DE3712755A1 - Oelzufuehrungsvorrichtung fuer eine rotationskolbenmaschine in spiralbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölzuführungsvorrichtung für eine Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Rotationskolbenmaschinen in Spiralbauweise sind Kompressoren, Expansionsmaschinen, Flüssigkeitspumpen und dgl. Sie werden mit variablen Drehzahlen unter Ver­ wendung eines Wechselrichters betrieben.

Eine Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise hat bekannt­ lich ein umlaufendes Spiralelement mit einer Stirnplatte und einer Spiralwand, die von der Stirnplatte senkrecht ab­ stehend angeordnet ist und die Form einer Evolventen- oder einer anderen ähnlichen Kurve aufweist, und ein stationäres Spiralelement mit einer Stirnplatte, einer Spiralwand, die von der Stirnplatte senkrecht abstehend angeordnet ist und die Form einer Evolventen- oder einer anderen ähnlichen Kurve hat, und einer Förderöffnung, die in der Stirnplat­ te ausgebildet ist. Die Maschine hat ferner ein Gehäuse, das mit einer Ansaugöffnung versehen ist und das umlaufen­ de Spiralelement und das stationäre Spiralelement aufnimmt, die miteinander in einem Andruckeingriff so gehalten werden, daß die nach innen weisenden Spiralwände mit ihren Stirn­ seiten gegen die Stirnplatte des jeweils gegenüberliegen­ den Spiralelements gepreßt werden. Zwischen dem umlaufen­ den Spiralelement und dem Gehäuse oder dem stationären Spiralelement ist ein Oldham-Ring angeordnet, um eine Drehung des umlaufenden Spiralelements um seine eigene Achse zu verhindern. Mit dem umlaufenden Spiralelement wird eine Kurbelwelle in Eingriff gehalten, damit sich das umlaufende Spiralelement auf einer Umlaufbewegung durch die Wirkung der Kurbelwelle bewegen kann, während das umlaufende Spiralelement sich nicht um seine eigene Achse dreht, wodurch das in den abgedichteten, von beiden Spiralelementen gebildeten Räumen befindliche Fluid eine Pumpwirkung ausführen kann oder ein Druckfluid durch die Förderöffnung abgeführt werden kann, damit durch Expan­ sion des Druckfluids eine Antriebskraft für die Drehung der Kurbelwelle erzeugt wird.

Bei einer solchen Rotationskolbenmaschine in Spiralbau­ weise ist die Kurbelwelle gewöhnlich vertikal angeordnet, wobei der Wellenabschnitt mit zwei Gleitlagern oder ei­ nem oberen und einem unteren Gleitlager gelagert ist, während der Kurbelabschnitt in Eingriff mit einem Gleit­ lager steht, das an dem umlaufenden Spiralelement sitzt. Zwischen der Kurbelwelle und jedem der gegenüberliegenden Gleitlager ist ein Spalt vorgesehen, so daß sich die Kur­ belwelle etwas in Radialrichtung in den Spalten bewegen kann. Bei einer solchen Rotationskolbenmaschine in Spi­ ralbauweise wirkt eine Radialkraft, die als Fluiddruck in den von den beiden Spiralelementen gebildeten abge­ dichteten Räumen und eine von dem umlaufenden Spiralele­ ment verursachte Zentrifugalkraft zu verstehen ist, auf den Kurbelabschnitt der Kurbelwelle in ihrer Radialrich­ tung über das umlaufende Spiralelement. Dies läßt die Kurbelwelle zwischen dem oberen Gleitlager und dem unte­ ren Gleitlager kippen und führt zu einem starken Andrücken gegen die Lager.

Eine Ölzuführungsvorrichtung für eine solche Rotations­ kolbenmaschine in Spiralbauweise ist in der US-PS 44 62 772 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird einer Lagerbelastung wirksam begegnet, die von dem Fluiddruck erzeugt wird, der an dem umlaufenden Spiralelement während des Kompressorhubs des Spiralkompressors wirkt. Bei dem mit variablen Drehzahlen unter Verwendung eines Wechsel­ richters gesteuerten Kompressor jedoch ist jede an dem Lager des umlaufenden Spiralelements des Kompressors an­ liegende Belastung bis zu einem wesentlichen Betrag die Zentrifugalkraft, die von dem umlaufenden Spiralelement verursacht wird. Diese Tatsache ist bei der bekannten Öl­ zuführungsvorrichtung nicht berücksichtigt. Die maximal mögliche Drehzahl eines Kompressors hat auf diesem tech­ nischen Gebiet von Jahr zu Jahr zugenommen, wodurch die Wirkung der durch die Zentrifugalkräfte verursachten Be­ lastungen bei derartig hohen Betriebsdrehzahlen entspre­ chend kritisch geworden ist.

