DE19853240A1 - Kompressor - Google Patents

Abstract

Um einen Kompressor, umfassend ein Gehäuse einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichterkörper und einem zweiten Verdichterkörper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete Spiralrippen ineinandergreifen und relativ zueinander um eine Achse orbitierend bewegbar sind, so daß ein zu verdichtendes Medium in zwischen den Verdichterkörpern gebildeten Kammern von Anfangsdruck auf Enddruck verdichtbar ist, DOLLAR A einen Antrieb zur Erzeugung der orbitierenden Bewegung und eine Zustelleinrichtung, umfassend einen in Richtung der Achse bewegbaren Stützkörper, mit welchem einer der Verdichterkörper auf einer der Spiralrippe gegenüberliegenden Seite abstützbar ist, und einen ein Zylindergehäuse und einen Zustellkolben umfassenden Zustellzylinder, mit welchem der Stützkörper derart beaufschlagbar ist, daß dieser die Verdichterkörper in Richtung der Achse aneinander anliegend hält, derart zu verbessern, daß die Verdichterkörper zuverlässig in allen Betriebszuständen in Anlage aneinander gehalten werden, wird vorgeschlagen, daß der Stützkörper quer zu der Achse schwimmend relativ zum Gehäuse geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor, umfassend ein Gehäuse, einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichter­ körper und einem zweiten Verdichterkörper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete Spiralrippen ineinander­ greifen und relativ zueinander um eine Achse orbitierend bewegbar sind, so daß ein zu verdichtendes Medium in zwischen den Verdichterkörpern gebildeten Kammern von Anfangsdruck auf Enddruck verdichtbar ist, einen Antrieb zur Erzeugung der orbitierenden Bewegung und eine Zustelleinrichtung, umfassend einen in Richtung der Achse bewegbaren Stützkörper, mit welchem einer der Verdichterkörper auf einer der Spiralrippe gegenüberliegenden Seite abstützbar ist und einen ein Zylin­ dergehäuse und einen Zustellkolben umfassenden Zustell­ zylinder, mit welchem der Stützkörper derart beaufschlagbar ist, daß dieser die Verdichterkörper in Richtung der Achse aneinander anliegend hält.

Ein derartiger Kompressor ist beispielsweise aus der US 5,277,563 bekannt. Bei diesen Spiralverdichtern besteht jedoch das Problem, daß der Stützkörper zwar den Verdichter­ körper beaufschlagt, jedoch für eine sichere Abdichtung zwischen den Verdichterkörpern eine relativ große Kraft erforderlich ist, die bei dem in dieser Druckschrift darge­ stellten Zustellkolben, welcher ungefähr auf Mitteldruck liegt, nicht aufbringbar ist.

Darüber hinaus neigt der Zustellkolben dazu, sich in dem Zylindergehäuse zu verkanten, sobald er ungleichmäßig von dem Verdichterkörper beaufschlagt wird, welchen er abstützen soll.

Ferner ist aus dem US Patent 5,346,376 eine Lösung zur Ab­ stützung eines nicht orbitierenden Verdichterkörpers bekannt, wobei bei dieser Lösung Führungsbolzen und Führungsbohrungen vorgesehen sind, die den nicht orbitierenden Verdichterkörper in axialer Richtung exakt führen sollen. Aber auch diese Art der Führung neigt dazu zu verkanten, so daß bei einem Ver­ kippen des nicht orbitierenden Verdichterkörpers keine funktionsfähige und zuverlässige Führung mehr in Richtung der Achse vorliegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kom­ pressor der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Verdichterkörper zuverlässig in allen Betriebszuständen in Anlage aneinander gehalten werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Kompressor der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stützkörper quer zu der Achse schwimmend relativ zum Gehäuse geführt ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß bei dieser das aus dem Stand der Technik bekannte Konzept der möglichst exakten Führung des Stützkörpers in Richtung der Achse verlassen wird und gerade das Gegenteil angestrebt wird, nämlich eine schwimmende Führung des Stützkörpers quer zu der Achse, so daß das aus dem Stand der Technik bekannte Verkanten bei der Führung des Stützkörpers nicht mehr auf­ treten kann.

Prinzipiell wäre es dabei denkbar, den Stützkörper quer zur Achse im wesentlichen kräftefrei schwimmend zu lagern. Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß der Stütz­ körper mit elastischen Zentrierelementen in Richtung einer zu der Achse im wesentlichen zentrierten Stellung beaufschlagt ist. Das heißt, daß trotz der schwimmenden Lagerung durch die elastischen Zentrierelemente versucht wird, eine im wesent­ lichen zentrierte Stellung des Stützkörpers aufrecht zu erhalten. Dies läßt sich besonders günstig dadurch lösen, wenn die elastischen Zentrierelemente einerseits auf den Stützkörper wirken und andererseits gegenüber dem Gehäuse ab­ gestützt sind.

Die elastischen Zentrierelemente können dabei beliebig ausge­ bildet sein. Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß das elastische Zentrierelement ringförmig ausgebildet ist.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht sogar vor, daß der Stützkörper relativ zu der Achse kippbar geführt ist. Diese Lösung hat dabei den großen Vorteil, daß zwar ein Verkippen des Stützkörpers und somit ein Verkippen des Verdichter­ körpers auftreten kann, daß dieses Verkippen des Verdichter­ körpers aber nicht dazu führt, daß die Führung des Stütz­ körpers klemmt und verkantet und somit ein Zurückführen des Verdichterkörpers in die gegenüber dem anderen Verdichter­ körper abdichtende Relativposition durch das Verkanten der Führung das Stützkörpers nicht behindert wird.

