DE60305589T2

DE60305589T2 - Flügelzellengasverdichter

Info

Publication number: DE60305589T2
Application number: DE60305589T
Authority: DE
Inventors: Toshinari c/o Seiko Instruments Inc Matsuura; Okikazu c/o Seiko Instruments Inc Kuwahara; Tetsuya c/o Seiko Instruments Inc Toyokata
Original assignee: Calsonic Compressor Manufacturing Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: EP1394417A2; DE60305589D1; CN1487198A; JP2004092521A; US6929457B2; EP1394417A3; EP1394417B1; JP4095869B2; MY130901A; US20040126262A1; CN100390419C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flügelzellengasverdichter zur Verwendung in einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen, und insbesondere einen Flügelzellengasverdichter, der hinsichtlich der Flügel-Ausrückbarkeit zum Zeitpunkt des Startens des Betriebs des Verdichters verbessert ist.
6 bis 8 zeigen einen herkömmlichen Flügelzellengasverdichter.
Wie in 6 bis 8 dargestellt ist, wird bei dieser Art von Flügelzellengasverdichter Kühlgas von der Rohrleitung einer Klimaanlage (nicht dargestellt) durch eine Saugöffnung 2a in eine Saugkammer 2 eingeleitet. Das Kühlgas, das in die Saugkammer 2 eingeleitet wird, wird durch das Drehmoment eines Rotors 4 in einem Zylinder 3 in eine Zylinderkammer 5 in dem Zylinder 3 gesaugt und darin verdichtet. Das verdichtete Kühlgas wird dann in eine Auslasskammer 6 abgegeben, vorübergehend darin gespeichert und von einer Auslassöffnung 6a zu den Rohrleitungen des Systems zurückgeleitet.
Es wird insbesondere die Struktur eines Verdichterhauptkörpers 1 beschrieben. Der Zylinder 3 mit einer elliptischen inneren Umfangsfläche ist mit dem Rotor 4 ausgestattet. Mehrere schlitzförmige Flügelnuten 16 sind radial in der äußeren Umfangsfläche des Rotors 4 ausgebildet, und Flügel 17 sitzen in den Flügelnuten 16, so dass sie imstande sind, im Bezug auf den Rotor 4 radial auszurücken und einzurücken. Diese Flügel 17 können sich durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotors 4 und des Gegendrucks der Flügelnutenbodenabschnitte 16a zu der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 und von dieser wegbewegen, und teilen die Zylinderkammer 5, die durch die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 und die äußere Umfangsfläche des Rotors 4 definiert ist, in mehrere Verdichtungskammern 5a.
Ferner sind im äußeren Umfang des Zylinders 3 mehrere Auslasskammern 19 und Auslassventile in jeder Auslasskammer bereitgestellt. In der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 sind Zylinderauslassöffnungen 18 ausgebildet, die eine Verbindung zwischen den Auslasskammern 19 und der Zylinderkammer 5 herstellen. Ferner sind in der Vorderseite der Zylinderkammer 5 Saugkanäle 2b angeordnet, die eine Verbindung zwischen der Saugkammer 2 und der Zylinderkammer 5 herstellen. In dem Zylinder 3 sind Zylindersaugkanäle 3a ausgebildet, die eine Verbindung zwischen den Saugkanälen 2b und der Rückseite der Zylinderkammer 5 herstellen.
Der Verdichterhauptkörper 1 ist wie zuvor beschrieben konstruiert, und die Verdichterkammern 5a, die durch die Flügel 17 definiert sind, erfahren durch die Rotation des Rotors 4 wiederholt Änderungen im Volumen. Das Kühlgas in der Saugkammer 2 wird durch die Saugkanäle 2b und die Zylindersaugkanäle 3a durch die Verdichtungskammern 5a, die wiederholt Volumenänderungen erfahren, in die Verdichtungskammern 5a gesaugt. Das angesaugte Kühlgas wird durch die Verdichtungskammern 5a verdichtet. Nach der Verdichtung wird das Kühlgas durch die Zylinderauslassöffnungen 18 in die Auslasskammern 19 ausgegeben.
Wie zuvor beschrieben, saugt der Gasverdichter Kühlgas ein und verdichtet dieses, so dass es notwendig ist, eine Schmierung und Dichtung auf Radiallagern und anderen Gleitabschnitten usw. im Verdichterhauptkörper 1 und auf den Gleitabschnitten, wie dem Rotor 4 und den Flügeln 17 und den Verdichtungskammern 5a im Zylinder 3, bereitzustellen, und für diesen Zweck wird ein Schmiermittel verwendet.
Somit ist in dem Verdichterhauptkörper 1 und dem Zylinder 3 ein Versorgungssystem zum Zuleiten von Schmiermittel bereitgestellt. Das Schmiermittelversorgungssystem in dem Verdichterhauptkörper 1 und dem Zylinder 3 wird be schrieben. Schmiermittel ist in einer Ölwanne 7 gelagert, die in dem unteren Teil der Auslasskammer 6 gebildet ist. Das Schmiermittel, das in der Ölwanne 7 gelagert ist, wird den obengenannten verschiedenen Teilen zugeführt. Insbesondere wird Schmiermittel einem Radiallager 9a an dem rückseitigen Block 8 und einem Radiallager 8a an dem vorderseitigen Block 8 zugeführt. Ferner wird Schmiermittel flachen Nuten 11 zugeführt, die in dem rückseitigen Block 9 und dem vorderseitigen Block 8 ausgebildet sind, so dass sie dem Rotor 4 gegenüber liegen, und zur Verbindung mit einer der mehreren Flügelnuten 16 ausgebildet sind, wenn der Rotationswinkel des Rotors 4 in einem festgelegten Winkelbereich liegt. Ferner wird ein Schmiermittel zu einem Hochdruckzuleitungsloch 10 geleitet, das in dem rückseitigen Bock 9 so gebildet ist, dass es dem Rotor 4 gegenüber liegt, und zur Kommunikation mit einer der mehreren Flügelnuten 16 imstande ist, wenn der Rotationswinkel des Rotors 4 in einem festgelegten Winkelbereich liegt. Ferner wird Schmiermittel zu den Verdichtungskammern 5a und anderen Gleitabschnitten geleitet. Zu diesem Zeitpunkt haben die flache Nut 11 und das Hochdruckzuleitungsloch 10 einen solchen Abstand zueinander, dass sie nicht miteinander durch die Flügelnuten 16 kommunizieren.
Schmiermittel wird dem Radiallager 9a in dem rückseitigen Block 9 durch einen ersten Zuleitungskanal 12 zugeleitet, der in dem rückseitigen Block 9 ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen der Ölwanne 7 und dem Radiallager 9a herstellt. Schmiermittel wird dem Radiallager 8a in dem vorderseitigen Block durch einen dritten Zuleitungskanal 13 zugeleitet, der in dem rückseitigen Block 9, dem Zylinder 3, und dem vorderseitigen Block 8 ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen der Ölwanne 7 und dem Radiallager 8a herstellt. Aufgrund des Abstandes zwischen dem rückseitigen Block 9 und der Welle wird das Schmiermittel, das dem Radiallager 9a in dem rückseitigen Block zugeleitet wird, zu der flachen Nut 11 geleitet. Schmiermittel wird dem Hochdruckzuleitungsloch 10 durch den ersten Zuleitungskanal 12 zugeleitet, der in dem rückseitigen Block 9 ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen der Ölwanne 7 und dem Hochdruckzuleitungsloch 10 herstellt. Wie zuvor erwähnt, zweigt der erste Zuleitungskanal 12 zu der Seite des Radiallagers 9a und zu der Seite des Hochdruckzuleitungslochs 10 im rückseitigen Block.