Eine auf das Lager des umlaufenden Spiralele­ ments wirkenden Belastung kann als die Last, die von dem Gasdruck erzeugt wird, der auf das umlaufen­ de Spiralelement als Folge der Kompressionswirkung des Kompressors wirkt, und die von der Zentrifugalkraft erzeugte Last verstanden werden. Die Größe der Belastung, die von der Zentrifugalkraft verursacht wird, ist größer als die der Gasdruckbelastung. Bei der bekannten Ölzuführungsvor­ richtung wird jedoch diese Zentrifugalkraft nicht in die Betrachtungen einbezogen, so daß sich Probleme bezüglich der Funktionssicherheit des Lagers des umlaufenden Spiral­ elements bei einem Betrieb mit hoher Drehzahl an einem Spiral­ kompressor ergeben, der mit variablen Drehzahlen arbeitet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht des­ halb darin, eine Ölzuführungsvorrichtung zu schaffen, welche eine stabile Schmierung des Lagers des umlaufen­ den Spiralelements einer mit variablen Drehzahlen ge­ steuerten Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise durch Bildung eines Ölfilms mit ausreichender Stärke gewährlei­ stet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen vorteilhaft weiterge­ bildet sind.

Erfindungsgemäß wird ein Ölzuführungskanal in Form einer Ausnehmung an der Oberfläche des Kurbelabschnitts in sei­ ner Axialrichtung verlaufend an einer Stelle vorgesehen, die um einen Betrag von 45° in Drehrichtung des Kurbel­ abschnitts bezüglich einer Wirkungslinie einer Belastung voreilend angeordnet ist, die auf den Kurbelabschnitt in der Radialrichtung der Kurbelwelle durch die Zentri­ fugalkraft wirkt.

Wenn ein Spiralkompressor mit variablen Drehzahlen durch einen Elektromotor betrieben wird, der mit einem Wechsel­ richter versehen ist, bewegt sich der Bereich der Gleit­ oberfläche des mit dem Lager des umlaufenden Spiralelements in Eingriff stehenden Kurbelabschnitts, an dem der Ölfilm mit minimaler Stärke ausgebildet ist, zwischen einer Wir­ kungslinie des Fluiddrucks und einer Wirkungslinie der Zentrifugalkraft. Diese Position bewegt sich zur letzte­ ren Linie, wenn die Drehzahl des Kompressors erhöht wird. Das heißt mit anderen Worten, daß der Kurbelabschnitt zu jeder Zeit von der Zentrifugalkraft beaufschlagt wird, die von dem umlaufenden Spiralelement erzeugt wird.

Als Folge sieht man, daß durch Vorsehen eines Kanals an einer Stelle an dem Kurbelabschnitt, die in Drehrichtung bezüglich der Wirkungslinie der von der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements erzeugten Zentrifugalkraft­ belastung vorausliegt, und durch Zuführen von Schmieröl über diesen Kanal das Öl einen Bereich an der Oberfläche des Kurbelabschnitts, an dem die Zentrifugalkraftbelastung anliegt, durch Drehung des Kurbelabschnitts erreicht. Das zugeführte Öl erzeugt einen Ölfilmdruck, wodurch ein Ölfilm mit einer ausreichenden Stärke erreicht wird, so daß ein Fressen des Lagers des umlaufenden Spiralelements und des Kurbelabschnitts ausgeschlossen werden kann. Be­ vorzugt wird der Kanal an einer Stelle angeordnet, der um 45° vorausliegt, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizient und der Stärke des gebildeten Ölfilms.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, in dem Lager einen Ölfilmreaktor zu erzielen und zwar entsprechend der Be­ lastung durch die Zentrifugalkraft, die von dem umlau­ fenden Spiralelement der Rotationskolbenmaschine in Spi­ ralbauweise erzeugt wird, welche mit variablen Drehzahlen arbeitet, wodurch ein Lagerverschleiß und ein Lagerfres­ sen vermieden werden.

