerer Ring ist drehbar an
der inneren Umfangsseite des Zwischenrings vorgesehen. Der
innere Ring ist um die exzentrische Achse drehbar. Eine
Drehwelle ist derart vorgesehen, dass sie sich zwischen den
Zwischenringen der beiden exzentrischen Lager durch den Rotor
des Elektromotors erstreckt. Die Drehwelle ist aus einem
hohlen Wellenelement ausgebildet und zusammen mit dem
Zwischenring als eine Einheit durch den Rotor drehbar. Eine
kreisende Welle ist lose in die Drehwelle eingepasst. Die
Achse der kreisenden Welle fällt mit der exzentrischen Achse
zusammen. Die kreisende Welle ist fest durch die inneren
Ringe der beiden exzentrischen Lager derart gelagert, dass
eine kreisende Bewegung zusammen mit den inneren Ringen als
eine Einheit durchgeführt wird. Zwei kreisende Rollelemente
sind an beide Enden der kreisenden Welle angeschlossen, so
dass sie jeweils zu den festen Rollelementen gerichtet sind.
Ein jedes der kreisenden Rollelemente weist einen
spiralförmigen Windungsabschnitt auf, der an einer Endplatte
derart ausgebildet ist, dass er den Windungsabschnitt des
zugeordneten festen Rollelements überlappt, so dass sie
mehrere Kompressionskammern definieren. Zusätzlich ist ein
Drehverhinderungsmechanismus zwischen wenigstens einem der
beiden kreisenden Rollelemente und dem festen Element
vorgesehen, um eine Drehung der kreisenden Rollelemente zu
verhindern.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Roll-
Luftkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines
festen Rollelements, eines exzentrischen Lagers,
einer Drehwelle, eines kreisenden Rollelements usw.
in dem Roll-Luftkompressor gemäß Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht zur Darstellung des
exzentrischen Lagers in Fig. 2 in Form eines
einzigen Elements.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht in der Richtung des
Pfeils IV-IV gemäß Fig. 3 gesehen.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung
der Drehwelle in Fig. 1 in der Form eines einzigen
Elements.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht in der Richtung des Pfeils
VI-VI in Fig. 5 gesehen.
Fig. 7 ist eine Längsschnittansicht eines Roll-
Luftkompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 ist eine Längsschnittansicht eines Roll-
Luftkompressors gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
Eine Fluid-Rollmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gemäß der ersten
Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf einen
Roll-Luftkompressor als ein Beispiel einer Fluid-Rollmaschine
angewendet.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen die erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Ein zylindrisches Gehäuse 1 bildet
einen äußeren Rahmen eines Roll-Luftkompressors. Wie in
Fig. 1 gezeigt ist, weist das Gehäuse 1 einen zylindrischen
Abschnitt 2 mit einer Achse 01-01 auf. Linke und rechte
Abdeckabschnitte 3A und 3B decken beide Enden des
zylindrischen Abschnitts 2 ab. Das Gehäuse 1 bildet in
Kombination mit den festen Rollelementen 4A und 4B ein festes
Element.
Die festen Rollelemente 4A und 4B sind an der inneren
Umfangsseite des zylindrischen Abschnitts 2 an jeweiligen
(linken und rechten) axialen Enden des Gehäuses 1 vorgesehen.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein festes Rollelement 4A
eine Endplatte 5A auf, die in etwa in eine scheibenartige
Form ausgebildet ist. Die Endplatte 5A ist derart angeordnet,
dass deren Mitte mit der Achse 01-01 des Gehäuses 1
zusammenfällt. Ein spiralförmiger Windungsabschnitt 6A ist an
der vorderen Seite der Endplatte 5A vorgesehen. Zusätzlich
steht ein zylindrischer Passabschnitt 7A axial von dem
äußeren Umfangsrand der Endplatte 5A in der gleichen Richtung
wie diejenige Richtung, in welcher der Windungsabschnitt 6A
vorsteht, vor. Der zylindrische Passabschnitt 7A ist fest an
den Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 2 gefügt.
Das andere feste Rollelement 4B weist in ähnlicher Weise eine
Endplatte 5B, einen Windungsabschnitt 6B und einen
zylindrischen Passabschnitt 7B auf.
Ein Elektromotor 8 ist in der Mitte des Gehäuses 1 zwischen
den festen Rollelementen 4A und 4B vorgesehen. Der
Elektromotor 8 weist einen Stator 9 auf, der fest an dem
Innenumfang des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Ein Rotor 10 ist
an der Seite des Innenumfangs des Stators 9 derart
angeordnet, dass er durch den Stator 9 drehbar ist. Die
Achsen sowohl des Stators 9 als auch des Rotors 10 fallen mit
der Achse 01-01 des Gehäuses 1 zusammen.
Linke und rechte Drucklager 11A und 11B sind an der Seite des
Innenumfangs des Gehäuses 1 zwischen dem Elektromotor 8 und
den festen Rollelementen 4A und 4B vorgesehen. Ein Drucklager
11A weist einen Anbringzylinder 12A auf, der fest an den
Innenumfang des zylindrischen Abschnitts 2 des Gehäuses 1
angebracht ist. Ein ringförmiger Vorsprung 13A steht radial
nach innen von dem Anbringzylinder 12A an der Rückseite einer
Endplatte 23A eines kreisenden Rollelements 22A (das
nachfolgend beschrieben ist) vor. Das Drucklager 11A trägt
eine Drucklast, die auf das kreisende Rollelement 22A wirkt,
und bildet ferner Nuten eines Oldham's-Rings (der nachfolgend
beschrieben ist).
Das andere Drucklager 11B weist in ähnlicher Weise einen
Anbringzylinder 12B und einen ringförmigen Vorsprung 13B auf.
Linke und rechte exzentrische Lager 14A und 14B sind an den
Innenumfangsseiten der Drucklager 11A und 11B an jeweiligen
Stellen zwischen dem Elektromotor 8 und den festen
Rollelementen 4A und 4B vorgesehen. Wie in Fig. 2 bis 4
gezeigt ist, weist ein exzentrisches Lager 14A einen äußeren
Ring 15A und einen Zwischenring 17A auf, der drehbar an der
Innenumfangsseite des äußeren Rings 15A durch mehrere
Nadelrollen 16A vorgesehen ist. Zusätzlich ist ein innerer
Ring 19A drehbar an der Innenumfangsseite des Zwischenrings
17A durch mehrere Nadelrollen 18A vorgesehen.
