DE102021110772A1

DE102021110772A1 - Zentrifugalkompressor

Info

Publication number: DE102021110772A1
Application number: DE102021110772.5A
Authority: DE
Inventors: Yohei Takase; Yoshiyuki Nakane; Satoru Mitsuda; Hiroaki Kato; Ryosuke FUKUYAMA; Daisuke Watanabe; Kaho TAKEUCHI
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2020-05-01
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2021-11-04
Also published as: US11448234B2; US20210340993A1; JP7342781B2; JP2021175881A; CN113586475A; CN113586475B

Abstract

Erste und zweite Druckentlastungsdurchgänge erstrecken sich von einer Ölwanne in einer verzweigenden Art und Weise und gehen ineinander über, um einen Übergangsabschnitt zu bilden. Oberhalb des Übergangsabschnitts ist eine Druckentlastungsbohrung angeordnet, und ein erster Druckentlastungsdurchgang ist unterhalb des Übergangsabschnitts angeordnet. Die minimale Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs ist kleiner als die minimale Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs. Der zweite Druckentlastungsdurchgang enthält einen gebogenen Abschnitt, der durch Biegen des zweiten Druckentlastungsdurchgangs gebildet wird. Der gebogene Abschnitt ist eingerichtet, eine Gas-/Flüssigkeitstrennung durch Zerdrücken von Blasen durchzuführen. Wenn das Öl von dem gebogenen Abschnitt den Übergangsabschnitt erreicht, wird es über den ersten Druckentlastungsdurchgang in die Ölwanne zurückgeführt. Wenn das Gas von dem gebogenen Abschnitt den Übergangsabschnitt erreicht, wird es über die Druckentlastungsbohrung zu der Außenseite des Gehäuses abgeführt.

Description

HINTERGRUND
1. Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Zentrifugalkompressor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 2016-186238 A offenbart einen Zentrifugalkompressor. Der Zentrifugalkompressor umfasst eine langsam drehende Welle, ein Laufrad, das an einer schnell drehenden Welle befestigt ist, und einen Drehzahlerhöher, der die Energie von der langsam drehenden Welle auf die schnell drehende Welle überträgt. Der Zentrifugalkompressor umfasst ferner ein Gehäuse und eine Trennwand. Das Gehäuse umfasst eine Laufradkammer, in der sich das Laufrad befindet, und eine Drehzahlerhöhungskammer, in der sich der Drehzahlerhöher befindet. Die Trennwand trennt die Laufradkammer und die Drehzahlerhöhungskammer voneinander ab. Die Trennwand hat eine Einführbohrung, durch die die schnell drehende Welle geführt ist. Der Zentrifugalkompressor umfasst zudem ein Dichtungselement, eine Ölwanne und einen Öldurchgang. Das Dichtungselement ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle und der inneren Umfangsfläche der Einführbohrung vorgesehen. Die Ölwanne speichert Öl, das dem Drehzahlerhöher zugeführt werden soll. Der Öldurchgang führt in der Ölwanne gespeichertes Öl dem Drehzahlerhöher zu und leitet das Öl in die Ölwanne zurück. Das dem Drehzahlerhöher zugeführte Öl reduziert eine Reibung und verhindert eine Reibverschweißung in Gleitabschnitten der schnell drehenden Welle und des Drehzahlerhöhers. Das Dichtungselement verhindert ein Auslaufen des in der Drehzahlerhöhungskammer gespeicherten Öls durch die Einführbohrung in die Laufradkammer.
Wenn Gas durch eine Rotation des Laufrads verdichtet wird, wird der Innendruck der Laufradkammer erhöht. Das verdichtete Gas strömt von der Kante der Laufradrückseite zum Freiraum an der Laufradrückseite. Dadurch erhöht sich der Druck im Freiraum an der Rückseite des Laufrads. Das Gas kann aus dem Freiraum auf der Rückseite des Laufrads durch den Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle und der inneren Umfangsfläche der Einführbohrung in die Drehzahlerhöhungskammer entweichen, was den Druck in der Drehzahlerhöhungskammer erhöhen kann. Außerdem kann der Druck in der Laufradkammer niedriger werden als der Druck in der Drehzahlerhöhungskammer, z. B. wenn sich das Laufrad bei einer geringen Drehzahl dreht oder wenn sich der Zentrifugalkompressor in einem gestoppten Zustand befindet. In diesem Fall kann das Öl in der Drehzahlerhöhungskammer durch den Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle und der inneren Umfangsfläche der Einführbohrung in die Laufradkammer entweichen.
Zum Beispiel offenbart die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP 2019-157707 A einen Zentrifugalkompressor, der einen Druckentlastungsdurchgang enthält. Der Druckentlastungsdurchgang verbindet eine Ölwanne und die Außenseite des Zentrifugalkompressors (die Atmosphärenseite), um einen Druckanstieg in der Drehzahlerhöhungskammer zu begrenzen. Diese Konfiguration gibt Druck durch den Druckentlastungsdurchgang frei, wenn der Druck in der Drehzahlerhöhungskammer ansteigt. Dadurch wird ein Anstieg des Drucks in der Drehzahlerhöhungskammer begrenzt.
Da dem Drehzahlerhöher Öl zugeführt wird, sammelt sich das Öl in der Drehzahlerhöhungskammer an. Das in der Drehzahlerhöhungskammer angesammelte Öl wird durch den Drehzahlerhöher gerührt. Dadurch werden Blasen im Öl erzeugt. Die im Öl erzeugten Blasen sammeln sich in dem Öldurchgang, der z. B. mit dem Druckentlastungsdurchgang der Ölwanne verbunden ist. Bei dem in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 2019-157707 A offenbarten Zentrifugalkompressor sind die Ölwanne und die Außenseite des Gehäuses immer über den Druckentlastungdurchgang miteinander verbunden. Dementsprechend kann das in der Ölwanne gespeicherte Öl mit eingeschlossenen Blasen zum Druckentlastungsdurchgang fließen, so dass die Blasen aus dem Druckentlastungsdurchgang nach außen strömen können. Dadurch wird die dem Drehzahlerhöher zugeführte Ölmenge reduziert.
ZUSAMMENFASSUNG
Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Zentrifugalkompressor bereitzustellen, der in der Lage ist, eine Verringerung der Ölmenge, die einem Drehzahlerhöher zugeführt wird, zu begrenzen.
Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, die weiter unten in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist weder dazu gedacht, wichtige Merkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen.
In einem allgemeinen Aspekt umfasst ein Zentrifugalkompressor eine langsam drehende Welle (Welle mit geringer Drehzahl), die von einer Antriebsquelle rotiert wird, ein Laufrad/ Flügelrad, das an einer schnell drehenden Welle (Welle mit hoher Drehzahl) befestigt ist, die mit einer höheren Drehzahl als eine Drehzahl der langsam drehenden Welle rotiert, einen Drehzahlerhöher, der die Energie der langsam drehenden Welle auf die schnell drehende Welle überträgt, ein Gehäuse, eine Ölwanne, einen Öldurchgang und einen Druckentlastungsdurchgang. Das Gehäuse umfasst eine Antriebsquellenkammer, in der die Antriebsquelle untergebracht ist, eine Laufradkammer, in der sich das Laufrad befindet, eine Drehzahlerhöhungskammer, in der der Drehzahlerhöher untergebracht ist, und eine Trennwand mit einer Einführbohrung, durch die die schnell drehende Welle geführt ist. Die Trennwand trennt die Laufradkammer und die Drehzahlerhöhungskammer voneinander ab. Das Dichtungselement ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle und einer inneren Umfangsfläche der Einführbohrung vorgesehen. Die Ölwanne speichert das dem Drehzahlerhöher zugeführte Öl. Der Öldurchgang führt das in der Ölwanne gespeicherte Öl dem Drehzahlerhöher zu und leitet das Öl in die Ölwanne zurück. Der Druckentlastungsdurchgang verbindet die Ölwanne mit einer Druckentlastungsbohrung, die sich in einer Außenfläche des Gehäuses öffnet. Der Druckentlastungsdurchgang umfasst einen ersten Druckentlastungsdurchgang und einen zweiten Druckentlastungsdurchgang, die sich von der Ölwanne aus in einer verzweigenden Weise erstrecken. Der zweite Druckentlastungsdurchgang geht in den ersten Druckentlastungsdurchgang über, um einen Übergangsabschnitt/ zusammenführenden Abschnitt zu bilden. Die Druckentlastungsbohrung ist oberhalb des Übergangsabschnittes in einer Richtung der Schwerkraft angeordnet. Der erste Druckentlastungsdurchgang ist unterhalb des Übergangsabschnitts in der Richtung der Schwerkraft angeordnet. Eine minimale Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs ist kleiner als eine minimale Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs. Der zweite Druckentlastungsdurchgang enthält einen gebogenen Abschnitt, der durch Biegen/ Abwinkein/ Krümmen des zweiten Druckentlastungsdurchgangs gebildet ist. Der gebogene Abschnitt ist so eingerichtet, dass er eine Gas-/Flüssigkeitstrennung durch Zerdrücken von Blasen ausführt. Wenn das Öl vom gebogenen Abschnitt den Übergangsabschnitt erreicht, wird es über den ersten Druckentlastungsdurchgang in die Ölwanne zurückgeführt. Beim Erreichen des Übergangsabschnitts vom gebogenen Abschnitt aus wird Gas über die Druckentlastungsbohrung zu einer Außenseite des Gehäuses abgelassen/ abgeleitet.
Weitere Merkmale und Aspekte werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen Zentrifugalkompressor gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 3-3 in 1.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 4-4 in 1.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 5-5 in 1.

In den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen Elemente. Die Zeichnungen sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu und die relative Größe, die Proportionen und die Darstellung der Elemente in den Zeichnungen können aus Gründen der Klarheit, der Veranschaulichung und der Einfachheit übertrieben sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Beschreibung vermittelt ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme. Modifikationen und Äquivalente der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme sind für einen Fachmann offensichtlich. Die Abfolgen der Vorgänge sind beispielhaft und können offensichtlich von einem Fachmann geändert werden, mit Ausnahme von Vorgängen, die notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge ablaufen. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die dem Fachmann bekannt sind, können weggelassen werden.
Beispielhafte Ausführungsformen können unterschiedliche Formen haben und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele sind jedoch gründlich und vollständig und vermitteln einem Fachmann den vollen Umfang der Offenbarung.
Ein Zentrifugalkompressor 10 gemäß einer Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben. Der Zentrifugalkompressor 10 der vorliegenden Ausführungsform ist an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert, das mit einer Brennstoffzelle als Energiequelle fährt. Der Zentrifugalkompressor 10 versorgt die Brennstoffzelle mit Luft. In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe „obere“, „aufwärts“, „oberhalb“, „untere“, „abwärts“, „unterhalb“ und andere Begriffe, die vertikale Positionsbeziehungen angeben, in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft definiert.