Hinsichtlich der Art der Führung des Stützkörpers wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, eine separate Führung für den Stützkörper vorzusehen, die dessen schwimmende Lagerung zuläßt und den Stützkörper dann zusätzlich durch den Zustell­ zylinder zu beaufschlagen.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß der Stützkörper mit dem Zustellkolben des Zustellzylinders ver­ bunden ist mittels diesem in dem Zylindergehäuse quer zu der Achse schwimmend geführt ist. Das heißt, daß die schwimmende Führung des Stützkörpers nicht über eine separate Führung erfolgt, sondern über den Zustellkolben, der selbst innerhalb des Zylindergehäuses eine schwimmende Führung erfährt.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß zwischen dem Zylindergehäuse und dem Zustellkolben wirksame Dichtelemente die elastischen Zentrierelemente bilden und somit die elastischen Zentrierelemente eine Doppelfunktion aufweisen, nämlich einerseits zwischen dem Zylindergehäuse und dem Zustellkolben abzudichten und andererseits gleichzeitig über die Zentrierung des Zustellkolbens auch den Stützkörper zu zentrieren.

Hinsichtlich der Ausbildung der Dichtungen selbst wurden dabei keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteil­ haftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Dichtelemente als im Querschnitt U-förmige Dichtungen mit einem Innenraum ausge­ bildet sind, der von dem Druck in einer zwischen dem Zustell­ kolben und dem Zylindergehäuse eingeschlossenen Druckkammer beaufschlagt ist. Das heißt, daß in diesem Fall die Dichtele­ mente noch einerseits mit der ihnen innewohnenden Kraft in radialer Richtung zur axialen Zentrierwirkung auf den Zu­ stellkolben beitragen andererseits bei steigendem Druck in der Druckkammer auch der Druck in dem Innenraum der Dich­ tungen steigt und somit durch den in der Druckkammer wirken­ den Druck noch eine zusätzliche radiale Kraft zur Zentrierung des Zustellkolbens auftritt.

Zur Ausbildung des Stützkörpers selbst wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbei­ spiele keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispiels­ weise denkbar, daß der Stützkörper das Verdichterelement an einzelnen Stellen beaufschlagt. Hierdurch würden jedoch gegebenenfalls hohe Flächenpressungen und auch gegebenenfalls eine ungleichmäßige Abstützung des Verdichterkörpers resul­ tieren. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn der Stützkörper den Verdichterkörper flächenhaft beauf­ schlagt.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Stützkörper und der Verdichterkörper über eine ringförmige Fläche miteinander wechselwirken, wobei die ringförmige Fläche vorzugsweise ringförmig zur Achse verläuft.

Hinsichtlich der Ausbildung des Zustellzylinders wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, daß der Zustellzylinder eine einzige Druckkammer aufweist. Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, daß das Zylindergehäuse und der Zustellkolben zwei voneinander getrennte Druckkammern be­ grenzen. Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß mit zwei voneinander getrennten Druckkammern eine besonders günstige Einstellung der Kraftwirkung des Stützkörpers auf den Ver­ dichterkörper möglich ist, insbesondere zur Adaption an eine große Bandbreite von Betriebszuständen.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Druckkammern mit unter unterschiedlichem Druck stehendem Medium beaufschlagt sind, so daß insgesamt die vom Stützkörper auf den Ver­ dichterkörper wirkende Kraft sich aus zwei unterschiedlichen Drucken zusammensetzt, die je nach Betriebszustand des erfin­ dungsgemäßen Kompressors ein unterschiedliches Druckniveau absolut und relativ zueinander aufweisen können.

Eine besonders günstige Lösung sieht dabei vor, daß min­ destens eine Druckkammer mit einer der zwischen den Ver­ dichterkörpern gebildeten Kammern in Verbindung steht. Diese Lösung hat den Vorteil, daß damit mindestens eine der Druck­ kammern mit einem Druck beaufschlagt werden kann, wie er sich selbst in einer der von den Verdichterkörper gebildeten Kammern einstellt und sich somit zumindest teilweise die vom Zustellzylinder ausgeübte Kraft nach dem sich in der einen Kammer ausgebildeten Druck richtet.

Besonders günstig ist es, wenn beide Druckkammern des Zu­ stellzylinders mit jeweils einer zwischen den Verdichter­ körpern gebildeten Kammer in Verbindung stehen, wobei diese Kammern ein unterschiedliches Druckniveau aufweisen. Hiermit besteht die Möglichkeit, den Druck in beiden Druckkammern an den Betriebszustand des Kompressors anzupassen.

Die Verbindung zwischen der jeweiligen Kammer des Spiralver­ dichters und der jeweiligen Druckkammer des Zustellzylinders kann in unterschiedlichster Art und Weise realisiert sein. Bei einer Lösung ist vorgesehen, daß eine Leitung zwischen der jeweiligen Kammer des Spiralverdichters und der jewei­ ligen Druckkammer des Zustellzylinders durch den nicht­ orbitierenden Verdichterkörper und das Zylindergehäuse geführt ist, das heißt, daß in diesem Fall die Druckleitung über die stationär angeordneten Teile, beispielsweise in Form von in diesen ausgeführten Bohrungen, verläuft.

Alternativ oder ergänzend dazu sieht eine günstige Lösung vor, daß eine Verbindungsleitung zwischen der jeweiligen Kammer des Spiralverdichters und der jeweiligen Druckkammer des Zustellzylinders durch den Stützkörper geführt ist. Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß sich einerseits die Ver­ bindungsleitung besonders einfach ausführen läßt und anderer­ seits sehr kurze Wege für die Verbindungsleitung möglich sind.

