DE2639174C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine der Spiral­ bauweise mit einem stationären und einem umlaufenden Spiralelement, die jeweils eine Stirnplatte und eine davon abstehende evolventenförmige Spiralwand aufweisen, mit einer das umlaufende Spiralelement auf einer Kreisbahn führenden Kurbelwelle und mit einer die Eigenrotation des umlaufenden Spiralelements verhindernden Kupplung, mit einer radial federnden Verbindung zwischen der Kurbelwelle und dem umlaufenden Spiralelement, wodurch die Spiralwände zur Ausbildung von volumenveränderlichen Arbeitskammern bei linienförmiger Berührung in abdichtenden Kontakt gebracht werden, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Axialkraft zwischen dem umlaufenden und dem stationären Spiralelement, so daß jeweils die Stirnplatte des einen Spiralelements mit einer Stirnfläche der Spiralwand des anderen Spiralelements in abdichtenden Kontakt gebracht wird.

Eine solche Rotationskolbenmaschine ist bekannt durch die US-PS 38 84 599.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskol­ benmaschine der vorgenannten Art mit einer Kühleinrichtung derart zu versehen, daß auch bei großen Abmessungen der Maschine Verformungen aufgrund unterschiedlicher Erwärmungen der Spiralelemente im Betrieb vermieden werden.

Erreicht wird dies dadurch, daß in den Stirn­ platten und den Spiralwänden des stationären und des um­ laufenden Spiralelements geschlossene Kanäle zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit ausgebildet sind, wobei die Kanäle in den Stirnflächen evolventenförmig verlaufen und die Kanäle in den Spiralwänden sich über deren gesamte Spiral­ länge erstrecken.

Vorzugsweise sind die Stirnplatten des umlaufenden und des stationären Spiralelementes je aus zwei Platten zusammen­ gesetzt, von denen eine eine Evolventennut aufweist und die andere daran anliegt, so daß der abgeschlossene Kanal gebildet wird.

Zweckmäßig umfassen bei einer Rotationskolbenmaschine der obengenannten Art die in den Spiralwänden ausgebildeten Kanäle wenigstens zwei parallele Kanäle.

Es wird nicht verkannt, daß beispielsweise durch die DE-OS 22 25 327 bereits Kühlungen von solchen Spiralkolben bzw. Spiralkolbenelementen bekannt sind. Hier geht es aber um Kühlungen am äußersten Ende der Spiralkolben in Form von dort angebrachten Taschen. Eine gleichförmige Kühlung und damit die Vermeidung von Verformungen aufgrund unter­ schiedlicher Erwärmung war nicht gewährleistet.

Mit der Maßnahme nach der Erfindung ist es zudem möglich, neben Luft mit anderen Fluiden, wie z. B. Helium zu arbeiten, gegebenenfalls ohne Verwendung eines Schmiermittels. Durch die Maßnahme nach der Erfindung (praktisch eine Temperatur­ steuerung der Spiralelemente) brauchen die Bauteile nicht mit einer hohen Anfangsgenauigkeit hergestellt werden. Die Abnutzung der selbstschmierenden Lagermaterialien kann auf einem Minimum gehalten werden und die innenliegenden Kühl­ kanäle innerhalb des umlaufenden Elements sowie der Innen­ kanal der Stirnplatte stehen in Fluidverbindung mit einer Öltasche des ölgeschmierten Schublagers, so daß Schmieröl als Kühlmittel für das umlaufende Spiralelement benutzt werden kann. Dieses als Kühlmittel dienende Schmieröl wird durch die Kühlkanäle des umlaufenden Spiralelementes so hin­ durchgeführt, daß es in einen Ölsumpf ablaufen kann, wo es nach entsprechender Kühlung dem Kreislauf erneut zugeführt wird. Ein anderes geeignetes Kühlfluid, beispielsweise Wasser, kann verwendet werden. Eine Dichtungsausbildung durch die Spiralkolbenele­ mente zwischen den Stirnplatten ist vorgesehen. Diese An­ ordnung bietet die Möglichkeit, gegebenenfalls selbstschmie­ rende Oberflächen auf den sich berührenden Flächen des Evol­ ventenelements und der Stirnplattenoberflächen vorzusehen:

Hierdurch kann die Vorrichtung trocken laufen. Schließlich kann eine Einrichtung angeordnet sein, die dazu dient, die sich berührenden Oberflächen dazu zu bringen, daß sie sich derart einschleifen oder einlaufen, daß eine gute Passung und eine wirksame Abdichtung erreicht wird.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rotationskolbenmaschine der Spiralbauweise, welche mit einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ausgestat­ tet ist,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Ebene 3-3 in der Fig. 1, welcher den evolventenförmig ausgebildeten Kühlkanal für die Stirnplatte des stationären Spiralelements veranschaulicht,

Fig. 3 einen detaillierten Querschnitt durch einen Teil der Vorrichtung, welcher die Fluideinlaßverbindung für die inneren Kanäle des Evolventenstreifens des sta­ tionären Spiralelementes veranschaulicht, welcher weiterhin den Kühlfluideinlaß und die Auslaßdurch­ gänge darstellt, welche dem umlaufenden Spiralele­ ment zugeordnet sind, und welcher schließlich die Konstruktion der Spiralelemente darstellt,

Fig. 4 einen detaillierten Querschnitt durch einen anderen Teil der Vorrichtung, welcher die Fluidauslaßver­ bindung für die inneren Kanäle des Evolventenstrei­ fens des stationären Spiralelementes und die Dich­ tungseinrichtung zum Isolieren der sich bewegenden Fluidtaschen darstellt,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Evolventenstreifen, wel­ cher eine Möglichkeit zur Ausbildung der darin ange­ ordneten internen Kühlkanäle veranschaulicht,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Ebene 7-7 in der Fig. 1, welcher den Arbeitsfluid­ einlaß und die Austrittsöffnungen sowie die inter­ nen Kanäle der Streifen veranschaulicht,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Ebene 8-8 in der Fig. 1, welcher die Berührungsseite des ölgeschmierten Schub­ lagers veranschaulicht.

Bei einer Rotationskolbenmaschine der Spiralbauweise werden die Spiralwände bei linienförmiger Berührung in abdichtenden Kontakt gebracht, wodurch volumenveränderliche Arbeitskammern gebildet werden. Es ist eine Einrichtung für die Aufbringung einer Axialkraft zwischen dem umlaufenden und stationären Spiral­ element vorgesehen. Hierdurch werden die Stirnplatten des einen Spiralelementes mit einer Stirnfläche der Spiralwand des anderen Spiralelementes in abdichtenden Kontakt gebracht. Die Vorrichtung kann, je nachdem wie sie betrieben wird, einmal als Kompressor, einmal als Expansionsmaschine aus­ gebildet sein, bleibt jedoch das Fluidvolumen im wesentlichen konstant, unabhängig von seinem Druck, dann arbeitet die Vorrichtung als Pumpe. Unter dem Begriff "Spiralelement" ist dasjenige Bauteil zu verstehen, welches die Stirnplatte sowie diejenigen Elemente umfaßt, welche die Berührungs­ flächen festlegen, die miteinander längs einer sich bewegen­ den Linie in Berührung stehen. Sie können beispielsweise die Konfiguration einer Spiralevolvente, eines Kreisbogens oder dergleichen haben.

