DE2617290A1

DE2617290A1 - Schneckenelement fuer eine vorrichtung mit komplementaeren schneckenelementen

Info

Publication number: DE2617290A1
Application number: DE19762617290
Authority: DE
Inventors: John Engstrom Mccullough
Original assignee: Arthur D Little Inc
Current assignee: Arthur D Little Inc
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1976-11-04
Also published as: CA1051844A; US3994635A; FR2308811A1; FR2308811B1; GB1507586A; JPH01211602A; AU496886B2; JPH0127272B2; JPS51128705A; JPS611801A; AU1312076A; IT1058794B; DE2617290C2

Description

MÜLLER-BORE · GROENING · I)EUFEL - SCHÖN > HERTIiL

PATE XTA KWiLTE

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORlS (PATENTANWALT VON 1927- 1975) HANS W. GROENING. DIPL.-ING. DR. PAUL DEUFEL. D1PL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.

L 11-56

Arthur D. Little, Inc.
iicorn Park, Cambridge, Massachusetts,

U.S.A.

Schneckenelement für eine Vorrichtung mit komplementären

Schneckenelementen

Die Erfindung betrifft eine mit Schneckenelementen arbeitende Vorrichtung und bezieht sich insbesondere auf die Konstruktion des .Schneckenelementes, welches in einer solchen Vorrichtung verwendet wird, und die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine mit erfindungsgemäßen Schneckenelementen ausgestattete Vorrichtung.

Es gibt eine Klasse von Einrichtungen, beispielsweise Pumoen, Kompressoren und Maschinen, die mit einer "Schnecke" arbeiten, bei welchen zwei ineinander passende spiralförmige oder
involutenförmige Wickelelemente gleicher Steigung auf getrennten Stirnplatten angebracht sind. Diese sniralförmigen

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Elemente sind winkelmä3ig und radial gegeneinander versetzt angeordnet, so da3 sie sich entlang wenigstens einem Paar und im allgemeinen entlang mehreren Paaren von Berührungslinien wie zwischen sr>iralenförmig gekrümmten Oberflächen berühren. Ein Paar von Berührungslinien liegt etwa auf einem Durchmesser, der durch den zentralen Bereich der Schneckenelemente hindurchgeht. Das auf diese Weise gebildete FluidvoIumen erstreckt sich somit über den gesamten Weg um den zentralen Bereich der Schneckenelemente herum. In bestimmten speziellen Fällen erstreckt sich die Tasche oder das Fluid-

volumen nicht über volle 360°, weil die entsprechenden Halterungen einen kleineren Winkel um den zentralen Bereich der Schneckenelemente ermöglichen. Die Taschen legen Fluidvolumen fest, deren Winkelposition sich mit dem relativen Umlauf der Spiralzentren ändert. Alle Taschen behalten jedoch dieselbe relative Winkelstellung bei. Wähxⁱend die Berührungslinien über die Schneckenelementen-Oberflächen geführt werden, verändern sich die auf diess Weise gebildeten Taschen ic ihrem Volumen. Die sich dabei ergebenden Zonen des geringsten und des höchsten Druckes x^erden an entsprechende iTluidöffnungen angeschlossen.

Ein früheres Patent von Creux (US-Patent 801 182) beschreibt diesen allgemeinen TyO einer Einrichtung. Unter nachfolgenden Patenten, in welchen Kompressoren und Pumnen mit Schneckenelementen beschrieben sind, finden sich die US-Patentschriften 1 376 291, 2 4-75 24-7, 2 4-94- 100, 2 309 779, 2 84-1 089, 3 560 1i 3 600 114-, 3 802 809 und 3 817 664· sowie die britische Patentschrift 4-86 192.

Bei der Konstruktion von Schneckenelementen, von denen jedes eine Stirnplatte mit den involutenfÖrmigen Spiral-Wickelelementen aufweist, die daran befestigt sind, ist es bisher üblich gewesen, diese Schneckenelemente aus einem einzigen Metallstück herzustellen, indem die involutenförmigen Sniral-Wickelelemente ausgearbeitet werden. Obwohl dies mit den zur Verfügung stehenden Mitteln natürlich möglich ist,kostet es veraältnismäSig viel Zeit und Energie, und es xvird eine große

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Menge Abfall erzeugt. Somit ist es bisher teuer gewesen, die erforderlichen Schneckenelemente für solche Vorrichtungen herzustellen, die mit derartigen Schneckenelementen arbeiten, eine Tatsache, die dafür verantwortlich ist, daß für viele Anwendungsfälle Vorrichtungen mit Schneckenelementen hinsichtlich des Preises nicht konkurrenzfähig sind, beispielsweise bei verschiedenen arten von Kompressoren oder Exüansionsmaschinen. Durch solche erhöhten Kosten werden die betrieblichen Vorteile wieder zunichte gemacht, welche solchen Vorrichtungen mit Schneckenelementen eigen sind. Weiterhin ist es auch nach der Herstellung der Schneckenelemente erforderlich, diese Elemente zu läppen, um das gewünschte Maß der Passung zwischen benachbarten Schneckenelementen zu erreichen.

Ein Läpoen der zwei involutenförmigen SOiral-Wickelelemente auf den umlaufenden und stationären Schneckenelementen ist erforderlich, um die Abnutzung auf ein Minimum zu bringen und um den Wirkungsgrad einer beliebigen verwendeten tangentialen Dichtung auf ein Maximum zu bringen. Das Problem einer ausreichenden abdichtung der sich bewegenden ITuidtaschen ist gedoch nicht auf die tangentiale Abdichtung entlang den sich bewegenden Berührungslinien zwischen den Wickelelementen beschränkt, da auch eine radiale Abdichtung zwischen der Stirnseite jedes umlaufenden Wickelelementes und der Berührungs--Oberfläche der StirnOlatte des gegenüber angeordneten Schneckenelementes mindestens so wesentlich ist wie eine wirksame tangentiale Dichtung, und zwar durch eine wirksame radiale Berührungskraft. Diese Tatsache bedeutet, daß ohne eine axiale Federung/ Dichtung oder eine ähnliche Einrichtung weiterhin die Notwendigkeit besteht, auch die Oberseite der Involuten-Wickelelemente und die Oberflächen der Stirnplatten mit sehr engen Toleranzen zu fertigen, um eine zufriedenstellende radiale Abdichtung durch wirksame axiale Berührungskräfte zu erreichen. Dadurch werden die Herstellungskosten der Schneckenelemente noch vergrößert. Es ist ,jedoch die zufriedenstellendste Lösung für

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das radiale Dichtungsoroblem. Wie unten gezeigt wird, beeinträchtigen darüberhinaus Faktoren wie der Wärmegradient innerhalb der Vorrichtung und eine ungleichmäßige Abnutzung die Effektivität der anfänglich engen Toleranzen bei der Herstellung der axialen Berührungs-Oberflächen.

Es sind bereits verschiedene Lösungen für solche radialen Dichtungsprobleme versucht worden, die bei/der Konstruktion des .Schneckenelementes eine wesentliche Rolle spielen. Bei einer solchen Lösung ist eine radiale Abdichtung dadurch gesucht worden, daß eine oder mehrere mechanische axiale Belastungen aufgebracht werden, indem beispielsweise Schrauben verwendet werden, um die Oberflächen in Kontakt zu bringen (US-Patentschrift 3 0-11 694), was jedoch eine Präzise Einstellung erfordert, um eine wirksame radiale Abdichtung zu erreichen, ohne daß eine übermäßig starke Abnutzung auftritt. Wenn ,jedoch während einer längeren Betriebs zeit bei solchen Einrichtungen diese Einstellung dadurch verlorengeht, . daß das Einbauteil eine stärkere Abnutzung aufweist als ein anderes, oder durch eine andere Wirkung, so besteht die Gefahr, daß das Problem der Abnutzung anderer Bauteile zu einer nrogressiven Verschlechterung führt, bis eine zufriedenstellende axiale Berührung nicht mehr aufrechtzuerhalten ist und die radiale Abdichtung unzulänglich wird.

Da die Verwendung von Oberflächen, welche mit sehr engen Toleranzen zu fertigen sind, und die Verwendung von mechanischen Belastungen, die durch Schrauben aufgebracht werden, um axiale Berührungen herbeizuführen, sich nicht als geeignet erwiesen haben, um eine zufriedenstellende abdichtung in kommerziell hergestellten Schneckenvorrichtungen zu erreichen, ist weiterhin versucht worden, eine wirksame radiale Abdichtung dadurch zu erreichen, daß ein federndes oder nachgiebiges festes Schneckenelement verwendet wurde oder daß ein Druckfluid, verwendet wurde (mit oder ohne Federn, um die Axialkraft zu vergrößern), damit die Schneckenelemente in eine axiale berührung gebracht werden.

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Im Fall der Verwendung eines federnden oder nachgiebigen festen Schneckeiielementes wird eine radiale abdichtung erreicht, indem ein festes Schneckenelement verwendet wird, welches dazu in der Lage ist, sehr kleine Auslenkungen in der axialen Richtung auszuführen und welchem eine Einrichtung zugeordnet ist, ^:Jber welche ein .Fluiddruck und/oder eine mechanische Federkraft aufgebracht wird. (Eine solche Vorrichtung mit Schneckenelementen ist in der US-Patentanmeldung 408 237 von Niels 0. jfoung beschrieben, die inzwischen zu dem US-Patent 5 S74 827 geführt hat.) Bei der Verwendung eines Druckfluides (im allgemeinen in Kombination mit irgendeiner Form einer mechanischen Feder), um eine radiale Abdichtung zu erreichen, wird das unter Druck stehende Fluid dasu verwendet, das umlaufende Schneckenelement in axialer Richtung mit dem festen Schneckenelement in Berührung zxx bringen. Dieses Fluid kann aus einer der sich bewegenden Fluidtaschen entnommen werden, die innerhalb der Vorrichtung festgelegt werden (vp:1. US-Patentschriften 3 600 114 und 3 317 664 sowie US-Patentanmeldung Nr. 368 907, welche am 1". Juni 1973 im Namen von Niels 0. Young und John E. McOullough hinterlegt wurde, wobei diese Anmeldung inzwischen zu dem US-Patent 3 334 599 geführt hat) oder von einer externen aielle. In einer US-Patentanmeldung, welche von Robert W. Shaffer hinterlegt wurde und welche die Nr. 561 479 trägt, ist eine verbesserte axiale Belastungseinrichtung beschrieben, welche insbesondere für Kompressor- und Expansions-Einrichtungen mit Schneckenelementen geeignet ist, die mit hohen Drücken arbeiten. Bei der Vorrichtung mit Schneckenelementen, welche diese verbesserte axiale Belastungseinrichtung verwendet, sind alle Kräfte, welche dazu erforderlich sind, eine wirksame axiale Last aufzubringen, pneumatische Kräfte, welche dadurch geliefert werden, daß entweder das gesamte Gehäuse der Vorrichtung oder ein Teil dieses Gehäuses unter Druck gesetzt xvird. Somit legt das Gehäuse mit einer Oberfläche des umlaufenden Schneckenelementes eine unter Druck zu setzende Kammer fest, wodurch der Fluiddruck innerhalb der Kammer das umlaufende Schneckenelement in eine kontinuierliche axiale Berührung mit dem festen Schneckenelement bringt. Diese unter Druck zu setzende Kammer, welche gegenüber den Fluidtaschen isoliert ist, die innerhalb der Schneckeneiemente festgelegt sind, kann im wesentlichen

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das gesamte innere Volumen des Gehäuses enthalten oder kann weniger als das gesamte Gehäuse volumen enthalten.

Die Verwendung eines federnden oder nachgiebigen festen Schneckenelementes. in Verbindung mit axialen Kräften, welche darauf wirken oder in Verbindung mit pneumatischen Kräften, welche auf das umlaufende Schneckenelement wirken, anstatt der Verwendung von Schrauben, welche dazu dienen, Oberflächen miteinander in Berührung zu bringen, ist über lange Zeiten verwendet worden, um Probleme der radialen ibdichtung bei Vorrichtungen mit ochneckenelemenben zu lösen. Es dst ,jedoch auch bei der Verwendung dieser Technik noch erforderlich, sowohl die sich berührenden Oberflächen, d.h. die Oberfl'-cheri der otirnplatten, als auch die Oberflächen der involutenformigen Soirali-'ic'-telelei-iente mit sehr engen Toleranzen zu fertigen. 3e;-iüw den obigen Ausführungen ist dieses Erfordernis der präzisen fertigung bei Vorrichtungen mit Schneckenelementen im Hinblick auf die Kosten sehr nachteilig. Darüberhinaus führt eine beliebige axiale JTehlausrichtung in der Vorrichtung während des Betriebes im allgemeinen zu einer ungleichmäßigen Abnutzung, so da3 die oräzise fertigung in ihrer vorteilhaften V/irkung dadurch verlorengeht. Schließlich geben radiale Tenneraturgradienten innerhalb der Vorrichtung Anlaß zu ungleichmäßigen Veränderungen in den abmessungen, und zxvar in der Höhe der involutenförmigen Wickelelemente.

In einer US-Patentanmeldung 551 4-79? die im Namen von John E. McCullough und Robert W. Shaffer hinterlegt wurde, wurde das Erfordernis der engen J?ertigungstoleranzen bei der Herstellung eliminiert oder zumindest wesentlich vermindert, indem eine axiale Federung/Dichtung verwendet wurde, die den involutenförmigen Wickelelementen zugeordnet wurde und welche in Verbindung mit einer axialen Berührungseinrichtung verwendet wurde, wobei diese Einrichtung eine bestimmte Axialkraft aufbringt, um die auf dem Wickelelement befindlichen involutenförmisen Dichtungsflächen und die Oberflächen der Stirnplatte

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in eine dichtende Berührung zu bringen. Diese axiale Dichtung/ Federung weist Dichtungselemente auf, die im allgemeinen involutenförmig ausgebildet sind, um dieselbe Konfiguration wie die Wickelelemente zu haben, mit denen sie verwendet wird, und eine Einrichtung dient dazu, die Dichtungselemente in der Weise zu beaufschlagen, daß sie mit einer vorgegebenen Vorsoannung mit der Stirnplatte des gegenüber angeordneten Schneckenelementes zum Eingriff kommen. Diese axiale Federung/Dichtung ist insbesondere geeignet zur Verwendung in einer Vorrichtung mit .Schneckenelementen, bei welcher die Wickelelemente verhältnismäßig dick sind, wobei sie beispielsweise wenigstens etwa 6 mm (0,25 Zoll) dick sind, und wobei diese Elemente in der V/eise hergestellt werden können, daß sie eine Nut oder ein z.entrales schmales Ansatzelement haben, welches zum Zusammenwirken mit dem Dichtungselement bestimmt ist. Obwohl die Verwendung dieser axialen Federung/ Dichtung die Kosten bei der Herstellung der Oberflächen der Wickelelemente mit engen Toleranzen vermindert und weitere betriebliche Vorteile mit sich bringt, löst sie nicht das Problem der Senkung der Kosten der ursprünglichen Herstellung des Schneckenelementes.

