DE112017004733T5

DE112017004733T5 - Gleichlaufender Spiralverdichter mit versetzten Lagern

Info

Publication number: DE112017004733T5
Application number: DE112017004733.1T
Authority: DE
Inventors: Jaesang LEE; Nayoung JEON; Byeongchul Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: KR20180031986A; DE112017004733B4; WO2018056634A1; US10883500B2; US20180080445A1; KR102443530B1

Abstract

Es wird ein gleichlaufender Spiralverdichter vorgestellt, in dem ein Lager, das als Halterung für eine Spirale konfiguriert ist, durch eine Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die aufgrund einer Kompressionsabstoßung einer verdichteten Flüssigkeit auf das Lager wirkt, verschoben wird; die Drehmomentabstoßungskraft in eine Dichtkraft auf Kompressionskammern, die durch Wicklungen von gleichlaufenden Spiralen gebildet werden, dergestalt umgewandelt wird, dass die Dichtkraft auf die Kompressionskammern erhöht wird; und in dem ein Lagergehäuse (16) drehbar in einer Gehäuseaufnahmebohrung montiert ist, ein Drehpunkt (C2) an einer Position exzentrisch von einem Drehpunkt (G) eines Lagergehäuses angeordnet ist, das Lagergehäuse (16) durch eine auf die zweite Spirale ausgeübte Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) gedreht wird, ein Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) in eine Dichtkraft (Fseal) umgewandelt wird, die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt und somit die Wicklung der zweiten Spirale durch die Dichtkraft an die Wicklung der ersten Spirale gepresst wird.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft einen gleichlaufenden Spiralverdichter und insbesondere einen gleichlaufenden Spiralverdichter, bei dem das Haltelager einer Spirale durch eine Drehmomentabstoßungskraft, die durch eine Kompressionsabstoßung einer komprimierten Flüssigkeit auf das Lager ausgeübt wird, verschoben wird, die Drehmomentabstoßungskraft in eine Dichtkraft von Kompressionskammern, die durch die Wicklungen der gleichlaufenden Spiralen definiert sind, umgewandelt und damit die Dichtkraft der Kompressionskammern erhöht wird.
Technischer Hintergrund - Stand der Technik
Ein Spiralverdichter ist ein Kompressor, in dem eine darin eingeführte Flüssigkeit von zwei Spiralen, die aufgrund der Wicklungsformen der beiden Spiralen und der außermittigen Anordnung in ungleichen Umlaufbahnen zueinander rotieren, in Richtung eines Mittelpunkts verdichtet und aus dem Mittelpunkt der Spiralen in komprimierter Form ausgestoßen wird. Jede der Spiralen hat eine Struktur, bei der die Wicklung in einer Endplatte ausgeformt ist und der Spiralverdichter ist so ausgeformt, dass Abschnitte, an denen die Wicklungen der beiden Spiralen ausformt sind, einander gegenüberliegen, die Wicklungen sich überlappen und die Seitenflächen der Wicklungen in Kontakt zueinander stehen, um so einen Verdichtungsraum zu bilden.
Im Spiralverdichter kommen gemäß dem Verdichtungsprinzip zwei Spiralen zum Einsatz. Ein herkömmlicher Kompressor ist ein umlaufender Spiralverdichter, bei dem eine Spirale fest ist und sich die andere Spirale auf einer exzentrischen Umlaufbahn bewegt, um eine Flüssigkeit zu verdichten. Im umlaufenden Spiralverdichter muss die umlaufende Spirale die feste Spirale auf einer exzentrischen Umlaufbahn umlaufen. Da der Schwerpunkt der umlaufenden Spirale aufgrund des Wirkprinzips exzentrisch angeordnet sein muss, kommt es zu dem Problem, dass die aufgrund der Fliehkräfte die Schwingungen mit zunehmender Drehzahl quadratisch zunehmen.
In einem gleichlaufenden Spiralverdichter jedoch drehen sich die Antriebsspirale und die angetriebene Spirale in die gleiche Richtung und die Drehwellen drehen sich nur in voneinander verschiedenen Drehpunkten, beschrieben aber keine Umlaufbahnen, sodass im Spiralverdichter im Prinzip keine Fliehkraftprobleme aufgrund des umlaufenden Drehpunkts auftreten.
Wenn die Wicklungen der beiden Spiralen sich gegenüberliegen und relativ zueinander drehen, um eine Flüssigkeit zu verdichten und wenn die Flächen der Wicklungen der beiden Spiralen, die sich gegenüberliegen und Kompressionskammern bilden, nicht aneinandergepresst werden, entsteht ein Druckverlust der komprimierten Flüssigkeit, was ein Problem in Form einer Abnahme des Verdichtungswirkungsgrades darstellt.
Im umlaufenden Spiralverdichter läuft nur die umlaufende Spirale, die stationäre Spirale rotiert nicht und ist an einem Rahmen des Verdichters fest montiert. Da der umlaufende Spiralverdichter bei der Umlaufbewegung von der Fliehkraft beeinflusst wird, ist der umlaufende Spiralverdichter so ausgelegt, dass die auf die umlaufende Spirale wirkende Fliehkraft in eine Richtung wirkt, in der die durch die Wicklungen der beiden Spiralen gebildeten Kompressionskammern abgedichtet werden können.
Da im gleichlaufenden Spiralverdichter jedoch sowohl Antriebs- als auch angetriebene Spirale um ihre Drehpunkte rotieren, entstehen keine Fliehkräfte, wie es im umlaufenden Spiralverdichter aufgrund der exzentrischen Umlaufbahn der umlaufenden Spirale der Fall ist. Von einem Rahmen aus betrachtet, der ein festes Koordinatensystem ist, wirken dagegen im gleichlaufenden Spiralverdichter aufgrund der Struktur, in der ein Paar Kompressionskammern einander gegenüberliegend um den Mittelpunkt der Spirale angeordnet sind und sich linear von einem Ansaugraum zu einem Ausstoßraum bewegen, eine Drehmomentabstoßungskraft und eine Dichtungsstörkraft kontinuierlich auf ein Lager, dass zur Aufnahme der Drehwellen der Spiralen in einer Richtung konfiguriert ist.
Entsprechend werden im gleichlaufenden Spiralverdichter, da die am Rahmen befestigten Lager so geformt sind, dass jedes der Lager beweglich ist und ein Teil der Drehmomentabstoßungskraft in eine Dichtkraft umgewandelt wird, die entsprechend der Bewegungsrichtung des Lagers der Dichtungsstörkraft entgegenwirkt, die Wicklungen der beiden Spiralen aneinandergepresst und damit die Kompressionskammern vollständig abgedichtet.
Da jedoch ein Bearbeitungsverfahren zum Herstellen eines solchen Verdichters komplex ist, können die Kosten für den Verdichter steigen. Da die angetriebene Spirale in einem versetzten Lager montiert werden muss, besteht das zusätzliche Problem, dass das Montageverfahren des Verdichters sehr komplex sein kann.
Offenlegung
Technisches Problem
Die hierin offengelegten Ausführungsformen betreffen die Struktur eines gleichlaufenden Spiralverdichters, bei dem zwei Spiralwicklungen von gleichlaufenden Spiralen in einem einfachen Aufbau aneinandergepresst werden und dessen Herstellung und Montage daher einfach sind.
Technische Lösung
Gemäß den hierin offengelegten Ausführungsformen kann ein bewegliches Lager (18), das zum Erzeugen einer Dichtkraft (Fseal) konfiguriert wurde, in einem gleichlaufenden Spiralverdichter montiert werden, der einen Rahmen (10) umfassen kann, der mit einer Kompressionskammer (20) versehen ist; eine erste Spirale (60) und eine zweite Spirale (70) mit Wicklungen (62 und 72), die so angeordnet sind, dass sie einander in der Kompressionskammer gegenüberliegen und Drehachsen, die exzentrisch zueinander angeordnet sind. Die erste Spirale (60) und die zweite Spirale (70) rotieren in einer gleichen Richtung relativ zueinander, verdichten eine angesaugte Flüssigkeit in der Kompressionskammer und stoßen die verdichtete Flüssigkeit aus der Kompressionskammer aus; ein festes Lager (14) ist in einer Lagermontagebohrung (13) installiert, die im Rahmen zur Aufnahme der Drehwelle der ersten Spirale ausgebildet ist; ein bewegliches Lager (18) ist zur Aufnahme der einer Drehwelle der zweiten Spirale konfiguriert; ein Lagergehäuse (16) ist mit einer Lageraufnahmebohrung (17) versehen, die zur Aufnahme des beweglichen Lagers (18) konfiguriert ist; und eine Gehäuseaufnahmebohrung (15), die im Rahmen (10) ausgebildet und zur beweglichen Aufnahme des Lagergehäuses (16) konfiguriert ist.