Wie 1 zeigt, umfasst ein Gehäuse 11 des Zentrifugalkompressors 10 ein Motorgehäuseelement 12, ein Drehzahlerhöhergehäuseelement 13, das mit dem Motorgehäuseelement 12 gekoppelt ist, eine Platte 14, die mit dem Drehzahlerhöhergehäuseelement 13 gekoppelt ist, ein Kompressorgehäuseelement 15, das mit der Platte 14 gekoppelt ist, und ein hinteres Gehäuseelement 16, das mit dem Motorgehäuseelement 12 auf einer Seite gegenüber dem Drehzahlerhöhergehäuseelement 13 gekoppelt ist. Das Motorgehäuseelement 12, das Drehzahlerhöhergehäuseelement 13, die Platte 14, das Kompressorgehäuseelement 15 und das hintere Gehäuseelement 16 sind aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, gefertigt. Das Gehäuse 11 ist im Wesentlichen röhrenförmig. Das hintere Gehäuseelement 16, das Motorgehäuseelement 12, das Drehzahlerhöhergehäuseelement 13, die Platte 14 und das Kompressorgehäuseelement 15 sind in dieser Reihenfolge in der axialen Richtung des Gehäuses 11 angeordnet.
Das Motorgehäuseelement 12 umfasst eine scheibenförmige Bodenwand 12a und eine zylindrische Außenwand 12b, die sich von der äußeren (Umfangs-)Kante der Bodenwand 12a erstreckt. Das Motorgehäuseelement 12 hat eine zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende. Das Drehzahlerhöhergehäuseelement 13 umfasst eine scheibenförmige Bodenwand 13a und eine zylindrische Außenwand 13b, die sich von der äußeren Kante der Bodenwand 13a erstreckt. Das Drehzahlerhöhergehäuseelement 13 hat eine zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende.
Eine Öffnung der Außenwand 12b auf einer der Bodenwand 12a gegenüberliegenden Seite ist durch die Bodenwand 13a des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 verschlossen. Die Bodenwand 13a hat in einem mittleren Abschnitt eine Durchgangsbohrung 13h.
Eine Öffnung der Außenwand 13b auf einer der Bodenwand 13a gegenüberliegenden Seite wird durch die Platte 14 verschlossen. Die Platte 14 hat in einem mittleren Abschnitt eine Einführbohrung 14h.
Das Kompressorgehäuseelement 15 ist mit einer Oberfläche der Platte 14 auf einer dem Drehzahlerhöhergehäuseelement 13 gegenüberliegenden Seite verbunden. Das Kompressorgehäuseelement 15 enthält einen Sauganschluss 15a, durch den Luft, die ein Fluid ist, angesaugt wird. Der Sauganschluss 15a befindet sich in einem mittleren Abschnitt der Endfläche des Kompressorgehäuseelements 15 auf der der Platte 14 gegenüberliegenden Seite. Der Sauganschluss 15a erstreckt sich in der axialen Richtung des Gehäuses 11 von dem mittleren Abschnitt der Endfläche des Kompressorgehäuseelements 15.
Der Zentrifugalkompressor 10 umfasst einen Elektromotor 18, der eine Antriebsquelle darstellt, und eine langsam drehende Welle 17, die durch den Elektromotor 18 rotiert wird. Der Elektromotor 18 ist in dem Motorgehäuseelement 12 untergebracht. Das Gehäuse 11 umfasst eine Motorkammer 12c, die eine Antriebsquellenkammer ist, in der der Elektromotor 18 untergebracht ist. Die Motorkammer 12c wird durch die Innenfläche der Bodenwand 12a und die innere Umfangsfläche der Außenwand 12b des Motorgehäuseelements 12 sowie durch die Außenfläche der Bodenwand 13a des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 definiert. Die axiale Richtung der langsam drehenden Welle 17 stimmt mit der axialen Richtung des Motorgehäuseelements 12 überein. In diesem Zustand ist die langsam drehende Welle 17 im Motorgehäuseelement 12 untergebracht. Die langsam drehende Welle 17 ist aus Metall wie Eisen oder einer Legierung hergestellt.
Die Bodenwand 12a hat einen röhrenförmigen Vorsprung 12f, der von der Innenfläche vorsteht. Die langsam drehende Welle 17 hat ein erstes Ende, das in den Vorsprung 12f eingeführt ist. Ein erstes Lager 19 ist zwischen dem ersten Ende der langsam drehenden Welle 17 und dem Vorsprung 12f vorgesehen. Das erste Ende der langsam drehenden Welle 17 wird von der Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12 mit dem ersten Lager 19 drehbar gelagert. Das erste Ende der langsam drehenden Welle 17 erstreckt sich durch die Bodenwand 12a des Motorgehäuseteelements 12.
Die langsam drehende Welle 17 hat ein zweites Ende, das in die Durchgangsbohrung 13h eingeführt ist. Ein zweites Lager 20 ist zwischen dem zweiten Ende der langsam drehenden Welle 17 und der Durchgangsbohrung 13h vorgesehen. Das zweite Ende der langsam drehenden Welle 17 wird von der Bodenwand 13a des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 mit dem zweiten Lager 20 drehbar gelagert. Die langsam drehende Welle 17 ist somit drehbar im Gehäuse 11 gelagert. Das zweite Ende der langsam drehenden Welle 17 erstreckt sich von der Motorkammer 12c durch die Durchgangsbohrung 13h und steht in das Drehzahlerhöhergehäuseelement 13 vor.
Zwischen dem zweiten Ende der langsam drehenden Welle 17 und der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 13h ist ein Dichtungselement 21 vorgesehen. Das Dichtungselement 21 ist zwischen dem zweiten Lager 20 und der Motorkammer 12c angeordnet. Das Dichtungselement 21 dient als Dichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche der langsam drehenden Welle 17 und der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 13h.
Das hintere Gehäuseelement 16 ist so angeordnet, dass es in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 an das Motorgehäuseelement 12 angrenzt. Das hintere Gehäuseelement 16 ist ein blockförmiges Gehäuse. Das hintere Gehäuseelement 16 ist mit der Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12 gekoppelt. Das hintere Gehäuseelement 16 hat eine Einführbohrung 16a, in das die langsam drehende Welle 17, die durch die Bodenwand 12a geführt wird, eingeführt wird. Das erste Ende der langsam drehenden Welle 17 erstreckt sich durch das hintere Gehäuseelement 16 und steht zur Außenseite des hinteren Gehäuseelements 16 vor.
Der Zentrifugalkompressor 10 enthält Schrauben 80, die das Motorgehäuseelement 12 und das hintere Gehäuseelement 16 aneinander befestigen. Die Schrauben 80 erstrecken sich durch das hintere Gehäuseelement 16 in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 und sind in die Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12 eingeschraubt, wodurch das Motorgehäuseelement 12 und das hintere Gehäuseelement 16 aneinander befestigt werden.
Der Elektromotor 18 umfasst einen röhrenförmigen Stator 22 und einen Rotor 23, der an der Innenseite des Stators 22 angeordnet ist. Der Rotor 23 ist an der langsam drehenden Welle 17 befestigt und dreht sich integral mit der langsam drehenden Welle 17. Der Stator 22 umgibt den Rotor 23. Der Rotor 23 umfasst einen zylindrischen Rotorkern 23a, der an der langsam drehenden Welle 17 befestigt ist, und Permanentmagnete (nicht dargestellt), die im Rotorkern 23a vorgesehen sind. Der Stator 22 umfasst einen röhrenförmigen Statorkern 22a und eine Spule 22b. Der Statorkern 22a ist an der inneren Umfangsfläche der Außenwand 12b des Motorgehäuseelements 12 befestigt. Die Spule 22b ist um den Statorkern 22a gewickelt. Strom durch die Spule 22b bewirkt, dass der Rotor 23 und die langsam drehende Welle 17 integral rotieren.
Der Zentrifugalkompressor 10 umfasst eine schnell drehende Welle 31, die mit einer höheren Drehzahl als die der langsam drehenden Welle 17 rotiert, und einen Drehzahlerhöher 30, der die Energie der langsam drehenden Welle 17 auf die schnell drehende Welle 31 überträgt. Das Gehäuse 11 hat eine Drehzahlerhöhungskammer 13c, die den Drehzahlerhöher 30 aufnimmt. Die Drehzahlerhöhungskammer 13c wird von der Innenfläche der Bodenwand 13a und der inneren Umfangsfläche der Außenwand 13b des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 sowie der Platte 14 begrenzt. Die Drehzahlerhöhungskammer 13c speichert Öl. Das Dichtungselement 21 verhindert den Austritt von dem in der Drehzahlerhöhungskammer 13c gespeicherten Öl in die Motorkammer 12c durch den Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der langsam drehenden Welle 17 und der inneren Umfangsfläche der Durchgangsbohrung 13h.
Die schnell drehende Welle 31 ist aus Metall wie Eisen oder einer Legierung hergestellt. Die axiale Richtung der schnell drehenden Welle 31 stimmt mit der axialen Richtung des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 überein. In diesem Zustand ist ein Abschnitt der schnell drehenden Welle 31 in der Drehzahlerhöhungskammer 13c untergebracht. Ein Ende der schnell drehenden Welle 31, das sich auf einer dem Motorgehäuseelement 12 gegenüberliegenden Seite befindet, erstreckt sich durch die Einführbohrung 14h der Platte 14 und steht in das Kompressorgehäuseelement 15 vor. Die Achse der schnell drehenden Welle 31 stimmt mit der Achse der langsam drehenden Welle 17 überein.
Der Zentrifugalkompressor 10 enthält ein Laufrad 24, das an der schnell drehenden Welle 31 befestigt ist. Das Gehäuse 11 hat eine Laufradkammer 15b, die das Laufrad 24 enthält. Die Laufradkammer 15b wird durch das Kompressorgehäuseelement 15 und die Platte 14 begrenzt. Die Platte 14 ist eine Trennwand, die die Laufradkammer 15b und die Drehzahlerhöhungskammer 13c voneinander trennt. In der Platte 14, die eine Trennwand ist, ist die Einführbohrung 14h ausgebildet, durch die die schnell drehende Welle 31 geführt wird. Das Gehäuse 11 beinhaltet die Motorkammer 12c, in der der Elektromotor 18 untergebracht ist, die Laufradkammer 15b, in der sich das Laufrad 24 befindet, und die Drehzahlerhöhungskammer 13c, in der der Drehzahlerhöher 30 untergebracht ist. Das Gehäuse 11 hat auch die Einführbohrung 14h, durch die die schnell drehende Welle 31 geführt wird, und die Platte 14, die die Laufradkammer 15b und die Drehzahlerhöhungskammer 13c voneinander trennt.
Der Zentrifugalkompressor 10 enthält ein Dichtungselement 71, das in der Einführbohrung 14h vorgesehen ist. Das Dichtungselement 71 dient als Dichtung zwischen der äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle 31 und der inneren Umfangsfläche der Einführbohrung 14h. Das Dichtungselement 71 ist eine mechanische Dichtung. Das Dichtungselement 71 verhindert das Austreten von Öl, das in der Drehzahlerhöhungskammer 13c gespeichert ist, in die Laufradkammer 15b durch die Einführbohrung 14h.