Nach der dargestellten beispielsweisen Ausführungsform der Fig. 1 ist ein Kompressor vorgesehen.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 verfügt über ein stationäres Spiralelement 10 und ein umlaufendes Spiralelement 11. Das stationäre Spiralelement 10 weist eine Stirnplatte auf, die in ihrer Gesamtheit mit 12 bezeichnet ist. Die Kontakt/ Dichtungs-Flächen der Stirnplatte 12 und der Spiralwand 13 können vorzugsweise selbstschmierend ausgebildet sein. Nach dieser Ausführungsform weisen diese Oberflächen getrennte Schichten eines selbstschmierenden Materials auf, beispiels­ weise eines gefüllten Polytetrafluoräthylens, welches auf einer Metallstirnplatte und der Spiralwand angeordnet ist. Somit ist eine Schicht 12 a (siehe Fig. 3 und 4) eines selbst­ schmierenden Materials für die Stirnplatte 12 sowie eine Schicht 13 a eines solchen Materials für die Kontaktoberflächen der Spiralwand 13 vorhanden. Wenn in ei­ ner alternativen Ausführungsform diese Kontaktoberflächen selbstschmierend sind, so können sie auch dadurch herge­ stellt sein, daß die Metalloberflächen direkt in entspre­ chender Weise behandelt sind, oder sie können dadurch ge­ bildet sein, daß die miteinander in Berührung stehenden Elemente vollständig aus einem selbstschmierenden Material hergestellt sind.

In ähnlicher Weise weist das umlaufende Spiralelement 11 eine Stirnplatte 14 mit einer selbstschmierenden Schicht 14 und einen Evolventenstreifen 15 auf, der eine Kontakt­ oberfläche 15 a hat, die aus einem daran angebrachten selbst­ schmierenden Material besteht.

Wenn das umlaufende Spiralelement 11 in der Weise angetrie­ ben wird, daß es sich um das stationäre Spiralelement 10 dreht (durch eine unten beschriebene Einrichtung), so wer­ den zwischen den Stirnplatten und den Streifen eine Mehr­ zahl von sich bewegenden Fluidtaschen 16, 17, 18, 19 und 20 festgelegt, in welchem der Fluiddruck von dem Umfang aus nach innen wächst. Um eine Spiraleinrichtung mit gutem Wir­ kungsgrad zu schaffen, ist es notwendig, eine wirksame ra­ diale Dichtung zwischen der Kontaktoberfläche 21 (siehe Fig. 3) des Evolventenstreifens 13 des stationären Spiral­ elementes und der Oberfläche 22 der Stirnplatte 14 des um­ laufenden Spiralelementes sowie zwischen der Kontaktober­ fläche 23 des Evolventenstreifens 15 des umlaufenden Spiral­ elementes und der Oberfläche 24 der Stirnplatte 12 des sta­ tionären Spiralelementes zu gewährleisten. Eine wirksame kontinuierliche tangentiale Dichtung entlang der sich be­ wegenden Kontaktlinien zwischen den Evolventenstreifen wie entlang der Linie 31 wird dadurch erreicht, daß eine geeig­ nete Kombination aus entsprechend sorgfältiger Bearbeitung, entsprechendem Einfahren oder Einlaufen und zweckmäßiger Wahl der unten beschriebenen Antriebseinrichtung vorgesehen wird.

Die Stirnplatte 12 des stationären Spiralelementes besteht aus der Stirnplatte 25 des vorderen Gehäuses und einer gegen­ überstehenden Platte 26. Einen gemeinsamen Teil mit der Stirn­ platte 25 des vorderen Gehäuses bildet das vordere Spiralge­ häuse 27, welches in einem Flansch 28 endet. Die Gehäusestirn­ platte 25, welche der Platte 26 gegenübersteht, das Spiralge­ häuse 27 und der Flansch 28 bilden die vordere Einheit 29 des Kompressorgehäuses. Eine Mehrzahl von Rippen 30 dienen das Wärmeübergangs-Oberflächen, um dieses vordere Gehäuse­ teil zu kühlen. Eine abgestuft ausgebildete rückwärtige Ge­ häuseeinheit 34, welche die Teile 35, 36, 37 und 38 umfaßt, ist über Flanschteile 39, 40 und 41 fest mit der vorderen Gehäuseeinheit 29 mit Hilfe einer Mehrzahl von Schrauben 42 verbunden und durch einen elastomeren Dichtungsring 43 abge­ dichtet. Der rückwärtige Gehäuseteil 34 hat eine Mehrzahl von äußeren Rippen 44, die ebenfalls als Kühloberflächen für die­ se Gehäuseeinheit dienen.

