DE19622833A1 - Schneckenkompressor mit einer verstärkten Dreh-Verhinderungseinrichtung - Google Patents
Schneckenkompressor mit einer verstärkten Dreh-VerhinderungseinrichtungInfo
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- F01C17/00—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
- F01C17/06—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
Description
Die Erfindung betrifft einen Schneckenkompressor mit einem
stationären Schneckenelement und einem bewegbaren oder umlau
fenden Schneckenelement und insbesondere eine verbesserte
Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Verhinderung der Drehung
des bewegbaren Schneckenelements und zur Gestattung einer Um
laufbewegung des bewegbaren Schneckenelements.
Im allgemeinen besitzt ein Schneckenkompressor ein Gehäuse,
in dem ein stationäres Schneckenelement mit einer festen Ba
sisplatte und einem spiralförmigen oder gewundenen Element,
das an einer Stirnfläche der feststehendem Basisplatte befe
stigt ist, und ein bewegbares Schneckenelement mit einer Ba
sisplatte und einem bewegbaren spiralförmigen oder gewundenen
Element, das an einer Stirnfläche der Basisplatte befestigt
ist, so aufgenommen sind, daß die spiralförmigen Elemente des
stationären Schneckenelements und des bewegbaren Schnecken
elements gegenseitig miteinander in Eingriff stehen, um Kom
pressionskammern in der Form von Taschen zu bilden, die sich
vom äußeren Bereich des stationären und des bewegbaren
Schneckenelements aus in Richtung auf das Zentrum der beiden
Elemente bewegen. Wenn das bewegbare Schneckenelement um das
Zentrum des stationären Schneckenelements umläuft, werden die
taschenartigen Kompressionskammern allmählich vom äußeren Be
reich der miteinander im Eingriff stehenden spiralförmigen
Elemente sowohl des stationären Schneckenelements als auch
des bewegbaren Schneckenelements zum Zentrum der beiden Ele
mente verschoben, um so ein Fluid zu komprimieren, das typi
scherweise ein Kühlmittelgas ist.
Der obenangegebene Schneckenkompressor ist herkömmlicherweise
mit einer Dreh-Verhinderungseinrichtung ausgestattet, um eine
Drehung des bewegbaren Schneckenelements um seine eigene
Achse zu verhindern und um die Durchführung einer Umlaufbewe
gung um das Zentrum des stationären Schneckenelements zu ge
statten. Eine typische Dreh-Verhinderungseinrichtung ist in
der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
(Kokei) Nr. 62-199983 offenbart, die eine Vielzahl von Stift- und
Ring-Baugruppen umfaßt, die je mit einem ersten Stift,
der an der Basisplatte des bewegbaren Schneckenelements befe
stigt ist, mit einem anderen zweiten Stift, der an einer der
Basisplatte des bewegbaren Schneckenelements gegenüberliegen
den Innenwand des Gehäuses befestigt ist, und mit einem Ring
element ausgestattet sind, das rund um die äußeren Enden der
ersten und zweiten Stifte herum angebaut bzw. eingesetzt ist.
Wenn das bewegbare Schneckenelement um die zentrale Achse des
stationären Schneckenelements umläuft, drehen sich die ersten
Stifte der Stift- und Ring-Baugruppen, die an dem bewegbaren
Schneckenelement befestigt sind, um die zweiten Stifte herum,
die an der Innenwand des Gehäuses befestigt sind, unter der
Steuerung des Ringelements. Somit ist das bewegbare Schnecken
element an einer Drehung um seine eigene Achse gehindert,
und ist sein Umlauf um das Zentrum des stationären Schnecken
elements zugelassen bzw. gestattet.
Bei dem Schneckenkompressor, der mit der herkömmlichen
Dreh-Verhinderungseinrichtung ausgestattet ist, wird dennoch der
Kompressor, wenn dieser in einem Zustand arbeitet, daß ein
Kühlmittel in flüssigem Zustand von einem äußeren Kühlsystem
zum Kompressor zurückgeführt wird, infolge der Kompression
des Kühlmittels in flüssigem Zustand einer großen Belastung
ausgesetzt, und wird ein großes Moment auf die Stift- und
Ring-Baugruppe der Dreh-Verhinderungsbaugruppen zur Einwir
kung gebracht. Daher kann das Problem auftreten, daß das Ge
häuse, die äußeren Enden der Stifte der an der Basisplatte
des bewegbaren Schneckenelements befestigten Dreh-Verhinde
rungseinrichtung und die Ringe der Dreh-Verhinderungseinrich
tung beschädigt werden oder brechen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dem
obenangegebenen Problem entgegenzutreten, das durch die her
kömmliche Dreh-Verhinderungseinrichtung eines Schneckenkom
pressors bedingt ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kühl
mittel-Schneckenkompressor zu schaffen, der mit einer
Dreh-Verhinderungseinrichtung ausgestattet ist, die so verstärkt
ist, daß sie eine ausreichende mechanische Festigkeit zum
Schutz der Stifte und Ringe der Dreh-Verhinderungseinrichtung
gegen Beschädigung und Bruch besitzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Dreh-Verhinderungseinrichtung für ein bewegbares Schneckenelement
eines Schneckenkompressors zu schaffen, die eine Vielzahl von
Stift- und Ringbaugruppen aufweist, die zwischen dem Gehäuse
des Kompressors und dem bewegbaren Schneckenelement angeord
net und gegen Beschädigung und Bruch selbst dann geschützt
sind, wenn der Kompressor in einem Zustand übermäßiger Bela
stung arbeitet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen
Schneckenkompressor zu schaffen, der mit einer mechanischen,
verstärkten Dreh-Verhinderungseinrichtung für das bewegbare
Schneckenelement und mit einem Gegengewicht ausgestattet ist,
das in Hinblick darauf verbessert ist, daß die verstärkte
Dreh-Verhinderungseinrichtung im Inneren des Kompressors auf
genommen werden kann und es der durch die Umlaufbewegung des
bewegbaren Schneckenelements erzeugten Zentrifugalkraft hin
reichend entgegenwirkt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen ein Schneckenkompressor mit:
einer Gehäuseeinrichtung, die im Inneren eine Kammer be grenzt, die einen Kompressionsmechanismus aufnimmt und eine vorbestimmte innere Stirnfläche aufweist;
einem stationären Schneckenelement, das in der Kammer der Ge häuseeinrichtung aufgenommen ist und eine stationäre Basis platte, die so angeordnet ist, daß sie von der vorbestimmten Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung beabstandet ist, und ein stationäres spiralförmiges oder gewundenes Element aufweist, das an der stationären Basisplatte befestigt ist,
einem bewegbaren Schneckenelement, das in der Kammer der Ge häuseeinrichtung aufgenommen ist und eine bewegbare Basis platte, die so angeordnet ist, daß sie der vorbestimmten in neren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung an einer ihrer ein ander gegenüberliegenden Stirnflächen benachbart ist, und ein bewegbares spiralförmiges oder gewundenes Element aufweist, das an der anderen der einander gegenüberliegenden Stirnflä chen der bewegbaren Basisplatte befestigt ist, wobei das sta tionäre und das bewegbare Schneckenelement miteinander im Eingriff stehen, um so zwischeneinander eine Vielzahl von Kompressionskammern zum Komprimieren eines Kühlmittels zu bilden,
einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des bewegbaren Schnecken elements, damit dieses um das Zentrum des stationären Schneckenelements herumläuft, um dadurch eine Verschiebung der Vielzahl von Kompressionskammern vom äußeren Bereich zum zentralen Bereich der jeweiligen spiralförmigen Elemente des stationären und des bewegbaren Schneckenelements zu bewirken, wobei das Verschieben der Kompressionskammern das Kühlmittel allmählich komprimiert, und
einer Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Verhinderung einer Drehung des bewegbaren Schneckenelements um seine eigene Achse, wenn das bewegbare Schneckenelement um das Zentrum des stationären Schneckenelements umläuft, wobei die Dreh-Verhin derungseinrichtung eine Vielzahl von in Winkel- bzw. Umfangs richtung beabstandeten Paaren von Stiften, jedes Stiftpaar mit einem an der vorbestimmten flachen inneren Fläche der Ge häuseeinrichtung befestigten ersten Stift, wobei diese Stifte voneinander beabstandet sind, und einem an einer Stirnfläche der bewegbaren Basisplatte des bewegbaren Schneckenelements befestigten zweiten Stift, wobei die ersten und die zweiten Stifte parallel zueinander angeordnet sind, und eine Vielzahl von Ringen aufweist, die rund um die Vielzahl von Paaren erster und zweiter Stifte so angeordnet sind, daß sie mit den ersten und den zweiten Stiften zusammenarbeiten, um dadurch die Drehung des bewegbaren Schneckenelements um seine eigene Achse zu verhindern,
wobei die an der vorbestimmten, flachen inneren Fläche der Gehäuseeinrichtung befestigten ersten Stifte der Dreh-Verhin derungseinrichtung von einem kreisförmigen Innenrand der vor bestimmten, flachen inneren Fläche, der sich rund um die Kam mer der Gehäuseeinrichtung erstreckt, radial beabstandet an geordnet sind und vorab bestimmt ist, daß die Dicke, gemessen zwischen der Außenfläche der jeweiligen ersten Stiften und dem kreisförmigen Innenrand der vorbestimmten, flachen inneren Fläche der Gehäuseeinrichtung der Gehäuseeinrichtung gleich 2,4 mm oder größer ist.