Die Laufradkammer 15b und der Sauganschluss 15a sind miteinander verbunden. Die Laufradkammer 15b ist im Wesentlichen kegelstumpfförmig, wobei ihr Durchmesser mit zunehmendem Abstand von dem Sauganschluss 15a allmählich zunimmt. Die schnell drehende Welle 31 hat ein Ende, das in die Laufradkammer 15b in dem Kompressorgehäuseelement 15 vorsteht.
Das Laufrad 24 ist röhrenförmig und hat einen Durchmesser, der von einer proximalen Endfläche 24a zu einer distalen Endfläche 24b hin allmählich abnimmt. Das Laufrad 24 hat eine Einführbohrung 24c, die sich in axialer Richtung des Laufrads 24 erstreckt. Die schnell drehende Welle 31 kann durch die Einführbohrung 24c geführt werden. Das Ende der schnell drehenden Welle 31, das in das Kompressorgehäuseelement 15 vorsteht, wird durch die Einführbohrung 24c geführt. Das Laufrad 24 ist in diesem Zustand an der schnell drehenden Welle 31 befestigt. Wenn sich die schnell drehende Welle 31 dreht, dreht sich das Laufrad 24, so dass die durch den Sauganschluss 15a angesaugte Luft verdichtet wird. Das Laufrad 24 rotiert integral mit der schnell drehenden Welle 31, um die Luft zu verdichten. Die proximale Endfläche 24a ist eine Laufradrückseite.
Der Zentrifugalkompressor 10 umfasst außerdem einen Diffusordurchgang 25, in den die vom Laufrad 24 verdichtete Luft strömt, und eine Auslasskammer 26, in die die Luft strömt, die den Diffusordurchgang 25 passiert hat.
Der Diffusordurchgang 25 wird durch die Fläche des Kompressorgehäuseelements 15, die der Platte 14 gegenüberliegt, und die Fläche der Platte 14, die dem Kompressorgehäuseelement 15 gegenüberliegt, definiert. Der Diffusordurchgang 25 befindet sich außerhalb der Laufradkammer 15b in der radialen Richtung der schnell drehenden Welle 31 und umgibt die Laufradkammer 15b. Der Diffusordurchgang 25 ist ringförm ig.
Die Auslasskammer 26 befindet sich außerhalb des Diffusordurchgangs 25 in der radialen Richtung der schnell drehenden Welle 31 und ist mit dem Diffusordurchgang 25 verbunden. Die Auslasskammer 26 ist ringförmig. Die Laufradkammer 15b und die Auslasskammer 26 sind durch den Diffusordurchgang 25 miteinander verbunden. Luft, die durch das Laufrad 24 komprimiert wurde, strömt durch den Diffusordurchgang 25, um weiter verdichtet zu werden, und strömt zur Auslasskammer 26, um aus der Auslasskammer 26 abgelassen zu werden.
Der Drehzahlerhöher 30 beschleunigt eine Rotation der langsam drehenden Welle 17 und überträgt die Rotation auf die schnell drehende Welle 31. Der Drehzahlerhöher 30 ist ein Traktionsantriebstyp (ein Reibrollentyp). Der Drehzahlerhöher 30 umfasst ein Ringelement 32, das mit dem zweiten Ende der langsam drehenden Welle 17 verbunden ist. Das Ringelement 32 ist aus Metall gefertigt. Das Ringelement 32 umfasst eine scheibenförmige Basis 33, die mit dem zweiten Ende der langsam drehenden Welle 17 gekoppelt ist, und einen röhrenförmigen Abschnitt 34, der sich zylindrisch vom äußeren Rand der Basis 33 erstreckt. Das Ringelement 32 hat eine zylindrische Form mit einem geschlossenen Ende. Die Basis 33 erstreckt sich in der radialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 in Bezug auf die langsam drehende Welle 17. Die Achse des röhrenförmigen Abschnitts 34 stimmt mit der Achse der langsam drehenden Welle 17 überein.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Teil der schnell drehenden Welle 31 im Inneren des röhrenförmigen Abschnitts 34 angeordnet. Der Drehzahlerhöher 30 umfasst drei Rollen 35, die zwischen dem röhrenförmigen Abschnitt 34 und der schnell drehenden Welle 31 vorgesehen sind. Die drei Rollen 35 sind aus Metall gefertigt, und sind z. B. aus Eisen oder einer Eisenlegierung, die das gleiche Metall wie das der schnell drehenden Welle 31 ist, gefertigt. Die drei Rollen 35 sind in vorgegebenen Abständen (z. B. 120 Grad) in der Umfangsrichtung der schnell drehenden Welle 31 angeordnet. Die drei Rollen 35 haben die gleiche Form. Die drei Rollen 35 berühren sowohl die innere Umfangsfläche des röhrenförmigen Abschnitts 34 als auch die äußere Umfangsfläche der schnell drehenden Welle 31.
Wie in 1 gezeigt, umfasst jede Rolle 35 einen säulenförmigen Rollenabschnitt 35a, einen säulenförmigen ersten Vorsprung 35c und einen säulenförmigen zweiten Vorsprung 35e. Der erste Vorsprung 35c steht von einer ersten Endfläche 35b in axialer Richtung des Rollenabschnitts 35a vor. Der zweite Vorsprung 35e steht von einer zweiten Endfläche 35d in der axialen Richtung des Rollenabschnitts 35a vor. Die Achse des Rollenabschnitts 35a, die Achse des ersten Vorsprungs 35c und die Achse des zweiten Vorsprungs 35e stimmen miteinander überein. Die axiale Richtung des Rollenabschnitts 35a jeder Rolle 35 und die axiale Richtung der schnell drehenden Welle 31 stimmen miteinander überein.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst der Drehzahlerhöher 30 ein Stützelement 39, das mit der Platte 14 zusammenwirkt, um die Rollen 35 drehbar zu lagern. Das Stützelement 39 ist im Inneren des röhrenförmigen Abschnitts 34 angeordnet. Das Stützelement 39 umfasst eine scheibenförmige Stützbasis 40 und drei säulenförmige, aufrechte Wände 41, die von der Stützbasis 40 abstehen. Die Stützbasis 40 ist so angeordnet, dass sie der Platte 14 in der axialen Richtung der Rollen 35 gegenüberliegt. Die drei aufrechten Wände 41 erstrecken sich von einer der Platte 14 am nächsten gelegenen Fläche 40a der Stützbasis 40 in Richtung der Platte 14. Die drei aufrechten Wände 41 sind so angeordnet, dass sie die drei Räume ausfüllen, von denen jeder durch die äußeren Umfangsflächen von zwei benachbarten der Rollenabschnitte 35a und die innere Umfangsfläche des röhrenförmigen Abschnitts 34 definiert ist.
Das Stützelement 39 hat drei Schraubeneinführbohrungen 45, durch die Schrauben 44 geführt werden. Jede Schraubeneinführbohrung 45 erstreckt sich in der axialen Richtung der Rollen 35 durch eine entsprechende der drei aufrechten Wände 41. Wie 1 zeigt, hat die Platte 14 Innengewindebohrungen 46 in einer Fläche 14a, die dem Stützelement 39 am nächsten ist. Die Innengewindebohrungen 46 sind mit den Schraubeneinführbohrungen 45 verbunden. Das Stützelement 39 wird an der Platte 14 befestigt, indem die Schrauben 44, die durch die Schraubeneinführbohrungen 45 geführt werden, in die Innengewindebohrungen 46 eingeschraubt werden.
Die Platte 14 hat drei Ausnehmungen 51 (in 1 ist nur eine der Ausnehmungen 51 dargestellt) in der Fläche 14a, die dem Stützelement 39 am nächsten ist. Die drei Ausnehmungen 51 sind in vorgegebenen Abständen (z. B. 120 Grad) in der Umfangsrichtung der schnell drehenden Welle 31 angeordnet. Die Positionen der drei Ausnehmungen 51 entsprechen jeweils den Positionen der drei Rollen 35. Die drei Ausnehmungen 51 nehmen jeweils ein ringförmiges Rollenlager 52 auf.
Die Stützbasis 40 hat drei Ausnehmungen 53 (in 1 ist nur eine der Ausnehmungen 53 dargestellt) in der Fläche 40a, die der Platte 14 am nächsten ist. Die drei Ausnehmungen 53 sind in vorgegebenen Abständen (z. B. 120 Grad) in der Umfangsrichtung der schnell drehenden Welle 31 angeordnet. Die Positionen der drei Ausnehmungen 53 entsprechen jeweils den Positionen der drei Rollen 35. Die drei Ausnehmungen 53 nehmen jeweils ein ringförmiges Rollenlager 54 auf.
Der erste Vorsprung 35c jeder Rolle 35 ist in das Rollenlager 52 in der entsprechenden Ausnehmung 51 eingesetzt und wird von der Platte 14 mit dem Rollenlager 52 drehbar gelagert. Der zweite Vorsprung 35e jeder Rolle 35 ist in das Rollenlager 54 in der entsprechenden Ausnehmung 53 eingesetzt und wird durch das Stützelement 39 mit dem Rollenlager 54 drehbar gelagert.
Die schnell drehende Welle 31 umfasst zwei Flansche 31f, die in axialer Richtung der schnell drehenden Welle 31 einander beabstandet gegenüberliegen. Die Rollenabschnitte 35a der drei Rollen 35 werden von den beiden Flanschen 31f gehalten. Dadurch wird eine Positionsverschiebung der schnell drehenden Welle 31 und der Rollenabschnitte 35a der drei Rollen 35 in der axialen Richtung der schnell drehenden Welle 31 verhindert.
Wie in 2 gezeigt, werden die drei Rollen 35 gegen die schnell drehende Welle 31 und den röhrenförmigen Abschnitt 34 gedrückt. Die drei Rollen 35, das Ringelement 32 und die schnell drehende Welle 31 sind in diesem Zustand zu einer Einheit verbunden. Die schnell drehende Welle 31 ist durch die drei Rollen 35 drehbar gelagert.
Der Berührungsabschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Rollenabschnitts 35a jeder der drei Rollen 35 und der inneren Umfangsfläche des röhrenförmigen Abschnitts 34 wird als ringseitiger Berührungsabschnitt Pa bezeichnet, auf den eine drückende Last aufgebracht wird. Der Berührungsabschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche jeder der drei Rollen 35 und der äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle 31 wird als wellenseitiger Berührungsabschnitt Pb bezeichnet, auf den eine drückende Last aufgebracht wird. Die ringseitigen Berührungsabschnitte Pa und die wellenseitigen Berührungsabschnitte Pb erstrecken sich in axialer Richtung der schnell drehenden Welle 31.
