DE3727986A1

DE3727986A1 - Verdraengermaschine nach dem spiralprinzip

Info

Publication number: DE3727986A1
Application number: DE19873727986
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Marc Caillat; Roger Clark Weatherston; James William Bush
Original assignee: Copeland Corp LLC
Current assignee: Copeland LP
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1988-02-25
Anticipated expiration: 2007-08-22
Also published as: DE3727986C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, genauer gesagt einer solchen Verdrängermaschine, die insbesondere zum Komprimieren von gasförmigen Strömungsmitteln geeignet ist. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Maschine.

Nach dem Spiralprinzip arbeitende Verdrängermaschinen zum Verdrängen von verschiedenen Arten von Strömungsmitteln sind bekannt. Eine derartige Maschine kann als Expansionsmaschine, Verdrängermaschine, Pumpe, Kompressor etc. ausgebildet sein, wobei viele Merkmale der Erfindung auf irgendeine dieser Maschinen zutreffen. Aus Gründen der besseren Darstellung betreffen jedoch die offenbarten Ausführungsformen nur einen hermetisch gekapselten Kältemittelkompressor.

Allgemein gesagt umfaßt eine derartige Verdrängermaschine zwei spiralförmige Verdrängerhüllen entsprechender Form, die jeweils auf einer getrennnten Endplatte montiert sind, um ein Verdrängerelement zu bilden. Die beiden Verdrängerelemente sind ineinander gepaßt, wobei eine der Verdrängerhüllen in einer um 180° gedrehten Lage zur anderen Hülle angeordnet ist. Die Maschine funktioniert so, daß sich ein Verdrängerelement (das umlaufende Verdrängerelement) relativ zum anderen Verdrängerelement (das feste oder nicht umlaufende Verdrängerelement) auf einer Umlaufbahn bewegt, um einen Linienkontakt zwischen den Flanken der entsprechenden Hüllen herzustellen, wobei sich bewegende isolierte sichelförmige Strömungsmitteltaschen gebildet werden. Die Spiralen sind üblicherweise als Kreisevolvente ausgebildet, und idealerweise existiert während des Betriebes keine Relativdrehung zwischen den Verdrängerelementen, d. h. die Bewegung ist eine reine bogenförmige Translationsbewegung (d. h. keine Drehung irendeiner Linie im Korpus). Die Strömungsmitteltaschen tragen das handzuhabende Strömungsmittel von einer ersten Zone in der Verdrängermaschine, wo ein Strömungsmitteleinlaß vorgesehen ist, zu einer zweiten Zone in der Maschine, wo sich ein Strömungsmittelauslaß befindet. Das Volumen einer abgedichteten Tasche ändert sich, wenn sich diese von der ersten Zone zur zweiten Zone bewegt. Zu irgendeinem Zeitpunkt existieren mindestens zwei abgedichtete Taschen, und wenn diverse Paare von abgedichteten Taschen zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden sind, besitzt jedes Paar unterschiedliche Volumina. Bei einem Kompressor befindet sich die zweite Zone auf einem höheren Druck als die erste Zone und ist physikalisch in der Mitte der Maschine angeordnet, während sich die erste Zone am Außenumfang der Maschine befindet.

Die zwischen den Verdrängerelementen ausgebildeten Strömungsmitteltaschen werden durch zwei Arten von Kontaktstellen begrenzt: Axial verlaufende tangentiale Linienkontakte zwischen den spiralförmigen Flächen oder Flanken der Hüllen, die durch radiale Kräfte bewirkt werden (Flankendichtung), und Flächenkontakte, die durch axiale Kräfte zwischen den ebenen Kantenflächen (Spitzen) einer jeden Hülle und der gegenüberliegenden Endplatte verursacht werden (Spitzendichtung). Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, muß eine gute Abdichtung bei beiden Arten von Kontakten vorhanden sein. Die vorliegende Erfindung befaßt sich in erster Linie mit der Spitzenabdichtung.

Das Konzept einer Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip ist seit geraumer Zeit bekannt. Es ist ferner bekannt, daß dieses Konzept diverse Vorteile besitzt. Beispielsweise weisen Verdrängermaschinen einen hohen isentropischen und volumetrischen Wirkungsgrad auf und sind daher in bezug auf eine vorgegebene Leistung relativ klein und leicht. Sie arbeiten ruhiger und vibrationsfreier als viele Kompressoren, da bei ihnen keine großen hin- und hergehenden Teile (Kolben, Verbindungsstangen etc.) Verwendung finden. Da das gesamte Strömungsmittel in einer Richtung bei gleichzeitiger Kompression in einer Vielzahl von gegenüberliegenden Taschen fließt, treten weniger durch Druck erzeugte Vibrationen auf. Derartige Maschinen besitzen ferner eine große Zuverlässigkeit und Haltbarkeit, da relativ wenig bewegliche Teile Verwendung finden, zwischen den Verdrängerelementen eine relativ niedrige Geschwindigkeit vorhanden ist und Strömungsmittelverschmutzungen in inherenter Weise von der Maschine "verziehen" werden.

Einer der schwierigen Bereiche in bezug auf die Konzipierung einer Verdrängermaschine betrifft die Erzielung einer Spitzendichtung unter sämtlichen Betriebsbedingungen und sämtlichen Drehzahlen bei einer Maschine mit veränderlicher Drehzahl. In herkömmlicher Weise wurde dies erreicht durch (1) Anwendung von extrem genauen und sehr teuren Bearbeitungsverfahren, (2) Versehen der Hüllenspitzen mit spiralförmigen Spitzendichtungen, die leider schwer zu montieren und oft unzuverlässig sind, oder (3) durch Aufbringung einer axialen Wiederherstellkraft durch axiales Vorspannen des umlaufenden Verdrängerelementes in Richtung auf das nicht umlaufende Verdrängerelement unter Verwendung eines komprimierten Arbeitsströmungsmittels. Die zuletzt genannte Methode besitzt einige Vorteile, bringt jedoch auch Probleme mit sich. Zum Vorsehen einer Wiederherstellkraft zum Ausgleich der axialen Trennkraft ist es nämlich auch erforderlich, die am Verdrängerelement aufgrund der durch Druck erzeugten radialen Kräfte auftretende Kippbewegung sowie Trägheitskräfte auszugleichen, die aus der Umlaufbewegung resultieren. Beide Kräfte hängen von der Geschwindigkeit ab. Die axiale Ausgleichskraft muß daher relativ groß sein und wird immer nur bei einer Drehzahl bzw. Geschwindigkeit optimal sein.

Eines der bedeutenderen Merkmale der Erfindung betrifft die Ausbildung einer Einrichtung zur Überwindung dieser Probleme. Es wird ein axial nachgiebiges Aufhängungssystem für das nicht umlaufende Verdrängerelement geschaffen, das sämtliche signifikanten Kippbewegungen in vollständiger Weise ausgleicht. Hierdurch kann das nicht umlaufende Verdrängerelement (bei dem keine Probleme durch Trägheitskräfte hervorgerufen werden) mittels Druck unter Vorspannung gesetzt werden, wobei die Größe eines derartigen zum Vorspannen erforderlichen Druckes auf die Minimalgröße begrenzt ist, die in bezug auf die axialen Trennkräfte allein erforderlich ist. Auf diese Weise wird die Größe der erforderlichen Rückführkraft in signifikanter und vorteilhafter Weise herabgesetzt. Obwohl das Vorspannen mittels Druck des nicht umlaufenden Verdrängerelementes in umfangreicher Weise durch den Stand der Technik vorgeschlagen wird (US-PS 38 74 827), besitzen solche Systeme die gleichen Nachteile wie diejenigen, die das umlaufende Verdrängerelement unter Vorspannung setzen, was die Behandlung der Kippbewegungen anbetrifft. Desweiteren wird durch die Erfindung eine Steuerung über die nicht axiale Bewegung des nicht umlaufenden Verdrängerelementes erreicht, die denjenigen des Standes der Technik weit überlegen ist. Es werden diverse unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung vorgeschlagen, wobei unterschiedliche Aufhängungseinrichtungen und unterschiedliche Druckquellen Verwendung finden.

Einer der bekannteren Versuche zum Verhindern einer relativen Winkelbewegung zwischen den Verdrängerelementen, wenn sie relativ zueinander umlaufen, besteht in der Verwendung einer Oldham-Kupplung, die zwischen dem umlaufenden Verdrängerelement und einem festen Abschnitt der Maschine wirkt. Eine Oldham-Kupplung umfaßt üblicherweise einen kreisförmigen Oldham-Ring mit zwei Sätzen von Keilen, wobei ein Satz von Keilen in einer Richtung auf einer Fläche des umlaufenden Verdrängerelementes gleitet, während der andere Satz der Keile unter rechten Winkeln dazu auf einer Fläche des Maschinengehäuses gleitet. Der Oldham-Ring ist um die Außenseite des Axialdrucklagers herum, das das umlaufende Verdrängerelement relativ zum Gehäuse lagert, angeordnet. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Anordnung eiens verbesserten, nicht-kreisförmigen Oldham-Ringes, der den Einsatz eines größeren Axialdrucklagers oder eines äußeren Gehäuses mit reduziertem Durchmesser bei einer vorgegebenen Größe des Axialdrucklagers ermöglicht.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine umfaßt desweiteren eine verbesserte Leitwand für einen Kältemittelkompressor, die ein Vermischen des angesaugten Gases mit Öl verhindert, das über das Innere des Kompressorgehäuses dispergiert ist. Die Leitwand wirkt als Ölseparator, um bereits mitgeführtes Öl zu entfernen, und verhindert die Übertragung der Motorwärme auf das angesaugte Gas, wodurch der Gesamtwirkungsgrad beträchtlich verbessert wird.

