DE3638368A1 - Spiral-fluidmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiral-Fluidmaschine für Verdichter wie Luftkompressoren und Kältemittelkompres­ soren, Pumpen, Expandervorrichtungen o.d., und insbe­ sondere eine Spalt-Feinregulierungsvorrichtung für eine Spiral-Fluidmaschine.

Das Arbeitsprinzip einer Spiral-Fluidmaschine sowie deren Verwendung bei verschiedenen Vorrichtungen wie Verdichtern, Pumpen und Expandervorrichtungen ist be­ kannt. Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile einer Spiral-Fluidmaschine, und zwar eine feste Spirale 1, eine Umlaufspirale 2, eine Auslaßöffnung 1 a, und eine Verdichtungskammer P. Dabei bezeichnet 0 einen Fixpunkt der festen Spirale 1 und 0′ einen Fixpunkt der Umlauf­ spirale 2. Die feste Spirale 1 und die Umlaufspirale 2 weisen zwei Spiral-Seitenplatten 101, 201 auf, die sich in einander entgegengesetzten Richtungen winden und die gleich geformt sind. Die Spiralen sind auf zugehörigen (nicht gezeigten) Trägerplatten angeordnet und greifen gemäß Fig. 1 ineinander. Die Spiral-Seitenplatten 101, 201 berühren sich gegenseitig an ihren Axialseiten an mehreren Punkten B, an denen die Spiral-Seitenplatte 101 mit der Spiral-Seitenplatte 201 in Berührung ge­ bracht wird. Die Spiral-Seitenplatten 101, 201 besitzen die Gestalt einer Evolventenkurve.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Spiral-Fluidma­ schine bei Verwendung als Verdichter beschrieben. Gemäß Fig. 1 sind die feste Spirale 1 und die Umlaufspirale 2 in Relation zur Umgebung stationär. Die Umlaufspirale 2 ist mit der festen Spirale 1 entsprechend Fig. 1 ver­ bunden, und die Umlaufspirale 2 dreht sich, ohne ihre Lage in Relation zur Umgebung zu verändern, d.h. sie dreht sich, ohne um ihre eigene Achse zu rotieren, wo­ bei sie gemäß Fig. 1 bei einer exzentrischen Verschie­ bung des Spiralmittelpunktes eine Bewegung um 0°, 90° 180° und 270° ausführt. Mit der Bewegung der Umlaufspi­ rale 2 bewegen sich die Punkte B zum Zentrum, und das Volumen einer sichelförmigen Druckkammer P, die durch die Spiral-Seitenplatte 101 der festen Spirale 1 und die Spiral-Seitenplatte 201 der Umlaufspirale 2 gebil­ det ist, wird stufenweise reduziert, wobei ein in die Verdichtungskammer P eingeführtes Gas verdichtet wird und über die Auslaßöffnung 1 a austritt, die in Radial­ richtung im Zentrum der festen Spirale 1 gebildet ist. Während dieser Phase bleibt der Abstand vom Punkt 0 zum Punkt 0′ gemäß Fig. 1 konstant. Wenn die Dicke beider Spiral-Seitenplatten 101, 201 mit t und ein Spalt zwi­ schen den beiden Seitenplatten mit z bezeichnet wird, gilt die Gleichung 0 0′ = z/2-t.

Wenn die Umlaufspirale 2 in Gegenrichtung gedreht wird, d.h. gemäß Fig. 1 um 0°, 270°, 180° und 90°, arbeitet die Spiral-Fluidmaschine als Expandervorrichtung.

Der konkrete Aufbau einer nach diesem Funktionsprinzip arbeitenden Spiral-Fluidmaschine soll anhand von Fig. 2 erläutert werden, die einen Querschnitt mit den Haupt­ teilen der als Verdichtungsvorrichtung verwendeten her­ kömmlichen Fluidmaschine zeigt. Die Figur zeigt eine feste Spirale 1, eine Umlaufspirale 2, eine Auslaßöff­ nung 1 a, und eine derjenigen in Fig. 1 gleichende Ver­ dichtungskammer P. Die feste Spirale 1 und die Umlauf­ spirale 2 weisen eine Spiral-Seitenplatte 101, 201 bzw. eine Trägerplatte 102, 202 auf. Die Umlaufspirale 2 ist derart mit der festen Spirale 1 kombiniert, daß eine Fläche der Trägerplatte 202 gegenüber einer weiteren, an der Spiral-Seitenplatte 201 angeordneten Fläche ge­ mäß Fig. 1 von einem Rahmen 4 gestützt wird, wobei die feste Spirale 1 fest auf dem Rahmen 4 angebracht ist. Zwischen den Stirnflächen 101 a, 201 a der Spiral-Seiten­ platten 101, 201 bzw. den Unterflächen 202 a, 102 a der Trägerplatten 202, 102 gegenüber den Spiral-Seitenplat­ ten 101, 201 ist ein Axialspalt A angeordnet.

Wenn die mit der Umlaufspirale 2 verbundene Hauptwelle 3 in Pfeilrichtung rotiert, dreht sich die Umlaufspira­ le 2, ohne um ihre eigene Achse zu rotieren, was durch eine (nicht gezeigte) automatische Drehblockiervorrich­ tung bewirkt wird. Folglich wird das zu verdichtende Fluid über eine Saugöffnung 1 b am äußeren Endabschnitt der festen Spirale 1 angesaugt, durch das in Fig. 1 gezeigte Arbeitsprinzip verdichtet und über die Auslaß­ öffnung 1 a ausgestoßen.

Da in einer derartigen Fluid-Maschine Fluid in der Ra­ dialrichtung der Spirale entlang der gesamten Umfangs­ länge der Spirale durch den Spalt A austritt, ist die Menge des austretenden Fluids im Vergleich zur Menge des einzusaugenden Fluids relativ groß und beeinträch­ tigt damit wesentlich die Leistung der Maschine.

Zur Abdichtung in Radialrichtung ist eine Vorrichtung, bei welcher der Spalt A sehr schmal ausgebildet ist und über die Saugöffnung 1 b mit dem zu verdichtenden Fluid Öl eingesaugt wird, das zur Verhinderung des Austretens von zu verdichtendem Fluid einen Ölfilm in dem feinen Spalt A bildet, entsprechend der japanischen Patent-Of­ fenlegungsschrift Nr. 46081/1980 vorgeschlagen worden.

Jedoch bestehen dabei insofern Probleme, als zur gleichmäßigen Ausbildung derart schmaler Spalten die Teile, z.B. die feste Spirale 1, die Umlaufspirale 2 und der Rahmen 4, sehr präzise bemessen sein müssen, und beim Zusammensetzen derartiger Teile deren Ausmaße zueinander passen müssen. Zudem erhitzt sich während des Arbeitsvorgangs durch das verdichtete Fluid die Umgebung der Auslaßöffnung 1 a sehr stark, wodurch, wenn eine Wärmeausdehnung der Spiral-Seitenplatten das Aus­ maß des feinen Spalts A übertrifft, der Mangel an Spiel­ raum zu einem Verkleben führt. Folglich muß die Wärme­ ausdehnung der Spiral-Seitenplatten festgelegt werden, so daß man den Spalt A vor dem Arbeitsvorgang um den entsprechenden Wert verbreitert. Daraufhin allerdings überschreitet die Breite des Spalts A die für die Bil­ dung eines wirksamen Ölfilms maximale Spaltbreite, was zu einem verstärkten Lecken und in vielen Fällen zum Verlust des Abdichtungseffektes führt.

Andererseits wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem die Stirnflächen 101 a, 201 a der Spiral-Seitenplatten 101, 201 in Längsrichtung der Spiralen eine Nut aufwei­ sen und in diese Nut Abdichtungsmaterial eingefügt ist, um das Lecken durch eine Berührungsabdichtung zu ver­ hindern, die sich von dem oben beschriebenen Verfahren zum Verhindern eines Leckens unter Verwendung eines Ölfilms unterscheidet. Ein derartiges Dichtungsverfah­ ren ist im US-Patent Nr. 801182, 1905 und in der japani­ schen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 117304/1976 be­ schrieben worden.