Wenn der Elektromotor 18 betrieben wird, um die langsam drehende Welle 17 und das Ringelement 32 zu drehen, wird die Rotationskraft des Ringelements 32 über die ringseitigen Berührungsabschnitte Pa auf die drei Rollen 35 übertragen. Wenn sich die drei Rollen 35 drehen, wird die Rotationskraft der drei Rollen 35 über die wellenseitigen Berührungsabschnitte Pb auf die schnell drehende Welle 31 übertragen. Dementsprechend dreht sich die schnell drehende Welle 31. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich das Ringelement 32 mit der gleichen Drehzahl wie die der langsam drehenden Welle 17, und die drei Rollen 35 drehen sich mit einer höheren Drehzahl als die der langsam drehenden Welle 17. Die schnell drehende Welle 31, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der drei Rollen 35, dreht sich mit einer höheren Drehzahl als die der drei Rollen 35. Das heißt, der Drehzahlerhöher 30 bewirkt, dass sich die schnell drehende Welle 31 mit einer höheren Drehzahl als die der langsam drehenden Welle 17 dreht.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Zentrifugalkompressor 10 eine Ölwanne 56, einen Öldurchgang 60, einen Ölkühler 55 und eine Ölpumpe 57. Die Ölwanne 56 speichert dem Drehzahlerhöher 30 zugeführtes Öl. Der Öldurchgang 60 führt in der Ölwanne 56 gespeichertes Öl dem Drehzahlerhöher 30 zu und führt das Öl in die Ölwanne 56 zurück. Der Ölkühler 55 kühlt zum Öldurchgang 60 fließendes Öl. Die Ölpumpe 57 pumpt das in der Ölwanne 56 gespeicherte Öl und fördert das Öl ab.
Der Ölkühler 55 umfasst ein Abdeckelement 55a, das eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Ende aufweist, und ist an der äußeren Umfangsfläche der Außenwand 12b des Motorgehäuseelements 12 befestigt. Die Innenfläche des Abdeckelements 55a und die äußere Umfangsfläche der Außenwand 12b des Motorgehäuseelements 12 definieren einen Raum 55b. Der Ölkühler 55 umfasst ein Kühlrohr 55c, das in dem Raum 55b angeordnet ist. Die gegenüberliegenden Enden des Kühlrohrs 55c werden von dem Motorgehäuseelement 12 gelagert. Das Kühlrohr 55c bildet einen Teil des Öldurchgangs 60.
Das Abdeckelement 55a umfasst ein Einlassrohr 55d und ein Auslassrohr 55e. Durch das Einlassrohr 55d wird Niedrigtemperaturfluid in den Raum 55b eingeleitet. Das Niedrigtemperaturfluid, das in den Raum 55b eingeleitet wird, wird aus dem Auslassrohr 55e abgelassen und dann durch eine Kühlvorrichtung (nicht dargestellt) gekühlt. Danach wird das Niedrigtemperaturfluid durch das Einlassrohr 55d wieder in den Raum 55b eingeleitet. Das Niedrigtemperaturfluid ist z. B. Wasser.
Die Ölwanne 56 ist in dem hinteren Gehäuseelement 16 vorgesehen. Die Ölwanne 56 befindet sich in einem äußeren Teil des hinteren Gehäuseelements 16. Die Ölpumpe 57 befindet sich im hinteren Gehäuseelement 16. Die Ölpumpe 57 ist z. B. eine Trochoidpumpe. Die Ölpumpe 57 ist mit dem ersten Ende der langsam drehenden Welle 17 gekoppelt. Die Ölpumpe 57 wird durch die Rotation der langsam drehenden Welle 17 angetrieben. Die Ölpumpe 57 ist im hinteren Gehäuseelement 16 durch drei der (in 3 dargestellten) Schrauben 80 befestigt.
Der Öldurchgang 60 umfasst einen ersten Verbindungsdurchgang 61, der die Drehzahlerhöhungskammer 13c und den Ölkühler 55 miteinander verbindet. Der erste Verbindungsdurchgang 61 erstreckt sich durch das Drehzahlerhöhergehäuselement 13 und in die Außenwand 12b des Motorgehäuseelements 12. Der erste Verbindungsdurchgang 61 hat ein erstes Ende, das in die Drehzahlerhöhungskammer 13c mündet. Der erste Verbindungsdurchgang 61 hat ein zweites Ende, das mit dem ersten Ende des Kühlrohrs 55c verbunden ist.
Der Zentrifugalkompressor 10 ist so am Brennstoffzellenfahrzeug montiert, dass sich die Öffnung des ersten Verbindungsdurchgangs 61, der in die Drehzahlerhöhungskammer 13c mündet, im unteren Abschnitt befindet. Dadurch strömt das Öl in der Drehzahlerhöhungskammer 13c in den ersten Verbindungsdurchgang 61.
Der Öldurchgang 60 umfasst einen zweiten Verbindungsdurchgang 62, der den Ölkühler 55 und die Ölwanne 56 miteinander verbindet. Der zweite Verbindungsdurchgang 62 hat ein erstes Ende, das sich von der Innenseite des Motorgehäuseelements 12 in das hintere Gehäuseelements 16 erstreckt. Das erste Ende des zweiten Verbindungsdurchgangs 62 ist mit dem zweiten Ende des Kühlrohrs 55c verbunden. Der zweite Verbindungsdurchgang 62 hat ein zweites Ende, das in die Ölwanne 56 mündet.
Das in der Drehzahlerhöhungskammer 13c gespeicherte Öl fließt in den ersten Verbindungsdurchgang 61 und durchläuft den ersten Verbindungsdurchgang 61, das Kühlrohr 55c und den zweiten Verbindungsdurchgang 62. Das Öl, das durch das Kühlrohr 55c fließt, wird durch Wärmeaustausch mit Niedrigtemperaturfluid gekühlt, das in den Raum 55b des Ölkühlers 55 gesaugt wird. Das durch den Ölkühler 55 gekühlte Öl wird in der Ölwanne 56 gespeichert.
Der Öldurchgang 60 umfasst einen dritten Verbindungsdurchgang 63, der die Ölwanne 56 und die Ölpumpe 57 miteinander verbindet. Der dritte Verbindungsdurchgang 63 ist in dem hinteren Gehäuseelement 16 ausgebildet. Der dritte Verbindungsdurchgang 63 hat ein erstes Ende, das in die Ölwanne 56 vorsteht. Der dritte Verbindungsdurchgang 63 hat ein zweites Ende, das mit einem Sauganschluss 57a der Ölpumpe 57 verbunden ist.
Der Öldurchgang 60 umfasst einen vierten Verbindungsdurchgang 64, der mit einem Auslassanschluss 57b der Ölpumpe 57 verbunden ist. Der vierte Verbindungsdurchgang 64 erstreckt sich durch das hintere Gehäuseelement 16 und die Außenwand 12b des Motorgehäuseelements 12 und in die Außenwand 13b des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13. Der vierte Verbindungsdurchgang 64 hat ein erstes Ende, das mit dem Auslassanschluss 57b der Ölpumpe 57 verbunden ist. Der vierte Verbindungsdurchgang 64 hat ein zweites Ende, das sich innerhalb der Außenwand 13b des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 befindet.
Der Öldurchgang 60 umfasst einen ersten Verzweigungsdurchgang 65 und einen zweiten Verzweigungsdurchgang 66, die vom zweiten Ende des vierten Verbindungsdurchgangs 64 abzweigen. Der erste Verzweigungsdurchgang 65 erstreckt sich vom zweiten Ende des vierten Verbindungsdurchgangs 64 in Richtung des Motorgehäuseelements 12 und erstreckt sich durch die Außenwand 13b des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 und die Bodenwand 13a des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13. Der erste Verzweigungsdurchgang 65 hat ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des vierten Verbindungsdurchgangs 64 verbunden ist. Der erste Verzweigungsdurchgang 65 hat ein zweites Ende, das in die Durchgangsbohrung 13h mündet.
Der zweite Verzweigungsdurchgang 66 erstreckt sich vom zweiten Ende des vierten Verbindungsdurchgangs 64 in Richtung der Platte 14 und erstreckt sich durch die Außenwand 13b des Drehzahlerhöhergehäuseelements 13 und in die Platte 14. Der zweite Verzweigungsdurchgang 66 hat ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des vierten Verbindungsdurchgangs 64 verbunden ist. Der zweite Verzweigungsdurchgang 66 hat ein zweites Ende, das sich innerhalb der Platte 14 befindet.
Der Öldurchgang 60 umfasst einen gemeinsamen Durchgang 67, der mit dem zweiten Ende des zweiten Verweigungsdurchgangs 66 verbunden ist. Der gemeinsame Durchgang 67 erstreckt sich senkrecht zum zweiten Verzweigungsdurchgang 66 und erstreckt sich vom zweiten Ende des zweiten Verzweigungsdurchgangs 66 linear nach unten. Der Öldurchgang 60 umfasst einen dichtungselementseitigen Zuleitungsdurchgang 69 und einen drehzahlerhöherseitigen Zuleitungsdurchgang 70, die von dem gemeinsamen Durchgang 67 abzweigen. Der dichtungselementseitige Zuleitungsdurchgang 69 hat ein erstes Ende, das mit dem gemeinsamen Durchgang 67 verbunden ist. Der dichtungselementseitige Zuleitungsdurchgang 69 hat ein zweites Ende, das in die Einführbohrung 14h mündet. Jeder drehzahlerhöherseitige Zuleitungsdurchgang 70 erstreckt sich geradlinig vom gemeinsamen Durchgang 67 zu einer dem Kompressorgehäuseelement 15 gegenüberliegenden Seite und durch die Platte 14. Jeder drehzahlerhöherseitige Zuleitungsdurchgang 70 erstreckt sich durch die entsprechende senkrechte Wand 41 und mündet in einem Abschnitt der senkrechten Wand 41, der den äußeren Umfangsflächen der Rollenabschnitte 35a gegenüberliegt. Die drehzahlerhöherseitigen Zuleitungsdurchgänge 70 sind somit mit der Drehzahlerhöhungskammer 13c verbunden.
Wenn der Elektromotor 18 aktiviert wird, treibt eine Rotation der langsam drehenden Welle 17 die Ölpumpe 57 an. Dann wird das in der Ölwanne 56 gespeicherte Öl durch den dritten Verbindungsdurchgang 63 und den Sauganschluss 57a in die Ölpumpe 57 gesaugt und durch den Auslassanschluss 57b in den vierten Verbindungsdurchgang 64 abgelassen. Die Ölpumpe 57 wird so angetrieben, dass mit zunehmender Drehzahl der langsam drehenden Welle 17 die aus der Auslassöffnung 57b abgelassene Ölmenge proportional zunimmt. Das zum vierten Verbindungsdurchgang 64 geförderte Öl fließt durch den vierten Verbindungsdurchgang 64 und wird auf den ersten Verzweigungsdurchgang 65 und den zweiten Verzweigungsdurchgang 66 verteilt.
Das vom vierten Verbindungsdurchgang 64 auf den ersten Verzweigungsdurchgang 65 verteilte Öl fließt durch den ersten Verzweigungsdurchgang 65 und in die Durchgangsbohrung 13h, um dem Dichtungselement 21 und dem zweiten Lager 20 zugeführt zu werden. Dies gewährleistet eine günstige Schmierung der Gleitabschnitte des Dichtungselements 21 und der langsam drehenden Welle 17 sowie der Gleitabschnitte des zweiten Lagers 20 und der langsam drehenden Welle 17.