In dem zuvor beschriebenen Schmiermittelversorgungssystem wird während des Betriebs des Verdichterhauptkörpers 1 das Kühlgas, das durch die Rotation des Rotors 4 verdichtet wird, in die Auslasskammer 6 abgegeben, um den Druck im Inneren der Auslasskammer 6 zu erhöhen, mit dem Ergebnis, dass der Druck auf die Oberfläche der Ölwanne 7 ausgeübt wird, wodurch Schmiermittel durch die Zuleitungskanäle zirkuliert wird, um eine Schmierung oder Abdichtung an den Gleitabschnitten zu bewirken. Dann wird das Schmiermittel in das Kühlgas im Inneren des Zylinders 3 gemischt und in die Auslasskammer 6 abgegeben, von wo es wieder zu der Ölwanne 7 zurückgeleitet wird und wieder durch den Verdichterhauptkörper 1 zirkuliert. Siehe zum Beispiel die Japanische Patentschrift Nr. JP 2002-227784 A.
Während des Betriebs des zuvor beschriebenen Gasverdichters rotiert der Rotor 4 bei hoher Geschwindigkeit, und der Druck der Auslasskammer 6 ist wegen des verdichteten Kühlmittels, das in diese abgegeben wird, höher als in der Saugkammer 2, wobei das Schmiermittel in der Ölwanne 7 durch den Gasverdichter zirkuliert und die flache Nut 11 auch mit Schmiermittel gefüllt ist. Somit werden in dem Ansaug-/Verdichtungsprozess, der durch die Rotation des Rotors 4 ausgeführt wird, die Flügel 17 durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors 4 und den Flügelgegendruck aufgrund der Zuleitung des Schmiermittels zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a in der flachen Nut 11, die mit den Flügelnuten 16 in Verbindung steht, gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst. Die derart angepressten Flügel 17 teilen die Zylinderkammer 5, wodurch die Verdichtungskammern 5a definiert werden.
Hier bezieht sich der Ansaug-/Verdichtungsprozess auf den Prozess vom Beginn einer Volumenzunahme der Verdichtungskammern 5a und dem Beginn des Einströmens von Kühlgas in die Verdichtungskammern 5a bis zum Beginn einer Volumenverringerung der Verdichtungskammern 5a, wobei noch kein Kühlgas von den Verdichtungskammern 5a abgegeben wird.
Wenn der Kühlgas-Ansaug-/Verdichtungsprozess bis zu der Stufe unmittelbar vor der Abgabe von Kühlgas aus den Verdichtungskammern fortgeschritten ist, wird ferner der Druck im Inneren der Verdichtungskammern 5a durch den Druck des verdichteten Kühlgases erhöht, und dieser Druck bewirkt, dass die Flügel 17 zu der Innenseite der Flügelnuten 16 zurückgeschoben werden, so dass sie fast von der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 getrennt werden. In der Stufe unmittelbar vor der Abgabe von Kühlgas ist jedoch das Hochdruckzuleitungsloch 10 dazu ausgebildet, mit den Flügelnuten 16 in Verbindung zu stehen, und Schmiermittel bei einem Druck gleich jenem in der Auslasskammer 6 wird von diesem Hochdruckzuleitungsloch 10 zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a geleitet, um den Flügelgegendruck zu erhöhen. Aufgrund dieses Flügelgegendrucks werden die Flügel 16 daran gehindert, sich von der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 zu trennen, da sie zu der Innenseite der Flügelnuten 16 zurückgeschoben werden.
Bei dem herkömmlichen, zuvor beschriebenen Gasverdichter jedoch kann passieren, dass der Rotor 4 bei geringer Geschwindigkeit beim Starten des Verdichters rotiert, wodurch die Zentrifugalkraft, die auf die Flügel 17 ausgeübt wird, zu gering wird. Wenn die Zentrifugalkraft unzureichend ist, nimmt die Ausrückbarkeit der Flügel 17 ab, so dass die Flügel 17 nicht gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden können, was bedeutet, dass eine Gefahr besteht, dass die Zylinderkammer 5 nicht in die Verdichtungskammern 5a geteilt werden kann.
Ferner kann es beim Start des Verdichters zu einer Verknappung des Drucks in der Auslasskammer 6 kommen. Ferner kann auch vorkommen, dass die Temperaturbedingungen ziemlich belastend sind, dass der Verdichter für eine lange Zeitperiode unbedient bleibt, und dass die Drücke der Saugkammer 2 und der Auslasskammer 4 umgekehrt sind. In solchen Fällen kommt es zu einer Verknappung des Schmiermittels, das der flachen Nut 11 zugeleitet wird, und zu einer Verknappung des Schmiermittels, das den Flügelnuten 16 zugeleitet wird, was zu einer Verringerung im Flügelgegendruck führt. Auch in einem solchen Fall wird die Ausrückbarkeit der Flügel 17 aufgrund der Verringerung im Flügelgegendruck beeinträchtigt, so dass eine Gefahr besteht, dass die Flügel 17 nicht gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders gepresst werden, wodurch es unmöglich wird, die Zylinderkammer 5 in die Verdichtungskammern 5a zu teilen.
Wenn die Ausrückbarkeit der Flügel 17 derart beeinträchtigt ist, dass es unmöglich wird, die Verdichtungskammern 5a zu definieren, wird die erforderliche Zeitperiode vom Starten des Verdichters bis zu der Stufe, wo das Ansaugen/Verdichten des Kühlgases möglich ist, relativ lang, wodurch die Verdichtungsleistung beim Starten des Gasverdichters beeinträchtigt wird.
US Patent 4,867,658, erteilt am 19. September 1989, betrifft einen Flügelzellengasverdichter mit einem Rotor, der auf Rotorlagern gehalten wird, und einer Anzahl von durch Druck vorgespannten Flügeln. Der Verdichter enthält Hochdruckkanäle, die den Rotorlagern Schmiermittel zuleiten und während des Prozesses eine Reihe von flachen Nuten ebenso über entsprechende Kanäle mit Schmiermittel versorgen. Zusätzlich sind kleine Löcher im hinteren Block vorhanden, die um den Umfang nahe der Auslassöffnungen angeordnet sind und mit den Flügelnutenbodenabschnitten in Verbindung stehen, wenn die letztgenannten nicht mit den flachen Nuten in Verbindung stehen. Die kleinen Löcher leiten während des normalen Betriebs des Verdichters Hochdruckschmiermittel von dem Bereich der Auslasskammer zu, um einen angemessenen Druck der Flügel gegen die Zylinderwand zu garantieren.
Die Japanische Patentanmeldung 57-146092, veröffentlicht am 9. September 1982, offenbart einen Drehverdichter mit einem Paar von Kanälen, von welchen der erste ein Zwischendruck-Ölkanal ist und der zweite ein Hochdruck-Ölkanal ist. Wo sich die Kanäle in den Zylinder öffnen, stehen sie mit dem Raum in den Flügelnuten unter der Basis der Flügel in Verbindung. Ein Kanal ermöglicht, dass Öl von einer Ölwanne durch eine Verengung fließt, und in einem kurzen Kanal, der die zwei Kanäle verbindet, ist ein Entlastungsventil.
