DE69522202T2

DE69522202T2 - Anlage mit Schutz gegen Umkehrlauf

Info

Publication number: DE69522202T2
Application number: DE69522202T
Authority: DE
Inventors: Timothy Richard Houghtby; Kenneth Joseph Monnier; Roger Wayne Reineke
Original assignee: Copeland Corp LLC
Current assignee: Copeland LP
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: EP0731277B1; US5593294A; DE69522202D1; IN186224B; EP0731277A1; JPH08247050A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen, die eine Drehbremse enthalten, so wirkend, dass sie einer Rückwärtsbewegung der Antriebswelle der Vorrichtung widersteht und diese verhindert. Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, anwendbar auf Spiral- oder Schneckenverdichter, bei denen die Bremse so wirkt, dass sie einer Rückwärtsbewegung des umlaufenden Spiralbauteils widersteht oder diese verhindert.
Maschinen vom Spiral- oder Schneckentyp werden mehr und mehr beliebt für den Einsatz als Verdichter sowohl für Kühlgeräte- als auch für Klimaanlagen-Anwendungen hauptsächlich aufgrund ihrer Eigenschaft für einen besonders wirtschaftlichen Betrieb. Grundsätzlich enthalten diese Maschinen ein Paar von ineinander greifenden spiralförmigen Flügeln bzw. Windungsblättern, von denen eines veranlasst wird, sich relativ zu dem andern auf einer Umlaufbahn zu bewegen, um so eine oder mehrere sich bewegende Kammern zu bilden, deren Größe fortschreitend abnimmt, wenn sie sich von einer äußeren Ansaugöffnung zu einer zentralen Auslassöffnung bewegen. Ein elektrischer Motor ist vorgesehen, um das umlaufende Spiralbauteil anzutreiben oder durch eine geeignete Antriebswelle zu drehen, die an dem Motorrotor befestigt ist. In einem abgeschlossenen Verdichter enthält der untere Teil des geschlossenen Gehäuses normalerweise einen Ölsumpf für die Schmierung und Kühlung der verschiedenen Komponenten des Verdichters.
Schnecken- bzw. Spiralverdichter hängen von einer Abdichtung zwischen gegenüberliegenden Flankenflächen der Flügel ab, um so aufeinanderfolgende Kammern für eine Verdichtung zu bilden, was grundsätzlich das Erfordernis von Ansaug- und Auslassventilen überflüssig macht. Wenn diese Verdichter jedoch abgeschaltet werden, entweder beabsichtigt als Ergebnis einer ausgeführten Anforderung, oder unbeabsichtigt als ein Ergebnis einer Stromunterbrechung oder anderer Probleme, dann besteht für das Gas in den unter Druck stehenden Kammern und/oder für die Rückströmung des verdichteten Gases aus der Auslasskammer ein starkes Bestreben, eine rückwärts gerichtete Drehbewegung des drehenden Spiralbauteils und seiner zugehörigen Antriebswelle zu bewirken. Diese Rückwärtsbewegung verursacht oft ein störendes Geräusch oder Rumpeln. Weiterhin ist es möglich, bei Maschinen, die einen Einphasenantriebsmotor einsetzen, dass der Verdichter beginnt, rückwärts zu laufen, wenn ein kurzzeitiger Stromausfall auftritt. Diese Rückwärtsbewegung kann ein Überhitzen des Verdichters und/ oder eine andere Beschädigung der Vorrichtung zur Folge haben. In einigen Situationen, wie bei einem blockierten Kühllüfter, ist es zusätzlich möglich, dass der Auslassdruck sich erhöht und ausreicht, den Antriebsmotor abzuwürgen und eine Rückwärtsdrehung von ihm zu bewirken. Sobald die umlaufende Schnecke sich rückwärts dreht, wird der Auslassdruck bis zu einem Punkt abnehmen, an dem der Motor wieder in der Lage ist, diese Druckhöhe zu überwinden und das Spiralbauteil in die Vorwärtsrichtung zu drehen. Der Auslassdruck wird jedoch wieder bis zu einem Punkt zunehmen, an dem der Zyklus wiederholt wird. Ein solcher Zyklus kann ebenfalls zu der Zerstörung des Verdichters und/oder seiner verbundenen Bauteile führen.
Die US-A-4,998,864, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht, offenbart einen Spiralverdichter, bei der die Antriebswelle mit einer festen Struktur durch eine Einwege- Kupplung verbunden ist, um die Rückwärtsdrehung des drehenden Spiralbauteils zu verhindern.
