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Die Erfindung betrifft einen Kompressor, der zur Verwendung in einem überkritischen Kühlzyklus geeignet ist, bei dem der Abgabedruck des Kompressors höher als der kritische Kühl- bzw. Kältemitteldruck ist.
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JP-A-57-1 48 087 offenbart einen Spiralkompressor, der für einen Kühlzyklus verwendet wird. Bei diesem Spiralkompressor nimmt eine kugelförmige Rolle eine Schubkraft auf. Die Schubkraft ist eine Kraftkomponente der an einer bewegbaren Spirale wirkenden Kompressions-Gegenkraft, die rechtwinklig zu der orbitalen Umlaufrichtung der bewegbaren Spirale gerichtet ist. Die kugelförmige Rolle rollt, um die bewegbare Rolle abzustützen und deren orbitale Umlaufbewegung zu gestatten.
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Der Abgabedruck eines Kompressors bei einem überkritischen Kühlzyklus ist 7–10 mal höher als derjenige bei einem herkömmlichen Kühlzyklus, der von Flon als Kühl- bzw. Kältemittel Gebrauch macht.
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Daher können, wenn der in
JP-A-57-148 087 offenbarte Kompressor bei dem überkritisch betriebene Kühlzyklus Anwendung findet, weil der Kontaktflächendruck der kugelförmigen Rolle groß ist, die kugelförmige Rolle und die Fläche, die die Rolle berührt, beschädigt werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bzw. Standzeit des Kompressors herabgesetzt werden.
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Um sich mit diesem Problem zu befassen, ist es in Betracht zu ziehen, den Durchmesser der kugelförmigen Rolle, die beschädigt werden könnte, zu vergrößern oder die Zahl der Rollen zu vergrößern. Dies bewirkt jedoch, daß der Kompressor vergrößert wird.
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US 4 259 043 A beschreibt einen weiteren Spiralkompressor mit einer Schublager-Einrichtung mit kugelförmigen Wälzkörpern und eine Ausführung mit zylinderförmigen Wälzkörpern oder Rollen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vergrößerung des Kompressors zu vermeiden und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bzw. Standzeit desselben zu verbessern.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt eine Schublager-Einrichtung eine Schubkraft auf, die eine Kraftkomponente einer Kompressions Gegenkraft, die an einem bewegbaren Element wirkt, ist und die rechtwinklig zu der orbitalen Umlaufrichtung des bewegbaren Elements verläuft. Die Schublager-Einrichtung weist eine Vielzahl von im Wesentlichen zylindrisch gestalteten Rollen auf. Die Flächengröße der Berührungsfläche der Rollen ist größer als diejenige bei dem Stand der Technik, bei dem kugelförmige Rollen die Schubkraft aufnehmen. Somit ist wirksam verhindert, daß die Rollen und die Fläche, die die Rollen berührt, beschädigt werden, während verhindert ist, daß der Kompressor vergrößert ist, und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bzw. Standzeit des Kompressors verbessert ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt eine Schublager-Einrichtung eine Schubkraft auf, die eine Kraftkomponente einer Kompressions-Gegenkraft, die an einem bewegbaren Spiralelement wirkt, ist und die rechtwinklig zu der orbitalen Umlaufbewegung des bewegbaren Spiralelements ist. Die Schublager-Einrichtung weist eine erste, im Wesentlichen zylindrisch gestaltete Rolle, um sich in einer Richtung zu drehen, und eine zweite, im Wesentlichen zylindrisch gestaltete Rolle auf, um sich rechtwinklig zu der ersten Rolle zu drehen. Somit ist wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verhindert, daß der Kompressor vergrößert ist, und sind die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bzw. Standzeit des Kompressors verbessert.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leichter aus der nachfolgenden Detailbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben bei gemeinsamer Betrachtung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines überkritischen Kühlzyklusses;
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2 eine Schnittansicht eines Kompressors (erste Ausführungsform);
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3 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung von Teilen einer Schublager-Einrichtung (erste Ausführungsform);
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4 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (erste Ausführungsform);
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5 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (erste Ausführungsform);
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6 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung von Teilen der Schublager-Einrichtung (zweite Ausführungsform);
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7 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (zweite Ausführungsform);
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8 eine Draufsicht auf eine dritte Laufbahnplatte gesehen aus einer axialen Richtung zur Erläuterung einer Schublager-Einrichtung (dritte Ausführungsform);
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9 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (dritte Ausführungsform);
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10 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (dritte Ausführungsform);
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11 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung von Teilen der Schublager-Einrichtung (vierte Ausführungsform);
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12 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (vierte Ausführungsform);
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13 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung von Teilen der Schublager-Einrichtung (fünfte Ausführungsform;
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14 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (fünfte Ausführungsform);
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15 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (fünfte Ausführurgsform);
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16 eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung von Teilen der Schublager-Einrichtung (sechste Ausführungsform);
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17 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (sechste Ausführungsform);
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18 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (sechste Ausführungsform);
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19 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (sechste Ausführungsform); und
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20 eine Schnittansicht mit der Darstellung eines Hauptbereichs der Schublager-Einrichtung (sechste Ausführungsform).
