DE3638368C2 - Rotationskolbenmaschine der spiralbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das Arbeitsprinzip einer Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart sowie deren Verwendung bei verschiedenen Vorrichtungen wie Verdichtern, Pumpen und Expandervorrichtungen ist be­ kannt.

Da bei einer Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart Fluid in der Ra­ dialrichtung der Spirale entlang der gesamten Umfangs­ länge der Spirale durch den Spalt zwischen der Stirn­ seite der Spiralwand und der gegenüberliegenden Trä­ gerplatte austritt, ist die Menge des austretenden Fluids im Vergleich zur Menge des einzusaugenden Fluids relativ groß und beeinträchtigt damit wesentlich die Leistung der Maschine.

Eine Vorrichtung zur Abdichtung in Radialrichtung ist in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 46081/1980 angegeben. Dabei ist der Spalt sehr schmal ausgebildet und es wird über eine Saugöffnung mit dem zu verdichtenden Fluid Öl eingesaugt, das zur Verhinde­ rung des Austretens von zu verdichtendem Fluid einen Ölfilm in dem feinen Spalt bildet. Jedoch ist dabei problematisch, daß zur gleichmäßigen Ausbildung derart schmaler Spalten die Teile, z. B. die feste Spirale, die Umlaufspirale und ein Rahmen, sehr präzise bemessen sein müssen, und beim Zusammensetzen derartiger Teile deren Maße zueinander passen müssen. Zudem erhitzt sich während des Arbeitsvorgangs durch das verdichtete Fluid die Umgebung der Auslaßöffnung sehr stark, wodurch, wenn eine Wärmeausdehnung der Spiralwände das Ausmaß des feinen Spalts übertrifft, der Mangel an Spielraum zu einem Verkleben führt. Folglich muß die Wärmeausdeh­ nung der Spiralwände festgelegt werden, so daß man den Spalt vor dem Arbeitsvorgang um den entsprechenden Wert verbreitert. Daraufhin allerdings überschreitet die Breite des Spalts die für die Bildung eines wirksamen Ölfilms maximale Spaltbreite, was zu einem verstärkten Lecken und in vielen Fällen zum Verlust des Abdich­ tungseffektes führt.

Ferner ist aus EP-A1-12614 bekannt, bei einer Rotati­ onskolbenmaschine in den Stirnilächen der Spiralwände in Längsrichtung der Spiralen eine Nut auszubilden, in die ein Dichtstreifen eingefügt ist, um das Lecken durch eine Berührungsabdichtung zu verhindern. Merkmale dieser Rotationskolbenmaschine sind im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.

Der im Querschnitt rechteckige Dichtstreifen ist in diesem Falle schmaler als die rechteckige, im Bodenbe­ reich verengend abgestufte Nut und sitzt lose in der Nut. Da der Dichtstreifen frei von einer zur anderen Seitenwand der Nut sowie in Richtung der Abstufung bzw. entgegengesetzt bewegbar ist, wird er durch Fluiddruck dichtend radial gegen die eine Seitenwand der Nut und axial gegen die Trägerplatte gedrückt, so daß sich durch axiale Überbrückung des Spaltes eine radiale Ab­ dichtung ergibt. Nachteilig ist dabei, daß durch die Spalträume zwischen Dichtstreifen und Nutenwandung Fluid in Längsrichtung der Spirale von der Hochdruck­ seite zur Niederdruckseite strömt und dadurch die Kom­ pressionsleistung, d. h. die Leistungsfähigkeit der Ro­ tationskolbenmaschine, verringert wird. Die verengende Abstufung der Nut an ihrem unteren Bereich soll bewir­ ken, daß der Dichtstreifen diesem Nutenbereich fern­ bleibt, damit immer ein Hohlraum zwischen dem Dicht­ streifen und dem Grund der Nut vorhanden ist, in den Fluid eindringen kann, das den Dichtstreifen axial in Richtung der Trägerplatte drückt. Dieser ständige Axi­ aldruck preßt die gegenüberliegende Fläche des Dicht­ streifens immer stark gegen die Trägerplatte an, mit der nachteiligen Folge kraftzehrender Gleitverluste und eines beträchtlichen vorzeitigen Verschleißes des Dich­ tungsmaterials. Je kürzer der Dichtstreifen durch Ver­ schleiß wird, um so größer wird der Hohlraum zwischen dem Nutengrund und der Dichtstreifenfläche und um so größer ist der unerwünschte Fluidübertritt von der Hochdruck- auf die Niederdruckseite. Durch Bearbei­ tungsungenauigkeiten variierende Abmessungen der Hohl­ räume steigern die Leckage zusätzlich.