Als erste Ausführungsform kann in der zweiten Spirale, die durch das bewegliche Lager (18) drehbar gelagert ist, ein echter Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale in einer Richtung parallel zu einer geraden Linie von einem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale zu einem theoretischen Drehpunkt (C'2) der zweiten Spirale beweglich sein, der echte Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale kann um einen vorbestimmten Abstand (a) vom theoretischen Drehpunkt (C'2) der zweiten Spirale in einer Richtung entgegen einer Wirkrichtung einer Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die auf die zweite Spirale wirkt versetzt positioniert werden; das bewegliche Lager, das zur Aufnahme der Drehwelle der zweiten Spirale konfiguriert ist, kann einen Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) in eine Dichtkraft (Fseal), die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt, umwandeln; und so kann die Wicklung der zweite Spule von der Dichtkraft gegen die Wicklung der ersten Spule gepresst werden.
Ein Bewegungspfad eines Mittelpunkts des Lagergehäuses (16), das von der Gehäuseaufnahmebohrung (15) aufgenommen wird, kann eine gerade Linienform haben, wobei ein Zentrum (C1) der Lagermontagebohrung auf einer geraden Linie positioniert sein kann, die den Bewegungspfad des Lagergehäuses einschließt und somit ein Bearbeitungsprozess der Gehäuseaufnahmebohrung vereinfacht werden kann.
Das bewegliche Lager (18) kann so angeordnet sein, dass es von einem Mittelpunkt des Lagergehäuses (16) in einer Richtung entgegen der Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) versetzt ist und die Lageraufnahmebohrung (17) exzentrisch vom Lagergehäuse liegt, womit das Lagergehäuse relativ leicht bearbeitet werden und somit ein Bearbeitungsprozess vereinfacht werden kann.
Ein Versatzabstand kann eingestellt werden, um einen Ausdruck von Fseal = Fθtan(sin^-1(a/e)) - Fr > 0 zu erfüllen, wobei e ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale ist und somit die Dichtkraft eine Leckage der Kompressionskammern verhindern kann.
Die Gehäuseaufnahmebohrung (15) kann eine Bohrung in einer Spurform mit einer kurzen und einer langen Achse aufweisen. Das Lagergehäuse (16) kann eine Spurform mit einer kurzen Achse, die gleich der kurzen Achse der Gehäuseaufnahmebohrung (15) ist und einer langen Achse, die kürzer ist als die lange Achse der Gehäuseaufnahmebohrung (15), aufweisen.
Als eine zweite Ausführungsform kann das Lagergehäuse (16) schwenkbar in der Gehäuseaufnahmebohrung (15) montiert sein, ein Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale kann in einer Position exzentrisch von einem Schwenkpunkt (G) im Lagergehäuse (16) angeordnet sein und das Lagergehäuse (16) kann durch eine auf die zweite Spirale ausgeübte Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) geschwenkt werden, ein Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) kann in eine Dichtkraft (Fseal) umgewandelt werden, die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt und somit kann die Wicklung der zweiten Spirale durch die Dichtkraft an die Wicklung der ersten Spirale gepresst werden.
Die zweite Spirale kann in einer Position angeordnet sein, die um einen vorbestimmten Winkel (x) in Bezug auf eine Linie vom Schwenkpunkt (G) zu einem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale in einer Richtung entgegengesetzt zur Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die auf den Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale wirkt, geschwenkt ist. Der vorbestimmte Winkel (x) kann in einen Bereich von tan^-1(e/g) < x < 180°" oder "360° - tan^-1(e/g) < x ≤ 360° fallen, wobei e ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale und g ein Abstand zwischen dem Schwenkpunkt (G) und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale ist und somit die Dichtkraft eine Leckage der Kompressionskammern verhindern kann.
Eine Schwenkwelle (161) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt kann sich von einem unteren Endabschnitt oder einem unteren Ende des Lagergehäuses (16) nach unten erstrecken und eine Schwenkpunktnut (151), in der die Schwenkwelle (161) drehbar eingesetzt sein kann, kann in einer unteren Endfläche der Gehäuseaufnahmebohrung (15) ausgeformt sein.
Der gleichlaufende Spiralverdichter kann ferner eine Struktur oder einen Beschränker zur Einschränkung des Schwenkbereichs aufweisen, der zur Einschränkung des Schwenkbereichs des Lagergehäuses (16), das von der Gehäuseaufnahmebohrung (15) aufgenommen wird, konfiguriert ist.
Als ein Beispiel der Schwenkbereicheinschränkungsstruktur kann der Schwenkbereich durch Wechselwirkung zwischen einer Außenumfangsfläche des Lagergehäuses (16) und einer Innenumfangsfläche der Gehäuseaufnahmebohrung (15) in einem Bereich größer als die Fläche des Lagergehäuses (16) eingeschränkt und zur Aufnahme der Außenumfangsfläche des Lagergehäuses (16) konfiguriert sein, sodass das Lagergehäuse (16) schwenkbar ist.
Als ein anderes Beispiel der Schwenkbereicheinschränkungsstruktur kann die Schwenkbereicheinschränkungsstruktur einen im Rahmen ausgeformten Schwenkbegrenzungsvorsprung (121) und eine in der Schwenkwelle (161) ausgeformte Schwenkbegrenzungsnut (162) mit einer größeren Fläche als der Schwenkbegrenzungsvorsprung (121) umfassen und zur Aufnahme des Schwenkbegrenzungsvorsprungs (121) dergestalt konfiguriert sein, dass der Schwenkbegrenzungsvorsprung (121) schwenkbar ist.
Als noch ein weiteres Beispiel der Schwenkbereicheinschränkungsstruktur kann die Schwenkbereicheinschränkungsstruktur einen an der Schwenkwelle (161) ausgeformten Schwenkbegrenzungsvorsprung (163) und eine im Rahmen ausgeformte Schwenkbegrenzungsnut (122) mit einer größeren Fläche als der Schwenkbegrenzungsvorsprung (163) umfassen und zur Aufnahme des Schwenkbegrenzungsvorsprungs (163) dergestalt konfiguriert sein, dass der Schwenkbegrenzungsvorsprung (163) schwenkbar ist.
Als eine dritte Ausführungsform kann das Lagergehäuse (16) drehbar in der Gehäuseaufnahmebohrung (15) montiert sein, ein Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale kann in einer Position exzentrisch von einem Drehpunkt (G) im Lagergehäuse (16) angeordnet sein, das Lagergehäuse (16) kann durch eine auf die zweite Spirale ausgeübte Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) gedreht werden, ein Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) kann in eine Dichtkraft (Fseal) umgewandelt werden, die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt und somit kann die Wicklung der zweiten Spirale durch die Dichtkraft an die Wicklung der ersten Spirale gepresst werden.
Die zweite Spirale kann an einer Position angeordnet sein, die um einen vorbestimmten Winkel (x) in Bezug auf eine Linie vom Drehpunkt (G) des Lagergehäuses (16) zu einem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale in einer Richtung entgegengesetzt einer Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die auf den Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale wirkt, gedreht ist; der vorbestimmte Winkel (x) kann in einen Bereich von tan^-1(e/g) < x < 180°" oder "360° - tan^-1(e/g) < x ≤ 360° fallen, wobei e ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale und g ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (G) des Lagergehäuses und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale ist und somit die Dichtkraft eine Leckage der Kompressionskammern verhindern kann.
Die Gehäuseaufnahmebohrung (15) kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und das Lagergehäuse (16) kann einen Querschnitt aufweisen, der einem Querschnitt der Gehäuseaufnahmebohrung (15) entspricht.