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(Erste Ausführungsform)
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Bei der ersten Ausführungsform findet ein Kompressor 100 bei einem überkritischen Kühlzyklus Anwendung. 1 zeigt schematisch einen überkritischen Kühlzyklus.
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Der Kompressor 100 saugt ein Kühl- bzw. Kältemittel (beispielsweise CO2) an und komprimiert das Kühl- bzw. Kältemittel, um dessen kritischen Druck zu überschreiten. Ein Gaskühler 200 strahlt die Wärme des von dem Kompressor 100 abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels ab. In dem Gaskühler 200 erfährt das Kühl- bzw. Kältemittel einen Wärmeaustausch mit Außenluft. Eine Druckreduzierungseinrichtung reduziert den Druck des Kühl- bzw. Kältemittels, das von den Gaskühler 200 ausströmt und wandelt das Kühl- bzw. Kältemittel in in gasförmiger/flüssiger Phase vorliegendes Kühl- bzw. Kältemittel um. Ein Verdampfer 400 verdampft das flüssige Kühl- bzw. Kältemittel des in gasförmiger/flüssiger Phase vorliegenden Kühl- bzw. Kältemittels und kühlt die Luft, die durch den Verdampfer 400 hindurch strömt.
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Die Druckreduziereinrichtung
300 ist ein in der
japanischen Patentanmeldung 8-33 962 offenbartes Druckregelungsventil.
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Ein Sammelspeicher 500 teilt das Kühl- bzw. Kältemittel in ein in gasförmiger Phase vorliegendes Kühl- bzw. Kältemittel und in ein in flüssiger Phase vorliegendes Kühl- bzw. Kältemittel auf, und das in gasförmiger Phase vorliegende Kühl- bzw. Kältemittel strömt aus dem Sammelspeicher 500 aus und in die Ansaugseite des Kompressors 100 ein. In einem inneren Wärmetauscher 600 tauscht das Kühl- bzw. Kältemittel, das von dem Sammelspeicher 500 aus ausströmt, Wärme mit dem Kühl- bzw. Kältemittel aus, das von dem Gaskühler 200 aus ausströmt.
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2 zeigt einen Axialschnitt durch den Kompressor 100. Dieser Kompressor 100 ist ein gekapselter Kompressor, der eine spiralartige Kompressionseinrichtung Cp und einen Elektromotor (bei dieser Ausführungsform einen bürstenlosen Gleichstrommotor) Mo innerhalb eines Kompressorgehäuses aufweist. Die spiralartige Kompressionseinrichtung Cp saugt das Kühl- bzw. Kältemittel an und komprimiert dieses, und der Elektromotor Mo treibt die Kompressionseinrichtung Cp an.
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Der Kompressor 100 besitzt einen vorderes Gehäuse 101, ein Joch 102 und eine Spule 103. Das Joch 102 ist aus einem magnetischen Material, beispielsweise Siliziumstahl, hergestellt und an dem vorderen Gehäuse 101 befestigt. Die Spule 102 ist um das Joch 102 herum gewickelt. Das Joch 102 und die Spule 103 bilden eine Statorspule bzw. Statorwicklung 104.