Es wäre daher erwünscht, ein Schneckenelement zur Verfügung zu haben, welches in der Weise hergestellt werden könnte, daß die Fertigungskosten erheblich niedriger liegen, während zugleich gewährleistet ist, daß die Berührungsflächen, die dazu dienen, eine v/irksame radiale Dichtung zu gewährleisten, nur mit herkömmlicher Genauigkeit zu fertigen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schneckenelement zu schaffen, welches zur Anwendung in einer Vorrichtung mit Schneckenelementen geeignet ist und welches mit geringen Fertigungskosten herzustellen ist, so daß die Vorrichtung, in welcher ein solches Element verwendet wird, mit anderen Typen von Kompressoren, Expansionsmaschinen und Pumpen konkurrenzfähig ist, um ein breiteres 'Anwendungsgebiet für Vorrichtungen mit Schneckenelementen zu schaffen. Dabei soll ein Schneckenelement der erfindungsgemäßen

Art so beschaffen sein, da3 sowohl die Seiten als auch die Enden der Involute'n-Wickelelemente nur mit herkömmlichen Toleranzen gefertigt werden müssen. Weiterhin soll gemäß der Erfindung ein Schneckenelement geschaffen werden, welches derart aufgebaut ist, daB ihm eine axiale Federung/ Dichtung eigen ist, ohne daß die Notwendigkeit besteht, eine solche Einrichtung zusätzlich zu dem Involuten-Wickelelement vorzusehen. Dabei soll bei dem erfindungsgemäßen Schneckenelement die Federung/Dichtung dazu in der Lage sein, eine beliebige verwendete tangentiale Dichtungseinrichtung zu benutzen. Weiterhin soll bei dem erfindungsgemäßen Schneckenelement eine Flexibilität hinsichtlich der Auswahl des Materials bestehen, aus welchem die Stirnplatte und das Involuten-Wickelelement hergestellt werden können, so daß sie auch aus verschiedenen Materialien bestehen können.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung angestrebt, eine Vorrichtung mit wenigstens einem Schneckenelement zu schaffen, welche mit geringen Kosten hergestellt xverden kann, um sie mit anderen ähnlichen Vcrrichtungstypen konkurrenzfähig werden zu lassen, beispielsweise mit Verdrängerkompressoren, Expansionsmaschinen und Pumüen. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen die Involuten-Wickelelemente in den Stirnolatten angeordnet sein, um eine optimale Federung/Dichtung zu gewährleisten, welche es ermöglicht, eine wirksame radiale Abdichtung zu erreichen, indem eine konventionelle Fertigung angewandt wird. Weiterhin soll gemäß der Erfindung unter Verblendung von Schneckenelementen eine Vorrichtung geschaffen werden, bei welcher eine wirksame radiale Abdichtung mittels einer geeigneten Konstruktion des Schneckenelementes gewährleistet wird, während gleichzeitig eine beliebige tangentiale Dichtungseinrichtung verwendet werden kann.

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren niedergelegten Merkmals.

Gemäß einer bevorzugten -\usf^rihrungsform des Erfindungsgegenstandes wird ein aus einem Stück hergestelltes Schneckenelement vorgesehen, welches dazu geeignet ist, in einer Vorrichtung, in welcher komplementäre Schneckenelemente verwendet werden, in Verbindung mit einem komplementären Schneckenelement zu arbeiten, und zwar in der Weise, daß durch Bildung einer axialen und einer radialen Abdichtung sich bewegende Fluidtaschen und Zonen unterschiedlichen Fluiddruckes erzeugt werden. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße, aus einem Stück bestehende Schneckenelement eine Stirnplatte auf, auf deren einer Seite, die als eine der Begrenzungen der Fluidtaschen wirkt, eine involutenförmige Nut angeordnet ist, wobei weiterhin ein getrenntes Wickelelement vorgesehen ist, welches eine radiale Dichtungsoberfläche aufweist und in der Weise involutenförmig ausgebildet ist, daß es der Konfiguration der Nut auf der Stirnplatte entspricht und in dieser Nut angeordnet ist. Der Sitz des Involuten-Wickelelementes in der Nut der Stirnplatte kann derart gewählt sein, daß eine axiale Federung/ Dichtung mit Hilfe des Wickelelementes gebildet wird, oder die Anordnung kann derart getroffen sein, daß das Wickelelement starr in der Nut angebracht ist, so daß in diesem Falle erforderlichenfalls eine axiale Federung/Dichtung eingebaut werden kann, die als zusätzliches Element am äußeren Rand des Wickelelementes vorgesehen ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind ein Paar von komplementären Schneckenelementen vorgesehen, die jeweils gemäß der Erfindung ausgebildet sind und jexveils eine axiale Federung/Dichtung in sich tragen, um eine wirksame radiale Abdichtung zu gewährleisten und um die tangentialen Dichtungseigenschaften aufrechtzuerhalten, welche bei der Vorrichtung mit den Schneckenelementen vorhanden sind, wobei ein Paar von Schneckenelementen verwendet wird, und zwar durch eine geeignete radiale Federeinrichtung.

Gemäß der Erfindung ist der Vorteil erreichbar, daß sich eine Vorrichtung mit Schneckenelementen herstellen läßt, die bei herkömmlichen Fertigungsmethoden außerordentlich gute Betriebseigenschaften auf v/eist· Eine solche Maschine mit Schneckenelementen weist eine radiale und eine tangentiale Dichtung auf, und in bevorzugten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind zusätzliche axiale Federungen/Dichtungen vorhanden (unabhängig davon, ob eine solche Federung/Dichtung durch die Konstruktion des Schneckenelementes selbst gewährleistet wird oder als zusätzliches Element vorhanden ist), wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, die erfindungsgemäßen Schneckenelemente in der Weise zu fertigen, daß nur herkömmliche Bearbeitungsmethoden und Fertigungsmethoden angewandt werden, während dennoch eine beliebige verwendete tangentiale Dichtungseinrichtung unangetastet bleibt.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch Involuten-Wickelelemente einer typischen Vorrichtung mit Schneckenelementen,

Fig. 2 einen Schnitt durch die typische Vorrichtung mit Schneckenelementen gemäß Fig. 1, und zwar durch die Ebene 2-2 in der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Stirnplatte und eines Involuten-Elementes, welche gemäß der Erfindung ausgebildet und vor dem Zusammenbau dargestellt sind,

Fig. 4- einen vergrößerten Teilschnitt durch ein umlaufendes und ein stationäres Schneckenelement, welche gemäß der Erfindung ausgebildet sind, wobei zwei Involutenelemente dargestellt sind, die einander entlang einer Linie berühren, und wobei die Einfügung der Wickelelemente in einer Ausführungsform der Nut veranschaulicht ist, welche in die Stirnplatte eingearbeitet ist, um durch pneumatische Kräfte eine axiale Federung/Dichtung zu erreichen,

Fig. 5 einen Schnitt durch die in der Fig. 4· dargestellten Wickelelemente entlang der Ebene 5-5 in der Fig. 4-,

Fig. 6 einen Teilschnitt eines Schneckenelementes, welcher den Sitz des Wickelelementes in der Nut gemäß Fig.M-veranschaulicht, um durch eine Kombination aus pneumatischen und mechanischen Kräften eine axiale Federung/Dichtung zu erreichen,

Fig. 7 einen Schnitt durch das Schneckenelement gemäß Fig.6 entlang der Ebene 7-7 in der Fig. 6,

Fig. 8 einen Teilschnitt durch ein Schneckenelement, welcher den Sitz des Wickelelementes in den Nuten gemäß Fig.4-veranschaulicht, um durch die Anwendung eines elastomeren Elementes eine axiale Federung/Dichtung zu erreichen,

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Fig. 9 einen Teilschnitt durch ein Schneckenelement, welcher den Sitz des Wickelelementes in der Wut gemäß Fig. 4 veranschaulicht, um durch die Anwendung einer Feder/ Dichtung eine Federung/Abdichtung zu erreichen,

Fig.10 einen vergrößerten Schnitt durch eine Ausführungsform einer Feder/Dichtung, wie sie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 verwendet wird,

Fig.11 einen vergrößerten Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Feder/Dichtung, welche dazu verwendbar ist, die Wickelelemente in den Nuten abzudichten,

Fig.12 einen Teilschnitt durch ein umlaufendes und ein stationäres Schneckenelement, wobei die Feder/Dichtung gemäß Fig. 10 verwendet wird und wobei Schmierkanäle vorhanden sind,

Fig.15 einen Teilschnitt durch ein Schneckenelement, welches gemäß der Erfindung ausgebildet ist, wobei der Sitz des Wickelelementes in einer anderen Ausführungsform einer Nut veranschaulicht ist, welche in einer Bahn festgelegt ist, die auf der Stirnplatten-Oberfläche angebracht ist, um durch pneumatische Kräfte eine axiale Federung/Dichtung zu erreichen,

Fig.14 einen Teilschnitt durch ein Schneckenelement, welcher den Sitz des Wickelelementes in der Nut gemäß Fig. 13 veranschaulicht, um eine axiale Federung/Dichtung durch eine Kombination aus pneumatischen und mechanischen Kräften zu erreichen,

Fig.15 einen Teilschnitt durch ein Schneckenelement, welcher den Sitz des Wickelelementes in der Nut gemäß Fig. 12 veranschaulicht, um eine axiale Federung/Dichtung durch die Anwendung eines elastomeren Elementes zu erreichen,

Fig.16 einen Teilschnitt durch ein Schneckenelement, welcher den Sitz des Wickelelementes in der Nut gemäß Fig. 13 veranschaulicht, um eine Federung/Dichtung durch die Anwendung einer U-förmigen Feder/Dichtung zu erreichen,

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Fig. 17 einen Teilschnitt durch ein umlaufendes und ein stationäres Schneckenelement, welcher die starre Befestigung der Wickelelemente an den Stirnplatten und den Einbau einer Ausführungsform einer getrennten axialen Federung/Dichtung veranschaulicht, wobei pneumatische Kräfte zur Beaufschlagung verwendet werden,

Fig. 18 einen Teilschnitt durch sich berührende Wickelelemente, welche an den Stirnplatten gemäß Fig. 17 angebracht sind und eine getrennte axiale Federung/Dichtung haben, wobei eine Kombination aus pneumatischen und mechanischen Kräften zu ihrer Beaufschlagung verwendet wird,

Fig. 19 einen Teilschnitt durch sich berührende Wickelelemente, welche an den Stirnplatten gemäß Fig. 17 angebracht sind und eine getrennte axiale Federung/Dichtung aufweisen, wobei ein elastomeres Element zu ihrer Beaufschlagung verwendet wird,

Fig. 20 einen Teilschnitt durch sich berührende Wickelelemente, welche an den Stirnplatten gemäß Fig. 17 angebracht sind und eine getrennte axiale Federung/Dichtung aufweisen, wobei eine U-förmige Feder/Dichtung zu ihrer Beaufschlagung verwendet wird,

Fig. 21 einen Teilschnitt durch ein umlaufendes und ein stationäres Wickelelement, wobei eine U-förmige Dichtung/Feder verwendet wird, um den Sitz der Wickelelemente in den Stirnplatten zu bilden, und wobei eine zusätzliche axiale Federung/Dichtung vorhanden ist, in welcher ebenfalls eine U-förmige Feder/Dichtung eingebaut ist,

Fig. 22 einen Teilschnitt durch starr angebrachte Wickelelemente, wobei eine weitere Ausführungsform einer getrennten axialen Federung/Dichtung verwendet ist, welche durch pneumatische Kräfte beaufschlagt wird,

Fig. 23 einen Teilschnitt durch starr angebrachte Wickelelemente, wobei eine getrennte axiale Federung/ Dichtung gemäß Fig. 22 vorhanden ist, die durch eine Kombination aus pneumatischen und mechanischen Kräften beaufschlagt wird,

Fig. 24 einen Teilschnitt durch starr befestigte Wickelelemente, wobei eine getrennte axiale Federung/ Dichtung gemäß Fig. 22 verwendet wird, die durch ein elastomeres Element beaufschlagt wird,

Fig. 25 einen Teilschnitt durch starr befestigte Wickelelemente, wobei eine getrennte axiale Federung/ Dichtung gemäß Fig. 22 verwendet wird, welche durch eine U-förmige Feder/Dichtung beaufschlagt wird,

Fig. 26 einen Längsschnitt durch einen Schneckenkompressor, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 27 einen Schnitt entlang der Ebene 27-27 in der Fig.26, welcher die Kupplungseinrichtung des Kompressors gemäß Fig. 26 veranschaulicht,

Fig. 28 einen Querschnitt durch die Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 27 entlang der Ebene 28-28 in dieser Figur, und

Fig. 29 einen Schnitt entlang der Ebene 29-29 in der Fig.26, welcher die Antriebseinrichtung für das umlaufende Schneckenelement veranschaulicht.

Soweit eine radiale Abdichtung innerhalb einer Vorrichtung mit Schneckenelementen ein wesentliches Merkmal einer solchen Vorrichtung darstellt und weil weiterhin eine Konstruktion unter Verwendung eines Schneckenelementes und zusätzlicher axialer Federungen/Dichtungen dazu in der Lage sein muß, sowohl eine radiale Abdichtung als auch die Aufrechterhaltung der Wirkung einer tangentialen Dichtungseinrich-

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tung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, bevor das erfindungsgemäße Schneckenelement beschrieben wird, kurz die Probleme der radialen undder tangentialen Abdichtung aufzuzeigen, um die Rolle zu verstehen, welche die Konstruktion der Schneckenelemente spielen muß, um die Taschen innerhalb der Vorrichtung in wirksamer Weise abzudichten.

Beim Entwurf und beim Bau von Vorrichtungen mit Schneckenelementen kann die tangentiale Abdichtung ebenso wesentlich sein wie die radiale Abdichtung. Da eine tangentiale und eine radiale Abdichtung üblicherweise, jedoch nicht immer, durch getrennte Einrichtungen erreicht werden, können die Schneckenelemente gemäß der Erfindung in Vorrichtungen mit Schneckenelementen verwendet werden, die eine unterschiedliche tangentiale Abdichtung verwenden. Da jedoch davon auszugehen ist, daß die spezielle tangentiale Dichtungseinrichtung, wie sie in den oben bereits genannten US-Patentanmeldungen 368 907 und 4-08 912 beschrieben ist und als radiale Federverbindungseinrichtung bezeichnet werden könnte, einen wesentlichen Fortschritt bei einer Vorrichtung mit Schneckenelementen darstellt, wird die Konstruktion des Schneckenelementes gemäß der Erfindung anhand eines Schneckenkompressors erläutert, der eine tangentiale Dichtungseinrichtung aufweist, wie sie in der US-Patentanmeldung 4-08 912 beschrieben ist, die inzwischen zu dem US-Patent 3 924- 977 geführt hat. In dieser Druckschrift ist eine Vorrichtung mit einem Schneckenelement beschrieben, welche eine Einrichtung liefert, die dazu dient, die radialen Berührungskräfte in der Weise zu steuern, daß eine tangentiale Dichtung kontinuierlich und wirksam erreicht wird, und zwar sogar dann, wenn eine Abnutzung auftritt oder wenn vorübergehend inkompressible Medien vorhanden sind. Diese Einrichtung zur Steuerung der radialen Berührung weist eine Einrichtung auf, welche dazu dient, zumindest einen Teil der Zentrifugalkraft zu kompensieren, welche auf das umlaufende Schneckenelement wirkt, und eine radiale federnde mechanische Verbindungseinrichtung ist zwischen dem umlaufenden Schneckenelement und

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seiner Antriebseinrichtung vorhanden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die in radialer Richtung federnde mechanische Verbindungseinrichtung dazu in der Lage, eine Zentripedalkraft zu liefern, um einen Teil der Zentrifugalkraft zu kompensieren, so daß dadurch ein Teil der Zentrifugalkraft zur Erreichung einer gesteuerten radialen Abdichtung zur Verfugung steht. In einer solchen Ausführungsform v/eist die federnde mechanische Verbindungseinrichtung mechanische Federn auf, um einen Teil der Zentrifugalkraft zu kompensieren. In einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinrichtung der in der US-Patentanmeldung 4-08 912 beschriebenen Vorrichtung ist eine Einrichtung vorhanden, welche getrennt von der in radialer Richtung federnden mechanischen Verbindungseinrichtung angeordnet ist, wobei diese Einrichtung beispielsweise aus Gegengewichten bestehen kann, und diese Einrichtung dient dazu, um die gesamte oder nahezu die gesamte Zentrifugalkraft auszugleichen, welche auf das umlaufende Schneckenelement wirkt, und die in radialer Richtung federnde Verbindungseinrichtung, d.h. mechanische Federn, dient dazu, die gewünschten tangentialen Dichtungskräfte zu liefern. Die Schneckenelemente sind in ihrer Winkelstellung durch eine Kupplung positioniert, die als Reibungskupplung oder als Kupplung mit Rollenelementen ausgebildet sein kann. Die in radialer Richtung federnde Verbindungseinrichtung kann eine Gleitverbindung oder eine Schwingverbindung sein. Entweder das eine oder das andere oder aber beide Schneckenelemente können gekühlt werden, und die sich berührenden Oberflächen können gegebenenfalls geschmiert werden. Diese letztgenannte Art einer tangentialen Dichtung, die eine Schwingverbindung darstellt, wird zur Veranschaulichung der tangentialen Dichtungseinrichtung in der hier beschriebenen Vorrichtung verwendet.