Nachfolgend wird als Beispiel das Verfahren zum Verhin­ dern des Leckens nach der japanischen Offenlegungs­ schrift Nr. 117304/1976 anhand von Fig. 3-5 beschrie­ ben. Fig. 3 zeigt einen teilweisen Querschnitt der Um­ gebung des Spalts A zwischen der Unterfläche 102 a der Trägerplatte der festen Spirale 1 und der Stirnfläche 201 a der Spiral-Seitenplatte der Umlaufspirale 2. Dabei ist die Stirnfläche 201 a der Spiral-Seitenplatte 201 mit einer Nut 5 versehen, die sich in Längsrichtung der Spiralen öffnet und einen rechteckigen Querschnitt hat, wobei Dichtmaterial 51 mit der gleichen Form wie die Nut 5 in diese eingefügt ist. Die Nut 5 und das Dicht­ material 51 haben vorbestimmte Abmessungen. Dadurch gelangt die obere Fläche 51 a des Dichtmaterials 51 in Berührung mit der Unterfläche 102 a der Trägerplatte, und eine Seitenfläche 51 c des Dichtmaterials 51 berührt eine Seitenfläche 5 c der Nut 5. Zudem ist ein Spalt 501 in Längsrichtung der Spiralen zwischen einer Seitenflä­ che 5 b der Nut 5 und einer Seitenfläche 51 b des Dicht­ materials 51 ausgebildet, und in gleicher Weise ist ein Spalt 502 in Längsrichtung der Spiralen zwischen der Unterfläche 5 d der Nut 5 und der unteren Fläche 51 d des Dichtmaterials 51 ausgeformt. Selbst wenn zwischen der Stirnfläche 201 a der Spiral-Seitenplatte 201 und der Unterfläche 102 a der Trägerplatte der Spalt A exi­ stiert, wird folglich die Dichtung zwischen einer Ver­ dichtungskammer P _H auf der Hochdruckseite und einer Verdichtungskammer P _L auf der Niederdruckseite, die durch die Spiral-Seitenplatte 201 getrennt sind, da­ durch bewirkt, daß man das Fluid von der Verdichtungs­ kammer P _H auf der Hochdruckseite in Richtung des mas­ siven Pfeils in die Spalte 501, 502 fließen läßt, so daß die Kraft in Richtung des Pfeils F wirkt. Dies be­ deutet, daß die obere Fläche 51 a und die Seitenfläche 51 c des Dichtmaterials 51 gegen die Unterfläche 102 a der Trägerplatte bzw. die Seitenfläche 5 c der Nut 5 gedrückt wird, wobei das Dichtmaterial 51 zur Verhinde­ rung eines Leckens fest an der Unterfläche 102 a der Trägerplatte und der Seitenfläche 5 c der Nut 5 anliegt.

Obwohl bei diesem Dichtverfahren ein Lecken in Radial­ richtung über den Spalt A zwischen der Stirnfläche der Spiral-Seitenplatte und der Unterfläche der Trägerplat­ te verhindert werden kann, besteht das Problem, daß Fluid in Längsrichtung der Spiralen über die Spalte 501, 502 zwischen den Verdichtungskammern P austritt, die an den Punkten B durch die Spiral-Seitenplatten 101, 201 getrennt sind.

Dieses Lecken ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Fig. 4 ist ein Teilquerschnitt einer Draufsicht und zeigt die Umgebung der Berührungspunkte B, an denen die Spi­ ral-Seitenplatte 101 in Berührung mit der Spiral-Sei­ tenplatte 201 gelangt. Fig. 5 ist eine teilweise ge­ schnittene perspektivische Ansicht der Umgebung der Berührungspunkte B gemäß Fig. 4.

Diesen Figuren entsprechend tritt Fluid über die Spalte 501, 502 in Richtung des massiven Pfeils von der Ver­ dichtungskammer P auf der Hochdruckseite zur Verdich­ tungskammer P auf der Niederdruckseite aus. Wie oben angeführt, kann ein derartiges Dichtverfahren in Ra­ dialrichtung erfolgreich sein. Da jedoch zwischen der Nut 5 und dem Dichtmaterial 51 zum wirksamen Abdichten in Radialrichtung die Spalte 501, 502 ausgebildet sein müssen, ist ein Lecken in Längsrichtung der Spiralen unvermeidlich, und dadurch wird die Kompressionslei­ stung und somit die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung vermindert. Insbesondere können durch die Bearbeitungs­ genauigkeit die Abmessungen der Spalte 501, 502 variie­ ren und ein gesteigertes Lecken über die Spalte 501, 502 bewirken, oder eine Verminderung der Anpaßbarkeit des Dichtmaterials 51 selbst kann Fluid austreten las­ sen. Zudem erfolgt das Gleiten der oberen Fläche 51 a des Dichtmaterials 51, indem diese durch die Bewegung des Fluid gegen die Unterfläche 102 a der Trägerplatte gedrückt wird, was zu Gleitverlust und Abschleifung von beträchtlichem Ausmaß führt.

Um ein Lecken in Längsrichtung der Spiralen zu verhin­ dern, wird z.B. in der japanischen Gebrauchsmuster-Of­ fenlegungsschrift Nr. 180182/1982 die Breite D des Dichtmaterials 51 im wesentlichen gleich bemessen wie die Breite D′ der Nut 5, und die Dicke H des Dichtmate­ rials 51 ist größer als die Tiefe H′ der Nut 5, wie Fig. 6 zeigt. Jedoch sind bei diesem Verfahren die Maße H und H′ schwer einzuhalten. Wenn gilt: H-H′<A, entsteht ein Axialspalt, der ein Leck in radialer Rich­ tung der Spiralen verursacht. Wenn dagegen gilt: H-H′<A, muß das Dichtmaterial 51 zwischen der festen Spirale 1 und der Umlaufspirale 2 angeordnet werden, wodurch ein gleichmäßiges Rotieren behindert wird.

Wie erwähnt, besteht bei der herkömmlichen Spiral-Fluid­ maschine ein Problem bezüglich der Präzisionskontrolle wie z.B. der Bearbeitsgenauigkeit, die erforderlich ist, um bei der Bildung eines Ölfilms einen schmalen Axialspalt gleichmäßig zu formen. Zudem ergibt sich bei Betrieb der herkömmlichen Spiral-Fluidmaschine anderer­ seits das Problem, daß bei einem schmalen Spalt die Stirnfläche der Spiral-Seitenplatte durch Wärmeausdeh­ nung in Berührung mit der gegenüberliegenden Trägerplat­ te gerät und daraus ein Verkleben u.d. und folglich eine verminderte Zuverlässigkeit resultiert, während eine zur Vermeidung dieses Problems erfolgte Erweite­ rung des Spalts eine spürbare Verminderung der Leistung der Vorrichtung bewirkt. Wenn beim Abdichten durch Be­ rührung der Spalt zwischen dem Abdichtmaterial und der Nut gebildet wird, um sich durch Anpassung durch den Druck von Fluid zu schließen, erfolgt eine unerwünschte Reduzierung der Leistungsfähigkeit durch ein Lecken über den Spalt und einen Abrieb des Dichtmaterials. Wenn zwischen dem Dichtmaterial und der Nut kein Spalt ausgebildet ist und die Dichtung durch Dichtmaterialien erfolgt, ist ähnlich wie bei der Bildung eines Ölfilms eine strikte Präzisionskontrolle erforderlich.

Die Erfindung ist in Hinblick auf die oben angeführten Aspekte konzipiert worden. Sie ist durch im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmale defi­ niert.