Der gleichlaufende Spiralverdichter kann ferner eine Struktur oder einen Beschränker zur Einschränkung des Drehbereichs aufweisen, der zur Einschränkung des Drehbereichs des Lagergehäuses (16), das von der Gehäuseaufnahmebohrung (15) aufgenommen wird, konfiguriert ist. Die Drehbereichseinschränkungsstruktur kann eine Drehbegrenzungsnut (122), die an einem Teil eines Umfangs der Gehäuseaufnahmebohrung (15) und an einem Teil eines Außenumfangs des Lagergehäuses (16) ausgeformt ist und einen Drehbegrenzungsvorsprung (163), der in der Drehbegrenzungsnut (122) aufgenommen wird und am anderen Teil des Umfangs der Gehäuseaufnahmebohrung (15) und dem Teil des Außenumfangs des Lagergehäuses (16) ausgeformt ist, umfassen.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß den Ausführungsformen kann, da eine Dichtkraft zwischen Wicklungen von zwei Spiralen eines gleichlaufenden Spiralverdichters durch eine Lagerversatzstruktur einer zweiten Spirale erzeugt wird, eine Leckage der Kompressionskammern verhindert werden, die beiden Spiralwicklungen der gleichlaufenden Spirale können in einem einfachen Aufbau aneinandergepresst werden und somit können Herstellung und Montage vereinfacht werden.
Spezifische Wirkungen der vorliegenden Erfindung (zusätzlich zu den oben beschriebenen Wirkungen) werden beschrieben, wenn eine spezifische Beschreibung zum Herstellen der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
Figurenliste
Ausführungsformen werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen stets gleiche Elemente bezeichnen und worin: 1 eine schematische Querschnittsansicht ist, die einen Rahmen eines gleichlaufenden Spiralverdichters gemäß einer Ausführungsform darstellt;

2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 1 ist, die eine Drehwellenhalterung einer zweiten Spirale in 1 gemäß einer Ausführungsform darstellt;
3 eine Ansicht ist, die eine Drehwellenhalterung der zweiten Spirale in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt;
4 eine perspektivische Explosionsansicht einer Drehwellenhalterung der zweiten Spirale gemäß einer weiteren Ausführungsform ist;
5 eine seitliche Querschnittsansicht ist, die die Drehwellenhalterung von 4 darstellt;
6 eine Querschnittsansicht von oben ist, die die Drehwellenhalterung von 4 darstellt;
7 eine seitliche Querschnittsansicht ist, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt;
8 eine Querschnittsansicht von oben ist, die das erste modifizierte Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt;
9 eine seitliche Querschnittsansicht ist, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt;
10 eine Querschnittsansicht von oben ist, die das zweite modifizierte Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt;
11 eine seitliche Querschnittsansicht einer Drehwellenhalterung der zweiten Spirale in 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform ist;
12 eine Querschnittsansicht von oben der Drehwellenhalterung von 11 ist;
13 eine Ansicht ist, die eine geometrische Beziehung zwischen Komponenten in jeder der Drehwellenhalterungen der 4 und 11 darstellt;
14 eine seitliche Querschnittsansicht ist, die ein modifiziertes Beispiel der Drehwellenhalterung von 11 darstellt; und
15 eine Querschnittsansicht von oben der Drehwellenhalterung von 14 ist.

Bezugszeichenliste

10 :: Rahmen
11 :: Hauptrahmen
12 :: Hilfsrahmen
121 :: Schwenkbegrenzungsvorsprung
122 :: Schwenkbegrenzungsnut (Drehbegrenzungsnut)
13 :: Lagermontagebohrung
14 :: Festes Lager
15 :: Gehäuseaufnahmebohrung
151 :: Schwenkpunktnut
16 :: Lagergehäuse
161 :: Schwenkwelle
162 :: Schwenkbegrenzungsnut
163 :: Schwenkbegrenzungsvorsprung (Drehbegrenzungsvorsprung)
17 :: Lageraufnahmebohrung
18 :: Bewegliches Lager
20 :: Kompressionskammer
42 :: Rotor
50 :: Antriebsdrehwelle
60 :: Erste Spirale (Antriebsspirale)
61 :: Endplatte
62 :: Überwurf
63 :: Vorsprung
70 :: Zweite Spirale (angetriebene Spirale)
71 :: Endplatte
72 :: Überwurf
73 :: Vorsprung
81 :: Erster Druckring
82 :: Zweiter Druckring
C1 :: Drehpunkt der Antriebsspirale, Mittelpunkt der Lagermontagebohrung, Mittelpunkt des festen Lagers
C'2 :: theoretischer Drehpunkt der angetriebenen Spirale, theoretischer Drehpunkt des beweglichen Lagers
C2 :: echter Drehpunkt der angetriebenen Spirale, echter Drehpunkt des beweglichen Lagers
G :: Schwenkpunkt, Drehpunkt
a :: Versatzabstand
r:: Abstand zwischen C1 und C'2
e :: Abstand zwischen C1 und C2
Y :: Winkel zwischen C1-C2 und C1-C'2
Fθ :: Drehmomentabstoßungskraft
Fr :: Dichtungsstörkraft
R :: Abstoßungskraft der Drehmomentabstoßungskraft
Fseal :: Dichtkraft der Kompressionskammer
x: :: Abstoßung gegen Schwenkpunkt
g :: Abstand zwischen G und C2

Modus für Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wo möglich, wurden gleiche Bezugszahlen verwendet, um gleiche Elemente anzuzeigen und wiederholte Offenlegungen wurden ausgelassen. Ausführungsformen sind nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können in verschiedenen Formen hergestellt werden, die Ausführungsformen werden für die vollständige Offenlegung angegeben und Fachleuten ist ein Anwendungsbereich bekannt.
[Gleichlaufender Spiralverdichter]
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Rahmen eines gleichlaufenden Spiralverdichters gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Der gleichlaufende Spiralverdichter gemäß dieser Ausführungsform kann einen Rahmen 10 aufweisen, der ein gesamtes Äußeres formen kann, zur Aufnahme der Antriebsquellen 42 und 50 sowie der gleichlaufenden Spiralen 60 und 70 im Inneren konfiguriert sein und einen Raum einer Kompressionskammer 20, in dem eine Flüssigkeit verdichtet wird, sowie einen weiteren Raum in einem Gehäuse (nicht abgebildet) des Verdichters abteilen. Der Rahmen 10 kann durch ein Verfahren montiert werden, bei dem ein Hauptrahmen 11 und ein Hilfsrahmen 12 getrennt hergestellt und im Sinne der Erleichterung von Herstellung und Montage direkt oder indirekt aneinander befestigt werden. Anzahl und Anordnung von Komponenten können innerhalb eines im Sinne der Erleichterung von Herstellung und Montage erforderlichen Bereichs verschiedenartig abgeändert und modifiziert werden.
Die Kompressionskammer 20 kann in einem vorbestimmten Bereich des Rahmens 10 ausgeformt sein und eine Ansaugöffnung (nicht abgebildet), die einen Weg zum Eintrag der Flüssigkeit darstellt, kann in einer Seitenfläche der Kompressionskammer 20 ausgeformt sein. Die Kompressionskammer 20 kann eine erste Spirale 60 und eine zweite Spirale 70 aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie sich jeweils um eine eigene Drehwelle drehen. Die erste Spirale 60 kann sich oberhalb der zweiten Spirale 70 befinden und als eine Antriebsspirale dienen, die konfiguriert ist, eine Drehkraft von einer Antriebsquelle aufzunehmen und sich zu drehen; und die zweite Spirale 70 kann sich unterhalb der ersten Spirale 60 befinden und als eine angetriebene Spirale dienen, die konfiguriert ist, die Drehkraft von der ersten Spirale 60 aufzunehmen und sich relativ zur ersten Spirale 60 zu drehen.
Die erste Spirale 60 kann eine Endplatte 61 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Plattenform und eine Wicklung 62 in einer Spiral- oder Evolventenform aufweisen, die von einer ersten (unteren) Fläche der Endplatte 61 absteht, das heißt von einer der zweiten Spirale 70 gegenüberliegenden Fläche in Richtung der zweiten Spirale 70 weisend. Ein Vorsprung 63, der den Drehpunkt der ersten Spirale 60 bildet, kann vom Mittelpunkt einer zweiten (oberen) Fläche der Endplatte 61 abstehen, das heißt von einer der zweiten Spirale 70 gegenüberliegenden Fläche. Der Vorsprung 63 kann in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgeformt sein, kann von einer Lagermontagebohrung 13, die im Rahmen 10 ausgeformt ist und sich oberhalb der Kompressionskammer 20 befindet, aufgenommen werden und kann in einem festen Lager 14 drehbar gelagert sein.