Zur Vermeidung der Nachteile eines "schwimmenden" Dichtstreifens verwendet die Rotationskolbenmaschine nach JP 57-1 80 182 U einen im Preßsitz in eine stufen­ lose rechteckige Nut der Spiralwand eingesetzten recht­ eckigen Dichtstreifen, der die Nut voll ausfüllt und mit einem Überstand den Spalt überbrückt.

Die Maße der Nutentiefe und der Dichtstreifendicke müs­ sen dabei sehr präzise eingehalten werden, damit die radiale Abdichtung gewährleistet ist. Dies ist infolge von Bearbeitungsungenauigkeiten der Nut beinahe prak­ tisch unmöglich; wenn die Dicke des Dichtstreifens in bezug auf die Nutentiefe zu groß ist, verursacht die Reibung zwischen dem Dichtstreifen und der Trägerplatte Kraftverluste und Verschleiß, und wenn sie zu gering ist, wird die Abdichtung in Radialrichtung beeinträch­ tigt. Wenn die Forderung nach präziser Maßhaltung nicht erfüllt ist, kommt es einerseits zu mangelhafter Ab­ dichtung und andererseits zu Rotationsbehinderungen der Umlaufspirale.

DE-36 14 614 A1, die zum Stande der Technik zählt, zeigt in Fig. 27 und 28 eine trapezförmige Nut in der Stirnseite der Spiralwand, in die ein Dichtstreifen mit quadratischem Querschnitt hineingedrückt ist. Bei zu großer Breite des Dichtstreifens wird dieser durch die Keilwirkung der beiden schrägen Nutenwände dauernd kräftig aus der Nut herausgedrückt und übermäßig gegen die Trägerplatte angepreßt, wodurch er rasch ver­ schleißt und kraftzehrende Gleitverluste eintreten. Bei zu kleiner Breite des Dichtstreifens versinkt dieser in der Nut bis gegen den Grund, so daß die Abdichtung des Spaltes völlig unterbleibt. Auch bei dieser Dichtung ist also hohe Herstellungspräzision erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axial­ dichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß der Einfluß von Bearbeitungsungenauigkeiten auf den Sitz der Dichtung und die Abdichtwirkung eliminiert ist.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Wenn der Dichtstreifen durch Ansetzen der Trägerplatte gegen die Spiralwand montiert und der Dichtstreifen in die Nut so hineingedrückt ist, daß sein unterer Bereich in die Verengungszone der abgestuften Nut eindringt, ist nicht nur die die radiale Abdichtung der Spiralwand bewirkende leicht schleifende Anlage der Oberfläche des Dichtstreifens an der Trägerplatte eingestellt, sondern diese Einstellung bleibt durch die Bewegungen des Dicht­ streifens verhindernde Festklemmung des Dichtstreifens in der Verengungszone der Nut langzeitig erhalten. Ungenauigkeiten der Nutenbearbeitung wirken sich bei der Montage nicht aus, weil der Dichtstreifen nicht bündig gegen den Nutengrund angesetzt, sondern angeho­ ben in der Nut festhängend gehalten ist und unter ihm Platz zum Ausweichen verbleibt, wenn dies infolge von Maßabweichungen der Nut oder wärmebedingten Ausdehnun­ gen des Dichtstreifens nötig sein sollte. Die Abstufung der Nut verhindert jedoch nicht nur ein Absinken des Dichtstreifens gegen den Nutengrund, sondern sie sorgt auch für eine stabile Fixierung des Dichtstreifens in der Nut derart, daß keine Kräfte ihn in Richtung der Trägerplatte aus der Nut herausdrücken - auf diese Wei­ se wird durch Elimination von Anpreßkräften die Lebens­ dauer des Dichtungsmaterials erhöht und es wird die Leistung der Rotationskolbenmaschine durch unterblei­ bende Abbremsung voll ausgenutzt. Fluidströmungen in Längsrichtung der Mut werden auf einem vernachlässig­ baren Minimum gehalten, weil die Einquetschung des Dichtstreifens in dem unteren verengten Nutenbereich Material des Dichtstreifens in dem oberen erweiterten Nutenbereich nach den Seiten verdrängt, so daß die zwi­ schen Dichtstreifen und Nutenwänden verbleibenden radi­ alen Spalten sehr schmal sind und keine die Kompressi­ onsleistung merklich einschränkenden Fluidströme zwi­ schen den Kammern auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite durchlassen. Je nach Art des gewählten Dichtungsmaterials kann es sogar sein, daß, wenigstens stellenweise, eine Anlage von Dichtungsteil und Nuten­ wand in dem erweiterten Nutenbereich erfolgt und ein vollständiger Verschluß des longitudinalen Bypasses erfolgt.