Desweiteren besitzt die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine ein verbessertes Schmiersystem, um sicherzustellen, daß eine angemessene Menge an Schmieröl der Antriebsverbindung zwischen der Kurbelwelle und dem umlaufenden Verdrängerelement zugeführt wird.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft ein spezielles Herstellverfahren sowie Hüllspitzen- und Endplattenprofil, die die Erwärmung in der Nähe des Mittelpunktes der Maschine kompensieren. Hierdurch wird der Einsatz von relativ schnellen Bearbeitungsvorgängen für die Herstellung erleichtert und ein Kompressor erhalten, der sein maximales Betriebsvermögen in einer weitaus kürzeren Zeit erreicht als bei herkömmlichen Verdrängermaschinen.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Verdrängerkompressor, wobei diverse Teile weggebrochen sind und der Schnitt entlang Linie 1-1 in Fig. 3 geführt ist, jedoch bestimmte Teile geringfügig gedreht worden sind;

Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 3, wobei bestimmte Teile geringfügig gedreht worden sind;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kompressor der Fig. 1 und 2, wobei ein Teil des oberen Endes entfernt worden ist;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, wobei jedoch die gesamte obere Einheit des Kompressors entfernt worden ist;

die Fig. 5, 6 und 7 Teilansichten ähnlich dem rechten Abschnitt der Fig. 4, wobei aufeinanderfolgende Teile entfernt worden sind, um Konstruktionsdetails davon besser darstellen zu können;

Fig. 8 einen Teilabschnitt entlang Linie 8-8 in Fig. 4,

Fig. 9 einen Teilabschnitt entlang Linie 9-9 in Fig. 4;

Fig. 10 einen Schnitt entlang Linie 10-10 in Fig. 1;

die Fig. 11A und 11B Vertikalschnitte durch die abgewickelte Spirale entlang den Linien 11A-11B in Fig. 10, wobei das entsprechende Profil verkürzt und stark übertrieben dargestellt ist;

Fig. 12 einen abgewinkelten Schnitt entlang Linie 12-12 in Fig. 10;

Fig. 13 eine Draufsicht auf einen verbesserten Oldham-Ring, der einen Teil der Erfindung bildet;

Fig. 14 eine Seitenansicht des Oldham-Ringes der Fig. 13;

Fig. 15 einen Teilschnitt im wesentlichen entlang Linie 15-15 in Fig. 10, wobei einige der Schmiermittelkanäle dargestellt sind;

Fig. 16 einen Schnitt im wesentlichen entlang Linie 16-16 in Fig. 15;

Fig. 17 einen Horizontalschnitt im wesentlichen entlang Linie 17-17 in Fig. 2;

Fig. 18 einen vergrößerten Teilvertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 19 eine Ansicht ähnlich Fig. 18, die eine weitere Ausführungsform zeigt;

Fig. 20 ein zum Teil schematischer Teilhorizontalschnitt, der eine weitere Methode zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten Axialnachgiebigkeit zeigt;

Fig. 21 einen Schnitt im wesentlichen entlang Linie 21-21 in Fig. 20;

Fig. 22 einen Schnitt entsprechend Fig. 20, der jedoch ein weiteres Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit zeigt;

Fig. 23 eine Ansicht entsprechend Fig. 20, die noch ein anderes Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit zeigt;

Fig. 24 einen Schnitt im wesentlichen entlang Linie 24-24 in Fig. 23;

Fig. 25 ähnlich Fig. 20 ein weiteres Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit;

Fig. 26 einen Schnitt im wesentlichen entlang Linie 26-26 in Fig. 25;

Fig. 27 ähnlich Fig. 20 ein weiteres Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit;

Fig. 28 einen Schnitt im wesentlichen entlang Linie 28-28 in Fig. 27;

Fig. 29 ähnlich Fig. 20 ein weiteres Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit;

Fig. 30 einen Schnitt im wesentlichen entlang Linie 30-30 in Fig. 29;

die Fig. 31 und 32 Ansichten entsprechend Fig. 20, die zwei weitere etwas ähnliche Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit zeigen; und

Fig. 33 eine Ansicht ähnlich Fig. 20, die in schematischer Weise noch ein weiteres Verfahren zur Montage des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zum Erreichen einer begrenzten axialen Nachgiebigkeit zeigt.

Obwohl die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf viele unterschiedliche Arten von Verdrängermaschinen anwendbar sind, werden sie hier beispielhaft bei einem hermethisch gekapselten Verdrängerkompressor beschrieben, und zwar insbesondere bei einem solchen, der spezielle Anwendung in bezug auf die Kompression eines Kältemittels für Klima- und Kälteanlagen findet.

Wie die Fig. 1-3 zeigen, umfaßt die Maschine drei größere Gesamteinheiten, d. h. eine zentrale Einheit 10, die in einem kreisförmigen zylindrischen Stahlgehäuse 12 untergebracht ist, und eine obere und untere Einheit 14 und 16, die mit dem oberen und unteren Ende des Gehäuses 12 verschweißt sind, um dieses zu verschließen und abzudichten. Das Gehäuse 12 nimmt die Hauptkomponenten der Maschine auf, welche einen Elektromotor 18 mit einem Stator 20 (mit mittels Preßpassung im Gehäuse 12 angeordnet ist, und einem Rotor 24 (mit üblichen Nasen 26), der auf eine Kurbelwelle 28 wärmegeschrumpft ist, ein Kompressorgehäuse 30, das vorzugsweise an einer Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Stellen, wie beispielsweise bei 32, mit dem Gehäuse 12 verschweißt ist und ein umlaufendes Verdrängerelement 34 lagert, das eine Verdrängerhülle 35 mit einem üblichen Flankenprofil und einer Spitzenfläche 33 aufweist, ein oberes Kurbelwellenlager 39 einer herkömmlichen zweistückigen Konstruktion, ein nicht umlaufendes axial nachgiebiges Verdrängerelement 36 mit einer Verdrängerhülle 37 mit einem üblichen Flankenprofil (vorzugsweise das gleiche wie die Verdrängerhülle 35), das in der üblichen Weise mit der Hülle 35 kämmt und eine Spitzenfläche 31 besitzt, eine Abgabeöffnung 41 im Verdrängerelement 36, einen Oldham-Ring 38, der zwischen dem Verdrängerelement 34 und dem Gehäuse 30 angeordnet ist, um eine Drehung des Verdrängerelementes 34 zu verhindern, ein Fitting 40 für den Ansaugeinlaß, das mit dem Gehäuse 12 verlötet oder verschweißt ist, eine Ansaugeinheit 42, um Sauggas dem Kompressoreinlaß zuzuführen, und einen Trägerarm 44 für ein unteres Lager umfaßt, der an jedem Ende mit dem Gehäuse 10 verschweißt ist, wie bei 46 gezeigt, und ein unteres Kurbelwellenlager 48 trägt, das im unteren Ende der Kurbelwelle 28 gelagert ist. Das untere Ende des Kompressors bildet einen mit Schmieröl 49 gefüllten Schmiermittelsumpf.

Die untere Einheit 16 umfaßt ein einfaches Stahlstanzstück 50, das eine Vielzahl von Füßen 52 und mit Öffnungen versehene Montageflansche 54 besitzt. Das Stanzstück 50 ist wie bei 56 gezeigt mit dem Gehäuse 12 verschweißt, um dessen unteres Ende abzudichten und zu verschließen.