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Ein Rotor 105 dreht sich im Inneren der Statorspule 104. Der Rotor 105 besitzt mehrere Permanentmagnete 106 und eine Welle 109. Die Welle 109 ist mittels des vorderen Gehäuses 101 und mittels eines mittleren Gehäuses 107 über ein Lager 108 drehbar gelagert. Ein Anschluß 110 ist mit einem Motor-Antriebskreis (nicht dargestellt) verbunden und liefert einen elektrischen Strom an die Statorspule 104.
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Ein Mantel 111 ist an dem mittleren Gehäuse 107 befestigt, und das mittlere Gehäuse 107 und der Mantel 111 bilden zwischen einander einen Raum. Der Mantel weist eine Spiralverzahnung 112 auf, die in Richtung zu dem mittleren Gehäuse 107 hin vorsteht.
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Eine bewegbare Spirale 114 ist zwischen dem mittleren Gehäuse 107 und dem Mantel 111 angeordnet. Die bewegbare Spirale 114 weist eine Spiralverzahnung 113 auf, die die Verzahnung 112 des Mantels 111 berührt, um eine Arbeitskammer V zu bilden. Die bewegbare Spirale 114 läuft in Hinblick auf den Mantel (die feststehende Spirale) 111 orbital um, um die Arbeitskammer V zu zu vergrößern, um das Kühl- bzw. Kältemittel anzusaugen, und um die Arbeitskammer V zu verkleinern, um das Kühl- bzw. Kältemittel zu komprimieren.
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Die bewegbare Spirale 114 weist ferner einen Ansatzbereich 114a an ihrem Zentrum auf, der mit einem Kurbelabschnitt 109a der Welle 109 über ein mantelförmiges Nadellager 115 (das keinen Innenring besitzt) verbunden.
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Der Kurbelabschnitt 109a ist gegenüber dem Drehzentrum der Welle 109 exzentrisch ausgebildet und läuft, wenn sich die Welle 109 dreht, orbital um die Welle 109 herum.
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Eine Buchse 116 verbindet verschiebbar die bewegbare Spirale 114 mit dem Kurbelabschnitt 109a und bildet eine Nachläufer-Kurbeleinrichtung, um dem Berührungsflächendruck zwischen den beiden Verzahnungen 112 und 113 zu vergrößern. Die Buchse 116 bewegt die bewegbare Spirale 114 etwas gegen den Kurbelabschnitt 109a mittels der in ihrer Richtung bewegbaren Kraftkompo- nente der Kompressions-Gegenkraft, die an der bewegbaren Spirale 114 wirkt, um dem Berührungsflächendruck zwischen den beiden Verzahnungen 112 und 113 zu vergrößern.
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Eine Schublager-Einrichtung 120 ist zwischen dem mittleren Gehäuse 107 und der bewegbaren Spirale 114 vorgesehen. Die Schublager-Einrichtung 120 nimmt eine Schubkraft auf und stützt die bewegbare Spirale 114 ab, was es möglich macht, daß die bewegbare Spirale 114 orbital umlaufen kann. Hierbei ist die Schubkraft eine Kraftkomponente der Kompressions-Gegenkraft, die parallel zu der Welle 109 verläuft.
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Gemäß Darstellung in 3 weist die Schublager-Einrichtung 120 einen ersten Satz von zylindrisch gestalteten Rollen 121 und einen zweiten Satz von zylindrisch gestalteten Rollen 122 auf. Der ersten Satz von Rollen 121 ist so gelagert, daß sie sich in einer Richtung (in der oberen und der unteren Richtung in 3) drehen, und der zweite Satz von Rollen 122 ist so gelagert, daß sie sich rechtwinklig zu den ersten Rollen 121 drehen. D. h., der zweite Satz von Rollen 122 dreht sich in der rechten und in der linken Richtung in 3. Hierbei können der erste und der zweite Satz von Rollen 121 und 122 im Wesentlichen zylindrisch mit abgerundeten Ecken an ihren beiden Enden sein.
