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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter mit einer
Leistungsregelung mittels einer Drucksteuerung. Ein solcher Spiralverdichter
ist beispielsweise bekannt aus der
EP 1 087 142 A2 .
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Im
allgemeinen umfasst ein Spiralverdichter: einen Motormechanismus,
der in einem Gehäuse
angebracht ist, zum Erzeugen einer Drehkraft; und einen Verdichtungsmechanismus
zum Saugen, Verdichten und Ablassen eines Gases durch Empfangen einer
Antriebskraft von dem Motormechanismus, während eine orbitierende Spirale
im Eingriff mit einer ortsfesten Spirale kreist.
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Der
Spiralverdichter ist in einen Niederdruckverdichter, bei dem ein
Gehäuse
in einem Niederdruckzustand gehalten ist, und einen Hochdruckverdichter
eingeteilt, bei dem ein Gehäuse
in einem Hochdruckzustand gehalten ist.
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Bei
dem Niederdruckspiralverdichter wird ein Kühlgas, das einen Verdampfer
durchlaufen hat, in ein Gehäuse
eingelassen, das Gas, das in das Gehäuse eingelassen ist, wird in
einen Verdichtungsmechanismus gesaugt, verdichtet und abgelassen,
und das Kühlgas
im Hochtemperatur- /Hochdruckzustand, das
aus dem Verdichtungsmechanismus abgelassen ist, wird durch ein Ablassrohr
auf eine Kondensatorseite abgelassen. Aufgrund dessen ist das Gehäuse einem
Niederdruck ausgesetzt.
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Ein
derartiger Niederdruckspiralverdichter ist an den Enden eines Spiralblattes
der ortsfesten Spirale und eines Spiralblattes der orbitierenden
Spirale mit Kammern zum Verhindern einer Gasleckage versehen, wodurch
die Leckage von Gas, das zwischen Verdichtungstaschen, die durch
das Spiralblatt der ortsfesten Spirale und das Spiralblatt der orbitierenden
Spirale ausgebildet sind, verdichtet ist, verhindert ist.
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Bei
dem Hochdruckspiralverdichter wird ein Kühlgas, das einen Verdampfer
durchlaufen hat, direkt in einen Verdichtungsmechanismus gesaugt
und verdichtet, und das Kühlgas,
das in dem Verdichtungsmechanismus verdichtet ist, wird in ein Gehäuse abgelassen.
Das Kühlgas
im Hochtemperatur-/Hochdruckzustand, das in das Gehäuse abgelassen
ist, wird durch ein Ablassrohr an einen Kondensator abgelassen.
Aufgrund dessen ist das Gehäuse
einem Hochdruck ausgesetzt.
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Ein
derartiger Hochdruckspiralverdichter ist an den Enden eines Spiralblattes
der ortsfesten Spirale und eines Spiralblattes der orbitierenden
Spirale nicht mit Kammern zum Verhindern einer Gasleckage versehen
und verhindert somit die Leckage von Gas, das zwischen Verdichtungstaschen,
die durch das Spiralblatt der ortsfesten Spirale und das Spiralblatt
der orbitierenden Spirale ausgebildet sind, verdichtet ist, unter
Nutzung eines Drucks des Gehäuses
im Hochdruckzustand.
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1 ist eine Frontalschnittansicht,
die ein Beispiel eines Verdichtungsmechanismus eines Hochdruckspiralverdichters
darstellt. 2 ist eine Horizontalansicht,
die ein Spiralblatt der ortsfesten Spirale und ein Spiralblatt der
orbitierenden Spirale, welche den Verdichtungsmechanismus bilden,
darstellt.
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Wie
darin dargestellt umfasst der Verdichtungsmechanismus des Spiralverdichters:
eine ortsfeste Spirale 30, die in einem Gehäuse 10 mit
einem vorgegebenen Zwischenraum zu einem Hauptrahmen 20,
der in dem Gehäuse 10 angebracht
ist, angebracht ist; eine orbitierende Spirale 40, die
so zwischen der ortsfesten Spirale 30 und dem Hauptrahmen 20 angeordnet
ist, dass sie mit der ortsfesten Spirale 30 in Eingriff
gebracht ist; und einen Oldham-Ring 50, der zwischen der
orbitierenden Spirale 40 und dem Hauptrahmen 20 angeordnet
ist und zum Verhindern der Drehung der orbitierenden Spirale 40 dient.
Die orbitierende Spirale 40 ist an eine Drehwelle 60 angeschlossen,
wobei die Drehwelle mit einem Motormechanismus verbunden ist.