Die Fluidtasche 17, welche die Zone des höchsten Druckes dar­ stellt, steht über die Fluidöffnung 46 und den Durchgang 47 in der Stirnplatte 26 mit einer (nicht dargestellten) Fluid­ leitung in Fluidverbindung, durch welche komprimiertes Fluid vom Kompressor geliefert wird. Fluid, welches komprimiert wer­ den soll, wird in die Umfangsfluidtasche 20 durch gegenüber angeordnete Einlässe 48 und 49 eingeführt (siehe Fig. 6), welche gegebenenfalls an Fluidleitungen angeschlossen sein können, die zu einer Fluidquelle führen. Wenn die Vorrich­ tung als Expansionsmaschine arbeitet, dann wird natürlich Hochdruckfluid durch die Öffnung 46 geliefert, und es wird Niederdruckfluid durch die Öffnungen 48 und 49 abgeführt. Die oben beschriebenen Bauteile sind ein Bestandteil einer grundsätzlichen Anordnung einer erfindungsgemäßen Spiralvor­ richtung.

Um eine Innenkühlung der stationären Stirnplatte 12 durch­ zuführen, hat sie einen evolventenförmigen Fluidkühlkanal 50, der in geeigneter Weise ausgebildet ist, indem eine evolven­ tenförmige Nut 51 (siehe Fig. 2) in diejenige Oberfläche der gegenüberstehenden Platte 26 eingefügt wurde, welche die Ge­ häusestirnplatte 25 berührt, so daß durch Vereinigung dieser Bauteile miteinander der Kanal 50 festgelegt ist.

Eine geeignete Einrichtung dient dazu, ein geeignetes Kühl­ mittel wie Wasser oder Öl in den Evolventenkanal 50 einzufüh­ ren, der mit einer Einlaßöffnung 53 und einer Auslaßöffnung 54 ausgestattet ist (siehe Fig. 2). Diese Öffnungen weisen gemäß der Darstellung der Öffnung 53 in der Fig. 1 vorzugs­ weise eine durch die gegenüberliegende Platte 26 hindurch­ gebohrte Öffnung auf, haben weiterhin einen mit Innengewinde versehenen Ansatz 55, der an der gegenüberliegenden Platte befestigt ist, und eine mit Gewinde versehene Leitung 56, die mit dem Ansatz 55 zum Eingriff gebracht werden kann, um das Kühlfluid von einer nicht dargestellten Quelle zuzufüh­ ren. Die Austrittsöffnung 54 ist ähnlich aufgebaut.

Eine Kühlung des Streifens oder Streifenelementes 13 wird dadurch erreicht, daß ein Kühlfluid durch zwei parallele Fluidkanäle 70 und 71 zirkuliert, welche sich im wesent­ lichen über die gesamte Länge des Streifens oder Streifen­ elementes erstrecken (siehe Fig. 6). Es liegt auch im Rah­ men der Erfindung, anstelle von zwei Kühlkanälen nur einen Kühlkanal in dem Spiralelementenstreifen zu verwenden. Die Fig. 5 veranschaulicht einen Weg, auf welchem der Streifen 13, welcher interne Kanäle 70 und 71 aufweist, hergestellt werden kann, indem zunächst tiefe Nuten 72 und 73 aus jedem Ende der Streifenoberfläche 74 herausgearbeitet werden, wo­ bei die Breite dieser Nuten die gewünschte Breite der end­ gültigen Fluidkanäle 70 und 71 ist. In einem zweiten Ar­ beitsgang, welcher von beiden Seiten her ausgeführt wird, werden dann Nuten 75 und 76 mit einer Breite herausgearbei­ tet, daß Schultern 77 und 78 gebildet werden, welche derart angeordnet sind, daß die gewünschte Länge des Fluidkanals entsteht. Schließlich wird ein erster Einsatz 79, welcher derart geformt ist, daß Nuten 64 und 68 festgelegt werden und daß er in die Nut 75 hineinpaßt, angelötet, angeschweißt oder in anderer Weise in der Nut 75 befestigt. Dann wird ein zweiter Einsatz 80, welcher in die Nut 76 hineinpaßt, in die­ ser Nut in entsprechender Weise angebracht. Der Einsatz 80 muß lang genug sein, daß er sich über die Nut 76 hinaus er­ streckt, um zwei Seiten eines Kanals festzulegen, welcher derart ausgebildet ist, daß er die Dichtungselemente 61 und 62 aufnimmt, wenn der Streifen gemäß Fig. 3 an der Stirnplatte angebracht wird.