einer Gehäuseeinrichtung, die im Inneren eine Kammer be grenzt, die einen Kompressionsmechanismus aufnimmt und eine vorbestimmte innere Stirnfläche aufweist;
einem stationären Schneckenelement, das in der Kammer der Ge häuseeinrichtung aufgenommen ist und eine stationäre Basis platte, die so angeordnet ist, daß sie von der vorbestimmten Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung beabstandet ist, und ein stationäres spiralförmiges oder gewundenes Element aufweist, das an der stationären Basisplatte befestigt ist,
einem bewegbaren Schneckenelement, das in der Kammer der Ge häuseeinrichtung aufgenommen ist und eine bewegbare Basis platte, die so angeordnet ist, daß sie der vorbestimmten in neren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung an einer ihrer ein ander gegenüberliegenden Stirnflächen benachbart ist, und ein bewegbares spiralförmiges oder gewundenes Element aufweist, das an der anderen der einander gegenüberliegenden Stirnflä chen der bewegbaren Basisplatte befestigt ist, wobei das sta tionäre und das bewegbare Schneckenelement miteinander im Eingriff stehen, um so zwischeneinander eine Vielzahl von Kompressionskammern zum Komprimieren eines Kühlmittels zu bilden,
einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des bewegbaren Schnecken elements, damit dieses um das Zentrum des stationären Schneckenelements herumläuft, um dadurch eine Verschiebung der Vielzahl von Kompressionskammern vom äußeren Bereich zum zentralen Bereich der jeweiligen spiralförmigen Elemente des stationären und des bewegbaren Schneckenelements zu bewirken, wobei das Verschieben der Kompressionskammern das Kühlmittel allmählich komprimiert, und
einer Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Verhinderung einer Drehung des bewegbaren Schneckenelements um seine eigene Achse, wenn das bewegbare Schneckenelement um das Zentrum des stationären Schneckenelements umläuft, wobei die Dreh-Verhin derungseinrichtung eine Vielzahl von in Winkel- bzw. Umfangs richtung beabstandeten Paaren von Stiften, jedes Stiftpaar mit einem an der vorbestimmten flachen inneren Fläche der Ge häuseeinrichtung befestigten ersten Stift, wobei diese Stifte voneinander beabstandet sind, und einem an einer Stirnfläche der bewegbaren Basisplatte des bewegbaren Schneckenelements befestigten zweiten Stift, wobei die ersten und die zweiten Stifte parallel zueinander angeordnet sind, und eine Vielzahl von Ringen aufweist, die rund um die Vielzahl von Paaren erster und zweiter Stifte so angeordnet sind, daß sie mit den ersten und den zweiten Stiften zusammenarbeiten, um dadurch die Drehung des bewegbaren Schneckenelements um seine eigene Achse zu verhindern,
wobei die an der vorbestimmten, flachen inneren Fläche der Gehäuseeinrichtung befestigten ersten Stifte der Dreh-Verhin derungseinrichtung von einem kreisförmigen Innenrand der vor bestimmten, flachen inneren Fläche, der sich rund um die Kam mer der Gehäuseeinrichtung erstreckt, radial beabstandet an geordnet sind und vorab bestimmt ist, daß die Dicke, gemessen zwischen der Außenfläche der jeweiligen ersten Stiften und dem kreisförmigen Innenrand der vorbestimmten, flachen inneren Fläche der Gehäuseeinrichtung der Gehäuseeinrichtung gleich 2,4 mm oder größer ist.
Die Vorbestimmung der Dicke der Gehäuseeinrichtung erfolgt
auf der Grundlage einer experimentellen Analyse der an den
ersten Stiften der Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Einwir
kung gebrachten Last, und die jeweiligen ersten Stifte können
mechanisch verstärkt werden, um ihre Beschädigung oder ihr
Brechen selbst bei einem ungewöhnlichen Arbeitszustand des
Kompressors, wie einem Zustand, bei dem ein Kühlmittel in
flüssigem Zustand komprimiert werden muß, zu verhindern.
Des weiteren ist erfindungsgemäß die Vielzahl der an der
Stirnfläche der bewegbaren Basisplatte des bewegbaren Schnecken
elements befestigten zweiten Stifte der Dreh-Verhinde
rungseinrichtung von dem im wesentlichen kreisförmigen Außen
rand der bewegbaren Basisplatte radial beabstandet angeordnet
und vorab bestimmt ist, daß die Dicke der bewegbaren Basis
platte, definiert zwischen der Außenfläche jedes der zweiten
Stifte und dem kreisförmigen Außenrand der bewegbaren Basis
platte gleich 2,7 mm oder größer ist.
Die Vorbestimmung der Dicke der bewegbaren Basisplatte an
ihrem Außenbereich erfolgt wiederum auf der Grundlage einer
experimentellen Analyse der an den zweiten Stiften der
Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Einwirkung gebrachten Last. Auf
diese Weise können die zweiten Stifte der Dreh-Verhinderungs
einrichtung mechanisch verstärkt werden, um ihre Beschädigung
oder ihr Brechen zu verhindern.
Vorzugsweise ist jeder Ring der Vielzahl von Ringen, die rund
um die Vielzahl der Paare von Stiften angeordnet bzw. einge
setzt sind, so ausgebildet, daß er eine radiale Dicke zwi
schen seinem Innenumfang und seinem Außenumfang besitzt, die
auf 1,7 mm oder größer vorbestimmt ist.
Die Vorbestimmung der radialen Dicke der Ringe erfolgt wie
derum auf der Grundlage einer experimentellen Analyse der an
den jeweiligen Ringen der Dreh-Verhinderungseinrichtung zur
Einwirkung gebrachten Last. Auf diese Weise können die Ringe
der Dreh-Verhinderungseinrichtung mechanisch verstärkt wer
den, damit ihre Beschädigung oder ihr Brechen verhindert
wird.
Die obenangegebenen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vor
teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be
schreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit
den beigefügten Zeichnungen; in diesen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schneckenkompressor,
bei dem die erfindungsgemäße, mechanisch verstärkte
Dreh-Verhinderungseinrichtung vorgesehen bzw. ein
gebaut werden kann;
Fig. 2 eine Stirnansicht eines inneren Bereichs des Kom
pressors entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch den Kompressor entlang der Linie
III-III von Fig. 1;
Fig. 4A eine vergrößerte Teilansicht eines wichtigen inneren
Bereichs des Kompressors mit der Darstellung der
Beziehung zwischen den Abmessungen der Stifte einer
Dreh-Verhinderungseinrichtung und den Abmessungen
eines vorderen Gehäuses oder einer bewegbaren Ba
sisplatte des bewegbaren Schneckenelements des
Schneckenkompressors;
Fig. 4B einen Teilschnitt durch die Dreh-Verhinderungsein
richtung mit der Darstellung von Stiften, deren
Ränder abgerundet sind und die in Bohrungen des Ge
häuses und der bewegbaren Basisplatte im Preßsitz
eingesetzt sind;
Fig. 4C einen Schnitt durch die Stifte und den Ring der
Dreh-Verhinderungseinrichtung;
Fig. 5 eine Erläuterungszwecken dienende schematische An
sicht mit der Darstellung von Meßdaten, die an den
jeweiligen Stiften, die am Gehäuse des Schnecken
kompressors befestigt sind, zur Einwirkung gebrach
ten Last;
Fig. 6 ein Diagramm mit der Darstellung der an den jeweili
gen Stiften, die am Gehäuse des Schneckenkompres
sors befestigt sind, bei verschiedenen Arbeitszu
ständen desselben zur Einwirkung gebrachten maxima
len Last;
Fig. 7 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen der radialen Dicke des inneren Randbereichs
des Gehäuses und einer statischen Last, unter der
das vordere Gehäuse und/oder die am vorderen Ge
häuse befestigten Stifte gebrochen sind;
Fig. 8 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen der radialen Dicke des Außenbereichs der be
wegbaren Basisplatte des bewegbaren Schneckenele
ments und den Stiften, die an der bewegbaren Basis
platte des bewegbaren Schneckenelements befestigt
sind;
Fig. 9 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen der radialen Wandstärke der jeweiligen Ringe
der Dreh-Verhinderungseinrichtung und einer stati
schen Last, die an den Stiften der Dreh-Verhinde
rungseinrichtung zur Einwirkung gebracht wird und
ein Brechen der Stifte bewirkt;
Fig. 10 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen einer Vibrationslast und der Anzahl von Wie
derholungen, mit der die Vibrationslast auf die
Stifte der Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Ein
wirkung gebracht wird, und mit einer Erläuterung,
wann der Bruch der Stifte infolge ihrer Ermüdung
unter der Bedingung bewirkt wird, daß sowohl das
Gehäuse des Kompressors als auch die bewegbare Ba
sisplatte des bewegbaren Schneckenelements mit
einer vorbestimmten radialen Dicke T1 bzw. T2 aus
gebildet sind;
Fig. 11 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen der Anzahl der Wiederholungen, mit der eine
Vibrationslast auf die Stifte der Dreh-Verhinde
rungseinrichtung zur Einwirkung gebracht wird, und
einer Veränderung der Vibrationslast und mit der
Erläuterung, wann der Bruch der Stifte infolge
ihrer Ermüdung verursacht wird unter einer Ver
suchsbedingung, daß der Ring in einer vorbestimmten
radialen Dicke T3 ausgebildet ist;
Fig. 12 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen einer durchschnittlichen Beanspruchung der
Stifte der Dreh-Verhinderungseinrichtung und der an
den Stiften zur Einwirkung gebrachten Vibrations
last und mit der Erläuterung der Sicherheitsfakto
ren der Stifte unter der Bedingung, daß das Gehäuse
in verschiedenen vorbestimmten radialen Dicken T1
ausgebildet ist;
Fig. 13 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen einer durchschnittlichen Beanspruchung der
Stifte der Dreh-Verhinderungseinrichtung und einer
an den Stiften zur Einwirkung gebrachten Vibrati
onslast und mit der Erläuterung der Sicherheitsfak
toren der Stifte unter der Bedingung, daß die be
wegbare Basisplatte und das vordere Gehäuse in vor
bestimmten radialen Dicken T2 bzw. T1 ausgebildet
sind;
Fig. 14 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen einer durchschnittlichen Beanspruchung der
Ringe der Dreh-Verhinderungseinrichtung und einer
auf die Ringe zur Einwirkung gebrachten Vibrations
beanspruchung und mit der Erläuterung der Sicher
heitsfaktoren der Stifte unter der Bedingung, daß
die jeweiligen Ringe der Dreh-Verhinderungseinrich
tung in einer vorbestimmten radialen Dicken T3 aus
gebildet ist;
Fig. 15 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen einer durchschnittlichen Beanspruchung der
Stifte der Dreh-Verhinderungseinrichtung und einer
an den Stiften zur Einwirkung gebrachten Vibrati
onsbeanspruchung und mit der Erläuterung der Si
cherheitsfaktoren der Stifte unter der Bedingung,
daß die jeweiligen Stifte der Dreh-Verhinderungs
einrichtung mit einem vorbestimmten Durchmesser
ausgebildet sind; und
Fig. 16 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehung zwi
schen dem Taschenspiel bzw. -spielraum und der Kom
pressionsleistung eines erfindungsgemäßen Schnecken
kompressors.