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Der
Hauptrahmen 20 beinhaltet einen Rahmenkörper 21 mit einer
vorgegebenen Form, ein Welleneinführungsloch 22, das
an dem Rahmenkörper 21 zum
Durchtritt und zur Einführung
der Drehwelle 60 darin ausgebildet ist, eine Vorsprungseinführungsnut 23,
die sich von dem axialen Einführungsloch 22 erstreckt
und einen größeren Innendurchmesser
als das Welleneinführungsloch 22 aufweist,
und eine Lagerfläche 24,
die an der oberen Fläche
des Rahmenkörper 21 zum
Stützen
der orbitierenden Spirale 40 ausgebildet ist.
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Die
ortsfeste Spirale 30 beinhaltet einen Körper 31, der in einer
vorgegebenen Form ausgebildet ist, ein Spiralblatt 32,
die auf einer Fläche
des Körpers 31 in
einer Evolventenkrümmung
mit einer vorgegebenen Stärke
und Höhe
ausgebildet ist, eine Ablassöffnung 33,
die an der Mitte des Körpers 31 durchtritt,
und einen Saugdurchlass 34, der auf einer Seite des Körpers 31 ausgebildet
ist.
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Die
orbitierende Spirale 40 beinhaltet eine Scheibe 41 mit
einer vorgegebenen Stärke
und Grundfläche,
ein Spiralblatt 42, die auf einer Fläche der Scheibe 41 in
einer Evolventenkrümmung
mit einer vorgegebenen Stärke
und Höhe
ausgebildet ist, und einen Vorsprungsabschnitt 43, der
an der Mitte der anderen Seite der Scheibe 41 ausgebildet
ist.
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Die
orbitierende Spirale 40 ist so zwischen die ortsfeste Spirale 30 und
den Hauptrahmen 20 eingesetzt, dass das Spiralblatt 42 mit
dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale in Eingriff gebracht
ist, der Vorsprungsabschnitt 43 in die Vorsprungseinführungsnut 23 des
Hauptrahmens 20 eingeführt
ist und eine Fläche
der Scheibe 41 durch die Lagerfläche 24 des Hauptrahmens 20 gestützt ist.
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Die
Drehwelle 60 dringt zu ihrer Verbindung mit dem Vorsprungsabschnitt 43 der
orbitierenden Spirale 40 durch das Welleneinführungsloch 22 des Hauptrahmens
und ist darin eingeführt.
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Ein
Saugrohr 12 zum Saugen von Gas durchdringt das Gehäuse 10 und
ist damit verbunden, und das durchdringende Saugrohr 12 ist
mit dem Saugdurchlass 34 der ortsfesten Spirale verbunden.
Und ein Ablassrohr 13 zum Ablassen von Gas ist mit dem
Gehäuse 10 verbunden.
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Das
nicht erklärte
Bezugszeichen B stellt Buchsen dar, und 62 stellt einen Ölflussdurchgang der
Drehwelle dar.
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Im
folgenden wird nun der Betrieb des Verdichtungsmechanismus des Hochdruckspiralverdichters
wie oben angegeben beschrieben.
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Wenn
die Drehwelle 60 durch eine Drehkraft dreht, die vom Motormechanismus übertragen
ist, schwenkt zunächst
die orbitierende Spirale 40, die an einen exzentrischen
Abschnitt 61 der Drehwelle 60 angeschlossen ist,
um die Achse der Drehwelle 60. Die orbitierende Spirale 40 schwenkt,
da sie durch den Oldham-Ring 50 am Drehen gehindert ist.
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Wenn
die orbitierende Spirale 40 kreist, bewegen sich, da das
Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale in Eingriff mit
dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale schwenkt, mehrere
Verdichtungstaschen P, die durch das Spiralblatt 42 der
orbitierenden Spirale und das Spiralblatt 32 der ortsfesten
Spirale ausgebildet sind, zu den Mittelteilen der ortsfesten Spirale 30 und
der orbitierenden Spirale 40 und, gleichzeitig mit ihrer
Volumenänderung,
saugen und verdichten Gas und lassen es durch die Ablassöffnung 33 der
ortsfesten Spirale ab.
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Dabei
wird das Kühlmittel,
das durch das Saugrohr 12 gesaugt ist, durch den Saugdurchlass 34 der
ortsfesten Spirale direkt in die Verdichtungstaschen P gesaugt,
und das Kühlmittel
im Hochtemperatur- und Hochdruckzustand, das durch die Ablassöffnung 33 der
ortsfesten Spirale abgelassen ist, durchläuft das Gehäuse 10 und wird durch
das Ablassrohr 13 nach außen abgelassen.