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Die grundsätzliche Arbeitsweise der Vorrichtung mit Schneckenelementen wurde in früheren Patenten ebenso wie in der US-Patentanmeldung 368 907 beschrieben, die inzwischen zum US-Patent 3 884 599 geführt hat. Es ist daher überflüssig, eine detaillierte Beschreibung der Arbeitsweise einer solchen Vorrichtung hier zu wiederholen. Es ist lediglich erforderlich, darauf hinzuweisen, daß eine solche Vorrichtung mit Schneckenelementen in der Weise arbeitet, daß eine abgedichtete Tasche eines Fluids von einem Bereich in einen anderen Bereich geführt wird, in welchem ein anderer Druck herrschen kann. Wenn das Fluid komprimiert wird, während es von einem Bereich geringeren Drucks in einen Bereich höheren Drucks gefördert wird, dient die Vorrichtung als Kompressor. Wenn das Fluid hingegen expandiert wird, während es aus einem Bereich höheren Drucks in einen Bereich geringeren Drucks gefördert wird, dient die Vorrichtung zum Expandieren. Wenn das Fluidvolumen im wesentlichen konstant bleibt, und zwar unabhängig von dem Druck, so dient eine solche Vorrichtung als Pumpe.

Die abgedichtete Tasche des Fluids wird durch zwei parallele Ebenen begrenzt, welche durch die Stirnplatten festgelegt sind, und weiterhin durch zwei zylindrische Oberflächen, welche durch die Involute eines Kreises oder durch eine andere in geeigneter Weise gekrümmte Konfiguration begrenzt sind. Die Schneckenelemente haben parallele Achsen, da nur auf diese Weise ein kontinuierlicher Dichtungskontakt zwischen der ebenen Oberfläche der Schneckenelemente aufrechterhalten werden kann. Eine abgedichtete Tasche bewegt sich zwischen diesen parallelen Ebenen, wenn die zwei Berührungslinien zwischen den zylindrischen Oberflächen bewegt werden. Die Berührungslinien bewegen sich, weil ein zylindrisches Element, z.B. ein Schneckenelement, sich gegenüber dem anderen bewegt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß ein Schneckenelement stationär gehalten wird und das andere Schneckenelement umläuft.

In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Schneckenelement" dazu verwendet, um dasjenige Bauteil zu bezeichnen, welches sowohl die Stirnplatte als auch das Element aufweist, welches die sich berührenden Oberflächen festlegt, die zu den sich bewegenden Linienberührungen führen. Der Ausdruck "Wickelelement" wird dazu verwendet, dasjenige Element zu bezeichnen, welches die sich bewegenden Linienberührungen erzeugt. Diese Wickelelemente haben eine Konfiguration, die beispielsweise eine Involute eines Kreises (Involutenspirale), ein Bogen eines Kreises usw. sein kann, und sie haben sowohl eine Höhe als auch eine Dicke.

Die Fig. 1 und 2 dienen dazu, die allgemeine Konstruktion der Vorrichtung mit den Schneckenelementen zu veranschaulichen und um die allgemeinen Probleme der radialen und der tang ent ialen Dichtung zu zeigen. Die Schnitte der S¹Ig. 1 und 2 zeigen nur Stirnplatten, Wickelelemente und Fluidtaschen. Eine vollständige Vorrichtung mit Schneckenelementen, welche die erfindungsgemäßen Schneckenelemente verwendet, ist in den Fig. 26 bis 29 veranschaulicht und wird unten im einzelnen näher erläutert.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist das stationäre Schneckenelement 10 eine Stirnplatte 11 und ein Wickelelement 12 auf. Die Stirnplatte 11 hat eine zentral angeordnete Fluidöffnung 1p· Zur Vereinfachung der Diskussion ist die Konstruktion der Schneckenelemente gemäß der Erfindung und der Vorrichtung mit den Schneckenelementen, in welcher die Wickelelemente eingebaut sind, derart beschaffen, daß die Schneckenelemente als Kompressor arbeiten. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß die Schneckenelemente in gleicher Weise dazu geeignet sind, eine Vorrichtung mit Schneckenelementen zu bilden, die als Expansionsmaschine oder als Pumpe arbeiten kann.

In den Fig. 1 und 2 ist das umlaufende Schneckenelement ebenso aus einer Stirnplatte 15 und einem Involuten-Wickelelement 16 gebildet. In der vereinfachten Darstellung der Fig. 2 ist das umlaufende Schneckenelement an einer Antriebswelle 1? angebracht. Im Betrieb wird das umlaufende Schneckenelement 15 angetrieben, so daß es um das stationäre Schneckenelement umläuft, während die zwei Schneckenelemente in einer festen Winkelbeziehung gehalten werden, und zwar durch die Verwendung einer geeigneten, nicht dargestellten Kupplungseinrichtung. Bei seiner umlaufenden Bewegung legt das umlaufende Schneckenelement eine oder mehrere sich bewegende Fluidtaschen fest, d.h. die Taschen 20-26. Diese Taschen sind in radialer Richtung durch gleitende oder sich bewegende Linien in Berührung, d.h. durch die Berührungslinien 27 bis 32, die im allgemeinen auf einer Linie liegen, welche durch den Mittelpunkt der Vorrichtung hindurchgeht. Wenn Fluid aus der Umfangszone 35» welche die Wickelelemente umgibt, nach innen geführt wird, so gelangt es in die Taschen und wird komprimiert, während die Taschen in ihrem Volumen abnehmen, wenn sie sich der mittleren Tasche 20 nähern. Somit wird eine wirksame tangentiale Abdichtung entlang den sich bewegenden Linien gewährleistet, welche die Fluidtaschen festlegen, und es wird eine wirksame radiale Abdichtung zwischen der Oberfläche 36 der Stirnplatte 11 des stationären Schnecken^ elementes 10 und der Stirnfläche 37 des umlaufenden Wickelelementes 16 sowie zwischen der Oberfläche 38 der Stirnplatte 15 des umlaufenden Schneckenelementes 14 und den Stirnflächen 29 des stationären Wickelelementes 12 gewährleistet, wobei die Taschen von außen nach innen Zonen zunehmenden Fluiddrucks festlegen, so daß eine Druckdifferenz Δ Ρ über jede Berührungslinie herrscht. Es ist somit offensichtlich, daß eine radiale Berührung zwischen den Seiten der Wickelelemente erreicht wird, während sie einen Gleitkontakt miteinander haben, wenn das umlaufende Schneckenelement gedreht wird, wodurch gegen ein tangentiales Leck eine Abdichtung geschaffen

wird und somit eine tangentiale Dichtung erreicht ist. In ähnlicher Weise wird durch eine axiale Berührung zwischen den Enden der Wickelelemente und der Stirnplatte des gegenüberstehenden Schneckenelementes eine Abdichtung gegen ein radiales Leck geschaffen und somit eine radiale Dichtung gewährleistet. Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn die Vorrichtung als Expansionsmaschine arbeitet, die Zonen zunehmenden Fluiddrucks in derselben Richtung liegen, d.h. von der Mitte nach außen, da komprimiertes Fluid durch die Fluidöffnung 13 eingeführt wird und expandiertes Fluid am Umfang abgegeben wird.

Gemäß den obigen Ausführungen wird eine bevorzugte Vorrichtung zur Erreichung der erforderlichen tangentialen Abdichtung bei gleichzeitiger Minimalisierung der Abnutzung und der Verbindungsprobleme in den US-Patentanmeldungen 368 und 403 912 beschrieben. Weiterhin beschreibt die US-Patentanmeldung 408 912 eine axiale Berührungs- oder Belastungseinrichtung, in welcher Hochdruckfluid in eine Fluidkammer eingeführt wird, die derart angeordnet ist, daß in axialer Richtung pneumatische Kräfte auf die Schneckenelemente wirken, um die Enden der Wickelelemente und die Stirnplatten in einen axialen Kontakt zu bringen. Eine alternative axiale Berührungs- oder Belastungseinrichtung, wie sie in der US-Patentanmeldung 561 479 beschrieben ist, die am 24. März 1975 hinterlegt wurde, verwendet eine Fluidkammer, welche unter Druck gesetzt werden kann und welche in dem Schneckengehäuse angeordnet ist, wobei eine axiale Kraft eine Beziehung zu dem umlaufenden Schneckenelement herstellt. Die Federung/Abdichtung, welche bei dem erfindungsgemäßen Schneckenelement erreichbar ist, läßt sich natürlich in Verbindung mit einer beliebigen geeigneten Einrichtung zum Erzeugen von axialen und radialen Berührungskräften verwenden, wie es in der US-Patentanmeldung 408 912 beschrieben ist, oder auch bei einer beliebigen anderen geeigneten Einrichtung. Aus der Fig. 2 ist ersicht-

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lieh, daß unabhängig von den axialen Kräften (durch Pfeile 4-0 dargestellt), welche auf das umlaufende Schneckenelement 14 wirken, beim Umlaufen des Schneckenelementes, sofern dieses aus einer entsprechend einheitlichen starren Konstruktion besteht, eine höchst wirksame radiale Abdichtung nur dann erreicht werden kann, wenn die Oberflächen 37 und 39 der Wickelelemente und die Stirnplatten-Oberflächen 36 und 33 außerordentlich genau gefertigt sind. Weiterhin müssen die Wickelelemente derart ausgebildet sein, daß sie über ihre gesamte Länge jeweils dieselbe Höhe haben. Eine derartige Fertigung ist natürlich mit außerordentlich hohen Kosten verbunden. Es ist natürlich auch möglich, jedes Wickelelement mit Abmessungen innerhalb der erforderlichen Toleranzen zu konstruieren, was wiederum mit beträchtlichen Kosten verbunden ist. Während des Betriebes können die Vorteile, die sich aus solchen Genauigkeiten ergeben, jedoch entscheidend beeinträchtigt werden.

Ein wesentlicher Faktor bei der Beeinträchtigung solcher Vorteile ist das radiale Temperaturprofil, welches in der Vorrichtung vorhanden ist. In einem Kompressor steigt die Temperatur des Fluids in den Fluidtaschen radial nach innen an, und selbst dann, wenn eine Kühlvorrichtung verwendet wird (wie sie in der Fig. 26 veranschaulicht ist), sind die Wickelelemente 12 und 17 einer Temperaturdifferenz ausgesetzt, welche dazu führt, daß die Höhen der Wickelelemente sich in Abhängigkeit des Wärmedehnungskoeffizienten des Materials ändern, aus welchem diese Teile hergestellt sind. Ein weiterer Faktor, welcher die Beeinträchtigung der Vorteile beeinflußt, die sich aus der sehr genauen Fertigung ergeben, ist die Möglichkeit einer ungleichmäßigen Abnutzung innerhalb der Vorrichtung während des Betriebes. Es ist offensichtlich, daß bei einer Ungleichmäßigkeit in den Bauteilen der Vorrichtung eine ungleichmäßige Abnutzung der Oberfläche auftritt und zu einer unerwünschten Leckage führt, und zwar selbst dann, wenn diese Oberflächen während der Fertigung mit außerordentlicher Genauigkeit hergestellt waren.

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Durch die Konstruktion der Schneckenelemente gemäß der Erfindung, das heißt, durch Ausbildung der Wickelelemente und der Stirnplatten in getrennter Weise (im Gegensatz zu der einstückigen Ausführung, wie sie in der Pig.2 dargestellt ist) ist es möglich, nicht nur die Zeit und die Energie zu vermindern und somit auch die Kosten, welche zur Fertigung eines Schneckenelementes erforderlich sind, sondern auch zugleich in das Schneckenelement eine axiale Federung/Dichtung einzubauen, so daß die Möglichkeit besteht, die radiale Abdichtung auf jeden Fall aufrechtzuerhalten, unabhängig davon, wie sie erreicht wird.

Die Fig. 3 veranschaulicht eine bevorzugte Konstruktion des erfindungsgemäßen Schneckenelementes, und sie zeigt die einzelnen Teile unmittelbar vor ihrem Zusammenbau. Die Stirnplatte 45 hat eine flache Involutennut 46, die in ihrer Arbeitsfläche 47 ausgebildet ist, wobei die Nut entweder durch Schleifen oder durch ein elektrisches Verfahren ausgearbeitet sein kann, und es ist darauf hinzuweisen, daß die Nut auch auf beliebige andere Weise hergestellt sein kann. Ein Involuten-Wicke!element 48, dessen Konfiguration der Nut 46 angepaßt ist, läßt sich zweckmäßigerweise durch diesen oder dadurch herstellen, daß man von einem Streifenmaterial ausgeht und einen Walzvorgang anwendet. Wenn das Wickelelement 48 in der Nut 46 angeordnet ist, ist das Schneckenelement fertiggestellt.

Obwohl es in den meisten Fällen zweckmäßig sein wird, die getrennte Stirnplatte und das Wickelelement eines erfindungsgemäßen Schneckenelementes aus demselben Material herzustellen, so ist dies nicht unbedingt erforderlich. In bestimmten Fällen kann es vorzuziehen sein, unterschiedliche Materialien zu verwenden, und zwar sogar in der Weise, daß metallische und nichtmetallische Materialien in demselben Schneckenelement verwendet sein können.

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Der Sitz des Wickelelementes in der Hut kann derart gewählt sein, daß das Wickelelement frei ist, kleine axiale und radiale Auslenkungen innerhalb der Nut auszuführen. Das Wickelelement kann jedoch auch starr an der Stirnplatte angebracht sein. Bei der ersten Art des Sitzes wird vorzugsweise vorgesehen, daß eine Einrichtung innerhalb der Nut angeordnet ist, welche axiale Kräfte liefert, um dem Wickelelement eine axiale Federung/Dichtung zu verleihen, so daß die radiale Dichtung gewährleistet bleibt. Dazu können pneumatische, mechanische oder eine Kombination aus beiden Arten von Kräften verwendet werden. Bei der zweiten Art des Sitzes, der hauptsächlich für verhältnismäßig große Schneckenelemente verwendet wird, die dicke Wickelelemente haben, ist es zweckmäßig, eine getrennte axiale Federung/Dichtung in die Wickelelemente einzubauen.

