DE3404222C2

DE3404222C2 -

Info

Publication number: DE3404222C2
Application number: DE19843404222
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Inaba; Toshiyuki Nakamura; Tadashi Wakayama Jp Kimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-03-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1988-12-15
Also published as: FR2542384A1; JPH0343476B2; FR2542384B1; DE3404222A1; JPS59162383A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine der Spi ralbauart, mit einem stationären Spiralelement und einem um laufenden Spiralelement, zwischen denen Arbeitskammern gebil det werden, wobei das umlaufende Spiralelement an einer von dem stationären Spiralelement abgewandten Endplatte einen Zapfen trägt, der in einer Bohrung einer an einer Kurbelwelle exzentrisch angeordneten Lagerbuchse drehbar gelagert ist.

Das Arbeitsprinzip einer solchen Rotationskolbenmaschine wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, gemäß welcher die Rotationskolbenmaschine ein stationäres Spiral element 1 und ein umlaufendes Spiralelement 2 gleicher Form aufweist, wobei das umlaufende Spiralelement 2 gegenüber dem stationären Spiralelement 1 versetzt und um 180° gedreht ist. Das umlaufende Spiralelement 2 vollzieht eine Orbital bewegung um einen Punkt, ohne sich zu drehen. So bewegt sich eine Seite des umlaufenden Spiralelementes 2 derart, daß es stets in einer parallelen Lage verbleibt. Arbeitskammern 3 und 5 in Form von Kompressionskammern sind in dem Raum zwi schen den beiden Spiralelementen ausgebildet, und die Volumina der Kammern 3 und 5 nehmen während der Umlaufbewegung um einem Mittelpunkt O ab (wenn Kompressionsbetrieb angenommen wird), wie dies in den Fig. 1(a) bis 1(d) dargestellt ist, bis sie in eine einzelne gleichermaßen sich verkleinernde mittlere Auslaßkammer 8′ übergehen. Gleichzeitig werden neue Einlaßkammern gebildet, wie dies in Fig. 1(c) bei 3 und 5 dargestellt ist, wobei diese Kammern sich zunehmend verklei nern und somit eine Kompression hervorrufen.

Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Spiralkompressor, bei dem ein Axiallager 9 die Rückseite einer Basisplatte 3 des um laufenden Spiralelementes 2 abstützt. Ein Raum 12 ist für eine Oldham-Kupplung zwischen der Basisplatte 3 und dem Stützglied 10 für die Lager ausgebildet, wobei das Stützglied an das stationäre Spiralelement 1 geschraubt ist. Die Oldham- Kupplung ist ein wohlbekannter Mechanismus zum Erzeugen einer Orbitalbewegung unter Verhinderung einer Drehung. Eine Ölpassage 13 verbindet den Oldham-Raum 12 mit dem Inneren des Motors. Eine Ölbohrung 15 ist exzentrisch in einer Kurbelwelle 14 ausgebildet, die an ihrem oberen und unteren Ende durch Lager 17, 18 abgestützt ist. Wenn ein Stator 19 eines Motors erregt wird, dreht sich die Kurbelwelle 14. Das umlaufende Spiralelement, welches durch ein Oldham-Kupplungs glied 11 geführt wird, bewegt sich in einer hin- und her gehenden Bewegung entsprechend der Drehung eines hin- und her gehenden Zapfens 4. Der Zapfen 4 wird durch ein hin- und her gehendes Lager 16 abgestützt, welches exzentrisch zur Kurbel welle 14 angeordnet ist. Das umlaufende Spiralelement 2 voll zieht als Resultat einen Kompressionsvorgang entsprechend der Darstellung in Fig. 1(a), (b), (c) und (d).

Nachdem das gasförmige Strömungsmittel von den Kompressions taschen 3 und 5 durch die Einlaßtaschen 6, die sich an den Umfangsrädern des umlaufenden Spiralelementes 2 befinden, aufgenommen wird, wird das gasförmige Strömungsmittel vom Auslaß 8 durch eine Auslaßtasche 8′ abgegeben, nachdem diese zum Inneren der Spiralelemente 1 und 2 verschoben worden ist. Bei der in Fig. 2 dargestellten Konstruktion kann der gesamte Kompressor aufgrund einer unausgeglichenen Kraft seitens der hin- und hergehenden Bewegung des umlaufenden Spiralelementes 2, wenn dieses der Drehung der Kurbelwelle 14 folgt, vibrieren. Um dieses Problem zu beseitigen, werden ein erstes Gegengewicht 21 und ein zweites Gegengewicht 22 auf der Kurbelwelle 14 exzentrisch angeordnet, wodurch die Kurbelwelle 14 statisch und dynamisch ausbalanciert wird, wodurch der Kompressor ohne Vibrationen arbeiten kann.