Besonders günstig ist ferner auch damit die Beaufschlagung der Druckkammer des Zustellzylinders, wenn der Stützkörper und der Zustellkolben ein zusammenhängendes Teil bilden. Vor­ zugsweise sind der Stützkörper und der Zustellkolben dabei als einstückiges Teil ausgebildet.

Um im Fall einer Führung der Verbindungsleitung durch den Stützkörper auch von der Kammer des Spiralverdichters zu dem Stützkörper möglichst kurze Wege zu haben, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Verbindungsleitung zwischen der jewei­ ligen vom Spiralverdichter gebildeten Kammer und der jewei­ ligen Druckkammer des Zustellzylinders durch eine Grundplatte eines der Verdichterkörper, vorzugsweise des orbitierenden Verdichterkörpers, geführt ist.

Da der Stützkörper und der von diesem beaufschlagte Ver­ dichterkörper aufgrund der orbitierenden Bewegung eine Rela­ tivbewegung zueinander durchführen ist vorzugsweise vorge­ sehen, daß die Verbindungsleitung über eine Tasche geführt ist, welche eine Verbindung zwischen dem im Stützkörper ver­ laufenden Teil mit dem im Verdichterkörper verlaufenden Teil der Verbindungsleitung bildet. Das heißt, daß die Tasche die Möglichkeit eröffnet, trotz der Relativbewegung von Stütz­ körper und Verdichterkörper eine ausreichende Verbindung zwischen den beiden Teilen der Verbindungsleitung aufrecht­ zuerhalten. Die Tasche kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß die beiden Teile der Verbindungsleitung über einen erheblichen Teil der für einen Umlauf der orbitierenden Bewe­ gung erforderlichen Zeitspanne miteinander in Verbindung stehen.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Tasche in einer zur Achse senkrechten Ebene eine Erstreckung aufweist, welche mindestens einer durch die orbitierende Bewegung über­ strichenen Fläche entspricht. In diesem Fall ist die Fläche der Tasche so groß, daß während der gesamten orbitierenden Bewegung die beiden Teile der Verbindungsleitung stets mit­ einander verbunden bleiben.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele wurde zwar davon ausgegangen, daß der Stützkörper und der Verdichterkörper flächenhaft miteinander zusammenwirken, es wurde jedoch nicht im einzelnen spezi­ fiziert, wie dieses flächenhafte Zusammenwirken im einzelnen gestaltet sein soll. So wäre es beispielsweise denkbar, den Stützkörper mit einer Stützfläche zu versehen, welche voll­ flächig an einer entsprechenden Druckfläche des Verdichter­ körpers anliegt. In diesem Fall wäre trotz einer zwischen den beiden Flächen vorgesehenen Schmierung, beispielsweise mittels eines Ölfilms, eine erhebliche Reibung zwischen der Stützfläche und der Druckfläche gegeben.

Hinsichtlich der Abstützung des Stützkörpers wäre es aus­ reichend, den Zustellzylinder vorzusehen, dessen mindestens eine Druckkammer druckbeaufschlagt ist, vorzugsweise mit Druck aus einem der zwischen den Verdichterkörpern gebildeten Kammern. Um jedoch die Neigung des Stützkörpers, Kippbewe­ gungen auszuführen oder den abzustützenden Verdichterkörper nicht mit ausreichender Kraft abzustützen, zu unterdrücken ist es besonders günstig, wenn der Stützkörper in Richtung auf den Verdichterkörper zu federelastisch beaufschlagt ist, wobei sich die federbelastete Beaufschlagung des Stützkörpers zu der Beaufschlagung durch den Zustellzylinder addiert.

Eine derartige federelastische Beaufschlagung schafft zusätz­ lich auch noch die Möglichkeit, beim Anlaufen des Verdich­ ters, ohne daß bereits in diesem ein Druck erzeugt wird, die Verdichterkörper mit ausreichend großer Kraft in Anlage zu halten und somit einen schnellen Druckaufbau innerhalb des Verdichters und auch in dem Zustellzylinder zur noch stärkeren Druckbelastung des Stützkörpers zu erreichen.

Um die Abstützung des Stützkörpers gegenüber Kippbewegungen möglichst vorteilhaft auszubilden ist vorgesehen, daß der Stützkörper durch radial zur Achse außerhalb der Führung des­ selben liegende federelastische Elemente beaufschlagt ist, so daß die federelastischen Elemente in großem radialem Abstand von der Achse wirken und somit eine besonders vorteilhafte Kippabstützung des entsprechenden Verdichterkörpers gewähr­ leisten.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die feder­ elastischen Elemente gegenüber dem Gehäuse abgestützt sind, so daß die Beaufschlagung des Stützkörpers durch die feder­ elastischen Elemente relativ zum Gehäuse erfolgt.

Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die federelastischen Elemente als Tellerfedern ausgebildet sind, da diese einerseits ermöglichen, die federelastischen Ele­ mente raumsparend unterzubringen und andererseits auch ermöglichen, federelastische Elemente mit relativ großer Federkraft einzusetzen, die insbesondere dazu dienen, den Kippbewegungen mit ausreichend großer Kraft entgegenzuwirken.

Außerdem ist vorzugsweise vorgesehen, daß die feder­ elastischen Elemente so ausgebildet sind, daß bei zunehmender Deformation eine zunehmende Federkraft auftritt, so daß dadurch eine zusätzliche Stabilisierung des Verdichterkörpers gegenüber Kippbewegungen erreichbar ist.

Ein derartiger Verlauf der Federkraft läßt sich insbesondere vorteilhaft bei Tellerfedern erreichen.

