SE458791B - Fluidfoertraengningsanordning av spiralhjulstyp - Google Patents

Description

458 793_ 10 15 20 25 30 35 2 inre ändpartiet till den yttre änden har valts med samma dimension. Om tjockleken hos spiralelementet, i synnerhet den centrala delen av detsamma, ökas för att erhålla tillräcklig mekanisk hällfasthet, mäste därför tjockleken från det inre ändpartiet till den yttre änden av spiralelementet ökas. Till följd härav ökar vikten hos spiralelementet samtidigt som centrifugalkraften som alstras genom det kretsande spiral- hjulets kretsrörelse ökar. ökningen av centrifugalkraften kan orsaka allvarliga problem. exempelvis kraftigt slitage. skador m.m. på spiralhjulet.

Det är ett primärt ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en förbättring av fluidförträngningsanordningar av spiralhjulstyp, varvid den mekaniska hållfastheten förbättras utan att vikten ökar.

Det är ett annat ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en fluídförtrângningsanordning av spiralhjulstyp som uppfyller ovannämnda ändamål med enkla konstruktionsmedel.

En fluidkompressor av spiralhjulstyp enligt föreliggande upp- finning innefattar ett par spiralhjul, vilka vart och ett har en cirkulär ändplatta och ett därifrån utskjutande spiralele- ment. De bada spiralhjulen hâlles i ett vinkelförskjutet ooh radiellt förskjutet läge så att svepelementen passar i var- andra till bildande av ett flertal linjeanliggningar för åstadkommande av åtminstone ett par avtätade fluidfickor. En drivmekanism är verksamt förbunden med det ena spiralhjulet för att åstadkomma en kretsrörelse hos ett av spiralhjulen.

Ett rotationsförhindrande organ är förbundet med det ena spiralhjulet för att förhindra rotation av detta medan hjulet utför en kretsrörelse. volymen hos fluidfickorna varierar därigenom. Tjockleken hos spiralelementet hos det ena spiral- hjulet minskar gradvis från den inre änden av spiralelenentet till den yttre änden av detsamma. Tjockleken hos spiralelemen- tet på det andra spiralhjulet ökar gradvis från den inre änden av spiralelementet till den yttre änddelen av detsamma för att kompensera minskningen hos det mitt emot liggande spiralele- lllefltet. 10 15 20 25 30 35 èss 791 Ytterligare ändamål och särdrag hos uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till föredragna utföringsformer av uppfinningen på bifogade ritningar. där fig. 1 är en vertíkalsektionsvy av en kompressorenhet enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. fig.. 2a är en sektionsvy av ett kretsande spiralhjul som användes i fig. 1. fig. Zb är en sektionsvy tagen längs linjen II-II i fig. Za. fig. 3 är ett diagram som visar grundegenskaperna hos ett evolventformat svepelement hos det kretsande spiralhjulet i fíg. i, - fíg. Ga är en sektionsvy av ett fast spiralhjul som användes i rig. 1. fig. 4b är en sektionsvy tagen längs linjen IV-IV i fig. ia, fig. 5 är ett diagram som visar grundegenskaperna hos ett evolventformat svepelement hos det fasta spiralhjulet i fig. 4. fig. 6a är en vertikalsektionsvy som visar inpassningen mellan det kretsande och fasta spiralhjulet. och fíg. Gb är en sektíonsvv tagen längs linjen VI-VI i fig. Ga.

I fig. l visas en kylmedelskompressorenhet l i enlighet med föreliggande uppfinning. Enheten innefattar ett kompressorhus 10 bestående av en främre ändplatta 11 och en skålformad kåpa 12 som år fäst på sidoytan av den främre ändplattan ll. En' öppning 111 är upptagen i centrum av den främre ändplattan 11 för genomföring av en drivaxel 13. Ett ringformigt utsprång 112 som är koncentriskt med öppningen lll är utformat på insidan av den främre ändplattan ll och är riktat mot den skålformade kåpan 12. En yttre periferiyta hos det ringformiga utsprånget 112 sträcker sig in i öppningen av den skålformade kåpan 12. Den skålformade kåpan 12 är sålunda tillsluten av den främre ändplattan ll. En 0-ring 14 är monterad mellan den yttre periferiytan av det ringformiga utsprånget 112 och-in- sidan av den skålformade kåpan 12 för fasthållning av en tät- ning mellan de samverkande ytorna hos den främre ändplattan ll och den skålformade kåpan 12. Den främre ändplattan ll har en ringformig hylsa 15 som sträcker sig från den främre ändytan av ändplattan och omger drivaxeln 13 för bildande av ett axel- 458 79_1_ 10 15 20 25 30 35 tätningshålrum. vid utföringsformen enligt fig. 1 är hylsan 15 utformad skild från den främre ändplattan 11, varför hylsan 15 är fäst på den främre ändytan av den främre ändplattan ll medelst fästorgan, såsom skruvar 16. Alternativt kan hylsan 15 vara utformad ' 1 ett stycke med den främre ändplattan 11.