Erfindungsgemäß ist eine angetriebene, arbeitleistende Vorrichtung vorgesehen, die enthält:
einen angetriebenen Mechanismus zur Verrichtung von Arbeit;
einen Motor, der eine Antriebswelle und ein Gehäuse enthält, wobei die Antriebswelle mit dem Mechanismus für deren wirksamen Antrieb verbunden ist; und
Einwege-Antriebsmittel, das die Antriebswelle mit dem Gehäuse wirksam verbindet;
dadurch gekennzeichnet, dass das Einwege-Antriebsmittel ein federndes Bauteil enthält, wodurch eine unerwünschte Drehung der genannten Antriebswelle in eine Richtung eine Belastung des federnden Bauteils durch die Antriebswelle verursacht, und das Einwege- Antriebsmittel eine freie Drehung der Antriebswelle in die entgegengesetzte Richtung erlaubt.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung eine Verdichteranordnung und der Mechanismus ist ein Verdichter.
In den hiernach beschriebenen und bebilderten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die oben angeführten Probleme von bekannten Ausführungen durch die Einbeziehung eines Einwege-Antriebsmittels überwunden, wie einer Einwege-Kupplung, die zwischen Antriebswelle und einer unteren Lagergehäusebaugruppe eingefügt ist, die in dem Verdichterölsumpf angeordnet ist. Wenn die Antriebswelle bei jeder der bevorzugten Ausführungsformen sich in die gewünschte Richtung dreht, ist die Kupplung unwirksam für eine Verriegelung der Antriebswelle mit der Gehäusebaugruppe. Wenn die Drehrichtung der Antriebswelle sich umkehrt, wird die Antriebswelle mit der Gehäusebaugruppe verriegelt, und durch den Einsatz eines federnden Bauteils, wie z. B. einer Feder, wird einer Rückwärtsdrehung des drehenden Spiralbauteils widerstanden, wobei das störende Geräusch, dass beim Abschalten des Verdichters erzeugt wird, verhindert wird. Weiterhin wirkt sich das Federbauteil aus, um eine Beschädigung des Motors und/oder des Kompressors zu vermeiden, die von der Drehrichtungsumkehr bei Einphasenmotoren ausgeht, wie auch einem zyklischen Umkehren entgegenzuwirken, das von einem blockierten oder ausgefallenen Lüfterrad ausgeht. Das Einwege-Antriebsmittel ist passiv, da es keinerlei Belastung während des Normalbetriebs des Verdichters erzeugt.
In bezug auf die Vorrichtung, die in der oben genannten US-A-4,998,864 offenbart ist, ist das Abbremsen mit der vorliegenden Erfindung viel sanfter und erhöht erheblich die Lebensdauer der Einwege-Kupplung Vorrichtung.
Die hiernach beschriebenen und bebilderten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält ein integrales kreisförmiges Rotorschild des Typs, wie er allgemein offenbart ist in der US-A-5,064,356 und in der oben genannte US-A-4,998,864. Ein derartiges Schild ist nützlich, um den Ölstand in dem umgebenden Bereich des rotierenden Motorrotors während des Betriebs zu verringern. Um sicherzustellen, dass ausreichend Schmieröl in dem Sumpf enthalten ist um ausreichende Schmierung und/oder Kühlung der bewegten Teile sicherzustellen, wobei auch die Gesamthöhe des Gehäuses minimiert wird, ist es manchmal notwendig, dass der Ölstand in dem unteren Teil des Gehäuses über das drehende untere Ende des Rotors hinaus steht. Jedoch erzeugt die relativ hohe Viskosität des Öls im Vergleich zu Kühlmittelgas einen erhöhten Widerstand gegenüber der Drehung des Rotors und resultiert in einem erhöhten Energieverbrauch. Dieses Problem wirkt sich noch verschlimmert in Spiralverdichtern aus, weil diese typischerweise ein Gegengewicht verwenden, das an dem unteren Ende des Rotors befestigt ist. Das integrale Schild der vorliegenden Erfindung dient zur Reduzierung der Ölmenge in dem Bereich des drehenden Rotors und/oder des Gegengewichts, aber erlaubt noch genügend Öl zum Zwecke der Schmierung der Komponenten.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Die Zeichnungen stellen die derzeit als am besten erachtete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar:
Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht durch die Mitte eines Kühlverdichters vom Spiraltyp, der eine elastische Feder entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält;
Fig. 2 ist eine ausschnittsweise Schnittansicht des unteren Teils des Verdichters, wie in Fig. 1 gezeigt, die die elastische Feder der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 3 ist eine auseinander gezogene Perspektivansicht des unteren Teils des Verdichters wie in Fig. 1 gezeigt;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Einwege-Kupplungsanordnung der Erfindung wie in Fig. 1 gezeigt, radial auswärts in eine Richtung durch die Ebene der Zeichnung gesehen, und zeigt den Mechanismus im angetriebenen Zustand;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht allgemein entlang der Linie 5-5 in Fig. 4;
Fig. 6 ist eine ausschnittsweise Schnittansicht des unteren Teils des Verdichters, der eine elastische Feder in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält; und
Fig. 7 ist eine Aufsicht in Richtung der Pfeile 7-7 gemäß Fig. 6.
Bezüglich der Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile durchweg in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist in Fig. 1 ein Verdichter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gezeigt, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Der Verdichter 10 erhält ein insgesamt zylindrisches dichtes Gehäuse 12, an dessen oberes Ende ein Deckel 14 und an dessen unteres Ende ein Unterteil 16 angeschweißt ist, das eine Mehrzahl von Montagebeinen (nicht gezeigt) integral angeformt aufweist. Der Deckel 14 ist mit einem Kühlmittelauslassanschluss 18 versehen, der das übliche Auslassventil in sich haben kann (nicht gezeigt). Andere wesentliche Elemente, die an dem Gehäuse befestigt sind, enthalten eine transversal sich erstreckende Trennwand 22, die mit ihrem äußeren Umfang an dem selben Punkt, an dem der Deckel 14 mit dem Gehäuse 12 verschweißt ist, angeschweißt ist, ein Hauptlagergehäuse 24, das geeignet an dem Gehäuse 12 befestigt ist und eine untere Lagergehäuseanordnung 26, die ebenfalls geeignet mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Ein Motorstator 28, der insgesamt einen viereckigen Querschnitt hat, jedoch mit abgerundeten Ecken, ist in dem Gehäuse eingepresst befestigt. Die Abflachungen zwischen den abgerundeten Ecken des Stators bilden zwischen Stator und Gehäuse einen Durchlass, der den Rückfluss des Schmiermittels von dem oberen Teil des Gehäuses zum Boden ermöglicht.
Eine Antriebswelle oder Kurbelwelle 30, die einen exzentrischen Kurbelzapfen 32 an ihrem oberen Ende aufweist, ist drehbar in einem Lager 34 in dem Hauptlagergehäuse 24 und in einer Lagerbaugruppe 36 in der unteren Lagergehäuseanordnung 26 gelagert. Die Kurbelwelle 30 hat an ihrem unteren Ende eine verhältnismäßig große konzentrische Bohrung 38, die mit einer radial auswärts versetzt angeordneten kleineren Bohrung 40 in Verbindung steht, die sich von dort aufwärts zu dem oberen Ende der Kurbelwelle 30 erstreckt. Innerhalb der Bohrung 38 ist ein Rührer 42 angeordnet. Der untere Bereich im Inneren des Gehäuses 12 bildet einen Ölsumpf 43, der mit Schmieröl gefüllt ist, und die Bohrung 38 wirkt als Pumpe, um Schmierflüssigkeit die Kurbelwelle 30 hinauf und in eine Bohrung 40 zu pumpen und schließlich zu all den verschiedenen Teilen des Verdichters, die Schmierung benötigen.
Die Kurbelwelle 30 ist drehbar von einem Elektromotor angetriebenen, der einen Stator 28, Windungen 44, die sich durch ihn hindurch erstrecken und einen Rotor 46 enthält, der auf der Kurbelwelle 30 aufgepresst befestigt ist und der obere und untere Gegengewichte 48 und 50 entsprechend aufweist.