Darüber hinaus sieht eine besonders vorteilhafte Art der federelastischen Abstützung des Stützkörpers vor, daß die federelastischen Elemente den Zustellkolben beaufschlagen, insbesondere dann, wenn der Zustellkolben auch als schwimmende Führung für den Stützkörper dient.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß der Zustell­ kolben radial außerhalb der Druckkammern durch die feder­ elastischen Elemente abgestützt ist.

Besonders günstig ist dabei ein umlaufender Ringflansch des Zustellkolbens, welcher außerhalb der Druckkammern eine federelastische Abstützung erfährt und somit auch gleich­ zeitig in dieser Weise den Stützkörper abgestützt hält.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kom­ pressors;

Fig. 2 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung des Längsschnitts der Fig. 1 im Bereich eines Spiralverdichters und einer Zustelleinrich­ tung;

Fig. 3 eine nochmals vergrößerte Darstellung des Schnitts gemäß Fig. 2 im Bereich der Zustell­ einrichtung;

Fig. 4 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Kompressors;

Fig. 5 einen ausschnittsweise vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 2 durch das zweite Ausführungs­ beispiel und

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 5 durch das zweite Ausführungsbeispiel in einer gegenüber Fig. 5 um 90° gedrehten Ebene.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein Kompressorgehäuse 10, in welchem ein als Ganzes mit 12 bezeichneter Antrieb und ein als Ganzes mit 14 bezeichneter Spiralverdichter angeordnet sind.

Der Spiralverdichter 14 umfaßt dabei zwei Verdichterkörper 16 und 18, welche jeweils sich über eine Grundfläche 20 bzw. 22 erhebende Spiralrippen 24 bzw. 26 aufweisen, wobei die Spiralrippen 24, 26 ineinandergreifen und dabei jeweils an der Grundfläche 22, 20 des jeweils anderen Verdichterkörpers 18, 16 dichtend anliegen, so daß sich zwischen den Spiral­ rippen 24, 26 sowie den Grundflächen 20, 22 Kammern 28 bilden, in welchen eine Verdichtung eines in einem die Spiralrippen 24, 26 radial außen umgebenden Einlaßraum 32 vorliegenden Mediums von Anfangsdruck auf Enddruck erfolgt, welches dann über einen Auslaß 34 austritt.

Vorzugsweise ist der Verdichterkörper 16 fest relativ zum Kompressorgehäuse 10 gehalten, während der Verdichterkörper 18 sich um eine Achse 36 orbitierend relativ zu dem Ver­ dichterkörper 16 bewegt, wobei ein Exzenter 38, angetrieben durch den Antrieb 12 die orbitierende Bewegung des Ver­ dichterkörpers 18 bewirkt.

Um sicherzustellen, daß die Spiralrippen 24, 26 jeweils mit ihren Enden 40, 42 an der entsprechenden Grundfläche 22, 20 des jeweils anderen Verdichterkörpers 18, 16 dichtend an­ liegen, ist der Verdichterkörper 18 in Richtung der Achse 36 bewegbar und durch eine als Ganzes mit 50 bezeichnete Zu­ stelleinrichtung mit einer parallel zur Achse 36 in Richtung des Verdichterkörpers 16 wirkenden Kraft beaufschlagbar.

Die Zustelleinrichtung 50 umfaßt ihrerseits einen sich vor­ zugsweise ringförmig um die Achse 36 herum erstreckenden Stützkörper 52, welcher eine dem Verdichterkörper 18 zuge­ wandte und sich in einer Ebene senkrecht zur Achse 36 er­ streckende Stützfläche 54 umfaßt und mit dieser gegen eine Druckfläche 56 wirkt, die auf einer der Spiralrippe 26 gegen­ überliegenden Seite des Verdichterkörpers 18, vorzugsweise auf einer der Spiralrippe 26 gegenüberliegender Seite einer Grundplatte 58, des Verdichterkörpers 18 angeordnet ist.

Vorzugsweise liegt dabei die Stützfläche 54 gleitend an der Druckfläche 56 an, wobei sich die Druckfläche 56 entsprechend der orbitierenden Bewegung des Verdichterkörpers 18 relativ zur Stützfläche 54 auf dieser gleitend bewegt.

Die Beaufschlagung des Stützkörpers 52 erfolgt durch einen als Ganzes mit 60 bezeichneten Zustellzylinder, welcher einen Zustellkolben 62 aufweist, der in ein Zylindergehäuse 64 ein­ greift, wobei zwischen dem Zustellkolben 62 und dem Zylinder­ gehäuse 64 sich zwei voneinander getrennte Druckkammern 66 bzw. 68 bilden.

Wie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, ist der Zustellkolben 62 mit dem Stützkörper 52 verbunden und weist eine innere Zylin­ derfläche 70 auf und eine erste äußere Zylinderfläche 72, wobei sich zwischen der inneren Zylinderfläche 70 und der ersten äußeren Zylinderfläche 72 ein Kolbenboden 74 erstreckt, welcher die erste Druckkammer 66 begrenzt. Von der ersten äußeren Zylinderfläche 72 erstreckt sich radial nach außen eine Ringfläche 76 bis zu einer zweiten äußeren Zylin­ derfläche 78, wobei die Ringfläche 76 die zweite Druckkammer 68 begrenzt.

Vorzugsweise sind alle Zylinderflächen 70, 72 und 78 koaxial zueinander angeordnet und in einem bevorzugten Fall koaxial zur Achse 36.