Drivaxeln 13 är roterbart uppburen av hylsan 15 över ett lager 17 beläget inuti den främre änddelen av hylsan 15. Drivaxeln 13 har en skivformad del 131 vid dess inre ändparti som är roterbart uppburet av den främre ändplattan ll över ett lager 18 beläget inuti öppningen lll i den främre ändplattan-11. En axeltätningsenhet 19 är monterad på drivaxeln 13 inuti axel- tätningshålrummet.

Drivaxeln 13 är förbunden med en elektromagnetisk koppling 20 som är belägen på den yttre periferidelen av hylsan 15. Driv- axeln 13 drivs sålunda av en yttre kraftkälla (exempelvis motorn i en bil) över den elektromagnetiska kopplingen.

Ett antal element är belägna inuti en inre kammare av huset 10,-däribland ett fast spiralhjul 21, ett kretsande spiralhjul 22. en drivmekanism för det kretsande spiralhjulet 22 samt en rotationsförhindrande axiallageranordning 23 för det kretsande spiralhjulet 22. Den inre kammaren av huset 10 begränsas mel- lan insidan av den skålformade kåpan 12 och den inre ändytan av den främre ändplattan ll.

Det fasta spiralhjulet 21 har en cirkulär ändplatta 211 och ett svep- eller evolventformat spiralelement 212 som är fäst på eller utskjuter från en sidoyta av den cirkulära ändplattan 211. Den cirkulära ändplattan 211 är även försedd med invän- digt gängade nav 213 som skjuter ut axiellt från plattans andra sidoyta. En axiell ändyta hos vardera navet 213 anligger mot insidan av en bottenändplatta 121 som är fäst medelst skruvar 24 som är indragna i naven från utsidan av bottenänd- plattan 121. Ett tätningselement 25 är monterat i ett runtom- gående spår på den yttre periferiytan av den cirkulära änd- plattan 211. så att den inre kammaren av huset uppdelas i en 10 15 20 25 30 35 458 791 bakre kammare 26 i vilken naven 213 hos det fasta spiralhjulet 21 är belägna, samt en främre kammare 27 1 vilken spiralele- mentet 212 hos det fasta spiralhjulet 21 är beläget.

Den skâlformade kåpan 12 är försedd med en fluidínloppsport 28 och en fluidutloppsport 29, vilka är anslutna till den bakre resp. främre kammaren 26 resp. 27. Ett hål eller en utloppe- port 214 är upptagen genom den cirkulära ändplattan 211 i ett läge nära centrum hos spiralelementet 212 för anslutning mel- lan den bakre kammaren 26 och de centrala fluidfickorna. En hladventil 30 häller utloppsporten 214 stängd. - Det kretsande spíralhjulet 22. som är beläget i den främre kammaren 26, har en cirkulär ändplatta 221 och ett svep- eller evolventformat spiralelement 222 som är fäst på eller utskju- ter från en sidoyta av den cirkulära ändplattan 221. Båda spiralelementen 212 och 222 är inpassade i varandra med en vínkelförskjutning av 180° och en förutbestämd radíell för- skjutning. Atminstone ett par fluidfickor begränsas mellan spiralelementen 212. 222. Det kretsande spíralhjulet 22 är roterbart uppburet i en bussning 31 över ett lager 32 monterat mellan den yttre períferiytan av bussningen 31 och en inre yta hos det ringformiga navet 223 som sträcker sig axiellt ut frän den bakre ytan av ändplattan 221. Bussningen 31 är förbunden med den inre änden av en skivformad del 131 vid ett ställe som är radíellt förskjutet eller excentrískt relativt drivaxelns 13 centrumaxel. Det kretsande spiralhjulet 22 utsätts sålunda för en kretsrörelse genom rotationen av drivaxeln 13.