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Die Schublager-Einrichtung 120 weist ferner ein erstes Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und ein zweites Abstütz- bzw. Lagerelement 124 auf. Das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 lagert den ersten Satz von Rollen 121 in einem ersten Satz von Lagerschlitzen 123c, und das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 lagert den zweiten Satz von Rollen 122 in einem zweiten Satz von Lagerschlitzen 124c.
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Eine ringartige erste Laufbahnplatte 125 ist zwischen dem ersten Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und der bewegbaren Spirale 114 vorgesehen und berührt den ersten Satz von Rollen 121. Eine ringartige zweite Laufbahnplatte 126 ist zwischen dem zweiten Abstütz- bzw. Lagerelement 124 und dem mittleren Gehäuse 107 vorgesehen und berührt den zweiten Satz von Rollen 122. Eine ringartige dritte Laufbahnplatte 127 ist zwischen dem ersten Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und dem zweiten Abstütz- bzw. Lagerelement 124 vorgesehen und berührt den ersten und den zweiten Satz von Rollen 121 und 122.
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Die dritte Laufbahnplatte 127 weist vier ovale Löcher bzw. Langlöcher 127a und 127b auf, die in radialer Richtung verlängert sind. Diese ovalen Löcher 127a und 127b sind in Umfangsrichtung in Intervallen von 90° ausgebildet.
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Der erste und der zweite Satz von Rollen 121 und 122 sind aus heiß verarbeitetem Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit einer Oberflächenhärte von HRC 59–64 hergestellt. Die erste, die zweite und die dritte Laufbahnplatte 125, 126 und 127 sind ebenfalls aus einem heiß verarbeitetem Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit einer Oberflächenhärte von HRC 59–64 hergestellt. Das erste und das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und 124 sind aus Kunststoff oder Metall hergestellt.
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Als Nächstes wird der Vorgang des Zusammenbaus der Schublager-Einrichtung 120 beschrieben.
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Das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 ist an der ersten Laufbahnplatte 125 mit einem Niet (nicht dargestellt) befestigt, und das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 ist an der zweiten Laufbahnplatte 126 mit einem Niet befestigt.
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Der zweite Satz von Rollen 122 ist in den Lagerschlitzen 124c eingebaut, und ein Stift 128 ist, wie in 4 dargestellt ist, in das ovale Loch 127a eingesetzt, während die dritte Laufbahnplatte 127 den zweiten Satz von Rollen 122 berührt. Die Spitze des Stifts 128 ist in das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 und in die zweite Laufbahnplatte 126 im Presssitz eingesetzt.
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In gleicher Weise ist der erste Satz von Rollen 121 in den Lagerschlitzen 123c eingebaut, und ist, wie in 5 dargestellt ist, ein Stift 129 in das ovale Loch 127b eingesetzt, während die dritte Laufbahnplatte 127 den ersten Satz von Rollen 121 berührt. Die Spitze des Stifts 129 ist in das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und in die erste Laufbahnplatte 125 im Presssitz eingesetzt.
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Hierbei sind die Längsabmessungen der ovalen Löcher 127a und 127b größer als die Durchmesser der Stifte 128 und 129. Somit bewegt sich die dritte Laufbahnplatte 127 frei in Hinblick auf die Stifte 128 und 129.
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In 3 verhindern große Löcher 123a und 125a, dass ein Stiftkopf 128a (s. 4) das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und die erste Laufbahnplatte 124 berührt, und sie tragen dazu bei, dass der Stift 128 angetrieben wird. In gleicher Weise verhindern große Löcher 124a und 126a, dass ein Stiftkopf 129a (s. 5) das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 und die zweite Laufbahnplatte 126 berührt, und tragen dazu bei, dass der Stift 129 angetrieben wird.