Die Erfindung schafft eine wirksame und verläßliche Spiral-Fluidmaschine, bei der die Feinregulierung eines Axialspalts, der durch die Stirnfläche der Spiral-Sei­ tenplatte einer festen Spirale, die Stirnfläche einer Spiral-Seitenplatte einer Umlaufspirale, die Unter­ fläche der Trägerplatte einer festen Spirale und die Unterfläche der Trägerplatte einer Umlaufspirale ge­ bildet ist, durch ein Feinregulierungsteil erfolgt, welches die gleiche Spiralgestalt wie die Spiral-Sei­ tenplatte der festen Spirale und diejenige der Umlauf­ spirale aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Maschine werden Veränderungen der festen Spirale, der Umlauf­ spirale o.d. durch Abweichungen der Bearbeitungsge­ nauigkeit verhindert. Dadurch entsteht kein wesentli­ cher Spalt bzw. der Spalt wird auf eine notwendige, aber minimale Größe reduziert. Somit wird während des Arbeitsvorgangs ein Lecken verhindert, indem die Fein­ regulierungsteile in eine Nut gedrückt werden, die zum Erzielen einer Berührungsdichtung entlang der Stirn­ fläche der Spiral-Seitenplatten der beiden Spiralen geformt ist und in Richtung ihrer Tiefe etwa auf der Hälfte mit einer Abstufung versehen ist, an die sich ein Bereich verringerten Durchmessers anschließt.

Bei der erfindungsgemäßen Spiral-Fluidmaschine wird die Abwärtsbewegung des Feinregulierungsteils in Axialrich­ tung, die durch eine Druckveränderung in einer Kammer ensteht, in welcher die Spiral-Fluidmaschine arbeitet, verhindert. Dies erfolgt dadurch, daß die Breite der Öffnung der Nut an einem offenen Abschnitt oberhalb der Abstufung größer ist als die Breite des unteren Ab­ schnitts unterhalb der Abstufung. Dadurch wird das Fein­ regulierungsteil in stabilem Zustand festgelegt, ohne daß es in die Nut sinkt, und folglich arbeitet die Spi­ ral-Fluidmaschine gleichmäßig stabil.

In der erfindungsgemäßen Spiral-Fluidmaschine ist das Feinregulierungsteil so festgelegt, daß beide Seitenflä­ chen des Teils an der Seitenfläche unterhalb der Abstu­ fung der Nut anliegen, weil das Feinregulierungsteil breiter ist als die Nut an ihrem unteren Abschnitt un­ terhalb der Abstufung und weniger breit als die Nut am offenen Abschnitt oberhalb der Abstufung, was wiederum das gleichmäßige Arbeiten der Maschine unterstützt.

Bei der Spiral-Fluidmaschine kann aufgrund einer schrä­ gen Form der in der Nut ausgebildeten Abstufung, durch die sich die Breite der Nut nach unten hin verringert, das Feinregulierungsteil leicht in die Nut unterhalb der Abstufung gedrückt werden.

Das Feinregulierungsteil besteht vorteilhafterweise aus flexiblen Materialien, wodurch es leicht in die Nut gedrückt werden kann, deren Breite unterhalb der Abstu­ fung geringer ist als die des Feinregulierungsteils.

Die Höhe des Feinregulierungsteils ist so bemessen, daß sie im wesentlichen gleich oder geringer ist als die Tiefe der Nut. Dadurch können die Abstände der Axial­ spalte zwischen jeder Stirnfläche der Spiral-Seitenplat­ ten und jeder Stirnfläche der Trägerplatten der festen Spirale und der Umlaufspirale dem vorgegebenen Wert angepaßt werden, was ein gleichmäßiges Arbeiten der Spiral-Fluidmaschine bewirkt.

Diese und weitere Aufgaben und Eigenschaften der Erfin­ dung werden durch die folgende detaillierte Beschrei­ bung im Zusammenhang mit den Zeichnungen ersichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Arbeitsprinzips einer Spiral-Fluidmaschine;

Fig. 2 einen Querschnitt einer herkömmlichen Spiral- Fluidmaschine;

Fig. 3 einen Querschnitt der Hauptteile einer herkömm­ lichen Spalt-Feinregulierungsvorrichtung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Umgebung eines Berührungs­ punktes der zwei in Fig. 3 gezeigten Spiral-Seitenplat­ ten;

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt der Hauptteile eines weiteren Beispiels einer herkömmlichen Lecksicherungsvorrich­ tung;

Fig. 7 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Spiral- Fluidmaschine, die für einen Spiralkompressor benutzt wird;

Fig. 8, 9, 10 Darstellungen einer exzentrischen Buchse;

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Anbringung der exzentrischen Buchse auf einer Hauptwelle;

Fig. 12 eine Ansicht der in der Hauptwelle enthaltenen exzentrischen Buchse;

Fig. 13 einen Querschnitt der zusammengefügten Anord­ nung gemäß Fig. 7;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Feinregulie­ rungsteils und von Spiralen gemäß der Erfindung;

Fig. 15, 16, 17 und 18 den Vorgang des Eindrückens des Feinregulierungsteils in eine Nut;

Fig. 19 einen Querschnitt mit einem feinen Spalt zwi­ schen dem Feinregulierungsteil und einer Trägerplatte unter Ausgleich beider Teile;

Fig. 20 einen Querschnitt eines Beispiels einer Aus­ gleichsanordnung;

Fig. 21 eine Änderung der zentralen Position der Exzen­ terbuchse; und

Fig. 22 einen Querschnitt eines weiteren Beispiels der Ausgleichsanordnung.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen be­ schrieben. In Fig. 7 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine feste Spirale und 2 eine Umlaufspirale, wobei die feste Spirale 1 an ihrem Mittelteil einen Auslaß 1 a und an einer Umfangswand 103 eine Ansaugöffnung 1 b aufweist.

Zudem enthält die feste Spirale 1 eine scheibenförmige Trägerplatte 102 und eine einstückig mit der Trägerplat­ te 102 geformte Spiral-Seitenplatte 101. Die Umlaufspi­ rale 2 enthält eine scheibenförmige Trägerplatte 202 und eine in gleicher Weise wie bei der festen Spirale 1 einstückig mit der Trägerplatte 202 verbundene Spiral- Seitenplatte 201. Dabei greifen beide Spiralen 1, 2 ineinander und bilden eine Druckkammer P, die von den Trägerplatten 102, 202 und den Spiral-Seitenplatten 101, 201 umgeben ist. Von mehreren vorhandenen Druck­ kammern P kommuniziert die mittlere Druckkammer, die den höchsten Druck aufweist, mit dem Auslaß 1 a.

Die Spiral-Seitenplatte 101, 201 weist eine Nut 5, 5 auf, die als Führung in Längsrichtung der Spiralen mit Ausnahme des inneren und des äußeren Endteils in Spi­ ralrichtung an jeder Stirnfläche 101 a, 102 a angeordnet ist. In jeder Nut 5, 5 ist ein Feinregulierungsteil 6, 6 (im folgenden lediglich als Teil bezeichnet) einge­ fügt. Die Teile 6, 6 sind derart in die Nuten 5, 5 ein­ gedrückt, daß ein Teilabschnitt beider Seitenflächen der Teile 6, 6 in Längsrichtung der Spiralen vollstän­ dig an der Innenfläche der Nuten 5, 5 haften kann.

Die Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2 weist eine Wellenteilachse 203 auf, die senkrecht zur Rückfläche 202 b der Trägerplatte 202 und parallel zu einer später zu beschreibenden Hauptwelle 3 angeordnet ist und die Umlaufspirale 2 am zentralen Bereich der Rückfläche 202 b der Trägerplatte dreht. Außerdem ist die Haupt­ welle 3 mit einer exzentrischen Öffnung 3 a versehen, deren Mittelachslinie parallel zur Mittelachslinie (dem Rotationszentrum) der Hauptwelle verläuft und die an deren oberer Endfläche ausgebildet ist. Eine fast zy­ lindrische Exzenterbuchse 301 ist in die exzentrische Öffnung 3 a drehbar eingesetzt und überträgt eine Druck­ kraft auf die Umlaufspirale 2, so daß selbst bei einer Abnutzung der Spiral-Seitenplatten 101, 201 die Seiten­ flächen beider Seitenplatten 101, 201 stets an einem Abschnitt B in Berührung zueinander gebracht werden. Die exzentrische Buchse 301 hat einen exzentrischen Außenumfang, und eine Achslinie der exzentrischen Buch­ se weist eine exzentrische Öffnung 301 a auf, die paral­ lel zur Mittelachslinie der Hauptwelle 3 angeordnet ist, wobei die Wellenteilachse 203 drehbar in der ex­ zentrischen Öffnung 301 a angeordnet ist.