Das vom vierten Verbindungsdurchgang 64 zum zweiten Verzweigungsdurchgang 66 verteilte Öl fließt über den zweiten Verzweigungsdurchgang 66 in den gemeinsamen Durchgang 67. Ein Teil des Öls, das im gemeinsamen Durchgang 67 fließt, wird auf den dichtungselementseitigen Zuleitungsdurchgang 69 verteilt, und das restliche Öl fließt in die drehzahlerhöherseitigen Zuleitungsdurchgänge 70. Das Öl, das vom gemeinsamen Durchgang 67 zum dichtungselementseitigen Zuleitungsdurchgang 69 verteilt wird, fließt im dichtungselementseitigen Zuleitungsdurchgang 69, um in die Einführbohrung 14h zu fließen, um dem Dichtungselement 71 zugeführt zu werden. Das Öl, das in den drehzahlerhöherseitigen Zuleitungsdurchgängen 70 fließt, wird den äußeren Umfangsflächen der Rollenabschnitte 35a zugeführt. Dadurch wird eine günstige Schmierung der Gleitabschnitte der Rollenabschnitte 35a und der schnell drehenden Welle 31 gewährleistet. Das dem Dichtungselement 71 und den äußeren Umfangsflächen der Rollenabschnitte 35a zugeführte Öl wird in die Drehzahlerhöhungskammer 13c zurückgeführt.
Der Zentrifugalkompressor 10 enthält eine Druckentlastungsbohrung 90b, die sich in der Außenfläche des Gehäuses 11 öffnet, und einen Druckentlastungsdurchgang 90, der die Druckentlastungsbohrung 90b und den oberen Teil der Ölwanne 56 verbindet.
Wie in den 1, 3 und 4 gezeigt wird, umfasst der Druckentlastungsdurchgang 90 einen Verbindungsdurchgang 90a, eine erste Pufferkammer 91, eine zweite Pufferkammer 92 und einen Verbindungsdurchgang 93. Der Verbindungsdurchgang 90a, die erste Pufferkammer 91, die zweite Pufferkammer 92 und der Verbindungsdurchgang 93 sind in dem hinteren Gehäuseelement 16 ausgebildet.
Die erste Pufferkammer 91 ist oberhalb der Ölwanne 56 angeordnet. Die erste Pufferkammer 91 hat eine rechteckige Form, die sich in der Richtung der Schwerkraft erstreckt, gesehen in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 und in radialer Richtung der langsam drehenden Welle 17. Der Verbindungsdurchgang 90a verbindet die Ölwanne 56 und die erste Pufferkammer 91 miteinander. Der Verbindungsdurchgang 90a hat ein erstes Ende, das im oberen Abschnitt in der Ölwanne 56 mündet. Der Verbindungsdurchgang 90a hat ein zweites Ende, das im unteren Abschnitt in der ersten Pufferkammer 91 mündet. Der Verbindungsdurchgang 90a hat eine rechteckige Form, die sich in Richtung der Schwerkraft erstreckt, gesehen in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 und in der radialen Richtung der langsam drehenden Welle 17. Wie in 1 gezeigt, sind in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 die Breite des Verbindungsdurchgangs 90a und die Breite der ersten Pufferkammer 91 gleich (eine Breite H1). In der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 stimmen die Position des Verbindungsdurchgangs 90a und die Position der ersten Pufferkammer 91 überein. Wie in 3 gezeigt, ist in der radialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 eine Breite H3 des Verbindungsdurchgangs 90a kleiner als eine Breite H4 der ersten Pufferkammer 91.
Wie in 1, 3 und 4 gezeigt, ist die zweite Pufferkammer 92 mit der Ölwanne 56 verbunden. Die zweite Pufferkammer 92 erstreckt sich von der Ölwanne 56 nach oben und ist parallel zur ersten Pufferkammer 91. Die zweite Pufferkammer 92 erstreckt sich bis zu einer Höhe, die mit der Höhe der ersten Pufferkammer 91 in der Richtung der Schwerkraft vergleichbar ist.
Von den horizontalen Richtungen, die senkrecht zur Richtung der Schwerkraft sind, wird eine Richtung, die senkrecht zur langsam drehenden Welle 17 ist, als eine erste horizontale Richtung A bezeichnet. Wie 1 zeigt, hat die zweite Pufferkammer 92 eine rechteckige Form, die sich in der Richtung der Schwerkraft erstreckt, gesehen in der ersten horizontalen Richtung A. In der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 ist eine Breite H2 der zweiten Pufferkammer 92 die gleiche wie die Breite H1 des Verbindungsdurchgangs 90a und der ersten Pufferkammer 91.
Der Verbindungsdurchgang 90a und die erste Pufferkammer 91 sind in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 von der zweiten Pufferkammer 92 versetzt. Die zweite Pufferkammer 92 ist in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 zwischen der ersten Pufferkammer 91 und dem Motorgehäuseelement 12 angeordnet.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, sind die erste Pufferkammer 91 und die zweite Pufferkammer 92 in der ersten horizontalen Richtung A voneinander versetzt, wenn man sie in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 betrachtet.
Das Gehäuse 11 hat eine erste Seitenfläche 91a und eine zweite Seitenfläche 91b, die sich in der ersten horizontalen Richtung A gegenüberliegen und die erste Pufferkammer 91 definieren. Die erste Seitenfläche 91a befindet sich am nächsten zur zweiten Pufferkammer 92, und die zweite Seitenfläche 91 b befindet sich auf einer der zweiten Pufferkammer 92 gegenüberliegenden Seite. Das Gehäuse 11 hat eine erste Seitenfläche 92a und eine zweite Seitenfläche 92b, die in der ersten horizontalen Richtung A einander gegenüberliegen und die zweite Pufferkammer 92 definieren. Wenn die zweite Pufferkammer 92 in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 gesehen wird, liegt die zweite Pufferkammer 92 in der ersten horizontalen Richtung A neben der ersten Seitenfläche 91a. Wenn die zweite Pufferkammer 92 in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 gesehen wird, liegt die erste Seitenfläche 92a in der ersten horizontalen Richtung A neben der ersten Seitenfläche 91a. Die zweite Seitenfläche 92b befindet sich in der ersten horizontalen Richtung A auf der der ersten Pufferkammer 91 gegenüberliegenden Seite.
Wie in 1, 3 und 4 gezeigt ist, verbindet der Verbindungsdurchgang 93 die erste Pufferkammer 91 und die zweite Pufferkammer 92 miteinander. Der Verbindungsdurchgang 93 verbindet den oberen Teil der ersten Pufferkammer 91 und den oberen Teil der zweiten Pufferkammer 92 miteinander. Der Verbindungsdurchgang 93 erstreckt sich in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17.
Wie 1 und 3 zeigen, ist in der ersten Pufferkammer 91 ein rechteckiger säulenförmiger Vorsprung 16b angeordnet. Der Vorsprung 16b hat eine Einführbohrung 16a, durch die die langsam drehende Welle 17 geführt wird. In der ersten Pufferkammer 91 ist der Vorsprung 16b so angeordnet, dass er zwei Innenwände verbindet, die sich in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 gegenüberliegen. Der Vorsprung 16b ist integral mit den beiden Innenwänden ausgebildet.
Wie in 3 gezeigt, befindet sich der Vorsprung 16b auf halber Höhe zwischen der ersten Seitenfläche 91a und der zweiten Seitenfläche 91b in der ersten horizontalen Richtung A. Der Vorsprung 16b befindet sich zwischen dem oberen Teil der ersten Pufferkammer 91 und dem unteren Teil der ersten Pufferkammer 91. Der Vorsprung 16b ist an einer Position unterhalb der Mitte der ersten Pufferkammer 91 in der Richtung der Schwerkraft angeordnet.
Der Querschnitt des Vorsprungs 16b, geschnitten in der radialen Richtung der langsam drehenden Welle 17, ist quadratisch. Die Breite des Raums zwischen der ersten Seitenfläche 91a und einer Seitenfläche des Vorsprungs 16b, die der ersten Seitenfläche 91a gegenüberliegt, ist als eine Breite W1 definiert. Die Breite des Raums zwischen der zweiten Seitenfläche 91b und einer Seitenfläche des Vorsprungs 16b, die der zweiten Seitenfläche 91b gegenüberliegt, ist als eine Breite W2 definiert. Die Breite W1 und die Breite W2 sind einander gleich. Die Breite des Raums zwischen dem unteren Teil der ersten Pufferkammer 91 und einer Seitenfläche des Vorsprungs 16b, die dem unteren Teil der ersten Pufferkammer 91 gegenüberliegt, ist als eine Breite W3 definiert. Die Breite W3 ist dieselbe wie die Breiten W1, W2. Die Breiten W1, W2, W3 sind größer als die Breite H3 des Verbindungsdurchgangs 90a.
Die erste Pufferkammer 91 enthält einen ersten Durchgang 911, der zwischen dem Vorsprung 16b und der zweiten Seitenfläche 91b ausgebildet ist. Die erste Pufferkammer 91 enthält einen zweiten Durchgang 912. Der zweite Durchgang 912 umfasst einen Durchgang, der zwischen dem Vorsprung 16b und dem unteren Teil der ersten Pufferkammer 91 ausgebildet ist, und einen Durchgang, der zwischen dem Vorsprung 16b und der ersten Seitenfläche 91a ausgebildet ist. Der untere Teil des ersten Durchgangs 911 ist mit dem Verbindungsdurchgang 90a verbunden. Der zweite Durchgang 912 erstreckt sich von dem ersten Durchgang 911 in Richtung der ersten Seitenfläche 91a und erstreckt sich nach oben, wobei er den Vorsprung 16b umgeht. Der erste Durchgang 911 und der zweite Durchgang 912 sind in einem Bereich in der ersten Pufferkammer 91, der sich oberhalb des Vorsprungs 16b befindet, miteinander verbunden. Der erste Durchgang 911 und der zweite Durchgang 912 teilen sich den Bereich in der ersten Pufferkammer 91, der sich oberhalb des Vorsprungs 16b befindet. Drei der Schrauben 80, die das Motorgehäuseelement 12 und das hintere Gehäuseelement 16 miteinander verbinden, werden durch den Vorsprung 16b geführt.
Wie in 1 gezeigt, ist die Druckentlastungsbohrung 90b in der Wand des hinteren Gehäuseelements 16 ausgebildet, die sich auf der dem Motorgehäuseelement 12 gegenüberliegenden Seite befindet. Die Druckentlastungsbohrung 90b hat ein erstes Ende, das in dem oberen Teil in die erste Pufferkammer 91 mündet. Die Druckentlastungsbohrung 90b hat ein zweites Ende, das in der Außenfläche des hinteren Gehäuseelements 16 mündet. Das heißt, die erste Pufferkammer 91 ist über die Druckentlastungsbohrung 90b mit der Außenfläche des Gehäuses 11 verbunden.