In gleicher Weise umfaßt das Zylindergehäuse 64 eine der inneren Zylinderfläche 70 zugewandte Gehäusefläche 80, eine der ersten äußeren Zylinderfläche 72 zugewandte Gehäusefläche 82, wobei zwischen diesen sich eine Gehäusegrundfläche 84 erstreckt, so daß die Druckkammer 66 zwischen der Gehäuse­ grundfläche 84 und dem Kolbenboden 74 liegt.

Ferner weist das Zylindergehäuse 64 noch eine der zweiten äußeren Zylinderfläche 78 zugewandte Gehäusefläche 88 auf und einen sich zwischen der Gehäusefläche 88 und der Gehäuse­ fläche 82 erstreckenden Gehäuseringfläche 86, so daß die zweite Druckkammer 68 zwischen dem Gehäuseringfläche 86 und der Ringfläche 76 liegt.

Die Führung des Stützkörpers 52 erfolgt über den Zustell­ kolben 62. Hierzu ist der Zustellkolben 62 in dem Zylinder­ gehäuse 64 schwimmend gelagert und zwar dadurch, daß eine Ab­ dichtung zwischen der ersten äußeren Zylinderfläche 72 und der Gehäusefläche 82 mittels einer im Querschnitt U-förmigen Ringdichtung 92 erfolgt, die zwei in unterschiedlichen radialen Abständen um die Drehachse 36 umlaufende und die Schenkel des U bildende Anlageringe 94 und 96 umfaßt, die auf einer Seite durch einen Ringsteg 98 miteinander verbunden sind, so daß sich zwischen den Anlageringen 94 und 96 und dem Ringsteg ein Innenraum 100 der Ringdichtung 92 bildet, welcher der Druckkammer 68 zugewandt angeordnet ist. Vorzugs­ weise ist zur Aufnahme der Ringdichtung 92 die äußere Zylin­ derfläche 72 mit einer Nut 102 versehen, an deren Nutboden 104 der innere Anlagering 94 anliegt und an deren dem Druck­ raum 66 zugewandten Nutwand 106 der Ringsteg 98 anliegt.

Auch zwischen der zweiten äußeren Zylinderfläche 78 und der Gehäusefläche 88 ist eine im Querschnitt U-förmige Ringdich­ tung 112 vorgesehen, welche einen inneren Anlagering 114 und einen äußeren Anlagering 116, welche die Schenkel des U bilden, und einen Ringsteg 118 aufweist, die einen Innenraum 120 einschließen, der in diesem Fall dem Druckraum 68 zuge­ wandt ist.

Zur Aufnahme der ebenfalls im Querschnitt U-förmigen Ring­ dichtung 112 ist ebenfalls eine Nut 122 in der zweiten äußeren Zylinderfläche 78 vorgesehen.

Desweiteren ist zwischen der inneren Zylinderfläche 70 und der dieser zugewandten Gehäusefläche 80 eine im Querschnitt U-förmige Ringdichtung 132 vorgesehen, welche ebenfalls mit einem inneren Anlagering 134 und einem äußeren Anlagering 136 die Schenkel des U bildet, die durch einen Ringsteg 138 mit­ einander verbunden sind, wobei die Anlageringe 134 und 136 gemeinsam mit dem Ringsteg 138 einen Innenraum 140 um­ schließen, der in diesem Fall der ersten Druckkammer 66 zuge­ wandt angeordnet ist. Vorzugsweise ist auch zur Aufnahme der Ringdichtung 132 in der Zylinderfläche 70 eine Nut 142 vorge­ sehen, an deren Nutboden 144 der Anlagering 136 anliegt, während eine der ersten Druckkammer 66 abgewandte Nutwand 146 als Anlage für den Ringsteg 138 dient.

Die gesamten im Querschnitt U-förmigen Ringdichtungen 92, 112 und 132 sind aus elastischem Material ausgebildet, und so geformt oder gegebenenfalls noch mit federelastischen Ein­ sätzen versehen, daß die die Schenkel des U bildenden Anlage­ ringe 94, 96 und 114, 116 sowie 134, 136 an den entsprechenden Anlageflächen bereits aufgrund der konstruktiv vorgesehenen Vorspannung im Sinne einer Erweiterung des jeweiligen Innenraums 100, 120, 140 vorgespannt anliegen und dieses Anliegen wird noch verstärkt durch einen in dem jeweiligen einseitig offenen Innenraum 100, 120, 140 auftretenden Druck des in diesen von der offenen Seite her eintretenden Mediums, der bei der Ringdichtung 132 dem Druck in der ersten Druckkammer 66 entspricht und bei den Ringdichtungen 92 und 112 dem Druck in der zweiten Druckkammer 68.

Alle im Querschnitt U-förmigen Ringdichtungen 92, 112, 132 erlauben insgesamt eine schwimmende Lagerung des Zustell­ kolbens 62 quer zur Achse 36, so daß der Zustellkolben die Möglichkeit hat, quer zur Achse 36 gerichtete Bewegungen und auch Kippbewegungen zur Achse 36 auszuführen, wobei die im Querschnitt U-förmigen Ringdichtungen 92, 112, 132 nach wie vor die Druckkammern 66 und 68 abgedichtet halten.

Darüber hinaus wirken die Ringdichtungen 92, 112, 132 im Sinne einer elastischen Zentrierung des Zustellkolbens 62 relativ zur Achse 36, so daß dieser ohne externe Kraftbeauf­ schlagung in einer durch die durch die Ringdichtungen 92, 112, 132 vorgegebenen Vorspannung in radialer Richtung zur Achse 36 im wesentlichen zentrierten Stellung steht.