Bei der oberen Einheit 14 handelt es sich um einen Auspufftopf mit einem unteren Stahlstanzstück als Verschlußelement 58, das mit dem oberen Ende des Gehäuses 10 verschweißt ist, wie bei 60 gezeigt, um dieses zu verschließen und abzudichten. Das Verschlußelement 58 besitzt einen aufrecht stehenden Umfangsflansch 62, von dem ein mit einer Öffnung versehener Halteansatz 64 (Fig. 3) vorsteht. In seinem zentralen Bereich besitzt das Verschlußelement eine axial angeordnete kreisförmige Zylinderkammer 66 mit einer Vielzahl von Öffnungen 68 in der Wand. Um die Steifigkeit zu erhöhen, ist das Element 58 mit einer Vielzahl von mit Rippen oder runden Vorsprüngen versehenen Bereichen 70 versehen. Eine ringförmige Gasauslaßkammer 72 ist mit Hilfe eines ringförmigen Auspufftopfes 74 über dem Element 58 ausgebildet. Der Auspufftopf 74 ist an seinem Außenumfang mit dem Flansch 62 verschweißt, wie bei 76 gezeigt, und an seinem Innenumfang mit der Außenwand der Zylinderkammer 66 verschweißt, wie bei 78 gezeigt. Komprimiertes Gas aus der Auslaßöffnung 41 dringt durch die Öffnung 68 in die Kammer 72, aus der es normalerweise über einen Auslaßfitting 80 abgegeben wird, das in die Wand des Elementes 74 gelötet oder hartgelötet ist. Eine herkömmlich ausgebildete Innendruck-Entlastungsventileinheit 82 kann in einer geeigneten Öffnung im Verschlußelement 58 montiert sein, um in Situationen überhöhten Drucks Gas in das Gehäuse 12 abzuführen.

Wenn man sich die Hauptteile des Kompressors im Detail ansieht, so besitzt die Kurbelwelle 28, die vom Motor 18 angetrieben wird, an ihrem unteren Ende eine Lagerfläche 84 mit reduziertem Durchmesser, die sich im Lager 48 befindet und über eine Axialdruckscheibe 85 (Fig. 1, 2 und 17) auf der Schulter über der Fläche 84 gelagert ist. Das untere Ende des Lagers 78 besitzt einen Öleinlaßkanal 86 und einen Schmutzentfernungskanal 88. Der Arm 44 ist in der gezeigten Form ausgebildet und mit aufrecht stehenden Seitenflanschen 90 versehen, um seine Festigkeit und Steifigkeit zu erhöhen. Das Lager 48 wird durch Eintauchen in Öl 49 geschmiert, und Öl wird über eine herkömmlich ausgebildete Zentrifugalkurbelwellenpumpe zum restlichen Teil des Kompressors gepumpt. Diese Pumpe besitzt einen zentralen Ölkanal 92 und einen exzentrischen, nach außen geneigten Ölzuführkanal 94, der mit dem zentralen Ölkanal in Verbindung steht und sich bis zum oberen Ende der Kurbelwelle erstreckt. Ein Querkanal 96 verläuft vom Kanal 94 bis zu einer Umfangsnut 98 im Lager 39, um dieses zu schmieren. Ein unteres Gegengewicht 97 und ein oberes Gegengewicht 100 sind in irgendeiner geeigneten Weise an der Kurbelwelle 28 befestigt, beispielsweise über eine übliche Lappenverbindung mit Vorsprüngen an den Ansätzen 26 (nicht gezeigt). Diese Gegengewichte besitzen die übliche Ausführungsform für eine Verdrängermaschine.

Das umlaufende Verdrängerelement 34 besitzt eine Endplatte 102 mit einer allgemein ebenen parallelen oberen und unteren Fläche 104 und 106, wobei die letztgenannte Fläche gleitend mit einer ebenen kreisförmigen Axialdrucklagerfläche 108 am Gehäuse 30 in Eingriff steht. Die Axialdrucklagerfläche 108 wird über eine Ringnut 110 geschmiert, die Öl vom Kanal 94 in der Kurbelwelle 28 über den Kanal 96 und die Nut 98 empfängt. Die Nut 98 steht mit einer anderen Nut 112 im Lager 39 in Verbindung, die Öl sich schneidenden Kanälen 114 und 116 im Gehäuse 30 zuführt (Fig. 15). Die Spitzen 31 der Verdrängerhülle 37 stehen dichtend mit der Fläche 104 in Eingriff, während die Spitzen 33 der Verdrängerhülle 35 dichtend mit einer allgemein ebenen und parallelen Fläche 117 am Verdrängerelement 36 in Eingriff stehen.

Eine einstückig mit dem Verdrängerelement 34 ausgebildete Nabe 118 hängt von diesem herab und besitzt eine Axialbohrung 120, in der eine kreiszylindrische Entlastungsantriebsbuchse 122 gelagert ist, welche eine Axialbohrung 124 besitzt, in der treibend ein exzentrischer Kurbelstift 126 angeordnet ist, der am oberen Ende der Kurbelwelle 28 einstückig mit dieser ausgebildet ist. Hierdurch wird ein radial nachgiebiger Antrieb gebildet, wobei der Kurbelstift 126 die Buchse 122 über eine ebene Fläche 128 am Stift 26 antreibt, die gleitend mit einem ebenen Lagereinsatz 130 in Eingriff steht, welcher in der Wandung der Bohrung 124 angeordnet ist. Die Drehung der Kurbelwelle 28 bewirkt eine Drehung der Buchse 126 um die Kurbelwellenachse, wodurch eine Bewegung des Verdrängerelementes 34 in einer kreisförmigen Umlaufbahn verursacht wird. Der Winkel der ebenen Antriebsfläche ist so gewählt, daß durch den Antrieb dem umlaufenden Verdrängerelement eine geringfügige zentrifugale Kraftkomponente mitgeteilt wird, um die Flankendichtung zu erhöhen. Eine Bohrung 124 ist zylindrisch ausgebildet, jedoch auch geringfügig oval im Querschnitt, um eine begrenzte relative Gleitbewegung zwischen dem Stift und der Buchse zu ermöglichen, was eine selbsttätige Trennung und somit eine Entlastung der miteinander kämmenden Verdrängerflanken bewirkt, wenn Flüssigkeiten oder Feststoffe in den Kompressor eingeführt werden.

Der radial nachgiebige Umlaufantrieb der Erfindung wird unter Einsatz eines verbesserten Ölzuführsystems geschmiert. Öl wird über den Pumpenkanal 92 zum oberen Ende des Kanals 94 gepumpt, von dem es durch Zentrifugalkraftwirkung radial nach außen abgeschleudert wird, wie durch die gestrichelte Linie 125 angedeutet ist. Das Öl wird in einer Ausnehmung in der Form einer Radialnut 131 gesammelt, welche im oberen Ende der Buchse 122 entlang der Bahn 125 angeordnet ist. Von ihr strömt das Öl nach unten in den Freiraum zwischen dem Stift 126 und der Bohrung 124 und zwischen die Bohrung 120 und eine ebene Fläche 133 an der Buchse 122, die zur Nut 131 ausgerichtet ist (Fig. 16). Überschüssiges Öl wird dann über einen Kanal 135 im Gehäuse 30 zum Ölsumpf 49 abgezogen.

Eine Drehung des Verdrängerelementes 34 relativ zum Gehäuse 30 und dem Verdrängerelement 36 wird durch eine Oldham- Kupplung verhindert, die einen Ring 38 (Fig. 13 und 14) umfaßt, der zwei nach unten vorstehende, diametral entgegengesetzte einstückige Keile 134 besitzt, welche gleitend in diametral gegenüberliegenden radialen Schlitzen 136 im Gehäuse 30 angeordnet sind, sowie um 90° dazu versetzt zwei aufwärts vorstehende, diametral gegenüberliegende einstückige Keile 138, die gleitend in diametral gegenüberliegenden radialen Schlitzen 140 im Verdrängerelement 34 angeordnet sind (von denen einer in Fig. 1 gezeigt ist).

Der Ring 38 besitzt eine spezielle Form, die die Verwendung eines Axialdrucklagers einer maximalen Größe bei einer vorgegebenen Gesamtmaschinengröße (im Querschnitt) ermöglicht bzw. eine Maschine mit minimaler Größe bei einer vorgegebenen Größe des Axialdrucklagers. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Tatsache vorteilhaft nutzt, daß sich der Oldham-Ring in einer geraden Linie relativ zum Kompressorgehäuse bewegt, wobei der Ring eine allgemein ovale oder "Rennbahn"-Form mit minimaler Innenabmessung besitzt, um den Umfangsrand des Axialdrucklagers freizugeben. Die innere Umfangswand des Ringes 38, bei der es sich um die erfindungsgemäß zu steuernde Form handelt, besitzt ein Ende 142 mit einem Radius R vom Mittelpunkt x und ein gegenüberliegendes Ende 144 mit dem gleichen Radius R von einem äußeren Punkt y (Fig. 13), wobei die Zwischenwandabschnitte im wesentlichen gerade verlaufen, wie bei 146 und 148 gezeigt. Die Mittelpunkte x und y sind mit einem Abstand voneinander angeordnet, der dem Umlaufradius des Verdrängerelementes 34 entspricht bis zweimal so groß wie dieser ist, und befinden sich auf einer Linie, die durch die Mittelpunkte der Keile 134 und Radialschlitze 136 verläuft. Der Radius R entspricht dem Radius der Axialdrucklagerfläche 108 + einem vorgegebenen Minimalabstand. Mit Ausnahme der Form des Ringes 38 funktioniert die Oldham- Kupplung in üblicher Weise.