Bei der Rotationskolbenmaschine kann aufgrund einer schrägen Form der in der Nut ausgebildeten Abstufung, durch die sich die Breite der Nutabstufung nach unten hin verringert, der Dichtstreifen leicht in die Nut unterhalb der Abstufung hineindrückbar sein.

Die Höhe des Dichtstreifens ist so bemessen, daß sie im wesentlichen gleich oder geringer ist als die Tiefe der Nut. Dadurch können die Abstände der Axialspalte zwi­ schen jeder Stirnfläche der Spiralwände und der Fläche der Trägerplatten der festen Spirale und der Umlaufspi­ rale dem vorgegebenen Wert angepaßt werden, so daß die Rotationskolbenmaschine gleichmäßig stabil arbeitet.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Rotationskolbenmaschine für einen Spiralkompressor mit eingebauter Dichtungs­ vorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Dichtstrei­ fens und einer Umlaufspirale;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Querschnittsdarstellung eines Ausschnittes der Maschine gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4, 5, 6 und 7 den Vorgang des Eindrückens des Dichtstreifens in eine abgestufte Nut der Umlaufspi­ rale;

Fig. 8 einen Querschnitt der Dichtungsvorrichtung mit einem feinen Spalt zwischen dem Dichtstreifen und einer Trägerplatte unter Ausgleich beider Teile und

Fig. 9 einen Querschnitt eines Beispiels einer Aus­ gleichsanordnung.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen be­ schrieben. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine feste Spirale und 2 eine Umlaufspirale, wobei die feste Spirale 1 an ihrem Mittelteil einen Auslaß 1a und an einer Umfangswand 103 eine Ansaugöffnung 1b aufweist. Zudem enthält die feste Spirale 1 eine scheibenförmige Trägerplatte 102 und eine einstückig mit der Träger­ platte 102 geformte Spiralwand 101. Die Umlaufspirale 2 enthält eine scheibenförmige Trägerplatte 202 und eine in gleicher Weise wie bei der festen Spirale 1 ein­ stückig mit der Trägerplatte 202 verbundene Spiralwand 201. Dabei greifen beide Spiralen 1, 2 ineinander und bilden eine Druckkammer P, die von den Trägerplatten 102, 202 und den Spiralwänden 101, 201 umgeben ist. Von mehreren vorhandenen Druckkammern P kommuniziert die mittlere Druckkammer, die den höchsten Druck aufweist, mit dem Auslaß 1a.