Die Druckentlastungsbohrung 90b ist so ausgebildet, dass sie sich in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 erstreckt. An der Außenfläche des hinteren Gehäuseelements 16 ist ein Druckentlastungsrohr 94 vorgesehen, in das die Druckentlastungsbohrung 90b mündet. Das Druckentlastungsrohr 94 ist ein röhrenförmiges Element, das L-förmig gebogen ist. Das Druckentlastungsrohr 94 hat ein erstes Ende, das mit der Druckentlastungsbohrung 90b verbunden ist. Das Druckentlastungsrohr 94 hat ein zweites Ende, das sich oberhalb des ersten Endes des Druckentlastungsrohrs 94 befindet und nach oben hin offen ist. In dem zweiten Ende des Druckentlastungsrohrs 94 ist ein Belüftungsfilm /-folie 90c angeordnet. Der Belüftungsfilm 90c ermöglicht den Durchgang von Gas, sperrt aber Flüssigkeit.
Wie in 3 und 4 gezeigt, bilden der Verbindungsdurchgang 90a, der erste Durchgang 911 und der Bereich in der ersten Pufferkammer 91, der sich oberhalb des Vorsprungs 16b befindet, einen ersten Druckentlastungsdurchgang 95. Der Druckentlastungsdurchgang 90 umfasst somit den ersten Druckentlastungsdurchgang 95. Die Druckentlastungsbohrung 90b ist in dem oberen Teil des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95 vorgesehen.
Der zweite Durchgang 912 und der Bereich in der ersten Pufferkammer 91, der sich oberhalb des Vorsprungs 16b befindet, bilden einen Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97. Der Druckentlastungsdurchgang 90 enthält also den Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97. Der erste Durchgang 911 und der zweite Durchgang 912 teilen sich einen Bereich im oberen Teil in der ersten Pufferkammer 91. Daher erstreckt sich der Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97 vom unteren Teil des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95 bis zum Bereich oberhalb des Vorsprungs 16b, wobei der Vorsprung 16b umgangen wird.
Die zweite Pufferkammer 92 und der Verbindungsdurchgang 93 bilden einen zweiten Druckentlastungsdurchgang 96. Der Druckentlastungsdurchgang 90 enthält somit den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96. Der zweite Druckentlastungsdurchgang 96 ist über den Verbindungsdurchgang 93 mit dem oberen Bereich in der ersten Pufferkammer 91 verbunden, der sich nahe der ersten Seitenfläche 91a befindet. Der erste Druckentlastungsdurchgang 95 und der zweite Druckentlastungsdurchgang 96 erstrecken sich von der Ölwanne 56 in einer verzweigenden Weise. Der zweite Druckentlastungsdurchgang 96 geht in den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 über, um einen Übergangsabschnitt 98 zu bilden. Der Übergangsabschnitt 98 bezieht sich auf einen Verbindungsabschnitt, an dem die erste Pufferkammer 91 und der Verbindungsdurchgang 93 miteinander verbunden sind.
Der erste Druckentlastungsdurchgang 95 und der Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97 teilen sich den Bereich in dem oberen Teil in der ersten Pufferkammer 91. Der Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97 und der zweite Druckentlastungsdurchgang 96 sind somit mit dem Übergangsabschnitt 98 verbunden.
Der Übergangsabschnitt 98 ist in einem Bereich oberhalb des zweiten Durchgangs 912 angeordnet, der in der Nähe der ersten Seitenfläche 91a ausgebildet ist. Der Übergangsabschnitt 98 ist in einem oberen Bereich in der Nähe der ersten Seitenfläche 92a der zweiten Pufferkammer 92 in der ersten horizontalen Richtung A ausgebildet. Dementsprechend sind der erste Druckentlastungsdurchgang 95 und der Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97 unterhalb des Übergangsabschnitts 98 vorgesehen.
Die Druckentlastungsbohrung 90b ist in einem Bereich oberhalb des ersten Durchgangs 911 angeordnet, der in der Nähe der zweiten Seitenfläche 91b ausgebildet ist. Die Druckentlastungsbohrung 90b ist in einem oberen Bereich in der Richtung der Schwerkraft ausgebildet, der sich in der Nähe der zweiten Seitenfläche 91b der ersten Pufferkammer 91 in der ersten horizontalen Richtung A befindet.
Die Druckentlastungsbohrung 90b und der Übergangsabschnitt 98 sind in der ersten horizontalen Richtung A voneinander beabstandet. Wenn die Position in der Richtung der Schwerkraft als Höhe bezeichnet wird, ist die Höhe des Übergangsabschnitts 98 von der Ölwanne 56 kleiner als die Höhe der Druckentlastungsbohrung 90b von der Ölwanne 56. Das heißt, die Druckentlastungsbohrung 90b ist an einer Position schräg oberhalb des Übergangsabschnitts 98 angeordnet. Das heißt, die Druckentlastungsbohrung 90b ist oberhalb des Übergangssabschnitts 98 angeordnet.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die zweite Pufferkammer 92 einen proximalen Seitendurchgang 92c, einen oberen Seitendurchgang 92d und einen Stagnationsabschnitt/ Stauabschnitt 92e. Der proximale Seitendurchgang 92c ist das untere Ende des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 und ist mit dem oberen Teil der Ölwanne 56 verbunden. Der Stagnationsabschnitt 92e ist das obere Ende des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 und ist mit dem Verbindungsdurchgang 93 verbunden.
Der proximale Seitendurchgang 92c erstreckt sich von der Ölwanne 56 nach oben. Der proximale Seitendurchgang 92c hat ein erstes Ende, das mit der Ölwanne 56 verbunden ist. Der proximale Seitendurchgang 92c hat ein zweites Ende, das sich oberhalb der Ölpumpe 57 befindet. Eine Breite H5 des proximalen Seitendurchgangs 92c in der ersten horizontalen Richtung A ist kleiner als die Breite H3 des Verbindungsdurchgangs 90a.
Der obere Seitendurchgang 92d ist mit dem proximalen Seitendurchgang 92c verbunden. Der obere Seitendurchgang 92d erstreckt sich vom zweiten Ende des proximalen Seitendurchgangs 92c nach oben. Der obere Seitendurchgang 92d hat ein erstes Ende, das mit dem zweiten Ende des proximalen Seitendurchgangs 92c verbunden ist. Der obere Seitendurchgang 92d ist so ausgebildet, dass er sich zwischen den Schrauben 80 erstreckt, die nicht die drei Schrauben 80 sind, die zur Befestigung der Ölpumpe 57 verwendet werden. Eine Breite H6 des oberen Seitendurchgangs 92d in der ersten horizontalen Richtung A ist kleiner als die Breite H5 des proximalen Seitendurchgangs 92c. Der Abstand in der ersten horizontalen Richtung A zwischen den Schrauben 80 auf den gegenüberliegenden Seiten des oberen Seitendurchgangs 92d ist so eingestellt, dass die Querschnittsfläche des oberen Seitendurchgangs 92d kleiner ist als die Querschnittsfläche des proximalen Seitendurchgangs 92c.
Der Stagnationsabschnitt 92e ist mit dem oberen Seitendurchgang 92d verbunden. Der Stagnationsabschnitt 92e ist mit dem zweiten Ende des oberen Seitendurchgangs 92d verbunden. Der Stagnationsabschnitt 92e ist in dem Ende der zweiten Pufferkammer 92 ausgebildet, das sich auf einer der Ölwanne 56 gegenüberliegenden Seite befindet. Eine Breite H7 des Stagnationsabschnitts 92e ist größer als die Breite H5 des proximalen Seitendurchgangs 92c und die Breite H6 des oberen Seitendurchgangs 92d.
Der Stagnationsabschnitt 92e umfasst eine Wandfläche 92f, die sich auf einer dem oberen Seitendurchgang 92d gegenüberliegenden Seite befindet und sich mit der Richtung der Schwerkraft kreuzt. Die Wandfläche 92f erstreckt sich in der ersten horizontalen Richtung A. Der Stagnationsabschnitt 92e ist in dem oberen Teil der zweiten Pufferkammer 92 ausgebildet.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, überlappen sich ein oberer Bereich der ersten Pufferkammer 91 in der Nähe der ersten Seitenfläche 91a und ein Teil des Stagnationsabschnitts 92e, der ein oberer Bereich der zweiten Pufferkammer 92 in der Nähe der ersten Seitenfläche 92a ist, in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17.
Der Verbindungsdurchgang 93 ist in einem Teil ausgebildet, in dem sich die oberen Bereiche der ersten Pufferkammer 91 und der zweiten Pufferkammer 92 in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 überlappen. Der Verbindungsdurchgang 93 erstreckt sich in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17. Der Verbindungsdurchgang 93 verbindet die zweite Pufferkammer 92 und die erste Pufferkammer 91 stromabwärts in der Fließrichtung des Öls in Bezug auf die Wandfläche 92f des Stagnationsabschnitts 92e miteinander.
Wie 5 zeigt, schneiden sich die Richtung, in der sich die zweite Pufferkammer 92 erstreckt, und die Richtung, in der sich der Verbindungsdurchgang 93 erstreckt, miteinander. Der zweite Druckentlastungsdurchgang 96 enthält somit einen gebogenen Abschnitt 99, in dem die Richtung, die sich von der Ölwanne 56 aus erstreckt, gebogen ist. Der gebogene Abschnitt 99 umfasst den Stagnationsabschnitt 92e. In dem gebogenen Abschnitt 99 wird die Richtung, in der das Öl fließt, von der Richtung der Schwerkraft in die axiale Richtung der langsam drehenden Welle 17 geändert.
Im Folgenden werden die Querschnittsflächen des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95, des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 und des Umleitungsdruckentlastungsdurchgangs 97 in dem Druckentlastungsdurchgang 90 beschrieben. Die Querschnittsflächen beziehen sich auf Querschnittsflächen, wenn der Durchgang in einer Richtung senkrecht zur Fließrichtung des Öls geschnitten wird.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist im ersten Druckentlastungsdurchgang 95 die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 90a kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Durchgangs 911. Die Querschnittsflächen des Verbindungsdurchgangs 90a und des ersten Durchgangs 911 sind kleiner als die Querschnittsfläche des Abschnitts in der ersten Pufferkammer 91 oberhalb des Vorsprungs 16b. Das heißt, die minimale Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95 ist die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 90a.
Im Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97 sind die Querschnittsfläche eines zwischen dem Vorsprung 16b und dem unteren Teil der ersten Pufferkammer 91 gebildeten Durchgangs und die Querschnittsfläche eines zwischen dem Vorsprung 16b und der ersten Seitenfläche 91a gebildeten Durchgangs die minimalen Querschnittsflächen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die minimale Querschnittsfläche des Umleitungsdruckentlastungsdurchgangs 97 die gleiche wie die Querschnittsfläche des ersten Durchgangs 911.
Im zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 ist die Querschnittsfläche des proximalen Seitendurchgangs 92c größer als die Querschnittsfläche des oberen Seitendurchgangs 92d. Die Querschnittsflächen des proximalen Seitendurchgangs 92c und des oberen Seitendurchgangs 92d sind kleiner als die Querschnittsfläche des Stagnationsabschnitts 92e. Die Querschnittsflächen des proximalen Seitendurchgangs 92c und des oberen Seitendurchgangs 92d sind größer als die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 93. Das heißt, die größte Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 ist die Querschnittsfläche des Stagnationsabschnitts 92e. Die minimale Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 ist die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 93. Die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 93 ist kleiner als die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 90a, die die minimale Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95 ist. Die Querschnittsfläche des oberen Seitendurchgangs 92d ist kleiner als die Querschnittsflächen des Stagnationsabschnitts 92e und des proximalen Seitendurchgangs 92c. Im zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 dient der obere Seitendurchgang 92d als eine Verengung.