Ein Kühlfluid wird durch die Fluidkanäle 70 und 71 durch eine in den Fig. 3 und 4 dargestellte Einrichtung hindurchgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Kühlmittel auf einer Seite des Evolventenstreifens zugeführt und auf der an­ deren Seite abgeführt. Gemäß Fig. 3 ist an demjenigen Punkt im Streifenelement, an welchem das Fluid eingeführt werden soll, ein Verbindungsdurchgang 85 gebohrt, um die Kanäle 70 und 71 anzuschließen, und an der Stelle des Einsatzstückes 80 (siehe Fig. 5) ist ein Anschlußstück 86 angeordnet, welches sich in die gegenüberliegende Platte 26 erstreckt, um eine Fluidver­ bindung zwischen dem Durchgang 87, der in die Platte 26 ge­ bohrt ist, und dem Durchgang 88 herzustellen, der in das Strei­ fenelement gebohrt ist, um eine Verbindung mit dem Kanal 71 her­ zustellen. Ein zusätzliches Dichtungselement 89 dient dazu, das Anschlußstück 86 in der Platte 26 abzudichten, und ein mit Innengewinde versehener Ansatz 91 ist an der gegenüberliegen­ den Platte 26 angebracht, um eine externe Verbindung zwischen der Kühlfluid-Einlaßleitung 92 und den Kühlkanälen zu bilden, damit Kühlfluid von einer (nicht dargestellten) geeigneten Quelle zugeführt werden kann. Die Kühlfluid-Austrittsein­ richtung gemäß Fig. 4 ist in identischer Weise ausgebildet und dient zum Anschluß an eine Kühlmittel-Abführleitung 93.

Das als Kühlmittel für das stationäre Spiralelement verwen­ dete Fluid kann ein beliebiges wärmeübertragendes Fluid wie Wasser, Öl oder dergleichen sein. Es kann entweder dasselbe Fluid oder ein anderes Fluid verwendet werden, um die Stirn­ platte und das Evolventenelement des Spiralelementes zu küh­ len, weil der Kühlkanal 50 in der Stirnplatte nicht mit den internen Kanälen 70 und 71 des Streifenelementes verbunden ist.

Der grundsätzliche Aufbau des umlaufenden Spiralelementes 11 ist ähnlich wie derjenige des stationären Spiralelementes. Somit kann gemäß Fig. 1, 3 und 4 die Stirnplatte 14 aus zwei getrennten Platten 100 und 101 gebildet sein, wobei die Plat­ te 100 eine evolventenförmige Nut aufweist, die ähnlich aus­ gebildet ist wie die Nut 51 (siehe Fig. 2) der gegenüber­ liegenden Platte 26, welche einen Evolventenfluidkühlkanal 102 in der Stirnplatte 14 bildet, wenn sie mit der Platte 101 in geeigneter Weise verbunden wird. Das Evolventenstrei­ fenelement 15 des umlaufenden Spiralelementes ist in der­ selben Weise hergestellt wie das Evolventenstreifenelement des stationären Spiralelementes. Es hat auch zwei parallele Fluidkühlkanäle 105 und 106 (siehe Fig. 3). Es hat auch ein Evolventen-Dichtungselement 107 in einer Nut 108, welches von einer Feder 109 beaufschlagt wird, die in einer Nut 110 an­ geordnet ist, um einen Dichtungskontakt zwischen der Ober­ fläche 111 des Dichtungselementes 107 und der Oberfläche 24 der Stirnplatte des stationären Spiralelementes zu gewähr­ leisten. Das Evolventenstreifenelement 15 des umlaufenden Spiralelementes ist mit der Stirnplatte 14 durch eine Mehr­ zahl von Schrauben 103 verbunden (siehe Fig. 4), welche auch eine starre Anordnung der Platten 100 und 101 bewirken, wel­ che die umlaufende Stirnplatte 14 bilden. Die Dichtungsele­ mente 112 und 113 dienen zur Dichtung des Streifenelementes gegenüber der Stirnplatte.