Der äußere Ring 15A ist durch Druck an seinem Außenumfang an
den Innenumfang des Anbringzylinders 12A des Drucklagers 11A
gefügt. Somit sind die Achsen sowohl des Innen- als auch des
Außenumfangs des äußeren Rings 15A mit der Achse 01-01
zusammenfallend.
Der Zwischenring 17A ist an der Innenumfangsseite des äußeren
Rings 15A durch die Nadelrollen 16A angeordnet. Somit ist die
Achse des Außenumfangs des Zwischenrings 17A mit der Achse
01-01 des äußeren Rings 15A zusammenfallend. Folglich dreht
sich der Zwischenring 17A um die Achse 01-01.
Der Zwischenring 17A weist eine axiale Bohrung 17A1 zur
Unterbringung des inneren Rings 19A auf, und die
Aufnahmebohrung 17A1 weist eine exzentrische Achse 02-02 auf,
die radial bezüglich der Achse 01-01 des äußeren Rings 15A um
eine vorbestimmte Abmessung δ versetzt ist. Zusätzlich ist
der Innenumfang des Zwischenrings 17A mit einem gestuften
Anbringabschnitt 17A2 ausgebildet, an dem eine Drehwelle 20
(die nachfolgend beschrieben ist) befestigt ist. Die Achse
des gestuften Anbringabschnitts 17A2 fällt mit der Achse
01-01 zusammen.
Der innere Ring 19A ist an der Innenumfangsseite des
Zwischenrings 17A durch die Nadelrollen 18A angeordnet. Somit
fallen die Achsen sowohl des inneren als auch des äußeren
Umfangs des inneren Rings 19A mit der exzentrischen Achse
02-02 zusammen. Folglich dreht sich der innere Ring 19A um
die exzentrische Achse 02-02.
Somit wird in dem exzentrischen Lager 14A der Zwischenring
17A durch die Drehwelle 20 veranlasst, sich bezüglich des
äußeren Rings 15A zu drehen, und dies veranlasst den inneren
Ring 19A, eine kreisende Bewegung mit einem Kreisradius δ um
die Achse 01-01 auszuführen.
Das andere exzentrische Lager 14B weist in ähnlicher Weise
einen äußeren Ring 15B, Nadelrollen 16B, einen Zwischenring
17B, Nadelrollen 18B und einen inneren Ring 19B auf, und der
Zwischenring 17B ist mit einer Aufnahmebohrung 17B1 und einem
gestuften Anbringabschnitt 17B2 versehen.
Die Drehwelle 20 ist derart vorgesehen, dass sie sich
zwischen den Zwischenringen 17A und 17B der exzentrischen
Lager 14A und 14B erstreckt. Die Drehwelle 20 ist in der Form
eines hohlen Wellenelements ausgebildet und fest an den
Innenumfang des Rotors 10 des Elektromotors 8 gefügt. Beide
Enden der Drehwelle 20 sind fest an die jeweiligen gestuften
Anbringabschnitte 17A2 und 17B2 der Zwischenringe 17A und 17B
befestigt. Die Drehwelle 20 dreht sich zusammen mit dem Rotor
10 als eine Einheit, was die Zwischenringe 17A und 17B
veranlasst, sich zu drehen.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, fällt die Achse des Außenumfangs
der Drehwelle 20 mit der gemeinsamen Achse 01-01 der äußeren
Ringe 15A und 15B zusammen, während die Achse des
Innenumfangs der Drehwelle 20 mit der gemeinsamen
exzentrischen Achse 02-02 der Zwischenringe 17A und 17B
zusammenfällt. Demzufolge wird unter der Annahme, dass die
Wanddicke eines Teils der Drehwelle 20 an der Seite der Achse
01-01, die von der exzentrischen Achse 02-02 entfernt liegt,
d1 beträgt, und die Wanddicke eines Teils der Drehwelle 20 an
der Seite, die näher zu der exzentrischen Achse 02-02 liegt,
d2 beträgt, das Verhältnis zwischen den beiden Wanddicken
durch d1<d2 ausgedrückt.
Eine kreisende Welle 21 ist lose in die Drehwelle 20 gefügt
und fest durch die inneren Ringe 19A und 19B der
exzentrischen Lager 14A und 14B gelagert. Die Achse der
kreisenden Welle 21 fällt mit der exzentrischen Achse 02-02
zusammen. Beide Enden der kreisenden Welle 21 sind an die
jeweiligen Innenumfänge der inneren Ringe 19A und 19B gefügt
und mit diesen fest befestigt. Die kreisende Welle 21 führt
eine Kreisbewegung zusammen mit den inneren Ringen 19A und
19B als eine Einheit aus, wodurch die kreisenden Rollelemente
22A und 22B, wie nachfolgend beschrieben, die an beiden Enden
der kreisenden Welle 21 vorgesehen sind, veranlasst werden,
eine Kreisbewegung auszuführen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die axiale Länge L der
kreisenden Welle 21 auf einen Wert eingestellt, der in etwa
gleich oder ein wenig größer ist als der Abstand zwischen den
ringförmigen Vorsprüngen 13A und 13B der Drucklager 11A.
Folglich befinden sich die Vorderseiten der Drucklager 11A
und 11B und die Rückseiten der zugeordneten Endplatten 23A
und 23B der kreisenden Rollelemente 22A und 22B in Berührung
miteinander oder weisen einen geringfügigen Zwischenraum
dazwischen, beispielsweise von etwa 10 µm, auf.
Somit stoßen beide Enden der kreisenden Welle 21 an die
jeweiligen Endplatten 23A und 23B der kreisenden Rollelemente
22A und 22B derart an, dass sie als ein Abstandshalter für
die Anordnung der kreisenden Rollelemente 22A und 22B
bezüglich der Axialrichtung dienen.
Das linke und rechte kreisende Rollelement 22A und 22B ist
fest an den beiden axialen Enden der kreisenden Welle 21
vorgesehen, so dass es jeweils zu dem festen Rollelement 4A
und 4B gerichtet ist. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist
ein kreisendes Rollelement 22A eine Endplatte 23A, die in
einer scheibenartigen Form ausgebildet ist, sowie einen
spiralförmigen Windungsabschnitt 24, der an der Vorderseite
der Endplatte 23A derart vorgesehen ist, dass er sich in
Axialrichtung erstreckt, auf.