Mit der erfindungsgemäßen Ölbeschickungsvorrichtung ist somit eine stabile Schmierung der Lager während des Be­ triebs mit variablen Drehzahlen möglich.

Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise im Längsschnitt,

Fig. 2 im Längsschnitt den Kurbelwellenabschnitt mit einer Ausführungsform der Ölzuführungsvorrichtung,

Fig. 3 in einer Draufsicht auf den Kurbelabschnitt die Beziehung zwischen den Ölstromkanälen und der Richtung, in der eine Last anliegt,

Fig. 4 in einer Ansicht des Kurbelwellenabschnitts die Beziehung zwischen der Richtung, in der die Be­ lastungen anliegen und der Druckverteilung des Lagerölfilms,

Fig. 5 anhand des Schnitts V-V von Fig. 4 die Richtung, in der eine von der Zentrifugalkraft erzeugte Be­ lastung an dem Lager eines umlaufenden Spiral­ elements anliegt und die Druckverteilung des La­ gerölfilms und

Fig. 6a und 6b in Diagrammen die Beziehung zwischen der Position eines Ölstromkanals und dem Reibungs­ koeffizienten bzw. der minimalen Ölfilmdicke.

Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise, die beispielsweise als von einem Wech­ selrichter gesteuerter Kompressor arbeitet, hat eine Kammer 1, ein stationäres Spiralelement 2 und ein umlau­ fendes Spiralelement 3. Das stationäre Spiralelement 2 und das umlaufende Spiralelement 3 haben scheibenförmige Stirnplatten 4 bzw. 5 und davon senkrecht abstehende Spi­ ralwände 6 bzw. 7, wobei die Stirnplatten 4 bzw. 5 und die nach innen weisenden Spiralwände 6 bzw. 7 gegenein­ ander gepresst gehalten sind. An der Unterseite des um­ laufenden Spiralelements 3 ist ein Gleitlager 8 angebracht. Das Gleitlager 8 steht in Eingriff mit einem Kurbelab­ schnitt 9 b an einer Kurbelwelle 9, der bezüglich des Wel­ lenabschnitts 9 a der Kurbelwelle 9 mittig versetzt ist. Der Wellenabschnitt 9 a der Kurbelwelle 9 ist in einem oberen Gleitlager 11 und in einem unteren Gleitlager 12 gelagert, die an einem Rahmen 10 angebracht sind. Die Kurbelwelle 9 wird von einem Elektromotor 13 drehangetrie­ ben. Wenn sich die Kurbelwelle 9 dreht, bewegt sich das umlaufende Spiralelement 3 auf einer Umlaufbewegung auf­ grund eines Oldham-Rings 14 und eines Oldham-Keils 15, kann sich dabei jedoch nicht um seine eigene Achse drehen. Das durch ein Ansaugrohr 16 angesaugte Gas wird durch die Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 3 in den abgedichteten Räumen komprimiert, die zwischen dem umlaufenden Spiralelement 3 und dem stationären Spiral­ element 2 gebildet werden. Das komprimierte Gas wird durch einen Auslaß 17 in die Kammer 1 gefördert, aus der es durch ein Abführrohr 18 freigegeben wird. Das in den abge­ dichteten Räumen zwischen den beiden Spiralelementen 2 und 3 komprimierte Fluid übt eine Last auf den Wellenab­ schnitt 9 a über das umlaufende Spiralelement 3, das Gleit­ lager 8 und den Kurbelwellenabschnitt 9 b der Kurbelwelle 9 aus. Die auf den Wellenabschnitt ausgeübte Last wird von den Gleitlagern 11 und 12 aufgenommen. Eine Rotation der Kurbelwelle 9 erzeugt eine Zentrifugalkraft F an dem Kurbelabschnitt 9 b, die durch folgende Gleichung ausdrück­ bar ist:

F = m · γ · ω²

wobei m die Masse des umlaufenden Spiralelements, γ der Radius der Umlaufbewegung, d.h. der Betrag, um den der Kurbelabschnitt außermittig ist, und ω eine Winkelge­ schwindigkeit (2 πN) ist, in der N die Drehzahl darstellt.