Da sich das umlaufende Spiralelement während des Betriebs in bezug auf das Gehäuse und seinen Aufbau bewegt, ist es erforderlich, eine Einrichtung vorzusehen, um ein Kühlfluid in die Kanäle 102, 105 und 106 einzuführen, welche sich von derjenigen Einrichtung unterscheidet, die zu diesem Zweck in Verbindung mit dem stationären Spiralelement verwendet wird. In der in den Fig. 1, 3 und 7 veranschaulichten Aus­ führungsform ist diese Einrichtung zum Einführen des Kühl­ mittels in ein ölgeschmiertes Schublager integeriert, welches dazu verwendet wird, eine Kraft auf das umlaufende Spiral­ element auszuüben, damit es mit dem Evolventenstreifenele­ ment des stationären Spiralelementes in Berührung gebracht wird, um dadurch eine wirksame Abdichtung der sich bewegen­ den Fluidtaschen zu gewährleisten.

Das aus Innenring 116, abstehendem Innenring 117 und abstehen­ dem äußeren Ring 118 bestehende ölgeschmierte Lager 115 mit ringförmiger Innennut 119 ist am Kompressorgehäuse über einen Flansch 40 befestigt. Der Innenring 117 stellt den Bewegungskontakt mit der Oberfläche 120 der Stirnplatte 14 des umlaufenden Spiralelementes her, während die gegen­ überliegende Oberfläche 22 dieser Stirnplatte einen Bewegungs­ kontakt mit den Dichtungsoberflächen des Dichtungselementes 125 und 127 herstellt (Fig. 4). Für den Trockenlauf des Kompressors ist eine Dichtung vorgesehen. Im Schublager etwa verwendetes Schmieröl oder als Kühlmittel verwendetes Schmieröl für das umlaufende Spiralelement wird daran gehindert, in eine der sich bewegenden Fluidtaschen einzudringen. Hierzu ist (Fig. 1 und 4) ein ringförmiges Sitzelement 125 mit damit verbundenem elastomerem Ring 126, eine Feder/Dichtungseinrich­ tung, welche ein Dichtungselement 127 aufweist sowie eine Druckfeder 128 mit zwei konzentrischen Dichtungselementen 129, 130 vorgesehen, die über eine Anzahl unter Abstand angeordneter Federn 131, 132 verfügen.