Die obere Oberfläche des Hauptlagergehäuses 24 ist mit einer flachen Drucklagerfläche 53 versehen, an der eine umlaufende bzw. drehende Spirale bzw. Schnecke 54 angebracht ist, die den üblichen Spiralflügel oder Windungsblatt 56 an ihrer Oberseite aufweist. Von der unteren Fläche der drehenden Schnecke 54 erstreckt sich eine zylindrische Nabe mit einem Gleitlager 58 darin nach unten, und in der eine Antriebsbuchse 60 drehbar angebracht ist, die eine innere Bohrung 62 hat, in die der Kurbelzapfen 32 antreibend eingreift. Der Kurbelzapfen 32 hat auf seiner Oberfläche eine Abflachung, die antreibend mit einer flachen Fläche (nicht gezeigt), die in einem Teil der Bohrung 62 gebildet ist eingreift, um eine radiale nachgiebige Antriebsanordnung zu bilden, wie in US-A-4,877,382 gezeigt ist. Eine Oldham-Kupplung 63 ist ebenfalls zwischen der drehenden Schnecke 54 und einer nicht drehenden Schnecke 64 und mit ihr verkeilt angeordnet, um eine Drehbewegung der umlaufenden Schnecke 54 zu verhindern. Die Oldham-Kupplung 63 ist bevorzugt vom Typ, der in US-A-5,320,506 offenbart ist.
Das nicht umlaufende Schnecken- bzw. Spiralbauteil 64 ist ebenfalls so angeordnet, dass es einen Flügel bzw. ein Windungsblatt 66 aufweist, das in ineinandergreifendem Eingriff mit dem Flügel 56 der Schnecke 54 angeordnet ist. Die nicht umlaufende Schnecke 64 hat einen mittig angeordneten Auslasskanal 75, der in Verbindung steht mit einer nach oben offenen Vertiefung 77, die wiederum in Flüssigkeitsverbindung steht mit einer Auslassdämpfungskammer 79, die von dem Deckel 14 und einer Trennwand 22 gebildet wird. Eine ringförmige Vertiefung 81 ist ebenfalls in der nicht umlaufenden Schnecke 64 ausgebildet, in der eine Dichtungsanordnung 83 angebracht ist. Vertiefungen 77 und 81 und die Dichtungsanordnung 83 bilden gemeinsam axiale Druckvorspannkammern, die die Flüssigkeit unter Druck aufnehmen, die durch die Flügel 56 und 66 komprimiert wurde, um so eine axiale Kraft auf das nicht umlaufende Schnecken- bzw. Spiralbauteil 64 auszuüben und dadurch die Enden der entsprechenden Flügel bzw. Windungsblätter 56,66 in abdichtende Berührung mit den gegenüberliegenden Endplattenoberflächen zu drängen. Die Dichtungsanordnung 83 ist vorzugsweise vom Typ, der genauer in der US-A- 5,156,539 beschrieben ist. Das Spiralbauteil 64 ist so ausgebildet, dass es an dem Lagergehäuse 24 in geeigneter Weise anbringbar ist, wie in der US-A-4,877,382 oder auch in der US-A- 5,102,316 beschrieben.
Die elastische Federbremse der vorliegenden Erfindung ist in die untere Lagergehäusebaugruppe 26 eingefügt. Die untere Lagergehäuseanordnung 26, wie am besten in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, enthält ein unteres Lagergehäuse 100, ein unteres elastisches Federreaktionsbauteil 102, eine Feder 104 und ein oberes elastisches Federreaktionsbauteil 106.
Das untere Lagergehäuse 100 hat eine Mehrzahl von radial auswärts gerichteten Beinen 110, von denen jedes auch in geeigneter Weise an dem Gehäuse 12 durch Schweißen oder ein andere nach dem Stand der Technik bekannte Mittel verbunden ist. Das untere Lagergehäuse 100 bestimmt eine Durchgangsbohrung 112, in der eine Lagerfläche 36 angeordnet ist, die drehbar die Kurbelwelle 30 trägt. Der untere Teil der Bohrung 112 ist mit einer Scheibe 114 verschlossen, die von einem Haltering 116 in Position gehalten ist. Eine Öffnung 118 erstreckt sich durch die Scheibe 114, um dem Schmieröl die Möglichkeit zu geben, in die Bohrung 38 zu fließen.