Die Querschnittsfläche des Stagnationsabschnitts 92e, die die größte Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 ist, ist kleiner als die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 90a, die die minimale Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95 ist. Das heißt, die Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 ist über die gesamte Länge in der Richtung der Schwerkraft kleiner als die Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95. Die Querschnittsfläche des Stagnationsabschnitts 92e, die die größte Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 ist, ist kleiner als die Querschnittsfläche des zweiten Durchgangs 912, die die minimale Querschnittsfläche des Umleitungsdruckentlastungsdurchgangs 97 ist.
Ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, wird das Öl in der Drehzahlerhöhungskammer 13c durch den Drehzahlerhöher 30 gerührt. Dadurch werden Blasen B im Öl erzeugt. Die Blasen B im Öl, die in der Drehzahlerhöhungskammer 13c erzeugt werden, gelangen durch den Öldurchgang 60 in die Ölwanne 56.
Wie in 3 und 4 dargestellt, werden die Blasen B, die die Ölwanne 56 erreicht haben, in der Ölwanne 56 zurückgehalten. Dadurch wird der Pegel des in der Ölwanne 56 gespeicherten Öls angehoben. Der Pegel des Öls erreicht dann den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 und den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Blasen B des in den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 angesaugten Öls beim Erreichen des gebogenen Abschnitts 99 durch den gebogenen Abschnitt 99 zerdrückt. Beim Erreichen des Übergangsabschnitts 98 von dem gebogenen Abschnitt 99 wird das Öl über den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 in die Ölwanne 56 zurückgeführt. Beim Erreichen des Übergangsabschnitts 98 von dem gebogenen Abschnitt 99 wird Gas über die Druckentlastungsbohrung 90b zu der Außenseite des Gehäuses 11 abgelassen. Das heißt, es ist unwahrscheinlich, dass das in der Ölwanne 56 gespeicherte Öl mit den Blasen B aus der Druckentlastungsbohrung 90b herausströmt.
Der Stagnationsabschnitt 92e, der im gebogenen Abschnitt 99 ausgebildet ist, hat die Wandfläche 92f, die sich mit der Fließrichtung des in der zweiten Pufferkammer 92 fließenden Öls kreuzt. Das in die zweiten Pufferkammer 92 strömende Öl stagniert/ staut sich somit am Stagnationsabschnitt 92e. Der Druck am Stagnationsabschnitt 92e ist daher höher als der Druck in einem Abschnitt der zweiten Pufferkammer 92 auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Stagnationsabschnitts 92e. Die Blasen B im Öl werden also durch den Druck am Stagnationsabschnitt 92e gebrochen.
Die Querschnittsfläche der ersten Pufferkammer 91 ist größer als die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchgangs 93. Wenn also die Blasen B, die am Stagnationsabschnitt 92e nicht entfernt wurden, über den Verbindungsdurchgang 93 in die erste Pufferkammer 91 gelangen, die größer ist als der Verbindungsdurchgang 93, ändert sich der auf die Blasen B wirkende Druck. Die in die erste Pufferkammer 91 gelangenden Blasen B werden durch die Druckänderung entfernt.
Die vorliegende Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.

(1) Die Blasen B im Öl, die in den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 gezogen werden, werden beim Erreichen des gebogenen Abschnitts 99 durch den gebogenen Abschnitt 99 zerdrückt. Beim Erreichen des Übergangsabschnitts 98 von dem gebogenen Abschnitt 99 wird das Öl über den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 in die Ölwanne 56 zurückgeführt. Beim Erreichen des Übergangsabschnitts 98 von dem gebogenen Abschnitt 99 wird Gas über die Druckentlastungsbohrung 90b zu der Außenseite des Gehäuses 11 abgelassen. Das heißt, es ist unwahrscheinlich, dass das in der Ölwanne 56 gespeicherte Öl mit den Blasen B aus der Druckentlastungsbohrung 90b herausströmt. Dadurch wird eine Reduzierung der dem Drehzahlerhöher 30 zugeführten Ölmenge begrenzt.
(2) Die Blasen B im Öl, die in den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 strömen, gelangen über den gebogenen Abschnitt 99 und den Übergangsabschnitt 98 in die erste Pufferkammer 91. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Druckentlastungsbohrung 90b von dem gebogenen Abschnitt 99 und dem Übergangsabschnitt 98 beabstandet. Dadurch wird verhindert, dass Öl aus dem Übergangsabschnitt 98 in die Druckentlastungsbohrung 90b gelangt.
(3) Öl stagniert am Stagnationsabschnitt 92e. Der Druck am Stagnationsabschnitt 92e ist daher höher als der Druck in einem Abschnitt der zweiten Pufferkammer 92 auf der stromaufwärtigen Seite des Stagnationsabschnitts 92e. Die Blasen B im Öl werden also durch den Druck am Stagnationsabschnitt 92e gebrochen.

Wenn die Blasen B, die nicht am Stagnationsabschnitt 92e entfernt wurden, über den Verbindungsdurchgang 93 in die erste Pufferkammer 91 gelangen, die größer ist als der Verbindungsdurchgang 93, werden die Blasen B im Öl, das die erste Pufferkammer 91 erreicht hat, durch Druckänderungen entfernt. Dementsprechend wird das in der Ölwanne 56 gespeicherte Öl daran gehindert, mit Blasen B aus der Druckentlastungsbohrung 90b des Druckentlastungsdurchgangs 90 herauszuströmen. Dadurch wird eine Reduzierung der dem Drehzahlerhöher 30 zugeführten Ölmenge begrenzt.

(4) Die Blasen B im Öl, die den Stagnationsabschnitt 92e erreicht haben, kollidieren mit der Wandoberfläche 92f des Stagnationsabschnitts 92e und verschwinden beim Aufprall auf die Wandoberfläche 92f.
(5) Die Durchflussquerschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 ist über die gesamte Länge kleiner als die Durchflussquerschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95. Die Blasen B im Öl, das in der Ölwanne 56 gespeichert ist, werden daher durch Kapillarwirkung eher in den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 gezogen als in den ersten Druckentlastungsdurchgang 95. Die Blasen B im Öl erreichen somit wahrscheinlich nicht die Druckentlastungsbohrung 90b im ersten Druckentlastungsdurchgang 95. Dadurch wird verhindert, dass der Ölpegel die atmosphärenseitige Öffnung des Druckentlastungsdurchgangs 90 erreicht.
(6) Der Druckentlastungsdurchgang 90 enthält den Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97. So wird das Öl, selbst wenn es den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 in der Ölwanne 56 erreicht und der Ölpegel bis zur Langstrich-Kurzstrich-Linie L1 in den 3 und 4 ansteigt, in den Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97 gesaugt. Dadurch wird verhindert, dass der Ölpegel die Druckentlastungsbohrung 90b des Druckentlastungsdurchgangs 90 erreicht.
(7) Die Blasen B im Öl, das in den zweiten Druckentlastungsdurchgang 96 fließt, gelangen über den Übergangsabschnitt 98 in den Umleitungsdruckentlastungsdurchgang 97. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Druckentlastungsbohrung 90b von dem Übergangsabschnitt 98 beabstandet. Dadurch wird verhindert, dass Öl, das den Übergangsabschnitt 98 erreicht hat, die Druckentlastungsbohrung 90b erreicht, die die atmosphärenseitige Öffnung des Druckentlastungsdurchgangs 90 ist.
(8) Der zweite Druckentlastungsdurchgang 96 beinhaltet den oberen Seitendurchgang 92d, der als eine Verengung dient. Dadurch wird die Durchflussquerschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 lokal reduziert. Die Blasen B im Öl, das in der Ölwanne 56 gespeichert ist, strömen dadurch leicht zum zweiten Druckentlastungsdurchgang 96. Dadurch wird die Menge der Blasen B im Öl, das in den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 fließt, weiter reduziert. Dadurch wird verhindert, dass der Ölpegel die atmosphärenseitige Öffnung des Druckentlastungsdurchgangs 90 erreicht.
(9) Die Druckentlastungsbohrung 90b ist oberhalb des Übergangsabschnitts 98 angeordnet. Dadurch wird das Öl, das den Übergangsabschnitt 98 erreicht hat, in den ersten Druckentlastungsdurchgang 95 zurückgeführt, der sich unterhalb des Übergangsabschnitts 98 befindet, und gelangt wahrscheinlich nicht in die Druckentlastungsbohrung 90b. Dadurch wird verhindert, dass der Ölpegel die atmosphärenseitige Öffnung des Druckentlastungsdurchgangs 90 erreicht.
(10) Die Blasen B im Öl fließen eher in die zweite Pufferkammer 92 als in die erste Pufferkammer 91, und die Blasen B werden durch den Stagnationsabschnitt 92e und den gebogenen Abschnitt 99 entfernt. Dadurch wird verhindert, dass Öl aus der Druckentlastungsbohrung 90b austritt. Dementsprechend wird die Zuverlässigkeit des Zentrifugalkompressors 10 verbessert.
(11) Unter Berücksichtigung von Ölleckagen aus der Druckentlastungsbohrung 90b speichert der Zentrifugalkompressor 10 vorzugsweise eine große Menge Öl. In dieser Hinsicht verhindert die vorliegende Ausführungsform Ölleckagen und ermöglicht somit eine Reduzierung der Gesamtmenge an eingeschlossenem Öl des Zentrifugalkompressors 10. Dies reduziert die Herstellungskosten des Zentrifugalkompressors 10.
(12) Der Druckentlastungsdurchgang 90 ist mit dem Belüftungsfilm 90c versehen, der den Durchgang von Gas ermöglicht, aber Flüssigkeit blockiert. Der Belüftungsfilm 90c verhindert, dass Fremdkörper und Wasser von außen durch den Druckentlastungsdurchgang 90 in den Zentrifugalkompressor 10 gelangen.
(13) Da die Blasen B im Öl daran gehindert werden, die Druckentlastungsbohrung 90b zu erreichen, wird verhindert, dass der Belüftungsfilm 90c verstopft wird.

Die oben beschriebene Ausführungsform kann wie unten beschrieben geändert werden. Die oben beschriebene Ausführungsform und die folgenden Änderungen können kombiniert werden, solange die kombinierten Änderungen technisch miteinander konsistent bleiben.
Die Ölwanne 56, die Ölpumpe 57, der Öldurchgang 60, die erste Pufferkammer 91 und die zweite Pufferkammer 92 können im Motorgehäuseelement 12 ausgebildet werden, ohne dass das hintere Gehäuseelement 16 mit den Schrauben 80 am Motorgehäuseelement 12 befestigt wird.
