SE458789B - Fluidfoertraengningsanordning av spiralhjulstyp - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 458 789 2 tappen på ett fribärande sätt uppkommer en axiell skevning hos detta kretsande spiralhjul. Axiell skevning uppkommer även på grund av att rörelsen hos det kretsande spiralhjulet ei är en roterande rörelse kring det kretsande spiralhjulets centrum utan är en kretsrörelse som alstras genom den excentriska rörelsen hos vevtappen som drivs genom rotationen hos driv- axeln. Flera problem uppkommer genom närvaron av denna axiella skevning. däribland felaktig tätning vid linjeanliggningarna. vibratipn hos anordníngen under drift samt buller orsakade av den f§siska kontakten mellan spiralelementen. En enkel och direkt lösning på dessa problem är användningen av en axial- lageranordning för att uppta axiella belastningar. Fluidför- trängníngsanordningen av spiralhjulstyp är därför försedd med en axiallageranordníng inuti huset.

Ett nyligen gjort försök att förbättra de rotationsförhindran- de och axialkraftupptagande anordningarna vid fluídförträng- ningsanordníngar av spiralhjulstyp beskrives i US-A- § 160 629 och 4 259 043. De rotationsförhindrande och axialkraftuppta- gande funktionerna vid dessa US patentskrifter är integrerade med varandra. Ett rotationsförhíndrande axíallagerorgan enligt dessa patentskrífter innefattar en grupp ínskärningar utforma- de på ändytan av den cirkulâra ändplattan hos det kretsande spiralhjulet och en andra grupp ínskârníngar utformade på ändytan av den på huset fästa fasta plattan. Ett flertal kulor eller sfärer är placerade mellan ínskärningarna hos de båda ytorna. vid detta arrangemang bestäms den maximala kretsradien för denna rotationsförhindrande axiallageranordning av vissa fak- torer, såsom diametern hos kulan, diametern hos varje inskär- ning på ytorna och förskjutningsläget hos kulorna i inskår- ningarna, varjämte även kretsradien för det kretsande spiral- hjulet bestäms av antalet varv hos spiralelementet. Både kretsradien hos den rotatiosnsförhindrande axiallageranord- ningen och det kretsande spíralhjulet bör därför väljas lika stor för att tillförsäkra den rotationsförhindrande funktio- nen. Med tanke på dimensionsfel uppkomna genom til- 10 15 20' 25 30 35 lverkníngsprocessen av delarna och sammansättningen av anord- ningen måste kretsradien hos den rotationsförhíndrande axial- lageranordningen göras större än kretsradien hos det kretsande spiralhjulet för att upprätthålla tätningen hos fluidfickorna.

Därigenom uppkommer spel hos kulorna i anordningen.

Vidare bestäms rotationsmomentet (ZJ. vilket orsakar rotatio- nen av det kretsande spiralhjulet, genom följande formel: g” 'Z (rotationsmoment) = Fg X 1/2 ro där Fg är den resulterande kraften hos gastrycket som verkar i på spiralelementet, ro är avståndet mellan centrum hos det f fasta spiralhjulet och centrum hos det kretsande spiralhjulet z (nedan benämnt “vevradien"). Riktningen hos detta moment ' överensstämmer med rotationsriktníngen hos drivaxeln. Detta rotationsmoment upptas av den rotationsförhindrande axialla- geranordningen. Ibland är dock riktningen hos momentet för- skjuten relativt drivaxelns rotationsriktning, eftersom gas- tryckkraften ändras. Om kulan vid denna tidpunkt är belägen i den rotationsförhíndrande axiallageranordningen för att til- låta spel, omställes riktningen hos den kraft som verkar på kulorna. vilket orsakar riktningsförskjutningen av momentet. vibrationer uppkommer därigenom i kulornas spelläge.

Under hänvisning till fig. 1 och 2 beskrives funktionen av ovannämnda fenomen. Fig. 1 är schematisk sektionsvy som visar förhållandet vid tidigare kända fasta och kretsande spiral- hjul. Fig. 2 är ett tryckfördelníngsdiagram som visar trycket i de avtätade fickorna vid sektionen A-A i fig. 1. vid de tidigare kända spiralhjulselementen överensstämmer antalet varv hos spiralelementet med varandra, dvs. det fasta och_ kretsande spiralhjulet är formade som en spegelbild av--- _ varandra. Såsom visas i tig. 2 blir gastrycksfördelningen sym- metrisk vid mittpunkten hos vevradien ro. Den resulterande kraften hos gastrycket Fg verkar sålunda på mittpunkten av vevradien ro vinkelrätt mot riktningen för vevradien r°.

