DE60214318T2

DE60214318T2 - Gaskompressor

Info

Publication number: DE60214318T2
Application number: DE60214318T
Authority: DE
Inventors: c/o Seiko Instruments Inc. Hidehisa Chiba-shi Takatsu
Original assignee: Calsonic Compressor Manufacturing Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: MY130774A; JP2003227484A; CN1421610A; EP1316729A3; DE60214318D1; US6824370B2; EP1316729B1; EP1316729A2; US20030124014A1; CN100402859C; JP4061172B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bau eines Drehflügelgaskompressors zur Benutzung in einer Fahrzeugklimaanlage oder dergleichen.
Bei einem Gaskompressor zum Komprimieren des Kühlmittels einer Klimaanlage oder dergleichen ist ein Läufer, der mit mehreren Flügeln ausgestattet ist, in einem Zylinder vorgesehen, welcher in einem Kompressorgehäuse angeordnet ist und dessen innere Umfangsfläche im Wesentlichen elliptisch ist, wobei mit seiner Drehung der durch die Flügel aufgeteilte Raum Kompressionskammern ausbildet, die eine Volumenänderung wiederholen, wobei Kühlgas, das von einer Einlassöffnung in die Kompressionskammern gesaugt ist, komprimiert und von einer Auslassöffnung abgelassen wird.
8 ist eine Längsschnittansicht eines derartigen Gaskompressors, und 9 ist eine Schnittansicht entlang Linie A-A von 8.
Ein Kompressorgehäuse 10 ist durch eine Fassung 11, die an einem Ende offen ist, und einen vorderen Kopf 12 gebildet, der an der offenen Seite davon angebracht ist. In der Fassung 11 ist ein Zylinder 40 mit einem im Wesentlichen elliptischen Innenumfang zwischen einem Vorderseitenblock 20 und einem Rückseitenblock 30 angeordnet, und ein Läufer 50, der mit mehreren Flügeln ausgestattet ist, ist drehbar innerhalb des Zylinders vorgesehen.
Eine Drehwelle 51, die einstückig mit dem Läufer 50 dreht, erstreckt sich durch den Vorderseitenblock 20. Ihr vorderer Endabschnitt erstreckt sich von einer Lippendichtung 18 an einer Endwand des Kompressorgehäuses nach außen, und ihr hinterer Endabschnitt ist durch den Rückseitenblock 30 gestützt. Eine elektromagnetische Schaltkupplung 25 mit einer Riemenscheibe 24 ist am vorderen Ende der Drehwelle angebracht, und ein Drehmoment von einer Kurbelriemenscheibe eines Motors (nicht gezeigt) wird empfangen.
Wie in 9 gezeigt, weist insbesondere der Läufer 50 um die Läuferdrehwelle 51 mehrere radial verlaufender Flügelnute 53 auf, die umfänglich in gleichen Intervallen angeordnet sind, wobei Flügel 58 gleitbar daran angebracht sind. Bei der Drehung des Läufers 50 werden die Flügel 58 durch die Zentrifugalkraft und den auf die unteren Teile der Flügelnute 53 ausgeübten hydraulischen Druck zur inneren Umfangsfläche des Zylinders 40 hin gepresst. Die Innenseite des Zylinders 40 ist durch den Läufer 50 und die Flügel 58 in mehrere kleine Kammern aufgeteilt, wodurch Kompressionskammern 48 ausgebildet sind, die Volumenänderungen wiederholen, wenn der Läufer 50 dreht.
Zwischen dem vorderen Kopf 12 und dem Vorderseitenblock 20 ist eine Vorderseitensaugkammer 13 ausgebildet, die mit einer Kühlgassaugöffnung 14 ausgestattet ist.
Der Vorderseitenblock 20 weist eine Einlassöffnung 21 auf, die eine Verbindung zwischen der Vorderseitensaugkammer 13 und den Kompressionskammern 48 herstellt.
Zwischen der geschlossenen Seite der Fassung 11 und dem Rückseitenblock 30 ist eine Ablasskammer 15 ausgebildet, die mit einer Kühlgasablassöffnung 16 ausgestattet ist.