Die Zentrierungswirkung der Ringdichtungen 92, 112, 132 erfolgt jedoch nicht nur über ihre eigene konstruktiv vorge­ sehene Vorspannung in radialer Richtung, sondern wird ver­ stärkt durch in den jeweiligen Innenräumen 100, 120 und 140 auftretendem Druck, welcher dem Druck in den jeweils diesen zugewandten Druckkammern 68 oder 66 entspricht, so daß durch Druckbeaufschlagung der Druckkammern 66 und 68 noch die elastische Zentrierungswirkung der Ringdichtungen 92, 112, 132 auf den Zustellkolben 62 verstärkt wird.

Darüber hinaus ist der Zustellkolben 62 noch in Richtung des Verdichterkörpers 18 durch Tellerfedern 150 beaufschlagt, welche in Tellerfederausnehmungen 152 sitzen, die in einer quer zur Achse 36 verlaufenden Ringfläche 154 angeordnet sind, die radial außen am Zylindergehäuse 64 sitzt und bei­ spielsweise sich radial außerhalb an die Gehäusefläche 88 anschließt. Die Tellerfedern 150 beaufschlagen dabei einen Ringflansch 156, der an den Zustellkolben 62 angeformt ist und sich radial über die Zylinderfläche 78 und die Ring­ dichtung 112 hinaus erstreckt und die Ringfläche 154 über­ greift, wobei eine Ringflanschfläche 158 des Zustellkolbens 62 den Tellerfedern 150 zugewandt ist und auf diesen abge­ stützt ist.

Die Tellerfedern 150 ergeben somit eine elastische Beauf­ schlagung des Zustellkolbens 162 in einer Abstützrichtung 160, welche ungefähr parallel zur Achse 36 in Richtung des Verdichterkörpers 18 auf den Stützkörper 52 wirkt, der fest mit dem Zustellkolben 62 verbunden ist.

Damit ist auch der Zustellkörper 52 quer zur Achse 36 schwimmend bewegbar relativ zum Gehäuse 12 gelagert, da das Zylindergehäuse 64 fest am Gehäuse 12 angeordnet ist und außerdem gegenüber dem Gehäuse 12 mittels der Tellerfedern 150 in der Abstützrichtung 160 in Richtung des Verdichter­ körpers 18 elastisch beaufschlagt.

Der Verdichterkörper 18 kann somit bei seinen orbitierenden Bewegungen um die Achse 36 beim Auftreten von Überdruck in den Druckkammern 28 einerseits entgegengesetzt zur Abstütz­ richtung 160 sich vom Verdichterkörper 16 kurzfristig ent­ fernen und gegenüber der Achse 36 auch Kippbewegungen aus­ führen, die dann auf den Stützkörper 52 und den mit diesem verbundenen Zustellkolben 62 übertragen werden, wobei einer derartigen Bewegung einerseits dann die Tellerfedern 150 und der in den Druckkammern 66 und 68 vorliegende Druck entgegen­ wirkt, wobei die Tellerfedern 150, die rings um die Achse 36 umlaufend angeordnet sind, nicht nur eine elastische Beauf­ schlagung in der Abstützrichtung 160 bewirken, sondern auch einer Kippbewegung des Stützkörpers 52 und somit auch einer Kippbewegung des Zustellkolbens 62 entgegenwirken, so daß die Kippbewegungen des Stützkörpers 52 und somit des Verdichter­ körpers 18 weitgehend unterdrückt werden können, wobei beim Auftreten einer Kippbewegung keinerlei Verkanten im Bereich der Führung für den Fixkörper 52 erfolgt, so daß aufgrund der elastischen Kräfte, aufgebracht durch die Druckkammern 66, 68 und die Tellerfedern 150, der Verdichterkörper 18 schnellstmöglichst wieder in dichte Anlage an den Verdichter­ körper 16 kommt.

Um ein Verdrehen des Zustellkolbens 62 relativ zum Zylinder­ gehäuse 64 zu verhindern ist vorzugsweise vorgesehen, das Zylindergehäuse 64 mit einem Stift 187 in eine umfangsseitig des Ringflansches 156 vorgesehene Ausführung 188 eingreift und somit eine Drehsicherung für den Zustellkolben 62 relativ zum Zylindergehäuse 64 bildet.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Figur T und 2, ist in dem nicht orbitierenden Verdichterelement 16 eine von der Grundfläche 20 desselben in eine Grundplatte 168 des Verdichterelements 16 sich hineinerstreckende Bohrung 170 vorgesehen, welche über eine quer zur Achse 36 und dann parallel zu dieser verlaufende Bohrung 172 in eine Bohrung 174 im Zylindergehäuse 46 führt, welche zunächst parallel zur Achse 36 und dann quer zu dieser verläuft und mit einer Boh­ rung 176 in die Gehäusegrundfläche 84 mündet. Die Bohrung 170 liegt dabei so, daß diese im Bereich von geschlossenen Kammern 28 liegt, die sich zwischen dem Einlaßraum 32 und dem Auslaß 34 bilden. Vorzugsweise ist dies der Mitteldruck, welcher in einer festen Relation zum Anfangsdruck steht, dabei über dem Anfangsdruck liegt und je nach Betriebsart über oder unter dem Enddruck liegen kann. Die feste Relation ist dabei durch die Lage der Bohrung 170 vorgebbar.

Ferner ist der Verdichterkörper 16 von einer weiteren Bohrung 180 durchsetzt, welche von einem Auslaßraum 122, in welchen der Auslaß 34 mündet und in welchem das zu verdichtende Medium unter Enddruck vorliegt, zu einem Kanal 184 im Zylin­ dergehäuse 64 führt, der zunächst ebenfalls parallel zur Achse 36 dann quer zu dieser verläuft und mit einer Bohrung 186 in die zweite Druckkammer 68 und zwar in die Gehäusering­ fläche 86 mündet, so daß in der zweiten Druckkammer 68 zu verdichtendes Medium unter Enddruck vorliegt.