Die Hauptwelle 3 ist gehalten von einem oberen Rahmen 40, dessen äußere Umfangsfläche fast die gleiche Form und den gleichen maximalen Außendurchmesser hat wie die feste Spirale 1, von einem oberen Hauptwellenlager 403, das auf dem oberen Rahmen 40 angeordnet ist und am obe­ ren Teil der Hauptwelle 3 eine radiale Last der Haupt­ welle aufnimmt, von einem unteren Rahmen 41, dessen äußere Umfangsfläche fast die gleiche Form hat wie die feste Spirale 1 und dessen maximaler Außendurchmesser größer ist als derjenige der festen Spirale 1, von einem unteren Ringdrucklager 411 zur Aufnahme des Ge­ wichts der Hauptwelle 3 selbst und anderer auf die Hauptwelle 3 einwirkender Schubbelastungen, und von einem unteren Ringdrucklager 412 zur Aufnahme einer Radiallast der Hauptwelle 3 an deren unterem Ende. Der obere Rahmen 40 und der untere Rahmen 41 sind durch eine Randverbindung u.d. zusammengehalten, so daß das obere Ringdrucklager 403 und das untere Ringdrucklager 412 konzentrisch zueinander angeordnet sind.

Da das obere Ringdrucklager 402 zur Aufnahme des Drucks innerhalb der Druckkammer P und des Eigengewichtes der Umlaufspirale 2 konzentrisch zum oberen Ringdrucklager 403 ist und die Mittelachslinie des oberen Ringdruckla­ gers 403 senkrecht zu einer Lagerfläche 402 a des oberen Ringdrucklagers 402 ist, verläuft die Mittelachslinie der Hauptwelle 3 konzentrisch zur Mittelachslinie des oberen Ringdrucklagers 402 und senkrecht zur Lager­ fläche 402 a des oberen Ringdrucklagers 402. Da die Um­ laufspirale 2 von der Lagerfläche 402 a des oberen Ring­ drucklagers 402 an der Rückfläche 202 b der Trägerplatte 3 der Umlaufspirale gehalten ist, ist die Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2 senkrecht zur Hauptwelle 3 ge­ halten.

Eine Kreuzklauenkupplung ist zwischen der Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2 und dem oberen Rahmen 40 als Verbindungsteil angeordnet, das eine Rotation der Um­ laufspirale 2 um ihre eigene Achse verhindert und die Umlaufspirale 2 um die Mittelachslinie der Hauptwelle 3 drehbar macht.

Fig. 8 bis 10 zeigen detailliert den Aufbau der exzen­ trischen Buchse 301, die in die exzentrische Öffnung 3 a der Hauptwelle 3 eingefügt wird, wobei Fig. 8 eine Drauf­ sicht, Fig. 9 einen seitlichen Querschnitt und Fig. 10 eine Unteransicht darstellen. In diesen Abbildungen bezeichnet 301 a die innere Umfangsfläche der exzentri­ schen Buchse 301, 301 b die äußere Umfangsfläche der exzentrischen Buchse 301, O _Bi das Zentrum der inneren Umfangsfläche 301 a der exzentrischen Buchse 301, und O _Bo das Zentrum der äußeren Umfangsfläche 301 b der ex­ zentrischen Buchse 301, wobei das Zentrum O _Bi in Rela­ tion zum Zentrum O _Bo um den Wert epsilon exzentrisch ist.

Eine Ölnut 301 c ist in Längsrichtung der inneren Um­ fangsfläche 301 a der exzentrischen Buchse 301 ausgebil­ det. Dabei öffnet sich ihr unteres Ende zur unteren Endfläche der exzentrischen Buchse 301, und ihr oberes Ende ist geschlossen, so daß es sich nicht zur oberen Endfläche der exzentrischen Buchse 301 öffnet. Die radi­ alen äußeren Enden einer Ölöffnung 301 d zur Verbindung der Ölnut 301 c mit der äußeren Umfangsfläche 301 b der exzentrischen Buchse 301 öffnen sich in einen ausgespar­ ten Bereich 301 e, der in der äußeren Umfangsfläche 301 b der exzentrischen Buchse 301 ausgebildet ist. Zudem ist ein dickwandiger Teil der exzentrischen Buchse 301 an deren unterer Endfläche mit einer rotationsverhindern­ den Öffnung 301 f versehen. Die exzentrische Buchse 301 besteht aus Lager-Metallen wie Aluminiumlegierungen, Blei und Bronze.

Die in Fig. 11 gezeigte perspektivische Ansicht zeigt die Montage der exzentrischen Buchse 301 an der Haupt­ welle 3. Dabei wird zuerst ein fast zylindrischer Feder­ stift 32 mit einem C-förmigen Querschnitt in ein Stift­ loch 31 an einem Unterteil der exzentrischen Öffnung 3 a der Hauptwelle 3 eingefügt. Anschließend wird die ex­ zentrische Buchse 301 im exzentrischen Loch 3 a einge­ setzt, so daß die rotationsverhindernde Öffnung 301 f am unteren Bereich der exzentrischen Buchse den Federstift 32 aufnimmt. Ein Schnappring 33 wird in einer Schnapp­ ringnut 34 angeordnet, die im Umfangsrichtung einer Seitenfläche der exzentrischen Öffnung 3 a ausgebildet ist, wobei der Federstift 32 in die rotationsverhin­ dernde Öffnung 301 f eingefügt wird und die untere End­ fläche der exzentrischen Buchse 301 mit der Bodenfläche des exzentrischen Loches 3 a zusammengreift. Der Schnapp­ ring 33 wird hergestellt, indem ein biegsames Material wie dünner Klavierdraht C-förmig gebogen wird.

Fig. 12 zeigt die innerhalb der Hauptwelle 3 angeordne­ te exzentrische Buchse 301. Dabei bezeichnet O _s die Achsmittellinie, d.h. das Rotationszentrum der Haupt­ welle 3. Die Position des Federstiftes 32 ist so be­ stimmt, daß eine Gerade, die durch das Zentrum O _s und das Zentrum O _Bi der inneren Umfangsfläche 301 a der ex­ zentrischen Buchse 301 verläuft, fast rechtwinklig zu einer Geraden angeordnet ist, die durch das Zentrum O _Bi und das Zentrum O _Bo der äußeren Umfangsfläche 301 b der exzentrischen Buchse 301 verläuft. Der Durchmesser der rotationsverhindernden Öffnung 301 f ist größer als der­ jenige des Federstiftes 32, wobei die exzentrische Buchse 301 sich in einem bestimmten Maß in Umfangsrich­ tung bewegen kann. Der ausgesparte Bereich 301 e ist mit einer bestimmten Länge entlang des Umfangs angeordnet, so daß die Ölöffnung 301 d der exzentrischen Buchse 301 stets mit der Ölöffnung 3 c kommuniziert, welche in Ra­ dialrichtung eines mit großem Durchmesser ausgestatte­ ten Abschnittes der Hauptwelle 3 ausgebildet ist. Die Ölöffnung 3 c kommuniziert auch mit der Ölnut 3 d, die in Axialrichtung der äußeren Umfangsfläche des mit einem großen Durchmesser versehenen Abschnittes der Haupt­ welle 3 ausgebildet ist.