Der Zylinder 40 weist in seinem Außenumfang und in der Nähe des Abschnitts mit kürzerem Durchmesser Ablasskammern 44 in Form von Ausschnitten auf, und die entsprechenden Abschnitte des Zylinders bilden dünnwandige Abschnitte. In diesen dünnwandigen Abschnitten sind Auslassöffnungen 42 vorgesehen. Die Auslassöffnungen 42 sind mit Zungenventilen 43 ausgestattet.
Das Kühlgas, das aus den Auslassöffnungen 42 abgelassen wird, wird durch die Ablasskammern 44 und einen Ölabscheider 38 in die Ablasskammer 15 abgelassen.
Die Einlassöffnungen 22 und die Auslassöffnungen 42 sind jeweils an zwei Positionen entlang des Umfangs des Zylinders vorgesehen, sodass sie bezüglich der Drehachse des Läufers symmetrisch sind.
Wenn der Läufer 50 dreht, strömt das Kühlgas, das in die Gassaugöffnung 14 strömt, durch die Vorderseitensaugkammer 13 und die Einlassöffnungen 22, bevor es in die Kompressionskammern 48 gesaugt wird. Nachdem es in den Kompressionskammern 48 komprimiert wurde, wird es aus den Auslassöffnungen 42 abgelassen und strömt durch die Ablasskammer 15, bevor es durch die Kühlgasablassöffnung 16 auf die Außenseite geleitet wird.
Bei einem derartigen herkömmlichen Gaskompressor ist im Antriebszustand, bei dem der Läufer gedreht wird, Vibration erzeugt, und diese Vibration verbreitet sich häufig auf periphere Geräte, zu denen Rohrleitungen gehören, die zu einem Verdampfer oder Kondensator führen, welche an den Gaskompressor angeschlossen sind, wodurch Lärm erzeugt ist. 10 zeigt Rohdaten, die durch Messung während des Betriebs eines herkömmlichen Gaskompressors erhalten wurden und zeigen, wie der Gaskompressor eine Vibrationsbeschleunigungskomponente erzeugt.
In 10 zeigt die horizontale Achse Zeit an und ist auf 10 ms abgestuft, und die vertikale Achse zeigt Beschleunigung an und ist auf 20 m/s² abgestuft. Bei der Vibrationsbeschleunigungsmessung war ein Beschleunigungssensor am Anbringungsabschnitt des Kompressors für ein Fahrzeug angebracht (wie durch den schattierten Abschnitt von 8 angezeigt), sodass der Beschleunigungssensor in der Nähe des Fahrzeugs angeordnet war, und die Beschleunigungskomponente in der Richtung der Drehachse des Gaskompressors wurde ermittelt. Die Drehgeschwindigkeit des Gaskompressors war unter der Annahme, dass der Motorleerlauf übertragen wurde, auf ungefähr 1190 U/min eingestellt.
Aus diesen Rohdaten ist ersichtlich, dass eine Vibrationsbeschleunigung mit einer Verstärkung von ungefähr 80 m/s² in einem gleichen Intervall von ungefähr 5 m/s erzeugt ist. Beim Horchen zum Messzeitpunkt wird sie als Lärm mit einer Frequenz von ungefähr 200 Hz empfunden.
Bei einer Überprüfung der Vibrationsursache zeigte eine Frequenzanalyse der Vibrationswellenform das Auftreten sehr deutlichen Spitzen in der Vibration der Grundkompressions(Ablass-) Komponente des Gaskompressors, und es wurde herausgefunden, dass diese mit den peripheren Geräten in Resonanz traten, wodurch Lärm erzeugt wurde.
Zudem wird komprimiertes Kühlmittel insbesondere bei einem Gaskompressor mit fünf Flügeln, der zwei Auslassöffnungen aufweist, in einer Drehung des Läufers zehn Mal abgelassen, und die sich ergebende Vibration, die die Grundkomponente bildet, wird durch Multiplizieren der Drehgeschwindigkeit des Läufers mit zehn erhalten.