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Die
Verdichtungstaschen P sind kontinuierlich ausgebildet, wenn die
orbitierende Spirale 40 schwenkt. Wenn die Verdichtungstaschen
P an der Kante der ortsfesten Spirale 30 ausgebildet sind,
befinden sie sich in einem Zustand niedrigen Drucks, welcher ein
Saugdruck ist. Wenn die Verdichtungstaschen P an der Mitte der ortsfesten
Spirale 30 ausgebildet sind, befinden sie sich in einem
Zustand hohen Drucks, welcher ein Ablassdruck ist. Wenn sie sich auf
halbem Wege zwischen der Kante und der Mitte der ortsfesten Spirale 30 befinden,
befinden sie sich in einem zwischenliegenden Druckzustand.
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Das
Innere des Gehäuses 10 ist
stets in einem Hochdruckzustand gehalten. Durch einen derartigen
Hochdruck im Gehäuse 10 ist
ein Hochdruck auf die Rückseite
der Scheibe 41 der orbitierenden Spirale ausgeübt, und
daher sind die Endflächen
das Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale und das Spiralblatt 42 der
orbitierenden Spirale eng mit der Innenfläche der ortsfesten Spirale 30 und
der Fläche
der Scheibe 41 der orbitierenden Spirale in Berührung gebracht,
wodurch ein Druckverlust zwischen den Verdichtungstaschen P, die
durch das Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale und
das Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale gebildet sind,
verhindert ist.
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Indessen
bildet der oben angeführte
Spiralverdichter ein Kühlkreislaufsystem,
und das Kühlkreislaufsystem,
das den Spiralverdichter beinhaltet, ist hauptsächlich an einer Klimaanlage
oder dergleichen angebracht. Beim Betreiben der Klimaanlage besteht,
um den Stromverbrauch der Klimaanlage zu minimieren, ein Bedarf,
die Leistung des Spiralverdichters zu verändern, der das Kühlkreislaufsystem betreibt,
welches an der Klimaanlage angebracht ist.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Ausgehend
von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Spiralverdichter mit einer Leistungsregelung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Leistung
des Spiralverdichters auf einfache Weise verändert werden kann und der Stromverbrauch
einer damit verbundenen Klimaanlage dadurch minimiert werden kann.
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Die
zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Spiralverdichter mit einer Leistungsregelung, umfassend einen
Drucksteuerungsmechanismus zum Variieren des Drucks auf der Rückseite
einer orbitierenden Spirale, welche mit einer ortsfesten Spirale
derart zusammenwirkt, dass bei einer Relativdrehung der beiden Spiralen
zueinander Verdichtungstaschen, die zwischen den beiden Spiralen
ausgebildet sind, vom Außenbereich
zum Zentrum der Spiralen verlagert werden, wodurch sich das zu verdichtende
Gas von einem Niederdruckzustand über einen zwischenliegenden
Druckzustand zu einem Hochdruckzustand ändert, einen ersten Abdichtungsbereich
zwischen der Endfläche
des Spiralblattes der orbitierenden Spirale und der der Endfläche zugekehrten
Fläche der
ortsfesten Spirale, und einen zweiten Abdichtungsbereich zwischen
der Endfläche
des Spiralblattes der ortsfesten Spirale und der der Endfläche zugekehrten
Fläche
der orbitierenden Spirale, wobei abhängig vom Druck auf der Rückseite
der orbitierenden Spirale diese axial in Richtung der ortsfesten
Spirale verlagerbar und damit der Grad der Dichtigkeit der beiden
Abdichtungsbereiche veränderbar
ist, und wobei die beiden Abdichtungsbereiche jeweils in einem Bereich
von einem Außenseitenkontakt
des orbitierenden Spiralblattes mit dem ortsfesten Spiralblatt einer
zugehörigen
Zwischendrucktasche in Richtung des Zentrums mit Dichtungen versehen sind.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Spiralverdichters sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verstehen der Erfindung
bereitzustellen, und die in der Beschreibung enthalten sind und
ein Bestandteil von ihr bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung
und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundsätze der
Erfindung zu erklären.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht, die einen Verdichtungsmechanismus eines allgemeinen
Spiralverdichters darstellt;
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2 eine
Horizontalansicht, die ein Spiralblatt der ortsfesten Spirale und
ein Spiralblatt der orbitierenden Spirale, welche den Verdichtungsmechanismus
bilden, darstellt;
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3 eine
Frontschnittansicht, die einen Verdichtungsmechanismus eines Spiralverdichters mit
einer Vorrichtung zur Veränderung
einer Leistung eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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4 eine
Horizontalansicht, die den Verdichtungsmechanismus des Spiralverdichters
mit der Vorrichtung zur Veränderung
einer Leistung eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 eine
Schnittansicht, die eine Vorrichtung zur Veränderung einer Leistung eines
Spiralverdichters darstellt, wobei die Vorrichtung mit einem modifizierten
Beispiel eines Druckverteilungsmechanismus versehen ist, der die
Vorrichtung zur Veränderung
einer Leistung eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet; und
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6 und 7 Schnittansichten,
die einen Betriebszustand der Vorrichtung zur Veränderung
eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden wird eine Vorrichtung zur Veränderung einer Leistung eines
Spiralverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert
beschrieben.