Kraften Fd, vars vektor är densamma som den resulterande kraf- 10 15 20 25 30 35 458 789 4 ten Fg och riktad åt motsatt håll, verkar på det kretsande hju- lets centrum för balansering av den resulterande kraften Fg.

De båda krafterna Fg och Fd bildar sålunda ett momentpar och detta momentpar, dvs rotationskraften på det kretsande spiral- hjulet, bestäms genom Fg x ro/2. Vid detta arrangemang kan ro- tationskraften ändras genom ändring av gastrycket, och till följd av denna ändring ändras spelet hos kulorna inuti den rotations- förhindrande axiallageranordningen.

Det är ett primärt ändamål med föreliggande uppfinning att åstad- komma in förbättrad fluidförträngningsanordning av spiralhjuls- typ, som löser problemet med onyttiga vibrationer och buller.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en fluidförträngningsanordning av spiralhjulstyp, som är enkel till sin konstruktion och har låg vikt.

Fluidförträngningsanordningen enligt uppfinningen innefattar ett par spiralhjul, vilka vart och ett har en cirkulär ändplatta från vilken utskjuter ett spiralsvepelement, vilka båda spiral- svepelement är inpassade i varandra med en vinkelförskjutning och radiell förskjutning för bildande av ett flertal linjeanliggnin- gar för begränsande av åtminstone ett par avtätade fluidfickor, ett drivorgan som är verksamt förbundet med det ena spiralhjulet för åstadkommande av en kretsrörelse hos detta hjul, samt ett ro- tationsförhindrande organ för att förhindra rotation av nämnda ena hjul under dess kretsrörelse för att därigenom ändra volymen hos fluidfickorna. Det för uppfinningen speciellt utmärkande är här- vid att spirallängden hos spiralsvepelementet hos det ena spiral- hjulet är längre än spirallängden hos spiralsvepelementet hos det andra spiralhjulet, så att gastrycksfördelningen i de avtätade fluidfickorna blir asymmetriskt med avseende på centrumet hos de i varandra inpassade spiralhjulen för att därigenom öka rota- tionsmomentet hos det kretsande spiralhjulet.

Ytterligare ändamål, särdrag och andra aspekter hos föreliggande uppfinning beskrives i sanband med en föredragen utföringsform av föreliggande uppfin- ning i efterföljande beskrivning under hänvisning till bifogade ritningar, där frg. 1 är en schematisk sektionsvy som visar förhållandet mellan ett 10 15 20 25 30 35 fast och ett kretsande spiralhjul vid en förut känd konstruk- tion. fig. 2 är en tryckfördelningskurva som visar trycket i varje fluidficka vid sektionen A-A i fig. 1. fig. 3 är en vertikalsektionsvy av en kompressorenhet av spiralhjulstyp i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning. fig. 4 är en sprängvy av ett rotationsförhindrande axiallagerorgan i fig. 3, fig. 5 är en schematisk sektionsvy som visar förhål- landet mellan det fasta och det kretsande spiralhjulet i en- lighet med uppfinningen. och fig. 6 är en tryckfördelnings- kurvaísom visar trycket i varje fluidficka i sektionen.B-B i fíg. 5.

I fig. 5 visas en fluidförträngningsanordning av spiralhjuls- typ i enlighet med föreliggande uppfinning i form av en kom- pressorenhet 1 av spiralhjulstyp. Kompressorn 1 innefattar ett kompressorhus 10 med en främre ändplatta ll och en skâlformad kåpa 12 som är monterad mot en ändyta på den främre ändplattan 11. En öppning 111 är upptagen i mitten på den främre ändplat- tan 11 för genomföring av en drivaxel 13. Ett ringformigt ut- sprâng 112 är utformat på en bakre ändyta av den främre änd- plattan 11. Det ringformade utsprånget 112 är vänt mot den skålformade kåpan 12 och är koncentriskt med öppningnen 111.

En yttre periferiyta hos det ringformíga utsprånget 112 ' sträcker sig in i en inre vägg av öppningen hos den skälforma- ade kåpan 12. öppningen hos den skålformade kåpan 12 är sålunda täckt av den främre ändplattan ll. En 0-ring 14 är anbragt mellan den yttre periferiytan hos det ringformiga utsprânget 112 och innerväggen hos öppningen av den skålformade kåpan 12 för tätning av de samverkande ytorna hos den främre ändplattan 11 och den skålformade kåpan 12.