Die zweite Spirale 70 kann ebenfalls eine Endplatte 71 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Plattenform und eine Wicklung 72 in einer Spiralform aufweisen, die von einer ersten (oberen) Fläche der Endplatte 71 absteht, das heißt von einer der ersten Spirale 60 gegenüberliegenden Fläche in Richtung der ersten Spirale 60 weisend. Ein Vorsprung 73, der den Drehpunkt der zweiten Spirale 70 bildet, kann vom Mittelpunkt einer zweiten (unteren) Fläche der Endplatte 71 abstehen, das heißt von einer der ersten Spirale 60 gegenüberliegenden Fläche. Der Vorsprung 73 kann in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgeformt sein und in einem beweglichen Lager 18, das von einem Lagergehäuse 16 aufgenommen wird, das linear oder drehbar beweglich von einer Gehäuseaufnahmebohrung 15 aufgenommen wird, die im Rahmen 10 ausgeformt ist und sich unterhalb der Kompressionskammer 20 befindet, drehbar gelagert sein.
Das heißt, die Gehäuseaufnahmebohrung 15 kann im Hilfsrahmen 12 ausgeformt sein und das Lagergehäuse 16 kann beweglich von der Gehäuseaufnahmebohrung 15 aufgenommen werden. Das Lagergehäuse 16 kann sich beispielsweise in der Gehäuseaufnahmebohrung 15 drehen, linear bewegen oder schwenken, um nach Bedarf zur Sicherung der Dichtkräfte der Wicklungen, wie hierin nachfolgend beschrieben, verschoben werden zu können.
Eine Lageraufnahmebohrung 17, die das bewegliche Lager 18 hält, kann im Lagergehäuse 16 ausgeformt sein und das bewegliche Lager 18 kann beispielsweise durch ein Interferenzbefestigungsverfahren mit der Lageraufnahmebohrung 17 gekoppelt sein. Außerdem kann der Vorsprung 73 der zweiten Spirale 70 in das bewegliche Lager 18 eingesetzt und dadurch drehbar gelagert sein.
Eine zentrale Drehwelle der ersten Spirale 60 kann an einer geometrischen Achse des Vorsprungs 63 ausgerichtet sein und eine zentrale Drehwelle der zweiten Spirale 70 kann an einer geometrischen Achse des Vorsprungs 73 ausgerichtet sein. Das heißt, dass sich die erste Spirale 60 und die zweite Spirale 70 sich jeweils ohne Exzentrizität um die Endplatten 61 und 71 drehen können und solche Drehbewegungen können von den Vorsprüngen 63 und 73 und den Lagern 14 und 18 gestützt werden. Da jedoch die Positionen der Achsen von Vorsprung 63, Lagermontagebohrung 13 und dem festen Lager 14 von den Positionen der Achsen von Vorsprung 73, Gehäuseaufnahmebohrung 15 und dem beweglichen Lager 18 verschoben angeordnet sind und die Richtungen dieser Achsen parallel verlaufen, laufen bei Drehung der beiden Spiralen in dieselbe Richtung die beiden Spiralen auf Umlaufbahnen zueinander um. Wie oben beschrieben, sind im gleichlaufenden Spiralverdichter aus Sicht jeder der Spiralen die Drehwellen der Spiralen, obwohl abweichend voneinander positioniert, in geometrischen Mittelpunkten der Formen der entsprechenden Spiralendplatten angeordnet. Entsprechend werden, da jede der Spiralen bezüglich der Drehwelle keine Exzentrizität aufweist, keine Fliehkräfte oder Vibrationen erzeugt, die groß genug sind, um ein Problem während des Betriebs des Verdichters zu verursachen, selbst dann nicht, wenn die Spiralen bei hohen Drehzahlen laufen.
In dieser Ausführungsform sind die Vorsprünge 63 und 73 im Lager drehbar gelagert, es können jedoch auch andere Strukturen, beispielsweise eine Buchse, daran angebracht werden. Das heißt, eine mechanische Komponente, die zur Verringerung der Reibungsverluste konfiguriert ist, kann zwischen einer Drehwelle (Vorsprung) einer entsprechenden Spirale und der Lagermontagebohrung 13 in Rahmen 10 oder der Lageraufnahmebohrung 17 in Lagergehäuse 16 eingesetzt werden.
Die Antriebsquellen können sich über der Kompressionskammer 20 befinden. Wie in der Zeichnung dargestellt, kann ein Rotor 42 an einem Teil des Außenumfangs einer Antriebsdrehwelle 50 installiert sein und der Rotor 42 kann von einem ringförmigen Stator umgeben sein (nicht abgebildet), der einen gleichen Mittelpunkt wie der Rotor 42 besitzt und einen Abstand zum Rotor 42 aufweist. Zusätzlich kann ein unterer Abschnitt der Antriebsdrehwelle 50 mit einem vorderen Endabschnitt oder einem Ende des Vorsprungs 63 der ersten Spirale 60 derart gekoppelt sein, dass eine Drehkraft dazwischen übertragen werden kann. Das heißt, die Antriebsdrehwelle 50 und der Vorsprung 63 der Antriebsspirale können so gekoppelt sein, dass sie in Drehrichtung gegeneinander begrenzt sind, sich jedoch in einer Richtung der Welle nicht gegenseitig einschränken.
Ein Abschnitt, der die Drehkraft überträgt und ein Abschnitt, an den die Drehkraft übertragen wird, weisen eine Struktur auf, bei der eine Drehkraft, deren Drehzentrum die mittlere Welle der Antriebsdrehwelle 50 ist, durch diese übertragen wird, jedoch ein Stauchmoment, das aufgrund einer Kompressionsabstoßungskraft einer Flüssigkeit auf die erste Spirale 60 wirkt, dadurch nicht übertragen wird. Entsprechend kann die Antriebsdrehwelle 50 von einem Stator und dem Rotor 42 gleichmäßig, ohne Beeinflussung durch das Stauchmoment, das auf die erste Spirale 60 wirkt, gedreht werden.
Eine Drehkraft der ersten Spirale 60 wird über einen Oldham-Ring oder eine andere Drehblockade-Kraftübertragungsstruktur auf die zweite Spirale 70 übertragen. Das heißt, die Drehblockade-Kraftübertragungsstruktur ist eine mechanische Struktur, die so konfiguriert ist, dass sich die erste Spirale und die zweite Spirale mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung drehen können, sodass eine Drehung der zweiten Spirale relativ zu der ersten Spirale verhindert und die Drehkraft von der ersten Spirale zur zweiten Spirale übertragen wird.
Gemäß einem theoretischen Arbeitsprinzip des gleichlaufenden Spiralverdichters wird die Drehkraft der ersten Spirale 60 über die Wicklungen zur zweiten Spirale 70 übertragen, wenn die Wicklungen 62 und 72 der ersten Spirale 60 und der zweiten Spirale 70 drehen, während sie sich gegenüberliegen und aneinander anliegen. Da jedoch die Drehkraft, aufgrund einer Kompressionsabstoßungskraft, die beispielsweise durch eine Flüssigkeit in der von den beiden Wicklungen gebildeten Kompressionskammer erzeugt wird, nicht leicht übertragen werden kann, kann im gleichlaufenden Spiralverdichter der oben beschriebene Oldham-Ring oder eine andere Drehblockade-Kraftübertragungsstruktur eingesetzt werden.
Wie oben beschrieben, liegen die Mittelachsen der beiden Vorsprünge 63 und 73 parallel zueinander, weichen aber geringfügig voneinander ab. Entsprechend überträgt, wenn die Antriebsdrehwelle 50 die Drehkraft während der Drehung auf die erste Spirale 60 überträgt, die erste Spirale 60 die Drehkraft über den Oldham-Ring oder eine andere Drehblockade-Kraftübertragungsstruktur zur zweiten Spirale 70.