Das untere elastische Federreaktionsbauteil 102 ist ein ringförmiges Bauteil, das eine Mehrzahl von Schlitzen 120 bildet, die sich teilweise in eine Seite des Bauteils 102 erstrecken. Die Mehrzahl der Schlitze 120 korrespondiert mit einer Mehrzahl von Beinen 110 des unteren Lagergehäuses 100, und jeder Schlitz 120 erfasst ein entsprechendes Bein 110, um die Drehung des Bauteils 102 infolge seines Eingriffs mit dem unteren Lagergehäuse 100 zu verhindern. Die Seite des Bauteils 102, die dem Schlitz 120 gegenüber liegt, ist mit einem einzelnen Schlitz 122 versehen, der ein Ende der Feder 104 erfasst, um das Reaktionsbauteil 102 mit der Feder 104 drehbar zu verbinden. Der Schlitz 122 öffnet sich zu der Oberfläche 124, die an dem Reaktionsbauteil 102 vorgesehen ist. Die Oberfläche 124 ist eine schräge Fläche, die vorgesehen ist, mit den Spiralwindungen der Feder 104 ineinander zu reifen, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.
Die Feder 104 ist eine runde Drahtschraubenfeder mit einem unteren Ende 130, einer Mehrzahl von Windungen 132 und einem oberen Ende 134. Das untere Ende 130 ist so geformt, dass es radial auswärts von der Mehrzahl der Windungen 132 hervorsteht, damit es in einen Schlitz 122 eingreift, der innerhalb des Reaktionsbauteils 102 liegt. Wenn das untere Ende 130 innerhalb des Schlitzes 122 liegt, ruht die untere Windung der Feder 104 auf der geneigten Fläche 124, um die Feder 104 und das Reaktionsbauteil 102 in einer insgesamt koaxialen Ausrichtung mit der Kurbelwelle 30 zu positionieren. Diese insgesamt koaxiale Ausrichtung mit der Kurbelwelle 30 stellt sicher, dass die Belastung, der die Feder 104 ausgesetzt ist, nur in einer Torsionsrichtung sein wird. Der Durchmesser und die Größe der Mehrzahl der Windungen 132 zusammen mit dem Durchmesser und dem Material des Drahtes, der zur Herstellung der Feder 104 benutzt wird, werden gewählt, um die gewünschte Drehfederrate der Feder 104 zu erzeugen, und damit die Bremseigenschaften für den Verdichter 10, wie hier später beschrieben wird. Das obere Ende 134 der Feder 104 ist so geformt, dass es sich radial einwärts von der Mehrzahl der Windungen 132 erstreckt, damit es in das elastische Federreaktionsbauteil 106 eingreift, wie später beschrieben wird.
Das obere elastische Federreaktionsbauteil 106 ist ein insgesamt becherförmiges Bauteil, das einen insgesamt scheibenförmigen Bereich 140 und eine integrale ringförmige Wand 142 enthält. Das becherförmige Bauteil 106 dient als ein integrales Rotorschild, um den Ölstand in dem Bereich, der den rotierenden Motorrotor 46 und das untere Gegengewicht 50 während des Betriebs des Verdichters umgibt, zu reduzieren. Die äußere oder untere Fläche des Bereiches 140 des Bauteils 106 bildet einen Schlitz 144, der in eine Fläche 146 hinein sich öffnet, die auf dem Reaktionsbauteil 106 vorhanden ist. Die Fläche 146 ist eine geneigte Fläche, die ausgebildet ist, um den Spiralwindungen der Feder 104 zu entsprechen, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. Der Schlitz 144 ist vorgesehen, um in das obere Ende 134 der Feder 104 einzugreifen und das Reaktionsbauteil 106 mit der Feder 104 drehbar zu verbinden. Wenn das obere Ende 134 innerhalb des Schlitzes 144 angeordnet ist, ruht die obere Windung der Feder 104 auf der geneigten Fläche 146, um die Feder 104 und das Reaktionsbauteil 106 in einer insgesamt koaxialen Ausrichtung mit der Kurbelwelle 30 zu positionieren. Diese insgesamt koaxiale Ausrichtung mit der Kurbelwelle 30 stellt sicher, dass die Belastung, der die Feder 104 ausgesetzt ist, nur in einer Dreh- bzw. Torsionsrichtung auftritt. Das Reaktionsbauteil 106 ist mit der Kurbelwelle 30 durch eine Einwege- Kupplungsanordnung 150 drehbar verbunden.