Somit ist gemäß der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß das Wickelelement innerhalb der Involuten-Nut "schwimmt", um kleine axiale und radiale Auslenkungen des Wickelelementes in der Nut zu ermöglichen, so daß die Eigenschaft einer axialen Federung/Dichtung bei dem Schneckenelement gewährleistet ist. Dies läßt sich am besten anhand der Fig. 4· und 5 veranschaulichen, welche einen Teilschnitt durch ein stationäres und ein umlaufendes Schneckenelement darstellen, wobei der Schnitt entlang einer sich bewegenden Berührungslinie dar-" gestellt ist. Somit sind die Schnitte der Fig. 4- und 5 niit dem Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 2 vergleichbar, in welchem die Wickelelemente 12 und 16 eine sich bewegende Berührungslinie 31 bilden, um Fluidtaschen 20 und 22 festzulegen.

Gemäß Fig. 4- hat das in seiner Gesamtheit mit 50 bezeichnete Schneckenelement eine Stirnplatte 51 roi^ einer Involuten-Nut 52, die der Nut 4-6 gemäß Fig. 3 ähnlich ist. In ähnlicher V/eise hat das umlaufende Schneckenelement 53 eine Stirnplatte 54· mit einer Involuten-Nut 55· Das Involuten-Wickelelement 56 ist in der Nut 52 angeordnet und ist somit ein Teil des sta-

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tionären Schneckenelementes. Hingegen ist das Involuten-Wickelelement 57 in der Nut 55 angeordnet und ist ein Teil des umlaufenden Schneckenelementes. Diese Schneckenelemente erzeugen durch die Anwendung geeigneter radialer Kräfte normalerweise eine sich bewegende Berührungslinie 58, um die erforderliche tangentiale Abdichtung zu bewirken.

Um eine annehmbare radiale Dichtung zu erreichen, ist es notwendig, daß die Stirnfläche 61 des Wickelelementes 56 mit der Oberfläche 62 der Stirnplatte 54- in Berührung steht und daß die Stirnfläche 63 des Wickelelementes 57 mit der Oberfläche 64 der Stirnplatte 51 in Berührung steht. Da die Wickelelemente 56 und 57 in ihren entsprechenden Nuten "schwimmen" können, können diese Bedingungen für eine radiale Dichtung erfüllt werden, da ein bestimmtes Maß einer axialen Federung bei der Dichtung vorhanden ist. Es ist auch erforderlich, die zwischen den Teilen der Vorrichtung vorhandene tangentiale Dichtung aufrechtzuerhalten, wenn der Wirkungsgrad einer Kompressor- oder Expandiereinrichtung entsprechend gut bleiben soll. Somit muß gleichzeitig mit der axialen Federung bei den Schneckenelementen gemäß der Erfindung die tangentiale Dichtung aufrechterhalten bleiben.

Die Fig. 4 stellt die einfachste Form einer Konstruktion des Schneckenelementes gemäß der Erfindung dar, wobei pneumatische Kräfte allein dazu verwendet werden, um sowohl eine axiale Federung als auch eine tangentiale Dichtung aufrechtzuerhalten. Gemäß der Darstellung hat die Nut 52 Seiten 65» 66 und 67, und die Nut 55 hat Seiten 68, 69 und 70. Während derjenige Teil des Wickelelementes 56, der sich in die Nut 52 erstreckt, in Berührung stehende Seiten 7^ und 72 und eine Stirnseite 73 aufweist, hat das Wickelelement 57 in Berührung stehende Seiten 74 und 75 sowie eine Stirnseite 76. Es sei angenommen, daß die Schneckenelemente gemäß Fig.4

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ein Teil eines Kompressors sind und dass Fluidtaschen 59 und 60 direkt mit den Taschen 20 und 22 der Anordnung gemäß Fig. 2 vergleichbar sind, so daß offensichtlich ist, daß der Fluiddruck Ρ,-q in der Fluidtasche 59 größer ist als der Fluiddruck Ρ,-q in der benachbarten Fluidtasche 60. Während des Betriebes des Schneckenelementes wird eine Druckdifferenz -i, P - (Pj-q - ^qq^ somit über den Involuten-Wickelelementen 56 und 57 am Punkt 58 aufgebaut, wo sie in einem Gleitkontakt entlang einer Berührungslinie miteinander stehen, d.h. wo eine tangentiale Abdichtung bewirkt wird. Wenn der Kompressor angelassen wird und bevor *-i P einen nennenswerten Wert erreicht hat, können die Wickelelemente inner halb ihrer Nuten schwimmen. Wenn ^-P jedoch ansteigt, wird durch den Druck des Fluids, welches beispielsweise durch Leckverluste in die Wut 52 durch den Durchgang eindringt, welcher zwischen der Nutenseite 65 und der Wickelelementenseite 71 festgelegt ist, das Wickelelement 56 in axialer Richtung gegen die Stirnplatte 54- gedruckt, um über die Oberflächen 61 und 62 einen dichtenden Kontakt herbeizuführen. Gleichzeitig drückt dieser Fluiddruck das Wickelelement 56 radial nach außen, um zwischen der Wickelelementenseite 72 und der Nutenseite 67 einen Kontakt herzustellen, so daß dadurch in wirksamer Weise die Tasche 59 gegenüber der Tasche 60 abgedichtet wird. In ähnlicher Weise drückt der hohe Fluiddruck in der Nut 55 die Stirnfläche des Wickelelementes 57 in der Weise, daß eine Berührung mit der Stirnplattenfläche 64 zustandekommt, während gleichzeitig die Wickelelementenfläche 75 an die Nutenfläche 70 angedrückt wird.

Aus der Fig. 4 und den nachfolgenden Figuren ist ersichtlich, daß durch den Sitz des Wickelelementes in der Stirnplattennut eine Form einer axialen Kraftanwendung erzeugt wird, so daß das Wickelelement die Eigenschaft einer axialen Federung/Dichtung bekommt, während zugleich eine Fluidleckage durch den Kanal in der zwischen den Wickelelementen-

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Stirnwänden und den Seiten der Nut festgelegten Nut auf ein Minimum gebracht wird. Indem die Leckage somit auf ein Minimum gebracht wird, wird eine radiale Abdichtung über die gesamte Vorrichtung mit den Schneckenelementen gewährleistet, wenn die erfindungsgemäßen Schneckenelemente verwendet werden.

Wenn auch die Ausführungsform gemäß Fig. 4- der einfachste Weg des Sitzes des Wickelelementes in der Stirnplattennut ist, so ist darauf hinzuweisen, daß diese Anordnung eine sehr genaue Geometrie und eine entsprechend genaue Fertigung erfordert, und zwar für die sich berührenden Flächen der Wickelelemente und der Nutenwände, d.h. der Flächen 67/ 62 und 70/75· Die Berührungsdrücke sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung hängen von dem Fluiddruck ab, der auf die zwei Oberflächen des Wickelelementes wirkt, und dieser Fluiddruck ist gemäß den obigen Ausführungen eine Funktion von Δ P.

In dem Wickelelement, welches in den Fig. 6 und 7 -jeweils in einer Teildarstellung veranschaulicht ist, wobei gleiche Bezugszahlen für gleiche Bauelemente verwendet werden, werden eine Vielzahl von auf Abstand voneinander angeordneten Druckfedern dazu verwendet, um die mechanischen Hauptkräfte zu erzeugen, welche dazu dienen, das schwimmende Wickelelement 56 mit der Stirnplatte des gegenüber angeordneten Schneckenelementes zum Eingriff zu bringen. Es werden auch pneumatische Kräfte verwendet, wie es bei der Vorrichtung gemäß Fig. 4 der Fall ist, um eine tangentiale Abdichtung aufrechtzuerhalten und um die axiale Kraft der Federn zu vergrößern. Zu diesem Zweck sind eine Anzahl von in Oeriodischen Abständen angebrachten Federöffnungen 80 in die Wickelelementen -Stirnfläche 73 gebohrt, und es ist jeweils eine Feder 81 in eine solche Bohrung eingesetzt. Die Anzahl und die Abstände der Federn 81 müssen derart gewählt sein, daß eine im wesentlichen gleichförmige Federkraft pro Längeneinheit des Umfangs des Wickelelementes hervorgerufen wird.

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Da die Federn 81 kontinuierlich eine positive Kraft auf das Wickelelement 56 ausüben, um es mit der Oberfläche des gegenüber angeordneten stirnseitigen Elementes in Berührung zu bringen, ist im wesentlichen die gesamte erforderliche axiale Kraft selbst während des Anlassens und des Ybschaltens vorhanden. Dies ist eine Tatsache, die zu einem zuverlässigeren Betrieb während dieser Betriebsphasen als bei einer Anordnung führt, die eine Vorrichtung gemäß Fig. 4 verwendet. Im Falle der Vorrichtung gemäß Fig. 4 müssen jedoch die sich berührenden Oberflächen der Wickelelementen- und der Nuten-Seiten dazu in der Lage sein, genaue Passungen zu liefern.

Ebenso wie die Anordnung gemäß Fig. 6 verwendet die Ausführungsform gemäß Fig. 8 mechanische Einrichtungen wie ein elastomeres Element 82, um das Wickelelement 56 mit der Stirnplatten-Oberfläche des gegenüber angeordneten Schneckenelementes in Berührung zu bringen. Dieses elastomere Element 82 kann zweckmäßigerweise aus (natürlichem oder s7/nthetischem) Hartkautschuk oder aus einem anderen ähnlichen Material bestehen. Obwohl die Druckdifferenz, welche über den Wickelelementen besteht, wie bei den Vorrichtungen gemäß Fig. 4 und 7 dazu verwendet werden kann, einen Fluiddruck zu liefern, um das Wickelelement 56 radial nach außen zu drücken, um eine radiale Dichtung aufrechtzuerhalten, ist dies nicht unbedingt notwendig. Das elastomere Element 82 dient im wesentlichen demselben Zweck wie die Federn 81. Da jedoch auch eine positive Kraft in beiden axialen Richtungen wirkt, wird das elastomere Element kontinuierlich dazu gebracht, mit der Oberfläche 73 des Wickelelementes und der Oberfläche 66 der Nut in Berührung zu stehen, so daß dadurch eine zusätzliche radiale Dichtungseinrichtung gebildet wird, indem eine Gasleckage unter dem Wickelelement verhindert wird. Die Wickelelementen-Dichtung gemäß Fig. 8 findet vorzugsweise in einer Vorrichtung Anwendung, bei welcher die Wartung regelmäßig ausgeführt werden kann, da die Materialien, aus welchen die elastomere Dichtung hergestellt ist, die Tendenz

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haben können, mit der Zeit ihre guten Eigenschaften zu verlieren, so daß diese Dichtungen unter Umständen ausgetauscht werden müssen. Solche elastomeren Elemente 82 können natürlich nicht bei Maschinen verwendet werden, bei welchen ein korrosives Fluid verarbeitet wird, welches die elastomeren Dichtungen angreift oder mit dem Material dieser Dichtungen reagiert.

Die Fig. 9 bis 12 veranschaulichen die Verwendung einer Feder/ Dichtung als mechanische Einrichtung, um das Wickelelement 56 dazu zu bringen, eine Berührung mit der Stirnplatte herbeizuführen, so daß eine radiale Abdichtung gewährleistet wird, während gleichzeitig eine gasdichte 4bdichtung im Sitz des Wickelelementes 56 gewährleistet ist, um die tangentiale Abdichtung innerhalb der Vorrichtung aufrechtzuerhalten. In den Fig. 9, 10 und 12 ist diese Feder/Dichtung als U-förmige Feder 85 ausgebildet. Die U-förmige Dichtung 85, deren Konfiguration der Involutenform der Nut und des Wickelelementes angepaßt ist, ist derart ausgebildet, daß dann, wenn sie gemäß Fig. 9 eingesetzt ist, ein Zusammendrücken erfolgt. Sie wird in der Weise eingesetzt, daß ihr offenes Ende 86 derjenigen Tasche zugewandt ist, welche das Fluid mit dem höheren Druck enthält. In ihrem zusammengedrückten Zustand in der Nut 52 stellt das Ende 87 (siehe Fig. 10) eine dichtende Berührung mit der Oberfläche 66 der Nut 52 her, und das Ende 38 stellt eine dichtende Berührung mit der Stirnfläche73 des Wickelelementes 56 her. Somit kann kein Gas aus der Tasche 59 durch die Nut 52 in die Tasche 60 gelangen.

Eine weitere Ausführungsform einer Feder/Dichtung ist in der Fig. 11 veranschaulicht. Diese Feder/Dichtung weist einen involutenförmig ausgebildeten, abgestuften Dichtungsstreifen 38 auf, wobei die Oberflächen der zwei Enden 89 und 90 des Streifens einen dichtenden Kontakt mit den Oberflächen 73 und 66 herstellen, während die zwei einander gegenüber angeordneten, involutenförmig ausgebildeten Wellenfedern 91

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und 92 die Enden 89 und 90 gegen diese Oberflächen drücken. Somit kann die Feder/Dichtung als einstückiges Element ausgebildet werden, wie es beispielsweise die U-förmige Feder 85 darstellt, oder als eine Mehrzahl von Elementen, die in entsprechender Weise zusammenwirken, wie es in der Fig. 11 veranschaulicht ist.

Da die Federn/Dichtungen der in den Fig. 10 und 11 veranschaulichten Art ein Gasleck eliminieren, können alle Oberflächen bei den Wickelelementen und den Nuten mit herkömmlichen Toleranzen gefertigt sein, während zugleich dennoch bessere Ergebnisse erreichbar sind. Diese besseren Ergebnisse ergeben sich aus der 'Tatsache, daß die radiale Abdichtung durch eine sich verschiebende Berührung zwischen dem Wickelelement und der gegenüber angeordneten Stirnplatte des Schneckenelementes erreicht wird, welcher durch die Druckkraft der Feder/Dichtung gewährleistet ist, und zwar verhältnismäßig unabhängig von Δ P. Die Ausführungsform gemäß Fig. 9-12 stellt somit ein ausgeglichenes Druckdichtungselement dar, welches eine Eigenschaft der Konstruktion des Schneckeneleinentes ist und eine bevorzugte Ausführungsform für den Sitz der Wickelelemente in den Hüten darstellt.

Die Fig. 12 veranschaulicht die Anwendung der Schneckenelementen-Konstruktion gemäß der Erfindung unter Verwendung der U-förmigen Feder 85 auf das umlaufende und das stationäre Schneckenelement, und sie veranschaulicht weiter die Ausbildung von Ölnuten. Es ist ersichtlich, daß identische Anordnungen verwendet werden. Somit ist das Wickelelement 57 in der Nut 55 durch die U-förmige Feder 95 in derselben Weise gehalten wie das Wickelelement 56 in der Nut 54- durch die U-förmige Feder 85.

Die Fig. 12 veranschaulicht auch die Verwendung von Ölnuten 96 im Wickelelement 56 und von Ölnuten 97 im Wickelelement

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Diesen Nuten zugeführtes öl (mit Hilfe einer beispielsweise in der Fig. 26 veranschaulichten Einrichtung) liefert eine Schmierung für die Berührung zwischen der Stirnfläche 61 des Wickelelementes und der Oberfläche 62 der otimplatte sowie für die Berührung der Stirnfläche 53 des Wickelelementes und der Oberfläche 64- der Stirnplatte. Es liegt natürlich im Rahmen der Erfindung, solche Ölnuten in den Berührungsflächen der Wickelelemente anzubringen, wie sie in den Fig. 4—8 veranschaulicht sind.