Nachdem diese Bestandteile in der oben beschriebenen Anordnung zusammengefügt worden sind, werden die Teile 6, 6 in die Nuten 5, 5 der festen Spirale 1 und der Umlaufspirale 2 gedrückt, so daß sie weit aus den Nuten 5, 5, dem oberen Rahmen 40, dem unteren Rahmen 41 und der festen Spirale 1 vorstehen und durch mehrere Bolzen 42 zusammengehalten werden, die durch den Umfangswand­ teil 103 der festen Spirale 1 und den oberen Rahmen 40 verlaufen und deren Gewindeenden 42 a lediglich in den unteren Rahmen 41 geschraubt werden, wie Fig. 13 zeigt.

Da entsprechend Fig. 13 die feste Spirale 1 fest auf einer Paßfläche 40 a angebracht ist, welche auf der Ober­ fläche des äußeren Umfangsbereiches des oberen Rahmens 40 an der unteren Fläche 103 a des Umfangswandteils 103 ausgebildet ist, aber die Paßfläche 40 a des oberen Rah­ mens 40 parallel zu einer Lagerfläche 402 a des oberen Ringdrucklagers 402 ist, wobei die Rückfläche 202 b der Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2, die Unterfläche 202 a gegenüber der Rückfläche 202 b und die Stirnfläche 201 a der Spiral-Seitenplatte 201 parallel zueinander sind, und wobei die untere Fläche 103 a des Umfangswand­ teiles der feststehenden Spirale 1 und die Stirnfläche 101 a der Spiral-Seitenplatte 101 auf gleicher Ebene liegen und die Stirnfläche 101 a parallel zur Unter­ fläche 102 a der Trägerplatte 102 angeordnet ist, ist die Stirnfläche 101 a der Spiralplatte der feststehenden Spirale 1 parallel zur Unterfläche 202 a der Trägerplat­ te der Umlaufspirale 2 gehalten, während die Stirn­ fläche 201 a der Spiral-Seitenplatte der Umlaufspirale 2 parallel zur Unterfläche 102 a der Trägerplatte der fest­ stehenden Spirale 1 gehalten ist. Somit werden die Teile 6, 6 durch die Unterfläche 102 a der Trägerplatte der feststehenden Spirale 1 bzw. durch die Unterfläche 202 a der Trägerplatte der Umlaufspirale 2 gleichmäßig in die Nuten 5, 5 gedrückt.

Da ein gleichmäßiger feiner Spalt A zwischen der Stirn­ fläche 101 a der Spiral-Seitenplatte der festen Spirale 1 und der Unterfläche 202 a der Trägerplatte der Umlauf­ spirale 2 sowie zwischen der Stirnfläche 201 a der Spi­ ral-Seitenplatte der Umlaufspirale 2 und der Unterflä­ che 102 a der Trägerplatte der festen Spirale 1 ausgebil­ det ist, wobei die feste Spirale 1 über den oberen Rah­ men 40 am unteren Rahmen 41 mittels des Bolzens 42 befe­ stigt ist, werden die Teile 6, 6 in die Nuten 5, 5 ge­ drückt, bis sie um das Ausmaß dieses feinen Spaltes A einheitlich über die Nuten 5, 5 vorstehen. Folglich sind die Abstände zwischen den Stirnflächen 101 a, 201 a der Spiral-Seitenplatten und den Unterflächen 202 a, 102 a der Trägerplatten gegenüber den Stirnflächen 101 a, 201 a im wesentlichen kompakt mit den Teilen 6, 6 ge­ füllt.

Die perspektivische Ansicht gemäß Fig. 14 zeigt, wie das Teil 6 in die Nut 5 gedrückt wird, welche sich zur Stirnfläche 201 a der Spiral-Seitenplatte 201 der Um­ laufspirale 2 öffnet und in Längsrichtung der Spirale angeordnet ist. Im zusammengesetzten Zustand öffnet sich die Nut 5 zur Stirnfläche 201 a der Spiral-Seiten­ platte 201 und erstreckt sich mit Ausnahme des in Spi­ ralrichtung inneren Endabschnitts 201 b und des äußeren Endabschnitts 201 c fast über die gesamte Länge der Spi­ ralen, damit das saitenähnliche Teil 6 senkrecht in die Öffnung der Nut 5 gedrückt und diese gefüllt wird. Ob­ wohl nur die Umlaufspirale beschrieben ist, trifft dies bei der festen Spirale 1 gleichermaßen zu. Auch die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich nicht auf die Umlaufspirale 2.

Gemäß Fig. 15, die einen Teilquerschnitt mit der Spi­ ral-Seitenplatte und dem Teil 6 darstellt, weist die Nut 5 eine Abstufung 5 e auf, der auf der Hälfte in Tiefenrichtung der Nut angeordnet ist und dieser einen zweistufigen Aufbau verleiht. Die Breite D 2 der Boden­ fläche 5 d zwischen den Seitenflächen 52 a, 52 b unterhalb der Abstufung 5 e ist geringer als die Breite D 1 des Öffnungsbereiches zwischen den Seitenflächen 53 a, 53 b oberhalb der Abstufung 5 e. Die Breite D des Teils 6 wird hierbei entsprechend der folgenden Ungleichung gewählt:

D 1 < D < D 2

Die Dicke H des Teils 6 wird so gewählt, daß sie im wesentlichen gleich oder geringer ausfällt als eine Tiefe H′ der Nut 5. Da die Breite D des Teils 6 in Übereinstimmung mit der Ungleichung D) D′ gewählt wird, muß das dem Bereich unterhalb der Abstufung 5 e der Nut 5 entsprechende Teil 6 aus einem elastischen bzw. Kunststoffmaterial geformt sein. Vornehmlich Tetrafluoroethylenharz (PTFE), das bis zu einem ge­ wissen Grad elastisch, plastisch und flexibel sowie selbstschmierend ist, ist sehr geeignet. Auch Verbund­ materialien mit weichen und plastischen Metallen wie Blei und Lötmittel, oder elastischen Materialien wie Gummi und PTFE können verwendet werden.

Der ausschnittsweise Querschnitt gemäß Fig. 16 zeigt das Teil 6, welches bis zur Abstufung 5 e in die Nut 5 eingefügt ist, d.h. das Teil 6 ragt über die Stirnflä­ che 201 a der Spiralplatte hinaus. Da die Breite D des Teils 6 der Ungleichung D < D 2 entsprechend gewählt ist, kann das Teil 6 leicht bis zur Abstufung 5 e der Nut 5 in die Nut 5 eingefügt werden, so daß das Teil 6 weit über die Nut 5 hinausragt.

In den ausschnittsweisen Querschnitten gemäß Fig. 17 und 18 wird die Umlaufspirale 2 gehalten, indem sie im Zusammenfügungsvorgang entsprechend Fig. 13 von der festen Spirale 1 bedeckt wird. Dabei wird das von der Unterfläche 102 a der Trägerplatte der festen Spirale 1 vorstehende Teil 6 in Pfeilrichtung nach unten in die Nut 5 gedrückt und in einer Position angehalten, in der ein vorbestimmter feiner Spalt A zwischen der Unter­ fläche 102 a der Trägerplatte und der Stirnfläche 201 a der Spiral-Seitenplatte ausgebildet ist. Dabei wird ein Spalt 502 zwischen der unteren Seite 6 d des Teils 6 und des Bodens 5 d der Nut 5 ausgebildet, und die Größe des Spalts 502 in Richtung der Breite beträgt delta; delta = (H′+A)-H.

Während in Fig. 17 die Abstufung 5 e der Nut 5 rechtwink­ lig ist, ist in Fig. 18 der Bereich 5 e abgeschrägt.