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3 und 4 ist
eine Frontschnittansicht und Horizontalschnittansicht, die einen
Verdichtungsmechanismus eines Spiralverdichters mit einer Vorrichtung
zur Veränderung
einer Leistung eines Spiralverdichters gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen. Gleichen Teilen wie im Stand
der Technik wurden gleiche Bezugszeichen vergeben.
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Wie
darin dargestellt ist ein Hauptrahmen 20 in einem Gehäuse 10 mit
einer vorgegebenen Form angebracht, eine ortsfeste Spirale 30 in
einem vorgegebenen Zwischenraum zum Hauptrahmen 20 an dem
Gehäuse 10 angebracht
und eine orbitierende Spirale 40 so zwischen der ortsfesten
Spirale 30 und dem Hauptrahmen 20 angeordnet,
dass sie schwenkbar mit der ortsfesten Spirale 30 in Eingriff gebracht
ist.
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Der
Hauptrahmen 20 beinhaltet einen Rahmenkörper 21 mit einer
vorgegebenen Form, ein Welleneinführungsloch 22, das
an dem Rahmenkörper 21 zum
Durchtritt und zur Einführung
der Drehwelle 60 darin ausgebildet ist, eine Vorsprungseinführungsnut 23,
die sich von dem axialen Einführungsloch 22 erstreckt
und einen größeren Innendurchmesser
als das Welleneinführungsloch 22 aufweist,
und eine Lagerfläche 24,
die an der oberen Fläche
des Rahmenkörper 21 zum
Stützen
der orbitierenden Spirale 40 ausgebildet ist.
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Die
ortsfeste Spirale 30 beinhaltet einen Körper 31, der in einer
vorgegebenen Form ausgebildet ist, ein Spiralblatt 32,
die auf einer Fläche
des Körpers 31 in
einer Evolventenkrümmung
mit einer vorgegebenen Stärke
und Höhe
ausgebildet ist, eine Ablassöffnung 33,
die an der Mitte des Körpers 31 durchtritt,
und einen Saugdurchlass 34, der auf einer Seite des Körpers 31 ausgebildet
ist.
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Die
orbitierende Spirale 40 beinhaltet eine Scheibe 41 mit
einer vorgegebenen Stärke
und Grundfläche,
ein Spiralblatt 42, die auf einer Fläche der Scheibe 41 in
einer Evolventenkrümmung
mit einer vorgegebenen Stärke
und Höhe
ausgebildet ist, und einen Vorsprungsabschnitt 43, der
an der Mitte der anderen Seite der Scheibe 41 ausgebildet
ist.
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Die
orbitierende Spirale 40 ist so zwischen die ortsfeste Spirale 30 und
den Hauptrahmen 20 eingesetzt, dass das Spiralblatt 42 mit
dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale in Eingriff gebracht
ist, der Vorsprungsabschnitt 43 in die Vorsprungseinführungsnut 23 des
Hauptrahmens 20 eingeführt
ist und eine Fläche
der Scheibe 41 durch die Lagerfläche 24 des Hauptrahmens 20 gestützt ist.
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Die
Drehwelle 60 dringt zu ihrer Verbingung mit dem Vorsprungsabschnitt 43 der
orbitierenden Spirale 40 durch das Welleneinführungsloch 22 des Hauptrahmens
und ist darin eingeführt.
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Ein
Saugrohr 12 zum Saugen von Gas durchdringt das Gehäuse 10 und
ist damit verbunden, und das durchdringende Saugrohr 12 ist
mit dem Saugdurchlass 34 der ortsfesten Spirale verbunden.
Und ein Ablassrohr 13 zum Ablassen von Gas ist mit dem
Gehäuse 10 verbunden.
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Das
Gehäuse 10 ist
innen mit einem Drucksteuerungsmechanismus zum Steuern eines Drucks, der
auf die Rückseite
einer orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, welche in Eingriff
mit einer ortsfesten Spirale 30 kreist, und einem Abdichtungsveränderungsmechanismus
zum Ändern
eines Abdichtungsbereichs eines Spiralblattes 42 der orbitierenden
Spirale und einem Abdichtungsbereich eines Spiralblattes 32 der
ortsfesten Spirale gemäß einer Änderung des
Drucks, der auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale ausgeübt
ist, versehen.
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Der
Abdichtungsveränderungsmechanismus ändert vorzugsweise
längs verlaufende
Abdichtungsbereiche das Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale
und das Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale.