JP 58-197491, veröffentlicht am 17. November 1983, betrifft auch einen Drehverdichter mit Gleitflügeln. Eine Ölzuleitungsnut ist in einem rückseitigen Block des Verdichters bereitgestellt, die offensichtlich mit Räumen in den Flügelnuten unter der Basis der Flügel in Verbindung steht. Die Nut stimmt mit der Rotationsposition der Räume überein und ist daher bogenförmig. Somit steht die Nut ständig mit den Räumen in Verbindung. Die Nut steht mit einer Ölwanne und einem Verdichtungshub der Verdichtungskammer in Verbindung.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obengenannten Probleme gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gasverdichter bereitzustellen, der hinsichtlich der Ausrückbarkeit der Flügel 17 beim Starten des Verdichters und der Verdichtungsleistung beim Starten des Verdichters verbessert ist.
Wie zuvor festgehalten wurde, soll die vorliegende Erfindung die Ausrückbarkeit der Flügel 17 beim Starten des Verdichters verbessern. wie zuvor festgehalten wurde, wird in dem herkömmlichen Gasverdichter eine Beeinträchtigung der Ausrückbarkeit der Flügel 17 beim Starten des Verdichters durch eine Verknappung der Zentrifugalkraft verursacht, die auf die Flügel 17 aufgrund der Rotation mit geringer Geschwindigkeit des Rotors 4 ausgeübt wird, sowie durch eine Verringerung in dem Flügelgegendruck, die auf eine Verknappung des Schmiermittels zurückzuführen ist, das den Flügelnuten 16 zugeleitet wird, durch eine Verknappung des Schmiermittels, das der flachen Nut 11 zugeleitet wird, usw.. Das heißt, die Beeinträchtigung der Ausrückbarkeit wird durch einen Mangel in der Kraft verursacht, mit der die Flügel 17 in die Zylinderkammer 5 vorgeschoben werden, so dass sie gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden.
Angesichts dessen wird gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu dem Flügelgegendruck aufgrund des Schmiermittels, das den Flügelnutenbodenabschnitten 16a zugeleitet wird, und der Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotors 4, von einer anderen Quelle eine Kraft zum Ausgleichen der unzureichenden Kraft bereitgestellt, mit der die Flügel 17 in die Zylinderkammer 5 vorgeschoben werden, so dass sie gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden.
Während des normalen Betriebs des Verdichters wird das Hochdruckzuleitungsloch 10 mit Schmiermittel gefüllt, das von der Ölwanne 7 durch den ersten Zuleitungskanal 12 zugeleitet wird. Wie zuvor erwähnt, wird somit Schmiermittel bei einem Druck, der gleich jenem der Auslasskammer 6 ist, zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a geleitet, um dadurch einen Flügelgegendruck bereitzustellen, der verhindert, dass die Flügel 17 in die Flügelnuten 16 zurückgeschoben und von der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 getrennt werden. Aus den obengenannten Gründen jedoch besteht beim Starten des Verdichters eine Knappheit an Schmiermittel, das in das Hochdruckzuleitungsloch 10 geleitet wird. Wenn der Verdichter in diesem Zustand gestartet wird, werden die Flügel 17 bis zu einem gewissen Grad in die Zylinderkammer 5 geschoben, ohne gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst zu werden. Dann wird in jedem der Flügelnutenbodenabschnitten 16a ein Raum gebildet, so dass aufgrund einer Saugwirkung, die zwischen den Flügeln 17 und den Flügelnuten 16 erzeugt wird, das Kühlgas in der Zylinderkammer 5 in die Flügelnutenbodenabschnitte 16a fließt. Wenn dann der Rotor 4 weiter rotiert, werden die Flügel 17 eher durch die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 in die Flügelnuten 16 zurückgeschoben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kühlgas, das in die Flügelnutenbodenabschnitte 16 geströmt ist, verdichtet. Wenn der Rotor 4 rotiert, um die Stufe unmittelbar vor der Abgabe zu erreichen und die Flügelnutenbodenabschnitte 16a mit dem Hochdruckzuleitungsloch 10 in Verbindung stehen, wird das verdichtete Kühlgas in das Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben.
Aufgrund des zuvor beschriebenen Betriebs wird beim Starten des Verdichters das Hochdruckkühlgas in das Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben, um das Hochdruckzuleitungsloch 10 mit Hochdruckkühlgas zu füllen.
Angesichts dessen wird gemäß der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu dem Flügelgegendruck aufgrund des Schmiermittels in den Flügelnutenbodenabschnitten 16a und der Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotors 4, das Hochdruckkühlgas, das in dem Hochdruckzuleitungsloch 10 vorhanden ist, verwendet, um die fehlende Kraft auszugleichen, mit der die Flügel 17 beim Starten des Verdichters gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden.
Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Hochdruckkühlgas, das in dem Hochdruckzuleitungsloch 10 vorhanden ist, während des Ansaug-/Verdichtungsprozesses, der durch die Rotation des Rotors 4 bewirkt wird, zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a geleitet, um dadurch eine dritte Kraft zu erhalten, die die Flügel 17 ausrückt.
Zur Lösung der obengenannten Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gasverdichter wie in Anspruch 1 definiert bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die die obengenannte Konstruktion verwendet, ist es möglich, beim Starten des Verdichters das Hochdruckkühlgas, das das Hochdruckzuleitungsloch füllt, durch den Verbindungskanal in die flache Nut abzugeben. Somit ist es möglich, im Ansaug/Verdichtungsprozess Hochdruckkühlgas zu den Flügelnutenbodenabschnitten zu leiten, die mit der flachen Nut in Verbindung stehen, so dass es möglich ist, die unzureichende Zentrifugalkraft aufgrund der langsamen Rotation des Rotors und den Mangel an Schmiermittel, das der flachen Nut zugeleitet wird, auszugleichen, und ein Ausrücken der Flügel in die Zylinderkammer zu ermöglichen, wodurch die Ausrückbarkeit der Flügel beim Betriebsstart des Verdichters verbessert wird.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung anhand nur eines weiteren Beispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:
1 eine Schnittansicht eines Gasverdichters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
2A und 2B schematische Diagramme sind, die schematisch einen Hauptstrukturabschnitt der ersten Ausführungsform zeigen, wobei 2A eine detaillierte Ansicht eines Verbindungskanals und eines Schmiermittelzuleitungskanals dieser Ausführungsform ist, und 2B eine detaillierte Ansicht des Verbindungskanals dieser Ausführungsform ist.
3A und 3B schematische Diagramme sind, die schematisch einen Hauptstrukturabschnitt der zweiten Ausführungsform zeigen, wobei 3A eine detaillierte Ansicht eines Verbindungskanals und eines Schmiermittelzuleitungskanals dieser Ausführungsform ist, und 3B eine detaillierte Ansicht des Verbindungskanals dieser Ausführungsform ist.
4A und 4B schematische Diagramme sind, die schematisch einen Hauptstrukturabschnitt einer dritten Ausführungsform zeigen, wobei 4A eine detaillierte Ansicht eines Verbindungskanals und eines Schmiermittelzuleitungskanals dieser Ausführungsform ist, und 4B eine detaillierte Ansicht des Verbindungskanals dieser Ausführungsform ist.
5 eine Graphik ist, die den Gasverdichter der ersten Ausführungsform mit einem herkömmlichen Gasverdichter hinsichtlich der Startleistung vergleicht.
6 eine Schnittansicht des herkömmlichen Gasverdichters ist.
7 ein schematisches Diagramm ist, das schematisch einen Schmiermittelzuleitungskanal des herkömmlichen Gasverdichters zeigt.
8 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 1 und 6 ist.