Den rotationsförhindrande axiallageranordningen 23 är monterad mellan den inre ändytan av den främre ändplattan 11 och änd- ytan hos den cirkulära ändplattan 221 som är vänd mot den inre ändytan av den främre ändplattan 11. Den rotationsförhindrande axíallageranordningen 23 innefattar en East ring 231, som är fäst på den inre ândytan av det ringformíga utspränget 112 hos den främre ändplattan, en kretsande ring 232, som är fäst på ändytan av den cirkulära ändplattan 221, samt ett flertal laqerelement, såsom kulor 233 monterade mellan fickor 231a, 10 15 20 25 30 35 458 73,1 232a utformade på de båda ringarna 231. 232. vid utförings- formen enligt fig. 1 innefattar varje ring 231, 232 en lager- bansplatta 231A. 232A resp. en ringplatta 2313. 2328 utformade med fickor 231a. 232a. Alternativt kan lagerbansplattan och ringplattan utformas i ett stycke. Rotation av det kretsande spiralhjulet 22 under kretsrörelse förhindras genom samverkan mellan kulan 233 och ringen 231, 232. Den axiella belastningen från det kretsande spiralhjulet 22 upptas även på den främre ändplattan ll över kulorna 233.

Under kompressorns drift strömmar fluid in i den främre kammaren 27 via fluidinloppsporten 28 och inmatas i fluid- fickorna som bildas i de öppna utrymmena mellan den yttre änden av ett av spiralelementen 212, 222 och den yttre vägg- ytan hos det andra spiralelementet. När det kretsande spiral- hjulet 22 utför en kretsrörelse, rör sig dessa fluidfickor mot den centrala delen av spiralelementen med paföljd att volymen minskar och fluiden komprimeras. Den komprimerade fluiden ut- matas i den bakre kammaren 26 från den centrala fluidfickan hos spiralelementet via utloppsporten 214. Fluiden utmatas därefter till den yttre fluidkretsen via fluidutloppsporten 29.

I fig. 2 och 3 beskrives spiralelementet hos det kretsande_ spiralhjulet mer i detalj. Tjockleken hos spiralelementet 222 minskar gradvis mot det yttre ändpartiet. Den inre väggytan hos spiralelementet 222 bildas av evolventkurvan L1 som börjar vid en punkt som alstrar en cirkel och är förskjuten vinkelled en vinkel/81 från horisontalplanet. Cirkeln som alstrar evolventkurvan LI har en radie rg väggytan hos spiralelementet 222 är även ventkurva L2 i 1. Den yttre formad av en evol- som börjar vid en punkt på en cirkel som är vinkelförskjuten vinkeln/82 från horisontalplanet. Den cirkel som alstrar evolventkurvan L 2 har en radie rgz '"_'“ vilken är vald mindre än radien rgl . Vid detta arrangemang definieras tjockleken t hos spiralelementet genom avståndet mellan skärningspunkterna P. B hos de båda evolventkurvorna och tangenten till den alstrande cirkeln. Vid föreliggande uppfinning alstras emellertid två evolventkurvor genom olika 10 15 20 25 30 35 458 791 alstrande cirklar. varför den sanna tjockleken t' definieras vinelrätt mot tangenten genom skärningspunkten P. Skillnaden mellan tjocklekarna t och t' är emellertid mycket liten och kan sägas vara approximativt lika stora (t = t'). Även sträc- korna ëä och ÜÉ är approximativt lika stora. Tjockleken i punkten P bestäms därför genom följande formel: ff I - rqztgfißz) - rq1(ç¿-_ß1) (rgz-rqlßí + (rqzßz-rglfil) Radien rgl för den cirkel medelst vilken den inre väggkurvan formas. väljes emellertid större än radien rgz hos den cir- kel medelst vilken ytterväggkurvorna bildas, varför ändringa- förhållandet dt/df hos tjockleken definieras med minus.