Eine Rotationskolbenmaschine der genannten Art ist auch aus der DE-OS 31 09 301 bekannt. Bei dieser bekannten Rotations kolbenmaschine soll das auf die Lager der Kurbelwelle ausge übte Lastmoment verringert werden. Irgendwelche Mittel zur Einstellung des radialen Dichtungskontaktes zwischen den Spiralelementen sind nicht vorgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrun de, für eine Rotationskolbenmaschine der einleitend genannten Art eine Einrichtung zur Einstellung des radialen Dichtungs kontaktes zwischen den Spiralelementen zu schaffen, die sich durch einfachen Aufbau und geringen Raumbedarf auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Bohrung in der Lagerbuchse exzentrisch angeordnet ist und daß die Lagerbuchse gegenüber der Kurbelwelle drehbar ist.

Es ist auch eine Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart bekannt (US-PS 40 65 279) mit einem stationären Spiral element und einem umlaufenden Spiralelement, zwischen denen Arbeitskammern gebildet werden, wobei das umlaufende Spiral element an einer von dem stationären Spiralelement abgewand ten Endplatte einen Zapfen trägt, der in einem Loch drehbar eingreift, das in einem Lagerteil exzentrisch gebildet ist, der seinerseits mit einer Kurbelwelle exzentrisch in Verbindung steht. Bei einer solchen Ausführung wird der Vor teil erhalten, daß radiale Dichtung durch Fliehkraftwirkung erhalten wird. Nachteilig ist es jedoch bei der bekannten Rotationskolbenmaschine, daß sie einen vergleichsweise großen Raumbedarf hat, weil der Kreis, der durch das exzentrische Loch gebildet ist, in welcher der Zapfen des umlaufenden Spiralelementes eingreift, und der Kreis, der die exzentri sche Verbindung des Lagerteiles mit der Kurbelwelle definiert, voneinander räumlich getrennt sind. Dies bedeutet, daß das Zentrum jedes Kreises außerhalb des anderen Kreises liegt. Wenn somit der Abstand zwischen den Kreiszentren vergrößert wird, wird es schwierig, die betreffende Konstruktion zu ge stalten.

Demgegenüber liegen bei einer Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung das Zentrum des die Lagerbuchse umschreibenden Kreises und das Zentrum der den Zapfen aufnehmenden Bohrung umschreibenden Kreises sehr dicht beieinander derart, daß das Zentrum des die Lagerbuchse umschreibenden Kreises innerhalb des Kreises liegt, der die Zapfenaufnahmebohrung umschreibt. Daher kann der Innendurchmesser der Zapfenauf nahmebohrung vergrößert werden und außerdem kann die Lager buchse in einem Loch der Kurbelwelle aufgenommen werden. Dadurch wird eine Ausführung mit vergleichsweise geringem Raumbedarf erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1(a), (b), (c) und (d) das Arbeitsprinzip einer Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines herkömmlichen Spiralkompressors;

Fig. 3(a) eine radiale Querschnittsansicht des mittleren Abschnittes einer Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart gemäß der Erfindung;

Fig. 3(b) eine Längsschnittansicht der Fig. 3(a) entlang der Querschnittslinie Vb-Vb, und

Fig. 4(a) und (b) radiale Querschnittsansichten entsprechend der Fig. 3(a) zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform einer Rota tionskolbenmaschine der Spiralbauart dargestellt, bei wel cher an der Oberseite der Kurbelwelle 14 ein exzentrisches Loch 16′ ausgebildet ist. Die Exzentrizität des Loches 16′ ist durch die Verschiebung dessen Mitte O ₅ aus der Mitte O ₁ der Kurbelwelle 14 definiert. Ein exzentrischer Hohlzylin der bildet eine exzentrische Lagerbuchse 26, die in dem exzentrischen Loch 16′ angeordnet ist. Ihre Exzentrizität ist durch eine Verschiebung e zwischen der Mitte O ₅ ihres Außenumfanges und der Mitte O ₄ ihrer inneren zylindrischen Öffnung definiert. Eine Bohrung 16′′ ist in der exzentri schen Lagerbuchse 26 ausgebildet, welche aus einem geeigne ten Lagermaterial besteht. Ein eine Umlaufbewegung bzw. Orbitalbewegung ausführender Zapfen 4 ist in die Bohrung 16′′ so eingesetzt, daß seine Mitte ebenfalls bei O ₁ liegt. Die Exzentrizität R des Zapfens 4 entspricht dem Abstand zwi schen der Mitte O ₁ der Kurbelwelle 14 und der Mitte O ₄ des Zapfens.