Es werden nun Ausführungsformen eines Gasverdichters der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben. In den Ausführungsformen sind die Komponenten, die dieselben wie nach dem Stand der Technik sind, mit denselben Bezugszeichen und Symbolen bezeichnet, und deren ausführliche Beschreibung wird unterlassen. Ferner hat in der vorliegenden Erfindung die Innenkonstruktion des Zylinders 3 Teile mit dem Stand der Technik gemein, so dass in der folgenden Beschreibung auf 8 Bezug genommen wird, die eine Schnittansicht des Zylinders des herkömmlichen Verdichters entlang der Linie B-B ist.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine Längsschnittansicht, die eine erste Ausführungsform des Gasverdichters dieser Erfindung zeigt. 2A und 2B sind schematische Diagramme, die einen Verbindungskanal und einen Schmiermittelzuleitungskanal gemäß dieser Ausführungsform zeigen.
Der in 1 dargestellte Gasverdichter ist mit einem ersten Zuleitungskanal 12 ausgestattet, der in einem rückseitigen Block 9 ausgebildet ist und zur Verbindung einer Ölwanne 7 mit einem Radiallager 9a des rückseitigen Blocks und mit einem Hochdruckzuleitungsloch 10 durch Verzweigung dient. Ferner ist ein dritter Zuleitungskanal 13 bereitgestellt, der von dem ersten Zuleitungskanal 12 abzweigt, der in dem rückseitigen Block 9, dem Zylinder 3 und dem vorderseitigen Block 8 ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen der Ölwanne 7 und einem Radiallager 8a in dem vorderseitigen Block darstellt.
Aufgrund des ersten Zuleitungskanals 12 und des dritten Zuleitungskanals 13 wird Schmiermittel von der Ölwanne 7 zu den Radiallagern und anderen Gleichtabschnitten des Gasverdichters, zu den Gleitabschnitten im Zylinder 3, wie in 8 dargestellt, wie den Rotor 4, die flache Nut 11 und die Flügel 17, und zu den Verdichtungskammern 5a für eine Schmierung oder Dichtung geleitet.
In dieser Ausführungsform ist ein zweiter Zuleitungskanal 14 bereitgestellt, der nach dem Abzweigungspunkt 12b für den ersten Zuleitungskanal 12 und dem dritten Zuleitungskanal 13 abzweigt, der im Inneren des rückseitigen Blocks 9 ausgebildet ist, und eine Verbindung zwischen dem Hochdruckzuleitungsloch 10 und der flachen Nut 11 herstellt.
Ferner ist ein erstes Drucksteuerventil 15 in dem zweiten Zuleitungskanal 14 bereitgestellt.
2A und 2B sind schematische Diagramme, die einen Hauptstrukturabschnitt der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform zeigen. Diese schematischen Diagramme zeigen das Verhältnis zwischen dem ersten Zuleitungskanal 12, dem zweiten Zuleitungskanal 14, dem dritten Zuleitungskanal 13, der Ölwanne 7, dem Hochdruckzuleitungsloch 10, der flachen Nut 11, dem Radiallager 8a in dem vorderseitigen Block, dem Radiallager 9a in dem rückseitigen Block und dem ersten Drucksteuerventil 15.
Wie in 2A und 2B dargestellt ist, wird eine Verbindung zwischen dem Hochdruckzuleitungsloch 10 und der flachen Nut 11 durch einen Verbindungskanal 21 hergestellt, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird.
Es wird der Betrieb dieses Gasverdichters, der wie zuvor beschrieben konstruiert ist, erläutert. Wenn der Rotor 4 beim Starten des Verdichters zu rotieren beginnt, ragen die Flügel 17, die in den Flügelnuten 16 so montiert sind, dass sie radial ausrückbar und einrückbar sind, durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotors 4 im Ansaug-/Verdichtungsprozess in einem Maße vor, dass sie die Zylinderkammer 5 nicht teilen können.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Raum in den Flügelnutenbodenabschnitten 16a in einem Ausmaß gebildet, das dem Ausrücken der Flügel 17 entspricht, und, aufgrund einer Saugwirkung, die zwischen den Flügeln 17 und den Flügelnuten 16 infolge der Gleitbewegung der Flügel 17 in den Flügelnuten 16 erzeugt wird, strömt das Kühlgas in der Zylinderkammer 5 in die Flügelnutenbodenabschnitte 16a. Wenn der Rotor 4 in diesem Zustand weiter rotiert, wird der Abstand zwischen der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 und der äußeren Umfangsfläche des Rotors 4 aufgrund der elliptischen Konfiguration der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 kleiner, während der Rotor rotiert, so dass die vorderen Endabschnitte der Flügel 17 gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden. Wenn der Rotor 4 weiter rotiert, werden die Flügel 17 durch die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 eher zu der Innenseite der Flügelnuten 16 zurückgeschoben. Das Kühlgas, das in die Flügelnutenbodenabschnitte 16a geströmt ist, wird durch die Kraft, die die Flügel 17 zu der Innenseite der Flügelnuten 16 zurückschiebt, verdichtet. Wenn der Rotor 4 weiter rotiert, um die Stufe unmittelbar vor der Ausgabe zu erreichen, wird eine Verbindung zwischen den Flügelnutenbodenabschnitten 16a und dem Hochdruckzuleitungsloch 10 hergestellt, und das verdichtete Hochdruckkühlgas wird in das Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben.
Das Hochdruckkühlgas, das in das Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben wird, passiert den Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, bevor es in die flache Nut 11 abgegeben wird.
Die zahlreichen Flügelnuten 16, die in der äußeren Umfangsfläche des Rotors 4 ausgebildet sind, sind derart ange ordnet, dass sich eine der Flügelnuten 16 immer in einem Ansaug-/Verdichtungsprozess befindet. Somit steht zu dem Zeitpunkt, wenn das Hochdruckkühlgas in die flache Nut 11 abgegeben wird, eine der Flügelnuten 16 mit der flachen Nut 11 in Verbindung, und das Hochdruckkühlgas wird in den Flügelnutenbodenabschnitt 16a abgegeben, der mit der flachen Nut 11 in Verbindung steht.
Zusätzlich zu der Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotors 4 und dem Öldruck des Schmiermittels, das den Flügelnutenbodenabschnitten 16a durch die flache Nut 11 zugeleitet wird, wird der Druck dieses Hochdruckkühlgases auf die Flügel 17 ausgeübt, die in den Flügelnuten 16 montiert sind, in welche das Hochdruckkühlgas abgegeben wird, wodurch die Flügel 17 in einem Maße vorragen, dass sie gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden, wobei sie die Zylinderkammer 5 in Verdichtungskammern 5a unterteilen.
Das heißt, während des normalen Betriebs des Gasverdichters verhindert das Hochdruckzuleitungsloch 10 durch das Schmiermittel, das von der Ölwanne 7 durch den ersten Zuleitungskanal 12 dorthin geleitet wird, dass die Flügel 17 von der inneren Oberfläche des Zylinders 3 getrennt werden. Während des normalen Betriebs des Gasverdichters leitet ferner der erste Zuleitungskanal 12 Schmiermittel von der Ölwanne 7 zu dem Hochdruckzuleitungsloch 10, und die flache Nut 11 leitet Schmiermittel, das durch den Zwischenraum des Radiallagers zugeleitet wird, zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a.