Die Endplatte 23A des kreisenden Rollelements 22A weist einen
zylindrischen Vorsprung 25A auf, der von der Mitte an dessen
Rückseite vorsteht. Der zylindrische Vorsprung 25A ist an den
Innenumfang der kreisenden Welle 21 gefügt und fest daran
befestigt. Somit führt das kreisende Rollelement 22A eine
Kreisbewegung mit einem Kreisradius δ zusammen mit der
kreisenden Welle 21 als eine Einheit aus. Das kreisende
Rollelement 22A ist derart angeordnet, dass der
Windungsabschnitt 24A den Windungsabschnitt 6A des festen
Rollelements 4A mit einem Versatzwinkel von beispielsweise
180° überlappt. Somit werden mehrere Kompressionskammern 28A
zwischen den beiden Windungsabschnitten 6A und 24A definiert.
Während des Betriebs des Roll-Luftkompressors wird Luft in
die äußerste Kompressionskammer 26A aus einer (nachfolgend
beschriebenen) Saugöffnung 32A eingesaugt, und die
eingesaugte Luft wird nachfolgend in den Kompressionskammern
26A während der kreisenden Bewegung der kreisenden
Rollelemente 22A komprimiert. Schließlich wird die
komprimierte Luft aus der mittleren Kompressionskammer 26A
zur Außenseite durch eine (nachfolgend beschriebene)
Ablassöffnung 33A abgelassen.
Das andere kreisende Rollelement 22B weist in ähnlicher Weise
eine Endplatte 23B, einen Windungsabschnitt 24B und einen
zylindrischen Vorsprung 25B auf, und mehrere
Kompressionskammern 26B sind zwischen dem kreisenden
Rollelement 22B und dem festen Rollelement 4B definiert.
Linke und rechte Rückdruckbohrungen 27A und 27B sind in den
Endplatten 5A und 5B der festen Rollelement 4A bzw. 4B
vorgesehen. Eine Rückdruckbohrung 27A steht mit einer
Zwischen-Kompressionskammer 26A zwischen der äußersten
Kompressionskammer 26A, die am nächsten zu der Saugöffnung
32A liegt, und der innersten Kompressionskammer 26A, die am
nächsten zu der Ablassöffnung 33A liegt, in Verbindung. Die
Rückdruckbohrung 27A führt einen Zwischendruck von der
Zwischen-Kompressionskammer 26A zu einer (nachfolgend
beschriebenen) Druckkammer 28A als einen Rückdruck. Die
andere Rückdruckbohrung 27B ist wie im Fall der
Rückdruckbohrung 27A angeordnet.
Linke und rechte Druckkammern 28A und 28B sind zwischen den
Abdeckabschnitten 3A und 3B des Gehäuses 1 und den Endplatten
5A und 5B der festen Rollelemente 4A bzw. 4B ausgebildet.
Eine Druckkammer 28A führt einen Zwischendruck von den
Kompressionskammern 26A zu der Rückseite der Endplatte 5A
durch die Rückdruckbohrung 27A. Mit dem Zwischendruck wird
das feste Rollelement 4A axial gegen das kreisende
Rollelement 22A gedrückt. Die andere Druckkammer 28B ist wie
im Fall der Druckkammer 28A angeordnet.
O-Ringe 29A und 29B sind zwischen dem Gehäuse 1 und den
jeweiligen Außenumfängen der Endplatten 5A und 5B der festen
Rollelemente 4A und 4B vorgesehen. Die O-Ringe 29A und 29B
sorgen für eine hermetische Abdichtung zwischen den äußersten
Kompressionskammern 26A und 26B und den Druckkammern 28A und
28B.
O-Ringe 30A und 30B sind in jeweiligen Bereichen zwischen den
mittleren Abschnitten der Endplatten 5A und 5B der festen
Rollelemente 4A und 4B und den Ablassöffnungen 33A und 33B
vorgesehen. Die O-Ringe 30A und 30B sorgen für eine
hermetische Abdichtung zwischen den innersten
Kompressionskammern 26A und 26B und den Druckkammern 28A und
28B.
Oldham's-Ringe 31A und 31B sind zwischen den Drucklagern 11A
und 11B und den kreisenden Rollelementen 22A bzw. 22B
angeordnet und dienen als Drehverhinderungsmechanismen. Ein
Oldham's-Ring 31A ist in zwei orthogonalen Achsrichtungen
zwischen dem ringförmigen Vorsprung 13A des Drucklagers 11A
und der Endplatte 23A des kreisenden Rollelements 22A
geführt, wodurch die Drehung des kreisenden Rollelements 22A
verhindert wird. Der andere Oldham's-Ring 31B ist wie in dem
Fall des Oldham's-Rings 31A angeordnet. Die Anordnung und
Betriebsweise der Oldham's-Ringe 31A und 31B sind an sich
wohlbekannt.
Die Saugöffnungen 32A und 32B sind in dem zylindrischen
Abschnitt 2 des Gehäuses 1 an jeweiligen Stellen vorgesehen,
die zu den Außenumfängen der Windungsabschnitte 6A und 6B der
festen Rollelemente 4A und 4B gerichtet sind. Diese
Saugöffnung 32A öffnet sich in die äußerste
Kompressionskammer 26A, um Luft von der Außenseite in die
Kompressionskammer 26A zu führen. Die andere Saugöffnung 32B
ist wie in dem Fall der Saugöffnung 32A angeordnet. Die
Ablassöffnungen 33A und 33B sind in den Abdeckabschnitten 3A
und 3B des Gehäuses 1 an jeweiligen Stellen vorgesehen, die
zu den Mitten der Windungsabschnitte 6A und 6B der festen
Rollelemente 4A und 4B gerichtet sind. Eine Ablassöffnung 33A
öffnet sich in die innerste Kompressionskammer 26A zum
Ablassen der komprimierten Luft, die in den
Kompressionskammern 26A komprimiert wurde, zu der Außenseite.
Die andere Ablassöffnung 33B ist wie in dem Fall der
Ablassöffnung 33A angeordnet.
Der Roll-Luftkompressor gemäß dieser Ausführungsform weist
den oben beschriebenen Aufbau auf. Nachfolgend wird die
Betriebsweise des Roll-Luftkompressors beschrieben.