Wie man am besten mit Bezug auf die Fig. 2, 4 und 5 sieht, enthält die Einwege- Kupplungsanordnung 151 ein äußeres Gehäuse 154, das aus Stahl oder ähnlichem gebildet ist, und das eingepresst oder in anderer Weise an dem Reaktionsbauteil 106 befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 154 ist eine Mehrzahl von umfänglich beabstandeten Rollenstiften 156 innerhalb von sich axial erstreckenden Vertiefungen drehbar angeordnet, die von dem Gehäuse 154 gebildet sind, und die rinnenförmigen Querschnitt haben. Ein Haltebauteil 158 aus Kunststoff, das beabstandete ringförmige Endbereiche 160 und integrale sich axial erstreckende Teile 162 enthält, ist innerhalb des Gehäuses 154 zwischen jeder Rolle 156 angeordnet. Jede der Vertiefungen ist im wesentlichen identisch, erstreckt sich über die volle Länge von jedem Stift 156, und enthält eine Rückwand 164, die im Gehäuse 154 gebildet ist, die sich in umfänglicher Richtung verjüngt von einem Ende, wo sie in maximaler radialer Entfernung von der Drehachse der Welle 30 angeordnet ist, bis zum gegenüberliegenden Ende, wo sie in einem minimalen radialen Abstand davon angeordnet ist. An dem Ort des maximalen radialen Abstands ist die Entfernung zwischen Welle 30 und Wand 164 gleich oder ein wenig größer als der Durchmesser jedes Stifts 1156, und an dem Ort des minimalen radialen Abstandes ist sie kleiner als der Durchmesser von jedem Stift. Eine insgesamt C-förmige Blattfeder 166 ist ebenfalls innerhalb jeder Vertiefung angeordnet und bewirkt, dass jeder Stift 156 in Richtung auf das radiale flachere Ende davon gedrängt wird. Jede Feder 166 wird von einem radialen Vorsprung 168 an jedem Bereich 162 des Halters 158 gehalten.
Wie am besten in Fig. 5 gezeigt ist, bewirkt somit die Drehung der Welle 30 entgegen dem Uhrzeigersinn, dass jeder Stift 156 gegen seine Feder 166 und in einen Bereich seiner Vertiefung hinein bewegt wird, in der der Stift 156 unter der Wirkung der Welle 30 sich frei bewegen kann, ohne dass Antriebskräfte von der Welle auf das Reaktionsbauteil 106 übertragen werden. Wenn jedoch die Drehrichtung der Welle 30 umgekehrt wird, bewirkt die Bewegung der Federn 166 und der Welle 30, dass jeder Stift 156 sich in einen flacheren Bereich seiner Vertiefung bewegt und dabei bewirkt, dass die Welle 30 das Reaktionsbauteil 106 betriebsmäßig antreibt. In einer hier bevorzugten Ausführung hat sich herausgestellt, dass eine Torrington Modell RC-121 610 oder entsprechende Einwege-Kupplungsanordnung ein befriedigendes Verhalten erbracht hat.
Während des normalen Betriebs des Verdichters 10 ist die Kurbelwelle 30 mit Bezug auf Fig. 5 in der Lage, sich in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Die Einwege- Kupplungsanordnung 150 ist außer Betrieb, und erlaubt dadurch die freie Drehung der Kurbelwelle 30 in bezug auf die untere Lagergehäusebaugruppe 26 und den Normalbetrieb des Verdichters 10. Wenn die Kurbelwelle 30 beginnt, sich in die entgegengesetzte oder rückwärts gerichtete Richtung zu drehen, verriegelt die Einwege-Kupplungsanordnung 150 die Kurbelwelle 30 mit einem oberen Reaktionsbauteil 106 der unteren Lagergehäuseanordnung 26. Die Drehung des unteren Reaktionsbauteils 106 durch die Kurbelwelle 30 bewirkt, dass die Feder 104 von einer Kraft in eine Richtung beaufschlagt wird, die versucht, die Mehrzahl der Windungen 132 weiter zu verwinden. Die auf die Feder 104 wirkende Kraft wird von dem unteren Lagergehäuse 102 aufgenommen, das infolge seiner Verriegelung mit den Beinen 110 des unteren Lagergehäuses 100 gegen Drehung gesichert ist. Die auf die Feder 104 wirkende Kraft durch die Kurbelwelle 30 und die resultierende Verwindung der Feder 104 bewirken ein gepuffertes oder relativ sanftes Abbremsen der Kurbelwelle 30 in der Rückwärtsrichtung, was wiederum eine Bewegung des drehenden Spiralbauteils 54 in die Rückwärtsrichtung schnell verhindert. Die Bremseigenschaften der unteren Lageranordnung 26 werden durch die Auslegung der Feder 104 bestimmt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine untere Lagergehäuseanordnung 226, die eine elastische Federbremse nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Die untere Lagergehäusebaugruppe 226 enthält ein unteres Lagergehäuse 100 und eine elastische Feder 204. Die elastische Feder 204 kann aus einem Elastomer, einem Polymer oder aus jedem anderen Material, das die gewünschten Leistungseigenschaften besitzt, hergestellt sein. Ein thermoplastisches Elastomer, dass annehmbare Leistungseigenschaften besitzt, ist DuPont Hytrel®.