Die Druckentlastungsbohrung 90b kann oberhalb des zweiten Durchgangs 912 angeordnet sein. In diesem Fall ist die Druckentlastungsbohrung 90b oberhalb des Übergangsabschnitts 98 angeordnet.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind der Verbindungsdurchgang 90a und die erste Pufferkammer 91 von der zweiten Pufferkammer 92 in der axialen Richtung der langsam drehenden Welle 17 versetzt, und die zweite Pufferkammer 92 ist zwischen der ersten Pufferkammer 91 und dem Motorgehäuseelement 12 in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 angeordnet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann der Verbindungsdurchgang 90a an der gleichen Position in axialer Richtung der langsam drehenden Welle 17 angeordnet sein wie die erste Pufferkammer 91 und die zweite Pufferkammer 92. In diesem Fall kann der Verbindungsdurchgang 93 so geändert werden, dass er sich in der ersten horizontalen Richtung A erstreckt, und die erste Pufferkammer 91 und die zweite Pufferkammer 92 können miteinander verbunden werden.
Der Verbindungsdurchgang 90a kann in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft geneigt sein, solange der Verbindungsdurchgang 90a die Ölwanne 56 und die erste Pufferkammer 91 miteinander verbindet.
Die Wandfläche 92f des Stagnationsabschnitts 92e erstreckt sich in der oben beschriebenen Ausführungsform in der ersten horizontalen Richtung A. Die Wandfläche 92f kann jedoch so geneigt sein, dass sie sich mit der Richtung der Gravitationskraft schneidet.
Die zweite Pufferkammer 92 erstreckt sich bei der oben beschriebenen Ausführungsform von der Ölwanne 56 nach oben. Die zweite Pufferkammer 92 kann sich jedoch in einer Richtung erstrecken, die sich mit der Richtung der Schwerkraft schneidet. In diesem Fall muss die Wandfläche 92f des Stagnationsabschnitts 92e einfach so angeordnet werden, dass sie die Richtung kreuzt, in der das Öl in der zweiten Pufferkammer 92 fließt.
Die Breite H1 der ersten Pufferkammer 91 und die Breite H2 der zweiten Pufferkammer 92 sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform gleich. Die Breiten H1 und H2 können jedoch unterschiedlich sein. Die Breiten H1, H2 können geändert werden, solange die Durchflussquerschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs 96 über die gesamte Länge kleiner ist als die Durchflussquerschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs 95. Die gleiche Änderung kann auch bei den oben beschriebenen Modifikationen vorgenommen werden.
Der proximale Seitendurchgang 92c hat in der oben beschriebenen Ausführungsform das zweite Ende, das sich oberhalb der Ölpumpe 57 befindet. Das zweite Ende kann jedoch auch unterhalb der Ölpumpe 57 angeordnet sein. In diesem Fall kann sich das erste Ende des oberen Seitendurchgangs 92d bis zum zweiten Ende des proximalen Seitendurchgangs 92c erstrecken.
Die zweite Pufferkammer 92 kann geändert werden, um den proximalen Seitendurchgang 92c direkt mit dem Stagnationsabschnitt 92e zu verbinden.
Der Zentrifugalkompressor 10 kann in jeder geeigneten Anwendung eingesetzt werden, um jede Art von Gas zu verdichten. Der Zentrifugalkompressor 10 kann beispielsweise in einer Klimaanlage eingesetzt werden, um Kühlmittelgas zu verdichten. Außerdem kann der Zentrifugalkompressor 10 an jeder beliebigen von einem Fahrzeug unterschiedlichen Struktur montiert werden.
An den obigen Beispielen können verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden, ohne vom Inhalt und Umfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente abzuweichen. Die Beispiele dienen nur der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Beschreibungen von Merkmalen in jedem Beispiel sind als auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen anwendbar zu betrachten. Geeignete Ergebnisse können erzielt werden, wenn Abläufe in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einem beschriebenen System, einer Bauweise, einem Gerät oder einer Schaltung anders kombiniert und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Der Umfang der Offenbarung wird nicht durch die detaillierte Beschreibung, sondern durch die Ansprüche und deren Äquivalente definiert. Alle Variationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche und deren Äquivalente sind in der Offenbarung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016186238 A [0002]
JP 2019157707 A [0004, 0005]

Claims

Zentrifugalkompressor (10), umfassend: eine langsam drehende Welle (17), die von einer Antriebsquelle (18) rotiert wird; ein Laufrad (24), das an einer schnell drehenden Welle (31) befestigt ist, die mit einer höheren Drehzahl als eine Drehzahl der langsam drehenden Welle (17) rotiert; einen Drehzahlerhöher (30), der die Energie der langsam drehenden Welle (17) auf die schnell drehende Welle (31) überträgt; ein Gehäuse (11), welches eine Antriebsquellenkammer (12c), die die Antriebsquelle (18) aufnimmt, eine Laufradkammer (15b), die das Laufrad (24) aufnimmt, eine Drehzahlerhöhungskammer (13c), die den Drehzahlerhöher (30) aufnimmt, und eine Trennwand (14) mit einer Einführbohrung (14h), durch die die schnell drehende Welle (31) geführt ist, wobei die Trennwand (14) die Laufradkammer (15b) und die Drehzahlerhöhungskammer (13c) voneinander trennt, enthält; ein Dichtungselement (71), das zwischen einer äußeren Umfangsfläche der schnell drehenden Welle (31) und einer inneren Umfangsfläche der Einführbohrung (14h) vorgesehen ist; eine Ölwanne (56), die das dem Drehzahlerhöher (30) zugeführte Öl speichert; einen Öldurchgang (60), der in der Ölwanne (56) gespeichertes Öl dem Drehzahlerhöher (30) zuführt und das Öl in die Ölwanne (56) zurückführt; und einen Druckentlastungsdurchgang (90), der die Ölwanne (56) mit einer Druckentlastungsbohrung (90b) verbindet, die sich zu einer Außenfläche des Gehäuses (11) öffnet, wobei der Druckentlastungsdurchgang (90) einen ersten Druckentlastungsdurchgang (95) und einen zweiten Druckentlastungsdurchgang (96), die sich von der Ölwanne (56) verzweigend erstrecken, umfasst, der zweite Druckentlastungsdurchgang (96) in den ersten Druckentlastungsdurchgang (95) übergeht, um einen Übergangsabschnitt (98) zu bilden, die Druckentlastungsbohrung (90b) oberhalb des Übergangsabschnitts (98) in einer Richtung der Schwerkraft angeordnet ist, der erste Druckentlastungsdurchgang (95) in der Richtung der Schwerkraft unterhalb des Übergangsabschnitts (98) angeordnet ist, eine minimale Querschnittsfläche des zweiten Druckentlastungsdurchgangs (96) kleiner ist als eine minimale Querschnittsfläche des ersten Druckentlastungsdurchgangs (95), der zweite Druckentlastungsdurchgang (96) einen gebogenen Abschnitt (99) aufweist, der durch Biegen des zweiten Druckentlastungsdurchgangs (96) gebildet ist, wobei der gebogene Abschnitt (99) eingerichtet ist, eine Gas-/Flüssigkeitstrennung durch Zerdrücken von Blasen durchzuführen, wobei beim Erreichen des Übergangsabschnitts (98) von dem gebogenen Abschnitt (99) Öl über den ersten Druckentlastungsdurchgang (95) in die Ölwanne (56) zurückgeführt wird, und beim Erreichen des Übergangsabschnitts (98) von dem gebogenen Abschnitt (99) Gas über die Druckentlastungsbohrung (90b) zu einer Außenseite des Gehäuses (11) abgeführt wird.
Zentrifugalkompressor (10) nach Anspruch 1, wobei von den horizontalen Richtungen eine Richtung, die senkrecht zu einer Achse der langsam drehenden Welle (17) ist, als eine erste horizontale Richtung (A) definiert ist, der erste Druckentlastungsdurchgang (95) eine erste Pufferkammer (91) in dem Gehäuse (11) enthält, das Gehäuse (11) eine erste Seitenfläche (91a) und eine zweite Seitenfläche (91b), die einander in der ersten horizontalen Richtung (A) gegenüberliegen, aufweist, die erste Pufferkammer (91) durch die erste Seitenfläche (91a) und die zweite Seitenfläche (91b) definiert ist, der gebogene Abschnitt (99) in einer Nähe der ersten Seitenfläche (91a) der ersten Pufferkammer (91) in der ersten horizontalen Richtung (A) und in einem oberen Bereich in der Richtung der Schwerkraft ausgebildet ist, und die Druckentlastungsbohrung (90b) in der Nähe der zweiten Seitenfläche (91b) der ersten Pufferkammer (91) in der ersten horizontalen Richtung (A) und in einem oberen Bereich in der Richtung der Schwerkraft ausgebildet ist.
Zentrifugalkompressor (10) nach Anspruch 2, wobei der zweite Druckentlastungsdurchgang (96) eine zweite Pufferkammer (92) und einen Verbindungsdurchgang (93) in dem Gehäuse (11) umfasst, das Gehäuse (11) eine erste Seitenfläche (92a) und eine zweite Seitenfläche (92b), die einander in der ersten horizontalen Richtung (A) gegenüberliegen, aufweist, die zweite Pufferkammer (92) durch die erste Seitenfläche (92a) und die zweite Seitenfläche (92b) definiert ist, und der zweite Druckentlastungsdurchgang (96) mit der ersten Pufferkammer (91) durch den Verbindungsdurchgang (93) verbunden ist.
Zentrifugalkompressor (10) nach Anspruch 3, wobei der Übergangsabschnitt (98) ein Verbindungsabschnitt ist, an dem die erste Pufferkammer (91) und der Verbindungsdurchgang (93) miteinander verbunden sind.
Zentrifugalkompressor (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zweite Pufferkammer (92) einen proximalen Seitendurchgang (92c), der mit der Ölwanne (56) verbunden ist, und einen oberen Seitendurchgang (92d), der mit dem proximalen Seitendurchgang (92c) verbunden ist, umfasst, und eine Breite (H6) des oberen Seitendurchgangs (92d) in der ersten horizontalen Richtung (A) kleiner ist als eine Breite (H5) des proximalen Seitendurchgangs (92c).
Zentrifugalkompressor (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in der ersten Pufferkammer (91) ein Vorsprung (16b) vorgesehen ist, durch den die langsam drehende Welle (17) geführt ist, ein erster Durchgang (911) und ein zweiter Durchgang (912) in der ersten Pufferkammer (91) ausgebildet sind, der erste Durchgang (911) zwischen dem Vorsprung (16b) und der zweiten Seitenfläche (91b) ausgebildet ist, der zweite Durchgang (912) einen zwischen dem Vorsprung (16b) und einem unteren Teil der ersten Pufferkammer (91) gebildeten Durchgang und einen zwischen dem Vorsprung (16b) und der ersten Seitenfläche (91a) gebildeten Durchgang aufweist, und ein Umleitungsdruckentlastungsdurchgang (97) durch den zweiten Durchgang (912) und einen Bereich in der ersten Pufferkammer (91) gebildet wird, der sich oberhalb des Vorsprungs (16b) befindet.