Gemäß dieser Ausführungsform jedoch wird beim Starten des Gasverdichters Kühlgas, das in den Flügelnutenbodenabschnitten 16a verdichtet wurde, in das Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben. Ferner leitet der Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, das Hochdruckkühlgas, das in das Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben wird, zu der flachen Nut 11. Die flache Nut 11 leitet das Hochdruckkühlgas, das von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 durch den Verbindungskanal 21 zugeleitet wird, zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a.
Somit stellt gemäß dieser ersten Ausführungsform der Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, eine Fluidverbindung von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 zu der flachen Nut 11 her. Aufgrund der obengenannten Konstruktion werden nicht nur die Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotors 4 und der Flügelgegendruck aufgrund des Schmiermittels, das den Flügelnutenbodenabschnitten 16a von der flachen Nut 11 zugeleitet wird, sondern auch der Flügelgegendruck, der durch Zuleiten von Hochdruckkühlgas zu den Flügelnutenbodenabschnitten 16a erhalten wird, d.h., insgesamt drei Kräfte, auf die Flügel 17 ausgeübt. Somit wird beim Starten des Verdichters die Ausrückbarkeit der Flügel 17 dramatisch verbessert, und die Flügel 17 teilen die Zylinder 5 unmittelbar nach dem Starten des Verdichters, um die Verdichtungskammern 5a zu definieren, wodurch es möglich wird, ein Ansaugen/Verdichten von Kühlgas auszuführen.
5 zeigt die Startleistung des Verdichters dieser ersten Ausführungsform. Die Graphik von 5 vergleicht den Stand der Technik mit dieser Ausführungsform in Hinblick auf die Startleistung. In einem Experiment wurde der Rotor 4 bei 800 U/min (Nc = 800 U/min) gedreht, der Druck (Pd) in der Auslasskammer 6 wurde auf 0,392 MpaG eingestellt, und der Druck (Ps) in der Saugkammer wurde auf 0,420 MpaG einstellt, um den Zustand des Verdichters beim Start zu reproduzieren. In diesem Zustand wurde die Zeit gemessen, die benötigt wurde, bis die Flügel 17 im Ansaug-/Verdichtungsprozess gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden. Die Messung wurde jeweils zehnmal für den Stand der Technik und diese Ausführungsform vorgenommen, und die Durchschnittswerte wurden ermittelt. Die derart erhaltenen Versuchsergebnisse sind in der Graphik dargestellt.
Wie in 5 dargestellt ist, zeigen die Ergebnisse des Experiments, dass nach dem Stand der Technik durchschnittlich 13,2 Sekunden nötig waren, bis die Flügel 17 gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 im Ansaug/Verdichtungsprozess gepresst werden, während in dieser Ausführungsform durchschnittlich 0,9 Sekunden nötig waren. Das heißt, während es nach dem Stand der Technik 13,2 Sekunden braucht, bis der Verdichter mit dem Ansaugen und Verdichten von Kühlgas nach seinem Start beginnt, dauert es in dieser Ausführungsform nur 0,9 Sekunden, bis mit dem Ansaugen und Verdichten von Kühlgas begonnen wird.
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß dieser Ausführungsform durch den Verbindungskanal 21 eine Fluidverbindung von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 zu der flachen Nut 11 hergestellt, wodurch die Ausrückbarkeit der Flügel 17 beim Starten des Verdichters drastisch verbessert wird, und die Flügel 17 die Zylinderkammer 5 unmittelbar nach dem Starten des Verdichters teilen, um die Verdichtungskammern 5a zu definieren, wodurch Kühlgas angesaugt und verdichtet wird. Somit ist, unabhängig davon, wie ungünstig die Bedingungen sind, die erforderliche Startleistung sichergestellt, und es wird auch ein Rattern usw. zum Zeitpunkt des Starts verhindert.
Ferner wird der obengenannte Verbindungskanal 21 durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet. Als erster Zuleitungskanal 12, durch den das Schmiermittel zu dem Hochdruckzuleitungsloch 10 geleitet wird, wird der erste Zuleitungskanal 12 des herkömmlichen Gasverdichters unverändert verwendet, und es ist nur notwendig, den zweiten Zuleitungskanal 14 zu bilden, was bedeutet, dass eine Modifizierung eines herkömmlichen Gasverdichters bei geringen Kosten ausgeführt werden kann.
Ferner ist es auch bei dieser ersten Ausführungsform möglich, eine Konstruktion anzuwenden, in der das erste Drucksteuerventil 15 in dem zweiten Zuleitungskanal 14 bereitgestellt ist.
In der Folge wird der Betrieb in dem Fall beschrieben, in dem das erste Drucksteuerventil 15 in dem zweiten Zuleitungskanal 14 bereitgestellt ist.
In dieser Ausführungsform führt der Verdichter den Betrieb aus, wie zuvor in dieser Ausführungsform beim Starten beschrieben wurde; das Ansaugen/Verdichten von Kühlgas wird unmittelbar gestartet, und Hochdruckkühlgas wird in die Auslasskammer 6 abgegeben, was zu einer Erhöhung im Druck in der Auslasskammer 6 führt. Während der Druck in der Auslasskammer 6 steigt, wird Druck auf die Oberfläche des Öls in der Ölwanne 7 ausgeübt, und das Schmiermittel in der Ölwanne 7 beginnt, durch die Zuleitungskanäle als Hochdruckschmiermittel zu strömen. Gleichzeitig kann Schmiermittel in den zweiten Zuleitungskanal strömen, das zu verschiedenen Teilen des Gasverdichters durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den dritten Zuleitungskanal 13 fließt.
Das Hochdruckschmiermittel, das in den zweiten Zuleitungskanal 14 geströmt ist, beginnt Druck auf das erste Drucksteuerventil 15 auszuüben; wenn die Druckdifferenz zwischen der Ausgangs- und Eingangsseite des ersten Drucksteuerventils 15 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird, wird das erste Drucksteuerventil 15 in den geschlossenen Zustand gebracht, wodurch der zweite Zuleitungskanal 14 unterbrochen wird. Wenn somit der Verdichter beginnt, Kühlgas anzusaugen und zu verdichten, wird der zweite Zuleitungskanal 14 unterbrochen, und der Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, wird aus der Verbindung gebracht, mit dem Ergebnis, dass weder verdichtetes Kühlgas noch Hochdruckschmiermittel in die flache Nut 11 durch den zweiten Zuleitungskanal 14 abgegeben wird. Das heißt, wenn der Verdichter beginnt, Kühlgas anzusagen und zu verdichten, wird die Differenz im Druck zwischen der Auslasskammer 6 und der flachen Nut 11 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert; und wenn der Druck des Schmiermittels, das von der Ölwanne 7 in den zweiten Zuleitungskanal 14 strömt, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird, wird das erste Drucksteuerventil 15 in den geschlossenen Zustand gebracht, wodurch die Zuleitung von Schmiermittel und Hochdruckkühlgas, das in die flache Nut 11 durch den zweiten Zuleitungskanal 14 abgegeben wird, unterbrochen wird.
Somit wird aufgrund der Bereitstellung des ersten Drucksteuerventils 15 kein Kühlgas von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 während des normalen Betriebs des Verdichters abgegeben, und es wird kein Hochdruckschmiermittel durch den zweiten Zuleitungskanal 14 direkt in die flache Nut 11 abgegeben. Somit überschreitet der Flügelgegendruck nicht den erforderlichen Pegel und die Flügel 17 werden nicht übermäßig gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst, wodurch ein Abrieb der vorderen Enden der Flügel 17 verhindert wird.