En ringformig hylsa 15 skjuter ut från den främre ändytgnzav den främre ändplattan ll så att den omger drivaxeln 13 och begränsar ett hålrum för en axeltätning. I den i fig. 3 visade utföringsformen är hylsan 15 utformad skild från den främre ändplattan ll. Hylsan 15 är därför fäst på den främre ändytan av den främre ändplattan ll med hjälp av icke visade skruvar.

En O-ring 16 är anbragt mellan ändytan hos hylsan 15 och den 458 789 ß 10 15 20 25 30 35 ändplattan ll och hylsan Alternativt kan hylsan 15 vara utformad i ett stycke med den främre ändplattan ll. yttre änden av drívaxeln 13 som utskjuter från hylsan 15. Rem- skivan 22, den magnetiska spolen 24 och ankarplattan 26 bildar en magnetisk koppling. Under drift drives dri vaxeln 13 av en yttre kraftkälla, exempelvis motorn hos en bil tionstransmissionsanordning såsom den ovan bes ka kopplingen. . över en rota- krivna magnetis- Btt antal element är belägna inuti den inre kammaren av den skâlformade kåpan 12. däribland det fasta s piralhjulet 278. det kretsande spiralhjulet 28. en drivmekanism för det kret- sande spiralhjulet 28 samt en rotationsförhindrande axialla- geranordning 35 för det kretsande spiralhjulet 28. Den inre kammaren av den skålformade kåpan 12 bildas mellan innerväggen av den skâlformade kåpan 12 och den bakre ändytan av den främre ändplattan ll. 'Å Det fasta spiralhjulet 27 innefattar en rund ändplatta 271 och ett svep- eller spiralelement 272 som är fäst på eller ut- skjuter från ena ändytan av ändplattan 271. Det fasta spiral- hjulet 27 är fixerat i den inre kammaren av den skålformade 10 15 20 25 30 35 7 458 789 kåpan 12 medelst skruvar 27 som är indragna i ändytan 271 från i utsidan av kåpan 12. Den cirkulära ändplattan 271 hos det fasta spiralhjulet 27 uppdelar den inre kammaren av den skål- formade kåpan 12 i en främre kammare 29 och en bakre kammare 30. En tätningsring 31 är belägen i ett runtomgående spår hos den cirkulära ändplattan 271 till bildande av en tätning mel- lan den inre väggen av den skålformade kåpan 12 och utsidan av den cirkulära ändplattan 271. Spiralelementet 272 hos det fasta spiralhjulet 27 är beläget i den främre kammaren 29. :__ Det kretsande spiralhjulet 28, som är beläget i den främre kammaren 29, innefattar en cirkulär ändplatta 281 och ett svep- eller spíralelement 282. som är fäst pä eller utskjuter från ena ändytan av den cirkulära ändplattan 281. Spiralele~ menten 271 och 282 passar i varandra med en vinkelförskjutning av 180° och med en förutbestämd radiell förskjutning. spiral- elementen 272 och 282 begränsar åtminstone ett par avtätade fluidfickor mellan deras samverkande ytor. Det kretsande spiralhjulet 28 är roterbart uppburet av en bussning 33 över ett lager 34, monterat mellan den yttre periferiytan av buss- ningen 33 och insidan av ett nav 273 som skjuter ut från den andra ändytan av den cirkulära ändplattan 281. Bussningen 33 är förbunden med en inre ände av skivan 19 vid en punkt ral diellt förskjuten eller excentriskt belägen relativt driv- axelns 13 centrumaxel.

Den rotationsförhindrande axiallageranordníngen 35 är anordnad runt navet 273 hos det kretsande spiralhjulet 27 och mellan den inre ändytan av den främre ändplattan ll och ändytan hos den cirkulära ändplattan 281 som är vänd mot den inre ändytan av den främre ânplattan ll. Den rotationsförhindrande axial- lageranordningen 35 innefattar en fast ring 351 som är monte- rad mot den inre ändytan av den främre ändplattan 11, en' kretsande ring 352, som är fäst mot ändytan hos den cirkulära ändplattan 281, och ett flertal lagerelement. såsom kulor 353. som är anbragta mellan fickor 35la och 352a bildade av ringar- na 35l och 352. En rotation av det kretsande spiralhjulet 28 under kretsrörelse förhindras genom samverkan mellan kulorna 458 789 8 10 15 20 25 30 35 353 och ringarna 351. 352. Den axiella tryckbelastningen från det kretsande spiralhjulet 28 upptages av den främre ändplat- tan ll över kulorna 353.

Den skâlformade kåpan 12 har en inloppsöppning 36 och en ut- loppsöppning 37 för anslutning av kompressorenheten till en yttre fluidkrets.

Fluid från den yttre fluidkretsen inmatas i fluidfíckorna i kompressorenheten via inloppsöppningen 36.