Die britische Patentschrift Nr. 421035 mit dem Titel „Improvements in or Relating to Rotary Piston Machines" offenbart einen Gaskompressor mit einer kreisförmigen inneren Umfangsfläche, entlang der Flügel bei der Drehung des Läufers gleiten. Der Rotor ist exzentrisch innerhalb des Zylinders angebracht, wodurch ein Satz Kompressionskammern ausgebildet ist. Mehrere Flügel sind in umfänglich ungleichen Intervallen zueinander beabstandet.
Hinsichtlich des oben stehenden Problems ist es dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gaskompressor bereitzustellen, der verhindert, dass eine Vibration mit deutlichen Spitzen bei der Drehung des Läu fers mit winzigen gleichen Zeitintervallen erzeugt wird, wodurch eine Lärmerzeugung verhindert ist.
Da die Grundkomponente der spitzenerzeugenden Vibration zur Drehgeschwindigkeit des Läufers beständig proportional ist, ist es möglich, die Erzeugung von Spitzen durch Zerstören dieser Beständigkeit zu beschränken. Daher ist in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gaskompressor bereitgestellt, umfassend ein Kompressorgehäuse, einen Zylinder, der in dem Kompressorgehäuse angeordnet ist und eine elliptische, innere Umfangsfläche aufweist, einen Läufer, der drehbar in dem Zylinder angeordnet ist, mehrere Flügelnute, die auf der äußeren Umfangsfläche des Läufers in umfänglich beabstandeten, winkligen Intervallen angeordnet sind, mehrere Flügel, die gleitbar in jeweiligen Flügelnuten gestützt sind, Kompressionskammern, die durch den Zylinder, den Läufer und die Flügel aufgeteilt und ausgebildet sind, und Auslassöffnungen, die in einer Seitenwand des Zylinders ausgebildet sind und durch die Gas, das in den Kompressionskammern komprimiert ist, abgelassen wird; wobei die Abstände zwischen den jeweiligen Mittellinien von zumindest einigen der Flügelnute und der Läufermitte ungleich zueinander sind und die Mittellinien aller Flügelnute in gleichen Winkelintervallen umfänglich auf der äußeren Umfangsfläche von den Mittellinien benachbarter Flügelnute beabstandet sind.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Abstand zwischen jeweiligen Mittellinien von zwei benachbarten Flügelnuten und der Läufermitte gleich zueinander.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung sind die Abstände zwischen jeweiligen Mittellinien eines ersten Paares benachbarter Flügelnute und der Läufermitte gleich zueinander, und die Abstände zwischen jeweiligen Mittellinien eines zweiten Paares benachbarter Flügelnute und der Läu fermitte sind gleich zueinander, jedoch unterschiedlich zu denen des ersten Paares.
In einem vierten Aspekt der Erfindung bestehen die mehreren Flügelnute aus fünf Flügelnuten.
Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur als weiteres Beispiel und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht des Läufers und der Flügel eines Gaskompressors, der kein Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
2 eine Schnittansicht des Läufers und der Flügel einer Modifikation des Kompressors, der in 1 gezeigt ist;
3 eine Schnittansicht des Läufers und der Flügel einer anderen Modifikation des Gaskompressors, der in 1 gezeigt ist;
4 eine Schnittansicht des Läufers und der Flügel von wiederum einer anderen Modifikation des Gaskompressors, der in 1 gezeigt ist;
5 ein Diagramm, das die Vibrationsbeschleunigungsmessergebnisse eines Gaskompressors zeigt, der kein Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
6 eine Schnittansicht des Läufers und der Flügel eines Gaskompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Schnittansicht eines Läufers und von Flügeln, die einen Gaskompressor zeigt, welcher kein Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
8 eine Längsschnittansicht eines herkömmlichen Gaskompressors;
9 eine Schnittansicht des herkömmlichen Gaskompressors entlang Linie A-A von 8; und
10 ein Diagramm, das die Vibrationsbeschleunigungsmessergebnisse des herkömmlichen Gaskompressors zeigt.
Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine 9 entsprechende Schnittansicht, die den Läufer und Flügel eines Gaskompressors zeigt, der kein Teil der Erfindung bildet.