Såsom nämnts ovan minskar tjockleken hos spiralelementet grad- vis från det inre ändpartiet till den yttre°änden. varför den totala vikten hos det kretsande spiralhjulet minskar under bibehållande av den mekaniska hållfastheten hos spiralelemen- tet. Den genom kretsrörelsen alstrade centrifugalkraften hos det kretsande spiralhjulet 22 kan därigenom minskas. Å andra sidan ökar tjockleken hos spiralelementet 212 på det fasta spiralhjulet 21 successivt för kompensation av minsk- ningen av tjockleken hos det mitt emot liggande spiralelemen- tet. såsom visas i fig. 4. Enligt fig. 5 formas den inre vägg- ytan av spiralelementet 212 hos det fasta spiralhjulet 21 genom evolventkurvan L3 som börjar vid en punkt på den alstrande cirkeln som är vinkelförskjuten vinkeln¿ß3 från norisontalplanet. Den alstrande cirkeln för evolventkurvan L3 har en radie rga. Den yttre väggkurvan hos spiralele- mentet 212 formas också genom evolventkurvan L¿ som börjar vid en punkt på den alstrande cirkeln som är radiellt förskju- ten en vinkel/64 från horisontalplanet. Den alstrande cir- keln för evolventkurvan L har en radie rga som är vald 4 större än radien rg3.

Vid detta arrangemang bestäms tjockleken t vid punkten P på 10 15 458 791. evolventkurvan L3 genom följande formel: t=1'.' rqqgígl-å) - r§3(ç5-_ß3) = trqfrg3lgí+trqgßfr Radien rgê hos den alstrande cirkeln medelst vilken den yttre väggkurvan formas är vald större än radien rq3 hos den alstrande cirkeln medelst vilken den inre vâggkurvan formas, varför ändríngsförhållandet (dt/dçß hos tjockleken definieras med p1¶§.= Såsom visas i fig. 6 kompenseras minskningen av tjockleken hos det kretsande spíralelementet 222 genom en ökning av tjock- leken av det fasta spiralelementet 212. varför det kretsande spiralhjulet 22 tillförsäkrar en kretsrörelse med en förut- bestämd kretsradie.

Claims (3)

47» LH CD *J NO -A Patentkrav

1. l. Fluidförträngningsanordning av spiralhjulstyp. innefattande ett par spíralhjul (21. 22). vilka vart och ett har en cirku- lär ändplatta (211. 221) samt ett svepelement (212. 222) fäst på eller utskjutande från ena sidoytan av ändplattan. vilka båda spíralhjul är förskjutna i vínkelled och radiell led så att svepelementen (212, 222) passar i varandra till bildande av ett gleïtal linjeanliggningar för begränsande av åtminstone ett par avtätade fluidfickor. en drivmekanísm (13) som är verksamt förbunden med det ena (22) av spiralhjulen för att åstadkomma en relativ kretsrörelse hos nämnda ena spiralhjul (22) relativt det andra spiralhjulet (21) för att därigenom ändra volymen hos fluidfickorna. k ä n n e t e c k n a d av att svepelementet (222) hos nämnda ena spíralhjul (22) har en tjocklek som gradvis minskar mot dess yttre ändparti. medan svepelementet (212) hos det andra spíralhjulet (21) har en tjocklek som gradvis ökar för att kompensera minskningen av tjockleken hos det mitt emot liggande spiralelementet för att därigenom förhindra upplösning av linjeanliggningarna mellan de båda svepelementen (212. 222).

2. Fluidförträngningsanordning enligt krav 1. k ä n n e - t e c k n a d av att en inre väggyta och en yttre väggyta nos svepelementet (222) hos nämnda ena spíralhjul (22) bildas av Fe cirkelevolventkurvor (Ll. Lz), vilkas kurvalstrande cirklar var och en har olika radie (rgl. rgz).

3. Fluidförträngningsanordning enligt krav l eller 2. k ä n - n e t e c k n a d av att en inre väggyta och en yttre väggyta hos svepelementet (212) hos det andra spíralhjulet (21) bildas av cirkelevolventkurvori(L3. L4). vilkas kurvalstrande " ' cirklar har olika radie (rga, rg4).