Wenn sich der Rotor 10 des Elektromotors 8 dreht, führt die
Drehwelle 20, die mit dem Rotor integral ist, eine
Drehbewegung aus. Zu diesem Zeitpunkt führen die
Zwischenringe 17A und 17B der beiden exzentrischen Lager 14A
und 14B, die an beiden Enden der Drehwelle 20 vorgesehen
sind, eine Drehbewegung zusammen mit der Drehwelle 20 als
eine Einheit an den Seiten des Innenumfangs der äußeren Ringe
15A und 15B durch.
Die Innenumfänge der Zwischenringe 17A und 17B der
exzentrischen Lager 14A und 14B weisen die gemeinsame
exzentrische Achse 02-02 auf, die radial bezüglich der
gemeinsamen Achse 01-01 der äußeren Ringe 15A und 15B um die
Abmessung δ versetzt ist. Deshalb führen, wenn sich die
Zwischenringe 17A und 17B um die Achse 01-01 bezüglich der
äußeren Ringe 15A und 15B, wie oben ausgeführt, drehen, die
inneren Ringe 19A und 19B, die an den Innenumfangsseiten der
Zwischenringe 17A und 17B vorgesehen sind, eine Kreisbewegung
mit einem Kreisradius δ um die Achse 01-01 aus. Somit bewirkt
die kreisende Welle 21, die mit den inneren Ringen 19A und
19B integral ist, dass die kreisenden Rollelemente 22A und
22B kreisen.
Wenn das Kreisen wie oben dargelegt stattfindet, werden die
kreisenden Rollelemente 22A und 22B daran gehindert, sich zu
drehen, und zwar durch die jeweiligen Oldham's-Ringe 31A und
31B. Somit drehen sich die kreisenden Rollelemente 22A und
22B nur um die Achse 01-01.
Folglich werden die Kompressionskammern 26A, die zwischen dem
festen Rollelement 4A und dem kreisenden Rollelement 22A
definiert sind, fortlaufend zusammengezogen. Somit wird die
von der Außenseite über die Saugöffnung 32A des festen
Rollelements 4A eingesaugte Luft nachfolgend in den
Kompressionskammern 26A komprimiert, und die komprimierte
Luft aus der Ablassöffnung 33A des festen Rollelements 4A
abgelassen und in einem äußeren Lufttank oder ähnlichem (der
nicht gezeigt ist) gelagert.
Die Kompressionskammern 26B, die zwischen dem festen
Rollelement 4B und dem kreisenden Rollelement 22B definiert
sind, werden ebenfalls fortlaufend zusammengezogen. Somit
wird die von der Außenseite über die Saugöffnung 32B des
festen Rollelements 4B eingesaugte Luft nachfolgend in den
Kompressionskammern 26B komprimiert, und die komprimierte
Luft wird über die Ablassöffnung 33B des festen Rollelements
4B in dem externen Lufttank oder ähnlichem gelagert.
Somit sind bei dieser Ausführungsform beide Enden der
kreisenden Welle 21 kreisbar durch die exzentrischen Lager
14A und 14B gelagert, wodurch die kreisenden Rollelemente 22A
und 22B, die integral an den beiden Enden der kreisenden
Welle 21 vorgesehen sind, derart angetrieben werden können,
dass sie kreisen. Demzufolge ist es möglich, die
Notwendigkeit, zusätzlich eine Kurbelwelle an jedem Ende der
kreisenden Welle 21 vorzusehen, auszuschalten, wie bezüglich
des Standes der Technik ausgeführt wurde, um zu veranlassen,
dass die kreisenden Rollelemente 22A und 22B eine
Kreisbewegung ausführen. Somit kann die gesamte Vorrichtung
hinsichtlich ihrer Größe in der Axialrichtung verkleinert
werden.
Zusätzlich weist der Roll-Luftkompressor zwei
Kompressionsmechanismen auf, die im wesentlichen aus den
festen Rollelementen 4A und 4B und den festen Rollelementen
22A und 22B bestehen. Deshalb ist es möglich, die Anzahl der
Drehungen der Windungsabschnitte 6A, 6B, 24A und 24B
verglichen mit einem Kompressor zu verringern, der die
gleiche Kapazität wie derjenige gemäß dieser Ausführungsform
aufweist und einen Kompressionsmechanismus aufweist, der im
wesentlichen aus einem Satz von Rollelementen besteht, wie
dies im Stand der Technik der Fall ist. Demzufolge kann die
gesamte Vorrichtung in der Größe in der radialen Richtung
verringert werden.
Zusätzlich ist die axiale Länge L der kreisenden
Windungsabschnitte 21 derart eingestellt, dass sich die
kreisenden Rollelemente 22A und 22B an den Vorderseiten der
Drucklager 11A und 11B in Berührung miteinander befinden oder
einen kleinen Zwischenraum dazwischen aufweisen. Demzufolge
ist es möglich, den Gleitwiderstand, der zwischen den
Drucklagern 11A und 11B und den kreisenden Rollelementen 22A
und 22B während des Kompressionsbetriebes wirkt, zu
verringern, und es ist somit möglich, zu verhindern, dass die
Gleitflächen dieser Elemente in hohem Ausmaß verschleißen.
Zusätzlich können Drucklasten, die auf die kreisenden
Rollelemente 22A und 22B wirken, zu der kreisenden Welle 21
in entgegengesetzten Richtungen zueinander übertragen werden.
Somit können diese Drucklasten gegeneinander in der
Axialrichtung ausgelöscht werden. Folglich kann die kreisende
Welle 21B die Drucklasten zwischen den kreisenden
Rollelementen 22A und 22B tragen, und die kreisenden
Rollelemente 22A und 22B können bezüglich der Axialrichtung
angeordnet werden. Demzufolge ist es möglich, die
Verhaltensweise der kreisenden Rollelemente 22A und 22B zu
stabilisieren.
Wenn in den kreisenden Rollelementen 22A und 22B während des
Kompressionsbetriebs ein Auslaufen der Endfläche auftritt,
werden die Endplatten 23A und 23B der kreisenden Rollelemente
22A und 22B in Gleitkontakt mit den Drucklagern 11A und 11B
gebracht, wodurch zugelassen wird, dass ein Teil der
Drucklasten, die auf die kreisenden Rollelemente 22A und 22B
wirken, durch die Drucklager 11A und 11B getragen werden.