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Ein erster Befestigungsstift 130 durchdringt ein kleines Loch 123b des ersten Abstütz- bzw. Lagerelements 123 und ein kleines Loch 125b der ersten Laufbahnplatte 125 und ist im Presssitz in die bewegbare Spirale 114 eingesetzt. Der erste Befestigungsstift 130 befestigt die erste Laufbahnplatte 125 an der bewegbaren Spirale 114.
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In gleicher Weise durchdringt ein zweiter Befestigungsstift 131 ein kleines Loch 124b des zweiten Abstütz- bzw. Lagerelements 124 und ein kleines Loch 126b der zweiten Laufbahnplatte 126, und ist dieser im Presssitz in das mittlere Gehäuse 107 eingesetzt. Der zweite Befestigungsstift 131 befestigt die zweite Laufbahnplatte 126 an dem mittleren Gehäuse 107.
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Daher können sich die bewegbare Spirale 114, das erste Abstütz- bzw. Lagerelements 123 und die erste Laufbahnplatte 125 integral in der Drehrichtung des ersten Satzes von Rollen 121 (in der Längsrichtung des ovalen Lochs 127b) in Hinblick auf die dritte Laufbahnplatte 127 bewegen. Die dritte Laufbahnplatte 127 kann sich in der Drehrichtung des zweiten Satzes von Rollen 122 (in der Längsrichtung des ovalen Lochs 127a) in Hinblick auf das mittlere Gehäuse 107 bewegen. Somit kann sich die bewegbare Spirale 114 parallel zu dem mittleren Gehäuse 107 und zu dem Mantel 111 bewegen, ohne sich in Hinblick auf den Kurbelbereich 109a zu bewegen.
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Gemäß Darstellung in 2 ist ein Dreh-Verhinderungsstift 132 in dem mittleren Gehäuse 107 und in dem Mantel 111 eingebaut. Der Dreh-Verhinderungsstift 132 verhindert, dass sich die bewegbare Spirale 114 in Hinblick auf den Kurbelbereich 109a dreht. Der Dreh-Verhinderungsstift 132 berührt verschiebbar die Innenwand eines Ringlochs 114b (s. 3), das an einer radial äußeren Fläche der bewegbaren Spirale 114 ausgebildet ist. Somit läuft dann, wenn sich die Welle 109 dreht, die bewegbare Spirale 114 in Hinblick auf das Drehzentrum der Welle 109 orbital um, ohne sich um den Kurbelbereich 109a herum zu drehen.
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Ein hinteres Gehäuse 133 und der Mantel 111 bilden eine Abgabekammer 134. Die Abgabekammer 134 reduziert die Druckpulsation des von der Arbeitskammer V abgegebenen Kühl- bzw. Kältemittels. Das hinteres Gehäuse 133 und der Mantel 111 sind an dem mittleren Gehäuse 107 mittels einer Schraube 140 befestigt.
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Ein Abgabeanschluß 135 ist in dem Mantel 111 ausgebildet und gestattet es, daß die Arbeitskammer V mit der Abgabekammer 134 in Verbindung steht. Ein Reed-Abgabeventil (nicht dargestellt) und ein Ventilanschlag 136, der den maximalen Öffnungsgrad des Reedventils einschränkt, sind an der der Abgabekammer 134 zugewandten Seite des Abgabeanschlusses 135 vorgesehen.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Kompressors 100 bei der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Schublager-Einrichtung 120 die Vielzahl zylindrisch gestalteter erster und zweiter Sätze von Rollen 121 und 122 auf. Somit ist der Flächenbereich der Berührungsfläche der Rollen 121 und 122 größer als derjenige bei dem Stand der Technik. Somit verhindern der erste und der zweite Satz von Rollen 121 und 122 wirksam, dass die erste, die zweite und die dritte Laufbahnplatte 125, 126 und 127 beschädigt werden, wodurch eine Vergrößerung des Kompressors 100 zur Aufnahme der erhöhten Kräfte und zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bzw. Standzeit des Kompressors überwunden ist.