Einer der signifikanten Aspekte der Erfindung betrifft die spezielle Aufhängung, mittels der das nicht umlaufende Verdrängerelement zur Durchführung einer begrenzten Axialbewegung montiert ist, jedoch an einer radialen Bewegung oder Drehbewegung gehindert wird, damit ein Axialdruck und somit eine Vorspannung zum Erreichen einer Spitzendichtung erzielt werden kann. Die bevorzugte Methode zum Erreichen dieses Zieles ist in den Fig. 4 bis 7, 9 und 12 dargestellt. Fig. 4 zeigt das obere Ende des Kompressors mit entfernter oberer Einheit 14, während die Fig. 5 bis 7 eine zunehmende Entfernung an Teilen zeigen. Auf jeder Seite des Kompressorgehäuses 30 befindet sich ein Paar von axial vorstehenden Pfosten 150 mit ebenen oberen Flächen, die in einer gemeinsamen Querebene liegen. Das Verdrängerelement 36 besitzt einen Umfangsflansch 152 mit einer quer angeordneten planaren oberen Fläche, die bei 154 eine Ausnehmung aufweist, um Pfosten 150 (Fig. 6 und 7) aufzunehmen. Die Pfosten 150 besitzen axial verlaufende Gewindebohrungen 156, während der Flansch 152 entsprechende Bohrungen 158 aufweist, die mit gleichen Abständen von den Bohrungen 156 angeordnet sind.

Am oberen Ende der Pfosten 150 befindet sich eine ebene weiche Metalldichtung 160 der in Fig. 6 gezeigten Form. Am oberen Ende der Dichtung 160 liegt eine ebene Blattfeder 162 aus Federtahl der in Fig. 5 gezeigten Form, und am oberen Ende dieser Feder befindet sich ein Halter 164. Alle diese Teile sind über mit Gewinde versehene Befestigungselemente 166, die in die Bohrungen 156 geschraubt sind, zusammengeklemmt. Die äußeren Enden der Feder 162 sind über mit Gewinde versehene Befestigungselemente 168, die in den Bohrungen 158 angeordnet sind, am Flansch 152 befestigt. Die gegenüberliegende Seite des Verdrängerelementes 36 ist in identischer Weise gelagert. Wie man erkennen kann, kann sich somit das Verdrängerelement 36 geringfügig durch Verbiegen und Ausdehnen der Federn 162 (innerhalb der elastischen Grenzen) in Axialrichtung bewegen, kann sich jedoch nicht in Radialrichtung drehen oder bewegen.

Die maximale Axialbewegung der Verdrängerelemente in einer diese voneinander trennenden Richtung wird durch einen mechanischen Anschlag begrenzt, d. h. durch den Eingriff des Flansches 152 (s. den Abschnitt 170 in den Fig. 6, 7 und 12) mit der unteren Fläche der Feder 162, die durch den Halter 164 gestützt wird, und in entgegengesetzter Richtung durch Eingriff der Verdrängerhüllenspitzen mit der Endplatte des gegenüberliegenden Verdrängerelementes. Dieser mechanische Anschlag bewirkt, daß der Kompressor in der seltenen Situation, in der die axiale Trennkraft größer ist als die axiale Rückführkraft, wie dies beim Starten der Fall ist, noch komprimiert. Der maximale Spitzenabstand, der durch den Anschlag zugelassen wird, kann relativ klein sein, d. h. im Bereich von weniger als 0,127 mm liegen bei einem Verdränger mit einem Durchmesser von 76,2 bis 101,6 mm und einer Hüllenhöhe von 25,4 bis 50,8 mm.

Vor der endgültigen Montage wird das Verdrängerelement 36 mit Hilfe einer Spannvorrichtung (nicht gezeigt) relativ zum Gehäuse 30 richtig ausgerichtet. Die Spannvorrichtung besitzt Stifte, die in entsprechende Positionierungslöcher 172 am Gehäuse 30 und Positionslöcher 173 am Flansch 152 einsetzbar sind. Die Pfosten 150 und die Dichtung 160 sind mit im wesentlichen ausgerichteten Rändern 176 versehen, die allgemein senkrecht zu dem sich darüber erstreckenden Abschnitt der Feder 162 angeordnet sind, um Spannungen herabzusetzen. Die Dichtung 160 trägt ebenfalls dazu bei, die Klemmkräfte auf der Feder 162 zu verteilen. Wie dargestellt, befindet sich die Feder 162 in ihrem ungespannten Zustand, wenn das Verdrängerelement den Zustand mit einem maximalen Spitzenabstand (gegen den Halter 164) einnimmt, um die Herstellung zu erleichtern. Da jedoch die in der Feder 162 vorhandenen Spannungen für den gesamten Bereich der Axialbewegung niedrig sind, wird die anfängliche ungespannte Axiallage der Feder 162 nicht als kritisch angesehen.

Signifikant ist jedoch, daß die Querebene, in der die Feder 162 angeordnet ist, sowie die Flächen am Gehäuse und am nicht umlaufenden Verdrängerelement, an denen sie befestigt ist, im wesentlichen in einer imaginären Querebene angeordnet sind, welche durch den Mittelpunkt der miteinander kämmenden Verdrängerhüllen verläuft, d. h. etwa in der Mitte zwischen den Flächen 104 und 117. Hierdurch können die Montageeinrichtungen für das axial nachgiebige Verdrängerelement das am Verdrängerelement angreifende Kippmoment, das durch das in Radialrichtung wirkende komprimierte Strömungsmittel, d. h. den Druck des komprimierten Gases, der radial gegen die Flanken der spiralförmigen Hüllen wirkt, verursacht wird, auf ein Minimum bringen. Ein Versagen beim Ausgleichen dieses Kippmomentes kann zu einem Abheben des Verdrängerelementes 36 vom Sitz führen. Diese Methode zum Ausgleich dieser Kraft ist der Methode der Ausübung eines Axialdruckes weit überlegen, da sie die Möglichkeit des Ausübens einer zu hohen Vorspannung der Verdrängerelemente gegeneinander reduziert und darüberhinaus die Spitzendichtungsvorspannung im wesentlichen unabhängig von der Kompressordrehzahl macht. Aufgrund der Tatsache, daß die axiale Trennkraft nicht exakt am Mittelpunkt der Kurbelwelle angreift, kann eine geringfügige Kippbewegung verbleiben. Diese ist jedoch relativ unbedeutend, wenn man sie mit den normalerweise auftretenden Trenn- und Rückführkräften vergleicht. Es wird daher ein großer Vorteil in bezug auf das axiale Vorspannen des nicht umlaufenden Verdrängerelementes im Vergleich zum umlaufenden Verdrängerelement erreicht, da es bei letzterem erforderlich ist, Kippbewegungen aufgrund von radialen Trennkräften sowie aufgrund von Trägheitskräften, die eine Funktion der Drehzahl darstellen, zu kompensieren, was zu übermäßig großen Ausgleichskräften, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, führen kann.

Die Montage des Verdrängerelementes 36 mit axialer Nachgiebigkeit in der vorstehend beschriebenen Weise ermöglicht den Einsatz der einfachen Vorspanneinrichtung, um die Spitzendichtung zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß unter Abgabedruck oder unter einem Zwischendruck oder unter einem Druck, der eine Kombination von beiden darstellt, stehendes gepumptes Strömungsmittel verwendet wird. In ihrer einfacheren und gegenwärtig bevorzugten Form wird die axiale Vorspannung zur Spitzenabdichtung oder in Rückführrichtung erreicht, indem der Abgabe- bzw. Auslaßdruck genutzt wird. Wie man am besten den Fig. 1 bis 3 entnehmen kann, ist das obere Ende des Verdrängerelementes 36 mit einer zylindrischen Wand 178 versehen, die die Auslaßöffnung 39 umgibt und einen Kolben bildet, welcher gleitend in der Zylinderkammer 66 angeordnet ist. Eine elastomere Dichtung 180 dient zur Verbesserung der Abdichtung. Das Verdrängerelement 36 wird somit in Rückführrichtung durch auf Abgabedruck stehendes komprimiertes Strömungsmittel, das auf den Bereich des oberen Endes des Verdrängerelementes 36 wirkt, der vom Kolben 148 gebildet wird (abzüglich des Bereiches der Auslaßöffnung), in Rückführrichtung vorgespannt.

Da es sich bei der axialen Trennkraft unter anderem um eine Funktion des Auslaßdruckes der Maschine handelt, ist es möglich, einen Kolbenbereich auszuwählen, der bei den meisten Betriebsbedingungen zu einer ausgezeichneten Spitzenabdichtung führt. Vorzugsweise wird der Bereich so ausgewählt, daß zu irgendeinem Zeitpunkt im Zyklus während normaler Betriebsbedingungen eine signifikante Trennung der Verdrängerelemente auftritt. Darüberhinaus ist in einer Situation maximalen Drucks (maximale Trennkraft) optimalerweise nur eine minimale axiale Ausgleichskraft und natürlich keine signifikante Trennung vorhanden.