Die Fig. 13 veranschaulüit eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneckenelementes, bei welcher die Involutennut in der 3tirnt>latte als eine angehobene Bahn auf der Stirnplatten-Oberfläche dargestellt ist. Das Wickelelement hat einen zentral angeordneten Ansatz, um in die in dieser Bahn gebildete Nut einzugreifen. Gemäß Fig. 13 hat das stationäre Schneckenelement 50 eine Stirnplatte mit einer involutenförmig ausgebildeten Bahn 101, die eine zentrale Nut 102 über ihre gesamte Länge aufweist. Diese Eahn 101 hat eine Breite, die etwas geringer ist als die Breite oder die Dicke des stationären Wickelelementes 103. Dieses Wickelelement 103 mündet an demjenigen Ende, mit welchem es mit der Stirnplatte 100 verbunden ist oder in der Hut 102 geführt ist, in einem zentralen Involutenansatz 104·, dessen Breite etwas kleiner ist als die Breite der Nut 102. In ähnlicher Weise hat das umlaufende Schneckenelement 53 eine Stirnplatte 105 mit einer involutenförmigen Bahn IO6, in welcher eine zentrale Nut 10? ausgebildet ist, und zwar in der Weise, daß sie einen zentralen Ansatz des umlaufenden Wickelelementes 109 des Schneckenelementes führt.

Im Betrieb arbeiten die Schneckenelemente gemäß Fig. 13 in derselben Weise wie die oben anhand der Fig. 4- beschriebenen Schneckenelemente. Dies bedeutet, daß sowohl axiale als auch radiale Kräfte auf die Wickelelemente 103 und

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wirken, die pneumatische Kräfte sind, welche eine Funktion von ΔΊ? haben. In ähnlicher Weise sind die Schneckenelemente, welche in den Teilschnecken 14, 15 und 16 dargestellt sind und Konfigurationen der Wickelelemente und der Nut gemäß Fig. 13 aufweisen, mit Hilfe derselben Einrichtungen zusammengebaut, wie sie in den Fig. 6, 8 bzw. 9 dargestellt sind. Dies bedeutet, daß in der Fig. 14 eine Mehrzahl von auf Abstand voneinander angeordneten Federn 112 in entsprechenden Federöffnungen 113 in einem Ansatz 104- eines Wickelelementes angeordnet sind, um eine axiale Hauptkraft zu liefern, während Fluiddruck dazu verwendet wird, die Wirkung der tangentialen Dichteinrichtung aufrechtzuerhalten. In der Fig. 15 liefert ein elastomeres Element 114 axiale Kräfte und eine tangentiale Abdichtung. In der Ausführungsform gemäß Fig. 16 liefert die U-förmige Feder 115 eine abgeglichene Dichtung. Die Fig. 14 veranschaulicht auch die Tatsache, daß die Bahn 110 ein getrenntes Element sein kann, welches mittels Schrauben 111 an die Stirnplatte angeschraubt ist, anstatt damit ein Stück zu bilden, wie es in der Fig. 13 veranschaulicht ist.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das getrennte Wickelelement in der Stirnplattennut fest anzubringen, um das Schneckenelement zu bilden. Ein Schneckenelement, in wel-chem das Wickelelement starr an der Stirnplatte angebracht ist, hat nicht die Eigenschaft, daß es eine axiale Federung/ Dichtung besitzt, wie es bei denjenigen Ausführungsformen der Fall ist, bei welchen das Wickelelement kleine axiale und radiale Auslenkungen in seiner Nut ausführen kann, wie es in den Fig. 4-16 veranschaulicht ist. Im allgemeinen ist es daher zweckmäßig, solche Wickelelemente starr anzubringen, die eine ausreichende Dicke haben, so daß ihnen eine getrennte axiale Federung/Dichtung zugeordnet werden kann. Eine solche axiale Federung/Dichtung für in herkömmlicher Weise auf-

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gebaute Schneckenelemente ist in der US-Patentanmeldung 561 479 beschrieben. Verschiedene Ausführungsformen dieser getrennten axialen Federung/Dichtung sind in den Fig. 17-25 veranschaulicht.

Wie oben bei der Diskussion über die radiale Abdichtung und die Zweckmäßigkeit der Verwendung herkömmlicher Fertigungstoleranzen bei den Wickelelementen-Stirnseiten und den Stirnplatten-Oberflächen ausgeführt wurde, besteht das Problem, daß ein bestimmtes Maß an Federung bei den sich axial berührenden Oberflächen vorhanden sein muß, welches zu einer radialen Abdichtung führt, während zugleich die tangentiale Abdichtung in der Vorrichtung erhalten bleiben muß. Wie aus den verschiedenen Ausführungsformen der veranschaulichten axialen Federung/Dichtung ersichtlich ist, wird ein getrenntes Dichtungselement bei jedem Wickelelement verwendet, und pneumatische Kräfte, mechanische Kräfte oder eine Kombination aus solchen Kräften können dazu verwendet werden, das Dichtungselement in der Weise zu beaufschlagen, daß es mit den gegenüber angeordneten Oberflächen der Stirnplatten in Berührung kommt. Diese Kräfte haben ihre direkten Gegenstücke in den axialen und radialen Kräften, welche auf die getrennten "schwimmenden" Wickelelemente wirken.

Die Fig. 17 veranschaulicht in einem Teilschnitt ein stationäres Schneckenelement 120, welches eine Stirnplatte 121 und eine Involutennut 122 aufweist, in welcher ein stationäres Wickelelement 123 starr angebracht ist, beispielsweise unter Verwendung einer Vielzahl von auf Abstand voneinander angeordneten Schrauben 124. In ähnlicher Weise hat das umlaufende Schneckenelement 125 eine Stirnplatte 126 mit einer Involutennut 127» in welcher ein Involutenwickelelement 128 starr angebracht ist, und zwar mit Hilfe einer Vielzahl von auf Abstand voneinander

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angeordneten Schrauben 129· Die getrennte axiale Federung/ Dichtung, welche in Verbindung mit den starr angebrachten Wickelelementen verwendet wird, kann allgemein in der Weise festgelegt sein, daß sie ein Dichtungselement aufweist, welches derart ausgebildet ist, daß es der Form des Wickelelementes entspricht, und weiterhin eine Einrichtung, welche dazu dient, das Dichtungselement zu beaufschlagen, indem es mit einer vorgegebenen Vorlast mit der Stirnplatte des gegenüber angeordneten Schneckenelementes in Berührung gebracht wird. Diese Einrichtung, welche dazu dient, das Feder/Dichtungs-Element mit der Stirnr>latte des gegenüber angeordneten Schneckenelementes in Berührung zu bringen, ist innerhalb eines Fluidvolumens angeordnet, welches innerhalb des Wickelelementenendes oder innerhalb eines Dichtungselementes liegt, was von der Ausführungsform des verwendeten Dichtelementes abhängt· Die Federung/Dichtung ist natürlich den Involuten-Wickelelementen der umlaufenden und der stationären Schneckenelemente zugeordnet, wie es in der Fig.17 dargestellt ist. Gemäß Fig. 18-20 sowie gemäß Fig. 22-25 ist diese Federung/Dichtung jeweils nur für das stationäre Schneckenelement dargestellt.

Bei der Ausführungsform des Dichtungselementes gemäß Fig.17-21 weist dieses Bauteil die Form eines Dichtungselementes auf, welches im allgemeinen, jedoch nicht notwendigerweise, einen rechteckigen Querschnitt hat, χτ/elches eine Involuten-Konfiguration hat, welche der Konfiguration des Involuten-Wickelelementes entspricht, beispielsweise des stationären Wickelelementes 125 in der Zeichnung, mit welchem es verwendet wird. Dieses Involuten-D3.chtungselement kann aus einem metallischen oder aus einem nichtmetallischen Material bestehen. Beispiele für metallische Materialien sind Gußeisen, Stahl, Bronze und ähnliche Materialien, und Beispiele für nichtmetallische Materialien sind Kohlenstoff oder Plastikmaterialien wie Polytetrafluoräthylen (gefüllt

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oder ungefüllt), Polyimide und ähnliche Materialien. Ein solches Material kann Eigenschaften haben, so daß eine Schmierung erforderlich ist, oder es kann die Eigenschaft haben, daß es trocken laufen kann, wobei im letztgenannten Falle ein selbstschmierendes Material v/ie ein gefülltes Polytetrafluoräthylen zweckmäßig ist.

Gemäß E¹Xg. 17 weist das Dichtungselement 135 einen rechteckigen Ouerschnitt auf, und die Berührungsoberfläche des stationären Wickelelementes 123 weist eine Hut auf, um einen Kanal 137 zu bilden, dessen Breite etwas größer ist als die Breite des Dichtungselementes 135· Die Nut, welche den involutenförmig ausgebildeten Kanal 137 festlegt, ist gemäß Fig. 17 aus zwei parallelen Involutenansätzen 138 und 139 gebildet, ivelche .jeweils Stirnflächen 14-0 und 14-1 sowie Seitenwände 142 und 143 haben. Die Oberfläche "!44 vervollständigt die Wände der Nuten. Das Federelement 135 und der Kanal 137 legen zusammen die Grenzen der Federung/Dichtung 145 fest. Das Dichtungselement 135 hat vier Seiten 146, 147, 148 und 149- Die grundlegende Struktur des Dichtungselementes und der ITut wird durch die in den Fig. 17-21 veranschaulichte Federdichtungs-Ausführung beibehalten.

Die Fig. 17 ebenso wie die Fig. 4 für das entsprechende Gegenstück der Wickelelementen-Sitzanordnung stellt eine der einfachsten Anordnungen einer Federung/Dichtung dar. Bei dieser Ausführungsform werden pneumatische Kräfte alleine dazu verwendet, die Dichtungsoberfläche 146 des Dichtungselementes 135 mit der Oberfläche 150 der Stirnplatte 126 des umlaufenden Schneckenelementes in Berührung zu bringen und um die Oberfläche 149 des Dichtungselementes mit der Nutenwand 143 in. tangentialem Dichtkontakt zu halten. Wenn angenommen wird, daß die Vorrichtung

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(welche in der Fig. 17 in einer Teildarstellung veranschaulicht ist) gemäß Fig. 4 ein Kompressor ist, dann wird eine radiale Abdichtung durch eine pneumatische Kraft erreicht, welche proportional zu AP = ^

59 ~ ^P6(P ^-^s^» des "schwimmenden" Wickelelementes 56 gemäß Fig. 4. Die tangentiale Abdichtung wird auch durch pneumatische Kräfte in derselben Weise aufrechterhalten, wie es anhand der Fig.4 erläutert wurde·

In einer ähnlichen Konstruktion hat ein Wickelelement 12 8 des umlaufenden Schneckenelementes 125 eine Nut 151» in welcher ein Dichtungselement 152 angeordnet ist, um einen Dichtungskontakt mit der Oberfläche 153 der Stirnplatte 121 des stationären Schneckenelementes 120 herzustellen.

Obwohl die Ausführungsform gemäß Fig. 17 die einfachste Konfiguration einer axialen Federung/Dichtung ist, erfordert sie keine sehr genaue Geometrie und keine sehr genaue Fertigung für die miteinander in Berührung stehenden Oberflächen des Dichtungselementes und der Hutenwände, d.h. der Oberflächen 143 und 149. Die Kontaktdrücke sowohl in der axialen als auch in der radialen Richtung hängen von dem Fluiddruck ab, welcher auf die zwei Oberflächen des Federdichtungselementes wirkt, und dieser Fluiddruck ist gemäß den obigen Ausführungen eine Funktion von ^P. Die Auswahl des Materials, aus welchem das Dichtungselement in der Federung/Dichtung gemäß Fig. 17 hergestellt wird, hängt von solchen Fakboren wie von der Umgebung beim Betrieb, von der gewünschten Betriebslebensdauer, von der Betriebstemperatur, von der Art der verwendeten Schmierung und von der verwendeten Technik und der verwendeten Fertigungsmethode ab.

Bei der Federung/Dichtung, wie sie in den in der Fig. 18 in einer Teildarstellung veranschaulichten Schneckenelementen verwendet wird, weist eine Mehrzahl von auf Abstand

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voneinander angeordneten Federn auf, die als Druckfedern ausgebildet sind und' als wesentliche Einrichtung dazu dienen, das Dichtungselement mit der Stirnplatte des gegenüber angeordneten Schneckenelementes in Berührung zu bringen. Weiterhin werden pneumatische Elemente verwendet, wie es bei der Vorrichtung gemäß Fig. 17 der Fall ist, um eine tangentiale Dichtung ebenso aufrechtzuerhalten wie die axiale Kraft der Federn zu verstärken. Zu diesem Zweck sind eine Anzahl von in periodischen Abständen angeordneten Federöffnungen 155 in die fhitenoberflache 144 gebohrt, und es ist eine Feder 156 jeweils in eine solche Öffnung eingesetzt. Die Anzahl und die Abstände der Federn 156 müssen derart gewählt sein, daß eine im wesentlichen gleichförmige Federkraft pro Längeneinheit des Umfangs des Dichtungselementes gewährleistet ist.

Da die Federn 156 in kontinuierlicher Weise eine positive Kraft auf das Dichtungselement 135 ausüben, um es mit der Oberfläche des gegenüber angeordneten stirnseitigen Elementes in Berührung zu bringen, ist im wesentlichen die gesamte erforderliche Axialkraft vorhanden, und zwar auch dann, wenn die Vorrichtung angelassen oder abgestellt wird. Jedoch müssen sie im Falle der Vorrichtung gemäß Fig. 17 die miteinander in Berührung stehenden Oberflächen des Dichtungseiernentes und des Kanals dazu in der Lage sein, genaue Passungen herzustellen. Die Auswahl des Materials für die Dichtungselemente gemäß Fig. 18 hängt im wesentlichen von denselben Faktoren ab, wie sie oben für die Ausführungsform gemäß Fig. 17 angegeben sind.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 19 ebenso wie diejenige der Fig. 18 verwendet eine mechanische Einrichtung, d.h. ein elastomeres Element 157» um das Dichtungselement 135 mit der Stirnplatten-Oberfläche 15O des gegenüber angeordneten Schneckenelementes in Berührung zu bringen. Dieses elastomere Element 157 kann zweckmäßigerweise aus einem (natürlichen oder synthetischen) Hartkautschuk ausgebildet werden oder kann aus einem anderen ähnlichen Material bestehen. Das elastomere

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Element 157 dient im wesentlichen demselben Zweck wie die Federn 156. Da jedoch auch eine positive Kraft in beiden axialen Richtungen wirkt, wird der elastomere Ring kontinuierlich mit den Oberflächen des Dichtungselementes und der Nut in Berührung gebracht, so daß dadurch die tangentiale Abdichtung in der Vorrichtung gewährleistet bleibt. Wie im Falle des Schneckenelementes gemäß Fig. S finden die Schneckenelemente gemäß Fig. 19 in einer Vorrichtung Anwendung, bei welcher regelmäßig eine Wartung durchgeführt werden kann, und zwar wegen der Eigenschaften der Materialien, aus welchen das elastomere Element hergestellt ist.