Ein Läufer 150, der in einem Zylinder 40 um eine Drehwelle 51 dreht, weist einen Durchmesser von 50 mm und fünf radial verlaufende Flügelnute 54 (54a, 54b, 54c, 54d und 54e) auf, die in der Umfangsfläche davon offen sind, wobei Flügel 58 durch die Flügelnute gestützt sind.
Bei dem Läufer 150 unterscheiden sich die jeweiligen Winkelintervalle zwischen den benachbarten Flügelnuten 54 voneinander: der Intervall zwischen den Flügelnuten 54a und 54b beträgt 62 Grad, der Intervall zwischen den Flügelnuten 54b und 54c beträgt 72 Grad, der Intervall zwischen den Flügelnuten 54c und 54d beträgt 82 Grad, der Intervall zwischen den Flügelnuten 54d und 54e beträgt 82 Grad, und der Intervall zwischen den Flügelnuten 54e und 54a beträgt 62 Grad. Somit sind die Richtungen der Flügel 58, die durch diese Flügelnute gestützt sind, jeweils folgendermaßen festgelegt: 62 Grad, 72 Grad, 82 Grad, 82 Grad und 62 Grad.
Der Abstand D zwischen den Mittellinien B jeder Flügelnut 54 und der Läufermitte P ist ein feststehender Wert von 7,2 mm.
Ansonsten weist dieser Kompressor dieselbe Bauweise auf wie jene, die in 8 und 9 gezeigt sind.
Bei diesem Kompressor, der wie oben beschrieben gebaut ist, sind die umfänglichen Intervalle zwischen den mehreren Flügeln 58, die vom Läufer 150 gestützt sind, nicht gleich, sondern unterscheiden sich voneinander, sodass die zeitliche Abstimmung, mit der die Flügel 58 die Auslassöffnungen 42 passieren, ungleichmäßig ist. D.h., der Zeitintervall zwischen der Ablassbeendung in einer Kompressionskammer und der Ablassbeendigung in der nächsten Kompressionskammer ist kurz zwischen zwei Kompressionskammern, die in einem kleinen Flügelintervall angeordnet sind, und lang zwischen zwei Kompressionskammern, die in einem großen Flügelintervall angeordnet sind. Ferner ist dieses Zeitintervall bei allen benachbarten Kompressionskammern unterschiedlich.
Dadurch sind die Ablassperioden der mehreren Kompressionskammern unterschiedlich zueinander, sodass die darauf basierende Vibrationsperiode gleichfalls unregelmäßig ist. Somit verschlechtert sich die Periodizität, mit dem Ergebnis, dass der Spitzenwert der Grundkomponente auf Grundlage der Drehung reduziert ist, sodass es möglich ist, die Erzeugung von Lärm aufgrund der Verbreitung von Vibration auf andere fahrzeugmontierte Ausstattung usw. zu verhindern.
Obgleich bei dem gezeigten Kompressor das kleinere Flügelintervall auf 62 Grad und das größere Flügelintervall auf 82 Grad eingestellt ist, ist es möglich, die Intervalle in dem Falle, in dem fünf Flügel 58 vorhanden sind, angemessen innerhalb des Bereichs von 50 bis 120 Grad einzustellen.
Und es ist selbst dann möglich, dieselbe Wirkung wie oben beschrieben zu erzielen, wenn die Intervalle zwischen den benachbarten Flügeln von den obigen abweichen, solange die jeweiligen Winkelunterschiede zwischen zumindest drei benachbarten Kompressionskammern, die zwischen den Flügeln ausgebildet sind, nicht geringer als 5 Grad sind.
D.h., bei dem Läufer 150 beträgt der Unterschied zwischen dem Intervall zwischen den Flügelnuten 54a und 54b und dem Intervall zwischen den Flügelnuten 54b und 54c 72 Grad – 62 Grad = 10 Grad, der Unterschied zwischen dem Intervall zwischen den Flügelnuten 54b und 54c und dem Intervall zwischen den Flügelnuten 54c und 54d 82 Grad – 72 Grad = 10 Grad und der Unterschied zwischen dem Intervall zwischen den Flügelnuten 54d und 54e und dem Intervall zwischen den Flügelnuten 54e und 54a 82 Grad – 62 Grad = 20 Grad.