Jede Spiralwand 101, 201 weist eine Nut 5, 5 auf, die als Führung in Längsrichtung der Spiralen mit Ausnahme des inneren und des äußeren Endteils in Spiralrichtung an jeder Stirnfläche 101a, 102a angeordnet ist. In je­ der Nut 5, 5 ist ein Dichtstreifen 6, 6 eingefügt. Die Dichtstreifen 6, 6 sind derart in die Nuten 5, 5 ein­ gedrückt, daß ein Teilabschnitt beider Seitenflächen der Dichtstreifen 6, 6 in Längsrichtung der Spiralen vollständig an der Innenfläche der Nuten 5, 5 haften kann.

Die Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2 weist eine Wellenteilachse 203 auf, die senkrecht zur Rückfläche 202b der Trägerplatte 202 und parallel zu einer später zu beschreibenden Hauptwelle 3 angeordnet ist und die Umlaufspirale 2 am zentralen Bereich der Rückfläche 202b der Trägerplatte dreht. Außerdem ist die Haupt­ welle 3 mit einer exzentrischen Öffnung 3a 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 3a drehbar eingesetzt und überträgt eine Druck­ kraft auf die Umlaufspirale 2, so daß selbst bei einer Abnutzung der Spiralwände 101, 201 die Seitenflächen beider Spiralwände 101, 201 stets an einem Abschnitt B in Berührung zueinander gebracht werden. Die exzentri­ sche Buchse 301 hat einen exzentrischen Außenumfang, und eine Achslinie der exzentrischen Buchse weist eine exzentrische Öffnung 301a auf, die parallel zur Mittel­ achslinie der Hauptwelle 3 angeordnet ist, wobei die Wellenteilachse 203 drehbar in der exzentrischen Öff­ nung 301a 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 ei­ nem 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 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 Druckkkammer 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 402a des oberen Ringdrucklagers 402 ist, verläuft die Mittelachslinie der Hauptwelle 3 konzentrisch zur Mittelachslinie des oberen Ringdrucklagers 402 und senkrecht zur Lagerfläche 402a des oberen Ringdrucklagers 402. Da die Umlauf­ spirale 2 von der Lagerfläche 402a des oberen Ring­ drucklagers 402 an der Rückfläche 202b der Trägerplatte 3 der Umlaufspirale gehalten ist, ist die Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2 senkrecht zur Hauptwelle 3 ge­ halten.

Eine Kreuzklauenkupplung 401 ist zwischen der Träger­ platte 202 der Umlaufspirale 2 und dem oberen Rahmen 40 als Verbindungsteil angeordnet, das eine Rotation der Umlaufspirale 2 um ihre eigene Achse verhindert und die Umlaufspirale 2 um die Mittelachslinie der Hauptwelle 3 drehbar macht.

Nachdem die Bestandteile der beschriebenen Anordnung zusammengefügt worden sind, werden die Dichtstreifen 6, 6 in die Nuten 5, 5 der festen Spirale 1 und der Um­ laufspirale 2 gedrückt, so daß sie weit aus den Nuten 5, 5, vorstehen. Der obere Rahmen 40, der untere Rahmen 41 und die feste Spirale 1 werden durch mehrere Bolzen 42 zusammengehalten, die durch den Umfangswand­ teil 103 der festen Spirale 1 und den oberen Rahmen 40 verlaufen und deren Gewindeenden 42a lediglich in den unteren Rahmen 41 geschraubt werden, wie Fig. 3 zeigt.