Gemäß Fig. 1 bis 3 ist ein Schneckenkompressor SC mit einer
im allgemeinen zylindrischen Gehäusebaugruppe ausgestattet,
die eine im wesentlichen zylindrische Hauptkammer zur Auf
nahme eines Schneckenkompressionsmechanismus bildet. Die Ge
häusebaugruppe besitzt ein vorderen Gehäuse 22, ein hinteres
Gehäuse 23 und ein zentrales Gehäuse, das zwischen dem vorde
ren und dem hinteren Gehäuse 22 bzw. 23 angeordnet ist. Das
zentrale Gehäuse ist mit einem stationären Schneckenelement
21 ausgestattet, dessen axial vordere und hintere Enden durch
die obengenannten vorderen und hinteren Gehäuse 22 bzw. 23
verschlossen sind. Das stationäre Schneckenelement 21, das
vordere Gehäuse 22 und das hintere Gehäuse 23 sind aus Alumi
nium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, um das Ge
samtgewicht der Gehäusebaugruppe zu verringern.
Eine axiale Antriebswelle 24, die von einer äußeren Antriebs
kraft angetrieben ist, ist mittels des vorderen Gehäuses 22
an dessen zentralen Bereich über ein radiales Wälzlager 25
drehbar abgestützt bzw. gelagert. Die axiale Antriebswelle 24
besitzt ein äußeres Ende, das sich nach außen erstreckt und
daran ausgebildete Gewindegänge aufweist, und ein im Durch
messer großes inneres Ende, von dem aus sich ein exzentri
scher Antriebsmotor 26 axial in Richtung auf das Innere der
Hauptkammer der Gehäusebaugruppe erstreckt.
Ein Büchsenelement 27 ist an der exzentrischen Antriebswelle
26 drehbar gelagert bzw. abgestützt und besitzt ein Aus
gleichs- oder Gegengewicht 43, das an seinem Außenumfang an
einer Stelle in der Nähe des im Durchmesser großem Bereichs
der Antriebswelle 24 angebracht ist. Am Büchsenelement ist
ein bewegbares Schneckenelement 28 über ein Rollen-Wälzlager
29 drehbar angebracht. Das bewegbare Schneckenelement 28 be
sitzt einen Ansatzbereich 28c, der am Außenlaufring des La
gers 29 angesetzt ist, und das bewegbare Schneckenelement 28
ist daher gehalten, sich um die Drehachse der axialen An
triebswelle 24 über den exzentrischen Antriebsmotor 26, das
Büchsenelement 27 und das Lager 29 zu drehen, wenn die axiale
Antriebswelle 24 durch die äußere Antriebskraft drehend ange
trieben ist. Das bewegbare Schneckenelement 28 ist aus Alumi
nium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, um das Ge
samtgewicht des Kompressors zu verringern und um die daran
wirkende Zentrifugalkraft zu verringern oder zu unterdrücken,
die durch die Umlaufbewegung des bewegbaren Schneckenelements
28 als solches erzeugt wird.
Das stationäre Schneckenelement 21 ist mit einer stationären
Basisplatte 21a und einem stationären spiralförmigen oder ge
wundenen Element 21b ausgestattet, das einstückig mit der
stationären Basisplatte 21a ausgebildet ist und sich von der
Innenfläche der Basisplatte 21 aus in die Hauptkammer der Ge
häusebaugruppe erstreckt. In gleicher Weise ist das bewegbare
Schneckenelement 28 mit einer bewegbaren Basisplatte 28a und
einem bewegbaren spiralförmigen oder gewundenen Element 28b
ausgestattet, das einstückig mit der bewegbaren Basisplatte
28a derart ausgebildet ist, daß es sich von der inneren
Stirnfläche der Basisplatte 28b aus in die Hauptkammer der
Gehäusebaugruppe erstreckt. Das stationäre und das bewegbare
spiralförmige Element 21b und 28b der beiden Schneckenele
mente 21 und 28 stehen miteinander im Eingriff. Das axiale
Ende des stationären spiralförmigen Elements 21b steht mit
der Innenfläche der bewegbaren Basisplatte 28a in abdichten
der Berührung, und das axiale Ende des bewegbaren spiralför
migen Elements 28b steht mit der Innenfläche der stationären
Basisplatte 21a in abdichtender Berührung. So bilden das sta
tionäre und das bewegbare Schneckenelement 21 und 28 eine
Vielzahl unabhängiger abgedichteter Taschen, d. h. Kompressi
onskammern 30, zwischen den spiralförmigen Elementen 21b und
28b.
Der Schneckenkompressor SC ist des weiteren mit einer Ansaug
kammer 31 für ein Kühlmittelgas vor der Komprimierung ausge
stattet, die derart angeordnet ist, daß sie sich zwischen der
äußersten Umfangswand des stationären Schneckenelements 21
und dem äußersten Bereich des bewegbaren spiralförmigen Ele
ments 28b des bewegbaren Schneckenteils 28 erstreckt. Die An
saugkammer 31 nimmt das Kühlmittelgas auf, wenn es von einem
äußeren Kühlsystem über einen Einlaßanschluß (nicht darge
stellt) eingeführt wird, der im vorderen Gehäuse 22 ausgebil
det ist.
Ein Auslaßanschluß 32 ist im zentralen Bereich der statio
nären Basisplatte 21a des stationären Schneckenelements 21 so
ausgebildet, daß er eine Fluidverbindung zwischen den jewei
ligen Ansaugkammern und einer Abgabekammer 33 bildet, die im
hinteren Gehäuse 23 der Gehäusebaugruppe ausgebildet ist. Die
Abgabekammer 33 kann fluidtechnisch mit dem äußeren Kühlsy
stem verbunden sein. In der Abgabekammer 33 ist Abgabeventil
34 angeordnet, das den Auslaßanschluß 32 verschließt und sich
zu einer Öffnungsstellung bewegt, in der es mittels eines
plattenförmigen Rückhalters 35 abgestützt ist, der in der Ab
gabekammer 33 angeordnet ist. Der Rückhalter 35 begrenzt das
Öffnen des Abgabeventils 34 auf ein vorbestimmtes Ausmaß.
Eine ringförmige feste Platte 36 ist so angeordnet, daß sie
gegen eine der Innenflächen des vorderen Gehäuses 22 anliegt
bzw. dort aufsitzt, die sich rechtwinklig zur Drehachse der
Antriebswelle 24 erstreckt. Die ringförmige feste Platte 36
steht nämlich in enger Berührung mit der Innenfläche 22b des
vorderen Gehäuses 22 und steht auch in direkter Berührung mit
der äußeren Stirnfläche der bewegbaren Basisplatte 28a oder
in Verbindung mit dieser, die der zuvor erwähnten inneren
Stirnfläche gegenüberliegt, von der aus sich das bewegbare
spiralförmige Element 28b erstreckt. Die ringförmige Platte
36 ist so angeordnet, daß sie eine axiale Schubkraft auf
nimmt, die am bewegbaren Schneckenelement 28 wirkt, wenn das
Kühlmittelgas innerhalb der jeweiligen Kompressionskammern 30
komprimiert wird.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 bis 4 besitzt eine Dreh-Verhinde
rungseinrichtung eine Vielzahl von Dreh-Verhinderungsmecha
nismen 37, die zwischen der äußeren Stirnfläche der bewegba
ren Basisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 und
einer der inneren Stirnflächen des vorderen Gehäuses 22, d. h.
einer inneren Stirnfläche 22c, die der äußeren Stirnfläche
der bewegbaren Basisplatte 28a gegenüberliegt, angeordnet
ist. Die jeweiligen Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 sind
dazu vorgesehen, die Drehung des bewegbaren Schneckenelements
28 zu verhindern und es zuzulassen, daß das bewegbare Schnecken
element 28 nur eine Umlaufbewegung um das Zentrum des sta
tionären Schneckenelements 21 durchführt.
Jeder der Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 ist mit einem Paar
Stiften in der Gestalt eines kurzen, geradlinigen, zylindri
schen Stabs ausgestattet, d. h. einem Stift 40 (der dem zwei
ten Stift in den Ansprüchen entspricht) und einem Stift 41
(der dem ersten Stift in den Ansprüchen entspricht). Jeder
Dreh-Verhinderungsmechanismus 37 ist auch mit einem Ring 42
ausgestattet, der in einer noch zu beschreibenden Weise ange
ordnet ist.
Die Stifte 40 und 41 und der Ring 42 jedes Dreh-Verhinde
rungsmechanismus 37 sind vorzugsweise aus einem Eisenmate
rial, beispielsweise Gußstahl, hergestellt.
Der Stift 40 ist in einer Bohrung 38 eingesetzt, die in der
bewegbaren Basisplatte 28 des bewegbaren Schneckenelements 28
ausgebildet ist, und der Stift 41 sitzt im Preßsitz in einer
Bohrung 39, die in der Innenfläche 22c des vorderen Gehäuses
22 ausgebildet ist. Die Bohrungen 38 und 39 sind so angeord
net, daß sie einander gegenüberliegen, und so ausgebildet,
daß die Stifte 40 und 41, die dort axial im Preßsitz einge
setzt sind, parallel zur Drehachse der Antriebswelle 24 ver
laufen, wobei sie einen vorbestimmten Raum S- zwischen an den
äußeren Enden der jeweiligen Stifte 40 und 41 aufweisen (s.
Fig. 4A). Des weiteren ist jeder der Stifte 40 und 41 so ge
staltet, daß er entgratete und abgerundete gegenüberliegende
Enden besitzt, wie insbesondere als abgerundete Ecken 40a und
41a in Fig. 4B angegeben ist, damit jeder der Stifte 40 und
41 glatt im Preßsitz genau in die obenerwähnte entsprechende
Bohrung 38 oder 39 in Position gebracht werden kann. Somit
verlaufen die jeweiligen Stifte 40 und 41 genau parallel zur
Drehachse der Antriebswelle 24 und zueinander. Entsprechend
tritt kein nachteiliges Zurückziehen der Stifte 40 und 41
auf. Die jeweiligen Stifte 40 und 41 besitzen Durchmesser D3
und D4, die in Hinblick darauf vorgesehen und bestimmt sind,
eine später beschriebene Gleichung (1) zu erfüllen.
Der Ring 42 ist so gestaltet und angeordnet, daß er die äuße
ren Enden der beiden Stifte 40 und 41 umschließt. Da die
Stifte 40 und 41 die abgerundeten Ränder 40a und 41a an ihren
äußeren Enden aufweisen, können die Stifte 40 und 41 in die
sem Zustand glatt mit der inneren Zylinderfläche des Rings 42
sogar dann im Eingriffstehen, wenn der Ring 42 zu seiner
Normalstellung, wie typischerweise in Fig. 4B dargestellt
ist, während des Kompressionsbetriebs des Schneckenkompres
sors geneigt ist. In bevorzugter Weise ist die äußere Zylin
derfläche des Rings 42 so ausgebildet, daß sie einen abgerun
deten Rand ähnlich den abgerundeten Rändern 40a und 41a der
Stifte 40 und 41 besitzt, so daß der Ring 42 sogar dann mit
der Innenfläche 22c des vorderen Gehäuses 22 in glatter Be
rührung stehen kann, wenn sich der Ring 42 in einer in Fig.