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Ferner drehen sich die ersten Rollen 121 und die zweiten Rollen 122 rechtwinklig zu einander. Somit läuft die bewegbare Spirale 114 in Hinblick auf das mittlere Gehäuse 107 orbital glatter um als diejenige, bei der der Winkel zwischen den Drehrichtungen der ersten und der zweiten Rollen 121 und 122 kleiner als 90° ist. Daher läuft die bewegbare Spirale 114 wirksam mit einem geringen mechanischen Energieverlust orbital um, wodurch die Wirksamkeit bzw. der Wirkungsgrad des Kompressors 100 verbessert ist.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei der zweiten Ausführungsform ist, wie in 6 und 7 dargestellt ist, der Stift 128 in die dritte Laufbahnplatte 127 im Presssitz eingesetzt, um so zu gestatten, daß er sich in Hinblick auf die erste und die zweite Laufbahnplatte 125 und 126 bewegt.
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In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 an der ersten Laufbahnplatte 125 mit einem Niet befestigt, und ist das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 an der zweiten Laufbahnplatte 126 mit einem Niet befestigt. Jedoch ist der Stift 128 in die dritte Laufbahnplatte 127, wie in 7 dargestellt ist, im Presssitz eingesetzt.
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Hierbei ist die Spitze des Stifts 128 (das dem Stiftkopf 128a gegenüberliegende Ende) in eine ringförmige Platte 137 im Presssitz eingesetzt oder eingeschweißt. Somit verhindert der Stiftkopf 128a, dass das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 und die zweite Laufbahnplatte 126 von dem Stift 128 herunter rutschen, und die ringförmige Platte 137 verhindert, daß das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und die erste Laufbahnplatte 125 von dem Stift 128 herunter rutschen.
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Wie in 6 dargestellt ist, weisen das erste und das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 123 bzw. 124 vier ovale Löcher bzw. Langlöcher 127b bzw. 127a auf. Somit sind die erste und die zweite Laufbahnplatte 125 und 126 in ihrer Bewegungsrichtung relativ zu der dritten Laufbahnplatte 127 eingeschränkt.
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Hierbei weist die dritte Laufbahnplatte 127 Einsetzlöcher 127c auf, in die der Stift 128 im Presssitz eingesetzt ist. Die erste Laufbahnplatte 125 weist ein ovales Loch 125c auf, um hierdurch zu verhindern, daß die Platte 137 die erste Laufbahnplatte 125 berührt. Die zweite Laufbahnplatte 125 weist ein ovales Loch 126c auf, um hierdurch zu verhindern, daß der Stiftkopf 128a die zweite Laufbahnplatte 126 berührt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bei der dritten Ausführungsform sind, wie in 8–10 dargestellt ist, die Rollen 121 und 122 derart angeordnet, daß sie bei Betrachtung aus der axialen Richtung der Welle 109 sogar dann einander überlappen, wenn die bewegbare Spirale 114 orbital umläuft.
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Die Längsabmessungen Lo der beiden Rollen 121 und 122 sind derart eingestellt, dass die Flächendrücke an den Berührungsflächen zwischen den Rollen 121, 122 und jeder Laufbahnplatte 125–127 geringer als ein vorbestimmter Flächendruck zur Verhinderung einer Beschädigung der Elemente 121, 122, 125, 126 und 127 sind, und sind größer als der orbitale Radius der bewegbaren Spirale 114.
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Daher wird, wenn die Schubkraft an den ersten Rollen 121 wirkt, weil kein Biegemoment an der dritten Laufbahnplatte 127 wirkt, die dritte Laufbahnplatte 127 nicht verbogen. Somit kann Dicke der dritten Laufbahnplatte 127 verringert werden, und sind die mechanische Festigkeit gegenüber der Schubkraft und die Zuverlässigkeit (Haltbarkeit bzw. Standzeit) der dritten Laufbahnplatte 127 verbessert.
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Die Längen L der ersten und der zweiten Lagerschlitze 123c und 124c in den Drehrichtungen der ersten und der zweiten Rollen 121 und 122, die rechtwinklig zu den Längsrichtungen der ersten und der zweiten Rollen 121 und 122 verlaufen, sind derart eingestellt, daß die inneren Wände der ersten und der zweiten Lagerschlitze 123c und 124c die äußeren Wände der ersten und der zweiten Rollen 121 und 122 nicht berühren. D. h., die Längen L sind im Wesentlichen auf den orbitalen Radius der bewegbaren Spirale 114 zuzüglich des Durchmessers d der Rollen 121 und 122 eingestellt.