Da entsprechend Fig. 3 die feste Spirale 1 fest auf einer Paßfläche 40a angebracht ist, welche auf der Oberfläche des äußeren Umfangsbereiches des oberen Rah­ mens 40 an der unteren Fläche 103a des Umfangswandteils 103 ausgebildet ist, aber die Paßfläche 40a des oberen Rahmens 40 parallel zu einer Lagerfläche 402a des obe­ ren Ringdrucklagers 402 ist, wobei die Rückfläche 202b der Trägerplatte 202 der Umlaufspirale 2, die Unterflä­ che 202a gegenüber der Rückfläche 202b und die Stirn­ fläche 201a der Spiralwand 201 parallel zueinander sind, und wobei die untere Fläche 103a des Umfangswand­ teiles der feststehenden Spirale 1 und die Stirnfläche 101a der Spiralwand 101 auf gleicher Ebene liegen und die Stirnfläche 101a parallel zur Unterfläche 102a der Trägerplatte 102 angeordnet ist, ist die Stirnfläche 101a der Spiralwand der feststehenden Spirale 1 paral­ lel zur Unterfläche 202a der Trägerplatte der Umlauf­ spirale 2 gehalten, während die Stirnfläche 201a der Spiralwand der Umlaufspirale 2 parallel zur Unterfläche 102a der Trägerplatte der feststehenden Spirale 1 ge­ halten ist. Somit werden die Dichtstreifen 6, 6 durch die Unterfläche 102a der Trägerplatte der feststehenden Spirale 1 bzw. durch die Unterfläche 202a der Träger­ platte der Umlaufspirale 2 gleichmäßig in die Nuten 5, 5 gedrückt.

Da ein gleichmäßiger feiner Spalt A zwischen der Stirn­ fläche 101a der Spiralwand der festen Spirale 1 und der Unterfläche 202a der Trägerplatte der Umlaufspirale 2 sowie zwischen der Stirnfläche 201a der Spiralwand der Umlaufspirale 2 und der Unterfläche 102a der Träger­ platte der festen Spirale 1 ausgebildet ist, wobei die feste Spirale 1 über den oberen Rahmen 40 am unteren Rahmen 41 mittels des Bolzens 42 befestigt ist, werden die Dichtstreifen 6, 6 in die Nuten 5, 5 gedrückt, bis sie um das Ausmaß dieses feinen Spaltes A einheitlich über die Nuten 5, 5 vorstehen. Folglich sind die Ab­ stände zwischen den Stirnflächen 101a, 201a der Spiral­ wände und den Unterflächen 202a, 102a der Trägerplatten gegenüber den Stirnflächen 101a, 201a im wesentlichen kompakt mit den Dichtstreifen 6, 6 gefüllt.

Die perspektivische Ansicht gemäß Fig. 2 zeigt, wie der Dichtstreifen 6 in die Nut 5 gedrückt wird, welche sich zur Stirnfläche 201a der Spiralwand 201 der Umlaufspi­ rale 2 öffnet und in Längsrichtung der Spirale ange­ ordnet ist. Im zusammengesetzten Zustand öffnet sich die Nut 5 zur Stirnfläche 201a der Spiralwand 201 und erstreckt sich mit Ausnahme des in Spiralrichtung inne­ ren Endabschnitts 201b und des äußeren Endabschnitts 201c fast über die gesamte Länge der Spiralen, damit der saitenähnliche Dichtstreifen 8 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. 4, die einen Teilquerschnitt mit der Spi­ ralwand und dem Dichtstreifen 6 darstellt, weist die Nut 5 eine Abstufung 5e auf, die auf der Hälfte in Tie­ fenrichtung der Nut angeordnet ist und dieser einen zweistufigen Aufbau verleiht. Die Breite D2 der Boden­ fläche 5d zwischen den Seitenflächen 52a, 52b unterhalb der Abstufung 5e ist geringer als die Breite D1 des Öffnungsbereiches zwischen den Seitenflächen 53a, 53b oberhalb der Abstufung 5e. Die Breite D des Dichtstrei­ fens 6 wird hierbei entsprechend der folgenden Unglei­ chung gewählt:
D1 < D < D2.

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

Der ausschnittsweise Querschnitt gemäß Fig. 5 zeigt den Dichtstreifen 6, welcher bis zur Abstufung 5e in die Mut 5 eingefügt ist, d. h. der Dichtstreifen 6 ragt über die Stirnfläche 201a der Spiralplatte hinaus. Da die Breite D des Dichtstreifens 6 der Ungleichung D < D2 entsprechend gewählt ist, kann der Dichtstreifen 6 leicht bis zur Abstufung 5e der Nut 5 in die Nut 5 ein­ gefügt werden, so daß der Dichtstreifen 6 weit über die Nut 5 hinausragt.