Die von dem Stützkörper 52 aufgrund der druckbeaufschlagten Druckkammern 66, 68 in Richtung der Achse 36 wirksame Kraft ergibt sich bei vereinfachter Betrachtungsweise aus der Summe der Kraft, die dadurch entsteht, daß das unter Mitteldruck stehende Medium in der ersten Druckkammer 66 auf den Kolben­ boden 74 wirkt und der Kraft, die dadurch entsteht, daß das unter Enddruck stehende Medium in der zweiten Druckkammer 68 auf die Ringfläche 76 des Zustellkolbens 62 wirkt. Bei detaillierter Betrachtung sind auch noch die Kräfte zu berücksichtigen, die durch weitere Flächen entstehen, welche außerhalb des Zustellzylinders liegen und dem Anfangsdruck oder auch dem Enddruck ausgesetzt sind.

Somit wirkt die Stützfläche 54 mit der Summe dieser Kräfte auf das Verdichterelement 18, vorzugsweise die Druckfläche 56 desselben.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors, dargestellt in den Fig. 4 bis 6 erfolgt die Beaufschlagung der Druckkammern 66 und 68 über durch das orbitierende Verdichterelement 18 und den Stützkörper 52 hin­ durchgeführtes verdichtetes Medium. Wie in Fig. 4 und 5 dar­ gestellt, erfolgt die Beaufschlagung der Druckkammer 66 über einen den Stützkörper 52 und den Zustellkolben 62 durch­ setzenden und in den Kolbenboden 74 mündenden Kanal 190, welcher auf seiner der Druckkammer 66 gegenüberliegenden Seite in eine Tasche 192 mündet, welche als Vertiefung in der Stützfläche 54 vorgesehen ist. Die Tasche 192 hat dabei, wie in Fig. 5 dargestellt, eine kreisrunde Form, wobei der Kanal 190 ungefähr mittig derselben endet. Die Größe der Tasche 192 ist dabei so bemessen, daß deren Außenumfang mindestens einem die orbitierende Bewegung des Verdichterkörpers 18 beschrei­ benden Kreis entspricht. Der Tasche 190 gegenüberliegend ist ein in die Druckfläche 56 des Verdichterelements 18 mündender Kanal 194 vorgesehen, welcher in einen Querkanal 196 über­ geht, der sich quer zur Achse 36 radial auf diese zu erstreckt bis zu einer Bohrung 198, welche in der Grundfläche 22 mündet und zwar in einem Bereich, in welchem die sich bildenden Kammern 28 das zu verdichtende Medium auf einen Druck zwischen dem Anfangsdruck und dem Enddruck, vorzugs­ weise Mitteldruck, verdichtet haben.

Der Kanal 194 liegt dabei relativ zur Tasche 192 so, daß dieser trotz orbitierender Bewegung des Verdichterkörpers 18 stets in die Tasche 192 einmündet.

Vorzugsweise sind die Taschen 192 noch zusätzlich von ring­ förmigen Dichtelementen 200 umschlossen, welche, wie in Fig. 5 dargestellt, im wesentlichen nicht über die Stützfläche 54 überstehen, sondern maximal soweit, daß sich um die Dichtele­ mente 200 herum ein Ölfilm in der Größenordnung von weniger als 10 µm ausbilden kann, während das Dichtelement 200 mit im wesentlichen schmierfilmfrei an der Druckfläche 56 anliegt.

Um keine bezüglich der Achse 36 unsymmetrischen Effekte auf­ treten zu lassen, sind vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten der Achse 36 die Taschen 192 mit den entsprechenden, verdichtetes Medium führenden Kanälen vorgesehen.

Zur Versorgung der Druckkammer 68 ist, wie in Fig. 6 darge­ stellt, ein ebenfalls den Stützkörper 52 und den Zustell­ kolben 62 durchsetzender Kanal 210 vorgesehen, welcher einer­ seits in die Ringfläche 76 mündet und andererseits in eine der Tasche 192 entsprechende Tasche 212, welche ebenfalls als Vertiefung in der Stützfläche 54 angeordnet ist, wobei die Größe der Taschen 212 ebenfalls mindestens dem von der orbi­ tierenden Bewegung des Verdichterkörpers 18 beschriebenen Kreisbogen entspricht.

In dem Verdichterkörper 18 ist ferner ein Kanal 214 vorge­ sehen, welcher einerseits in die Druckfläche 56 und zwar in einem der Tasche gegenüberliegenden Bereich derselben mündet und dann in einen Querkanal 216 übergeht, welcher sich durch den Verdichterkörper 18 hindurcherstreckt bis zu einer Boh­ rung 218, welche dem Auslaß 34 gegenüberliegend in die Grund­ fläche 22 des Verdichterkörpers 18 mündet und somit auf End­ druck verdichtetes Medium in den Querkanal 216 und den Kanal 214 und damit in die Tasche 212 einströmen läßt, daß dann über den Kanal 210 in die zweite Druckkammer 68 eintritt.

Auch die Tasche 212 ist von einem Dichtelement 220 umgeben, welches in gleicher Weise ausgebildet ist wie das Dichtele­ ment 200 und ebenfalls mit seiner Stirnseite im wesentlichen ölfilmfrei an der Druckfläche 56 anliegt und außerdem die Ausbildung eines Ölfilms radial außerhalb des Dichtelements 220 in der bereits beschriebenen Dicke zuläßt.