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Der
Abdichtungsveränderungsmechanismus beinhaltet
Abdichtungsnute 35 und 44, die so auf den Endflächen des
Spiralblattes 32 der ortsfesten Spirale und des Spiralblattes 42 der
orbitierenden Spirale ausgebildet sind, dass sie eine vorgegebene
Stärke und
Länge aufweisen,
und Dichtungen 70, die in die Abdichtungsnute 35 und 44 eingeführt sind
und die Flächen
abdichten, die den Abdichtungsnuten 35 und 44 zugekehrt
sind. Die Abdichtungsnute 35 und 44 sind so auf
den Endflächen
des Spiralblattes 32 der ortsfesten Spirale und das Spiralblatt 42 der
orbitierenden Spirale ausgebildet, dass sie eine vorgegebene Stärke und
Länge in
der Längsrichtung
der Spiralblätter 32 und 42 aufweisen.
Die Abdichtungsnute 35 und 44 sind so weit wie
die Außenseitenkontakte
Ka des Spiralblattes 42 der orbitierenden Spirale und des
Spiralblattes 32 der ortsfesten Spirale ausgebildet, die
Verdichtungstaschen mit zwischenliegendem Druckzustand durch die
Innenseitenendteile des Spiralblattes 42 der orbitierenden
Spirale und des Spiralblattes 32 der ortsfesten Spirale
ausbilden, welche miteinander in Kontakt gebracht sind.
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Die
Innenseitenenden der Abdichtungsnute 35 und 44 sind
zwischen dem Innenseitenkontakt Ki des Spiralblattes 42 der
orbitierenden Spirale und des Spiralblattes 32 der ortsfesten
Spirale und den Innenseitenenden der Spiralblätter 32 und 42 angeordnet.
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Die
Dichtungen 70 sind aus einem elastischen Material ausgebildet,
das zu Schrumpfung und Entspannung imstande ist.
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Eine Änderung
des Drucks, der auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, ist durch Ändern der
Fläche
der Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 hergestellt, in der der Druck
ausgeübt
ist.
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Der
Drucksteuerungsmechanismus beinhaltet einen inneren Dichtring 81,
der so mit der Lagerfläche 24 des
Hauptrahmens, welche die orbitierende Spirale 40 stützt, verbunden
ist, dass er die Mitte der orbitierenden Spirale 40 mit
einem vorgegebenen Bereich umgibt, und zum Aufweisen eines Hochdrucks
in dem Gehäuse 10,
der auf die Innenseite davon ausgeübt ist, dient, einen äußeren Dichtring 82, der
so an der Lagerfläche 24 angebracht
ist, dass er den inneren Dichtring 81 umgibt, und einen
Druckverteilungsmechanismus zum Verbinden eines Hochdrucks im inneren
Dichtring 81 mit der Innenseite des äußeren Dichtrings 82 oder
zum verbinden eines Niederdrucks der Seite des Saugdurchlasses 34,
durch den ein Niederdruckkühlmittel
in die orbitierende Spirale 40 und die ortsfeste Spirale 30 gesaugt
ist, mit der Innenseite des äußeren Dichtrings 82.
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Eine
erste Ringeinführungsnut 25 ist
so in einer geschlossenen Kreisform auf der Lagerfläche 24 des
Hauptrahmens ausgebildet, dass sie die Vorsprungseinführungsnut 23 umgibt,
und der innere Dichtring 81 ist mit der ersten Ringeinführungsnut 25 verbunden.
Und eine zweite Ringeinführungsnut 26 ist
so in einer geschlossenen Kreisform auf der Lagerfläche 24 des
Hauptrahmens ausgebildet, dass sie die erste Ringeinführungsnut 25 umgibt,
und der äußere Dichtring 82 ist
mit der zweiten Ringeinführungsnut 26 verbunden.
Erste und zweite Ringeinführungsnut 25 und 26 sind
vorzugsweise in einer runden Form ausgebildet.
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Vorzugsweise
sind der innere Dichtring 81 und der äußere Dichtring 82 aus
einem elastischen Material ausgebildet, und die elastischen Koeffizienten
des inneren Dichtrings 81 und des äußeren Dichtrings 82 sind
unterschiedlich.
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Der
innere Dichtring 81 und der äußere Dichtring 82,
die mit der ersten Ringeinführungsnut 25 und
der zweiten Ringeinführungsnut 26 des
Hauptrahmens verbunden sind, sind mit der Rückseite der Scheibe 41 der
orbitierenden Spirale in Kontakt gebracht. Ein Hochdruck im Gehäuse 10 ist
durch das Welleneinführungsloch 22 und
die Vorsprungseinführungsnut 23 des
Hauptrahmens, den Ölflussdurchgang 62,
der durch die Drehwelle 70 tritt, usw. auf die Innenseite
des inneren Dichtrings 81 übertragen, wobei ein Hochdruck
stets auf die Fläche
der Rückseite der
orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, die der Innenfläche des
inneren Dichtrings 81 entspricht.