Somit kann die Verhaltensweise der kreisenden Rollelemente
22A und 22B noch weiter stabilisiert werden.
Zusätzlich weist die Drehwelle 20, die ein hohles
Wellenelement ist, eine größere Wanddicke an einem Teil
derselben an einer Seite entgegengesetzt zu einer
Dezentrierungsseite auf, zu der die gemeinsame Achse der
kreisenden Rollelemente 22A und 22B radial bezüglich der
Achse 01-01 versetzt ist, als an einem Teil der Drehwelle an
der Dezentrierungsseite. Deshalb kann die Kreisbewegung der
kreisenden Rollelemente 22A und 22B durch die Drehwelle 20
ausgeglichen werden. Folglich wird es entbehrlich, einen
speziellen Mechanismus, beispielsweise ein Balancegewicht an
der Drehwelle 20 vorzusehen, und es wird somit möglich, die
Anzahl der Komponenten zu verringern und den Aufbau der
gesamten Vorrichtung zu vereinfachen.
Zusätzlich sind die Druckkammern 28A und 28B an der Rückseite
der festen Rollelemente 4A und 4B vorgesehen, und
Zwischendrücke in den Kompressionskammern 26A und 26B werden
in die Druckkammern 28A und 28B jeweils eingeführt.
Demzufolge können die festen Rollelemente 4A und 4B
fortlaufend in Richtung der Endplatten 23A und 23B der
kreisenden Rollelemente 22A und 22B gedrückt werden. Somit
ist es möglich, Veränderungen in den Zwischenräumen in der
Druckrichtung zwischen den distalen Enden der
Windungsabschnitte 6A und 6B und den Oberflächen der
zugeordneten Endplatten 23A und 23B zu unterdrücken, und es
ist somit möglich, die Kompressionseffizienz zu vergrößern.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind dieselben
Aufbauelemente wie diejenigen der ersten Ausführungsform
durch die gleichen Referenznummern bezeichnet, und eine
Beschreibung derselben ist weggelassen. Das Merkmal dieser
Ausführungsform liegt darin, dass ein Zwischenkühler 41
außerhalb des Gehäuses 1 an einer Stelle zwischen der
Ablassöffnung 33A des festen Rollelements 4A und der
Saugöffnung 32B des festen Rollelements 4B vorgesehen ist,
und die Ablassöffnung 33A und der Zwischenkühler 41 sind
durch eine Verbindungsleitung 42A verbunden, und ferner sind
die Saugöffnung 32B und der Zwischenkühler 41 durch eine
weitere Verbindungsleitung 42B verbunden.
Der Zwischenkühler 41 ist beispielsweise eine Kühlvorrichtung
mit einem Wärmetauscher 43, einem Gebläse 44, usw., und dafür
angepasst, komprimierte Luft mit hoher Temperatur, die von
der Ablassöffnung 33A abgelassen wird, zu kühlen und die
kühle komprimierte Luft zu der Saugöffnung 32B zu führen.
Bei der zweiten Ausführungsform, die wie oben beschrieben
aufgebaut ist, kann die Luft von der Außenseite nachfolgend
durch die beiden Kompressionsmechanismen komprimiert werden,
welche die festen Rollelemente 4A und 4B und die kreisenden
Rollelemente 22A und 22B aufweisen. Somit ist es möglich, die
Kompressionsleistung ohne Vergrößerung der Anzahl der
Umdrehungen der Windungsabschnitte 6A, 6B, 24A und 24B zu
verbessern, und es ist somit möglich, einen Kompressor mit
einem verringerten Durchmesser zu schaffen.
Darüber hinaus kann bei dieser Ausführungsform komprimierte
Luft mit hoher Temperatur, die von der Ablassöffnung 33A des
festen Rollelements 4A abgelassen wurde, zu der Saugöffnung
32B des festen Rollelements 4B in dem Zustand geführt werden,
dass sie durch den Zwischenkühler 41 vorgekühlt ist. Somit
kann die gesamte Kompressionseffizienz der Vorrichtung
vergrößert werden.
Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin,
dass eines der festen Rollelemente keine Ablassöffnung
aufweist, und die Endplatte eines jeden kreisenden
Rollelements in der Mitte derselben mit einer
Verbindungsbohrung versehen ist, die mit der Innenseite der
kreisenden Windungsabschnitte in Verbindung steht. Es ist
anzumerken, dass bei der dritten Ausführungsform die gleichen
Aufbauelemente wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform
mit den gleichen Referenznummern bezeichnet sind und eine
Beschreibung derselben weggelassen ist.
Die Referenznummern 51A und 51B bezeichnen linke und rechte
feste Rollelemente, wie sie bei dieser Ausführungsform
verwendet sind, die in dem Gehäuse 1 vorgesehen sind. Ein
festes Rollelement 51A ist in etwa auf die gleiche Weise wie
in dem Fall des festen Rollelements 4A bei der ersten
Ausführungsform angeordnet. D. h., das feste Rollelement 51A
weist eine im wesentlichen scheibenförmige Endplatte 52A und
einen spiralförmigen Windungsabschnitt 53A auf, der an der
Vorderseite der Endplatte 52A vorgesehen ist. Zusätzlich ist
ein zylindrischer Passabschnitt 54A an dem Außenumfangsrand
der Endplatte 52A vorgesehen. Das feste Rollelement 51A
unterscheidet sich von dem festen Rollelement 4A in der
ersten Ausführungsform dahingehend, dass das feste
Rollelement 51A nicht mit der Ablassöffnung 33A versehen ist.
Das andere feste Rollelement 51B weist in ähnlicher Weise
eine Endplatte 52B, einen Windungsabschnitt 53B und einen
zylindrischen Passabschnitt 54B auf. Jedoch ist das feste
Rollelement 51B im Gegensatz zu dem festen Rollelement 51A
mit einer Ablassöffnung 33B versehen.
Verbindungsbohrungen 55A und 55B sind in den jeweiligen
Mitten der Endplatten 23A und 23B der kreisenden Rollelemente
22A und 22B vorgesehen. Die Verbindungsbohrungen 55A und 55B
sorgen für eine Verbindung zwischen den Kompressionskammern
26A und dem kreisenden Rollelement 22A und den
Kompressionskammern 26B an dem kreisenden Rollelement 22B
durch die Innenseite der kreisenden Welle 21.