In der Kontaktfläche 135 des inneren abstehenden Ringes 117 des Schublagers sind eine Mehrzahl von Hochdruck-Öltaschen 136 gebildet (siehe Fig. 7), deren Zweck darin besteht, ei­ ne axiale Druckreaktionskraft auf das umlaufende Spiralele­ ment zu erzeugen und einen dünnen Schmierfilm zwischen den Oberflächen 135 und 120 sowie zu der unten beschriebenen Kupplungseinrichtung zu bilden. Da Durchgänge vorhanden sein müssen, um Öl oder ein anderes geeignetes Schmiermittel zuzu­ führen, welches diesen Taschen zugeführt werden soll, können solche Durchgänge vorteilhafterweise auch dazu verwendet wer­ den, Öl als Kühlmittel dem Evolventenkanal 102 in dem umlaufen­ den Spiralelement zuzuführen, und zwar seiner Stirnplatte, wobei auch zugleich Öl den Kanälen 105 und 106 in dem um­ laufenden Evolventenstreifen zugeführt werden kann. Diese Durchgangseinrichtung weist eine Ölzuführungsleitung 140 auf, die eine Fluidverbindung zwischen einem (unten be­ schriebenen) Ölsumpf und einem kreisförmigen Verteiler­ rohr 141 in dem Schublager 116 (siehe Fig. 7) darstellt. Abzweigdurchgänge 142 führen von dem Verteilerrohr 141 zu den Fluidtaschen 136, wobei dieser Abzweigdurchgang zu ei­ ner Tasche 144 führt, welche den Kanälen Öl zur Kühlung zu­ führt, welche ausreichend groß sind, um die für Kühlzwecke starke Strömung des Öls aufzunehmen. Diese Öltasche 144, durch welche das Kühlöl strömt, steht ihrerseits in Fluid­ verbindung mit dem Durchgang 145 bei dem Evolventenkanal 102 und durch den Durchgang 146 mit dem Anschlußstück 147, wel­ ches zu den Kanälen 105 und 106 im Streifenelement 15 führt. Ein Kühlmittel wird den Kanälen 105 und 106 durch das Anschluß­ stück 147 und den Durchgang 148 zugeführt, welcher die Kanäle 105 und 106 verbindet, wobei die Anordnung ähnlich ist wie bei dem oben beschriebenen Kühlmittel, welches dem statio­ nären Evolventenstreifen zugeführt wird. Da die Durchgänge 145 und 146 kontinuierlich zu der Tasche 144 geöffnet sein müssen, ergibt sich, daß die Breite der Tasche 144 etwas größer sein muß als der doppelte Umlaufradius r des umlau­ fenden Spiralelementes, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, und zwar zwischen den Achsen 138 und 139 der Antriebs­ einrichtung des umlaufenden Spiralelementes bzw. des sta­ tionären Spiralelementes.

Das Kühlmittel tritt aus den Kanälen 105 und 106 durch den Durchgang 150 aus, der in den Durchgang 151 mündet, welcher mit dem Evolventendurchgang 102 in Verbindung steht. Der Durch­ gang 151 führt durch den Antriebsmechanismus, um Öl in den Sumpf 152 im Gehäuse abzulassen.

Beim Betrieb des Spiralkompressors gemäß der Erfindung (z. B. bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1) zirkuliert ein Kühl­ mittel wie Wasser oder Öl durch den Evolventenkanal 50, indem das Kühlmittel durch die Einlaßöffnung 53 eingeführt und durch die Auslaßöffnung 54 wieder abgeführt wird (siehe Fig. 2), und zwar mit einer Rate, welche ausreichend ist, um die Tempera­ tur der Stirnplatte des stationären Spiralelementes auf einer vorgegebenen gwünschten Höhe zu halten. Gleichzeitig wird ein Kühlmittel (normalerweise dasselbe wie durch den Evolven­ tenkanal 50, jedoch nicht notwendigerweise dasselbe Kühlmit­ tel) durch die internen Kanäle 70 und 71 in dem Streifenele­ ment des stationären Spiralelementes hindurchgeleitet, indem es durch eine Einlaßanordnung eingeführt wird, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, und indem es durch eine Austrittsan­ ordnung abgeführt wird, welche ähnlich wie die Einlaßanord­ nung aufgebaut ist. Die Rate, mit welcher das Kühlfluid durch das Streifenelement zirkuliert, entspricht derjenigen, bei welcher das Streifenelement auf einer vorgegebenen Tempera­ tur gehalten wird. In beiden Fällen, d. h. bei der Kühlung der Stirnplatte sowie bei der Kühlung des Streifenelementes, liegt der vorgegebene Temperaturpegel unter demjenigen, bei welchem eine nennenswerte Geometrieveränderung in der Stirn­ platte oder in dem Streifenelement auftritt. Im Falle des sta­ tionären Spiralelementes wird das Kühlmittel oder werden die Kühlmittel von einer externen Quelle zur Vorrichtung gelie­ fert.