Im zusammengesetzten Zustand der Anordnung ist das Teil 6 elastisch (oder plastisch) verformt und festgefügt, wenn beide Seitenflächen 6 b, 6 c des Teils 6 fest an den Seitenflächen 52 a, 52 b der Nut 5 unterhalb der Abstu­ fung 5 e der Nut 5 anhaften. Wenn der aus D-D 1 resul­ tierende Wert relativ groß ist, wird das z.B. aus PTFE u.d. geformte Teil 6 beim Eindrücken in die Nut 5 nicht elastisch oder plastisch verformt, wodurch die Abstufung 5 e die Seitenflächen 6 b, 6 c abschabt. In die­ sem Fall verbleiben die abgeschabten Grate im abgestuf­ ten Bereich 5 e, ohne in Richtung der Stirnfläche 201 a entfernt zu werden. Zudem wirkt auf das Teil 6 eine Scherkraft von der Abstufung 5 e ein und hindert das Teil 6 daran, sich in Axialrichtung nach unten zu bewe­ gen, wodurch das Teil 6 in der stabilen festgefügten Anordnung verbleibt.

Da die Nut 5 in der beschriebenen Weise mit der Abstu­ fung 5 e versehen ist, kann auch ein Variieren der Brei­ te D bzw. D 1 des Teils 6 bzw. der Nut 5 im zusammenge­ setzten Zustand bis zu einem bestimmten Grad ausge­ glichen werden.

Bezüglich der Größe delta kann, auch wenn bei Betrieb des Kompressors insbesondere die Innenseiten der Spi­ ralen unter hohen Temperaturen erhitzt werden und damit die Spiral-Seitenplatte an der Innenseite sich durch Wärmeausdehnung in Axialrichtung örtlich ausstreckt und folglich die Größe des feinen Spalts örtlich reduziert wird, das Teil 6 von der Unterfläche der gegenüberlie­ genden Trägerplatte weiter in Axialrichtung abwärts in die Nut 5 gedrückt werden und als Pufferzone zum Ab­ sorbieren des durch Wärmeausdehnung bewirkten Wechsels der Größe fungieren.

Wenn eine axiale elastische Kraft auf das Teil 6 ein­ wirkt, d.h. wenn die Oberfläche 6 a des Teils 6 entspre­ chend der Anordnung gemäß Fig. 17, 18 aufgrund einer elastischen Kraft einen übermäßigen Druck auf die Unter­ fläche 102 a ausübt, braucht man lediglich die Träger­ platte 102 in Pfeilrichtung zurückzubewegen, um entspre­ chend Fig. 19 den gewünschten feinen Spalt A zwischen der Oberfläche 6 a des Teils 6 und der Unterfläche 102 a der Trägerplatte zu bilden.

Fig. 20 zeigt eine Ausgleichsanordnung. Nach dem Zusam­ menbau gemäß Fig. 13 wird der Bolzen 42 entfernt, um die feste Spirale 1 vom oberen Rahmen 40 zu entfernen. Anschließend wird der Bolzen 42 erneut befestigt, wobei eine ringförmige Abstandsscheibe 10 mit gleichmäßiger Dicke A′ zwischen der Unterfläche 103 a des Umfangswandteiles der festen Spirale 1 und der Paß­ fläche 40 a des oberen Rahmens 40 eingefügt wird, um einen gleichmäßigen feinen Spalt A′ zwischen den Ober­ flächen 6 a, 6 b der Teile 6, 6 der festen Spirale 1 und der Umlaufspirale 2 und den gegenüberliegenden Unter­ flächen 202 a, 102 a der jeweils zu diesen gehörigen Trä­ gerplatte zu schaffen.

Im folgenden werden weitere Bestandteile des Verdich­ ters gemäß Fig. 7 kurz beschrieben. Zur Lagerung des Motors zum Drehen der Hauptwelle 3 ist ein Rotor 70 des Motors durch Schrumpfpassung u.d. fest auf der Haupt­ welle 3 angebracht, und ein Stator 71 des Motors ist durch einen Bolzen u.d. fest auf dem unteren Rahmen 41 angebracht, wobei ein geeigneter Luftspalt zwischen dem Rahmen 41 und dem Rotor 70 gewährleistet ist.

Ein Teil 8 befindet sich in einem Gehäuse, das aus einem geschlossenen Behälter besteht, und enthält die in der oben beschriebenen Anordnung zusammengefügten Bestandteile, d.h. die feste Spirale 1, die Umlaufspi­ rale 2, den oberen Rahmen 40, den unteren Rahmen 41, den Stator 71 u.a. Das Gehäuse 9 ist in diesem Bereich in drei Teile gegliedert: eine obere Abdeckung 901, einen mittleren zylindrischen Teil 902 und eine Boden­ abdeckung 903. Dabei ist das Teil 8 am mittleren zylin­ drischen Teil 902 am äußeren Umfangsbereich des unteren Rahmens 41 durch Schrumpfpassung, Punktschweißung o.d. fest angebracht, wobei die obere Abdeckung 901 und die untere Abdeckung 903 an beiden Endabschnitten des mitt­ leren zylindrischen Teils 902 angebracht werden, so daß sie den oberen bzw. den unteren Bereich des mittleren zylindrischen Teils 902 bedecken. Zum hermetischen Ver­ schluß des Gehäuses 9 werden die obere Abdeckung 901 und die untere Abdeckung 903 mit beiden Endabschnitten des mittleren zylindrischen Teils 902 verschweißt.

Ein Saugrohr 904, das sich in einen Innenraum 9 a des Gehäuses 9 öffnet, ist durch Verschweißen mit einer Umfangswand des mittleren zylindrischen Teils 902 des Gehäuses 9 verbunden, und ein Auslaßrohr 905 ist her­ metisch mit dem Mittelteil der oberen Abdeckung 901 des Gehäuses 9 verbunden, verläuft durch den Mittelteil und kommuniziert mit der Auslaßöffnung 1 a der festen Spi­ rale 1. Der obere Deckel 901 des Gehäuses 9 weist einen abgedichteten Anschluß 906 auf, der über einen (nicht gezeigten) Leitungsdraht durch die Schweißung elek­ trisch mit dem Stator 71 verbunden ist. Schmieröl 907 ist im unteren Bereich des Gehäuses 3 enthalten, wobei der untere Endabschnitt der Hauptwelle 3 in das Schmier­ öl 907 eingetaucht ist. Ein Verbindungsbereich des Aus­ laßrohrs 905 und der Auslaßöffnung 1 a ist mit einem O-Ring abgedichtet.

Die Hauptwelle 3 ist mit einem exzentrischen Öldurchlaß 3 b versehen, der von dessen unterem Ende bis zu dessen oberen Ende verläuft, um jeden Teil des Lagers mit Öl zu versorgen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des in der oben be­ schriebenen Weise aufgebauten Spiralkompressors be­ schrieben. Nachdem der Stator 71 über den abgedichteten Anschluß 906 mit Strom versorgt worden ist, erzeugt der Rotor 70 eine Drehkraft und rotiert zusammen mit der Hauptwelle 3. Wenn die Hauptwelle 3 zu rotieren be­ ginnt, wird die Rotationskraft der Hauptwelle 3 über die exzentrische Buchse 301 in der exzentrischen Öff­ nung 3 a der Hauptwelle 3 auf die Achse 203 der Umlauf­ spirale 2 übertragen, und die Umlaufspirale 2 rotiert um die Mittelachslinie der Hauptwelle 3, ohne sich um ihre eigene Achse zu drehen, da sie durch die Kreuz­ klauenkupplung 401 geführt wird. Dadurch wird die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Kompression in der Verdichtungskammer P erzeugt.