4B dargestellten geneigten Stellung während des Kompressions
betriebs des Schneckenkompressors befindet.
Des weiteren sind kleine Spielräume S₁ und S₂ zwischen der
inneren Zylinderfläche 42 und den Außenflächen der Stifte 40
und 41, wie insbesondere in Fig. 4C dargestellt ist, vorgese
hen. In bevorzugter Weise sind diese Spielräume S₁ und S₂ so
ausgewählt, daß die Gesamtgröße der Spielräume S₁ und S₂
(auch als Taschenspielraum bezeichnet) zwischen 40 µm und 120
µm mißt. Wenn die Spielräume S₁ und S₂ zwischen der inneren
Zylinderfläche des Rings 42 und den Außenflächen der Stifte
40 und 41 so gewählt sind, daß sie eine Größe innerhalb des
vorstehend genannten Abmessungsbereichs aufweisen, kann eine
Verringerung der Kompressionsleistung des Schneckenkompres
sors und die Erzeugung eines Geräuschs während des Kompres
sorbetriebs verhindert werden, wie im Diagramm von Fig. 16
dargestellt ist.
Wenn die Antriebswelle 24 mittels eines äußeren Motors
(beispielsweise eines Kraftfahrzeugmotors) in Drehrichtung
angetrieben wird, wird bei dem obenbeschriebenen Schnecken
kompressor das bewegbare Schneckenelement 28 durch den exzen
trischen Antriebsrotor 26, der sich mit der Antriebswelle 24
dreht, im Umlauf um das Zentrum des stationären Schneckenele
ments 21 bewegt. Während des Umlaufens des bewegbaren Schnecken
elements 28 bewegen sich die Stifte 40 des jeweiligen
Dreh-Verhinderungsmechanismus 37 der Dreh-Verhinderungsein
richtung rund um die zugehörigen jeweiligen Stifte 41 unter
der einschränkenden Einwirkung der jeweiligen Ringe 42. Somit
ist das bewegbare Schneckenelement 28 vollständig an einer
Drehbewegung um seine eigene Achse gehindert, und kann es nur
die obenerwähnte Umlaufbewegung durchführen. Die Umlaufbewe
gung des bewegbaren Schneckenelements 28 bewirkt, daß sich
die jeweiligen Kompressionskammern 30 allmählich vom äußeren
Bereich der im Eingriff stehenden spiralförmigen Elemente 21b
und 28b des stationären und des bewegbaren Schneckenelements
21 und 28 in Richtung auf das Zentrum der beiden spiralförmi
gen Elemente 21b und 28b verschieben bzw. bewegen, während
das Innenvolumen der Kompressionskammern 30 verkleinert wird.
Dadurch wird das aus der Ansaugkammer 31 in die jeweiligen
Kompressionskammern eingesaugte Kühlmittelgas allmählich mit
den jeweiligen Kompressionskammern 30 komprimiert.
Während der Umlaufbewegung des bewegbaren Schneckenelements
28 wird die am bewegbaren Schneckenelement 28 und am exzen
trischen Antriebselement 26 einwirkende Zentrifugalkraft
durch das Ausgleichsgewicht 42 ausgeglichen. Somit beein
trächtigt das bewegbare Schneckenelement 28 die Radiallager
25 und 29 während der Umlaufbewegung des bewegbaren Schnecken
elements 28 nicht. In diesem Zustand besitzt das Aus
gleichsgewicht 43 einen hinsichtlich der Drehachse der An
triebswelle 24 langen radialen Arm, um so eine große Gegenge
wichts- bzw. Ausgleichsgewichtskraft zu liefern; das Aus
gleichsgewicht 43 ist mit einer sich umlaufend erstreckenden
Aussparung 43a an seinem radial äußeren Ende ausgebildet, wie
am besten in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Somit trifft das
Ausgleichsgewicht 43 nicht mit den Ringen 42 irgendeines der
Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 der Dreh-Verhinderungsein
richtung während des Betriebs des Schneckenkompressors zusam
men. Die Aussparung 43a des Ausgleichsgewichts 43 kann als
Einschnitt oder Kerbe ausgebildet sein.
Die große Gegengewichtskraft des Ausgleichsgewichts 43 kann
einen Beitrag zur Verringerung des Verschleißes der Lager 25
und 29 und der Erzeugung eines Geräuschs leisten. Des weite
ren kann die große Gegengewichtskraft einen Verlust bei der
für den Schneckenkompressor vorgesehenen Antriebsleistung
bzw. -energie verringern.
Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform des Schneckenkom
pressors sind die jeweiligen Abmessungen der Stifte 40, 41
der Wandstärke des vorderen Gehäuses 22 und des bewegbaren
Schneckenelements 28 und des Rings 42 auf der Grundlage zahl
reicher Versuche bestimmt worden, die dazu dienten, die an
den Stiften 40, 41, an Bereichen des vorderen Gehäuses 22 und
am bewegbaren Schneckenelement 28 zur Abstützung bzw. Lage
rung der Stifte 40 und 41 und an den mit den Stiften 40 und
41 zusammenarbeitenden Ringen 42 einwirkenden Belastungen zu
analysieren, um eine Drehbewegung des bewegbaren Schnecken
elements 28 zu verhindern. Die Ergebnisse der durch die Er
finder durchgeführten Versuche zur Bestimmung der Abmessungen
der Stifte 40, 41, der radialen Wandstärke des vorderen Ge
häuses 22 und des bewegbaren Schneckenelements 28 und des
Rings 42 folgt weiter unten unter Bezugnahme auf die zahlrei
chen Diagramme der Fig. 5 bis 15 und unter Bezugnahme auf
Fig. 1 bis 4.
Die Wandstärke T1 (Fig. 4A) des vorderen Gehäuses 22 zwischen
dem Außenumfang jedes Stifts 41, der im Preßsitz in der Boh
rung 39 des vorderen Gehäuses 22 eingesetzt ist, und der in
neren zylindrischen Wandfläche 22a ist auf 2,4 mm oder größer
eingestellt. Des weiteren ist die Wanddicke T2 (Fig. 4A) der
bewegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements
28 zwischen dem Außenumfang jedes Stifts 40, der im Preßsitz
in der bewegbaren Basisplatte 28a eingesetzt ist, und dem äu
ßersten Umfang 28c der bewegbaren Basisplatte 28 auf 2,7 mm
oder größer eingestellt. Des weiteren ist die radiale Wand
stärke T3 (Fig. 4A) jedes Rings 42, die als (D1-D2)/2 defi
niert ist, auf 1,7 mm oder größer eingestellt.
Die Ergebnisse der Versuche zur Analyse der an den jeweiligen
Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 zur Einwirkung gebrachten
Belastungen, die für die Bestimmung der obenangegebenen Ab
messungen T1 bis T3 verwendet worden sind, werden weiter un
ten beschrieben.
Während des Betriebs des Schneckenkompressors ist der jewei
lige Dreh-Verhinderungsmechanismus 37 der Dreh-Verhinderungs
einrichtung zwangsläufig einer großen Last ausgesetzt sein,
die durch eine Reaktionskraft verursacht ist, die durch die
Kompression des Kühlmittelgases und die zuvor angegebene Zen
trifugalkraft des bewegbaren Schneckenelements 28 erzeugt
wird. Somit muß der Dreh-Verhinderungsmechanismus 37 eine
ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, damit eine Be
schädigung oder ein Bruch des Dreh-Verhinderungsmechanismus
37 verhindert ist. Die Stifte 40, 41, der Ring 42 und die Be
reiche des vorderen Gehäuses 22 und die bewegbare Basisplatte
28a des bewegbaren Schneckenelements 28 könnten nämlich be
schädigt werden oder brechen, wenn die Dreh-Verhinderungsme
chanismen der Dreh-Verhinderungseinrichtung keine ausrei
chende mechanische Festigkeit besäßen.
Die mechanische Festigkeit der im Preßsitz in den Bohrungen
38 und 39 des bewegbaren Schneckenelements 28 im Preßsitz
eingesetzten Stifte 40 und 41 und des vorderen Gehäuses 22
kann vergrößert werden, indem entweder die Durchmesser D3 und
D4 der Stifte 40 und 41 jedes Dreh-Verhinderungsmechanismus
37 vergrößert oder die Anzahl der Dreh-Verhinderungsmechanis
mus 37 erhöht wird, beispielsweise auf fünf oder mehr Mecha
nismen 37, die in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet
sind, um die an jedem der Dreh-Verhinderungsmechanismen 37
einwirkende Lastkomponente zu verringern. Jedoch führt eine
Vergrößerung der Anzahl der Mechanismen 37 zu einer Erhöhung
der Herstellungskosten der Dreh-Verhinderungseinrichtung, und
tritt des weiteren eine Belegung des bewegbaren Schneckenele
ments 28 zwischen diesem und der Innenfläche 22b des vorderen
Gehäuses 22 infolge einer Verkleinerung des tragenden Be
reichs der inneren Fläche 22b des vorderen Gehäuses 22 zur
Aufnahme eines Schublast auf, die an der inneren Fläche 22b
zur Einwirkung kommt. Entsprechend kann die optimale Anzahl
von Anordnungen von Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 der
Dreh-Verhinderungseinrichtung aus geometrischer Sicht mit
drei oder vier in Betracht gezogen werden, und sollten die
drei oder vier Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 in gleichen
Abständen rund um die Drehachse der Antriebswelle 34 angeord
net sein, um die Last während des Betriebs des Schneckenkom
pressors in geeigneter bzw. äquivalenter Weise aufzunehmen.
Wenn das bewegbare Schneckenelement 28 eine vollständige Um
laufbewegung rund um das Zentrum des stationären Schnecken
elements 21 herum durchführt, verändert sich die an jedem der
drei oder vier Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 der Dreh-Ver
hinderungseinrichtung zur Einwirkung kommende Last entspre
chend einer Sinus-Kurve mit einem Halbzyklus von 120° oder
90° und tritt die Spitzenlast der sich sinusförmig verändern
den Last an jedem der drei oder vier Dreh-Verhinderungsmecha
nismen 34 während einer vollständigen Umlaufbewegung des be
wegbaren Schneckenelements 28 einmal auf.