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Hierdurch drehen sich die Rollen 121 und 122 glatt, ohne sich gegen die erste bis dritte Laufbahnplatte 125–127 zu verschieben, wodurch verhindert ist, dass sowohl die Rollen 121 als auch die Rollen 122 teilweise verschleißen. Somit sind die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit bzw. Standzeit sowohl der Rollen 121 als auch der Rollen 122 (Schublager-Einrichtung 120) verbessert.
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(Vierte Ausführungsform)
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Bei der vierten Ausführungsform befestigt, wie in 11 und 12 dargestellt ist, ein zylindrischer Stift 150, der keinen Stiftkopf wie die Stifte 128 und 129 bei der ersten bis dritten Ausführungsform besitzt, die Abstütz- bzw. Lagerelemente der 123, 124 und die dritte Laufbahnplatte 127 miteinander. Ein C- oder E-förmiger Anschlagring 151 ist an beiden Längsenden des zylindrischen Stifts 150 vorgesehen, um so zu verhindern, daß der Stift 150 aus der Schublager-Einrichtung 120 heraus rutscht.
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Hierbei wird die Schubkraft von den ersten bis dritten Laufbahnplatten 125–127 und den ersten und zweiten Rollen 121 und 122 aufgenommen. Somit wirkt im Wesentlichen keine Kraft, die durch die Kompressions-Gegenkraft verursacht ist, an dem Stift 150, und kann durch den Anschlagring 151 verhindert werden, dass der Stift 150 heraus rutscht.
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Hierdurch wird gemäß der vierten Ausführungsform der Stift 150 leichter eingebaut und ausgebaut als derjenige bei der ersten bis dritten Ausführungsform, bei denen die Stifte 128 und 129 im Presssitz in die erste und in die zweite Laufbahnplatte 125 und 126 eingesetzt sind.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Bei der fünften Ausführungsform sind, wie in 13–15 dargestellt ist, die ersten und zweiten Abstütz- bzw. Lagerelement 123, 124 und die dritte Laufbahnplatte 127 an der bewegbaren Spirale 114 und dem mittleren Gehäuse 107 mittels der ersten Stifte 153 und der zweiten Stifte 154 befestigt. Das vordere Ende (das dem Stiftkopf gegenüberliegende Ende) jedes ersten Stifts 153 ist verlängert und, wie in 13 dargestellt ist, in eine Bohrung 153a der bewegbaren Spirale 114 eingesetzt, um die Schublager-Einrichtung 120 an der bewegbaren Spirale 114 zu befestigen. In gleicher Weise ist das vordere Ende jedes zweiten Stifts 154 verlängert und in eine Bohrung 154a des mittleren Gehäuses 107 eingesetzt, um die Schublager-Einrichtung 120 an dem mittleren Gehäuse 107 zu befestigen.
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Daher ist die Schublager-Einrichtung 120 einfach an der bewegbaren Spirale 114 und dem mittleren Gehäuse 107 befestigt, ohne die ersten und zweiten Befestigungsstifte 131 und 132 wie bei den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen zu verwenden. Somit ist die Zahl der Teile des Schublagers 120 und der Vorgänge für die Herstellung desselben reduziert, wodurch wie Herstellungskosten des Kompressors 100 herabgesetzt sind.
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Hierbei ist jeder erste Stift 153, wie in 15 dargestellt ist, im Presssitz in das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 und in die erste Laufbahnplatte 125 eingesetzt, und ist jeder zweiter Stift 150, wie in 14 dargestellt ist, im Presssitz in das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 und in die zweite Laufbahnplatte 126 eingesetzt. Die dritte Laufbahnplatte 127 besitzt ovale Löcher 127a und 127b mit einem Durchmesser größer als der orbitale Durchmesser der bewegbaren Spirale 114 (siehe 13), und die Stifte 153 und 154 durchdringen die ovalen Löcher 127a bzw. 127b.