Die so erhaltene Zentrifugalkraft F wirkt auf den Kurbel­ abschnitt 9 b über das Gleitlager 8 in der Richtung, in welcher der Kurbelabschnitt 9 b außermittig ist.

ln der Kurbelwelle 9 ist ein Ölzuführkanal 19 ausgebildet, durch den am Boden der Kammer 1 gespeichertes Öl aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Druck in dem Ölspeicher und dem in einer Gegendruckkammer 25 angesaugt wird, die von dem Rahmen 10 und dem umlaufenden Spiralelement 3 begrenzt ist. Die Ölzuführung zu den Lagern 8, 11 und 12 wird anhand der Fig. 2 und 3 erläutert. Das Öl wird in eine Ölkammer 20 eingeführt, die von dem oberen Ende des Kurbelabschnitts 9 b, dem Gleitlager 8 und dem umlau­ fenden Spiralelement 3 gebildet wird, und dann durch ei­ nen ausgesparten Ölstromkanal 21 geführt, der axial an der äußeren Umfangsfläche des Kurbelabschnitts 9 b der Kurbelwelle 9 ausgebildet ist, um das Gleitlager 8 des umlaufenden Spiralelements und des Kurbelabschnitts 9 b zu schmieren.

Das Öl, welches das Gleitlager 8 geschmiert hat, wird in eine Zwischenkammer 25 abgeführt, die von dem Rahmen 10 und dem umlaufenden Spiralelement begrenzt ist, nach­ dem es durch eine Ringnut 25 geströmt ist, die in der Verbindung zwischen dem Kurbelabschnitt 9 b und einem Aus­ gleichsgewicht 22 ausgebildet ist, um ein Axiallager 24 zu schmieren, das in dem unteren Abschnitt des Gleitla­ gers 8 eine Einheit damit bildend vorgesehen ist.

Die Zuführung des Öls zum oberen Gleitlager 11, welches den Schaftabschnitt 9 a der Kurbelwelle 9 lagert, wird durch Zuführen von Öl zu einer Ölzuführungsöffnung 26 bewirkt, die mit dem Ölzuführungskanal 19 und einem aus­ gesparten Ölstromkanal 27 in Verbindung steht, der axial an der äußeren Umfangsfläche des Kurbelabschnitts 9 a aus­ gebildet ist und mit der Ölzuführungsöffnung 26 in Ver­ bindung steht. Das Öl, welches das Gleitlager 11 ge­ schmiert hat, strömt durch eine Ringnut 28 in der Ver­ bindung zwischen dem Wellenabschnitt 9 a und dem Ausgleichs­ gewicht 22 zu einem Axiallager 29, das im unteren Abschnitt des Lagers 11 eine Einheit damit bildet, wodurch das Axial­ lager 29 geschmiert wird, ehe das Öl in die Zwischenkam­ mer 25 abgeführt wird. Ein Teil des Öls, welches das obe­ re Gleitlager 11 geschmiert hat, wird in eine Ölabführ­ kammer 30, die von dem Wellenabschnitt 9 a, dem Rahmen 10, dem Gleitlager 11 und dem Gleitlager 12 begrenzt ist, über das untere Ende des Gleitlagers 11 abgeführt und in die Kammer 1 über eine Ölabführöffnung 31 im Rahmen 10 befördert.

Das in die Zwischenkammer 25 abgeführte Öl wird über klei­ ne Öffnungen 32 in dem umlaufenden Spiralelement 3 Ab­ schnitten der beiden Spiralelemente 2 und 3 zugeführt, die in Eingriff miteinander stehen. Somit herrscht in der Zwischenkammer 25 ein Zwischendruck, der zwischen dem Förderdruck und dem Ansaugdruck liegt. Dadurch kann Öl zum oberen Gleitlager 11 und dem Gleitlager 8 des um­ laufenden Spiralelements 3 aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Förderdruck und dem Zwischendruck zugeführt werden.

Die Zuführung von Öl zum unteren Gleitlager 12, welches den Wellenabschnitt 9 a der Kurbelwelle 9 lagert, erfolgt durch Zuführen von über den Ölzuführkanal 19 zu einer Ölzuführöffnung 33 angesaugtes Öl, die damit und mit ei­ nem ausgesparten Ölstromkanal 34 in Verbindung steht, der axial an der äußeren Umfangsfläche des Wellenab­ schnitts 9 a ausgebildet ist und mit der Ölzuführungsöff­ nung 33 in Verbindung steht. Das Öl, welches das untere Gleitlager 12 geschmiert hat, wird in die Kammer 1 vom oberen Ende des Gleitlagers 12 über die Ölabführkammer 30 und die Ölabführöffnung 31 und gleichzeitig in die Kammer 1 über das untere Ende des Gleitlagers 12 beför­ dert.