Die Fig. 20 veranschaulicht die Verwendung einer U-förmigen Feder/Dichtung 158 als mechanische Einrichtung, welche dazu dient, das Dichtungselement 135 niit der Stirnplatte in Be rührung zu bringen, so daß eine radiale Abdichtung erreicht wird. Diese U-förmige Feder/Dichtung 158» welche mit der in der Fig. 10 dargestellten Feder/Dichtung identisch ist, liefert auch eine gasdichte Abdichtung unter dem Dichtungselement 135» um die tangentiale Abdichtung innerhalb der Vorrichtung aufrechtzuerhalten. Wie im Falle ihrer Anwendung im Sitz eines Wickelelementes (z.B. in der Fig. 12) eliminiert die U-förmige Feder/Dichtung 158 ein Gasleck. Somit können alle Oberflächen, welche bei der Federung/Dichtung beteiligt sind, mit herkömmlichen To3,eranzen hergestellt werden, während es gleichzeitig möglich ist, verbesserte Ergebnisse zu erreichen. Es liegt natürlich auch im Rahmen der Erfindung, andere Ausführungsformen einer Feder/ Dichtung zu verwenden, wie sie beispielsweise in der Fig. 11 veranschaulicht ist. Schließlich veranschaulicht die Fig. 20 den Einbau einer Ölnut 159 in dem Dichtungselement. Ähnliche Ölnuten können natürlich in irgendeine andere Federung/Dichtung eingearbeitet werden, wie es in den Fig. 17-20 veranschaulicht ist.

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Gemäß den obigen Ausführungen kann bei der Konstruktion des erfindungsgemäßen Schneckenelementes das Wickelelement in die Stirnplatte eingesetzt werden, um der Anordnung eine Eigenschaft der Federung/Dichtung zu verleihen, so daß eine zusätzliche Federung/Dichtung nicht erforderlich ist. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es jedoch zweckmäßig sein, eine Federung/Dichtung bei einem Schneckenelement vorzusehen, bei welchem das Wickelelement in der Stirnplattennut in einer Weise eingesetzt ist, bei welcher dem Schneckenelement ein bestimmtes Maß an Federung/Dichtung verliehen wird. Somit veranschaulicht die Fig. 21 eine solche Anordnung.

Gemäß Fig. 21 wird der Sitz des Wickelelementes 165 in der Stirnplatte 51 und des Wickelelementes 166 in der Stirnplatte 54- in der in der Fig. 12 veranschaulichten Weise erreicht, und es ist außerdem hilfsweise eine Federung/Dichtung vorgesehen, wie sie in der Fig. 20 veranschaulicht ist. Diese Anordnung bringt die Anforderungen an die Fertigung auf ein Minimum, welche für alle solche Oberflächen erforderlich ist, die bei der axialen Dichtung der Vorrichtung beteiligt sind, und trägt weiterhin dazu bei, daß ein bestimmtes Maß an axialer Federung erreicht wird.

Die Fig. 22-25» in welchen gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in den Fig. 16-20, veranschaulichen eine weitere Ausführungsform des Dichtungselementes. Gemäß Fig. 22 ist das Dichtungselement 170 als Trog ausgebildet, um eine Kammer 171 festzulegen, und das Ende des Wickelelementes 123 hat ein zentrales Ansatzelement 172, welches sich in die Kammer 171 hinein erstrecken kann. Das Dichtungselement 170 hat eine radiale Dichtungsoberfläche 173 _T welche dazu dient, eine Berührung mit der Oberfläche 150 der Stirnplatte 126 des umlaufenden Schneckenelementes herbeizuführen. Weiterhin haben die Seitenteile 174· und 175 des Dichtungselementes 170 jeweils eine innere Ober-

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fläche 176 bzw. 177· Das zentrale Ansatzelement 172 des Wickelelementes hat Oberflächen 178 und 179» welche dazu dienen, mit Oberflächen 176 und 177 in Berührung zu kommen, so daß eine tangentiale Abdichtung aufrechterhalten bleibt. Somit sind in der Vorrichtung gemäß Fig. 22 die Oberflächen 176 und 173 für diesen Zweck miteinander in Berührung, unabhängig davon, ob die Einrichtung als Kompressor- oder als Expandier-Einrichtung arbeitet. Die Breite der Kammer 171 innerhalb des Federdichtungs-Elementes muß etwas größer sein als die Breite des Ansatzes 172 des Wickelelementes, um einen Fluiddurchgang um den Ansatz herum und innerhalb der Kammer 171 zu gewährleisten. Es ist auch erforderlich, daß die Gesamtbreite des Federdichtungs-Elementes 170 etwas kleiner ist als die Breite des Wickelelementes, welchem es zugeordnet ist. Dies ist erforderlich, damit das Dichtungselement eine gewisse radiale Bewegung ausführen kann.

Es ist ersichtlich, daß die Federung/Dichtung der Fig. in derselben Weise arbeitet, wie es für die Federung/ Dichtung gemäß Fig. 17 beschrieben wurde. Ein Fluiddruck, welcher aus der Tasche 59 abgeleitet wird, liefert eine pneumatische Kraft, um das Dichtungselement 17O an die Stirnplatten-Oberfläche 150 ebenso anzudrücken wie eine Berührung zwischen den Oberflächen 176 und 178 herbeizuführen, damit eine tangentiale Dichtung gewährleistet bleibt. Wie im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 17 ist die Ausführungsform gemäß Fig. 22 in ihrer Konfiguration einfach, es ist jedoch erforderlich, daß die Oberflächen 176/178 genau gefertigt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 23 hat der Wickelelementen-Ansatz 172 eine Mehrzahl von Federöffnungen 181, welche in den Ansatz hineingebohrt sind, und diese Öffnungen enthalten ,jeweils eine Feder 182, die als Druckfeder das Federdichtungselement 170 in der axialen Richtung mit der Ober-

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fläche 150 in Berührung bringt. Im wesentlichen dieselben Betrachtungen für den Entwurf und die Leistungseigenschaften gelten für die Ausführungsform gemäß 5¹Ig. 23, und zwar in der V/eise, wie es oben für die .lusführungsform gemäß Fig. 13 beschrieben wurde. In ähnlicher V/eise sind die Ausführungsformen nach den Fig. 24 und 25 im Betrieb direkt mit den Äusführungsformen gemäß Fig. 19 und 20 vergleichbar. Die Fig. 24 veranschaulicht die "Verwendung eines elastomeren Dichtungselementes 163 bei der Federung/Dichtung gemäß Fig. 22. Die Fig. 25 veranschaulicht die "Verwendung einer Federung/ Dichtung 134 beispielsweise, wie sie in der Fig. 10 veranschaulicht ist, und zwar bei einer solchen Federung/Dichtung. Die Federung/Dichtung gemäß Fig. 11 ist natürlich in gleicher V/eise verwendbar. Die Fig. 25 zeigt einen Schmierkanal 185 in dem Dichtungselement 170, eine Anordnung, welche natürlich auch auf die Ausführungsformen gemäß Fig. 22-24 anwendbar ist. Schließlich veranschaulicht die Fig. 25 auch die Tatsache, daß die Konstruktion des Schneckenelementes gemäß Fig. 13, in welchem eine Nut 186 festgelegt ist, und zwar auf der Stirnplatten-Oberflache innerhalb einer Bahn 137, wobei das Wickelelement 123 einen zentralen Ansatz 188 aufweist, auf das erfindungsgemäße Schneckenelement anwendbar ist, bei welchem das Wickelelement starr in der Nut der Stirnplatte angeordnet ist.

Ein Kompressor, welcher gemäß der Erfindung aufgebaut ist, ist in der Fig. 26 im Längsschnitt dargestellt. An verschiedenen Stellen wird auch auf die Fig. 27~29 hingewiesen. In allen diesen Figuren werden dieselben Bezugszahlen verwendet, um auf gleiche Bauelemente hinzuweisen. Gemäß Fig.26 weist das in seiner Gesamtheit bei 190 dargestellte Schneckenelement eine Stirnplatte 191 auf, welche in einem vergrößerten Umfangsring 193 endet. Ein Wickelelement 192, welches dem in der Fig. 3 dargestellten Element ähnlich ist, ist außerdem vorhanden. Weiterhin sind ein ringförmiges Dichtungs-

spscte:

element 194 und ein mit einer zentralen Öffnung ausgestatteter Ansatz 195 vorhanden. Innerhalb des Ansatzes 195 ist ein Hochdruck-Fluiddurchgang 196 vorhanden, welcher sich in ein Anschlußrohr 197 erstreckt, welches auf der Maschinenachse angeordnet ist und dazu dient, eine nicht dargestellte Hochdruckleitung anzuschließen. Gemäß der Erfindung ist die Stirnplatte 191 des stationären Schneckenelementes 190 derart ausgebildet, daß sie eine Involutennut 199 aufweist, in welcher ein Wickelelement 192 gemäß einer der in den Fig. 4-16 veranschaulichten Einrichtungen angeordnet ist. In der Fig. 26 ist dies in etwas vereinfachter V/eise dargestellt, indem eine involutenförmig ausgebildete, U-förmige Feder/Dichtung 200 in einer Nut 199 angeordnet ist, und zwar als Beispiel für eine Einrichtung, welche eine axiale Kraft wirken läßt, wie es bei dem erfindungsgemäßen Schneckenelement der Fall ist, wobei dieser Konstruktion eine axiale Federung/Dichtung im Schneckenelement eigen ist. Es liegt natürlich auch im Rahmen der Erfindung, die Schneckenelemente mit getrennten Wickelelementen auszustatten, die fest mit der Stirnplatte verbunden sind., und es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, in der Vorrichtung erforderlichenfalls eine axiale Federung/Dichtung einzubauen, wie sie in den Fig. 17-25 veranschaulicht ist.

Das umlaufende Schneckenelement, welches in seiner Gesamtheit mit 201 bezeichnet ist, weist eine Stirnplatte 202 und ein Wickelelement 203 auf, welches ebenfalls gemäß der Anordnung in der Fig. 3 ausgebildet ist. Das Wickelelement 203 ist in eine Involutennut 204 in der Stirnplatte 202 eingesetzt, und es ist über eine involutenförmige, U-förmige Feder 205 in derselben Weise wie im stationären Schneckenelement eingesetzt. Die Fluidtaschen, beispielsweise die zentrale Tasche 206 beim größten Fluiddruck, sowie die Umfangstasche 207 zusammen mit allen dazwischen angeordneten Taschen bei Zwischendrücken, die in radialer Richtung nach innen ansteigen, sind gegenüber dem verbleibenden Volumen isoliert, welches innerhalb des Kompressors festgelegt ist. Zu diesem Zweck hat der Umfangsring 193 des

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stationären Schneckenelementes 190 eine Oberfläche 208, welche in einer dichtenden Berührung mit der inneren Oberfläche 209 der Stirnplatte 202 des umlaufenden Schneckenelementes 201 steht« Die Notwendigkeit für diese Isolierung wird unten diskutiert. Die Zone des höchsten Druckes, d.h. die Fluidtasche 206, steht mit einer (nicht dargestellten) Hochdruckleitung oder Hochdruckouelle über einen Fluiddurchgang 196 und ein Anschlußrohr 197 in Verbindung. Die unter geringem Druck stehende Umfangskammer 207 steht über eine oder mehrere Öffnungen wie 210 mit geringem Druck mit einer (nicht dargestellten) Niederdruck-Fluidquelle oder einem entsprechenden Behälter in Verbindung. Wenn die Vorrichtung ein Kompressor ist, wird Fluid unter geringem Druck durch die Niederdruck-Öffnung 210 eingeführt, und es wird komprimiertes Fluid über eine geeignete Leitung abgeführt, welche an das Anschlußrohr 197 angeschlossen ist. Wenn andererseits die Vorrichtung als Expandiervorrichtung arbeitet, wird Hochdruckfluid durch den Durchgang 196 eingeführt, und es xvird expandiertes Niederdruck-Fluid durch eine oder mehrere Niederdruck-Öffnungen 210 abgeführt.

Die Schneckenvorrichtung ist in einem allgemein bei 215 dargestellten Gehäuse untergebracht, welches bei der Ausführungsform gemäß Fig. 26 eine vordere Deckplatte 216 aufweist, die mittels Schrauben 217 an der Gehäuserückwand 218 angebracht ist, die einen Abschnitt 219 mit einem kleineren Durchmesser und einen Abschnitt 220 mit einem größeren Durchmesser aufweist, wobei die beiden Abschnitte über eine Schulter 221 miteinander verbunden sind. Innerhalb des Abschnittes 220 mit dem größeren Durchmesser ist ein ringförmiges Element 222 vorgesehen, welches über ein Lager 223 angeschlossen ist. An dem ringförmigen Element 222 ist eine Rückwand 224- angebracht.

Zwischen der Stirnplatte 191 des stationären Schneckenelementes 190 und der inneren Stirnwand der Gehäuse-Deckplatte 216 ist eine Platte 225 angeordnet, die eine Involutennut aufweist,

die bei der Vorderseite 226 der Stirnplatte 191 einen Involutenkanal 227 festlegt, der für die Zirkulation eines Kühlfluids geeignet ist. Die Stirnplatte 191 und die Platte 225 sind innerhalb des Gehäuses durch eine Mehrzahl von Kopfschrauben 228 befestigt, und die Platte 225 ist entlang ihrem Umfang gegenüber der Gehausefrontplatte durch eine O-Ring-Dichtung 229 abgedichtet.

Das umlaufende Schneckenelement muß daran gehindert werden, daß es sich in seiner Winkelstellung in bezug auf das stationäre Schneckenelement und in bezug auf den Rahmen des Gehäuses bewegt. Weiterhin muß das umlaufende Schneckenelement in dieser Ausführungsform über eine radiale Federeinrichtung in der Weise in Umlauf versetzt werden, daß zumindest ein Teil der Zentrifugalkraft kompensiert wird, welche bei dem Umlauf entsteht, während die erforderliche radiale Kraft geliefert wird, uöl die tangentiale Abdichtung aufrechtzuerhalten.

Die Beibehaltung der gewünschten Winkelbeziehung zwischen dem umlaufenden Schneckenelement und dem festen ^chneckenelement und dem Gehäuse erfolgt durch ein Kupplungselement, welches in seiner Gesamtheit mit 230 bezeichnet ist. Gemäß Fig. 27 und weist dieses Kupplungselement ein ringförmiges Element 231 auf, welches einen H-förmigen Querschnitt hat. Eine Fläche, die zweckmäßigerweise als Vorderfläche 232 zu bezeichnen ist, ist dem umlaufenden Schneckenelement zugeordnet. Im Rahmen dieser Terminologie ist die gegenüberliegende Fläche, die als rückwärtige Fläche 232 zu bezeichnen ist, derart angeordnet, daß sie der inneren Wand 234 eines inneren Stützrahmenelementes 235 des Gehäuses zugewandt ist. Die vordere Fläche 232 hat zwei einander gegenüber angeordnete Keilnuten 236 und 237» welche in die Oberfläche eingeschnitten sind (Fig. 27). Die rückwärtige Fläche 233 hat ebenfalls zwei einander gegenüber angeordnete Keilnuten 238 und 239· Die Achsen der Keilnuten auf der vorderen und auf der rückwärtigen Fläche sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Die Keile, welche gleitbar mit

diesen Keilnuten zum Eingriff kommen, sind an dem umlaufenden Schneckenelement und an dem Gehäuserahmenelement 255 angebracnt. Gemäß Fig. 26 sind die Keile 240 und 241 mit Hilfe von Senkschrauben 24-2 befestigt, und zwar in flachen Ausnehmungen 24-3 und 24-4-, welche in die Außenfläche 24-5 der Stirnplatte des umlaufenden Schneckenelementes eingeschnitten sind. Diese Keile gleiten jeweils in den Keilnuten 236 und 237 cLes Kupplungselementes. In ähnlicher Weise hat die innere Oberfläche 234- des Gehäuserahmenelementes 235 zwei (nicht dargestellte) gegenüber angeordnete Keile, welche dazu dienen, einen gleitbaren Eingriff mit den Keilnuten 238 und 239 des Kupplungselementes herbeizuführen.