In den ausschnittsweisen Querschnitten gemäß Fig. 6 und 7 wird die Umlaufspirale 2 gehalten, indem sie im Zu­ sammenfügungsvorgang entsprechend Fig. 3 von der festen Spirale 1 bedeckt wird. Dabei wird der von der Unter­ fläche 102a der Trägerplatte der festen Spirale 1 vor­ stehende Dichtstreifen 6 in Pfeilrichtung nach unten in die Nut 5 gedrückt und in einer Position angehalten, in der ein vorbestimmter feiner Spalt A zwischen der Un­ terfläche 102a der Trägerplatte und der Stirnfläche 201a der Spiralwand ausgebildet ist. Dabei wird ein Spalt 502 zwischen der unteren Seite 6d des Dichtstrei­ fens 6 und des Bodens 5d der Nut 5 ausgebildet, und die Größe des Spalts 502 in Richtung der Breite beträgt delta; delta = (H′+A)-H.

Während in Fig. 6 die Abstufung 5e der Nut 5 rechtwink­ lig ist, ist in Fig. 7 der Bereich 5e abgeschrägt.

Im zusammengesetzten Zustand der Anordnung ist der Dichtstreifen 6 elastisch (oder plastisch) verformt und festgefügt, wenn beide Seitenflächen 6b, 6c des Dicht­ streifens 6 fest an den Seitenflächen 52a, 52b der Nut 5 unterhalb der Abstufung 5e der Nut 5 anhaften. Wenn der aus D-D1 resultierende Wert relativ groß ist, wird der z. B. aus PTFE geformte Dichtstreifen 6 beim Eindrücken in die Nut 5 nicht elastisch oder pla­ stisch verformt, wodurch die Abstufung 5e die Seiten­ flächen 6b, 6c abschabt. In diesem Fall verbleiben die abgeschabten Grate im abgestuften Bereich 5e, ohne in Richtung der Stirnfläche 201a entfernt zu werden. Zudem wirkt auf den Dichtstreifen 6 eine Scherkraft von der Abstufung 5e ein und hindert den Dichtstreifen 6 daran, sich in Axialrichtung nach unten zu bewegen, wodurch der Dichtstreifen 6 in der stabilen festgefügten Anord­ nung verbleibt.

Da die Nut 5 in der beschriebenen Weise mit der Abstu­ fung 5e versehen ist, kann auch ein Variieren der Brei­ te D bzw. D1 des Dichtstreifens 6 bzw. der Nut 5 im zusammengesetzten Zustand bis zu einem bestimmten Grad ausgeglichen 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 Spiralwand an der Innenseite sich durch Wärmeaus­ dehnung in Axialrichtung örtlich ausstreckt und folg­ lich die Größe des feinen Spalts örtlich reduziert wird, der Dichtstreifen 6 von der Unterfläche der ge­ genüberliegenden Trägerplatte weiter in Axialrichtung abwärts in die Nut 5 gedrückt werden und als Pufferzone zum Absorbieren des durch Wärmeausdehnung bewirkten Wechsels der Größe fungieren.

Wenn eine axiale elastische Kraft auf den Dichtstreifen 6 einwirkt, d. h. wenn die Oberfläche 6a des Dichtstrei­ fens 6 entsprechend der Anordnung gemäß Fig. 6, 7 auf­ grund einer elastischen Kraft einen übermäßigen Druck auf die Unterfläche 102a ausübt, braucht man lediglich die Trägerplatte 102 in Pfeilrichtung zurückzubewegen, um entsprechend Fig. 8 den gewünschten feinen Spalt A zwischen der Oberfläche 6a des Dichtstreifens 6 und der Unterfläche 102a der Trägerplatte zu bilden.