Von den axial verlaufenden Ölstromkanälen 21, 27 und 33 und den Ölzuführöffnungen 26 und 33 ist der Ölstromkanal 21 an einer Stelle angeordnet, die um einen Betrag von 90° in Drehrichtung der Kurbelwelle 9 bezogen auf eine Linie X vorausliegt, welche die Mitte C des Kurbelab­ schnitts 9 a der Kurbelwelle 9 und die Mitte S des Kur­ belabschnitts 9 b verbindet. Die Ölstromkanäle 27 und 34 und die Ölzuführungsöffnungen 26 und 33 sind auf der Linie X angeordnet. Man kann sagen, daß der Ölstromkanal 21 sich an einer Stelle befindet, die um einen Betrag von 135° in Drehrichtung der Kurbelwelle 9 bezogen auf eine Wirkungslinie eines Fluiddrucks Pl vorausliegt, d.h. an einer Stelle, die um einen Betrag von 45° in Drehrich­ tung der Kurbelwelle 9 bezogen auf eine Wirkungslinie der Zentrifugalkraft F vorausliegt, die auf das umlau­ fende Spiralelement ausgeübt wird. Der Ölstromkanal 27 befindet sich an einer Stelle, die um einen Betrag von 270° in Drehrichtung der Kurbelwelle 9 bezogen auf eine Wirkungslinie eines Fluiddrucks P vorausliegt. Der Ölstrom­ kanal 34 befindet sich an einer Stelle, die in einem Ab­ stand in einem Betrag von 180° bezogen auf den Ölstromka­ nal 27 angeordnet ist. Die Lageanordnung dieser Ölstrom­ kanäle 21, 27 und 34 kann in wirksamer Weise die Erzeugung einer Lagerölfilmreaktion bzw. -gegenwirkung herbeiführen.

Die in dieser Weise angeordnete Ölzuführungsvorrichtung, die für den Einsatz in einer mit variablen Drehzahlen von einem Wechselrichter gesteuerten Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise einsetzbar ist, arbeitet folgendermaßen:

Der von dem nicht gezeigten Wechselrichter gesteuerte Elektromotor 13 wird eingeschaltet, um die Kurbelwelle 9 in Richtung des Pfeils A von Fig. 2 in Drehung zu ver­ setzen. Dadurch bewegt sich das umlaufende Spiralelement 3 in einer Umlaufbewegung bezüglich des stationären Spi­ ralelements 2, wodurch durch das Ansaugrohr 16 in die Ansaug­ kammer des Kompressors angesaugtes Gas komprimiert und das komprimierte Gas durch die Förderöffnung 17 abgeführt wird. Während dieses Kompressionshubs wirkt der Druck P des Fluids in den abgedichteten Räumen, die von den bei den Spiralelementen 2 und 3 gebildet werden, auf den Kur­ belabschnitt 9 b über das umlaufende Spiralelement 3 und das Gleitlager 8, was in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Andererseits bewegt sich das umlaufende Spiralelement 3 in einer Umlaufbewegung durch einen Umlaufradius ε be­ zogen auf das stationäre Spiralelement 2. Dies erzeugt die Zentrifugalkraft F, die ebenfalls an dem Kurbelab­ schnitt 9 b über das Gleitlager 8 anliegt. Dadurch wird die Kurbelwelle 9 zwischen dem oberen Gleitlager 11 und dem unteren Gleitlager 12 gekippt. Als Folge wirken eine Last P ₂ an dem Gleitlager 11 und eine Last P ₃ an dem Gleit­ lager 12.