Demzufolge wird komprimierte Luft von den Kompressionskammern
26A zu den Kompressionskammern 26B durch die kreisende Welle
21 geführt, und von der Ablassöffnung 33B zu der Außenseite
zusammen mit komprimierter Luft, die in den
Kompressionskammern 26B erzeugt wurde, abgelassen.
Somit sorgt auch die dritte Ausführungsform, die wie oben
beschrieben aufgebaut ist, für vorteilhafte Wirkungen in etwa
ähnlich zu denjenigen der ersten Ausführungsform.
Insbesondere macht es die dritte Ausführungsform entbehrlich,
das feste Rollelement 51A mit der Ablassöffnung 33A zu
versehen, wie dies bezüglich der ersten Ausführungsform
beschrieben wurde, und sie macht es ferner entbehrlich, eine
Verbindungsleitung oder ähnliches für die Verbindung zwischen
der Ablassöffnung 33A und dem Lufttank vorzusehen. Somit kann
der Aufbau der gesamten Vorrichtung vereinfacht werden.
Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen
zwei Oldham's-Ringe verwendet werden, um eine Drehung der
beiden kreisenden Rollelemente zu verhindern, ist anzumerken,
dass die Erfindung nicht notwendigerweise auf die
beschriebene Anordnung beschränkt ist. Beispielsweise kann
einer der beiden Oldham's-Ringe weggelassen werden. In einem
derartigen Fall führt ebenso jedes der kreisenden
Rollelemente eine Kreisbewegung zusammen mit der kreisenden
Welle als eine Einheit aus. Deshalb können die beiden
kreisenden Rollelemente gleichzeitig an einer Drehung durch
den verbleibenden Oldham's-Rings gehindert werden.
Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen
der Roll-Luftkompressor zwei Kompressionsmechanismen
aufweist, die jeweils im wesentlichen aus einem festen
Rollelement und einem kreisenden Rollelement bestehen, ist
die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die
beschriebene Anordnung beschränkt. Beispielsweise kann einer
der beiden Kompressionsmechanismen weggelassen werden. D. h.,
der Roll-Luftkompressor kann nur einen
Kompressionsmechanismus aufweisen.
Obwohl bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung angegeben wurde, dass diese als Roll-
Luftkompressor ausgeführt sind, was ein Beispiel einer Fluid-
Rollmaschine darstellt, ist die vorliegende Erfindung nicht
notwendigerweise auf den Roll-Luftkompressor beschränkt,
sondern sie kann weithin auf andere Fluid-Rollmaschinen
angewendet werden, d. h. auf Vakuumpumpen,
Kühlschrankkompressoren, usw.
Wie oben im einzelnen ausgeführt wurde, ist gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein festes
Rollelement und ein Elektromotor in einem Gehäuse an der
Achse des Gehäuses mit einem Abstand voneinander angeordnet.
Ein exzentrisches Lager mit einem äußeren Ring, einem
Zwischenring und einem inneren Ring ist zwischen dem
Elektromotor und dem festen Rollelement vorgesehen. Der
Zwischenring wird durch die Drehung einer Drehwelle gedreht,
die mit dem Elektromotor integral ist. Die Drehung des
Zwischenrings veranlasst eine kreisende Welle, die mit dem
inneren Ring integral ist, eine kreisende Bewegung
auszuführen, wodurch ein kreisendes Rollelement veranlasst
wird, zu kreisen. Deshalb ist es möglich, die Notwendigkeit,
zusätzlich eine Kurbelwelle an der kreisenden Welle
vorzusehen, wie dies bezüglich des Standes der Technik
festgestellt wurde, um das kreisende Rollelement zu
veranlassen, zu kreisen, auszuschalten. Somit kann die
gesamte Vorrichtung in der Größe in der Axialrichtung
verringert werden und in einem kompakten Aufbau ausgebildet
werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind zwei feste
Rollelemente in einem Gehäuse an der Achse des Gehäuses
voneinander entfernt angeordnet, wobei ein Elektromotor
zwischen diesen angeordnet ist. Zwei exzentrische Lager, die
jeweils einen äußeren Ring, einen Zwischenring und einen
inneren Ring aufweisen, sind zwischen dem Elektromotor und
den beiden festen Rollelementen vorgesehen. Die Zwischenringe
werden durch die Drehung einer Drehwelle, die integral mit
dem Elektromotor ist, gedreht. Die Drehung der Zwischenringe
veranlasst eine kreisende Welle, die integral mit den inneren
Ringen ist, eine kreisende Bewegung auszuführen, wodurch zwei
kreisende Rollelemente veranlasst werden, zu kreisen. Deshalb
ist es möglich, die Notwendigkeit, eine Kurbelwelle an der
kreisenden Welle vorzusehen, um die kreisenden Rollelemente
zu veranlassen, zu kreisen, auszuschalten. Somit kann die
gesamte Vorrichtung in der Größe in der Axialrichtung
verkleinert und in einem kompakten Aufbau ausgebildet werden.
Darüber hinaus kann während des Kompressionsbetriebes eine
Drucklast, die auf ein kreisendes Rollelement wirkt, und eine
Drucklast, die auf das andere kreisende Rollelement wirkt,
auf die kreisende Welle in entgegengesetzten Richtungen
zueinander übertragen werden. Somit können diese Drucklasten
in der Axialrichtung gegeneinander aufgehoben werden. Somit
können die Drucklasten zwischen der kreisenden Welle und den
kreisenden Rollelementen getragen werden, und die
Verhaltensweise der kreisenden Rollelemente stabilisiert
werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können zwei Drucklager an
der Innenumfangsseite des Gehäuses vorgesehen sein, um
Drucklasten zu lagern, die auf die kreisenden Rollelemente
wirken, und die kreisende Welle kann eine Länge aufweisen,
die derart eingestellt ist, dass sich die Rückseite eines
jeden kreisenden Rollelements und die Vorderseite des
zugeordneten Drucklagers in Berührung miteinander verbinden
oder einen kleinen Zwischenraum dazwischen aufweisen. Durch
diese Anordnung können Drucklasten, die auf die kreisenden
Rollelemente wirken, gegeneinander in der Axialrichtung
aufgehoben werden. Zusätzlich können die Drucklasten durch
die kreisende Welle getragen werden, und somit kann die
Verhaltensweise der kreisenden Rollelemente stabilisiert
werden.