Die erste Spirale 60 und die zweite Spirale 70 drehen sich in die gleiche Richtung und Abschnitte, an denen die Wicklungen 62 und 72 der ersten Spirale 60 und der zweiten Spirale 70 aneinander anliegen, verkleinern die Bereiche der Kompressionskammern, die dazu konfiguriert sind, eine Flüssigkeit einzuschließen und zu verdichten und diese entsprechend der Drehung der beiden Spiralen in Richtung des Mittelpunkts der Spiralen zu transportieren. Außerdem wird die verdichtete Flüssigkeit aus der Kompressionskammer 20 durch Ausstoßöffnungen, die in einer Mitte der Endplatte 61 der ersten Spirale 60 und des Vorsprungs 63 ausgeformt sind, nach außen ausgestoßen. Das heißt, eine an der Ansaugöffnung eingetragene Flüssigkeit wird durch die Kompressionskammern, die von den Wicklungen der beiden Spiralen 60 und 70 gebildet werden, eingeschlossen, während des Transports in Richtung der Mittelpunkte der beiden Spiralen verdichtet und über die Ausstoßöffnungen ausgestoßen. Außerdem wird die verdichtete Flüssigkeit durch die Ausstoßöffnungen aus dem Rahmen 10 ausgestoßen und durch eine Ausstoßöffnung, die mit der Außenseite des Verdichters verbunden ist, nach außen abgegeben.
Ein Innenraum des Gehäuses des Verdichters wird zu einem Raum, in dem ein Druck einer Kompressionsflüssigkeit erzeugt wird. Unter einem solchen Gesichtspunkt können zwischen der Endplatte 61 der ersten Spirale 60 und einer inneren Wandfläche der Kompressionskammer 20, die der Endplatte 61 zugewandt ist und der Endplatte 71 der zweiten Spirale 70 und einer inneren Wandfläche der Kompressionskammer 20, die der Endplatte 71 zugewandt ist, Druckringe 81 und 82 ausgeformt sein, die konfiguriert sind, um eine Bewegung der Flüssigkeit aufgrund von Druckunterschieden zwischen der Kompressionskammer 20 und der Außenseite der Kompressionskammer 20 zu verhindern.
[Erste Ausführungsform einer Montagestruktur für ein bewegliches Lager]
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1, die eine Drehwellenhalterung einer zweiten Spirale in 1 gemäß einer Ausführungsform darstellt. 3 ist eine Ansicht, die eine Drehwellenhalterung der zweiten Spirale in 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
Bei gleichlaufenden Spiralen werden, da sich jede der Spiralen um die entsprechende Drehwelle, jedoch nicht exzentrisch dreht, praktisch keine Fliehkräfte erzeugt. Entsprechend muss die Wicklung von mindestens einer Spirale der beiden Spiralen an die Wicklung der anderen Spirale gepresst werden, um eine Leckage der Kompressionskammern, die von den beiden Wicklungen gebildet wird, zu verhindern und eine Kontaktkraft zwischen den Wicklungen 62 und 72 der ersten Spirale und der zweiten Spirale aufrechtzuerhalten.
Zuerst ist, entsprechend 2, die Gehäuseaufnahmebohrung 15 im Hilfsrahmen 12 ausgeformt. Die Gehäuseaufnahmebohrung 15 ist eine Bohrung in einer Spurform mit einer langen Achse und einer kurzen Achse und das in der Bohrung eingesetzte Lagergehäuse 16 kann sich in einer Längsrichtung der langen Achse bewegen. Das Lagergehäuse 16 ist ebenfalls in einer Spurform mit einer langen Achse und einer kurzen Achse ausgeformt, die lange Achse des Lagergehäuses 16 ist kürzer als die lange Achse der Gehäuseaufnahmebohrung 15 und eine Breite der kurzen Achse des Lagergehäuses 16 ist gleich einer Breite der kurzen Achse der Gehäuseaufnahmebohrung 15. Entsprechend kann sich das in der Gehäuseaufnahmebohrung 15 eingesetzte Lagergehäuse 16 in einer Richtung entlang seiner langen Achse bewegen.
Ein theoretischer Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 existiert im Hilfsrahmen 12 in Bezug auf einen Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60, die am Hauptrahmen 11 befestigt ist. Außerdem erstreckt sich die lange Achse der Gehäuseaufnahmebohrung 15 parallel zu einer geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70.
Entsprechend der Ausführungsform in 2 ist die Gehäuseaufnahmebohrung 15 um einen vorbestimmten Abstand a von der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 versetzt. Eine Richtung des Versatzes ist entgegengesetzt einer Wirkrichtung einer Drehmomentabstoßungskraft Fθ, die auf den Vorsprung 73 der zweiten Spirale 70 durch die Kompressionskammern ausgeübt wird, während die erste Spirale 60 und die zweite Spirale 70 sich drehen.
Obwohl nachstehend beschrieben, ist ein Winkel Y zwischen der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 und einer geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zu einem echten Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70, nachdem die Gehäuseaufnahmebohrung 15 wie oben beschrieben versetzt worden ist, abhängig von einem Verhältnis der Drehmomentabstoßungskraft, die auf den Vorsprung 73 wirkt zu einer Dichtkraft, die aus der Drehmomentabstoßungskraft umgewandelt wurde.
2 ist eine Ansicht, die eine Struktur darstellt, in der die Gehäuseaufnahmebohrung 15 versetzt ist und das bewegliche Lager 18 nicht vom Lagergehäuse 16 versetzt ist, das in die Gehäuseaufnahmebohrung 15 eingesetzt ist. Zusätzlich zur obigen Struktur können jedoch verschiedene Strukturen existieren, bei denen das bewegliche Lager 18 von der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 versetzt ist.
Beispielsweise ist 3 eine Ansicht, die eine Ausführungsform darstellt, bei der die Gehäuseaufnahmebohrung 15 und das Lagergehäuse 16 nicht von der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 versetzt sind, das bewegliche Lager 18 aber vom in der Gehäuseaufnahmebohrung 15 eingesetzten Lagergehäuse 16 versetzt ist und somit das bewegliche Lager 18 letztendlich von der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 versetzt ist.
Entsprechend 3 ist, da die Gehäuseaufnahmebohrung 15 nicht vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 und dem theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 versetzt ist, bei der Ausformung der Gehäuseaufnahmebohrung 15 ein Montagegestell für die Winkelbearbeitung nicht erforderlich und außerdem zur Ausformung der Bohrung im Hilfsrahmen keine exzentrische Bearbeitung erforderlich, somit können Bearbeitungsschwierigkeiten und Herstellungskosten gesenkt werden. Das heißt, die Bearbeitung der Lageraufnahmebohrung 17 im Lagergehäuse 16 ist aus Sicht der Herstellung einfacher.
Als Nächstes wird die Drehwelle, die der Vorsprung 73 der zweiten Spirale 70 ist, um einen Abstand a von der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 versetzt. Das heißt, ein Mittelpunkt des Vorsprungs 73 bewegt sich in einer Richtung parallel zur geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70, eine Bewegungsbahn des Mittelpunkts ist jedoch um den Abstand a in Bezug auf die gerade Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum theoretischen Drehpunkt C'2 der zweiten Spirale 70 exzentrisch angeordnet.
Eine Dichtungsstörkraft Fr (wirkend in einer Richtung der geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum echten Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70) und die Drehmomentabstoßungskraft Fθ (wirkend in einer Richtung senkrecht zur geraden Linie vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum echten Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70) sind gegeneinander um den Winkel Y geneigt, der durch den Versatzabstand a erzeugt wird und auf den Vorsprung 73 wirkt, der sich in der versetzten Position befindet; eine Abstoßungskraft R wird, wie in der Zeichnung dargestellt, entsprechend an einer dem Lagergehäuse 16 zugewandten Fläche erzeugt und die Abstoßungskraft R ist in die Komponenten Drehmomentabstoßungskraft Fθ und Dichtungsstörkraft Fr und eine Komponente (Rsin(Y)), die parallel zur Dichtungsstörkraft und dieser entgegen wirkt, unterteilt.
Entsprechend kann eine Dichtkraft Fseal der beiden Wicklungen als Rsin(Y) - Fr bezeichnet werden. Außerdem ist die Dichtkraft Fseal gleich Fθtan(Y) - Fr, wobei Y gleich sin^-1(a/e) ist, a ein Versatzabstand ist und e ein Abstand vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum echten Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 ist. Im Ergebnis wird, wenn Fθsin^-1(a/e) - Fr > 0 ist, die Dichtkraft zwischen den beiden Wicklungen erzeugt. Das heißt, dass wenn die Drehwelle der zweiten Spirale 70 innerhalb eines Bereichs von Fθsin^-1(a/e) - Fr > 0 versetzt ist, die Dichtkraft zwischen den beiden Wicklungen 62 und 72 erzeugt und somit eine Leckage der Kompressionskammern verhindert werden kann. Natürlich kann der gleichlaufende Spiralverdichter auch so ausgelegt sein, dass der Wert von Fθsin^-1(a/e) - Fr mehrere hundert Newton (N) oder mehr betragen kann, um eine ausgeprägtere Dichtkraft zu erzeugen.