Das Ausgleichsgewicht 22, das der Zentrifugalkraft entge­ genwirkt, die von dem umlaufenden Spiralelement 3 und dem Kurbelabschnitt 9 b erzeugt wird, ist bezüglich der Kurbelwelle 9 zwischen dem Schaftabschnitt 9 a und dem Kurbelabschnitt 9 b an einer Stelle angeordnet, die sich in einem Abstand von 180° vom Kurbelabschnitt befindet, um so ein statisches Gleichgewicht der Kurbelwelle 9 zu erhalten. Die Kurbelwelle ist also als Drehwelle ausge­ legt, so daß der Fluiddruck P ₁ in den abgedichteten Räumen, die von den beiden Spiralelementen 2 und 3 gebildet werden, in der gleichen Richtung wie die Lagerreaktion f ₃ des Gleitlagers 12 und in entgegengesetzter Richtung von ei­ ner Lagerreaktion f ₂ des Gleitlagers 11 wirkt. Aufgrund des Kippens der Kurbelwelle 9 wird, wie dies auch in der US-PS 44 62 772 beschrieben ist, Öl zu den Gleitlagern 11 und 12 äußerst günstig an den Stellen zugeführt, die um einen Betrag von 90° in Drehrichtung der Kurbelwelle 9 bezogen auf die Wirkungslinien der Belastungen voraus­ liegen.

Die Rotation des Elektromotors 13 erzeugt die Zentrifu­ galkraft F. Diese Kraft, die auf das Gleitlager 8 des umlaufenden Spiralelements 3 wirkt, muß von dem Lager 8 aufgenommen werden.

Die Ölfilmdruckverteilung, die sich zwischen dem Gleit­ lager 8 und dem Kurbelabschnitt 9 b ausbildet, wird im folgenden anhand von Fig. 5 erläutert.

Wenn sich die Kurbelwelle dreht, verschiebt sich die Mitte S ₁ des Kurbelabschnitts 9 b von der Mitte B ₁ des Gleitla­ gers 8 durch die Zentrifugalkraft, die am Kurbelabschnitt 9 b wirkt, um einen Betrag, der von der Drehzahl der Kur­ belwelle bestimmt wird. Der Lagerspalt ist in Fig. 5 über­ trieben groß gezeichnet.

Auf einer Seite der Linie Y ₁, welche die Mitten S ₁ und B ₁ verbindet, an denen die Zentrifugalkraft F wirkt, er­ gibt sich eine Minimalspaltposition Z _a1. Auf der gegen­ überliegenden Seite ergibt sich ein maximaler Spalt Z _a2. Das auf die Oberfläche des Lagers aus dem Ölstromkanal 21 geführte Öl, der sich an einer Stelle befindet, die um einen Betrag von 45° in Drehrichtung der Welle bezogen auf die Wirkungslinie der Zentrifugalkraft F vorausliegt, wird zum Lagerspalt zwischen dem Kurbelabschnitt 9 b und dem Gleitlager 8 aufgrund der Rotation der Kurbelwelle 9 b sowie aufgrund des Ölzuführungsdrucks gezogen und zwangsweise in den Bereich des Lagerspalts geführt, der sich bezüglich der Drehrichtung des Kurbelabschnitts ver­ engt. Dies wird insgesamt als Auftreten einer Keilwirkung bezeichnet. Aufgrund dieser Keilwirkung steigt der Ölfilm­ druck an beginnend an der Maximalspaltposition Z _a2 und erreicht sein Maximum, bevor die Minimalspaltposition Z _a1 erreicht ist, wodurch ein Ölfilmdruck F ₁ erzeugt wird, der der Last P ₁ entspricht. Danach fällt der Ölfilmdruck ab und erreicht im wesentlichen einen Zwischendruck an der Minimalspaltposition Z _a1. Im Bereich des sich erwei­ ternden Lagerspalts von der minimalen Spaltposition Z _a1 aus, die längs der Drehrichtung des Kurbelabschnitts 9 b gebildet wird, beginnt der Ölfilmdruck ausgehend von der Minimalspaltposition Z _a1 zu fallen und wird niedriger als der Zwischendruck. Danach steigt der Ölfilmdruck wieder an und erreicht den Maximalwert, bis er den Ölzuführungs­ druck an dem Ölstromkanal 21 erreicht. Da der Lagerspalt sich zwischen dem Ölstromkanal 21 und der Maximalspalt­ position Z _a2 bezüglich der Drehrichtung des Kurbelwellen­ abschnitts 9 b erweitert, fällt der Ölfilmdruck und steigt dann allmählich wieder an, bis er im wesentlichen den Betrag des Zwischendrucks an der Maximalspaltposition Z _a2 erreicht.

Wie vorstehend beschrieben kann der Ölfilmdruck kontinu­ ierlich und optimal auf der Gleitfläche des Lagers 8 er­ zeugt werden und ist ausreichend hoch, um die Belastung P auszuhalten, die von der Zentrifugalkraft des umlaufen­ den Spiralelements 3 erzeugt wird.