Andererseits muß die Vergrößerung der Durchmesser D3 und D4
der Stifte 40 und 41 jedes Dreh-Verhinderungsmechanismus 37
geometrisch auf gegebene Durchmesser kleiner als vorbestimmte
Abmessungswerte eingeschränkt sein. Gemäß Darstellung in Fig.
4A bis 4C läuft der Stift 40 der bewegbaren Basisplatte 28a
des bewegbaren Schneckenelements 28 um den Stift 41 des vor
deren Gehäuses 22 mit einem Umlaufradius herum, der gleich
Odem Radius R (nicht dargestellt) des bewegbaren Schneckenele
ments 28, das sich rund um das Zentrum des stationären
Schneckenelements 21 im Umlauf bewegt. Daher muß der Durch
messer D3 des Stifts 40 und der Durchmesser D4 des Stifts 41
die nachstehend angegebene Gleichung (1) erfüllen.
(D3 + D4) × 1/2 < R (1)
Des weiteren muß in dem Fall, bei dem ein Freiraum Sa zwi
schen der exzentrischen Antriebsplatte 26 und dem bewegbaren
Schneckenelement 28 einstellbar ist, um den Radius der Um
laufbewegung des bewegbaren Schneckenelements 28 einzustel
len, um dadurch einen optimalen Zustand für das stationäre
Schneckenelement zu erreichen, die nachstehend angegebene
Gleichung (2) erfüllt sein.
(D3 + D4) × 1/2 < R - Sa · cos Θ (2)
wobei Θ den Neigungswinkel zwischen der Achse der exzentri
schen Antriebsplatte 26 und der durch die Zentren der beiden
Stifte 40 und 41 geführten Linie gemäß Darstellung in Fig. 4A
angibt.
Die obige Gleichung (2) kann zu der nachfolgend angegebenen
Gleichung (3) verändert werden.
{(D3 + D4) × 1/2} + S₀ < R (3)
wobei S₀ einen Raum zwischen den Stiften 40 und 41 bezeich
net. Somit müssen die größten Durchmesser D3 und D4 der
Stifte 40 und 41 so vorbestimmt werden, daß sie die Gleichung
(3) erfüllen.
Die Gleichung oder besser Ungleichung (3) gibt an, daß selbst
dann, wenn der Radius R der Umlaufbewegung des bewegbaren
Schneckenelements 28 auf den Minimalwert eingestellt ist, die
Stifte 40 und 41 nicht miteinander in direkter Berührung ste
hen. Bei einer praktischen Ausführungsform wird die linke
Seite der Gleichung (3) so gewählt, daß sie um weitere 0,1 mm
kleiner als die rechte Seite der Gleichung (3) ist.
Da die am Stift 40 einwirkende Last infolge der Beziehung
zwischen Aktion und Reaktion stets gleich der am Stift 41
einwirkenden Last ist, sollten die Durchmesser D3 und D4 vor
zugsweise untereinander gleich sein. Wenn ein gleicher, ein
ziger Durchmesser für die beiden Stifte 40 und 41 verwendet
wird, ist es möglich, gemeinsam hergestellte Stifte für jeden
der Stifte 40 und 41 zu verwenden.
Nachfolgend wird die Festigkeit des Rings 42 beschrieben.
Die mechanische Festigkeit des Rings kann durch das Verfahren
der Vergrößerung entweder der Dicke desselben gemessen in
Axialrichtung rechtwinklig zum Durchmesser des Rings 42 oder
der radialen Dicke T3, dargestellt in Fig. 4A, vergrößert
werden. Jedoch hat das obenangegebene Verfahren zur Folge,
daß die Gesamtgröße des Schneckenkompressors in ungünstiger
Weise groß wird. Wenn die Dicke des Rings 42 gemessen in Axi
alrichtung rechtwinklig zu seinem Durchmesser vergrößert
wird, muß weiter die Länge der Stifte 40 und 41 entsprechend
vergrößert werden. Folglich erzeugt die an den Stiften 40 und
41 einwirkende Last ein ungünstiges, großes Moment, das an
den beiden Stiften 40 und 41 wirkt. Somit wird bei der bevor
zugten Ausführungsform der Erfindung das Verfahren der Ver
größerung der radialen Dicke T3 des Rings 42 auf der Grund
lage der auf Versuchen basierenden Analyse verwendet.
Des weiteren ist der Bereich des vorderen Gehäuses 22, der
rund um jeden axial von dort aus vorstehenden Stift 41 ange
ordnet ist und diesen trägt, mechanisch verstärkt. Gemäß Dar
stellung in Fig. 4A beruht nämlich die mechanische Festigkeit
des obenerwähnten Bereichs des vorderen Gehäuses 22 gegen
eine an dem Dreh-Verhinderungsmechanismus 37 einwirkende Last
auf der Wandstärke T1 zwischen der inneren zylindrischen
Wandfläche 22a des vorderen Gehäuses 22 und dem Außenumfang
des in der Bohrung 39 des vorderen Gehäuses 22 im Preßsitz
eingesetzten Stifts 41. Daher kann eine Vergrößerung der me
chanischen Festigkeit des Bereichs des vorderen Gehäuses 22,
der rund um den Stift 41 angeordnet ist, durch Vergrößerung
der Wanddicke T1 erreicht werden, und kann eine Vergrößerung
der Wanddicke T1 des vorderen Gehäuses 22 durch Verkleinerung
des Durchmessers D5 der inneren zylindrischen Wandfläche 22a
des vorderen Gehäuses 22 realisiert werden (s. Fig. 4A). Da
das Ausgleichsgewicht 43 in der Kammer des vorderen Gehäuses
22 an einer Stelle, die von der inneren zylindrischen Fläche
22a umgeben ist, bewegbar angeordnet ist, erfordert jedoch
die Verkleinerung des Durchmessers D5 der inneren zylindri
schen Wandfläche 22a eine ungünstige Verkleinerung der Ge
samtgröße des Ausgleichsgewichts 43. Wenn die Größe des Aus
gleichsgewichts 43 verkleinert wird, tritt eine Beeinträchti
gung bzw. Verschlechterung der Ausgleichsgewichtsleistung des
Ausgleichsgewichts 43 auf, und kann die durch die Umlaufbewe
gung des Ausgleichsgewichts 43 erzeugte Zentrifugalkraft
nicht gut für einen Ausgleich sorgen. Somit kann die Vibra
tion des Kompressors, die mit der der Erzeugung eines Ge
räuschs in Verbindung steht, nicht unterdrückt werden.
Wenn alternativ die Anordnung der Stifte 41 der jeweiligen
Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 hinsichtlich der inneren zy
lindrischen Wandfläche 22a des vorderen Gehäuses 22 radial
nach außen verschoben wird, ohne den obenerwähnten Durchmes
ser D5 zu vergrößern, könnte der Bereich des vorderen Gehäu
ses 22 um jeden Stift 41 herum vergrößert werden. Jedoch
führt das Verschieben der Stifte 41 zu einer ungünstigen bzw.
nachteiligen Vergrößerung der Gesamtgröße des Schneckenkom
pressors. Somit muß die Wandstärke T1 des vorderen Gehäuses
22 vergrößert werden, indem die verschiedenen Faktoren be
rücksichtigt werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die mechanische Festigkeit von Bereichen der bewegbaren Ba
sisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28, die rund
um die jeweiligen Stifte 40 vorgesehen sind, die von dort aus
axial vorstehen, beruht größtenteils auf der Wandstärke T2
zwischen dem Außenumfang der Stifte 40 und dem äußersten Um
fang 28C der bewegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren
Schneckenelements 28. Somit kann eine Vergrößerung der mecha
nischen Festigkeit der Bereiche der bewegbaren Basisplatte
28a, die rund um die jeweiligen Stifte 40 herum angeordnet
sind, erreicht werden, indem die Wandstärke T2 gemäß Darstel
lung in Fig. 4A vergrößert wird.
Eine Vergrößerung der Wandstärke T2 der bewegbaren Basis
platte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 kann erreicht
werden, indem der Außendurchmesser D6 (s. Fig. 4A) der Basis
platte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 vergrößert
wird. Jedoch führt die Vergrößerung des Außendurchmessers D6
der bewegbaren Basisplatte 28a zu einer ungünstigen bzw.
nachteiligen Vergrößerung der Gesamtgröße des Schneckenkom
pressors.
Wenn alternativ die Anordnung der Stifte 40 radial einwärts
vom Außenumfang der bewegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren
Schneckenelements 28 verschoben wird, ohne den Außendurchmes
ser D6 der bewegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren Schnecken
elements 28 zu vergrößern, kann die Wandstärke T2 der Ba
sisplatte 28a vergrößert werden. Jedoch macht das Verschieben
der Stifte 40 offensichtlich ein Verschieben der Stifte 41 in
einer Richtung erforderlich, die die Wandstärke T1 des vorde
ren Gehäuses 22 verringert. Folglich muß der obenerwähnte
Durchmesser D5 der inneren zylindrischen Wandfläche 22a des
vorderen Gehäuses 22 verkleinert werden, was zum obenerwähn
ten Problem der Verringerung der Ausgleichsgewichtsleistung
des Ausgleichsgewichts 43 führt.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß die
mechanische Festigkeit der Stifte 40 und 41, der Ringe 42 und
der Bereiche des vorderen Gehäuses 22 und der bewegbaren Ba
sisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28, die rund
um die Stifte 40 und 41 herum angeordnet sind, in einer engen
Beziehung zu den Herstellungskosten der Dreh-Verhinderungs
einrichtung, zu der Gesamtgröße des Schneckenkompressors und
zu der Vibration des Kompressors während des Betriebs dessel
ben steht. Daher muß die mechanische Festigkeit der obenge
nannten verschiedenen Bauteile und Bereiche erreicht werden,
ohne daß eine Erhöhung der Herstellungskosten der Dreh-Ver
hinderungseinrichtung des Kompressors, eine Vergrößerung der
Gesamtgröße des Schneckenkompressors und eine Vergrößerung
der Vibration des Schneckenkompressors verursacht werden. Des
weiteren muß die Festigkeit der Stifte 40, 41, des Rings 42,
des vorderen Gehäuses 22 und der bewegbaren Basisplatte 28a
des bewegbaren Schneckenelements 28 in einer Weise erhöht
werden, die hinsichtlich aller dieser Teile im Einklang
steht.