2 bis 4 zeigen andere Beispiele, bei denen der Winkelunterschied zwischen den Kompressionskammern nicht geringer als 5 Grad ist.
Bei dem Läufer 150A, der in 2 gezeigt ist, beträgt der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54a und 54b 82 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54b und 54c 62 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54c und 54d 67 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54d und 54e 62 Grad und der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54e und 54a 87 Grad. Somit sind die jeweiligen Richtungen der Flügel 58, die durch die Flügelnute gestützt sind: 72 Grad, 72 Grad, 72 Grad, 62 Grad und 82 Grad. Die Winkelunterschiede zwischen drei benachbarten Kompressionskammern betragen nicht weniger als 5 Grad (10 Grad, 20 Grad und 10 Grad). Ansonsten ist diese Bauweise dieselbe wie jene, die in 1 gezeigt ist.
Bei dem Läufer 150B, der in 3 gezeigt ist, beträgt der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54a und 54b 72 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54b und 54c beträgt 72 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54c und 54d beträgt 72 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54d und 54e beträgt 62 Grad und der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54e und 54a beträgt 82 Grad. Somit sind die jeweiligen Richtungen der Flügel 58, die durch diese Flügelnute gestützt sind: 72 Grad, 72 Grad, 72 Grad, 62 Grad und 82 Grad. Die Winkelunterschiede zwischen drei benachbarten Kompressionskammern sind nicht geringer als 5 Grad (10 Grad, 20 Grad und 10 Grad). Ansonsten ist diese Bauweise dieselbe wie jene, die in 1 gezeigt ist.
Bei dem Läufer 150C, der in 4 gezeigt ist, beträgt der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54a und 54b 72 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54b und 54c 72 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54c und 54d 72 Grad, der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54d und 54e 82 Grad und der Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 54e und 54a 62 Grad. Somit sind die jeweiligen Richtungen der Flügel 58, die durch diese Flügelnute gestützt sind: 72 Grad, 72 Grad, 72 Grad, 82 Grad und 62 Grad. Die Winkelunterschiede zwischen drei benachbarten Kompressionskammern sind nicht geringer als 5 Grad (10 Grad, 20 Grad und 10 Grad). Ansonsten ist diese Bauweise dieselbe wie jene, die in 1 gezeigt ist.
5 zeigt Rohdaten über das Ergebnis einer an einem Kompressor, der den Läufer 150A benutzt, ausgeführten Messung, wobei die Vibrationsbeschleunigungskomponente über den Druck des komprimierten Hochdruckkühlgases überlagert ist.
In 5 zeigt die horizontale Achse Zeit an und ist auf 10 ms abgestuft, und die vertikale Achse zeigt Beschleunigung und Druck an und ist auf 20 m/s² und 1,0 MPa abgestuft. Bei der Vibrationsbeschleunigungsmessung war ein Beschleunigungssensor an dem Abschnitt des Kompressors befestigt, der an dem Fahrzeug angebracht ist, sodass er in der Nähe des Fahrzeugs angeordnet war (wie durch den schattierten Abschnitt von 8 angezeigt), und die Beschleunigungskomponente in der Richtung der Drehachse des Gaskompressors wurde ermittelt.
Die Drehgeschwindigkeit des Gaskompressors war unter der Annahme, dass der Motorleerlauf übertragen wurde, auf ungefähr 900 U/min eingestellt. Der Grund für das Reduzieren der Drehzahl um ungefähr 200 U/min im Vergleich zur Messung von 10 ist, dass, wie empirisch bekannt, je niedriger die Geschwindigkeit und je höher der Druck ist, desto leichter die Erzeugung von Vibration auftritt, und dass leichter zu sehen ist, ob Vibrationsspitzen auf gleichen Intervallen vorliegen. Somit entspricht die Gesamtlänge der horizontalen Achse dieser Daten im Wesentlichen einer Drehung des Kompressors. Die Druckmessung des komprimierten Hochdruckkühlgases wurde durch Anordnen eines kleinen Drucksensors am Rückseitenblock 30 an einer in 2 gezeigten Position ausgeführt, wo das Kompressionskammervolumen im Wesentlichen das Minimum ist. Daher wurde die Messung nur an einem der zwei Auslassöffnungen ausgeführt, sodass eine Drehung des Läufers als fünf Druckschwankungen ermittelt ist.