Aus Gründen symmetrisch auftretender Kräfte sind auch die Taschen 212 auf gegenüberliegenden Seiten der Achse 36 ange­ ordnet, wie in Fig. 6 dargestellt, so daß die Taschen 192 und die Taschen 212 insgesamt sich symmetrisch auf die Bewegung des Verdichterelements 18 relativ zum Stützkörper 52 aus­ wirken.

Bei einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, wäre es außerdem noch möglich, anstelle der Taschen 212 und der Kanäle 210 eine Beaufschlagung der zweiten Druckkammern 68 in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel über den Auslaßraum 122 herzustellen.

Im übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß hinsichtlich der mit gleichen Bezugszeichen versehenen Teile vollinhaltlich auf die Beschreibung zum ersten Ausführungs­ beispiel Bezug genommen wird.

Claims (21)

1. Kompressor, umfassend ein Gehäuse
einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichterkörper und einem zweiten Verdichterkörper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete Spiralrippen ineinander­ greifen und relativ zueinander um eine Achse orbitierend bewegbar sind, so daß ein zu verdichtendes Medium in zwischen den Verdichterkörpern gebildeten Kammern von Anfangsdruck auf Enddruck verdichtbar ist,
einen Antrieb zur Erzeugung der orbitierenden Bewegung und eine Zustelleinrichtung, umfassend einen in Richtung der Achse bewegbaren Stützkörper, mit welchem einer der Verdichterkörper auf einer der Spiralrippe gegenüber­ liegenden Seite abstützbar ist, und einen ein Zylinder­ gehäuse und einen Zustellkolben umfassenden Zustell­ zylinder, mit welchem der Stützkörper derart beauf­ schlagbar ist, daß dieser die Verdichterkörper in Rich­ tung der Achse aneinander anliegend hält,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (52) quer zu der Achse (36) schwimmend rela­ tiv zum Gehäuse (12) geführt ist.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (52) mit einem elastischen Zentrierele­ ment (92, 112, 132) in Richtung einer zu der Achse (36) im wesentlichen zentrierten Stellung beaufschlagt ist.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Zentrierelement (92, 112, 132) einerseits auf den Stützkörper (52) wirkt und andererseits gegen­ über dem Gehäuse (12) abgestützt ist.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Zentrierelement (92, 112, 132) ringförmig ausgebildet ist.

5. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (52) relativ zu der Achse (36) kippbar geführt ist.

6. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (52) mit dem Zustellkolben (62) des Zustellzylinders (60) verbunden ist und mittels diesem in dem Zylindergehäuse (64) quer zu der Achse (36) schwimmend geführt ist.

7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylindergehäuse (64) und dem Zustellkolben (62) wirksame Dichtelemente (92, 112, 132) die elastischen Zentrierelemente bilden.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (92, 112, 132) als im Querschnitt U- förmige Dichtungen mit einem Innenraum (100, 120, 140) ausgebildet sind, welcher von dem Druck in einer zwischen dem Zustellkolben (62) und dem Zylindergehäuse (64) eingeschlossenen Druckkammer (66, 68) beaufschlagt ist.

9. Kompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zylindergehäuse (64) und der Zustell­ kolben (62) zwei voneinander getrennte Druckkammern (66, 68) begrenzen.

10. Kompressor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (66, 68) mit unter unterschiedlichem Druck stehendem Medium beaufschlagt sind.

11. Kompressor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Druckkammer (66, 68) mit einer der zwischen den Verdichterkörpern (16, 18) gebildeten Kammern (28, 30) in Verbindung steht.

12. Kompressor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide Druckkammern (66, 68) des Zustellzylinders (50) mit jeweils einer zwischen den Verdichterkörpern (16, 18) gebildeten Kammer (28, 30) in Verbindung stehen, wobei diese Kammern (28, 30) ein unterschiedliches Druckniveau aufweisen.

13. Kompressor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Druckleitung (170, 172, 174, 176) zwischen der jeweiligen Kammer (28) des Spiralver­ dichters (14) und der jeweiligen Druckkammer (66) des Zustellzylinders (50) durch den nichtorbitierenden Ver­ dichterkörper (16) und das Zylindergehäuse (64) geführt ist.

14. Kompressor nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (190; 210) zwischen der jeweiligen Kammer (28) des Spiralver­ dichters (14) und der jeweiligen Druckkammer (66, 68) des Zustellzylinders (50) durch den Stützkörper (52) geführt ist.

15. Kompressor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (194, 196, 198; 214, 216, 218) zwischen der jeweiligen vom Spiralverdichter (14) ge­ bildeten Kammer (28) und der jeweiligen Druckkammer (66; 68) des Zustellzylinders (50) durch eine Grundplatte (58) des orbitierenden Verdichterkörpers (18) geführt ist.

16. Kompressor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsleitung über eine Tasche (192; 212) geführt ist, welche eine Verbindung zwischen dem im Stützkörper (52) verlaufenden Teil (190; 210) mit dem im Verdichterkörper (18) verlaufenden Teil (194, 196, 198; 214, 216, 218) der Verbindungsleitung bildet.

17. Kompressor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (192, 212) in einer zur Achse (36) senk­ rechten Ebene eine Erstreckung aufweist, welche mindestens einer durch die orbitierende Bewegung über­ strichene Fläche entspricht.

18. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (52) in Richtung auf den abgestützten Verdichterkörper (18) zu federelastisch beaufschlagt ist.

19. Kompressor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (52) durch radial zur Achse (36) außer­ halb der Führung (62, 64) desselben liegende feder­ elastische Elemente (150) beaufschlagt ist.

20. Kompressor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Elemente (150) gegenüber dem Gehäuse (12) abgestützt sind.

21. Kompressor nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Elemente als Tellerfedern (150) ausgebildet sind.