Auch wenn ein Auslaufen einer Endfläche in den kreisenden
Rollelementen während des Kompressionsbetriebes auftritt,
werden die Endplatten der kreisenden Rollelemente in
Gleitkontakt mit den Drucklagern gebracht, wodurch für einen
Teil der Drucklasten, die auf die kreisenden Rollelemente
wirken, zugelassen wird, dass sie durch die Drucklager
getragen werden. Somit kann die Verhaltensweise der
kreisenden Rollelemente stabilisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Drehwelle eine
größere Wanddicke an einem Teil derselben aufweisen, die an
einer Seite entgegengesetzt zu einer Dezentrierungsseite ist,
in deren Richtung die kreisenden Rollelemente dezentriert
sind, als an einem Teil der Drehwelle an der
Dezentrierungsseite. Durch diese Anordnung kann die
Kreisbewegung der kreisenden Rollelemente durch die Drehwelle
balanciert werden. Folglich wird es entbehrlich, einen
speziellen Mechanismus, beispielsweise ein Balancegewicht, an
der Drehwelle vorzusehen, und es wird somit möglich, die
Anzahl der Einzelteile zu verringern und den Aufbau der
gesamten Vorrichtung zu vereinfachen.
Gemäß der Erfindung kann jedes der kreisenden Rollelemente
eine Verbindungsbohrung aufweisen, die in der Mitte seiner
Endplatte vorgesehen ist, so dass die Verbindungsbohrung mit
der Innenseite der kreisenden Welle in Verbindung steht.
Durch diese Anordnung muss eines der festen Rollelemente
nicht mit einer Ablassöffnung versehen sein, und eine
Verbindungsleitung oder ähnliches muss nicht mit dieser
Ablassöffnung verbunden sein. Somit kann der Aufbau der
gesamten Vorrichtung vereinfacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Fluid-Rollmaschine
derart angeordnet sein, dass eine Ablassöffnung, die für
eines der festen Rollelemente vorgesehen ist, mit einem
Zwischenkühler verbunden ist, und eine Saugöffnung, die für
das andere der festen Rollelemente vorgesehen ist, ist mit
dem Zwischenkühler verbunden. Durch diese Anordnung kann die
Luft von außen nachfolgend durch zwei Kompressionsmechanismen
komprimiert werden, die jeweils ein festes Rollelement und
ein kreisendes Rollelement aufweisen. Somit wird es möglich,
die Kompressionsleistung zu verbessern, ohne die Anzahl der
Drehungen der Windungsabschnitte zu vergrößern, und somit
wird es möglich, einen Kompressor mit einem verringerten
Durchmesser vorzusehen. Zusätzlich kann komprimierte Luft mit
hoher Temperatur, die von der Ablassöffnung für das eine
feste Rollelement abgelassen wird, zu der Saugöffnung für das
andere feste Rollelement in dem Zustand geführt werden, dass
sie durch den Zwischenkühler vorgekühlt ist. Somit kann die
gesamte Kompressionseffizienz der Vorrichtung vergrößert
werden.
Claims (6)
1. Fluid-Rollmaschine mit:
einem festen Element mit einem Gehäuse (1) und zwei festen Rollelementen (4A, 4B), die fest in dem Gehäuse an beiden Enden des Gehäuses (1) vorgesehen sind, wobei die beiden festen Rollelemente (4A, 4B) an einer Achse (01-01) des Gehäuses (1) zentriert sind, und wobei jedes der festen Rollelemente (4A, 4B) einen spiralförmigen Windungsabschnitt aufweist, der an einer Endplatte ausgebildet ist;
einem Elektromotor (8), der in dem Gehäuse (1) zwischen den beiden festen Rollelementen (4A, 4B) vorgesehen ist, wobei der Elektromotor (8) einen Rotor und einen Stator aufweist, die derart angeordnet sind, dass sich ihre Achsen parallel mit der Achse des Gehäuses (1) erstrecken;
zwei exzentrischen Lagern (14A, 14B), die den beiden festen Rollelementen zugeordnet vorgesehen sind, wobei jedes der beiden exzentrischen Lager einen äußeren Ring (15A, 15B), der zwischen dem Elektromotor und dem festen Rollelement, das ihm zugeordnet ist, vorgesehen ist und fest an einem Außenumfang desselben an das Gehäuse (1) gefügt ist, und einen Zwischenring (17A, 17B) aufweist, der drehbar an einer Innenumfangsseite des äußeren Rings vorgesehen ist, wobei ein Innenumfang des Zwischenrings (17A, 17B) eine exzentrische Achse (02-02) aufweist, die radial bezüglich einer Achse des äußeren Rings versetzt ist, wobei jedes der exzentrischen Lager ferner einen inneren Ring (19A, 19B) aufweist, der drehbar an einer Innenumfangsseite des Zwischenrings vorgesehen ist, und wobei der innere Ring um die exzentrische Achse drehbar ist;
einer Drehwelle (20), die aus einem hohlen Wellenelement, das sich zwischen den Zwischenringen der beiden exzentrischen Lager durch den Rotor des Elektromotors erstreckt, ausgebildet ist, wobei die Drehwelle durch den Rotor zusammen mit den Zwischenringen als eine Einheit drehbar ist;
einer kreisenden Welle (21), die lose in die Drehwelle (20) eingepasst ist, wobei eine Achse der kreisenden Welle (21) mit der exzentrischen Achse (02-02) zusammenfällt, und wobei die kreisende Welle (21) fest durch die inneren Ringe der beiden exzentrischen Lager derart gelagert ist, dass sie eine kreisende Bewegung zusammen mit den inneren Ringen als eine Einheit ausführt;
zwei kreisenden Rollelementen (22A, 22B), die an beide Enden der kreisenden Welle (21) derart angeschlossen sind, dass sie zu den festen Rollelementen (4A, 4B) gerichtet sind, wobei jedes der kreisenden Rollelemente einen spiralförmigen Windungsabschnitt (24A, 24B) aufweist, der an einer Endplatte derart ausgebildet ist, dass er den Windungsabschnitt des festen Rollelements, das ihm zugeordnet ist, derart überlappt, dass mehrere Kompressionskammern (26A, 26B) definiert werden; und einem Drehverhinderungsmechanismus, der zwischen wenigstens einem der beiden kreisenden Rollelemente und dem festen Element vorgesehen ist, um eine Drehung der kreisenden Rollelemente zu verhindern.