Dabei ragen die Teile 6, 6, die in die Nuten 5, 5 ge­ drückt sind, um den feinen Spalt A zwischen den Stirn­ flächen 101 a, 201 a der Spiral-Seitenplatten 101, 201 und den gegenüberliegenden Unterflächen 202 a, 102 a der Trägerplatten 202, 102 zu schließen, einheitlich über die Stirnflächen 101 a, 201 a in Richtung der Unterflä­ chen 102 a, 202 a hinaus, wobei im wesentlichen kein Spalt mehr besteht. Dadurch wird das komprimierte Fluid daran gehindert, in Radialrichtung der Spiralen auszu­ treten, d.h. von der Druckkammer mit einem vergleichs­ weise hohen Druck über den feinen Spalt A in die Druck­ kammer mit einem vergleichsweise niedrigen Druck. Zudem wird an den Seitenflächen der Spiral-Seitenplatten 101, 201 eine durch eine exzentrische Rotationsbewegung der Umlaufspirale 2 erzeugte Zentrifugalkraft wirksam, wel­ che die exzentrische Buchse 301 um die Achse 203 der Umlaufspirale 2 dreht und das Exzentrizitätsmaß der Umlaufspirale 2 relativ zur Mittelachslinie der Haupt­ welle 3 variabel macht, wodurch die Seitenflächen im Bereich B zusammengreifen und das komprimierte Fluid daran hindern, in Spiralrichtung auszutreten, d.h. zwischen den Seitenflächen der Spiral-Seitenplatten 101, 201 von der Druckkammer mit relativ hohem Druck zur Druckkammer mit relativ niedrigem Druck. Damit kann ein Lecken während eines Verdichtungsvorgangs fast voll­ ständig verhindert werden, wodurch der Kompressor mit hoher Kompressionsleistung arbeitet.

Anschließend wird der Strömungsweg des Fluids beschrie­ ben. Von einem (nicht gezeigten) Verdampfer strömt das angesaugte Fluid über das Saugrohr 904 in den Innenraum 9 a des Gehäuses 9, um den Rotor 70 und den Stator 71 zu kühlen, und wird dann zur Verdichtung über die Saugöff­ nung 1 b in die Druckkammer P gesaugt, nachdem es einen (nicht gezeigten) Saugdurchlaß passiert hat, der am äußeren Umfangsbereich des unteren Rahmens 41 angeord­ net ist. Anschließend wird das komprimierte Fluid über die Auslaßöffnung 1 a und das Auslaßrohr 905 aus dem Gehäuse 9 ausgestoßen.

Im folgenden wird ein Ölzuführsystem beschrieben. Das im unteren Bereich des Gehäuses 9 enthaltene Schmieröl 907 wird durch eine Zentrifugalpumpwirkung, die durch die Drehung der Hauptwelle 3 erzeugt wird, über die exzentrische Ölzuführöffnung 3 b zur exzentrischen Öff­ nung 3 a hinaufgepumpt und der exzentrischen Buchse 301 zugeführt. Nach dem Schmieren des oberen Drucklagers 402, des unteren Drucklagers 411, des oberen Hauptla­ gers 403, des unteren Hauptlagers 412 und der Kreuz­ klauenkupplung 401 über die Ölöffnung 3 e und die Ölnut 301 d der Hauptwelle 3, die Ölöffnung 3 d und die Ölnut 301 c der exzentrischen Buchse 301 o.d. wird ein Teil des Schmieröls 907 zusammen mit dem angesaugten Fluid in die Verdichtungskammer P gesaugt, um den Kompres­ sionsbereich abzudichten und zu schmieren, anschließend über das Auslaßrohr 905 abgeleitet, und über das Saug­ rohr 904 ins Innere des Gehäuses 9 zurückgeleitet. Der größere Teil des Schmieröls 907 fließt jedoch über (nicht gezeigte) Ölrückführöffnungen im oberen Rahmen 40 und im unteren Rahmen 41 in den unteren Bereich des Gehäuses 9 zurück.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der exzentrischen Buchse 301 beschrieben. Da die Achse 203 der Umlaufspi­ rale 2 derart in der exzentrischen Buchse 301 angeord­ net ist, daß die äußere Umfangsfläche der Achse 203 entlang der inneren Umfangsfläche 301 a der exzentri­ schen Buchse 301 gleiten kann, deckt sich das Zentrum O _Bi der inneren Umfangsfläche 301 a der exzentrischen Buchse 301 mit dem Schwingzentrum, d.h. dem Gravita­ tionszentrum der Umlaufspirale 2. Dementsprechend wird nach Rotation der Hauptwelle 3 in Richtung des Pfeils W in Fig. 12 eine Zentrifugalkraft erzeugt, die in Rich­ tung des Pfeils G auf einer geraden Linie zwischen dem Rotationszentrum O _s der Hauptwelle 3 und dem Zentrum O _Bi der inneren Umfangsfläche 301 a der exzentrischen Buchse 301 wirkt. Dadurch wird ein Moment in Richtung des Pfeils M mit dem Zentrum O _Bo der äußeren Umfangs­ fläche 301 b der exzentrischen Buchse 301 als Zentrum erzeugt. Wenn deshalb zwischen der Spiral-Seitenplatte 101 der festen Spirale 1 und der Spiral-Seitenplatte 201 der Umlaufspirale 2 ein Spalt existiert, wird die exzentrische Buchse 301 in Richtung des Pfeils M mit dem Zentrum O _Bo der äußeren Umfangsfläche 301 b der ex­ zentrischen Buchse 301 als Mittelpunkt in Rotation ver­ setzt, so daß sich die Umlaufspirale 2 bewegen kann, bis die beiden Spiral-Seitenplatten 101, 201 sich gegen­ seitig berühren.

Die Verschiebung der Mittelposition der exzentrischen Buchse 301 wird in Zusammenhang mit Fig. 21 beschrie­ ben. Die exzentrische Buchse 301 wird mit dem Zentrum O _Bi der äußeren Umfangsfläche 301 b der exzentrischen Buchse 301 als Mittelpunkt in Richtung des Pfeils M gedreht, während das Zentrum O _Bi der inneren Umfangs­ fläche 301 a der exzentrischen Buchse 301 zu einem Punkt O _Bi verschoben wird wo die Spiral-Seitenplatten 101, 201 einander berühren. Dies bedeutet, daß der Umdre­ hungsgrad der Umlaufspirale 2 verändert wird von . Wenn andererseits wegen der betreffenden Arbeitsgenauigkeit der Drehradius ge­ ringer als R ist, wird die exzentrische Buchse in der dem Pfeil M entgegengesetzten Richtung gedreht.

Wie oben beschrieben nimmt die exzentrische Buchse 301 die Veränderung der Bearbeitungsgenauigkeit auf, ver­ einfacht die Anordnung und hindert das verdichtete Gas des Kühlmittels daran, bei Verdichtung zwischen den beiden Spiral-Seitenplatten 101, 201 in Spiralrichtung auszutreten, wodurch sich die Verdichtungseffizienz erhöht.

Anschließend wird im Zusammenhang mit Fig. 22 ein wei­ teres Beispiel der Ausgleichanordnung beschrieben. Zu­ nächst läßt man die Teile 6, 6 um die Breite des Spalts A oder um eine größere Breite über die Nuten 5, 5 der Stirnflächen 101 a, 201 a der Spiral-Seitenplatten 101, 201 der festen Spirale 1 und der Umlaufspirale 2 hin­ ausragen. Unter dieser Voraussetzung wird der obere Rahmen 40 mit der unteren Fläche 40 b auf eine ebene Oberfläche 12 a einer Trägerplatte 12 aufgesetzt, und die ringförmige Abstandsscheibe 10 mit einer gleich­ mäßigen Dicke A′ und fast dem gleichen Innen- und Außendurchmesser wie das obere Drucklager 402 wird auf die Lagerfläche 402 a des oberen Drucklagers 402 gelegt, das fest auf der oberen Fläche des oberen Rahmens 40 montiert ist. Die Umlaufspirale 2 wird derart auf der ringförmigen Abstandsscheibe 10 plaziert, daß die Ab­ standsscheibe 10 zwischen der Rückfläche 202 b der Trä­ gerplatte der Umlaufspirale und dem oberen Drucklager 402 angeordnet werden kann. Dementsprechend wird die feste Spirale 1 so gelegt, daß die Spiral-Seitenplatte 201 der Umlaufspirale 2 und die Spiral-Seitenplatte 101 der festen Spirale 1 zusammengreifen können. Unter die­ ser Voraussetzung wird die feste Spirale 1 mittels eines Druckarms 13 über eine flache Platte 11 auf der oberen Fläche 102 b der festen Spirale 1 senkrecht zum Bett 12 gegen die Ebene 12 a des Trägers 12 gedrückt. Folglich werden die Teile 6, 6 der festen Spirale 1 und der Umlaufspirale 2 angehalten, wenn sie von den Nuten 5, 5 gleichmäßig um einen Wert A′′ vorstehen, der dem Ergebnis der Subtraktion der Dicke A′ der Abstands­ scheibe 10 von dem festgelegten Spalt A zwischen den Spiral-Seitenplatten 101, 102 und den gegenüberliegen­ den Unterflächen 202 a, 102 a der Trägerplatten ent­ spricht. Anschließend wird die Abstandsscheibe 10 ent­ fernt und die Anordnung gemäß dem in Fig. 13 gezeigten Verfahren wieder zusammengesetzt, so daß ein gleichmä­ ßiger feiner Spalt A′ zwischen den oberen Flächen 6 a, 6 a der Teile 6, 6 und den gegenüberliegenden Unterflä­ chen 102 a, 202 a der Trägerplatten entsteht.