Soweit ein Gleitreibungskontakt zwischen der vorderen und der rückwärtigen Fläche des Kupt>lungselementes und den Oberflächen der Stirnolatte des umlaufenden Schneckenelementes sowie dem Stützrahmen vorhanden ist, kann es zxveckmäßig sein, diese Flächen zu schmieren. Dies kann dadurch geschehen, daß ein Schmieröl nach bekannten Methoden in die Vorrichtung eingebracht wird. Zu diesem Zweck kann die Kupplung 230 Schmierkanäle 24-6 und 24-7 aufweisen, die jeweils in der vorderen und der rückwärtigen Oberfläche angebracht sind und über Durchgänge bzw. Führungen 24-8 miteinander verbunden sind, welche sich zwischen dem bogenförmigen Kanal 24-9 erstrecken (siehe Fig. 27 und 28).

Verschiedene Ausführungsformen einer geeigneten Einrichtung zum Antreiben des umlaufenden Schneckenelementes mit der gewünschten radialen Federung, um eine vorgegebene tangentiale Dichtungskraft zu erreichen, sind in der US-Patentanmeldung 4-08 912 beschrieben. Die zur Veranschaulichung einer geeig- · neten Einrichtung in der Fig. 26 gewählte Ausführungsform ist eine Einrichtung, bei welcher eine Schwingverbindung verwendet wird und bei welcher eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, einen Teil der Zentrifugalkräfte zu kompensieren, welche auf das stationäre Schneckenelement wirken. Die Bedeutung von radialen Kräften zur Verhinderung einer tangen-

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tialen Leckage wurde oben bereits diskutiert. Eine tangentiale Abdichtung sollte daher in einer Weise herbeigeführt werden, daß ein bestimmtes Maß an radialer Federung erfolgen kann, und zwar ebenso wie eine axiale Federung in dem System. Es ist natürlich auch zweckmäßig, diese radiale Federung zu erreichen, ohne daß erhebliche Ausgaben und erhebliche Zeit und Energie erforderlich sind, wie es normalerweise der Fall ist, um eine Einrichtung mit engen Fertigungstoleranzen herzustellen.

Um eine solche radiale Federung zu ermöglichen, muß das umlaufende Schneckenelement die Möglichkeit haben, sich in bezug auf die Maschinenachse in Reaktion auf eine allmähliche Abnutzung der Schnecken-Wickelelemente oder in Reaktion auf das Auftreten von inkompressiblen Gegenständen in Form eines Flüssigkeitsschubes, von angesammelten Abnützungsr>artikeln oder von eingeschlossenen Schmutzpartikeln nach außen oder nach innen zu bewegen. Diese Eigenschaft einer radialen Federung ermöglicht auch die Verwendung einer weniger vollkommenen Geometrie bei den Schneckenelementen, indem das umlaufende Schneckenelement die Möglichkeit hat, innerhalb des festen Schneckenelementes zu laufen und seine Bahn den Erfordernissen anzupassen, um der Geometrie der Wickelelemente der zwei Schneckenelemente zu entsprechen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. und 29j welche zur Veranschaulichung einer Art einer radialen Federung dienen sollen, sitzen alle Kugellager auf der axialen Antriebswelle des umlaufenden Schneckenelementes, und der äußere Umfang dieses Kugellagers ist jeweils mit einer Kurbeleinrichtung über ein Schwingverbindungselement verbunden. Die Achse der Schwingverbindung soll senkrecht zu dem Exzentrizitäts-Radius des umlaufenden Schneckenelementes angeordnet sein. Während der Drehung der Antriebskurbel schwingt das umlaufende Schneckenelement in radialer Richtung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen, welche auf seinen Massen-Mittelpunkt wirkt. Das umlaufende Schneckenelement ist auf einen vorgegebenen Bewegungsort festgelegt, und zwar durch die Berührung mit dem Wickelelement des festen Schnecken-

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elementes. Die radiale Berührungskraft zwischen dem umlaufenden und dem festen Schneckenelement wird durch die Verwendung. von mechanischen Federn oder äquivalenten Einrichtungen eingestellt, um einem vorgegebenen Teil der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken, welche auf das umlaufende Schneckenelement ausgeübt wird.

Gemäß Fig. 26 und 29 wird das umlaufende Schneckenelement durch die Hauptantriebswelle 250 angetrieben, welche über ein Lager 251 in der rückwärtigen Deckplatte gelagert ist. An der Hauptantriebswelle 250 ist eine Kurbel 252 angebracht, an welcher ein Anschlußstab 253 über einen entsprechenden 7erbindungsstift 254 schwenkbar angebracht ist. Dieser Verbindungsstift ist mit dem umlaufenden Schneckenelement über eine Stummelwelle 255 mit Hilfe eines Kugellagers 256 verbunden, welches durch einen inneren laufring 257 und einen äußeren Laufring 258 gebildet ist (siehe Fig. 29), der auf dem Ring 259 des Verbindungsstabes angeordnet ist. Die Achse der Welle 255 ist in der Fig. 29 mit 260 bezeichnet. Die Achse der Hauptwelle und der Maschine ist dieselbe wie diejenige des festen Schneckenelementes und ist somit durch das Bezugszeichen 198 bezeichnet. Der Abstand zwischen der Achse 260 des umlaufenden Schneckenelementes und der Maschinenachse 198 ist R , der sogenannte Umlaufradius.

Da die Beschreibung der Vorrichtung zur Vereinfachung anhand eines Kompressors gegeben wurde, ist die Hauptwelle 250 gemäß der Darstellung mit einem Motor 261 geeigneter Art verbunden, welcher dazu dient, die Welle 250 in Drehung zu versetzen. Dieser Motor 261 dient somit als Antriebseinrichtung. Jedoch liegt es gemäß den obigen Ausführungen auch im Rahmen der Erfindung, diese Vorrichtung als Expansionsmaschine arbeiten zu lassen, wobei in diesem Falle das Element 261 als eine Einrichtung angesehen werden kann, welcher Energie zugeführt werden muß, beispielsweise könnte diese Einrichtung ein Kompressor sein. Diese Einrichtung könnte auch als Bremse arbeiten, vorzugs-

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weise bei einer Expansionsmaschine, welche zu Kühlzwecken eingesetzt wird. In diesem Falle ist das Hochdruekfluid, welches der zentralen Tasche 206 zugeführt wird, die Antriebseinrichtung.

Die Schwingverbindung bzw. Schwenkverbindung, welche die Anordnung mit dem Anschlußstab und der Kugellagereinrichtung aufweist, sowie der Stift sind mit der Kurbel über eine oder mehrere Druckfedern gemäß Pig. 29 verbunden. Ein T-förmiger Bolzen 265 ist an dem Verbindungsstab 253 angebracht und erstreckt sich durch die Wand der Kurbel 252 hindurch, welcher eine flache Ausnehmung 266 auf ihrer äußeren Oberfläche aufweist, die als Sitz für die konzentrischen Federn 267 und 268 dient, die mit Hilfe einer Federhalterung 269 unter Druck gehalten sind, welche in einstellbarer Weise mit Hilfe einer Mutter 270 an dem T-förmigen Bolzen 265 angebracht ist. Die Federn 267 und 268 stehen unter Vorspannung, so daß eine gewünschte Kraft erreicht wird, und zwar mit Hilfe der drehbaren Mutter 270. Die Anzahl der Federn und das Maß der Vorspannung können derart gewählt werden, daß ein vorgegebener Teil der Zentrifugalkraft kompensiert wird, welche auf das umlaufende Schneckenelement wirkt, während es seine volle Exzentrizität beim Lauf erreicht. Somit ziehen beim Betrieb die Federn auf das Schwenkverbindungselement oder Schwingverbindungselement zurück und üben auf diese Weise eine Zentripedalkraft auf das umlaufende Schneckenelement aus, wobei der Unterschied zwischen der Zentrifugal- und der Zentripedalkraft im wesentlichen gleich der tangentialen Dichtungskraft ist. Dies bedeutet wiederum, daß die tangentiale Dichtungskraft eingestellt werden kann, indem das Maß der Vorlast auf den Federn entsprechend verändert wird.

Beim Anlassen und beim Abschalten (ebenso wie in Perioden, in welchen kein Umlauf erfolgt) bewirken die Federn, daß die Schwenkverbindung oder Schwingverbindung nach innen gezogen

wird, d.h. in Richtung auf die innere Oberfläche 271 der Kurbel, so daß der schmale Spalt 272 gemäß Fig. 29 nicht vorhanden ist. Dies bedeutet, daß der Exzentrizitäts-Radius des umlaufenden Schneckenelementes etwas kleiner ist als der normale Betriebsumlaufradius. Wenn die Geschwindigkeit der Maschine zunimmt, nimmt auch die Zentrifugalki^ft des umlaufenden Schneckenelementes zu, und sie erreicht einen Punkt, an welchem die Haltefederkraft ausgeglichen wird, und sie erreicht schließlich einen Wert, welcher größer ist als die Haltefederkraft. Auf diese Weise kann der Abschnitt beim Anfahren und beim Abstellen der Vorrichtung jeweils in der Weise geführt werden, daß die beiden V/ickelelemente nicht miteinander in Berührung stehen. Dies bedeutet wiederum, daß der Motor 261, welcher die Hauptwelle 250 antreibt, nicht unter Last angelassen werden muß, sondern daß die Last erst entsteht, wenn die Geschwindigkeit der Maschine zunimmt. Dieselben vorteilhaften Bedingungen treten natürlich auch beim Abstellen der Maschine ein.

Gemäß Fig. 26 hat die Antriebseinrichtung auch einander gegenüber angeordnete Gegengewichte, und zwar ein erstes Gegengewicht 273, welches mittels Schrauben 274- an der Schulter 275 der Kurbel 252 angebracht ist, und ein zweites Gegengewicht 276, welches mittels Schrauben 277 an einem mit einem Flansch ausgestatteten Ansatz 278 der Kurbel 252 angebracht ist. Die Gegengewichte haben eine solche Größe und sind derart auf der Kurbelwelle angeordnet, daß Vibrationen beim Lauf der Maschine ausgeschaltet werden. Es ist ersichtlich, daß das größere erste Gegengewicht 273 in der Weise angeordnet ist, daß es eine Zentrifugalkraft in derselben Richtung ausübt, in welcher die Zentripedalkraft der Federn 267 und 268 wirkt (siehe Fig. 29).

Bei dem als Beispiel in der Fig. 26 dargestellten Kompressor wird eine axiale Belastung auf das umlaufende Schneckenelement 201 in der Form eines Fluiddrucks ausgeübt, der auf die Stirnplatten-Oberfläche 245 wirkt. Dazu wird ein Teil des inneren

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Volumens 280, welches innerhalb des Gehäuses 215 festgelegt ist, unter Druck gesetzt. Obwohl es möglich ist, das gesamte Volumen 280 unter Druck zu setzen, hat gemäß Pig. 26 der Kompressor einen Abschluß 281 innerhalb des Volumens 280. Der Abschluß 281 ist derart ausgebildet, daß er als flacher Behälter mit einem Rand aufgebaut ist, wobei der Rand 282 über einen Dichtungsring 283 eine Dichtung mit der Innenwand des Abschnittes 219 der rückwärtigen Gehäusewand 218 bildet. Eine Mehrzahl von Einstellschrauben 284 halten den Abschluß 281 in seiner Lage und verhindern seine Drehung. Ein ringförmiges Element 222 der rückwärtigen Gehäusewand dient dazu, den Abschluß 281 gegenüber der Kurbel 251 ausgerichtet zu halten, welche durch eine zentrale Öffnung 285 in der rückwärtigen Wand 286 des Gehäuses hindurchgeht. Die Öffnung 285 ist derart ausgebildet, daß sie den Sitz für eine Reibdichtung 287 bildet, welche die Kurbel 252 berührt. Auf diese Weise ist das Volumen 288 innerhalb des Abschlusses 281 gegenüber dem Volumen 280 isoliert, es steht jedoch mit dem Volumen 289 in Fluidverbindung, welches durch die rückwärtige oder die äußere Seite 245 des umlaufenden Schneckenelementes begrenzt ist, und zwar durch einen ringförmigen Abstand 290, und welches gegenüber den Fluidtaschen zwischen den Schneckenelementen durch die Dichtung zwischen den Oberflächen 208 und 209 isoliert ist.

Das Einführen eines Hochdruckfluids wie Luft in das Volumen 288 durch eine geeignete Einlaßleitung 291 erzeugt dadurch eine pneumatische axiale Belastungskraft, welche auf das umlaufende Schneckenelement wirkt, um es gegen das stationäre Schneckenelement zu drücken. Dies bedeutet, daß das Wickelelement 203 des umlaufenden Schneckenelementes 201 einen abdichtenden Kontakt über seine gesamte Länge mit der Oberfläche 295 der stationären Stirnplatte 191 bewirkt, und zwar aufgrund der axialen Federung/Dichtung des umlaufenden Schneckenelementes, welche durch die U-förmige Feder 205 gebildet wird, so daß eine radiale Abdichtung gewährleistet ist. In ähnlicher

Weise stellt das Wickelelement 192 des stationären Schneckenelementes 190 einen abdichtenden Kontakt über seine gesamte ■ Länge mit der Oberfläche 296 der umlaufenden Stirnplatte 202 her, und zwar durch die axiale Federung/Dichtung des stationären Schneckenelementes, welche durch die U-förmige Feder 200 herbeigeführt wird. Da die U-förmigen Federn 205 und 200 die tangentiale Dichtung aufrechterhalten, welche durch die Schwingverbindungs-Antriebseinrichtung herbeigeführt wird, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Schneckenelementen einen außerordentlich hohen Wirkungsgrad auf. Gleichzeitig müssen wegen der Eigenschaft der axialen Federung, welche der Konstruktion der Schneckenelemente eigen ist, und wegen der radialen Federeigenschaften, welche durch die Antriebseinrichtung herbeigeführt werden, alle Oberflächen der Vorrichtung nur mit herkömmlichen Toleranzen gefertigt werden. Dies trägt stark dazu bei, daß die Herstellungskosten vermindert werden, wenn die erfindungsgemäßen Schneckenelemente verwendet werden.

- Patentansprüche -

Claims

261729Π Patentansprüche

1. Schneckenelement zur Verwendung in einer Vorrichtung, in welcher ein komplementäres Schneckenelement vorhanden ist, welches dazu dient, durch eine umlaufende Bewegung von einem der Schneckenelemente sich bewegende Fluidtaschen und Zonen unterschiedlichen Fluiddrucks zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnplatte vorgesehen ist, welche auf einer ihrer Oberflächen, die als eine der Begrenzungen der Fluidtaschen dient, eine involutenförmige Nut aufweist, und daß ein getrenntes Involuten-Wickelelement vorhanden ist, dessen Involutenform derart ausgebildet ist, daß sie der Form der Nut entspricht, wobei das Involuten-Wickelelement in die Nut einsetzbar ist.

2. Schneckenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in die eine der Oberflächen der Stirnplatte eingeschnitten ist.

5· Schneckenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in einer Involutenbahn auf der einen der Oberflächen der Stirnplatte ausgebildet ist.

4-. Schneckenelement nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß das Involuten-Wickelelement derart in der Nut angeordnet ist, daß es kleine axiale und radiale Auslenkungen ausführen kann.

5- Schneckenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch welche eine axiale Kraft auf die Nut ausgeübt wird.