In bezug auf diese Spitzendichtungen wurde ferner festgestellt, daß beträchtliche Verbesserungen des Betriebsverhaltens mit einer minimalen Unterbrechungszeit erreicht werden können, indem die Form der Endplattenflächen 104 und 117 sowie der Verdrängerhüllenspitzenflächen 31 und 33 geringfügig geändert wird. Vorzugsweise wird jede Endplattenfläche 104 und 117 so geformt, daß sie in sehr geringfügiger Weise konkav ist und daß die Hüllenspitzenflächen 31 und 33 in entsprechender Weise ausgebildet sind (d. h. die Fläche 31 verläuft allgemein parallel zur Fläche 117, während die Fläche 33 allgemein parallel zur Fläche 104 verläuft). Dies steht im Gegensatz zu dem vorhergesagten, da es zu einem anfänglichen axialen Abstand zwischen den Verdrängerelementen im mittleren Bereich der Maschine, der den Bereich mit höchstem Druck darstellt, führt. Es wurde jedoch festgestellt, daß aufgrund der Tatsache, daß der mittlere Bereich auch der heißeste Bereich ist, in diesem Bereich in Axialrichtung auch ein größerer Wärmeanstieg vorhanden ist, der zu einer übermäßigen Wirkungsgradreduzierung aufgrund der im mittleren Bereich des Kompressors entstehenden Reibung führen würde. Durch Anordnung dieses anfänglichen gesonderten Abstandes erreicht der Kompressor einen maximalen Spitzendichtungszustand, wenn er Betriebstemperatur erreicht.

Obgleich eine theoretisch glatte konkave Fläche besser sein kann, wurde festgestellt, daß die Fläche so geformt sein kann, daß sie eine abgestufte spiralförmige Gestalt besitzt, welche leichter zu bearbeiten ist. Wie man am besten den Fig. 11A und 11B im vergrößerten Maßstab in bezug auf Fig. 10 entnehmen kann, ist die Fläche 104, obwohl sie im wesentlichen eben ist, tatsächlich aus spiralförmigen abgestuften Flächen 182, 184, 186 und 188 zusammengesetzt. Die Spitzenfläche 33 ist entsprechend geformt und besitzt spiralförmige Abstufungen 190, 192, 194 und 196. Die einzelnen Stufen sollten so klein wie möglich sein, wobei die Gesamtverschiebung gegenüber dem ebenen Zustand eine Funktion der Verdrängerhüllenhöhe und des Wärmeausdehnungskoeffizienten des verwendeten Materials ist. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß bei einer Dreihüllen- Maschine mit Verdrängerelementen aus Gußeisen das Verhältnis der Hüllen- oder Flügelhöhe zur gesamten axialen Flächenverschiebung von 3000 : 1 bis zu 9000 : 1 reichen kann, wobei ein bevorzugtes Verhältnis bei etwa 6000 : 1 liegt. Vorzugsweise besitzen beide Verdrängerelemente die gleiche Endplatten- und Spitzenflächenform, obwohl es auch möglich ist, die gesamte axiale Flächenverschiebung an einem Verdrängerelement anzuordnen, falls gewünscht. Es ist nicht kritisch, wo die Stufen angeordnet sind, da sie so klein ausgebildet sind (sie können mit bloßem Auge nicht erkannt werden). Da sie so klein ausgebildet sind, werden die entsprechenden Flächen als "allgemein eben" bezeichnet. Diese stufige Fläche unterscheidet sich von der entsprechenden Ausführungsform in der schwebenden amerikanischen Patentanmeldung 5 16 770 vom 25. Juli 1983, bei der relativ große Stufen (mit eine Stufendichtung zwischen den aneinandergepaßten Verdrängerelementen) vorgesehen sind, um das Druckverhältnis der Maschine zu erhöhen.

Im Betrieb besitzt eine kalte Maschine beim Anlaufen eine Spitzenabdichtung am Außenumfang, jedoch im mittleren Bereich einen entsprechenden Spalt. Wenn die Maschine die Betriebstemperatur erreicht, wird durch die axiale thermische Erwärmung der mittleren Hüllen der axiale Spalt verringert, bis eine gute Spitzendichtung erreicht wird. Eine solche Dichtung wird durch die vorstehend beschriebene Druckvorspannung verstärkt. Bei fehlender anfänglicher axialer Flächenverschiebung bewirkt die Erwärmung im Mittelpunkt der Maschine eine axiale Trennung der äußeren Hüllen voneinander, wodurch die gute Spitzendichtung verloren geht.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Kompressor besitzt darüberhinaus verbesserte Einrichtungen, um das in das Gehäuse eindringende angesaugte Gas direkt zum Einlaß des Kompressors zu führen. Hierdurch wird die Trennung von Öl vom angesaugten Strömungsmittel erleichtert sowie verhindert, daß das angesaugte Strömungsmittel Öl aufnimmt, das im Gehäuseinneren dispergiert ist. Es wird desweiteren verhindert, daß das angesaugte Gas überschüssige Wärme vom Motor aufnimmt, was zu einer Reduzierung des volumetrischen Wirkungsgrades führt.

Die entsprechende Ansaugeinheit 42 besitzt ein unteres Leitelement 200 aus Metallblech mit mit Umfangsabstand voneinander beabstandeten vertikalen Flanschen 202, die mit der Innenfläche des Gehäuses 12 verschweißt sind (Fig. 1, 4, 8 und 10). Das Leitelement 200 ist direkt über dem Einlaß des Ansaugfittings 40 angeordnet und mit einem offenen Bodenabschnitt 204 versehen, so daß das mit dem eintretenden Ansauggas mitgeführte Öl auf das Leitelement trifft und dann in den Kompressorsumpf 49 abgezogen wird. Die Einheit umfaßt des weiteren ein geformtes Kunststoffelement 206 mit einem einstückig damit ausgebildeten, nach unten herabhängenden bogenförmigen Kanalabschnitt 208, der sich in einen Raum zwischendem oberen Ende des Leitelementes 200 und der Wand des Gehäuses 12 erstreckt, wie am besten in Fig. 1 dargestellt ist. Der obere Abschnitt des Elementes 206 ist allgemein rohrförmig ausgebildet (er divergiert radial nach innen), um das den Kanal 208 hinaufströmende Gas radial nach innen in den Umfangseinlaß der miteinander kämmenden Verdrängerelemente zu führen. Das Element 208 wird in Umfangseinrichtung mit Hilfe einer Einkerbung 210 fixiert, die eines der Befestigungselemente 168 überspannt, und in Axialrichtung mit Hilfe eines einstückig damit ausgebildeten Lappens 212, der gegen die untere Fläche des Verschlußelementes 58 gespannt wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Lappen 212 spannt das Element 206 in Axialrichtung nach unten in die dargestellte Position elastisch vor. Das Ausmaß des Einlaßkanales in Radialrichtung nach außen wird durch die innere Wandfläche des Gehäuses12 bestimmt.

Dem Kompressor wird in üblicher Weise unter Verwendung eines üblichen Klemmenblocks, der durch eine geeignete Abdeckung 214 geschützt ist, Strom zugeführt.

Diverse alternative Wege zum Erreichen einer Druckvorspannung in axialer Richtung, um die Spitzendichtung zu verbessern, sind in den Fig. 18 und 19 aufgezeigt, wobei Teile mit gleichen Funktionen wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.

Bei der Ausführungsform der Fig. 18 wird eine axiale Vorspannung durch den Einsatz von komprimiertem Strömungsmittel erreicht, das unter einem Zwischendruck steht, der geringer ist als der Auslaßdruck. Dies wird dadurch ermöglicht, daß ein Kolben 300 am oberen Ende des Verdrängerelementes 36 vorgesehen ist, der in der Zylinderkammer 66 gleitet, jedoch ein Verschlußelement 302 besitzt, das verhindert, daß das obere Ende des Kolbens dem Auslaßdruck ausgesetzt ist. Statt dessen strömt das abgegebene Strömungsmittel von der Auslaßöffnung 39 in einen Radialkanal 304 im Kolben 300, der mit einer Ringnut 306 in Verbindung steht, welche direkt mit den Öffnungen 68 und der Auslaßkammer 72 verbunden ist. Elastomere Dichtungen 308 und 310 sorgen für die erforderliche Abdichtung. Unter einem Zwischendruck stehendes komprimiertes Strömungsmittel wird von der gewünschten abgedichteten Tasche, die von den Hüllen begrenzt wird, über einen Kanal 312 bis zum oberen Ende der Kolben 300 abgezogen, wo sie eine axiale Rückführkraft auf das nicht umlaufende Verdrängerelement ausübt, um die Spitzendichtung zu verbessern.