Es ist ersichtlich, dass bei den fünf Druckschwankungen der Niederdruckabschnitt bei ungefähr 11 ms (ungefähr 0,7 MPaG) und der Niederdruckabschnitt bei ungefähr 26 ms (ungefähr 0,7 MPaG) im Vergleich zu den anderen Niederdruckabschnitten bei ungefähr 38 ms, 49 ms und 61 ms um ungefähr 0,3 bis 0,4 MPa niedriger sind. Dies ist so, weil das Kompressionskammervolumen bei der Kompression von dem Abschnitt bei ungefähr 11 ms zu dem Abschnitt bei ungefähr 26 ms und das Kompressionskammervolumen bei der Kompression von dem Abschnitt bei ungefähr 26 ms zu dem Abschnitt bei ungefähr 38 ms größer als das Kompressionskammervolumen bei den an deren Kompressionen ist. In der bei dieser Druckmessung benutzen Ausführungsform, in 2 gezeigt, ist der Winkel zwischen den Flügeln 58, die durch die Flügelnute 54e und 54a gestützt sind, 87 Grad und der Winkel zwischen den Flügeln 58, die durch die Flügelnute 54a und 54b gestützt sind, 82 Grad, und die Volumen dieser zwei Kompressionskammern sind größer als die Volumen der anderen drei Kompressionskammern. Deswegen kann angenommen werden, dass zur Zeit des Abschnitts bei ungefähr 11 ms, in 11 gezeigt, der Flügel 58, der durch die Flügelnut 54e gestützt ist, den Auslassöffnungsabschnitt an der Druckmessungsposition passiert, und dass zur Zeit des Abschnitts bei ungefähr 26 ms der Flügel 58, der durch die Flügelnut 54a gestützt ist, den Auslassöffnungsabschnitt an der Druckmessungsposition passiert. Wenn das Volumen der Kompressionskammer zum nächsten Ablassen unmittelbar nachdem der Flügel 58 den Auslassöffnungsabschnitt passiert hat groß ist, bedeutet das, dass die Kompression noch nicht um das Volumenverhältnis fortgeschritten ist, so dass der gemessene Druck niedrig ist.
Dadurch sind mehrere Flügelnute 54 zum Stützen der Flügel 58 in ungleichen Winkelintervallen angeordnet, wodurch die Volumen des Kompressionskammern, die zwischen den einzelnen Flügeln ausgebildet sind, voneinander abweichen und die Volumen von Gas, das in die Kompressionskammern eingesaugt wird, voneinander abweichen. Das Volumen von Gas, das durch eine Drehung des Läufers eingesaugt wird, ist jedoch dasselbe wie das des herkömmlichen Kompressors, bei dem die Flügelnute 54 in gleichen Intervallen angeordnet sind, und die Ablassmenge ist ebenfalls dieselbe. Vorausgesetzt, dass das Kompressionskammervolumen, wenn der Winkelintervall zwischen den benachbarten Flügelnuten 54 72 Grad beträgt, 1 ist, ist das Kompressionskammervolumen: ungefähr 0,88, wenn der Winkelintervall 62 Grad beträgt; ungefähr 0,95, wenn der Winkelintervall 67 Grad beträgt; ungefähr 1,05, wenn der Winkelintervall 77 Grad beträgt; ungefähr 1,09, wenn der Winkelintervall 82 Grad beträgt; und ungefähr 1,12, wenn der Winkelintervall 87 Grad beträgt.