einem festen Element mit einem Gehäuse (1) und zwei festen Rollelementen (4A, 4B), die fest in dem Gehäuse an beiden Enden des Gehäuses (1) vorgesehen sind, wobei die beiden festen Rollelemente (4A, 4B) an einer Achse (01-01) des Gehäuses (1) zentriert sind, und wobei jedes der festen Rollelemente (4A, 4B) einen spiralförmigen Windungsabschnitt aufweist, der an einer Endplatte ausgebildet ist;
einem Elektromotor (8), der in dem Gehäuse (1) zwischen den beiden festen Rollelementen (4A, 4B) vorgesehen ist, wobei der Elektromotor (8) einen Rotor und einen Stator aufweist, die derart angeordnet sind, dass sich ihre Achsen parallel mit der Achse des Gehäuses (1) erstrecken;
zwei exzentrischen Lagern (14A, 14B), die den beiden festen Rollelementen zugeordnet vorgesehen sind, wobei jedes der beiden exzentrischen Lager einen äußeren Ring (15A, 15B), der zwischen dem Elektromotor und dem festen Rollelement, das ihm zugeordnet ist, vorgesehen ist und fest an einem Außenumfang desselben an das Gehäuse (1) gefügt ist, und einen Zwischenring (17A, 17B) aufweist, der drehbar an einer Innenumfangsseite des äußeren Rings vorgesehen ist, wobei ein Innenumfang des Zwischenrings (17A, 17B) eine exzentrische Achse (02-02) aufweist, die radial bezüglich einer Achse des äußeren Rings versetzt ist, wobei jedes der exzentrischen Lager ferner einen inneren Ring (19A, 19B) aufweist, der drehbar an einer Innenumfangsseite des Zwischenrings vorgesehen ist, und wobei der innere Ring um die exzentrische Achse drehbar ist;
einer Drehwelle (20), die aus einem hohlen Wellenelement, das sich zwischen den Zwischenringen der beiden exzentrischen Lager durch den Rotor des Elektromotors erstreckt, ausgebildet ist, wobei die Drehwelle durch den Rotor zusammen mit den Zwischenringen als eine Einheit drehbar ist;
einer kreisenden Welle (21), die lose in die Drehwelle (20) eingepasst ist, wobei eine Achse der kreisenden Welle (21) mit der exzentrischen Achse (02-02) zusammenfällt, und wobei die kreisende Welle (21) fest durch die inneren Ringe der beiden exzentrischen Lager derart gelagert ist, dass sie eine kreisende Bewegung zusammen mit den inneren Ringen als eine Einheit ausführt;
zwei kreisenden Rollelementen (22A, 22B), die an beide Enden der kreisenden Welle (21) derart angeschlossen sind, dass sie zu den festen Rollelementen (4A, 4B) gerichtet sind, wobei jedes der kreisenden Rollelemente einen spiralförmigen Windungsabschnitt (24A, 24B) aufweist, der an einer Endplatte derart ausgebildet ist, dass er den Windungsabschnitt des festen Rollelements, das ihm zugeordnet ist, derart überlappt, dass mehrere Kompressionskammern (26A, 26B) definiert werden; und einem Drehverhinderungsmechanismus, der zwischen wenigstens einem der beiden kreisenden Rollelemente und dem festen Element vorgesehen ist, um eine Drehung der kreisenden Rollelemente zu verhindern.
2. Fluid-Rollmaschine nach Anspruch 1, wobei sich die
kreisende Welle durch die inneren Ringe erstreckt, und
die kreisenden Rollelemente fest an die kreisende Welle
angeschlossen sind.
3. Fluid-Rollmaschine nach Anspruch 2, ferner mit zwei
Drucklagern, die an einer Innenumfangsseite des Gehäuses
an hinteren Seiten der beiden kreisenden Rollelemente
vorgesehen sind, um Drucklasten zu tragen, die auf die
kreisenden Rollelemente wirken,
wobei die kreisende Welle eine Länge aufweist, die
derart eingestellt ist, dass die Rückseite eines jeden
der kreisenden Rollelemente und eine Vorderseite des
Drucklagers, das dem kreisenden Rollelement zugeordnet
ist, in Berührung miteinander sind, oder einen kleinen
Zwischenraum dazwischen aufweisen.
4. Fluid-Rollmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Drehwelle einen größeren Wanddurchmesser an
einem Teil derselben an einer Seite entgegengesetzt zu
einer Dezentrierungsseite, zu welcher das kreisende
Rollelement dezentriert ist, als an einem Teil der
Drehwelle an der Dezentrierungsseite aufweist.
5. Fluid-Rollmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei ein jedes der kreisenden Rollelemente eine
Verbindungsbohrung aufweist, die in einer Mitte der
Endplatte ausgebildet ist, und wobei die
Verbindungsbohrung mit einer Innenseite der kreisenden
Welle in Verbindung steht.
6. Fluid-Rollmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
ferner mit:
Saugöffnungen, die in dem Gehäuse an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Außenumfängen der Windungsabschnitte der festen Rollelemente gerichtet sind;
Ablassöffnungen, die in dem Gehäuse an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Mitten der Windungsabschnitte der festen Rollelemente gerichtet sind; und
einem Zwischenkühler, der außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist;
wobei die Ablassöffnung, die für eines der festen Rollelemente vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler verbunden ist, und die Saugöffnung, die für das andere der festen Rollelemente vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler verbunden ist.
Saugöffnungen, die in dem Gehäuse an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Außenumfängen der Windungsabschnitte der festen Rollelemente gerichtet sind;
Ablassöffnungen, die in dem Gehäuse an jeweiligen Stellen vorgesehen sind, die zu Mitten der Windungsabschnitte der festen Rollelemente gerichtet sind; und
einem Zwischenkühler, der außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist;
wobei die Ablassöffnung, die für eines der festen Rollelemente vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler verbunden ist, und die Saugöffnung, die für das andere der festen Rollelemente vorgesehen ist, mit dem Zwischenkühler verbunden ist.
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