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Der
Druckverteilungsmechanismus beinhaltet ein Steuerventil 90 zum
Steuern der Richtung eines Strömungspfades,
einen ersten Strömungspfad F1
zum Verbinden des Steuerventils 90 mit der Innenseite des
inneren Dichtrings 81, einen zweiten Strömungspfad
F2 zum Verbinden des Steuerventils 90 mit der Innenseite
des äußeren Dichtrings 82 und einen
dritten Strömungspfad
F3 zum Verbinden der Seite des Saugdurchlasses 34 mit dem
Steuerventil 90.
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Der
erste Strömungspfad
F1, der zweite Strömungspfad
F2 und der dritte Strömungspfad
F3 sind an der ortsfesten Spirale 30 ausgebildet. Und das
Steuerventil 90 ist an einer Seite der ortsfesten Spirale 30 angebracht.
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Das
Steuerventil 90 ist ein Dreiwegeventil zum wahlweisen Steuern
eines Dreiwegströmungspfads.
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Bei
dem Druckverteilungsmechanismus ist, wenn der erste Strömungspfad
F1 und der zweite Strömungspfad
F2 verbunden sind und der zweite Strömungspfad F2 und der dritte
Strömungspfad
F3 durch Steuern des Steuerventils 90 geschlossen sind,
ein Hochdruck in dem Gehäuse 10 durch
den ersten und zweiten Strömungspfad
F1 und F2 auf die Innenseite des inneren Dichtrings 81 und
den äußeren Dichtring 82 ausgeübt. Aufgrund
dessen ist ein Hochdruck auf die Fläche der Rückseite der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt, die
der inneren Fläche des äußeren Dichtrings 82 einschließlich des
Bereichs des inneren Dichtrings 81 entspricht.
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Wenn
der zweite Strömungspfad
F2 und der dritte Strömungspfad
F3 verbunden sind und der erste Strömungspfad F1 und der zweite
Strömungspfad F2
durch Steuern des Steuerventils 90 geschlossen ist, ist
ein Niederdruck durch den dritten Strömungspfad F3 und den zweiten
Strömungspfad
und F2 auf die Innenseite des äußeren Dichtrings 82 und
den äußeren Dichtring 82 übertragen,
wodurch die Innenseite des äußeren Dichtrings 82 in
einen Niederdruckzustand gebracht ist. Aufgrund dessen ist ein Hochdruck
auf die Fläche
der Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt, die der inneren Fläche des
inneren Dichtrings 81 entspricht. Somit wird die Hochdruckfläche der
Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 verhältnismäßig geringer, und demgemäß ist ein
verhältnismäßig geringerer
Druck auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt.
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In
einem modifizierten Beispiel des Druckverteilungsmechanismus, wie
in 5 dargestellt, beinhaltet der Druckverteilungssteuermechanismus ein
Steuerventil 90 zum Steuern der Richtung eines Strömungspfads,
einen vierten Strömungspfad
F4 zum Verbinden der Innenseite des äußeren Dichtrings 82 mit
dem Steuerventil 90, einen fünften Strömungspfad F5 zum Verbinden
der Innenseite des inneren Dichtrings 81 mit dem vierten
Strömungspfad F4,
einen sechsten Strömungspfad
F6 zum Verbinden der Seite des Saugdurchlasses 34 mit dem
Steuerventil 90, einen siebten Strömungspfad F7 zum Verbinden
des sechsten Strömungspfads
F6 mit dem vierten Strömungspfad
F4, ein Gegendruckregulierungsventil 92, das an den siebten
Strömungspfad
F7 angebracht ist, und einen Öffnungsabschnitt 93,
der am fünften
Strömungspfad
F5 vorgesehen ist. Das Gegendruckregulierungsventil ist aus dem
Stand der Technik bekannt.
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Das
Steuerventil 90 ist ein Zweiwegeventil zum wahlweisen Steuern
eines Zweiwegströmungspfads.
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Der
vierte, fünfte,
sechste und siebte Strömungspfad
F4, F5, F6 und F7 sind an der ortsfesten Spirale 30 ausgebildet.
Das Steuerventil 90 ist auf einer Seite der ortsfesten
Spirale 30 angebracht. Der Öffnungsabschnitt 93 ist
ein Abschnitt, an dem der Durchmesser einiger Teile des fünften Strömungspfads
F5 kleiner als der anderer Teile ist.