Im Falle des umlaufenden Spiralelementes muß jedoch das Kühl­ mittel, welchen durch das ölgeschmierte Schublager geliefert wird, mit dem verwendeten Schmiermittel identisch sein. Gemäß den obigen Ausführungen wird dieses Ölkühlmittel sowohl in den Evolventenkanal 102 in der umlaufenden Stirnplatte als auch in die parallelen Kanäle 105 und 106 in dem umlaufen­ den Streifenelement eingeführt, und zwar durch eine der Öl­ taschen des Ölschublagers. Das Ölschmiermittel wird aus die­ sen Kanälen durch die Durchgänge in der umlaufenden Stirn­ platte und in der Zentralwelle 182 der Schwenkverbindungs­ einrichtung abgeführt. Die Rate, mit welcher das Kühlmittel zirkuliert, entspricht derjenigen, die erforderlich ist, um einen vorgegebenen Temperaturpegel aufrechtzuerhalten, der wiederum unter demjenigen liegt, bei welchem eine nennens­ werte geometrische Dimensionsänderung in dem umlaufenden Spiralelement auftritt.

Mit Hilfe einer entsprechenden Einrichtung zur Kühlung der Materialmasse, welche das stationäre und das umlaufende Spiralelement bildet, ist es möglich, in der Spiralvor­ richtung eine stabile Geometrie zu gewährleisten. Dadurch ist es auch möglich, eine solche Vorrichtung mit wesent­ lich größeren Abmessungen zu bauen als bisher. Weiterhin wird es durch einen Betrieb bei einer im wesentlichen sta­ bilen Geometrie ermöglicht, die Vorrichtung derart einlau­ fen zu lassen, daß die sich berührenden Oberflächen eine optimale Abdichtung haben, wonach diese Oberflächen im ein­ gelaufenen Zustand erhalten bleiben, um eine fortwährend gute Dichtung über eine ausgedehnte Betriebsperiode zu er­ möglichen. Die sich berührenden Oberflächen können aus ei­ nem selbstschmierenden Material hergestellt sein, welches die Handhabung von Fluiden ermöglicht, die in der Vorrich­ tung ohne Verunreinigung bleiben müssen.

Claims (3)

1. Rotationskolbenmaschine der Spiralbauweise mit einem stationären und einem umlaufenden Spiralelement, die jeweils eine Stirnplatte und eine davon abstehende evolventenförmige Spiralwand aufweisen, mit einer das umlaufende Spiralelement auf einer Kreisbahn führenden Kurbelwelle und mit einer die Eigenrotation des umlaufenden Spiralelements verhindernden Kupplung, mit einer radial federnden Verbindung zwischen der Kurbelwelle und dem umlaufenden Spiralelement, wodurch die Spiralwände zur Ausbildung von volumenveränderlichen Arbeitskammern bei linienförmiger Berührung in abdichtenden Kontakt gebracht werden, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Axialkraft zwischen dem umlaufenden und dem stationären Spiralelement, so daß jeweils die Stirnplatte des einen Spiralelements mit einer Stirnfläche der Spiralwand des anderen Spiralelements in abdichtenden Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stirnplatten (12, 14) und den Spiralwänden (13, 15) des stationären und des umlaufenden Spiralelements (10, 11) geschlossene Kanäle zur Durchleitung einer Kühl­ flüssigkeit ausgebildet sind, wobei die Kanäle (50, 102) in den Stirnplatten evolventenförmig verlaufen und die Kanäle (70, 71; 105, 106) in den Spiralwänden sich über deren gesamte Spirallänge erstrecken.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stirnplatten (12, 14) des umlaufenden und des stationären Spiralelements (10; 11) je aus zwei Platten (26, 27; 100, 101) zusammengesetzt sind, von denen eine (26; 100) eine Evolventennut aufweist und die andere (27; 101) daran anliegt, so daß der abgeschlossene Kanal (50; 102) gebildet wird.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in den Spiralwänden ausgebildeten Kanäle wenigstens zwei parallele Kanäle (70, 71; 105, 106) umfassen.