Es ist ersichtlich, dass das Schaubild von 5, das Vibrationsbeschleunigung zeigt, zunächst anzeigt, dass keine derartige regelmäßige Vibrationsbeschleunigung eines winzigen Zeitintervalls von 5 ms wie im Stand der Technik, in 10 gezeigt, erzeugt ist. Es muss jedoch beachtet werden, dass eine deutliche Spitze mit einer Amplitude von ungefähr 130 m/s² in der Nähe des Zeitpunkts 55 ms erzeugt ist, also ungefähr 30 ms danach. Man muss annehmen, dass diese zwei deutlichen Spitzen, die in einer Drehung des Läufers auftreten, ab der zweiten Drehung weiter beständig erzeugt werden. Wenn auch groß in der Amplitude, weist die Vibration jedoch eine niedrige Frequenz von ungefähr 33 Hz auf. Ferner ist die Frequenz sogar dann, wenn die Kompressordrehzahl um 200 U/min erhöht ist, so niedrig wie ungefähr 40 Hz. Im Falle einer derartigen Vibration mit niedriger Frequenz ist die Resonanzfrequenz bezüglich des Fahrzeugs ebenfalls niedrig und in dem Bereich, in dem sie praktisch niemand als Vibration oder Lärm wahrnimmt. Dadurch sind Vibration und Lärm, die von Menschen in einem tatsächlichen Fahrzeug wahrgenommen werden können, reduziert.
Die Läufer 150B und 150C sehen eine ähnliche vibrationsreduzierende Wirkung vor.
Als nächstes ist in 6 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Diese Ausführungsform ist mit einem Läufer 250 versehen, bei dem die Flügelnute 55 in einem festgelegten Intervall bezüglich der Richtung angeordnet sind, und bei dem die Abstände D zwischen den Mittellinien B der Flügelnute 55 und der Läufermitte zwischen den benachbarten Flügelnuten unterschiedlich sind.
D.h., die fünf benachbarten Flügelnute (55a, 55b, 55c, 55d und 55e) weichen voneinander bezüglich der Richtung um einen gleichen Winkel von 72 Grad ab. Die Abstände zwischen den Mittellinien B der Flügelnute 55 und der Läufermitte P sind folgendermaßen: der Abstand Da im Falle der Flügelnut 55a beträgt 3 mm, der Abstand Db im Falle der Flügelnut 55b beträgt 7,2 mm, der Abstand Dc im Falle der Flügelnut 55c beträgt 10 mm, der Abstand Dd im Falle der Flügelnut 55d beträgt 10 mm und der Abstand De im Falle der Flügelnut 55e beträgt 3 mm.
Aufgrund dieser Anordnung sind trotz der Tatsache, dass die Neigungswinkel der Flügelnute 55 gleich sind, die Öffnungen der Flügelnute 55 in der äußeren Umfangsfläche des Läufers 250 umfänglich in ungleichen Intervallen wie in der ersten Ausführungsform angeordnet.
Daher ist die zeitliche Abstimmung, in der die Flügel 58, die durch die Flügelnute 55 gestützt sind, die Auslassöffnungen 42 passieren, unregelmäßig, sodass die Ablassperiode zwischen den mehreren Kompressionskammern unterschiedlich ist. Daher ist die Periode der darauf basierenden Vibration ebenfalls unregelmäßig. Infolgedessen ist es möglich, eine lärmverhindernde Wirkung wie in der ersten Ausführungsform zu erzielen.
In diesem Fall sind außerdem die Abstände Da bis De zwischen den Mittellinien B der Flügelnute 55 und der Läufermitte P nicht auf diejenigen des obigen Beispiels beschränkt. Sie können beliebig eingestellt sein, solange die Öffnungen der Flügelnute 55 in der äußeren Umfangsfläche des Läufers 250 in ungleichen Intervallen angeordnet sind.
7 zeigt ein Beispiel eines Kompressors, der kein Teil der Erfindung bildet. Bei einem Läufer 350 beträgt das Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 56a und 56b 82 Grad, das Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 56b und 56c 62 Grad, das Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 56c und 56d 67 Grad, das Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 56d und 56e 62 Grad und das Winkelintervall zwischen den Flügelnuten 56e und 56a 87 Grad. Daher sind die Winkelintervalle bezüglich der Richtung der Flügel 58, die durch die Flügelnute gestützt sind, folgendermaßen: 82 Grad, 62 Grad, 67 Grad, 62 Grad und 87 Grad. Ferner betragen die Winkelunterschiede zwischen allen benachbarten Kompressionskammern nicht weniger als 5 Grad (20 Grad, 5 Grad, 5 Grad, 25 Grad und 5 Grad).