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6. Schneckenelement nach Anspruch. 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausübung einer axialen Kraft derart ausgebildet ist, daß axiale Federungs/ Dichtungs-Eigenschaften bei dem WickeIelernent erzeugt werden und daß die Fluidleckage durch die Nut auf ein Minimum gebracht ist.

7- Schneckenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Hilfs-Feder/Dichtung vorgesehen ist, welche der Stirnfläche des Involuten-Wickelelementes zugeordnet ist, welche derart ausgebildet ist, daß sie mit der Stirnplatte des komOlementären Schneckenelementes in Berührung steht.

8. Schneckenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufbringung einer axialen Kraft dienende Einrichtung pneumatische Kräfte verwendet und daß in der Nut ein Druckfluid vorhanden ist.

9· Schneckenelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufbringung einer axialen Kraft dienende Einrichtung weiterhin eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, mechanische Kräfte zu liefern.

10. Schneckenelement nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Lieferung mechanischer Kräfte eine MehrzaüL von Druckfedern aufweist.

11. Schneckenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung einer axialen Kraft dienende Einrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung einer mechanischen Kraft aufweist.

12. Schneckenelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung einer mechanischen Kraft dienende Einrichtung ein elastomeres Element aufweist, welches sich über die gesamte Länge der Nut erstreckt.

13. Schneckenelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufbringung einer mechanischen Kraft dienende Einrichtung eine konvolutenförmig ausgebildete Feder/Dichtung aufweist, die sich über die gesamte Länge der Nut erstreckt.

14·. Schneckenelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder/Dichtung eine U-förmige Feder aufweist.

15. Schneckenelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder/Dichtung einen involutenförmig ausgebildeten, abgestuften Dichtungsstreifen aufweist, der einander gegenüber angeordnete Berührungsenden aufweist, und daß zwei einander gegenüber angeordnete involutenförmig ausgebildete Wellenfedern vorhanden sind, welche dazu dienen, axiale Kräfte auf die Berührungsenden des Dichtungsstreifens auszuüben.

16. Schneckenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Involuten-Wickelelement starr in der Nut angeordnet ist und an der Stirnplatte befestigt ist.

17. Schneckenelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungs-Stirnfläche des Involuten-Wickelelementes derart ausgebildet ist, daß sie mit der Stirnplatte des komplementären Schneckenelementes in Berührung steht und eine axiale Federung/Dichtung aufweist.

18. Schneckenelement nach Anspruch 17_T dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Federung/Dichtung in Kombination ein Involuten-Dichtungselement, welches derart ausgebildet ist, daß es dem Involuten-Wickelelement angepaßt ist, sowie eine Dichtungselement-Betätigungseinrichtung aufweist, welche dazu dient, das Dichtungselement in der Weise zu betätigen, daß es mit der Stirnseite des

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komplementären Schneckenelementes in Berührung kommt.

19· Schneckenelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungs-Stirnfläche des Involuten-Wickelelementes in der Weise mit einer Nut ausgestattet ist, daß ein Kanal gebildet ist, in welchem das Dichtungselement angeordnet ist, welches eine Breite hat, die geringer ist als die Breite des Kanals, so daß auf diese Weise das Dichtungselement die axiale und die radiale Bewegung innerhalb des Kanals ausführen kann.

20. Schneckenelement nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselement-Betätigungseinrichtung pneumatische Kräfte liefert und daß ein Druckfluid in dem Kanal vorhanden ist.

21. Schneckenelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von auf Abstand voneinander angeordneten Druckfedern vorhanden sind, welche derart in dem Kanal angeordnet sind, daß sie eine axiale Kraft auf das Dichtungselement ausüben.

22. Schneckenelement nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselement-Betätigungseinrichtung ein elastomeres Element in dem Kanal aufweist, welches eine axiale Kraft auf das Dichtungselement ausübt.

23· Schneckenelement nach Anspruch 19j dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselement-Betätigungseinrichtung eine involutenförmig ausgebildete Dichtung/ Feder in dem Kanal aufweist, welche eine axiale Kraft auf das Dichtungselement ausübt.

24. Schneckenelement nach Anspruch 23? dadurch gekennzeichnet, daß die Feder/Dichtung einen U-förmigen Querschnitt aufweist.

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25·Schneckenelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder/Dichtung in Kombination einen abgestuften Dichtungsstreifen mit zwei Berührungs-Stirnflächen und weiterhin einander gegenüber angeordnete, involutenförmig ausgebildete Wellenfedern aufweist, welche dazu dienen, die Stirnflächen mit den Oberflächen des Kanals und dem Dichtungselement in Berührung zu bringen.

26. Schneckenelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement aus einem selbstschmierenden synthetischen Harz besteht.

27. Schneckenelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungs-Stirnfläche des Involuten-Wickelelementes derart ausgebildet ist, daß sie einen zentral angeordneten Wickelelementenansatz bildet, daß das Dichtungselement eine trogförmige Konfiguration hat, welche einen Fluidkanal festlegt, in welchen sich der Wickelelementenansatz erstreckt, daß die Breite des Kanals größer ist als die Breite des Wickelelementenansatzes, wodurch das Dichtungselement sowohl eine axiale als auch eine radiale Bewegung in bezug auf den Wicieleleraentenansatz ausführen kann, unddaß die Breite des Dichtungselementes kleiner ist als diejenige des zugehörigen Wickelelementes.

28. Anordnung aus komplementären Schneckenelementen zur Verwendung in einer Vorrichtung mit Schneckenelementen, bei welcher sich bewegende Fluidtaschen und Zonen unterschiedlichen Fluiddrucks innerhalb der Vorrichtung gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Schneckenelement vorgesehen ist, welches eine erste Stirnplatte aufweist, die auf der einen ihrer Oberflächen, die als eine der Begrenzungen der Fluidtaschen dient, eine erste involutenförmige Nut aufweist, daß das erste Schneckenelement weiterhin ein getrenntes erstes Involuten-

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Wickelelement hat, welches eine erste Berührungs-Stirnflache aufweist und in der Weise involutenförmig ausgebildet ist, daß es der Konfiguration der ersten Hut entspricht und in die erste Nut einsetzbar ist, daß weiterhin ein zweites Schneckenelement vorhanden ist, welches eine zweite Stirnplatte aufweist, die auf einer ihrer Oberflächen, die als "^J weitere Begrenzung für die Fluidtaschen dient, eine zweite involutenförmige Nut aufweist, daß das zweite Schneckenelement weiterhin ein getrenntes, zweites Involuten-Wickelelement hat, welches eine zweite Berührungs-Stirnfläche aufweist, die in der Weise involutenförmig ausgebildet ist, daß sie der Konfiguration der zweiten Nut entspricht und in die zweite Nut einsetzbar ist, daß weiterhin eine erste und eine zweite axiale Federung/Dichtung jeweils dem ersten und dem zweiten Wickelelement zugeordnet sind, wodurch die erste Beriihrungs-Stirnfläche des ersten Wickelelementes eine Berührung mit der zweiten Stirnplatte aufrechterhält und die zweite Berührungs-Stirnfläche des zweiten Wickelelementes eine Berührung mit der ersten Stirnplatte aufrechterhält, um eine radiale Abdichtung der sich bewegenden Fluidtaschen zu erreichen.

29· Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Wickelelement in der ersten und der zweiten Nut jeweils angeordnet sind, und zwar in der Weise, daß sie kleine axiale und radiale Auslenkungen ausführen können, und daß die erste und die zweite axiale Federung/Dichtung innerhalb der Nuten angeordnet sind.

30. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Wickelelement starr jeweils in der ersten und der zweiten Nut angeordnet sind und jeweils an der ersten bzw. der zweiten Stirnplatte angebracht sind und daß die erste und die zweite axiale Federung/Dichtung jeweils der ersten bzw. der zweiten Berührungs-Stirnfläche zugeordnet sind.

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31. Anordnung nach Anspruch 30» dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite axiale Federung/Dichtung in Kombination ein erstes und ein zweites Involuten-Dichtungselement aufweist, welches jeweils derart ausgebildet ist, daß es mit dem ersten und dem zweiten Wickelelement jeweils übereinstimmt, und weiterhin eine erste Dichtungselement-Betätigungseinrichtung, welche dazu dient, das erste Dichtungselement in eine dichtende Berührung mit der zweiten Stirnplatte zu bringen, sowie eine zweite Dichtungselement-Betätigungseinrichtung, welche dazu dient, das zweite Dichtungselement in eine dichtende Berührung mit der ersten Stirnplatte zu bringen.

32. Anordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Berührungs-Stirnfläche des ersten und des zweiten Wickelelementes jeweils eine Nut hat und daß die Dichtungselemente in dieser Nut jeweils angeordnet sind.

33. Anordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Berührungs-Stirnfläche des ersten und des zweiten Wickelelementes jeweils einen ersten und einen zweiten zentralen Ansatz haben und daß das erste und das zweite Dichtungselement jeweils eine trogähnliche Konfiguration haben, welche Nuten aufweisen, deren Größe so bemessen ist, daß sie mit den Ansätzen zum Eingriff gelangen und die axiale Federung/Dichtung aufnehmen.

34.Anordnung nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Dichtungselement-Betätigungseinrichtung jeweils eine erste und eine zweite Feder/Dichtung aufxieist.

35. Anordnung nach Anspruch 34·, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und der zweiten Federdichtungen eine Feder mit einem U-förmigen Querschnitt hat.

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36. Anordnung nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und der zweiten Federdichtung · in Kombination einen abgestuften Dichtungsstreifen mit zwei Berührungs-Stirnflächen und gegenüber angeordneten involutenförmigen Wellenfedern hat, um die Stirnflächen mit der zugehörigen Stirnplatte und den Berührungs-Stirnflächen zum Eingriff zu bringen.

37· Fluidverdränger-Vbrrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationäres Schneckenelement vorgesehen ist, welches aus einer stationären Stirnplatte gebildet ist, die in ihrer einen Oberfläche eine involutenförmige Nut aufweist, daß weiterhin ein getrenntes stationäres involutenförmiges Wickelelement in der Hut in der stationären Stirnplatte angeordnet ist, daß weiterhin ein umlaufendes Schneckenelement vorhanden ist, welches aus einer umlaufenden Stirnplatte gebildet ist, die in ihrer einen Oberfläche eine involutenförmige Nut aufweist, wobei ein getrenntes umlaufendes involutenförmiges Wickelelement in der Nut in der umlaufenden Stirnplatte angeordnet ist, daß weiterhin eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, welche eine Hauptwelle und eine dazu parallele Welle des umlaufenden Schneckenelementes hat, um das umlaufende Schneckenelement in Drehung zu versetzen, wodurch die Involuten-Wickelelemente sich in sich bewegenden Linien berühren, um xi/enigstens eine sich bewegende Tasche mit einem veränderlichen Volumen und Zonen unterschiedlichen IFluiddrucks auf beiden Seiten des sich bewegenden Linienkontaktes abzudichten und festzulegen, daß die Antriebseinrichtung eine radiale Federverbindungseinrichtung zwischen der Hauptwelle und der Welle des umlaufenden Schneckenelementes aufweist, um eine tangentiale Abdichtung entlang der sich bewegenden Berührungslinien zu schaffen, daß weiterhin eine axiale Federung/Dichtung vorgesehen ist, welche dem stationären und dem umlaufenden Wickelelement zugeordnet sind, wodurch das stationäre Wickelelement eine Berührung mit der anderen Oberfläche der umlaufenden Stirnplatte aufrechterhält und das umlaufende Wickelelement eine Berührung mit der

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anderen Oberfläche der stationären Stirnplatte aufrechterhält, daß weiterhin eine Hochdruck-Fluidleitung vorgesehen ist, welche mit der Zone des höchsten Druckes verbunden ist, daß weiterhin eine Niederdruck-Fluidleitung vorhanden ist, welche mit der Zone des geringsten Druckes verbunden ist, daß weiterhin eine Kupplungseinrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, um die Schneckenelemente in einer festen Winkelbeziehung zueinander zu halten, daß weiterhin eine Einrichtung zur Ausübung einer axialen Kraft vorgesehen ist, um eine solche axiale Kraft zu liefern, daß das stationäre Involuten-Wickelelement des stationären Schneckenelementes in eine axiale Berührung mit der umlaufenden Stirnplatte des umlaufenden Schneckenelementes gebracht wird und daß das umlaufende Involuten-Wickelelement des umlaufenden Schneckenelementes in eine axiale Berührung mit der stationären Stirnplatte des stationären Schneckenelementes gebracht wird, so daß dadurch in Verbindung mit der axialen lederung/Dichtung eine radiale Abdichtung der Taschen erreicht wird.

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in der stationären und in der umlaufenden Stirnplatte in die Oberfläche der Stirnplatte jeweils eingeschnitten sind.

39· Vorrichtung nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre und das umlaufende Wickelelement jeweils in der stationären bzw. der umlaufenden Nut derart angeordnet ist, daß es kleine axiale und radiale Auslenkungen ausführen kann, und daß die axiale Federung/Dichtung innerhalb der Nuten angeordnet ist, so daß dadurch das stationäre und das umlaufende Wickelelement eine Berührung mit jeweils der umlaufenden und der stationären Stirnplatte aufrechterhalten, und zwar direkt über die Berührungs-Stirnflächen des stationären und des umlaufenden Wickelelementes.

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40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch g e k e η η zeichne't, daß hilfsweise eine axiale Federung/ Dichtung ,jeweils der stationären und der umlaufenden Wickelelementen-Stirnflache zugeordnet ist.

4-1. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das stationäre und das umlaufende Wickelelement jeweils starr in der stationären bzw. der umlaufenden Nut angebracht ist und jeweils an der stationären bzw. der umlaufenden Stirnplatte angebracht ist und daß die axiale Federung/Dichtung den Berührungs-Stirnflächen der Wickelelemente zugeordnet ist, wodurch das stationäre und das umlaufende Wickelelement jeweils eine Berührung mit der umlaufenden bzw. der stationären Stirnplatte aufrechterhalten.

4-2. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Federverbindungs-Einrichtung eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, eine Zentripedal-Hadialkraft zu liefern, welche derart beschaffen ist, daß sie zumindest einen Teil der Zentrifugalkraft kompensiert, welche auf das stationäre Schneckenelement liefert, wodurch eine tangentiale Dichtung durch die Radialkraft zwischen dem umlaufenden und dem stationären Schneckenelement auf einem Pegel erreicht wird, welcher dazu geeignet ist, sowohl die Abnutzung als auch die interne Fluidleckage auf ein Minimum zu bringen.

4-3. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen Motor aufweist, welcher mit der Hauptwelle verbunden ist, und daß die Vorrichtung ein Kompressor ist.

44. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, ein Hochdruckfluid in die Hochlruok-Fluidleitung einzuführen, und daß die Vor-

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ricntung eine Expansionsvorrichtung ist.

45· Vorrichtung nach Anspruch 37j dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, welches die Schneckenelemente, die radiale Federverbindungs-Einrichtung, die axiale Federung/Dichtung und die Kupplungseinrichtung enthält.

46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Stirnplatte an dem Gehäuse über eine Platte befestigt ist, welche einen Involutenkanal festlegt, der zur Zirkulation eines Kühlfluids dient, welches mit der stationären Stirnplatte in Berührung ist.

47·Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausübung einer axialen Kraft eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, innerhalb des Gehäuses eine im wesentlichen fluiddichte Kammer festzulegen, welche zum Teil durch die umlaufende Stirnplatte begrenzt ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, Druckfluid in die Kammer einzuführen.

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