Fig. 9 zeigt eine Ausgleichsanordnung. Nach dem Zusam­ menbau gemäß Fig. 3 wird der Bolzen 42 entfernt, um die feste Spirale 1 vom oberen Rahmen 40 zu entfernen. An­ schließend wird der Bolzen 42 erneut befestigt, wobei eine ringförmige Abstandsscheibe 10 mit gleichmäßiger Dicke A′ zwischen der Unterfläche 103a des Umfangswand­ teiles der festen Spirale 1 und der Paßfläche 40a des oberen Rahmens 40 eingefügt wird, um einen gleichmäßi­ gen feinen Spalt A′ zwischen den Oberflächen 6a, 6b der Dichtstreifen 6, 6 der festen Spirale 1 und der Umlauf­ spirale 2 und den gegenüberliegenden Unterflächen 202a, 102a der jeweils zu diesen gehörigen Trägerplatte zu schaffen.

Im folgenden werden weitere Bestandteile des Verdich­ ters gemäß Fig. 1 kurz beschrieben. Zur Lagerung des Motors zum Drehen der Hauptwelle 3 ist ein Rotor 70 des Motors durch Schrumpfpassung fest auf der Haupt­ welle 3 angebracht, und ein Stator 71 des Motors ist durch einen Bolzen 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 ei­ nem geschlossenen Behälter besteht, und enthält die in der oben beschriebenen Anordnung zusammengefügten Be­ standteile, d. h. die feste Spirale 1, die Umlaufspirale 2, den oberen Rahmen 40, den unteren Rahmen 41 und den Stator 71. Das Gehäuse 9 ist in diesem Bereich in drei Teile gegliedert: eine obere Abdeckung 901, einen mittleren zylindrischen Teil 902 und eine Bodenabdeckung 903. Dabei ist das Teil 8 am mittleren zylindri­ schen Teil 202 am äußeren Umfangsbereich des unteren Rahmens 41 z. B. durch Schrumpfpassung oder Punktschweißung 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 9a 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 1a 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 9 enthalten, wobei der untere Endabschnitt der Hauptwelle 3 in das Schmieröl 907 eingetaucht ist. Ein Verbindungsbereich des Auslaßrohrs 905 und der Auslaßöffnung 1a ist mit einem O-Ring abgedichtet.

Die Hauptwelle 3 ist mit einem exzentrischen Öldurchlaß 3b 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 Spiralkompres­ sors beschrieben. Nachdem der Stator 71 über den abge­ dichteten Anschluß 906 mit Strom versorgt worden ist, erzeugt der Rotor 70 eine Drehkraft und rotiert zusam­ men mit der Hauptwelle 3. Wenn die Hauptwelle 3 zu ro­ tieren beginnt, wird die Rotationskraft der Hauptwelle 3 über die exzentrische Buchse 301 in der exzentrischen Öffnung 3a der Hauptwelle 3 auf die Achse 203 der Um­ laufspirale 2 übertragen, und die Umlaufspirale 2 ro­ tiert um die Mittelachslinie der Hauptwelle 3, ohne sich um ihre eigene Achse zu drehen, da sie durch die Kreuzklauenkupplung 401 geführt wird. Dadurch wird die Kompression in der Verdichtungskammer P erzeugt.

Dabei ragen die Dichtstreifen 6, 6, die in die Nuten 5, 5 gedrückt sind, um den feinen Spalt A zwischen den Stirnflächen 101a, 201a der Spiralwände 101, 201 und den gegenüberliegenden Unterflächen 202a, 102a der Trä­ gerplatten 202, 102 zu schließen, einheitlich über die Stirnflächen 101a, 201a in Richtung der Unterflächen 102a, 202a hinaus, wobei im wesentlichen kein Spalt mehr besteht. Dadurch wird das komprimierte Fluid daran gehindert, in Radialrichtung der Spiralen auszutreten, d. h. von der Druckkammer mit einem vergleichsweise ho­ hen Druck über den feinen Spalt A in die Druckkammer mit einem vergleichsweise niedrigen Druck. Zudem wird an den Seitenflächen der Spiralwände 101, 201 eine durch eine exzentrische Rotationsbewegung der Umlauf­ spirale 2 erzeugte Zentrifugalkraft wirksam, welche die exzentrische Buchse 301 um die Achse 203 der Umlaufspi­ rale 2 dreht und das Exzentrizitätsmaß der Umlaufspira­ le 2 relativ zur Mittelachslinie der Hauptwelle 3 vari­ abel macht, wodurch die Seitenflächen im Bereich B zu­ sammengreifen und das komprimierte Fluid daran hindern, in Spiralrichtung auszutreten, d. h. zwischen den 8ei­ tenflächen der Spiralwände 101, 201 von der Druckkammer mit relativ hohem Druck zur Druckkammer mit relativ niedrigem Druck. Damit kann ein Lecken während eines Verdichtungsvorgangs fast vollständig verhindert wer­ den, wodurch der Kompressor mit hoher Kompressionslei­ stung arbeitet.