Wie oben erwähnt enthält das untere Lagergehäuse 101 eine Mehrzahl von sich radial auswärts erstreckenden Beinen 110, von denen jedes mit dem Gehäuse 12 durch Schweißen oder auf andere, bekannte Weise verbunden ist. Das untere Lagergehäuse 100 weist eine Durchgangsbohrung 112 auf, in der die Lagerfläche 36 angeordnet ist und drehbar die Kurbelwelle 30 trägt. Der untere Teil der Bohrung 112 ist von einer Scheibe 114 verschlossen, die durch einen Sicherungsring 116 in Position gehalten wird. Eine Öffnung 118 erstreckt sich durch die Scheibe 114 und erlaubt damit dem Schmieröl in die Bohrung 38 zu fließen.
Die elastische Feder 204 enthält ein ringförmiges Oberteil 210 mit einer Mehrzahl von axial sich erstreckenden Beinen 212, die eine Mehrzahl von Schlitzen 220 bilden. Die Mehrzahl der Schlitze 220 entspricht der Mehrzahl der Beine 110 des unteren Lagergehäuses 100, und jeder Schlitz 220 ist in Eingriff mit einem entsprechenden Bein 110, um eine Drehung der Feder 204 infolge der Verbindung mit den Beinen 110 des unteren Lagergehäuses 100 zu verhindern. Ein ringförmiges Oberteil 210 der Feder 204 enthält ein allgemein scheibenförmiges Teil 240 und eine integrale ringförmige Wand 242. Die ringförmige Wand 242 dient als integrales Rotorschild, um den Ölstand in der Umgebung des rotierenden Motorrotors 46 und des unteren Gegengewichts 50 während des Betriebs des Kompressors 10 zu verringern. Die elastische Torsionsfeder 204 ist drehbar an der Kurbelwelle 30 durch eine Einwege-Kupplungsanordnung 150 befestigt.
In der Ausführung gemäß Fig. 6 und 7 ist der Aufbau und der Betrieb der Einwege- Kupplungsanordnung 150 grundsätzlich ähnlich zu der oben beschriebenen in Verbindung mit der vorherigen Ausführungsform. Während des normalen Betriebs des Verdichters 10 ist die Kurbelwelle in der Lage, sich in Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, mit Bezug auf Fig. 5. Die Einwege-Kupplungsanordnung 150 ist außer Betrieb und erlaubt daher die freie Drehung der Kurbelwelle 30 in Bezug zu der unteren Lagergehäusebaugruppe 226 und den normalen Betrieb des Verdichters 10. Wenn die Kurbelwelle 30 beginnt in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, verriegelt die Einwege-Kupplungsanordnung 150 die Kurbelwelle mit der Feder 204 der unteren Lagergehäusebaugruppe 226. Die Drehung der Feder 204 durch die Kurbelwelle 30 bewirkt eine auf die Feder 204 aufgebrachte Belastung, die von der Mehrzahl der sich axial erstreckenden Beine 212 aufgenommen wird, die infolge ihrer Verriegelung mit Beinen 110 des unteren Lagergehäuses 100 gegen Drehung gesichert sind. Der Widerstand der Feder 204 gegen Drehung wird von jedem der Beine 212 bewirkt, das mit einem entsprechenden Bein 110 in Eingriff ist. Die Verbindung zwischen Beinen 110 und 212 bewirkt eine Biegung der Beine 212, die einen Bereich von jedem Bein 212 auf Druck und einen Bereich von jedem Bein auf Zug infolge der Biegung beansprucht. Die Zug- und Druckkräfte bewirken, dass einer Drehbewegung der Feder 204 widerstanden wird. Die resultierende Verwindung der Feder 204 bewirkt ein gepuffertes relativ sanftes Abbremsen der Kurbelwelle 30 in der Rückwärtsrichtung, was wiederum schnell die Bewegung des drehenden Spiralbauteils 54 in Rückwärtsrichtung verhindert. Die Eigenschaften der unteren Lageranordnung 226 werden durch die Auslegung und Zusammensetzung der Feder 204 bestimmt.