Zur Bestimmung der obengenannten Wandstärke des vorderen Ge
häuses 22 und der bewegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren
Schneckenelements 28 zum Zwecke der Verstärkung der mechani
schen Festigkeit der Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 der
Dreh-Verhinderungseinrichtung sind zahlreiche Versuche durch
die Erfinder durchgeführt worden, um praktische Daten der an
den Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 der Dreh-Verhinderungs
einrichtung einwirkenden Last zu messen. Es ist einzusehen
bzw. zu beachten, daß zahlreiche Teile und Elemente des
Schneckenkompressors mit Ausnahme derjenigen der Dreh-Verhin
derungseinrichtung während des Betriebs des Schneckenkompres
sors keiner beachtenswerten Last ausgesetzt sind. Somit sind
die durchgeführten Versuche auf die Messungen der an den je
weiligen Dreh-Verhinderungsmechanismen einwirkenden Lasten
gerichtet worden.
Gemäß Darstellung in Fig. 5 sind Meßfühler G1 bis G4 an vier
Stellen in der Nähe der vier Stifte 41 befestigt worden, die
im Preßsitz in der inneren Fläche des vorderen Gehäuses 22
eingesetzt sind, um so das Ausmaß der an den jeweiligen Stif
ten 41 zur Einwirkung gebrachten Last und die Richtungen der
Einwirkung der Last während des Betriebs des Schneckenkom
pressors zu Versuchszwecken zu messen. Des weiteren sind die
Versuche unter zahlreichen unterschiedlichen Arbeitszuständen
(RC) [= running condition] zur Simulierung verschiedener
Arten der Verwendung des Schneckenkompressors durchgeführt
worden.
Fig. 5 gibt das Meßergebnis einer an den Stiften 41 der vier
Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 zur Einwirkung gebrachten
Last an, bezeichnet mit No. 1 bis No. 4, wenn der Schnecken
kompressors in einem der Zustände C1 bis C6 arbeitet, d. h.
dem Arbeitszustand C1. Die vier Stifte 41, die mit No. 1 bis
No. 4 bezeichnet sind, sind in gleichmäßigen Abständen von
einander angeordnet. Aus dem Diagramm von Fig. 5 ist ersicht
lich, daß dann, wenn die mit No. 1 und No. 2 bezeichneten
Stifte 41 einer großen Last ausgesetzt werden, deren Richtung
durch Pfeile angegeben ist, die mit No. 3 und No. 4 bezeich
neten Stifte 41 einer verhältnismäßig kleinen Last ausgesetzt
sind.
Fig. 6 zeigt die Spitzen- oder Maximallast, die an den Stif
ten 41 unter den Arbeitsbedingungen C1 bis C6 des gleichen
Schneckenkompressors wie in Fig. 5 zur Einwirkung kommt.
Aus der graphischen Darstellung von Fig. 6 ist ersichtlich,
daß dann, wenn der Kompressor unter der Arbeitsbedingung C3
arbeitet, die an den jeweiligen Stiften 41 zur Einwirkung ge
brachte Spitzen- oder Maximallast 70 kgf erreicht und jeder
der vier Stifte 41 einmal je vollständiger Umdrehung des Kom
pressors der Spitzenlast ausgesetzt ist.
Im Arbeitszustand C6 des Kompressors sind die jeweiligen
Stifte 41 einer größeren Spitzenlast ausgesetzt, d. h. der
Last von 90 kgf, die der Last entspricht, der der Kompressor
im Augenblick des Starts des Kompressors zum Komprimieren
eines Kühlmittels in flüssigem Zustand ausgesetzt ist. Somit
kommt die Last von 90 kgf nicht wiederholt auf die Dreh-Ver
hinderungsmechanismen 37 der Dreh-Verhinderungseinrichtung
während des fortlaufenden Betriebszustandes des Kompressors
zur Einwirkung.
Nach dem Versuch zur Messung der an den Stiften 40 und 41 der
Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 zur Einwirkung gebrachten
Last sind weitere Versuche zum Erhalt von Daten betreffend
die Beziehung zwischen den Abmessungen der obengenannten
Wandstärke T1, T2 und T3 und der mechanischen Festigkeit des
vorderen Gehäuses 22 und der bewegbaren Basisplatte 28a des
bewegbaren Schneckenelements 28 durchgeführt worden.
Zunächst ist ein Versuch zur Messung einer statischen Last,
die einen Bruch der Stifte 40, 41, der Ringe 42, der Wand des
vorderen Gehäuses 22 und der bewegbaren Basisplatte 28a des
bewegbaren Schneckenelements 28 bewirkt, durchgeführt worden,
um die mechanische Festigkeit der Dreh-Verhinderungsmechanis
men 37 gegen eine beim Start des Betriebs des Kompressors zur
Einwirkung gebrachte Last abzuschätzen. Fig. 7 zeigt eine
Kurve mit der Darstellung des Meßergebnisses einer Last, die
einen Bruch entweder der Stifte 40 und 41 oder des vorderen
Gehäuses 22 bewirkt. Auf der Abszisse und der Ordinate des
Diagramms von Fig. 7 sind die Veränderung der Wandstärke T1
des vorderen Gehäuses 22 und die Last beim Start des Kompres
sors aufgetragen. Es ist zu beachten, daß bei dem für den
Versuch verwendeten Kompressor Stifte ähnlich bzw. gleich den
in der Praxis zu verwendeten Stiften 41 im Preßsitz in dem
Bohrungen 39 des vorderen Gehäuses 22 eingesetzt waren und
die an den Stiften zur Einwirkung gebrachte Last allmählich
vergrößert wurde, um die Last zu messen, bei der das vordere
Gehäuse 22 bricht. Des weiteren wurde die Wandstärke T1 des
vorderen Gehäuses 22 in Hinblick auf eine gegebene
Standard-Wanddicke verändert.
Aus dem Versuch von Fig. 7 ist ersichtlich, daß selbst dann,
wenn die Wanddicke T1 des vorderen Gehäuses 22 auf 2,0 mm
eingestellt war, die Stifte und das vordere Gehäuse 22 eine
große mechanische Festigkeit bei der Einwirkung einer großen
statischen Last an den Stiften im Vergleich zu der Einwirkung
der Maximallast von 90 kgf beim Start des Betriebs des Kom
pressors zeigten. Des weiteren tritt dann, wenn die Wand
stärke T1 des vorderen Gehäuses 22 auf 3,0 mm eingestellt
wird, die gleiche Anzahl von Brüchen des vorderen Gehäuses 22
und von Stiften gleichzeitig auf. Somit ist einzusehen, daß
dann, wenn T1 auf 3,0 mm eingestellt wird, unter der Einwir
kung einer statischen Last auf die Stifte die mechanische Fe
stigkeit der Stifte und diejenige des vorderen Gehäuses 22
miteinander harmonieren.
Wenn die Wandstärke T1 des vorderen Gehäuses 22 auf 4,0 mm
eingestellt wird, tritt zwar ein Bruch der Stifte auf, tritt
jedoch kein Bruch des vorderen Gehäuses bei einer gegebenen
statischen Last zwischen 600 und 700 kgf auf.
Das Diagramm von Fig. 8 zeigt das Meßergebnis einer Last, bei
der die bewegbare Basisplatte 28a des bewegbaren Schnecken
elements 28 gebrochen ist. Bei der Messung der Bruchlast der
Basisplatte 28a sind die den in der Praxis verwendeten Stif
ten 40 entsprechenden Stifte im Preßsitz in den Bohrungen 38
der Basisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 im
Preßsitz eingesetzt worden, und ist eine Last auf die Stifte
zur Einwirkung gebracht worden, um den Level der Last allmäh
lich zu erhöhen, um dadurch die Last zu messen, bei der die
Basisplatte 28a bricht.
Aus dem Versuchsergebnis von Fig. 8 ist zu ersehen, daß sogar
dann, wenn die Wanddicke T2 der Basisplatte 28a auf 2,0 mm
eingestellt wird, die bewegbare Basisplatte 28a des bewegba
ren Schneckenelements 28 eine große mechanische Festigkeit im
Vergleich zu der Einwirkung der Maximallast von 90 kgf beim
Start des Betriebs des Kompressors zeigt. Wenn weiter T2 auf
4,5 mm eingestellt wird, tritt die gleiche Anzahl von Brüchen
der Stifte und der Basisplatte 28a bei einer gegebenen stati
schen Last zwischen 800 und 1000 kgf auf. Somit ist einzuse
hen, daß dann, wenn die Wandstärke der Basisplatte 28a des
bewegbaren Schneckenelements 28 auf 4,5 mm eingestellt wird,
die mechanische Festigkeit der Basisplatte 28a mit derjenigen
der Stifte 40 harmonieren kann. Wenn T2 auf 6 mm eingestellt
wird, tritt nur ein Bruch der Stifte 40 bei einer gegebenen
statischen Last zwischen 800 und 1000 kgf auf, und tritt
kein Bruch der Basisplatte 28a auf.
Das Diagramm von Fig. 9 zeigt das Meßergebnis einer Last, bei
der die Ringe 42 der Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 gebro
chen sind. Der Versuch wurde in der gleichen Weise wie die
Versuche zur Messung der Bruchlasten des vorderen Gehäuses 22
und der bewegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren Schnecken
elements 28 durchgeführt.
Aus dem Meßergebnis von Fig. 9 ist zu ersehen, daß dann, wenn
die radiale Wandstärke T3 der jeweiligen Ringe 42 auf 1,7 mm
eingestellt wird, die mechanische Festigkeit jedes Rings 42
unter der Einwirkung einer statischen Last viel größer ist
als diejenige unter der Einwirkung der Spitzenlast von 90 kgf
beim Start des Betriebs des Kompressors. Wenn die radiale
Wandstärke T3 des Rings 42 auf 2,2 mm eingestellt wird, trat
ein Bruch der Ringe 42 bei der gleichen Last auf, bei der das
vordere Gehäuse gebrochen ist. Somit wurde bestätigt, daß
dann, wenn T3 auf 2,2 mm eingestellt wird, die mechanische
Festigkeit der Ringe 42 und diejenige der Stifte 41 miteinan
der harmonieren können.
Aus der vorausgehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß
selbst dann, wenn T1 des vorderen Gehäuses 22 auf 2 mm einge
stellt wird, wenn T2 der bewegbaren Basisplatte 28a des be
wegbaren Schneckenelements auf 2 mm eingestellt wird und wenn
T3 der Ringe 42 auf 1,7 mm eingestellt wird, die mechanische
Festigkeit des vorderen Gehäuses 22, der Basisplatte 28a und
der Ringe 42 ausreichen können, um der Spitzenlast von 90 kgf
zu widerstehen, die auf die Dreh-Verhinderungsmechanismen 37
beim Start des Kompressors im Arbeitszustand C6 zur Einwir
kung gebracht wird.