Entsprechend der oben beschriebenen Montagestruktur des beweglichen Lagers mit Versatz ist die Bearbeitung der Montagestruktur des beweglichen Lagers einfacher als bei einer winkligen Verschiebung. Insbesondere ist, wie in 3 dargestellt, die Bearbeitung einfacher, wenn das bewegliche Lager 18 gegenüber dem Lagergehäuse 16 versetzt ist, ohne von anderen Komponenten versetzt zu sein.
[Zweite Ausführungsform einer Montagestruktur für ein bewegliches Lager]
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Drehwellenhalterung der zweiten Spirale gemäß einer weiteren Ausführungsform. 5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die die Drehwellenhalterung von 4 darstellt. 6 ist eine Querschnittsansicht von oben, die die Drehwellenhalterung von 4 darstellt.
Eine Gehäuseaufnahmebohrung 15, in der das Lagergehäuse 16 eingesetzt werden kann, kann im Hilfsrahmen 12 ausgeformt sein. Da das Lagergehäuse 16 kleiner als die Gehäuseaufnahmebohrung 15 ist, kann sich das Lagergehäuse 16 in der Gehäuseaufnahmebohrung 15 bewegen. Eine Schwenkwelle 161 kann unter dem Lagergehäuse 16 ausgeformt sein und die Schwenkwelle 161 kann drehbar in eine Schwenkmittelpunktbohrung 151, die in einer Bodenfläche der Gehäuseaufnahmebohrung 15 ausgeformt ist, eingesetzt sein. Eine Außenumfangsfläche der Schwenkwelle 161 und eine Innenumfangsfläche der Schwenkmittelpunktbohrung 151 können gekoppelt sein, um eine gleiche Achse zu haben und sich relativ zueinander zu drehen.
Eine Lageraufnahmebohrung 17 kann im Lagergehäuse 16 ausgeformt sein, ein Mittelpunkt C2 der Lageraufnahmebohrung 17 kann in Bezug auf einen Mittelpunkt G der Schwenkwelle 161 exzentrisch angeordnet sein. Entsprechend schwenkt, wenn das Lagergehäuse 16 um den Schwenkpunkt G schwenkt, eine Drehwelle der zweiten Spirale 70, die durch Einsetzen des beweglichen Lagers 18 in die Lageraufnahmebohrung 17 montiert wird, in einer Richtung eines in 6 dargestellten Pfeils.
Entsprechend 6 schwenkt, wenn während der Verdichtung an der Drehwelle der zweiten Spirale 70 eine Dichtungsstörkraft Fr und eine Drehmomentabstoßungskraft Fθ erzeugt werden, der Mittelpunkt der Drehwelle aufgrund der Drehmomentabstoßungskraft Fθ in Richtung des Pfeils und die Dichtkraft Fseal, die der Dichtungsstörkraft Fr entgegenwirkt, wird erzeugt. Entsprechend wird die Drehmomentabstoßungskraft in die Dichtkraft umgewandelt. Jedoch kann, je nachdem, wo sich der Drehpunkt der zweiten Spirale 70 befindet, die Drehmomentabstoßungskraft nicht in die Dichtkraft umgewandelt werden, sondern der umgekehrte Fall eintreten. Entsprechend ist eine Einstellung des Bereichs, innerhalb dessen sich der Drehpunkt der zweiten Spirale 70 befinden kann, erforderlich.
Wenn wie in 13, unter der Voraussetzung, dass ein Abstand zwischen dem Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 und dem Schwenkpunkt G größer oder gleich einem Schwenkradius g ist, das heißt C1 sich außerhalb eines Kreises um den Schwenkpunkt G mit dem Schwenkradius g befindet, der Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 durch die Drehmomentabstoßungskraft Fθ, die beim Drehen der zweiten Spirale 70 erzeugt wird, bewegt wird, muss sich der Drehpunkt der zweiten Spirale 70 vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 entfernen. Außerdem ist eine Wirkrichtung der auf den Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 wirkenden Drehmomentabstoßungskraft Fθ senkrecht zu einer geraden Linie vom Drehzentrum C2 der zweiten Spirale 70 zum Drehzentrum C1 der ersten Spirale 60. Unter den oben aufgeführten Bedingungen ist ein Winkelbereich x, in dem sich das Drehzentrum C2 der zweiten Spule 70 befinden muss, wie folgt.
Wenn eine Winkelverschiebung x relativ zu einer Linie vom Schwenkpunkt G zum Drehpunkt C1 der ersten Spirale auf Basis des Schwenkpunkts G für den Fall gemessen wird, in dem der Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 in einer Position angeordnet ist, die um einen vorbestimmten Winkel x in einer Richtung entgegen der Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft Fθ geschwenkt ist und der vorbestimmte Winkel x in einen Bereich von
tan^-1(e/g) < x < 180°" oder "360° - tan^-1(e/g) < x ≤ 360° fällt,
wobei e ein Abstand vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 ist und g ein Abstand vom Schwenkpunkt G zum Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 ist,
dann kann die Drehmomentabstoßungskraft in die Dichtkraft umgewandelt werden.
Wie oben beschrieben, muss der Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 so positioniert sein, dass die Bedingung der Winkelverschiebung x erfüllt ist; zusätzlich müssen, wenn die erste Spirale 60 und die zweite Spirale 70 montiert sind, die Wicklungen 62 und 72 an Positionen angeordnet sein, an denen sie leicht ineinandergreifen können, ohne dass zwischen ihnen Störungen auftreten. Entsprechend können Ausführungsformen ferner eine Struktur oder einen Beschränker zur Einschränkung des Schwenkbereichs aufweisen, der zur Einschränkung eines Bewegungswinkels des Drehpunkts C2 der zweiten Spirale 70 konfiguriert ist.
Obwohl entsprechend den 4 bis 6 die Gehäuseaufnahmebohrung 15 größer als das Lagergehäuse 16 aber nicht groß genug ist, dass das Lagergehäuse 16 sich darin in allen Winkelbereichen drehen kann, kann das Lagergehäuse 16 um den Schwenkpunkt G innerhalb eines Bereichs schwenken, in dem ein Teil des Innenumfangs der Gehäuseaufnahmebohrung 15 nicht mit einem Teil des Außenumfangs des Lagergehäuses 16 interferiert. Entsprechend können, solange das Lagergehäuse 16 durch einen Montageprozess in die Gehäuseaufnahmebohrung 15 eingesetzt wird (wie in 4 dargestellt) und das Lagergehäuse 16 innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs x montiert wird, die zweite Spirale 70 und die erste Spirale 60 leicht montiert werden und somit kann die Drehmomentabstoßungskraft, die beim Betrieb des Verdichters an der zweiten Spirale 70 erzeugt wird, in die Dichtkraft Fseal umgewandelt werden.
Eine solche Struktur oder ein solcher Beschränker zur Einschränkung des Schwenkbereichs können auf verschiedene Weise modifiziert werden.
7 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt. 8 ist eine Querschnittsansicht von oben, die das erste modifizierte Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt. Wie in den 7 und 8 dargestellt, kann ein Schwenkbegrenzungsvorsprung 121 am Hilfsrahmen 12 ausgeformt sein, eine Schwenkbegrenzungsnut 162 kann an der Schwenkwelle 161 ausgeformt sein und wenn eine Fläche der Schwenkbegrenzungsnut 162 größer ist als eine Fläche des Schwenkbegrenzungsvorsprungs 121 und die Schwenkbegrenzungsnut 162 nimmt den Schwenkbegrenzungsvorsprung 121 auf, so dass der Schwenkbegrenzungsvorsprung 121 schwenkbar ist, können eine Position der Drehwelle der zweiten Spirale 70 und ein Schwenkbereich davon eingeschränkt sein und somit können die zweite Spirale 70 und die erste Spirale 60 leicht montiert werden und die Drehmomentabstoßungskraft, die beim Betrieb des Verdichters an der zweiten Spirale 70 erzeugt wird, kann in die Dichtkraft Fseal umgewandelt werden.