Claims

1. Eine angetriebene arbeitleistende Vorrichtung (10) enthaltend:

einen angetriebenen Mechanismus (54, 64) zur Leistung von Arbeit;

einen Motor (28, 46) enthaltend eine Antriebswelle (30) und ein Gehäuse (12), wobei die Antriebswelle mit dem Mechanismus (54, 64) für deren wirksamen Antrieb verbunden ist; und

einen Einwege-Antriebsmittel (150), das die Antriebswelle (30) mit dem Gehäuse (12) wirksam verbinden;

dadurch gekennzeichnet, daß das Einwege-Antriebsmittel (150) ein federndes Element (104, 204) enthält, wodurch unerwünschte Drehung der Antriebswelle (30) in eine Richtung eine Belastung des federnden Elements durch die Antriebswelle bewirkt, und das Einwege-Antriebsmittel eine freie Drehung der Antriebswelle in eine entgegengesetzte Richtung erlaubt.

2. Ein Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung(10) eine Rotationsverdichter-Anordnung ist, und der Mechanismus ein Rotationskompressor ist.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung(10) eine Flügelblattverdichter-Anordnung ist, und der Mechanismus ein Flügelblattverdichter ist.

4. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Antriebsmechanismus(54, 64) und der Motor(46) in einem Gehäuse angeordnet sind, und das Einwege-Antriebsmittel (150) wirksam die Antriebswelle (30) und das Gehäuse (12) verbindet.

5. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Einwege- Antriebsmittel (150) eine Einwege-Kupplung enthält.

6. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche, wobei das federnde Element (104) eine Spiralfeder ist.

7. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5, wobei das federnde Element (204) ein elastomeres Material enthält.

8. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 5, wobei das federnde Element (204) ein polimeres Teil enthält.

9. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Einwege- Antriebsmittel (150) ein erstes Wirkungsteil (106) von der Antriebswelle (30) drehbar getragen enthält.

10. Eine Vorrichtung nach Anspruch 9 wenn abhängig von Anspruch 5, wobei das Einwege-Antriebsmittel(150) zwischen der Antriebswelle (30) und dem ersten Wirkungsteil (106) angeordnet ist.

11. Eine Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Einwege-Antriebsmittel ein zweites Wirkungsteil (100, 102) mit dem Gehäuse (12) befestigt enthält.

12. Eine Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das zweite Wirkungsteil ein Lagergehäuse (100) drehbar die Antriebswelle (30) tragend enthält.

13. Eine Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12 wenn abhängig von Anspruch 6, wobei die Spiralfeder (104) zwischen erstem und zweitem Wirkungsteil (102, 106) angeordnet ist.

14. Eine Vorrichtung nach jedem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Belastung des federnden Elements (104, 204) von einer Drehkraft auf das federnde Teil ausgeübt ist.

15. Eine Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Belastung des federnden Elements (104, 204) von einer Druckkraft auf das federnde Teil ausgeübt ist.

16. Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Belastung des federnden Elements (104, 204) von einer Zugkraft auf das federnde Teil ausgeübt ist.

17. Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Belastung des federnden Elements (104, 204) durch Biegen eines Teils des federnden Elements ausgeübt ist.