DE3238735C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine(n) Rotationskolbenpumpe oder -verdichter der Spiralbauart, bestehend aus zwei Platten, deren einander gegenüberliegende Flächen ineinandergreifende, schneckenförmig verlaufende Wände haben, zwischen denen bei einer Orbitalbewegung der einen Platte relativ zu der anderen, festen Platte Arbeitskammern gebildet werden, aus einer An­ triebswelle mit einem exzentrisch angeordneten Zapfen an ihrem einen Ende und einem Schwingglied, das einerseits mit dem Zapfen verbunden ist und an dem andererseits eine der Platten drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse dieser Lagerung ei­ nen veränderbaren Abstand zu der Längsachse der Antriebswelle aufweist und zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Schwing­ glied eine Feder wirkt, die den Abstand beeinflußt.

Bei bekannten Maschinen dieser Art (DE 26 39 174 A1 und US 39 24 977) ist das Schwingglied drehbar an einem Drehzapfen angeordnet. Ferner ist eine Federmechanik vorgesehen, die in Drehrichtung gegenüber dem Drehzapfen versetzt angeordnet ist. Diese Ausbildungen sind relativ kompliziert. Hinzu kommt, daß zwischen dem Drehzapfen und seinem Lager Abnutzungen auftreten können, wobei zu beachten ist, daß sich wegen der kleinen Rela­ tivbewegungen zwischen Drehzapfen und Lager kein Schmierfilm ausbilden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs definier­ te Vorrichtung derart auszubilden, daß bei gleichzeitiger Ver­ einfachung die Abnutzungserscheinungen zwischen Zapfen und Schwingglied vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schwingglied über eine Blattfeder mit dem Zapfen verbunden ist, die sich durch das auf sie wirkende Drehmoment verformt.

Auf diese Weise wird eine Vereinfachung gegenüber den beiden bekannten Vorrichtungen erreicht. Hinzu kommt, daß irgendwelche Abnutzungserscheinungen zwischen Zapfen und Schwingglied nicht auftreten können.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. Da­ rin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Schwingglied und weitere Einzel­ heiten;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 und

Fig. 4 das obere Ende der Welle.

Mit 10 ist ein Kühlmittelkompressor der Spiralbauart bezeich­ net. Er weist eine nach außen hermetisch abschließende Wand 11, eine Einsaugöffnung 12 und eine Ausflußöffnung 13 auf. Während des Betriebes strömt Kühlmittel durch die Öffnung 12, einen Elektromotor (nicht dargestellt), um die Windungen desselben zu kühlen, zwischen Platten 14 und 15 hindurch, welche das Kühl­ mittel transportieren, und aus der Öffnung 13 hinaus. Die Plat­ ten 14 und 15 sind mit schneckenförmigen Wänden 16 und 17 be­ stückt, welche den Flüssigkeitstransport besorgen.

Die Platte 14 ist fest, und die Platte 15 vollführt eine Orbi­ talbewegung. Sie wird von einer Welle 18 angetrieben. Die Dre­ hung der Welle 18 wird mittels eines Schwinggliedes 19 auf die Platte 15 übertragen. Sein lippenförmiger Teil (in Fig. 2 der obere Teil von 19) dient als Gegengewicht, um die Zentrifu­ galkraft, die von der Platte 15 ausgeübt wird, auszugleichen.

Das obere Ende der Welle 18 weist einen versetzt angeordneten Zapfen 20 auf. Der Zapfen 20 ist mit dem Schwingglied 19 über eine Blattfeder 25 verbunden, die eine solche Elastizität be­ sitzt, daß sie sich Biegungskräften entgegensetzt. Ein Rollen­ lager 26 hält die Welle 18 in der Mitte der Wand 11.

Ein fester Winkel zwischen den Platten 14 und 15 bzw. ihren Wänden 16 und 17 wird durch eine Oldham-Kupplung 27 aufrecht­ erhalten. Solche Kupplungen sind bekannt, siehe z.B. das US-Pa­ tent 40 65 279. Die feste Platte 14 wird durch säulenförmige Blöcke 28 gehalten, die vier, an der Zahl, in regelmäßigen Ab­ ständen um die Platten 14 und 15 herum angeordnet sind und mit­ tels Bolzen 29 an der Platte 14 befestigt sind. Die feste Platte 14 ist auf diese Weise an einem Gehäuse 30 befestigt.

Aus den Fig. 2 bis 4 ergibt sich der Arbeitsablauf zwischen dem Zapfen 20, der Blattfeder 25 und dem Schwingglied 19. Der Fig. 2 kann man entnehmen, daß die Blattfeder 25 mit ihrer ei­ nen Seite an dem Zapfen 20 mittels Bolzen 35 und mit ihrer an­ deren Seite an dem Schwingglied 19 mittels Bolzen 36 befestigt ist. Die Blattfeder 25 sitzt außerdem innerhalb eines Schlitzes 37 des Schwinggliedes 19. Dieser Schlitz kann jedoch auch fehlen derart, daß die Blattfeder 25 lediglich an einer ebenen Fläche des Schwinggliedes 19 befestigt ist. Der Zapfen 20 weist einen abgerundeten Teil auf, an den sich die Blattfeder anlegen kann, wenn die Weile 18 im Uhrzeigersinn gesehen von oben beschleu­ nigt wird. In den Figuren ist die Blattfeder 25 praktisch nicht verbogen, ein Zustand, der dann herrscht, wenn der Kompressor nicht energiebeaufschlagt ist und sich die Welle 18 nicht dreht.