9 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt. 10 ist eine Querschnittsansicht von oben, die das zweite modifizierte Beispiel der Drehwellenhalterung von 4 darstellt. Wie in den 9 und 10 dargestellt, kann ein Schwenkbegrenzungsvorsprung 163 an der Schwenkwelle 161 ausgeformt sein, eine Schwenkbegrenzungsnut 122 kann am Rahmen 12 ausgeformt sein und wenn eine Fläche der Schwenkbegrenzungsnut 122 größer ist als eine Fläche des Schwenkbegrenzungsvorsprungs 163 und die Schwenkbegrenzungsnut 122 nimmt den Schwenkbegrenzungsvorsprung 163 auf, so dass der Schwenkbegrenzungsvorsprung 163 schwenkbar ist, können eine Position der Drehwelle der zweiten Spirale 70 und ein Schwenkbereich davon eingeschränkt sein und somit können die zweite Spirale 70 und die erste Spirale 60 leicht montiert werden und die Drehmomentabstoßungskraft, die beim Betrieb des Verdichters an der zweiten Spirale 70 erzeugt wird, kann in die Dichtkraft Fseal umgewandelt werden.
[Dritte Ausführungsform einer Montagestruktur für ein bewegliches Lager]
In einer weiteren Ausführungsform der Montagestruktur für ein bewegliches Lager besteht ein Unterschied zu den vorherigen Ausführungsformen darin, dass das Lagergehäuse 16 keine zusätzliche Schwenkwelle 161 enthalten muss und dass das Lagergehäuse 16 selbst als Schwenkwelle gemäß der vorherigen Ausführungsform dienen kann, andere Strukturen jedoch gleich oder ähnlich den vorherigen Ausführungsformen sind.
11 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Drehwellenhalterung der zweiten Spirale in 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform. 12 ist eine Querschnittsansicht von oben der Drehwellenhalterung von 11.
Eine Gehäuseaufnahmebohrung 15 in einer kreisförmigen Form, in der das Lagergehäuse 16 eingesetzt werden kann, kann im Hilfsrahmen 12 ausgeformt sein. Das Lagergehäuse 16 kann einen kreisförmigen Querschnitt mit einer Größe und Form haben, die der Gehäuseaufnahmebohrung 15 entspricht und kann sich drehbar innerhalb der Gehäuseaufnahmebohrung 15 bewegen. Das heißt, der Drehpunkt G des Lagergehäuses 16 kann der Mittelpunkt eines Kreises sein.
Eine Lageraufnahmebohrung 17 kann im Lagergehäuse 16 ausgeformt sein und ein Mittelpunkt C2 der Lageraufnahmebohrung 17 kann in Bezug auf den Drehpunkt G des Lagergehäuses 16 exzentrisch angeordnet sein. Entsprechend dreht sich, wenn sich das Lagergehäuse 16 um den Drehpunkt G dreht, eine Drehwelle der zweiten Spirale 70, die durch Einsetzen des beweglichen Lagers 18 in die Lageraufnahmebohrung 17 montiert wird, wie durch den Pfeil in 12 angezeigt.
Wenn während der Verdichtung an der Drehwelle der zweiten Spirale 70 eine Dichtungsstörkraft Fr und eine Drehmomentabstoßungskraft Fθ erzeugt werden, dreht sich der Mittelpunkt C2 der Drehwelle aufgrund der Drehmomentabstoßungskraft Fθ in Richtung des Pfeils um den Drehpunkt G des Lagergehäuses 16 und die Dichtkraft Fseal, die der Dichtungsstörkraft Fr entgegenwirkt, wird erzeugt. Entsprechend wird die Drehmomentabstoßungskraft in die Dichtkraft umgewandelt.
Wenn wie in 13, ähnlich zur vorherigen Ausführungsform, eine Winkelverschiebung x relativ zu einer Linie vom Drehpunkt G der Drehwelle der zweiten Spirale 70 zum Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 auf Basis des Drehpunkts G für den Fall gemessen wird, in dem der Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 60 in einer Position angeordnet ist, die um einen vorbestimmten Winkel x in einer Richtung entgegen der Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft Fθ gedreht ist und der vorbestimmte Winkel x in einen Bereich von
tan^-1(e/g) < x < 180° oder 360° - tan^-1(e/g) < x ≤ 360° fällt,
wobei e ein Abstand vom Drehpunkt C1 der ersten Spirale 60 zum Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 ist und g ein Abstand vom Drehpunkt G zum Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 ist,
dann kann die Drehmomentabstoßungskraft in die Dichtkraft umgewandelt werden.
Wie oben beschrieben, muss der Drehpunkt C2 der zweiten Spirale 70 so positioniert sein, dass eine Bedingung der Winkelverschiebung x erfüllt ist; zusätzlich müssen, wenn die erste Spirale 60 und die zweite Spirale 70 montiert sind, die Wicklungen 62 und 72 an Positionen angeordnet sein, an denen sie leicht ineinandergreifen können, ohne dass zwischen ihnen Störungen auftreten. Zu diesem Zweck kann ferner eine Struktur oder ein Beschränker zur Einschränkung des Drehbereichs in den gleichlaufenden Spiralverdichter integriert werden.
Wie in den 11 und 12 dargestellt, kann der Beschränker zur Einschränkung des Drehbereichs eine Drehbegrenzungsnut 122 umfassen, die in einem Abschnitt der Gehäuseaufnahmebohrung 15 ausformt ist und einen Drehbegrenzungsvorsprung 163, der von der Drehbegrenzungsnut 122 aufgenommen wird. Da der Drehbegrenzungsvorsprung 163 am Lagergehäuse 16 so montiert ist, dass er aus einer Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 16 herausragt und kleiner als die Drehbegrenzungsnut 122 ist, kann sich das Lagergehäuse 16 nur innerhalb eines Bereichs drehen, in dem sich der Drehbegrenzungsvorsprung 163 in der Drehbegrenzungsnut 122 drehen kann.
Mit Bezug auf 14 und 15 ist eine Struktur, in der die Drehbegrenzungsnut 122 in einem Teil der Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 16 ausgeformt ist und der Drehbegrenzungsvorsprung 163 in der Drehbegrenzungsnut 122 aufgenommen wird, an einem Umfang der Gehäuseaufnahmebohrung 15 montiert, die ebenfalls als ein modifiziertes Beispiel eines solchen Drehbereichsbeschränkers ausgeformt sein kann. Da der Drehbegrenzungsvorsprung 163 auch kleiner als die Drehbegrenzungsnut 122 ist, kann sich das Lagergehäuse 16 nur innerhalb eines Bereichs drehen, in dem der Drehbegrenzungsvorsprung 163 nicht mit der Drehbegrenzungsnut 122 interferiert.
[2] Der Drehbegrenzungsvorsprung 163 kann separat hergestellt und fest in eine Nut eingesetzt werden, die in einer Außenumfangsfläche des Lagergehäuses ausgeformt ist (siehe 11 und 12) oder in einen Umfang der Gehäuseaufnahmebohrung 15 (siehe 14 und 15) eingesetzt werden.
Wenn der Drehbereich des Lagergehäuses 16 wie oben beschrieben eingeschränkt ist, ist auch ein Bereich, in dem sich der Drehpunkt C2 der Drehwelle der zweiten Spirale 70 um den Drehpunkt G dreht, letztlich eingeschränkt. Entsprechend können in einer solchen Struktur die zweite Spirale 70 und die erste Spirale 60 leicht montiert werden und die Drehmomentabstoßungskraft, die beim Betrieb des Verdichters an der zweiten Spirale 70 erzeugt wird, kann in die Dichtkraft Fseal umgewandelt werden.
Spezifische Wirkungen zusätzlich zu den oben beschriebenen Wirkungen wurden beschrieben, als oben eine spezifische Beschreibung zum Herstellen der Ausführungsformen beschrieben wurde. Wie oben beschrieben, sind, während Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, die Ausführungsformen nicht auf die offengelegten und dargestellten Zeichnungen beschränkt und Fachleuten sollte klar sein, dass in einem technischen Sinne verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. Außerdem sollten, auch wenn die Wirkungen der Strukturen nicht eindeutig beschrieben wurden, vorhersagbare Wirkungen der entsprechenden Strukturen von Natur aus erkannt werden können.