Die Diagramme in den Fig. 6a und 6b zeigen den Verlauf des Reibungskoeffizienten des Lagers und der minimalen Ölfilmdicke, der anhand von Versuchen und darauf basie­ render Berechnung erhalten werden, wobei die Lage bzw. der Winkel des Ölstromkanals bezogen auf das Gleitlager axial verändert wird, da es in Eingriff mit dem Kurbel­ abschnitt 9 b steht, wobei die Wirkungslinie einer Last auf den Winkel 0 festgelegt ist. Wenn der Winkel des Öl­ zuführungskanals 21 axial allmählich in Richtung von R verändert wird, nimmt der in Fig. 6a gezeigte Reibungs­ koeffizient, der bei dem Winkel 0 ein Maximum hat, da­ nach ab und erreicht ein Minimum bei etwa 45°. Danach steigt er wieder etwas an. Die in Fig. 6b gezeigte mini­ male Ölfilmdicke nimmt in der Nähe von 0° zu und erreicht den Maximalwert bei etwa 45°. Danach bleibt der Maximal­ wert erhalten, bis 200° erreicht werden. Man sieht aus Fig. 6a und 6b, daß der Reibungskoeffizient ein Minimum hat und der dickste Ölfilm gewährleistet ist, wenn der Ölstromkanal sich an einer Stelle von etwa 45° befindet.

Eine Wirkungslinie des Fluiddrucks P ₁ in den abgedichte­ ten Räumen, die von dem stationären Spiralelement 2 und dem umlaufenden Spiralelement 3 gebildet werden, liegt um 90° hinter der Wirkungslinie der Zentrifugalkraft F. Der durch die ausgezogene Linie dargestellte Ölfilmdruck wurde jedoch in dem oben beschriebenen Lagerspalt erzeugt. Dies gewährleistet, daß der Ölfilmdruck an einer Stelle erzeugt wird, an der der Fluiddruck P ₁ anliegt, was durch die unterbrochene Linie veranschaulicht ist, und diesem Druck entgegenwirkt.

Claims (4)

1. Ölzuführungsvorrichtung für eine Rotationskolbenmaschi­ ne in Spiralbauweise mit einem stationären Spiralele­ ment (2), mit einem umlaufenden Spiralelement (3), das zusammen mit dem stationären Spiralelement (2) eingesetzt wird, mit einem Kurbelabschnitt (9 b) einer Kurbelwelle (9), der in Eingriff mit einem Gleitlager (8) des umlaufenden Spiralelements (3) steht, wobei die Kurbelwelle (9) durch ein Lager (11, 12) eines Rahmens (10) gelagert ist, mit einem Antriebsmotor (13) mit varia­ bler Drehzahl, dar mit der Kurbelwelle (9) verbunden ist, und mit einem Ölzuführungskanal (19), der in der Kurbelwelle (9) und in dem Kurbelabschnitt (9 b) so ausgebildet ist, daß Öl zu dem Gleitlager (8) des umlaufenden Spi­ ralelements (3) durch einen Raum (20) zugeführt wird, der an dem Ende des Kurbelabschnitts (9 b) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ölstromkanal (21) als achsparallele Ausnehmung an der Oberfläche des Kurbelabschnitts (9 b) an einer Stelle ausgebildet ist, die um einen Betrag von 45° in Dreh­ richtung des Kurbelabschnitts (9 b) bezüglich einer Wirkungslinie einer Last voreilt, die auf den Kurbel­ abschnitt (9 b) der Kurbelwelle (9) in Radialrichtung der Kurbelwelle (9) durch eine Zentrifugalkraft wirkt, die von der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralele­ ments (3) erzeugt wird.

2. Ölzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rotationskolbenma­ schine in Spiralbauweise in einem abgedichteten Gehäu­ se (1) aufgenommen ist, das an seinem Boden einen Öl­ speicher hat, wobei die Öffnung des Ölzuführungskanals (19), die sich am unteren Ende der Kurbelwelle (9) befindet, in Öl eintaucht, das in dem Ölspeicher ent­ halten ist.

3. Ölzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der lnnen­ raum des abgedichteten Gehäuses (1) unter Hochdruck gehalten ist.

4. Ölzuführungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (13) mit variabler Drehzahl ein über einen Wechselrichter angetriebener Motor ist.