Während des Betriebes dreht sich die Welle 18 um ihre Längsachse 38 (s. Fig. 2). Diese Längsachse 38 stellt ebenfalls das Ro­ tationszentrum für den Zapfen 20 dar. Die Rotation des Zapfens 20 wird über die Blattfeder 25 auf das Schwingglied 19 übertra­ gen, das sich um eine Achse 39 dreht, die einen gewissen Ab­ stand von der Achse 38 besitzt. Der Abstand der Achsen 38 und 39 bestimmt den Radius der Exzentrizität für die Wände 16 und 17. Das Schwingglied 19 besitzt eine Bohrung 40, die zentrisch zur Achse 39 angeordnet ist und ein Gleitlager 41 aufnimmt. In letzterem sitzt ein Stift 42, der mit der Platte 15 verbunden ist. Wenn sich das Schwingglied 19 um die Achse 39 dreht, drehen sich die Achse 39 und der Stift 42 um die Achse 38. Es dreht sich also auch die Platte 15 entsprechend derart, daß die Wand 17 eine entsprechende Drehung um die Wand 16 vollführt. Auf diese Weise werden Arbeitskammern gebildet, die sich um die Wände 16 und 17 bewegen und bei ihrer Bewegung radial nach innen eine Volu­ menreduzierung und damit einen Druckanstieg bewirken. Das komprimierte Fluid wird infolgedessen vom Kompressor 10 durch die Offnung 13 nach außen gedrückt.

Wenn die Welle 18 nicht rotiert, wird die Blattfeder 25 ihre ebene Form einnehmen und parallel zur Längsachse des Kompressors orientiert sein. Die Elastizität wird über das Schwingglied 19 auf die Platte 15 übertragen, welche in Ruhe ist. Auf diese Weise wird die Exzentrizität der Wände 16 und 17 um einen sehr kleinen Betrag reduziert. Ebenso wird der Abstand zwischen den Achsen 38 und 39 etwas verringert. Das hat zur Folge, daß sich die Flanken der Wände 16 und 17 etwas voneinander entfernen, was dazu führt, daß die Dichtung zwischen diesen Flächen ver­ ringert wird, die normalerweise durch Radialkräfte während des Betriebes des Kompressors 10 bestimmt ist. Wenn die Welle 18 zu rotieren beginnt, wird die Blattfeder 25 um den Zapfen 20 gebogen, so daß bei einer Umdrehung der Welle 18 die Flanken der Wände 16 und 17 in einer Bewegungslinie mit einer Kraft zu­ sammengebracht werden, die der radialen Nachgiebigkeit des Schwinggliedes 19 entspricht derart, daß die Dichtung bewirkt wird. Ein anfängliches Durchlecken der Flüssigkeit zwischen den Flächen ermöglicht es dem Antriebssystem, insbesondere dem Elektromotor, mit reduziertem Drehmoment zu starten.

Die Blattfeder 25 ist zwar dünn und gut biegbar, aber unnach­ giebig in Zug- und Druckrichtung, also in allen Richtungen pa­ rallel zu ihren größten Flächen. Zweckmäßigerweise besteht sie aus Federstahl. Das Widerstandsmoment der Blattfeder 25 muß den jeweiligen Bedingungen angepaßt werden derart, daß beim Anfahr­ prozeß ein gewisses Durchlecken der Flüssigkeit erfolgt und das Anfahrdrehmoment in gewünschtem Maße reduziert wird. Auch muß vermieden werden, daß die Wände 16 und 17 plötzlich aneinan­ derschlagen, wenn eine bestimmte Drehzahl erreicht ist. Aus dem gleichen Grunde muß natürlich auch die Größe des Spaltes, durch die die Flüssigkeit durchlecken kann, beachtet werden.

Claims (11)

1. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter der Spiralbauart, bestehend aus zwei Platten, deren einander gegenüberliegende Flächen ineinandergreifende, schneckenförmig verlaufende Wände haben, zwischen denen bei einer Orbitalbewegung der einen Platte relativ zu der anderen, festen Platte Arbeits­ kammern gebildet werden, aus einer Antriebswelle mit einem exzentrisch angeordneten Zapfen an ihrem einen Ende und einem Schwingglied, das einerseits mit dem Zapfen verbunden ist und an dem andererseits eine der Platten drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse dieser Lagerung einen veränderbaren Abstand zu der Längsachse der Antriebswelle aufweist und zwi­ schen dem Ende der Antriebswelle und dem Schwingglied eine Feder wirkt, die den Abstand beeinflußt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schwingglied (19) über eine Blatt­ feder (25) mit dem Zapfen (20) verbunden ist, die sich durch das auf sie wirkende Drehmoment verformt.

2. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (25) rechteckig ist.

3. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blatt­ feder (25) an einer dem Zapfen (20) benachbarten Fläche des Schwinggliedes (19) befestigt ist.

4. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche parallel zum Zapfen (20) ist.

5. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blattfeder (25) bei Stillstand der Pumpe oder des Verdichters eben und bei Betrieb der Pumpe oder des Ver­ dichters gebogen ist.

6. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche senkrecht zu der Fläche ist, die durch die Achsen (38, 39) der Welle (18) und eines Stiftes (42) verläuft.

7. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blattfeder (25) durch Bolzen (35, 36) an dem Zapfen (20) und dem Schwingglied (19) befestigt ist.

8. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blattfeder (25) in einem Schlitz des Schwing­ gliedes (19) sitzt.

9. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zapfen (20) und das Schwingglied (19) mit Abstand zueinander angeordnet sind.

10. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zapfen (20) eine solche gekrümmte Fläche auf­ weist, daß die Blattfeder (25) bei ihrer Verbiegung dieser anliegt.

11. Rotationskolbenpumpe oder -verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blattfeder (25) aus Federstahl besteht.