Bei der Ausführungsform der Fig. 19 findet eine Kombination von Auslaß- und Zwischendrücken für eine axiale Spitzendichtungsvorspannung Verwendung. Um dies zu erreichen, ist das Verschlußelement 58 so ausgebildet, daß zwei getrennte koaxiale und voneinander beabstandete zylindrische Kammern 314 und 316 gebildet werden, und das obere Ende des Verdrängerelementes 36 ist mit koaxialen Kolben 318 und 320 versehen, die gleitend in den Kammern 314 und 316 angeordnet sind. Unter Auslaßdruck stehendes komprimiertes Strömungsmittel wird in exakt der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform dem oberen Ende des Kolbens 316 zugeführt, und unter einem Zwischendruck stehendes Strömungsmittel wird dem Ringkolben 318 über einen Kanal 322 zugeführt, der sich von einer in geeigneter Weise angeordneten Druckquelle aus erstreckt. Falls gewünscht, kann der Kolben 320 statt dem Auslaßdruck einem zweiten Zwischendruck ausgesetzt sein. Da die Flächen der Kolben und die Lager der Druckquelle verändert werden können, stellt diese Ausführungsform den besten Weg dar, um einen optimalen axialen Ausgleich für alle gewünschten Betriebsbedingungen zu erzielen.

Die Druckquellen können so gewählt werden, daß der gewünschte Druck erhaltenwird, und können so angeordnet werden, falls gewünscht, daß unterschiedliche Drücke an unterschiedlichen Punkten im Zyklus vorliegen, so daß ein gewünschter Durchschnittsdruck erzielt wird. Die Druckkanäle 312, 322 u. ä. besitzen vorzugsweise einen relativ kleinen Durchmesser, so daß nur minimale Durchflußänderungen (und somit Pumpenverluste) und eine entsprechende Druckdämpfung (und damit Kraftreduzierung) resultieren.

In den Fig. 20 bis 33 ist eine Reihe von anderen Aufhängungssystemen dargestellt, mittels denen das nicht umlaufende Verdrängerelement zur Durchführung einer begrenzten Axialbewegung gelagert ist, während gleichzeitig dieses an einer Bewegung in Radialrichtung und Umfangsrichtung gehindert wird. Bei jeder dieser Ausführungsformen wird das nicht umlaufende Verdrängerelement an seinem Mittelpunkt gelagert, wie bei der ersten Ausführungsform, um auf diese Weise die am Verdrängerelement angreifenden Kippmomente, die durch radiale Strömungsmitteldruckkräfte verursacht werden, auszugleichen. Bei sämtlichen Ausführungsformen befindet sich die obere Fläche des Flansches 152 in der gleichen geometrischen Lage wie bei der ersten Ausführungsform.

Wie die Fig. 20 und 21 zeigen, wird die Lagerung mit Hilfe eines Federstahlringes 400 gehalten, der an seinem Außenumfang mit Hilfe von Befestigungselementen 402 an einem Montagering 404 verankert wird, welcher an der Innenfläche des Gehäuses 12 befestigt ist. An seinem Innenumfang ist der Ring mit der oberen Fläche des Flansches 152 am nicht umlaufenden Verdrängerelement 36 mit Hilfe von Befestigungselementen 406 verankert. Der Ring 400 ist mit einer Vielzahl von winkligen Öffnungen 408 versehen, die über seine Gesamtausdehnung angeordnet sind, um seine Steifigkeit herabzusetzen und begrenzte axiale Bewegungen des nicht umlaufenden Verdrängerelementes 36 zu ermöglichen. Da die Öffnungen 408 zur Radialrichtung schräggestellt sind, erfordert eine axiale Verschiebung des Innenumfanges des Ringes relativ zum Außenumfang desselben keine Streckung des Ringes, bewirkt jedoch eine äußerst geringfügige Drehung desselben. Diese begrenzte Drehbewegung ist jedoch so gering, daß sie in keiner Weise irgendeine merkliche Reduzierung des Wirkungsgrades mit sich bringt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 22 ist das nicht umlaufende Verdrängerelement 36 in sehr einfacher Weise mit Hilfe einer Vielzahl von L-förmigen Armen 410 montiert, die mit einem Schenkel an der Innenfläche des Gehäuses 12 verschweißt sind und deren anderer Schenkel mit Hilfe eines geeigneten Befestigungselementes 412 an der oberen Fläche des Flansches 152 befestigt ist. Der Arm 410 ist so ausgebildet, daß er sich innerhalb seiner elastischen Grenzen geringfügig ausdehnen kann, um axiale Bewegungen des nicht umlaufenden Verdrängerelementes zu gestatten.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 23 und 24 umfassen die Montageeinrichtungen eine Vielzahl (in der Darstellung 3) von rohrförmigen Elementen 414, die mit einer radial inneren Flanscheinheit 416 versehen sind, welche mit Hilfe eines geeigneten Befestigungselementes 418 an der oberen Fläche des Flansches 152 des nicht umlaufenden Verdrängerelementes befestigt ist, und einen radial äußeren Flansch 20, der mit Hilfe eines geeigneten Befestigungselementes 422 mit einem Arm 424 verbunden ist, der mit der Innenfläche des Gehäuses 12 verschweißt ist. Radiale Bewegungen des nicht umlaufenden Verdrängerelementes werden aufgrund der Tatsache verhindert, daß eine Vielzahl von rohrförmigen Elementen vorhanden ist, wobei mindestens zwei dieser Elemente sich nicht direkt gegenüberliegen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 25 und 26 wird das nicht umlaufende Verdrängerelement in bezug auf eine begrenzte Axialbewegung mit Hilfe von Blattfedern 426 und 428 gelagert, die an ihren äußeren Enden an einem Montagering 430 befestigt sind, welcher über geeignete Befestigungselemente 432 mit der Innenfläche des Gehäuses 12 verschweißt ist. Die Blattfedern sind ferner mit Hilfe eines geeigneten Befestigungselementes 434 mit der oberen Fläche des Flansches 152 in dessen Mittelpunkt verbunden. Sie können entweder gerade ausgebildet sein, wie bei der Feder 426, oder eine bogenförmige Gestalt besitzen, wie bei der Feder 428. Geringfügige Axialbewegungen des Verdrängerelementes 36 bewirken eine Ausdehnung der Blattfedern innerhalb der elastischen Grenzen derselben.

Bei der Ausführungsform der Fig. 27 und 28 wird eine Bewegung des nicht umlaufenden Verdrängerelementes 36 in Radialrichtung und in Umfangsrichtung durch eine Vielzahl von Kugeln 436 (von denen eine gezeigt ist) verhindert, welche mit enger Passung in einer Zylinderbohrung angeordnet sind, die von einer zylindrischen Fläche 437 am inneren Umfangsrand eines Montageringes 440 gebildet wird, der mit der Innenfläche des Gehäuses 12 verschweißt ist, und durch eine zylindrische Fläche 439, die im radial äußeren Umfangsrand eines Flansches 142 am nicht umlaufenden Verdrängerelement 36 ausgebildet ist. Die Kugeln 436 liegen in einer Ebene, die aus den vorstehend genannten Gründen mittig zwischen den Endplattenflächen der Verdrängerelemente angeordnet ist. Die Ausführungsform der Fig. 29 und 30 ist mit der der Fig. 27 und 28 identisch, mit der Ausnahme, daß anstelle von Kugeln eine Vielzahl von kreiszylindrischen Rollen 444 (von denen eine gezeigt ist) verwendet wird, die in einen rechteckförmigen Schlitz gepreßt sind, welche von einer Fläche 446 am Ring 440 und einer Fläche 448 am Flansch 442 gebildet wird. Der Ring 440 ist vorzugsweise ausreichend elastisch, so daß er über die Kugeln oder Rollen gedehnt werden kann, um die Einheit vorzuspannen und Spiel zu vermeiden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 31 ist das umlaufende Verdrängerelement 36 mit einem mittig angeordneten Flansch 450 versehen, der ein in Axialrichtung verlaufendes Loch 452 besitzt, das sich durch den Flansch erstreckt. Im Loch 452 ist gleitend ein Stift 454 angeordnet, der mit seinem unteren Ende am Gehäuse 30 befestigt ist. Wie man erkennen kann, sind axiale Bewegungen des nicht umlaufenden Verdrängerelementes möglich, während Bewegungen in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung verhindert werden. Die Ausführungsform der Fig. 32 ist mit der der Fig. 1 identisch, mit Ausnahme der Tatsache, daß der Stift 454 verstellbar ist. Dies wird erreicht, indem ein vergrößertes Loch 456 in einem geeigneten Flansch am Körper 30 vorgesehen ist und der Stift 454 mit einem Lagerflansch 458 und einem unteren Gewindeende versehen ist, das durch das Loch 456 vorsteht und mit einer Mutter 460 versehen ist. Wenn der Stift 454 einmal genau positioniert ist, wird die Mutter 460 angezogen, um die Teile permanent zu verankern.