Claims

Gleichlaufender Spiralverdichter, bestehend aus: einem Rahmen (10), versehen mit einer Kompressionskammer (20); einer erste Spirale (60) und einer zweite Spirale (70) mit Wicklungen (62, 72), die einander gegenüberliegend in der Kompressionskammer angeordnet sind und Drehwellen, die zueinander exzentrisch sind, wobei die erste Spirale (60) und die zweite Spirale (70) sich in einer gleichen Richtung relativ zueinander drehen, eine in die Kompressionskamme eingesaugte Flüssigkeit verdichten und die verdichtete Flüssigkeit aus der Kompressionskammer ausstoßen; einem festen Lager (14), das in einer Lagermontagebohrung (13) montiert ist, die im Rahmen ausgeformt ist, um die Drehwelle der ersten Spirale zu lagern; einem beweglichen Lager (18), das konfiguriert ist, um die Drehwelle der zweiten Spirale zu lagern; einem Lagergehäuse (16), versehen mit einer Lageraufnahmebohrung (17), die zur Aufnahme des beweglichen Lagers (18) konfiguriert ist; und einer Gehäuseaufnahmebohrung (15), die im Rahmen (10) ausgeformt und konfiguriert ist, das Lagergehäuse (16) aufzunehmen, wobei in der zweiten Spirale, die durch das bewegliche Lager (18) drehbar gelagert ist, ein echter Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale in einer Richtung parallel zu einer geraden Linie von einem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale zu einem theoretischen Drehpunkt (C'2) der zweiten Spirale beweglich ist, wobei der echte Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale um einen vorbestimmten Abstand (a) vom theoretischen Drehpunkt (C'2) der zweiten Spirale in einer Richtung entgegen einer Wirkrichtung einer Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die auf die zweite Spirale wirkt, versetzt ist und wobei das bewegliche Lager, das zur Aufnahme der Drehwelle der zweiten Spirale konfiguriert ist, einen Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) in eine Dichtkraft (Fseal), die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt, umwandelt und so die zweite Spule von der Dichtkraft gegen die Wicklung der ersten Spule gepresst wird.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei ein Bewegungspfad eines Mittelpunkts des Lagergehäuses (16), das in der Gehäuseaufnahmebohrung (15) untergebracht ist, eine gerade Linienform aufweist und der Mittelpunkt (C1) der Lagermontagebohrung auf einer geraden Linie angeordnet ist, die den Bewegungspfad des Lagergehäuses einschließt.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das bewegliche Lager (18) von einem Mittelpunkt des Lagergehäuses (16) in einer Richtung entgegengesetzt zur Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) versetzt ist.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei ein Versatzabstand so eingestellt ist, dass er einem Ausdruck von Fseal = Fθtan(sin^-1(a/e)) - Fr > 0 entspricht, wobei e ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale ist.
Ein gleichlaufender Spiralverdichter, bestehend aus: einem Rahmen (10), versehen mit einer Kompressionskammer (20); einer erste Spirale (60) und einer zweite Spirale (70) mit Wicklungen (62 und 72), die einander gegenüberliegend in der Kompressionskammer angeordnet sind und Drehwellen, die zueinander exzentrisch sind, wobei die erste Spirale (60) und die zweite Spirale (70) sich in einer gleichen Richtung relativ zueinander drehen, eine in die Kompressionskammer eingesaugte Flüssigkeit verdichten und die verdichtete Flüssigkeit aus der Kompressionskammer ausstoßen; einem festen Lager (14), das in einer Lagermontagebohrung (13) montiert ist, die im Rahmen ausgeformt ist, um die Drehwelle der ersten Spirale zu lagern; einem beweglichen Lager (18), das konfiguriert ist, um die Drehwelle der zweiten Spirale zu lagern; einem Lagergehäuse (16), versehen mit einer Lageraufnahmebohrung (17), die zur Aufnahme des beweglichen Lagers (18) konfiguriert ist; und einer Gehäuseaufnahmebohrung (15), die im Rahmen (10) ausgeformt und konfiguriert ist, das Lagergehäuse (16) aufzunehmen, wobei das Lagergehäuse (16) schwenkbar in der Gehäuseaufnahmebohrung (15) montiert ist, wobei ein Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale in einer Position exzentrisch von einem Schwenkpunkt (G) im Lagergehäuse (16) angeordnet ist und wobei das Lagergehäuse (16) durch eine auf die zweite Spirale ausgeübte Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) geschwenkt wird, ein Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) in eine Dichtkraft (Fseal) umgewandelt wird, die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt und die Wicklung der zweiten Spirale durch die Dichtkraft an die Wicklung der ersten Spirale gepresst wird.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 5, wobei die zweite Spirale an einer Position angeordnet ist, die um einen vorbestimmten Winkel (x) in Bezug auf eine Linie vom Schwenkpunkt (G) zu einem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale in einer Richtung entgegengesetzt einer Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die auf den Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale wirkt, geschwenkt ist und der vorbestimmte Winkel (x) in einen Bereich von tan^-1(e/g) < x < 180° oder 360° - tan^-1(e/g) < x ≤ 360° fällt, wobei e ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale und g ein Abstand zwischen dem Schwenkpunkt (G) und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale ist.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 5, wobei sich eine Schwenkwelle (161) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt von einem unteren Ende des Lagergehäuses (16) nach unten erstreckt und eine Schwenkpunktnut (151), in der die Schwenkwelle (161) drehbar eingesetzt ist, in einer unteren Endfläche der Gehäuseaufnahmebohrung (15) ausgeformt ist.
Gleichlaufender Spiralverdichter, bestehend aus: einem Rahmen (10), versehen mit einer Kompressionskammer (20); einer erste Spirale (60) und einer zweite Spirale (70) mit Wicklungen (62, 72), die einander gegenüberliegend in der Kompressionskammer angeordnet sind und Drehwellen, die zueinander exzentrisch sind, wobei die erste Spirale (60) und die zweite Spirale (70) sich in einer gleichen Richtung relativ zueinander drehen, eine in die Kompressionskammer eingesaugte Flüssigkeit verdichten und die verdichtete Flüssigkeit aus der Kompressionskammer nach einer Außenseite ausstoßen; einem festen Lager (14), das in einer Lagermontagebohrung (13) montiert ist, die im Rahmen ausgeformt ist, um die Drehwelle der ersten Spirale zu lagern; einem beweglichen Lager (18), das konfiguriert ist, um die Drehwelle der zweiten Spirale (70) zu lagern; einem Lagergehäuse (16), versehen mit einer Lageraufnahmebohrung (17), die zur Aufnahme des beweglichen Lagers (18) konfiguriert ist; und einer Gehäuseaufnahmebohrung (15), die im Rahmen (10) ausgeformt und konfiguriert ist, das Lagergehäuse (16) aufzunehmen, wobei das Lagergehäuse (16) drehbar in der Gehäuseaufnahmebohrung (15) montiert ist, ein Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale in einer Position exzentrisch von einem Drehpunkt (G) im Lagergehäuse (16) angeordnet ist und das Lagergehäuse (16) durch eine auf die zweite Spirale ausgeübte Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) gedreht wird, ein Teil der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ) in eine Dichtkraft (Fseal) umgewandelt wird, die einer Dichtungsstörkraft (Fr) entgegenwirkt und die Wicklung der zweiten Spirale durch die Dichtkraft an die Wicklung der ersten Spirale gepresst wird.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 8, wobei die zweite Spirale an einer Position angeordnet ist, die um einen vorbestimmten Winkel (x) in Bezug auf eine Linie vom Drehpunkt (G) des Lagergehäuses (16) zu einem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale in einer Richtung entgegengesetzt einer Wirkrichtung der Drehmomentabstoßungskraft (Fθ), die auf den Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale wirkt, gedreht ist und der vorbestimmte Winkel (x) in einen Bereich von tan^-1(e/g) < x < 180° oder 360° - tan^-1(e/g) < x ≤ 360° fällt, wobei e ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (C1) der ersten Spirale und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale und g ein Abstand zwischen dem Drehpunkt (G) des Lagergehäuses und dem Drehpunkt (C2) der zweiten Spirale ist.
Der gleichlaufende Spiralverdichter nach Anspruch 8, wobei die Gehäuseaufnahmebohrung (15) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist; und wobei das Lagergehäuse (16) einen Querschnitt aufweist, der einem Querschnitt der Gehäuseaufnahmebohrung (15) entspricht.