Während der Druck des Schmiermittels, der bewirkt, dass das erste Drucksteuerventil 15 den zweiten Zuleitungskanal 14 unterbricht, eine geeignete Einstellung ermöglicht, ist es für den Druck wünschenswert, dass er eine derartige Größe hat, dass der zweite Zuleitungskanal 14 unterbrochen werden kann, wenn der Druck des Abgases den Druck des Gasverdichters während des normalen Betriebs erreicht.
Wie in 1 und 2A dargestellt ist, hat das erste Drucksteuerventil 15 dieser Ausführungsform einen sphärischen Ventilkörper und eine Druckfeder, und der Druck des Abgases, der der Druck des Gasverdichters während des normalen Betriebs ist, wird auf den Ventilkörper ausgeübt; wenn der Druck die Spannkraft der Druckfeder übersteigt, wird die Druckfeder zusammengepresst, und der Ventilkörper wird in engen Kontakt mit dem Ventilsitz gebracht, wodurch der zweite Zuleitungskanal 14 geschlossen wird. Die Konstruktion des ersten Drucksteuerventils ist jedoch nicht auf jene dieser Ausführungsform beschränkt; zum Beispiel ist es auch möglich, dass der Ventilkörper ein konischer und nicht ein sphärischer ist. Jede Art von Ventilkörper ist in Übereinstimung mit den Spezifikationen anwendbar, solange es möglich ist, den zweiten Zuleitungskanal 14 zu unterbrechen, wenn der Druck des Abgases den Druck des Gasverdichters während des normalen Betriebs erreicht.
(Zweite Ausführungsform)
Anschließend wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3A und 3B sind schematische Diagramme, die den Verbindungskanal 21 und den Schmiermittelzuleitungskanal in der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigen. Wie in der ersten Ausführungsform ist der Verbindungskanal 21 in dem rückseitigen Block gebildet, so dass die Längsschnittansicht des Gasverdichters weggelassen wird. In dieser Ausführungsform sind die Komponenten, die dieselben wie jene nach dem Stand der Technik und der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine genaue Beschreibung solcher Komponenten entfällt.
Wie in der ersten Ausführungsform verwendet diese zweite Ausführungsform die Konstruktion, in der der Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, der dritte Zuleitungskanal 13 und das erste Drucksteuerventil 15, das in dem zweiten Zuleitungskanal 14 angeordnet ist, bereitgestellt sind.
Zusätzlich zu der vorangehenden Konstruktion verwendet diese zweite Ausführungsform eine Konstruktion, in der ein zweites Drucksteuerventil 20 an einer Position in dem ersten Zuleitungskanal 12 an der stromabwärts liegenden Seite der Ölwanne 7 und an der stromaufwärts liegenden Seite der Abzweigungspunkte 12a und 12b für den zweiten Zuleitungskanal 14 und den dritten Zuleitungskanal 13 bereitgestellt ist.
In der Folge wird der Betrieb für den Fall beschrieben, dass, wie in dieser Ausführungsform, das zweite Drucksteuerventil 20 bereitgestellt ist. Der Betrieb zur Abgabe von Hochdruckkühlgas in das Hochdruckzuleitungsloch 10 in dem Zylinder 3 ist derselbe wie jener in der ersten Ausführungsform, so dass dessen Beschreibung unterlassen wird.
Wenn sich der Gasverdichter im Ruhezustand befindet, gibt es kein Hochdruckkühlgas, das in die Auslasskammer 6 abgegeben wird, so dass der Druck in der Auslasskammer 6 geringer als während des normalen Betriebs des Gasverdichters ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer 6 und dem Druck an dem Abzweigungspunkt 12a für den zweiten Zuleitungskanal 14 nicht größer als ein vorbestimmter Wert, und das zweite Drucksteuerventil 20 hält den ersten Zuleitungskanal 12 im geschlossenen Zustand, wodurch der ersten Zuleitungskanal 12 unterbrochen ist.
Wenn, wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform, der Gasverdichter den Betrieb startet, wird Hochdruckkühlgas von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 durch den Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, zu der flachen Nut 11 abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt ist der erste Zuleitungskanal 12 so bereitgestellt, dass er mit der Ölwanne 7 in Verbindung steht; da jedoch das zweite Drucksteuerventil 20 im geschlossenen Zustand ist, gibt es keine Verbindung zwischen der Ölwanne 7 und dem Hochdruckzuleitungsloch 10, und es wird kein Kühlgas in die Ölwanne 7 abgegeben.
Wenn ferner das Hochdruckkühlgas in die flache Nut 11 abgegeben wird, und das Hochdruckkühlgas in die Flügelnutenbodenabschnitte 16a abgegeben wird, wird der Kühlgas-Ansaug-/Verdichtungsprozess wie zuvor beschrieben gestartet. Zu diesem Zeitpunkt erfährt die Auslasskammer 6 aufgrund des Kühlgases, das in die Auslasskammer 6 abgegeben wurde, einen Druckanstieg und beginnt Druck auf die Oberfläche der Ölwanne 7 auszuüben. Zu demselben Zeitpunkt beginnt der Druck des Schmiermittels in der Ölwanne 7 aufgrund des Drucks des abgegebenen Gases auf das zweite Drucksteuerventil 20 zu wirken.
Wenn der Druck in der Auslasskammer 6 auf einen Pegel gestiegen ist, der jenem während des normalen Betriebs des Gasverdichters gleich ist, wird das erste Drucksteuerventil 15 in den geschlossenen Zustand gebracht und unterbricht den zweiten Zuleitungskanal 14. Wenn der Druck in der Auslasskammer 6 auf einen Pegel angestiegen ist, der jenem während des normalen Betriebs des Gasverdichters gleich ist, wird gleichzeitig das zweite Drucksteuerventil 20 in den offenen Zustand gebracht, und Schmiermittel beginnt von der Ölwanne 7 zu dem ersten Zuleitungskanal 12 und den dritten Zuleitungskanal 13 zu strömen, was eine Schmierung und Dichtung an verschiedenen Teilen des Gasverdichters bewirkt.
Somit wird aufgrund der Bereitstellung des zweiten Drucksteuerventils 20 das Hochdruckkühlgas, das von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 beim Starten des Verdichters abgegeben wird, nicht in die Ölwanne 7 abgegeben, und es ist möglich, Hochdruckkühlgas effizient zu der flachen Nut 11 durch den Verbindungskanal 21 zu leiten, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird. Ferner ragen die Flügel 17 in einem Ausmaß vor, dass sie gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden können, wodurch die Zylinderkammer 5 geteilt wird, um die Verdichtungskammern 5a zu definieren. Dann wird der Druck in der Auslasskammer 6 auf einen Pegel angehoben, der gleich jenem während des normalen Betriebs des Gasverdichters ist, und das zweite Drucksteuerventil 20 wird in den offenen Zustand gebracht, wodurch Schmiermittel von der Ölwanne 7 zu den verschiedenen Teilen des Gasverdichters geleitet wird.
Somit wird gemäß dieser zweiten Ausführungsform beim Starten des Verdichters die Ausrückbarkeit der Flügel 17 weiter verbessert, und die Flügel 17 teilen die Zylinderkammer 5 effektiv unmittelbar nach dem Start des Betriebs des Verdichters, wodurch es möglich wird, Kühlgas anzusaugen und zu verdichten Somit ist die erforderliche Startleistung garantiert, unabhängig davon, wie schwierig die Bedingungen sind, und ein Rattern usw. zum Zeitpunkt des Starts wird ebenso verhindert.