Jedoch sollte beachtet werden, daß die Dreh-Verhinderungsme
chanismen 37 eine ausreichende Festigkeit besitzen, um einer
Ermüdung infolge der Einwirkung einer wiederholten Last statt
der dort beim Start des Betriebs des Kompressors zur Einwir
kung gebrachten Last zu widerstehen. Daher sind Versuche zur
Messung und Feststellung einer Beziehung zwischen den Abmes
sungen der verschiedenen Bauteile der Dreh-Verhinderungsme
chanismen 37 und der Ermüdungsfestigkeit der gleichen Mecha
nismen 37 durchgeführt worden.
Fig. 10 zeigt das Meßergebnis einer Vibrationslast, bei der
das vordere Gehäuse 22 und das bewegbare Schneckenelement 28
einem Ermüdungsbruch unterliegen. Im Diagramm von Fig. 10 be
zeichnen weiße Punkte des Ermüdungsbruch des vorderen Gehäu
ses 22, und bezeichnen schwarze Punkte den Ermüdungsbruch des
bewegbaren Schneckenelements 28. Es ist zu beachten, daß die
Versuche unter Verwendung des Kompressors für den Versuchs
zweck durchgeführt worden sind, wobei die Wandstärke T1 des
vorderen Gehäuses 22 auf 3 mm und die Wandstärke T2 der be
wegbaren Basisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements auf
5 mm eingestellt waren. Des weiteren waren die Stifte 40 und
41 in den Bohrungen 38 und 39 des vorderen Gehäuses 22 und
der Basisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 im
Preßsitz eingesetzt, und wurden verschiedene Vibrationslasten
mit unterschiedlichen Vibrationsbreiten auf die Stifte 40 und
41 zur Einwirkung gebracht, um eine gegebene Anzahl von Wie
derholungen festzustellen, bei der das vordere Gehäuse 22 und
das bewegbare Schneckenelement 28 einem Ermüdungsbruch ausge
setzt waren. Des weiteren wurden bei den Versuchen die Wand
stärke T1 des vorderen Gehäuses 22 und die Wandstärke T2 der
Basisplatte des bewegbaren Schneckenelements 28 auf 3 mm bzw.
5 mm eingestellt.
Fig. 11 zeigt das Meßergebnis einer Vibrationslast, bei der
der Ring 42 einem Ermüdungsbruch ausgesetzt war. Bei dem Ver
such war die radiale Wandstärke T3 des Rings 42 auf 2,2 mm
eingestellt. Das Meßverfahren dieses Versuchs war gleich bzw.
ähnlich demjenigen des obenangegebenen Versuchs für den Ermü
dungsbruch des vorderen Gehäuses 22 und der Basisplatte 28a
des bewegbaren Schneckenelements 28, wie in Fig. 10 darge
stellt ist.
Des weiteren sind aus dem Ergebnis der obengenannten Versuche
für den Ermüdungsbruch des vorderen Gehäuses 22, der Basis
platte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 und des Rings
22 Diagramme gemäß Darstellung in Fig. 12 bis 14 angefertigt
worden, die eine Beziehung zwischen der durchschnittlichen
Beanspruchung und einer Vibrationsbeanspruchung der Dreh-Ver
hinderungsmechanismen 37 angeben. Dann sind Sicherheitsfakto
ren für die jeweiligen Dreh-Verhinderungsmechanismen 37 wäh
rend des Betriebs des Kompressors im Arbeitszustand (RC) C3
und unter der Einwirkung eines Beanspruchung infolge der sich
wiederholenden Last von 70 kgf gemessen worden.
Das Diagramm von Fig. 12 gibt die Grenze der Ermüdung des
vorderen Gehäuses 22 unter der wiederholten Einwirkung einer
Last auf das vordere Gehäuse 22 an. Aus dem Diagramm von Fig.
12 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Wandstärke T1 des vor
deren Gehäuses 22 auf 2,4 mm eingestellt ist, der Sicher
heitsfaktor der Mechanismen 37 gegen wiederholte Einwirkung
der Spitzenlast von 70 kgf bei 1,0 liegt. Wenn T1 von 2,4 aus
vergrößert wird, wächst der Sicherheitsfaktor seinerseits an.
Das Diagramm von Fig. 13 gibt die Grenze der Ermüdung der Ba
sisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 unter wie
derholter Einwirkung einer Last an. Aus dem Diagramm von Fig.
13 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Wandstärke T2 der Ba
sisplatte 28a des bewegbaren Schneckenelements 28 auf 2,7 mm
eingestellt ist, der Sicherheitsfaktor der Mechanismen 37
gegen wiederholte Einwirkung der Spitzenlast von 70 kgf bei
1,0 liegt. Wenn T2 von 2,7 aus vergrößert wird, wächst der
Sicherheitsfaktor seinerseits an.
Das Diagramm von Fig. 14 gibt die Grenze der Ermüdung der
Ringe 42 unter wiederholter Einwirkung einer Last an. Aus dem
Diagramm von Fig. 14 ist ersichtlich, daß dann, wenn die
Dicke T3 der Ringe 42 auf 1,7 mm eingestellt ist, der Sicher
heitsfaktor der Mechanismen 37 gegen wiederholte Einwirkung
der Spitzenlast von 70 kgf bei 1,0 liegt. Wenn T von 1,7 aus
vergrößert wird, wächst der Sicherheitsfaktor seinerseits an.
Fig. 15 gibt die Grenze der Ermüdung der Stifte 40 und 41 mit
Außendurchmessern D3 und D4 bestimmt nach der Gleichung (3)
unter wiederholter Einwirkung einer Last auf die Stifte 40
und 41 an. Aus dem Diagramm von Fig. 15 ist ersichtlich, daß
dann, wenn die Durchmesser D3 und D4 der Stifte 40 und 41 auf
4,2 mm eingestellt sind, der Sicherheitsfaktor der Stifte 40
und 41 unter wiederholter Einwirkung der Spitzenlast von 70
kgf bei 2,4 liegt.
Auf der Grundlage der Meßergebnisse der obenbeschriebenen
Versuche wird die Wandstärke T1 des vorderen Gehäuses 22 be
stimmt, gleich 2,4 mm oder größer zu sein, wird die Wand
stärke T2 der Basisplatte 28a des bewegbaren Schneckenele
ments 28 der Dreh-Verhinderungseinrichtung bestimmt, gleich
2,7 mm oder größer zu sein, und wird die radiale Dicke der
Ringe 42 der Dreh-Verhinderungseinrichtung bestimmt, gleich
1,7 mm oder größer zu sein. Als Folge hiervon kann der
Schneckenkompressor mit einer mechanisch verstärkten
Dreh-Verhinderungseinrichtung mit einer Festigkeit ausgestattet
werden, die ausreicht, einen Bruch oder eine Beschädigung der
Stifte, der Ringe, die in der Dreh-Verhinderungseinrichtung
eingebaut sind, und von Bereichen des vorderen Gehäuses und
der bewegbaren Basisplatte des bewegbaren Schneckenelements,
die rund um die Stifte angeordnet sind und diese tragen, zu
verhindern.
Aus der vorausgehenden Beschreibung der erfindungsgemäßen
Ausführungsform ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß die
Dreh-Verhinderungseinrichtung eines Schneckenkompressors eine
ausreichende mechanische oder physikalische Festigkeit besit
zen kann, um zu verhindern, daß die Bauteile der Dreh-Verhin
derungseinrichtung beschädigt werden oder brechen selbst
unter einer strengen Betriebsbedingung des Kompressors wie
dem Betrieb beim Komprimieren des Kühlmittels in flüssigem
Zustand. Somit ist eine lange Standzeit des Schneckenkompres
sors ohne nachteilige Vergrößerungen der Größe des Gesamtkom
pressors gewährleistet.
Viele und verschiedene Modifikationen sind für den Fachmann
ersichtlich und realisierbar, ohne den Rahmen und das Konzept
der Erfindung zu verlassen.
Claims (10)
1. Schneckenkompressor mit:
einer Gehäuseeinrichtung, die im Inneren eine Kammer be grenzt, die einen Kompressionsmechanismus aufnimmt und eine vorbestimmte innere Stirnfläche aufweist;
einem stationären Schneckenelement (21), das in der Kammer der Gehäuseeinrichtung aufgenommen ist und eine stationäre Basisplatte (21a), die so angeordnet ist, daß sie von der vorbestimmten Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung beabstandet ist, und ein stationäres spiralförmiges oder gewundenes Ele ment (21b) aufweist, das an der stationären Basisplatte befe stigt ist,
einem bewegbaren Schneckenelement (28), das in der Kammer der Gehäuseeinrichtung aufgenommen ist und eine bewegbare Basis platte (28a), die so angeordnet ist, daß sie der vorbestimm ten inneren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung an einer ihrer einander gegenüberliegenden Stirnflächen benachbart ist, und ein bewegbares spiralförmiges oder gewundenes Element (28b) aufweist, das an der anderen der einander gegenüberliegenden Stirnflächen der bewegbaren Basisplatte (28a) befestigt ist, wobei das stationäre und das bewegbare Schneckenelement (21, 28) miteinander im Eingriff stehen, um so zwischeneinander eine Vielzahl von Kompressionskammern (30) zum Komprimieren eines Kühlmittels zu bilden,
einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des bewegbaren Schnecken elements (28), damit dieses um das Zentrum des stationären Schneckenelements (21) herumläuft, um dadurch eine Verschie bung der Vielzahl von Kompressionskammern (30) vom äußeren Bereich zum zentralen Bereich der jeweiligen spiralförmigen Elemente (21b, 28b) des stationären und des bewegbaren Schneckenelements (21a, 28a) zu bewirken, wobei das Verschie ben der Kompressionskammern (30) das Kühlmittel allmählich komprimiert, und
einer Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Verhinderung einer Drehung des bewegbaren Schneckenelements (28) um seine eigene Achse, wenn das bewegbare Schneckenelement (28) um das Zen trum des stationären Schneckenelements (21) umläuft, wobei die Dreh-Verhinderungseinrichtung eine Vielzahl von in Win kel- bzw. Umfangsrichtung beabstandeten Paaren von Stiften (41, 40), jedes Stiftpaar mit einem an der vorbestimmten in neren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung befestigten ersten Stift (41) und einem an der einen der einander gegenüberlie genden Stirnflächen der bewegbaren Basisplatte (28a) des be wegbaren Schneckenelements (28) befestigten zweiten Stift (40), wobei die ersten und die zweiten Stifte (41, 40) paral lel zueinander angeordnet sind, und eine Vielzahl von Ringen (42) aufweist, die rund um die Vielzahl von Paaren erster und zweiter Stifte (41, 40) so angeordnet sind, daß sie mit den ersten und den zweiten Stiften (41, 40) zusammenarbeiten, um dadurch die Drehung des bewegbaren Schneckenelements (28) um seine eigene Achse zu verhindern,
wobei die an der vorbestimmten inneren Stirnfläche der Gehäu seeinrichtung befestigten ersten Stifte (41) der Dreh-Verhin derungseinrichtung von einem kreisförmigen Innenrand der vor bestimmten inneren Stirnfläche, der sich rund um die Kammer der Gehäuseeinrichtung erstreckt, radial beabstandet angeord net sind und vorab bestimmt ist, daß die zwischen der Außen fläche der jeweiligen ersten Stifte (41) und dem kreisförmi gen Innenrand der vorbestimmten Innenfläche der Gehäuseein richtung belassene Dicke der Gehäuseeinrichtung gleich 2,4 mm oder größer ist.