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Bei
dem Druckverteilungsmechanismus ist, wenn der vierte Strömungspfad
F4 und der sechste Strömungspfad
F6 verbunden und durch Steuern des Steuerventils 90 geschlossen
sind, ein Hochdruck in dem inneren Dichtring 81 durch den
fünften
Strömungspfad
F5, den Öffnungsabschnitt 93 und
den vierten Strömungspfad
F4 auf den äußeren Dichtring 82 ausgeübt. Dabei
ist der Hochdruck in dem inneren Dichtring 81 durch den Öffnungsabschnitt 93 auf
die Innenseite des äußeren Dichtrings 82 ausgeübt, womit
ein zwischenliegender Druckzustand, der etwas geringer als der Hochdruck
ist, ausgeübt
ist. Aufgrund dessen wird eine Hochdruck- und Zwischendruckfläche der
Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 verhältnismäßig größer. Falls ein übermäßiger Druck
auf die Innenseite des äußeren Dichtrings 82 ausgeübt ist,
wird das Gegendruckregulierungsventil 92 geöffnet.
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Wenn
der vierte Strömungspfad
F4 und der sechste Strömungspfad
F6 durch Steuern des Steuerventils 90 geöffnet ist,
ist ein Niederdruck der Seite des Saugdurchlasses 34 durch
den sechsten Strömungspfad
F6 und den vierten Strömungspfad
F6 auf die Innenseite des äußeren Dichtrings 82 ausgeübt. Ein
Hochdruck in dem Gehäuse 10 ist
auf die Innenseite des inneren Dichtrings 81 ausgeübt. Aufgrund dessen
ist ein Hochdruck auf die Fläche
der Rückseite
der orbitierenden Spirale 42 ausgeübt, die der inneren Fläche des
inneren Dichtrings 81 entspricht, und demgemäß ist ein
verhältnismäßig geringer Druck
auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt. Dabei ist eine kleine Menge öl durch den Öffnungsabschnitt 93 zwischen
das Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale und das Spiralblatt 32 der
ortsfesten Spirale zugeleitet.
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Im
folgenden wird die Betriebswirkung der Vorrichtung zur Veränderung
einer Leistung eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zunächst ist
der Betrieb des Verdichtungsmechanismus des Spiralverdichters dem
oben angegebenen ähnlich,
weswegen eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
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Falls
der Spiralverdichter mit 100% Leistung betrieben ist, wie in 3 und 5 dargestellt,
ist das Steuerventil 90 des Drucksteuerungsmechanismus
zum Ausüben
eines verhältnismäßig hohen Drucks
auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 durch den Drucksteuerungsmechanismus
gesteuert. Durch Erhöhen
der Druckfläche
der Rückseite
der orbitierenden Spirale 40, wie oben beschrieben, ist
ein verhältnismäßig hoher
Druck auf die orbitierende Spirale 40 ausgeübt.
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Wenn
ein Hochdruck auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, bewegt sich die orbitierende
Spirale 40 zur ortsfesten Spirale 30, wenn er
steigt, um so die Endfläche
des Spiralblattes 42 der orbitierenden Spirale und die
Innenfläche
der ortsfesten Spirale 30, die dem Spiralblatt 42 der
orbitierenden Spirale zugekehrt ist, zu verdichten und gleichzeitig
die Endfläche
des Spiralblattes 42 der ortsfesten Spirale und die obere
Fläche
der Scheibe 41 der orbitierenden Spirale, die dem Spiralblatt 32 der
ortsfesten Spirale zugekehrt ist, zu verdichten. Die Dichtungen 70,
die jeweils mit den Endflächen des
Spiralblattes 32 der ortsfesten Spirale und des Spiralblattes 42 der
orbitierenden Spirale verbunden sind, gehen in einen verdichteten
Zustand über.
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Dies
verhindert einen Druckverlust zwischen den Verdichtungstaschen P,
die durch das Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale und
das Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale gebildet sind.
Das heißt,
dies verhindert einen Druckverlust zwischen den Verdichtungstaschen
P im Niederdruckzustand, die an der Außenkante der ortsfesten Spirale 30 angeordnet sind,
und den Verdichtungstaschen P im zwischenliegenden Druckzustand,
die sich auf halbem Weg zwischen der Kante und der Mitte der ortsfesten
Spirale 30 befinden. Außerdem verhindert dies einen
Druckverlust zwischen den Verdichtungstaschen P im zwischenliegenden
Druckzustand und den Verdichtungstaschen P im Ablassdruckzustand,
die an der Mitte der ortsfesten Spirale 30 angeordnet sind.
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Folglich
erhält
der Ablassdruck, der zum Ablassrohr abgelassen ist, 100% einer eingestellten Leistung.
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Falls
der Spiralverdichter mit einer variablen Leistung betrieben ist,
wie in 6 und 7 dargestellt, ist das Steuerventil 90 des
Drucksteuerungsmechanismus zum Ausüben eines verhältnismäßig niedrigen
Drucks auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 durch den Drucksteuerungsmechanismus gesteuert.