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(Sechste Ausführungsform)
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16 ist eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung der Teile der Schublager-Einrichtung 120 gemäß der sechsten Ausführungsform. Bei der sechsten Ausführungsform ist, wie in 17–20 dargestellt ist, ein Rückhalteflansch 155 in jedem Rollen-Lagerschlitz der Abstütz- bzw. Lagerelemente 123 und 124 ausgebildet. Die Rückhalteflansche 155 verhindern, dass die Rollen 121 und 122 von den Abstütz- bzw. Lagerelementen 123 und 124 vor dem Zusammenbau der ersten und zweiten Lauflagerplatten 125 und 126 herunter rutschen.
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17 zeigt ein erstes Beispiel, bei dem die Abstütz- bzw. Lagerelemente 123 und 124 aus Kunststoff mit einstückigen Rückhalteflanschen 155 hergestellt sind. 18 zeigt ein zweites Beispiel, bei dem die Abstütz- bzw. Lagerelemente 123 und 124 aus Metall mit einstückigen Rückhalteflanschen 155 hergestellt sind. 19 und 20 zeigen ein drittes Beispiel, bei dem eine Metallplatte zu den Abstütz- bzw. Lagerelementen 123, 124 verformt ist und diese die Rückhalteflansche 155 aufweisen. Bei diesen drei Beispielen sind die beiden Abstütz- bzw. Lagerelemente 123 und 124 an der dritten Laufbahnplatte 127 mittels eines Stifts 128 befestigt.
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(Modifikationen)
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei einem Spiralkompressor. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Spiralkompressor beschränkt und kann alternativ bei anderen Kompressorarten Anwendung finden, beispielsweise bei einem Wälzkolben-Kompressor.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei einem gekapselten Kompressor mit einem Elektromotor Mo und einer Spiral-Kompressionseinrichtung Cp innerhalb eines Kompressorgehäuses. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den gekapselten Kompressor beschränkt und kann alternativ bei einem offenen Kompressor Anwendung finden, bei dem der Elektromotor Mo und die Kompressionseinrichtung voneinander getrennt sind.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen findet die vorliegende Erfindung Anwendung bei einem Kompressor für einen überkritischen Kühlzyklus, der CO2 als Kühl- bzw. Kältemittel verwendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den überkritischen CO2-Kühlzyklus beschränkt und kann alternativ bei einem anderen überkritischen Wärmepumpen-Zyklus oder Kühlzyklus Anwendung finden, der Ethylen, Ethan oder Stickoxid als Kühl- bzw. Kältemittel verwendet, und kann auch bei einem herkömmlichen Kühlzyklus Anwendung finden, der Flon (HFC134a) als Kühl- bzw. Kältemittel verwendet.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Dreh-Verhinderungseinrichtung eine Dreh-Verhinderungseinrichtung der Gattung mit Stift und Ring, die einen Dreh-Verhinderungsstift 132 und einen Ringbereich 114b aufweist. Jedoch kann alternativ eine andere Dreh-Verhinderungseinrichtung Anwendung finden.
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Des Weiteren ist bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Dreh-Verhinderungseinrichtung innerhalb der Schublager-Einrichtung 120 vorgesehen. In diesem Fall kann der Dreh-Verhinderungsstift 132 entfernt sein.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das erste Abstütz- bzw. Lagerelement 123 an der ersten Laufbahnplatte 125 befestigt, und ist das zweite Abstütz- bzw. Lagerelement 124 an der zweiten Laufbahnplatte 126 befestigt. Jedoch können die ersten und zweiten Abstütz- bzw. Lagerelemente 123 und 124 alternativ an der dritten Laufbahnplatte 127 befestigt sein.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen drehen sich die ersten und zweiten Sätze von Rollen 121 und 122 im Wesentlichen rechtwinklig zueinander. Die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt; es reicht aus, dass die Drehrichtungen dieser Rollen 121 und 122 einander kreuzen, d. h. nicht parallel zueinander sind.