einer Gehäuseeinrichtung, die im Inneren eine Kammer be grenzt, die einen Kompressionsmechanismus aufnimmt und eine vorbestimmte innere Stirnfläche aufweist;
einem stationären Schneckenelement (21), das in der Kammer der Gehäuseeinrichtung aufgenommen ist und eine stationäre Basisplatte (21a), die so angeordnet ist, daß sie von der vorbestimmten Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung beabstandet ist, und ein stationäres spiralförmiges oder gewundenes Ele ment (21b) aufweist, das an der stationären Basisplatte befe stigt ist,
einem bewegbaren Schneckenelement (28), das in der Kammer der Gehäuseeinrichtung aufgenommen ist und eine bewegbare Basis platte (28a), die so angeordnet ist, daß sie der vorbestimm ten inneren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung an einer ihrer einander gegenüberliegenden Stirnflächen benachbart ist, und ein bewegbares spiralförmiges oder gewundenes Element (28b) aufweist, das an der anderen der einander gegenüberliegenden Stirnflächen der bewegbaren Basisplatte (28a) befestigt ist, wobei das stationäre und das bewegbare Schneckenelement (21, 28) miteinander im Eingriff stehen, um so zwischeneinander eine Vielzahl von Kompressionskammern (30) zum Komprimieren eines Kühlmittels zu bilden,
einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des bewegbaren Schnecken elements (28), damit dieses um das Zentrum des stationären Schneckenelements (21) herumläuft, um dadurch eine Verschie bung der Vielzahl von Kompressionskammern (30) vom äußeren Bereich zum zentralen Bereich der jeweiligen spiralförmigen Elemente (21b, 28b) des stationären und des bewegbaren Schneckenelements (21a, 28a) zu bewirken, wobei das Verschie ben der Kompressionskammern (30) das Kühlmittel allmählich komprimiert, und
einer Dreh-Verhinderungseinrichtung zur Verhinderung einer Drehung des bewegbaren Schneckenelements (28) um seine eigene Achse, wenn das bewegbare Schneckenelement (28) um das Zen trum des stationären Schneckenelements (21) umläuft, wobei die Dreh-Verhinderungseinrichtung eine Vielzahl von in Win kel- bzw. Umfangsrichtung beabstandeten Paaren von Stiften (41, 40), jedes Stiftpaar mit einem an der vorbestimmten in neren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung befestigten ersten Stift (41) und einem an der einen der einander gegenüberlie genden Stirnflächen der bewegbaren Basisplatte (28a) des be wegbaren Schneckenelements (28) befestigten zweiten Stift (40), wobei die ersten und die zweiten Stifte (41, 40) paral lel zueinander angeordnet sind, und eine Vielzahl von Ringen (42) aufweist, die rund um die Vielzahl von Paaren erster und zweiter Stifte (41, 40) so angeordnet sind, daß sie mit den ersten und den zweiten Stiften (41, 40) zusammenarbeiten, um dadurch die Drehung des bewegbaren Schneckenelements (28) um seine eigene Achse zu verhindern,
wobei die an der vorbestimmten inneren Stirnfläche der Gehäu seeinrichtung befestigten ersten Stifte (41) der Dreh-Verhin derungseinrichtung von einem kreisförmigen Innenrand der vor bestimmten inneren Stirnfläche, der sich rund um die Kammer der Gehäuseeinrichtung erstreckt, radial beabstandet angeord net sind und vorab bestimmt ist, daß die zwischen der Außen fläche der jeweiligen ersten Stifte (41) und dem kreisförmi gen Innenrand der vorbestimmten Innenfläche der Gehäuseein richtung belassene Dicke der Gehäuseeinrichtung gleich 2,4 mm oder größer ist.
2. Schneckenkompressor nach Anspruch 1, wobei die an der
einen der einander gegenüberliegenden Stirnflächen der beweg
baren Basisplatte (28a) des bewegbaren Schneckenelements (28)
befestigten zweiten Stifte (40) der Dreh-Verhinderungsein
richtung von dem im wesentlichen kreisförmigen Außenrand der
bewegbaren Basisplatte (28a) radial beabstandet angeordnet
sind und vorab bestimmt ist, daß die Dicke der bewegbaren Ba
sisplatte (28a), definiert zwischen der Außenfläche jedes der
jeweiligen zweiten Stifte (40) und dem kreisförmigen Außen
rand der bewegbaren Basisplatte (28a) gleich 2,7 mm oder grö
ßer ist.
3. Schneckenkompressor nach Anspruch 1, wobei jeder der
Vielzahl der rund um die Vielzahl der Paare erster und zwei
ter Stifte (41, 40) angeordneten Ringe (42) so ausgebildet
ist, daß er eine radiale Dicke zwischen seinem inneren und
seinem äußeren Umfang aufweist, die vorab so bestimmt ist,
daß sie gleich 1,7 mm oder größer ist.
4. Schneckenkompressor nach Anspruch 1, wobei das bewegbare
Schneckenelement (28) um das Zentrum des stationären Schnecken
elements (21) mit einem Umlaufradius (R) umläuft und die
ersten und die zweiten Stifte (41, 40) der Dreh-Verhinde
rungseinrichtung Außendurchmesser (D3 und D4) aufweisen, die
so bestimmt sind, daß sie die Gleichung
(D3 + D4) × 1/2 < Rerfüllen.
5. Schneckenkompressor nach Anspruch 4, wobei die ersten
und die zweiten Stifte (41, 40) der Dreh-Verhinderungsein
richtung Außendurchmesser (D3 und D4) aufweisen, die so be
stimmt sind, daß sie die Gleichung
{(D3 + D4) × 1/2} + S₀ < Rerfüllen, wobei S₀ einen Raum zwischen den ersten und den
zweiten Stiften (41, 40) jedes Paars von Stiften bezeichnet.
6. Schneckenkompressor nach Anspruch 1, wobei die Antriebs
einrichtung umfaßt:
eine mittels der Gehäuseeinrichtung drehbar abgestützte An triebswelle (24) mit einem an ihrem einen Ende befestigten exzentrischen Antriebselement (26), wobei das exzentrische Antriebselement (26) das bewegbare Schneckenelement (28) zur Bewirkung einer Umlaufbewegung des bewegbaren Schneckenele ments (28) um das Zentrum des stationären Schneckenelements (21) abstützt;
eine an dem exzentrischen Antriebselement (26) abgestützte Ausgleichsgewichtseinrichtung (43) für den Gewichtsausgleich einer durch die Umlaufbewegung des bewegbaren Schneckenele ments (28) erzeugten Zentrifugalkraft, wobei die Ausgleichs gewichtseinrichtung (43) eine Aussparung (43a) aufweist, um das Zusammentreffen zwischen dem Ausgleichsgewicht (43) selbst und der Dreh-Verhinderungseinrichtung zu verhindern.
eine mittels der Gehäuseeinrichtung drehbar abgestützte An triebswelle (24) mit einem an ihrem einen Ende befestigten exzentrischen Antriebselement (26), wobei das exzentrische Antriebselement (26) das bewegbare Schneckenelement (28) zur Bewirkung einer Umlaufbewegung des bewegbaren Schneckenele ments (28) um das Zentrum des stationären Schneckenelements (21) abstützt;
eine an dem exzentrischen Antriebselement (26) abgestützte Ausgleichsgewichtseinrichtung (43) für den Gewichtsausgleich einer durch die Umlaufbewegung des bewegbaren Schneckenele ments (28) erzeugten Zentrifugalkraft, wobei die Ausgleichs gewichtseinrichtung (43) eine Aussparung (43a) aufweist, um das Zusammentreffen zwischen dem Ausgleichsgewicht (43) selbst und der Dreh-Verhinderungseinrichtung zu verhindern.
7. Schneckenkompressor nach Anspruch 6, wobei die Ausspa
rung (43a) am Ausgleichsgewicht (43) durch einen Schnitt bzw.
eine Hinterschneidung ausgebildet ist.
8. Schneckenkompressor nach Anspruch 1, wobei die ersten
und die zweiten Stifte (41, 40) der Dreh-Verhinderungsein
richtung in der inneren Stirnfläche der Gehäuseeinrichtung
und der einen der einander gegenüberliegenden Stirnflächen
der bewegbaren Basisplatte (28a) des bewegbaren Schneckenele
ments (28) im Preßsitz eingesetzt sind und die ersten und die
zweiten Stifte (41, 40) mit abgerundeten Rändern an ihren En
den zur Preßsitzanbringung in der inneren Stirnfläche der Ge
häuseeinrichtung und der einen der einander gegenüberliegen
den Stirnflächen der bewegbaren Basisplatte (28a) ausgebildet
sind.
9. Schneckenkompressor nach Anspruch 8, wobei die ersten
und die zweiten Stifte (41, 40) des weiteren mit abgerundeten
Rändern an ihren den im Preßsitz anzubringenden Enden gegen
überliegenden Enden ausgebildet sind, um mit den Ringen (42)
der Dreh-Verhinderungseinrichtung glatt im Eingriff zu ste
hen.
10. Schneckenkompressor nach Anspruch 8, wobei der Innenum
fang jedes der Ringe (42) und der Außenumfang jedes der
ersten und der zweiten Stifte (41, 40) Räume (S₁ bzw. S₂) be
grenzen, wobei die Gesamtheit der Räume (S₁ und S₂) auf einen
Wert zwischen 40 und 120 µm eingestellt ist.
Applications Claiming Priority (3)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DENSO CORP., KARIYA, AICHI, JP KABUSHIKI KAISHA TO |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHOKKI, KARIYA, AICHI, Owner name: DENSO CORP., KARIYA, AICHI, JP |
|
R071 | Expiry of right |