Gemäß der beiden oben beschriebenen Montageverfahren ist die Stirnfläche der Spiral-Seitenplatte jeder Spi­ rale mit der Axialspalt-Feinregulierungsvorrichtung versehen, welche das Teil 6 und die Nut 5 aufweist, in die das Teil 6 gedrückt wird, so daß anschließend durch das Teil 6 kein Spalt erzeugt wird, oder der notwendi­ ge, jedoch minimale feine Spalt ohne eine Veränderung der Bearbeitungsgenauigkeit leicht zwischen den Stirn­ flächen der Spiral-Seitenplatten und den gegenüberlie­ genden Unterflächen der Trägerplatten erzeugt werden kann, so daß bei Verdichtung kein Lecken von Fluid in Radialrichtung der Spiralen eintritt. Da zudem die Sei­ tenflächen 6 b, 6 c und 52 a, 53 b, an denen das Teil 6 und die Nut 5 in Berührung miteinander gebracht werden, im wesentlichen keinen Spalt ausbilden, tritt durch diesen Bereich kein Fluid stromabwärts der Spiralen aus.

Da das Teil 6 in die Nut 5 gedrückt und darin festge­ halten wird, drückt zudem die obere Fläche 6 a des Teils 6 nicht wesentlich gegen die Rückfläche der Trägerplat­ te. Dadurch tritt während des normalen Arbeitsvorgangs kein Abrieb der oberen Fläche 6 a des Teils 6 auf. Zudem erfolgt kein Reibungswiderstand, und die daraus resul­ tierende gleichmäßige Arbeitsbewegung der exzentrischen Buchse 301 führt dazu, daß sich der Druck nicht auf die Unterfläche der Trägerplatte auswirkt.

Die Mittelachslinie der Umlaufspirale 2 in der exzen­ trischen Buchse 301 wird durch die Schwingbewegung der exzentrischen Buchse 301 relativ zur Mittelachslinie der Hauptwelle 3 verschoben. Diese Schwingbewegung wird durch die Zentrifugalkraft o.d. der Umlaufspirale 2 selbst erzeugt. Wenn allerdings eine übermäßige Kraft auf die Stirnflächen 101 a, 201 a der Spiral-Seitenplat­ ten der festen Spirale 1 und der Umlaufspirale 2 ein­ wirkt, wird auch das obere Drucklager 402, das den Druck aus der Richtung des Aufliegens der Umlaufspirale 2 und den Reibungswiderstand in diesem Bereich auf­ nimmt, einer übermäßigen Kraft ausgesetzt. Folglich kann durch den Reibungswiderstand dieser gleitenden Teile die Verschiebung der Umlaufspirale 2 in Druck­ richtung der Seitenfläche der Spiral-Seitenplatte 201 der Umlaufspirale 2 gegen die Seitenfläche der Spiral- Seitenplatte 101 der festen Spirale 1, die durch die zentrifugalkraftbedingte Schwingbewegung der exzentri­ schen Buchse 301 erfolgt, verhindert werden. Dadurch erfolgt die richtige Berührung zwischen den Seitenplat­ ten nicht, so daß das Lecken über diesen Bereich an­ steigt und die Leistung der Maschine vermindert wird. Falls die Last weiter ansteigt, kann ein Verkleben am oberen Drucklager 402 u.d. erfolgen.

Da jedoch erfindungsgemäß die obere Fläche 6 a des Teils 6 nicht wesentlich gegen die Unterflächen 102 a, 202 a der Trägerplatten gedrückt wird, wird das obere Druck­ lager 402 nicht belastet. Deshalb kann die exzentrische Buchse 301 gleichmäßig arbeiten, und folglich wird eine wirksame Abdichtung zwischen den Seitenflächen der Spi­ ral-Seitenplatten 101, 201 erreicht.

Selbst wenn infolge der Verringerung des Spalts durch örtliche Differenzen bei der Wärmeausdehnung der mitt­ leren Seiten bei der Zusammendrückung der Spiralen die Unterfläche der Trägerplatte örtlich gegen den Teil 6 gedrückt wird, kann der örtliche Druck durch die Ein­ drückung des Teils 6 in die Nut 5 absorbiert werden, wodurch ein Anhaften und ähnliche Störungen vermieden werden.

Claims (10)

1. Spiral-Fluidmaschine, bei der mehrere Kammern zwi­ schen Spiral-Seitenplatten (101, 201) und Trägerplatten (102, 202) ausgebildet sind und aus einer Kombination einer festen Spirale (1) mit einer Umlaufspirale (2) bestehen und jede Spirale (1, 2) eine auf der Träger­ platte (102, 202) stehende Spiral-Seitenplatte (101, 201) aufweist, und bei der ein in die Kammern einge­ führtes Fluid durch Drehung der Umlaufspirale (2) ver­ dichtet oder ausgedehnt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Spiral-Feinregulierungsteile (6) vorgesehen sind, die die gleiche Biegung wie jede Spiral-Seitenplatte (101, 201) der beiden Spiralen (1, 2) aufweisen, daß entlang der Stirnflächen (101 a, 201a) der Spiral-Seitenplatten (101, 201) beider Spiralen Nuten (5) eingeformt sind, in welche die Feinregulierungsteile (6) eindrückbar sind, und daß die Nuten (5) etwa auf halber Höhe eine Abstufung (5 e) aufweisen.

2. Spiral-Fluidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite (D 1) der Nuten (5) an ihrem offenen Bereich oberhalb der Abstufung (5 e) größer ist als die Breite (D 2) eines unteren Bereiches unterhalb der Abstufung (5 e) der Nuten.

3. Spiral-Fluidmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (5) an dem offenen Be­ reich oberhalb ihrer Abstufung (5 e) einen rechteckigen (rechtwinklig) Querschnitt aufweisen.

4. Spiral-Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (D 2) des unte­ ren Bereiches der Nuten (5) unterhalb der Abstufung (5 e) geringer ist als die Breite des oberen Bereiches.

5. Spiral-Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinregulierungs­ teile (6) aus nachgiebigen, flexiblen Materialien be­ stehen.

6. Spiral-Fluidmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flexiblen Materialien Tetrafluoroethy­ lenharze sind.

7. Spiral-Fluidmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die nachgiebigen Materialien aus Blei bestehen.

8. Spiral-Fluidmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die nachgiebigen Materialien aus Lötmittel bestehen.

9. Spiral-Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (D) der Fein­ regulierungsteile (6) größer ist als die Breite (D 2) der Nuten (5) am unteren Bereich unterhalb der Abstu­ fung (5 e), aber geringer als die Breite (D 1) der Nuten (5) am offenen Bereich oberhalb der Abstufung (5 e).

10. Spiral-Fluidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Feinregu­ lierungsteile (6) der Tiefe der Nuten (5) im wesentli­ chen entspricht oder geringer als diese bemessen ist.