Während der Druck des Schmiermittels aufgrund des Drucks des Abgases zum Erreichen des offenen Zustandes des zweiten Drucksteuerventils 20 eine passende Einstellung ermöglicht, ist es für den Druck wünschenswert, dass er eine Größenordnung hat, die das Ventil in den offenen Zustand bringt, wenn der Druck des Abgases den Druck während des normalen Betriebs des Gasverdichters erreicht.
Ferner werden in dieser Ausführungsform, die in 3A dargestellt ist, ein sphärischer Ventilkörper und eine Druckfeder in dem zweiten Drucksteuerventil 20 verwendet; wenn der Druck des Abgases jener während des normalen Betriebs des Gasverdichters wird, und der Druck des Schmiermittels die Spannkraft der Druckfeder übersteigt, wird die Druckfeder zusammengepresst, und der Ventilkörper wird vom Ventilsitz getrennt, um den ersten Zuleitungskanal 12 in den offenen Zustand zu bringen. Das zweite Drucksteuerventil 20 ist jedoch nicht auf jenes dieser Ausführungsform beschränkt; zum Beispiel kann es auch einen konischen Ventilkörper anstelle des sphärischen aufweisen. Es ist auch möglich, jede Art von Ventilkörper in Übereinstimmung mit den Spezifikationen zu verwenden, solange dieser imstande ist, den ersten Zuleitungskanal 12 in den offenen Zustand zu bringen, wenn der Druck des Abgases jenen während des normalen Betriebs des Gasverdichters erreicht.
Ferner ist es in dieser zweiten Ausführungsform möglich, des Weiteren in dem dritten Zuleitungskanal 13 ein drittes Drucksteuerventil bereitzustellen, dessen Konstruktion und Betrieb gleich wie bei dem zweiten Drucksteuerventil 20 sind, und das dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck der Auslasskammer 6 und dem Druck in dem dritten Zuleitungskanal 13 nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist.
In dieser Konstruktion kann beim Starten des Gasverdichters verhindert werden, dass das Hochdruckkühlgas, das von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 abgegeben wird, zusätzlich zu der Ölwanne 7 in den dritten Zuleitungskanal 13 abgegeben wird, wodurch es möglich wird, eine effektivere Zuleitung zu der flachen Nut 11 durch den Verbindungskanal 21 zu erreichen, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird.
Daher wird gemäß dieser zweiten Ausführungsform die Ausrückbarkeit der Flügel 17 weiter verbessert, wodurch es möglich wird, den obengenannten Effekt weiter zu verbessern.
(Dritte Ausführungsform)
Anschließend wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 4A und 4B sind schematische Diagramme, die den Verbindungskanal 21 und den Schmiermittelzuleitungskanal einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in der ersten und zweiten Ausführungsform ist ferner der Verbindungskanal 21 in dieser Ausführungsform in dem rückseitigen Block 9 gebildet, so dass eine Längsschnittansicht des Gasverdichters weggelassen wird. Ferner sind die Komponenten dieser dritten Ausführungsform, die dieselben wie jene nach dem Stand der Technik und der ersten und zweiten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung entfällt.
Wie in der ersten Ausführungsform verwendet diese dritte Ausführungsform die Konstruktion, in der der Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, der dritte Zuleitungskanal 13 und das erste Drucksteuerventil 15, das in dem zweiten Zuleitungskanal 14 angeordnet ist, bereitgestellt sind.
In dieser dritten Ausführungsform zweigt der zweite Zuleitungskanal 14 von dem ersten Zuleitungskanal 12 an einem Punkt an der stromabwärts liegenden Seite der Ölwanne 7 und an der stromaufwärts liegenden Seite des Abzweigungspunktes für den ersten Zuleitungskanal 12 und den dritten Zuleitungskanal 13 ab. Ferner ist das zweite Drucksteuerventil 20 dieser Ausführungsform in dem ersten Zuleitungskanal 12 an einer Position zwischen dem Abzweigungspunkt 12a für den zweiten Zuleitungskanal 14 und dem Abzweigungspunkt 12b für den dritten Zuleitungskanal 13 bereitgestellt.
Der Betrieb des Gasverdichters dieser dritten Ausführungsform ist derselbe wie jener der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform, so dass dessen Beschreibung entfällt.
In der Konstruktion dieser dritten Ausführungsform wird das Hochdruckkühlgas, das von dem Hochdruckzuleitungsloch 10 beim Starten des Verdichters abgegeben wird, nicht in die Ölwanne 7 und den dritten Zuleitungskanal 14 abgegeben, und das Hochdruckkühlgas wird durch den Verbindungskanal 21, der durch den ersten Zuleitungskanal 12 und den zweiten Zuleitungskanal 14 gebildet wird, effizient zu der flachen Nut 11 geleitet. Ferner ragen die Flügel 17 in einem Ausmaß vor, dass sie gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders 3 gepresst werden, und teilen die Zylinderkammer 5, um die Verdichtungskammern 5a zu definieren. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck des Abgases in der Auslasskammer 6 auf einen Pegel angehoben, der jenem während des normalen Betriebs des Gasverdichters entspricht, und das zweite Drucksteuerventil 20 wird in den offenen Zustand gebracht, wodurch Schmiermittel von der Ölwanne 7 zu verschiedenen Teilen des Gasverdichters geleitet wird.
Daher kann gemäß dieser Ausführungsform nur durch die Bereitstellung eines zweiten Drucksteuerventils 20 verhindert werden, dass beim Starten des Verdichters Hochdruckkühlgas in die Ölwanne 7 und den dritten Zuleitungskanal 13 abgegeben wird. Somit wird Hochdruckkühlgas effizient zu der flachen Nut 11 geleitet und gleichzeitig ist es möglich, eine Verringerung in den Kosten im Vergleich zu der Konstruktion zu erreichen, in der ein Drucksteuerventil mit derselben Funktion und Wirkung wie das zweite Drucksteuerventil in dem dritten Zuleitungskanal 13 bereitgestellt ist.
Natürlich ist es wie in der ersten und zweiten Ausführungsform im Bezug auf das erste Drucksteuerventil 15 und das zweite Drucksteuerventil 20 dieser dritten Ausführungsform auch möglich, den erforderlichen Druck zum Öffnen und Schließen des Ventils einzustellen. Ferner kann auch die Konstruktion des Drucksteuerventils passend gewählt werden.
Wie zuvor beschrieben, ist in dem Gasverdichter der vorliegenden Erfindung der Verbindungskanal 21 zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Hochdruckzuleitungsloch und der flachen Nut beim Starten des Verdichters bereitgestellt; beim Starten des Verdichters wird das Hochdruckkühlgas, das das Hochdruckzuleitungsloch füllt, durch den Verbindungskanal 21 in die flache Nut abgegeben, und das Hochdruckkühlgas wird im Ansaug/Verdichtungsprozess zu den Flügelnutenbodenabschnitten geleitet, die mit der flachen Nut in Verbindung stehen, so dass ein Mangel an Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation mit geringer Geschwindigkeit des Rotors und ein Mangel an Schmiermittel, das der flachen Nut zugeleitet wird, ausgeglichen werden, so dass die Flügel in die Zylinderkammer ragen können, wodurch die Ausrückbarkeit der Flügel beim Starten des Verdichters verbessert werden kann, so dass die erforderliche Startleistung sichergestellt ist, unabhängig davon, wie schwierig die Bedingungen sind, und es möglich ist, ein Rattern usw. beim Starten zu verhindern.