Da die exzentrische Lager buchse 26 sich frei um ihre Mitte O ₅ drehen kann, dreht sich bei dieser Ausführungsform für einen Spezialkompressor die Mitte O ₄ der Bohrung 16′′ ebenso um die Mitte O ₅, wenn irgend eine Drehkraft auf die exzentrische Lagerbuchse 26 einwirkt. So wird die Exzentrizität R als Ergebnis der Drehung der exzentrischen Lagerbuchse 26 geändert, wie dies aus Fig. 4(a) und 4(b) ersichtlich ist.

In Fig. 4(a) ist eine Rotationskolbenmaschine der Spiralbau art dargestellt, bei welcher die Spiralwand des stationären Spiralelementes 1 weiter nach links angeordnet ist, als dies durch die Konstruktion beabsichtigt ist. Diese Abweichtung könnte aus einer ungenauen Bearbeitung oder Anordnung der Maschine resultieren. Derselbe Zustand tritt natürlich auf, wenn die Spiralwand des umlaufenden Spiralelementes 2 zu weit nach rechts angeordnet ist. Dennoch werden bei einer unrich tigen Ausrichtung der Spiralelemente 1 und 2 während der Herstellung die Spiralelemente 1 und 2 durch die Wirkung der exzentrischen Lagerbuchse 26 in Berührung miteinander gebracht.

Wenn F die resultierende Kraft der Zentrifugalkräfte F _c und der Belastung F _g, die sich aus der Komprimierung des Gases ergibt, ist, so wird die exzentrische Lagerbuchse 26 im we sentlichen durch die Kraft F einem Drehmoment unterworfen, wodurch infolge der Komponente F′ der Kraft F in einem rechten Winkel zur Linie O ₄-O ₅ eine Drehung um die Mittel O ₅ erfolgt. Als Resultat neigt die Exzentrizität R zu einer Vergrößerung, die durch die Berührung der Spiralwände der Spiralelemente 1 und 2 begrenzt ist. Das umlaufende Spiral element 2 berührt das stationäre Spiralelement 1, um die Drehmomentkraft F′ auszugleichen. Entsprechend der Darstel lung in Fig. 4(a) werden so die beiden Spiralelemente 1 und 2 in Berührung miteinander gehalten.

In Fig. 4(b) ist der entgegengesetzte Zustand dargestellt, in welchem das stationäre Spiralelement 1 aus seiner sachge rechten Konstruktionslage nach rechts versetzt ist. Dort existiert eine Kraftkomponente F′, die dazu neigt, die ex zentrische Lagerbuchse 26 um ihre Mitte O ₅ zu drehen, jedoch beträchtlich weniger als bei dem zuvor beschriebenen Zustand. Das umlaufende Spiralelement 2 berührt das stationäre Spiral element 1 und drückt gegen dieses.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt es sich, daß bei der beschriebenen Ausführungsform das umlaufende Spiralelement 2 stets auf das stationäre Spiralelement 1 drückt, so daß in radialer Richtung eine ausreichende Dichtung bewirkt wird, selbst dann, wenn die Spiralelemente 1 und 2 aufgrund unge nauer Bearbeitung oder aufgrund ungenauen Zusammenbaues nicht korrekt ausgerichtet sind.

Die Pumpkapazität eines Spiralkompressors der beschriebenen Ausführungsform wird infolge der Verringerung des Ausleckens von Gas auf den Kompressionskammern 3 und 5 vergrößert. Ebenso wird der Punkwirkungsgrad aufgrund der Reduzierung der Last vergrößert, die mit dem erneuten Komprimieren des ausgeleck ten Gases zuammenhängt.

Während der Wert der Exzentrizität R nicht ohne Begrenzung vergrößert werden kann, weist die zulässige Exzentrizität R einen ausreichenden Bereich auf, um Fabrikationsfehler oder Montagefehler ausgleichen zu können.

Claims

Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart, mit einem statio nären Spiralelement und einem umlaufenden Spiralelement, zwischen denen Arbeitskammern gebildet werden, wobei das umlaufende Spiralelement an einer von dem stationären Spiralelement abgewandten Endplatte einen Zapfen trägt, der in einer Bohrung einer an einer Kurbelwelle exzentrisch angeordneten Lagerbuchse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (16′′) in der Lagerbuchse (26) exzentrisch angeordnet ist und daß die Lagerbuchse (26) gegenüber der Kurbelwelle (14) drehbar ist.