Fluidfickorna består av öppna utrymmen bildade mellan spiral- elementen 272 och 282 när det kretsande spiralhjulet 2 8 kret- sar, varvid fluiden i fluidfickorna rör sig mot centrum av spiralelementen och komprimeras. Den komprimerade fluiden från fluidfickorna utmatas i utmatningskammaren 301 hos den bakre kammaren 30 från fluidfíckorna via en öppning 274 upptagen genom den cirkulära ändplattan 271. Den komprimerade fluiden utmatas därefter till den yttre fluidkretsen via utloppsöpp- ningen 37. såsom visas i fig. 5 är vid detta arrangemang den radiella längden av spiralelementet 282 hos det kretsande hjulet 28 längre än den radiella längden av spiralelementet 272 hos det fasta hjulet 27. Gastrycksfördelningen inuti de i varandra passande spiralbjulen frångår därigenom det symmetríska till- ståndet, dvs. såsom visas i fig. 6 är trycket i fluidfíckorna. som är belägna på linjen som förbinder kontaktpunkten mellan ' de båda spiralelementen, osymmetriskt relativt de båda spiral- hjulens centrum. verkningspunkten för den resulterande kraften Fg är därför förskjuten mot den högra sidan av tryckfördel- níngskurvan. Avståndet mellan verkningspunkten för den resul- terande kraften Fg och det kretsande spiralhjulets centrum. på vilket reaktionskraften Fd verkar. blir sålunda längre än nal- va vevradiens ro. varvid momentparet, dvs. rotationskraften på det kretsande spiralhjulet 28, bestäms genom följandeïfor- mel: I _ Fg x ( 22-+ få) där (íâzcß) är avståndet mellan verkníngspunkten för den 2 3 10 9 458 789 resulterande kraften Fg och det kretsande spíralhjulets centrum.

I jämförelse med ovannämnda rotationskraft och den tidigare rotationskraften är den nu aktuella rotationskraften, som bestäms genom Fg x (;2 +/5) större än den tidigare rotations- kraften som bestäms genom Fg x 3 r. Den magnetiska kraften_ som verkar på den rotationsförhindrande axiallageranordningen ökar därför för att därigenom fast fixera kulorna i fickorna.

Vibrañäoner hos det kretsande spiralhjulet. vilka uppkommer genom spel hos kulorna hos den rotationsförhindrande axialla- geranordningen. förhindras därigenom.

Claims (3)

458 789 10 Patentkrav

1. Fluidförträngningsanordning av spiralhjulstyp, innefattan- de ett par spiralhjul (27. 28). vilka vart och ett har en cirkulär ändplatta (271. 281) från vilken utskjuter ett spíralsvepelement (272, 282), vilka båda spiralsvepelement är. inpassade i varandra med en vínkelförskjutning och radiell förskjutning för bildande av ett flertal línjeanliggningar för begšänsande av åtminstone ett par avtätade fluidfickpr, ett drívorgan (13) som är verksamt förbundet med det ena spíralhjulet (28) för ástadkommande av en kretsrörelse hos detta hjul. samt ett rotationsförhindrande organ (35) för att förhindra rotation av nämnda ena hjul (28) under dess krets- rörelse för att därigenom ändra volymen hos fluidfickorna, k ä n n e t e c k n a d av att spirallângden hos spiral- svepelementet (282) hos det ena spiralhjulet (28) är längre än spirallângden hos spíralsvepelementet (272) hos det andra spiralhjulet (27). så att gastrycksfördelningen i de avtätade fluídfíckorna blir asymmetriskt med avseende på centrumet hos de i varandra ínpassade spiralhjulen (27, 28) för att där- igenom öka rotationsmomentet hos det kretsande spiralhjulet.

2. Fluidförträngningsanordning enligt krav 1, t e c k n a d k ä n n e - av att spiralsvepelementet (282) med den större längden finns på det kretsande spiralhjulet (28).

3. Fluidförträngníngsanordning enligt krav l eller 2. varvid det rotatíonsförhindrande organet utgöres av en kulkopplings- anordning (351, 352. 353), k ä n n e t e c k n a d av att rotationsmomentet bestäms genom Fgx (gg + B). där Fg är den resulterande kraften hos gastrycket som verkar på spíralelementet och (šg + B) är avståndet mellan verk- V ningspunkten för den resulterande kraften Fg och det kretsan- de spíralhjulets centrum. och verkar på kulor (353) hos kul- kopplíngsanordníngen för att förhindra vibrationer hos kul- kopplingsanordníngen under kretsrörelsen av det kretsande spiralhjulet (28).