Da der obengenannte Verbindungskanal durch den ersten Zuleitungskanal und den zweiten Zuleitungskanal gebildet wird, ist es ferner möglich, den ersten Zuleitungskanal des herkömmlichen Gasverdichters unverändert als den ersten Zuleitungskanal zum Zuleiten von Schmiermittel zu dem Hochdruckzuleitungsloch zu verwenden, und es muss nur der zweite Zuleitungskanal gebildet werden, was bedeutet, dass eine Modifizierung des herkömmlichen Gasverdichters bei geringen Kosten ausgeführt werden kann.
Ferner wird aufgrund der Bereitstellung des ersten Drucksteuerventils in dem obengenannten Verbindungskanal kein Hochdruckkühlgas oder Schmiermittel direkt in die flache Nut durch den Verbindungskanal während des normalen Betriebs des Gasverdichters abgegeben, so dass keine Gefahr besteht, dass die Flügel in einem übermäßigen Maß gegen die innere Umfangsfläche des Zylinders gepresst werden, wodurch ein Abrieb der vorderen Enden der Flügel verhindert wird.
Ferner wird aufgrund der Bereitstellung des zuvor beschriebenen zweiten Drucksteuerventils und dritten Drucksteuerventils das Hochdruckkühlgas, das von dem Hochdruckzuleitungsloch abgegeben wird, beim Starten des Verdichters nicht in die Ölwanne und den dritten Zuleitungskanal geleitet, und wird effizient in die flache Nut abgegeben, so dass es möglich ist, die Ausrückbarkeit der Flügel weiter zu verbessern, und die erforderliche Startleistung weiter sichergestellt ist, unabhängig davon, wie schwierig die Bedingungen sind, und ein Rattern usw. beim Starten zuverlässiger verhindert werden kann.

Claims

Gasverdichter zum Ansaugen von Kühlgas bei einem ersten Druck, Verdichten des Kühlgases bei dem ersten Druck zur Bildung von Kühlgas bei einem zweiten, höheren Druck, der höher als der erste Druck ist, und Abgeben des Kühlgases bei dem zweiten, höheren Druck, wobei der Gasverdichter umfasst: einen Zylinder (3) mit einer elliptischen Innenfläche; einen Rotor (4), der drehbar in dem Zylinder angeordnet ist; Flügelnuten (16), die radial in dem Rotor ausgebildet sind; Flügel (17), die in den Flügelnuten bereitgestellt und imstande sind, im Bezug auf den Rotor auszurücken und radial einzurücken; eine flache Nut (11), die zur Verbindung mit Flügelnutenbodenabschnitten (16a) während eines Kühlgas-Ansaug-/Verdichtungsprozesses ausgebildet sind; und ein Hochdruckzuleitungsloch (10), das zur Verbindung mit den Flügelnutenbodenabschnitten bei Unterbrechung der Verbindung zwischen den Flügelnutenbodenabschnitten und der flachen Nut in dem Kühlgas-Ansaug/Verdichtungsprozesses ausgebildet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Gasverdichter umfasst: einen Verbindungskanal (21), der zur Herstellung einer Fluidverbindung von dem Hochdruckzuleitungsloch (10) zu der flachen Nut (11) bei Beginn des Betriebs des Gasverdichters ausgebildet ist.
Gasverdichter nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Auslasskammer zum vorübergehenden Speichern des Kühlgases, das von dem Zylinder abgegeben wird; eine Ölwanne, die in einem unteren Abschnitt der Auslasskammer gebildet ist; einen ersten Zuleitungskanal, der eine Verbindung zwischen der Ölwanne und dem Hochdruckzuleitungsloch herstellt; und einen zweiten Zuleitungskanal, der von dem ersten Zuleitungskanal abzweigt und mit der flachen Nut in Verbindung steht; wobei der Verbindungskanal durch den ersten Zuleitungskanal und den zweiten Zuleitungskanal gebildet wird.
Gasverdichter nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: ein erstes Druckregelventil, das in dem Verbindungskanal bereitgestellt ist und dazu ausgebildet ist, in einen geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen einem Druck in der Auslasskammer und einem Druck in der flachen Nut gleich oder größer einem vorbestimmten Wert wird.
Gasverdichter nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: ein erstes Druckregelventil, das in dem zweiten Zuleitungskanal bereitgestellt ist und dazu ausgebildet ist, in einen geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen einem Druck in der Auslasskammer und einem Druck in der flachen Nut gleich oder größer einem vorbestimmten Wert wird.
Gasverdichter nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: ein zweites Druckregelventil, das in dem ersten Zuleitungskanal an der stromabwärts liegenden Seite der Ölwanne und an der stromaufwärts liegenden Seite eines Abzweigungspunktes für den zweiten Zuleitungskanal bereitgestellt ist und dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer und einem Druck an dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal nicht mehr als ein vorbestimmter Wert wird.
Gasverdichter nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: ein zweites Druckregelventil, das in dem ersten Zuleitungskanal an der stromabwärts liegenden Seite der Ölwanne und an der stromaufwärts liegenden Seite eines Abzweigungspunktes für den zweiten Zuleitungskanal bereitgestellt ist und dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer und einem Druck an dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal nicht mehr als ein vorbestimmter Wert wird.
Gasverdichter nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: einen dritten Zuleitungskanal, der an der stromabwärts liegenden Seite der Ölwanne angeordnet ist und von dem ersten Zuleitungskanal an der stromaufwärts liegenden Seite des Abzweigungspunktes für den zweiten Zuleitungskanal abzweigt; und ein zweites Druckregelventil, das in dem ersten Zuleitungskanal und zwischen dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal und einem Abzweigungspunkt für den dritten Zuleitungskanal bereitgestellt ist und dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer und dem Druck an dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal nicht mehr als ein vorbestimmter Wert ist.
Gasverdichter nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: einen dritten Zuleitungskanal, der an der stromabwärts liegenden Seite der Ölwanne angeordnet ist und von dem ersten Zuleitungskanal an der stromaufwärts liegenden Seite des Abzweigungspunktes für den zweiten Zuleitungskanal abzweigt; und ein zweites Druckregelventil, das in dem ersten Zuleitungskanal und zwischen dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal und einem Abzweigungspunkt für den dritten Zuleitungskanal bereitgestellt ist und dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer und dem Druck an dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal nicht mehr als ein vorbestimmter Wert ist.
Gasverdichter nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: einen dritten Zuleitungskanal, der des Weiteren von dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal abzweigt und dazu ausgebildet ist, ein Schmiermittel zu einem vorderen Abschnitt des Inneren des Gasverdichterhauptkörpers zuzuleiten; und ein drittes Druckregelventil, das an einer Position in dem Gasverdichterhauptkörper vor der Ölwanne und im Inneren des dritten Zuleitungskanals hinter dem Abzweigungspunkt angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer und einem Druck in dem dritten Zuleitungskanal nicht mehr als ein vorbestimmter Wert ist.
Gasverdichter nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend: einen dritten Zuleitungskanal, der des Weiteren von dem Abzweigungspunkt für den zweiten Zuleitungskanal abzweigt und dazu ausgebildet ist, ein Schmiermittel zu einem vorderen Abschnitt des Inneren des Gasverdichterhauptkörpers zuzuleiten; und ein drittes Druckregelventil, das an einer Position in dem Gasverdichterhauptkörper vor der Ölwanne und im Inneren des dritten Zuleitungskanals hinter dem Abzweigungspunkt angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, in den geschlossenen Zustand gebracht zu werden, wenn die Differenz zwischen dem Druck in der Auslasskammer und einem Druck in dem dritten Zuleitungskanal nicht mehr als ein vorbestimmter Wert ist.