Wenn der Dichtstreifen 6 in die Nut 5 gedrückt wurde, ist der Spalt A geschlossen bzw. es kann der notwendige minimale feine Spalt ohne eine Veränderung der Bearbei­ tungsgenauigkeit leicht zwischen den Stirnflächen der Spiralwände und den gegenüberliegenden Unterflächen der Trägerplatten erzeugt werden, so daß bei Verdichtung kein Lecken von Fluid in Radialrichtung der Spiralen eintritt. Da zudem die Seitenflächen 6b, 6c und 52a, 53b, an denen der Dichtstreifen 6 und die Nut 5 in Be­ rührung miteinander gebracht werden, im wesentlichen keinen Spalt ausbilden, tritt durch diesen Bereich kein Fluid stromabwärts der Spiralen aus.

Da der Dichtstreifen 6 in die Nut 5 gedrückt und darin festgehalten ist, drückt zudem die obere Fläche 6a des Dichtstreifens 6 nicht wesentlich gegen die Rückfläche der Trägerplatte. Dadurch tritt während des normalen Arbeitsvorgangs kein Abrieb der oberen Fläche 6a des Dichtstreifens 6 auf. Zudem erfolgt kein Reibungswider­ stand, und die daraus resultierende gleichmäßige Ar­ beitsbewegung der exzentrischen Buchse 301 führt dazu, daß sich der Druck nicht auf die Unterfläche der Trä­ gerplatte auswirkt.

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 102, 202 örtlich gegen den Dichtstreifen 6 gedrückt wird, kann der örtliche Druck durch die Eindrückung des Dichtstreifens 6 in die Nut 5 absorbiert werden, wodurch ein Anhaften an der Träger­ platte und ähnliche Störungen vermieden werden.

Claims (3)

1. Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart mit einer festen Spirale (1) und einer Umlaufspirale (2), die jeweils eine auf einer Trägerplatte (102, 202) stehende Spiralwand (101, 201) aufweisen, welche zwischen sich mehrere Kammern bilden, bei der jede Spiralwand (101, 201) in der Stirnseite eine spiralförmige Nut (5) aufweist, die durch Abstufung (5e) an einem offenen Ende breiter als an einem unteren Bereich ist und in die ein spiralförmiger Dichtstreifen (6) eingesetzt ist, der einen Spalt (A) zwischen der Stirnseite der Spiralwand und der gegenüberliegenden Trägerplatte (102, 202) überbrückt, dessen Breite (D) größer ist als die Breite (D2) des unteren Bereiches der Nut (5), dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinklige oder schräge Abstufung (5e) etwa auf halber Höhe der Nut (5) ausgebildet ist und daß ein unterer Abschnitt des Dichtstreifens (6) strammsitzend in den unteren Bereich der Nut (5) hineingedrückt und an der Abstufung (5e) abgestützt ist.

2. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Dichtstreifens (6) der Tiefe der Nut (5) im wesentlichen entspricht oder ge­ ringer als diese bemessen ist.

3. Rotationskolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtstreifen (6) aus nachgiebigen, flexiblen Materialien, vorzugsweise Tetrafluorethylenharzen, Blei oder Lötmittel besteht.