Durch Erhöhen
der Druckfläche
der Rückseite
der orbitierenden Spirale 40, wie oben beschrieben, ist
ein verhältnismäßig niedriger
Druck auf die orbitierende Spirale 40 ausgeübt.
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Wenn
ein Niederdruck auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, bewegt sich die orbitierende Spirale 40 zur
Seite des Hauptrahmens 20, wenn die orbitierende Spirale 40 fällt, wodurch sich
ein Spalt zwischen der Endfläche
das Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale und der Innenfläche der ortsfesten
Spirale 30, die das Spiralblatt 42 der orbitierenden
Spirale zugekehrt ist, befindet, und der Spalt ist durch die Dichtung 70 abgedichtet,
die mit dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale verbunden ist.
Gleichzeitig ist ein Spalt zwischen der Endfläche des Spiralblattes 32 der
ortsfesten Spirale und der oberen Fläche der Scheibe 41 der
orbitierenden Spirale, der dem Spiralblatt 32 der ortsfesten
Spirale zugekehrt ist, hergestellt, und der Spalt ist durch die Dichtung 70 abgedichtet,
die mit dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale verbunden
ist.
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Auf
diese Weise stehen, da die ortsfeste Spirale 30 und die
orbitierende Spirale 40 durch die Dichtungen 70,
die mit dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale und dem
Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale verbunden sind,
abgedichtet sind, die Verdichtungstaschen P, die in den Bereichen
angeordnet sind, in denen die Dichtungen nicht vorkommen, miteinander
in Verbindung, um so ein Kühlmittel
umzuleiten. Anders gesagt stehen die Verdichtungstaschen P, die
an der Kante der ortsfesten Spirale 30 angeordnet sind,
und die Verdichtungstaschen P, die an der Kante und der Mitte der
ortsfesten Spirale 30 angeordnet sind, miteinander in Verbindung,
wodurch der Ablassdruck des Kühlmittels,
das in die Ablassöffnung 33 abgelassen
ist, welche an der Mitte der ortsfesten Spirale 30 angeordnet
ist, vermindert und dementsprechend die Leistung reduziert ist.
Der Spalt zwischen den Verdichtungstaschen P, die an der Kante und
Mitte der ortsfesten Spirale 30 angeordnet sind, und den
Verdichtungstaschen P, die an der Mitte der ortsfesten Spirale 30 angeordnet
sind, ist durch die Dichtungen 70 abgedichtet, um so einen Druckverlust
zu verhindern.
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Folglich
wird der Ablassdruck, der zum Ablassrohr 13 abgelassen
ist, geringer als 100% einer eingestellten Leistung.
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Selbst
in dem Falle, in dem der Abdichtungsveränderungsmechanismus ausgeschlossen
und nur der Drucksteuerungsmechanismus vorgesehen ist, kann der
Verdichter mit 100% Leistung oder variabel betrieben sein. Das heißt, wenn
der Druck, der auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, durch den Drucksteuerungsmechanismus
verhältnismäßig größer hergestellt
ist, ist das Spiralblatt 42 der orbitierenden Spirale und
das Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale in engem Kontakt
mit ihrer gegenüberliegenden
Seite abgedichtet, und dementsprechend ist der Spiralverdichter
mit einer 100%-igen Leistung betrieben. Und wenn der Druck, der
auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist, durch den Drucksteuerungsmechanismus
verhältnismäßig geringer
hergestellt ist, ist ein kleiner Spalt zwischen dem Spiralblatt 42 der
orbitierenden Spirale und dem Spiralblatt 32 der ortsfesten Spirale
und ihren gegenüberliegenden
Seiten hergestellt, und dies ruft einen Druckverlust zwischen den Hochdruck-Verdichtungstaschen
P und den Niederdruck-Verdichtungstaschen
P hervor, und dementsprechend ist der Spiralverdichter mit einer
variablen Leistung betrieben.
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Auf
diese Weise steuert die Vorrichtung zur Veränderung einer Leistung eines
Spiralverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung den Druck, der auf die Rückseite der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist,
unter Nutzung des Drucks in dem Gehäuse 10, der in einem
Hochdruckzustand gehalten ist, und verändert die Leistung des Spiralverdichters
durch Verändern
von Abdichtungsbereichen gemäß dem Druck,
der auf die Rückseite
der orbitierenden Spirale 40 ausgeübt ist.
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Wie
oben beschrieben ermöglicht
die Vorrichtung zur Veränderung
einer Leistung eines Spiralverdichters der vorliegenden Erfindung
den Betrieb in verschiedenen Modi unter der Betriebsbedingung einer
Klimaanlage, an der der Spiralverdichter angebracht ist, durch Verändern der
Leistung des Spiralverdichters, wodurch der Stromverbrauch der Klimaanlage
minimiert ist.