Zudem sind die Abstände zwischen den Mittellinien B der Flügelnute 56 und der Läufermitte P folgendermaßen: der Abstand Da im Falle der Flügelnut 56a beträgt 7,2 mm, der Abstand Db im Falle der Flügelnut 56b beträgt 3 mm, der Abstand Dc im Falle der Flügelnut 56c beträgt 10 mm, der Abstand Dd im Falle der Flügelnut 56d beträgt 5,2 mm, und der Abstand De im Falle der Flügelnut 56e beträgt 10 mm.
Bei dieser Anordnung ist die Ablassperiode ebenfalls ungleich zwischen den mehreren Kompressionskammern, wodurch es möglich ist, eine lärmverhindernde Wirkung zu erzielen.
Wie oben beschrieben ist ein Drehflügelgaskompressor bereitgestellt, bei dem die Öffnungen der Flügelnute, die mehrere Flügel stützen, umfänglich in ungleichen Intervallen an der äußeren Umfangsfläche des Läufers angeordnet sind, wodurch die zeitliche Abstimmung, mit der die Flügel die Auslassöffnungen passieren, unregelmäßig ist und somit die Ablassperiode ungleich ist, sodass die Periodizität der Vibration reduziert ist, wodurch eine Lärmerzeugung verhindert ist.
Die Öffnungen der Flügelnute sind durch derartiges Einrichten der Winkelintervalle bezüglich der Richtung zwischen den Flügelnuten, dass sie ungleich sind, oder derartiges Einrichten der Abstände zwischen den Mittellinien der Flügelnute und der Läufermitte, dass sie voneinander abweichen, oder durch Kombinieren dieser Anordnungen in ungleichen Intervallen angeordnet. In jedem Falle kann eine derartige unregelmäßige Anordnung lediglich durch Ändern der Positionierung der Flügelnute leicht verwirklicht sein.

Claims

Gaskompressor, umfassend: ein Kompressorgehäuse (10); einen Zylinder (40), der in dem Kompressorgehäuse (10) angeordnet ist und eine elliptische, innere Umfangsfläche aufweist; einen Läufer (250), der drehbar in dem Zylinder (40) angeordnet ist; mehrere Flügelnute (55), die auf der äußeren Umfangsfläche des Läufers (250) in umfänglich beabstandeten, winkligen Intervallen angeordnet sind; mehrere Flügel (58), die gleitbar in jeweiligen Flügelnuten (55) gestützt sind; Kompressionskammern (48), die durch den Zylinder (40), den Läufer (250) und die Flügel (55) aufgeteilt und ausgebildet sind; und Auslassöffnungen (42), die in einer Seitenwand des Zylinders (40) ausgebildet sind, und durch die Gas, das in den Kompressionskammern (48) komprimiert ist, abgelassen wird; wobei die Abstände zwischen den jeweiligen Mittellinien (B) von zumindest einigen der Flügelnute (55) und der Läufermitte (P) ungleich zueinander sind, und die Mittellinien (B) aller Flügelnute (55) in gleichen Winkelintervallen umfänglich auf der äußeren Umfangsfläche von den Mittellinien (B) benachbarter Flügelnute (55) beabstandet sind.
Gaskompressor nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen jeweiligen Mittellinien (B) von zwei benachbarten Flügelnuten (55) und der Läufermitte (P) gleich zueinander ist.
Gaskompressor nach Anspruch 1, wobei die Abstände zwischen jeweiligen Mittellinien (B) eines ersten Paares benachbarter Flügelnute (55) und der Läufermitte (P) gleich zueinander sind, und die Abstände zwischen jeweiligen Mittellinien eines zweiten Paares benachbarter Flügelnute (55) und der Läufermitte (P) gleich zueinander, jedoch unterschiedlich zu denen des ersten Paares sind.
Gaskompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehreren Flügelnute (55) aus fünf Flügelnuten (55) bestehen.