Bei der Ausführungsform der Fig. 33 ist die Innenfläche des Gehäuses 12 mit zwei runden Vorsprüngen 462 und 464 versehen, die genau bearbeitete radial einwärts gerichtete ebene Flächen 466 und 468 aufweisen, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Der Flansch 152 am nicht umlaufenden Verdrängerelement 36 ist mit zwei entsprechenden runden Vorsprüngen versehen, die jeweils radial nach außen weisende ebene Flächen 470 und 472 besitzen, welche rechtwinklig zueinander angeordnet sind und mit den Flächen 466 und 468 in Eingriff stehen. Diese runden Vorsprünge und Flächen sind genau bearbeitet, so daß sie das nicht umlaufende Verdrängerelement exakt in der richtigen radialen Lage und Drehlage fixieren. Um das Verdrängerelement in dieser Lage zu halten und gleichzeitig eine begrenzte Axialbewegung desselben zu gestatten, ist eine sehr steife Feder, die als Tellerfeder o. ä. ausgebildet ist, 474 vorgesehen, die zwischen einem runden Vorsprung 476 an der Innenfläche des Gehäuses 12 und einem runden Vorsprung 478, der am Außenumfang des Flansches 152 befestigt ist, angeordnet ist. Die Feder 484 bringt eine große Vorspannkraft auf das nicht umlaufende Verdrängerelement auf, um dieses gegen die Flächen 466 und 468 in Position zu halten. Diese Kraft sollte geringfügig größer sein als die maximale radiale Kraft und Drehkraft, die normalerweise auftritt und das Verdrängerelement vom Sitz abhebt. Die Feder 474 ist vorzugsweise so angeordnet, daß die Vorspannkraft, die sie aufbringt, gleiche Komponenten in Richtung eines jeden runden Vorsprunges 462 und 464 besitzt (d. h. ihre diametrale Kraftlinie schneidet die beiden runden Vorsprünge). Wie bei den vorstehenden Ausführungsformen sind die runden Vorsprünge und die Federkraft im wesentlichen in der Mitte zwischen den Verdrängerelementendplattenflächen angeordnet, um Kippmomente auszugleichen.

Bei sämtlichen Ausführungsformen der Fig. 20 bis 33 kann die Axialbewegung der nicht umlaufenden Verdrängerelemente in Trennrichtung durch geeignete Mittel begrenzt werden, beispielsweise durch den bei der ersten Ausführungsform beschriebenen mechanischen Anschlag. Eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung wird durch den Eingriff der Verdrängerelemente begrenzt, wie sich von selbst versteht.

Claims

1. Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, gekennzeichnet durch:

(a) ein erstes Verdrängerelement (36) mit einer ersten Endplatte, auf der eine erste Dichtungsfläche (117) angeordnet ist, und einer ersten spiralförmigen Hülle (37), die sich auf der ersten Dichtungsfläche befindet, wobei die Mittelachse der ersten Hülle allgemein senkrecht zur ersten Dichtungsfläche angeordnet ist;
(b) ein zweites Verdrängerelement (34) mit einer zweiten Endplatte (102), auf der sich eine zweite Dichtungsfläche (104) befindet, und einer zweiten spiralförmigen Hülle (35), die auf der zweiten Dichtungsfläche angeordnet ist, wobei die Mittelachse der zweiten Hülle allgemein senkrecht zur zweiten Dichtungsfläche verläuft;
(c) ein stationäres Gehäuse (30) mit Einrichtungen, die das zweite Verdrängerelement (34) zur Durchführung einer Umlaufbewegung relativ zum ersten Verdrängerelement (36) lagern, wobei das zweite Verdrängerelement (34) derart relativ zum ersten Verdrängerelement (36) angeordnet ist, daß die erste und zweite spiralförmige Hülle (37, 35) miteinander kämmen, so daß der Umlauf des zweiten Verdrängerelementes (34) relativ zum ersten Verdrängerelement (36) bewirkt, daß die Hülle sich bewegende Strömungsmittelkammern beilden, wobei der mit Abstand von der ersten Endplatte angeordnete Rand der ersten Hülle (37) in Dichtungseingriff mit der zweiten Dichtungsfläche steht und sich der Rand der mit Abstand von der zweiten Endplatte (102) angeordneten zweiten Hülle (35) in Dichtungseingriff mit der ersten Dichtungsfläche (117) befindet; und
(d) eine axial nachgiebige Montageeinrichtung, die in einer festen Lage relativ zum Gehäuse (30) gelagert und mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden ist, um eine axiale Bewegung des ersten Verdrängerelementes zu ermöglichen, wobei die Montageeinrichtung mit dem ersten Verdrängerelement an einem Punkt verbunden ist, der sich am Mittelpunkt zwischen den entsprechenden Ebenen der ersten und zweiten Dichtungsfläche (117, 104) befindet.

2. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Drehbewegung und Radialbewegung des ersten Verdrängerelementes (36) relativ zur Umlaufachse des zweiten Verdrängerelementes (34) verhindert.

3. Verdrängermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung an einer Vielzahl von voneinander beabstandeten Punkten mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden ist, wobei jeder dieser Punkte allgemein in einer Ebene liegt, die in der Mitte zwischen der ersten und zweiten Dichtungsfläche (117, 104) angeordnet ist.

4. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Blattfeder (162) aufweist, die sich bei einer normalen axialen Bewegung des ersten Verdrängerelementes (36) innerhalb ihrer elastischen Grenzen ausdehnt.

5. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung gleitend miteinander in Eingriff befindliche Stoßflächen am Gehäuse (30) und am ersten Verdrängerelement (36) umfaßt.

6. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Stoßflächen ein Stift und die andere der Stoßflächen eine Bohrung ist, die den Stift gleitend aufnimmt.

7. Verdrängermaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift einstellbar montiert ist.

8. Verdrängermaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift und die Bohrung einen kreisförmigen Querschnitt besitzen.

9. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren eine Anschlageinrichtung zum zwangsweisen Begrenzen der Axialbewegung des ersten Verdrängerelementes (36) vom zweiten Verdrängerelement (34) weg auf eine vorgegebene Größe besitzt.

10. Verdrängermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Größe klein genug ist, damit die Maschine beim Anlaufen mit einem maximalen Verdrängungszustand arbeiten kann.

11. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung ein elastisches Element aufweist, das in der Draufsicht allgemein U-Form besitzt, wobei der ausgebauchte Abschnitt des Elementes relativ zum Gehäuse (30) fixiert ist und jeder Schenkelabschnitt des Elementes benachbart zu seinem Ende mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden ist.

12. Verdrängermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus Federstahl besteht.

13. Verdrängermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus ebenem Federstahl geformt ist.

14. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) mit einem axial verlaufenden Pfosten (150) versehen ist, der eine allgemein ebene Querendfläche besitzt, und daß die Montageeinrichtung ein an der Endfläche befestigtes elastisches Element aufweist.

15. Verdrängermaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche im wesentlichen in einer Ebene liegt, die parallel zu den Ebenen der Dichtungsflächen (117, 104) verläuft.

16. Verdrängermaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächenebene im wesentlichen zwischen den Ebenen der Dichtungsflächen (117, 104) angeordnet ist.

17. Verdrängermaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verdrängerelement (36) mit einer relativ flachen Montagefläche versehen ist und daß das elastische Element einen vorstehenden Schenkelabschnitt aufweist, der an der Montagefläche befestigt ist.

18. Verdrängermaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagefläche allgemein in der Ebene der Endfläche liegt.

19. Verdrängermaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche einen Rand aufweist, der allgemein senkrecht zum Schenkelabschnitt angeordnet ist, um das Verbiegen des Elementes mit minimalen Spannungen zu erleichtern.

20. Verdrängermaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren eine relativ weiche Dichtung (160) aufweist, die zwischen der Endfläche und dem Element angeordnet ist.

21. Verdrängermaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (160) einen Rand aufweist, der im wesentlichen mit dem Rand der Endfläche zusammenfällt.

22. Verdrängermaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (160) aus einem relativ weichen Metall besteht.

23. Verdrängermaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Element an der Endfläche durch ein Anschlagelement in Position gehalten wird, das ferner die Axialbewegung des ersten Verdrängerelementes (36) vom zweiten Verdrängerelement (34) um eine vorgegebene Strecke weg zwangsweise begrenzt.

24. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Dichtungsfläche (117, 104) geringfügig konkav ausgebildet sind.

25. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Hüllen (37, 35), geringfügig konkav ausgebildet sind.

26. Verdrängermaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Dichtungsfläche (117, 104) geringfügig konkav ausgebildet sind.

27. Verdrängermaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kante einer jeden Hülle (37, 35) allgemein parallel zur Dichtungsfläche des Verdrängerelementes erstreckt, an dem die Hülle befestigt ist.

28. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung einen elastischen Ring (400) umfaßt, dessen Außenumfang relativ zum Gehäuse (30) fixiert ist, und dessen Innenumfang mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden ist.

29. Verdrängermaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (400) aus Federstahl besteht.

30. Verdrängermaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring eine Vielzahl von sich hindurch erstreckenden Öffnungen (408) besitzt, um dessen Flexibilität zu erhöhen.

31. Verdrängermaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (408) in der Draufsicht länglich ausgebildet und unter einem Winkel zu einer Linie, die sich allgemein radial von den Achsen aus erstreckt, angeordnet ist.

32. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine in einem Gehäuse (12) angeordnet ist und daß die Montageeinrichtung eine Vielzahl von elastischen Armen (410) umfaßt, die das Gehäuse mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbinden.

33. Verdrängermaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (410) L-förmig ausgebildet ist, wobei ein Schenkel am Gehäuse (12) und der andere Schenkel am ersten Verdrängerelement (36) befestigt ist.

34. Verdrängermaschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine normale Axialbewegung des ersten Verdrängerelementes (36) eine Ausdehnung des Armes (410) innerhalb seiner elastischen Grenzen bewirkt.

35. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Vielzahl von rohrförmigen Elementen (414) umfaßt, die jeweils einen ersten Flansch (416), der relativ zum Gehäuse (30) befestigt ist, und einen zweiten Flansch (420) aufweist, der mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden ist.

36. Verdrängermaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (416, 420) in einer allgemein horizontalen Querebene angeordnet sind.

37. Verdrängermaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente (414) mit Umfangsabstand um das erste Verdrängerelement (36) herum angeordnet sind.

38. Verdrängermaschine nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente (414) jeweils einen rohrförmigen Abschnitt umfassen, der eine Mittelachse besitzt, welche allgemein tangential zum ersten Verdrängerelement (36) angeordnet ist.

39. Verdrängermaschine nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Elemente (414) so angeordnet sind, daß sie nicht parallel zueinander verlaufen.

40. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Blattfeder (426, 428) umfaßt.

41. Verdrängermaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (426, 428) relativ zum Gehäuse (30) mittig fixiert ist, wobei ihre Enden am ersten Verdrängerelement (36) befestigt sind.

42. Verdrängermaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (426, 428) mittig am ersten Verdrängerelement (36) fixiert ist, wobei ihre Enden relativ zum Gehäuse (30) fixiert sind.

43. Verdrängermaschine nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (426) länglich und in der Draufsicht relativ gerade ausgebildet ist.

44. Verdrängermaschine nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (428) länglich und in der Draufsicht gekrümmt ausgebildet ist.

45. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Vielzahl von Kugeln (436) umfaßt, die jeweils in einem Paar von gegenüberliegenden, axial angeordneten Nuten vorgesehen sind, wobei eine der Nuten relativ zum Gehäuse (30) und die andere der Nuten relativ zum ersten Verdrängerelement (36) fixiert ist.

46. Verdrängermaschine nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Nuten in einem Ringelement (440) angeordnet ist, das das erste Verdrängerelement (36) umgibt und das unter Vorspannung steht, um die Kugeln (436) in den Nuten zu belasten.

47. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Vielzahl von Rollen (444) umfaßt, die jeweils in zwei gegenüberliegenden, axial angeordneten Nuten angeordnet sind, wobei eine der Nuten relativ zum Gehäuse (30) und die andere der Nuten relativ zum ersten Verdrängerelement (36) fixiert ist.

48. Verdrängermaschine nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Nuten in einem Ringelement (440) angeordnet ist, das das erste Verdrängerelement (36) umgibt und das unter Vorspannung steht, um die Rollen (444) in den Nuten zu belasten.

49. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung mindestens zwei axial verlaufende Führungsflächen aufweist, die relativ zum Gehäuse (30) fixiert sind, Einrichtungen, die relativ zum ersten Verdrängerelement (36) fixierte Stoßflächen bilden und mit den Führungsflächen in Eingriff stehen, und Vorspanneinrichtungen, die die Stoßflächen in Eingriff mit den Führungsflächen pressen.

50. Verdrängermaschine nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen eben sind und radial einwärts weisen.

51. Verdrängermaschine nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen an Stellen angeordnet sind, die um 90° voneinander entfernt um die Achsen angeordnet sind.

52. Verdrängermaschine nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtungen eine Kraft in einer Richtung ausüben, die auf einer Linie verläuft, welche die Führungsflächen halbiert.

53. Verdrängermaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspanneinrichtung ein unter Druck stehendes Strömungsmittel wirkt.

54. Verdrängermaschine nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Maschine um einen Kompressor zum Pumpen eines Strömungsmittels von einem relativ niedrigen Ansaugdruck auf einen relativ hohen Abgabedruck handelt.

55. Verdrängermaschine nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspanneinrichtung ein unter Druck stehendes Strömungsmittel wirkt.

56. Verdrängermaschine nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel unter Auslaßdruck steht.

57. Verdrängermaschine nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel auf einem Druck steht, der zwischen dem Auslaßdruck und dem Ansaugdruck liegt.

58. Verdrängermaschine anch Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren eine erste Zylinderkammer (314), die in einer festen Lage relativ zum Gehäuse (30) montiert ist, und einen ersten Kolben (318) umfaßt, der mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden und gleitend in der ersten Zylinderkammer (314) angeordnet ist, um sich relativ dazu in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Achse zu bewegen, und daß die Vorspanneinrichtungen Einrichtungen zur Zuführung von unter Druck stehendem Strömungsmittel zur ersten Zylinderkammer (314) aufweisen.

59. Verdrängermaschine nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel unter Auslaßdruck steht.

60. Verdrängermaschine nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel unter einem Druck steht, der zwischen Auslaßdruck und Ansaugdruck liegt.

61. Verdrängermaschine nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren eine zweite Zylinderkammer (316), die in einer festen Lage relativ zum Gehäuse (30) montiert ist, und einen zweiten Kolben (320) umfaßt, der mit dem ersten Verdrängerelement (36) verbunden und gleitend in der zweiten Zylinderkammer (13) angeordnet ist, um sich relativ hierzu in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Achse zu bewegen, und daß die Vorspanneinrichtungen Einrichtungen zum Zuführen von unter Druck stehendem Strömungsmittel zur zweiten Zylinderkammer (316) aufweisen.

62. Verdrängermaschine nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß das einer der Zylinderkammern (314, 316) zugeführte unter Druck stehende Strömungsmittel unter Auslaßdruck steht und das der anderen Zylinderkammer zugeführte unter Druck stehende Strömungsmittel unter einem Druck steht, der zwischen Auslaßdruck und Ansaugdruck liegt.

63. Verdrängermaschine nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel, das beiden Zylinderkammern (314, 316) zugeführt wird, unter einem Druck steht, der zwischen Auslaßdruck und Ansaugdruck liegt.

64. Verdrängermaschine nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkammern (314, 316) und die Kolben (318, 320) allgemein konzentrisch zueinander angeordnet sind, daß die Zylinderkammern durch eine abgestufte zylindrische Wand mit zwei unterschiedlichen Innendurchmessern gebildet werden, daß der zweite Kolben (320) durch eine Ringschulter am ersten Kolben (318) gebildet wird, daß der erste Kolben vom Abschnitt der zylindrischen Wand mit kleinerem Durchmesser umgeben wird und daß der zweite Kolben (320) vom Abschnitt der zylindrischen Wand mit größerem Durchmesser umgeben wird.

65. Verdrängermaschine nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß das einer der Zylinderkammern (314, 316) zugeführte unter Druck stehende Strömungsmittel unter Auslaßdruck steht und daß das der anderen Zylinderkammer zugeführte unter Druck stehende Strömungsmittel unter einem Druck steht, der zwischen Auslaßdruck und Ansaugdruck liegt.

66. Verdrängermaschine nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß unter Auslaßdruck stehendes Strömungsmittel der ersten Zylinderkammer (314) zugeführt wird.

67. Antrieb für eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:

(a) Einen Motor;
(b) eine vom Motor um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbare Kurbelwelle (28);
(c) eine Quelle an Schmieröl;
(d) Einrichtungen, die eine erste kreiszylindrische Axialbohrung (120) im zweiten Verdrängerelement (34) bilden;
(e) eine Antriebsbuchse (122), die in der ersten Bohrung (120) gelagert ist und durch die sich eine zweite zylindrische Axialbohrung (124) erstreckt;
(f) einen Kurbelzapfen (126) an der Kurbelwelle, der treibend in der zweiten Bohrung angeordnet ist, wobei eine Drehung der Kurbelwelle (28) bewirkt, daß sich das zweite Verdrängerelement (34) in einer Umlaufbahn bewegt;
(g) Einrichtungen, die einen Ölzuführkanal in der Kurbelwelle bilden, um Schmieröl von der Ölquelle zum oberen Ende des Kurbelzapfens zu führen, von dem es bei einer Drehung der Kurbelwelle durch Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert wird; und
(h) Einrichtungen, die eine Ausnehmung im oberen Ende der Buchse (122) bilden, um das abgeschleuderte Schmieröl zu sammeln, so daß es in die erste und zweite Bohrung (120, 124) zu Schmierzwecken fließen kann.

68. Antrieb nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (122) eine ebene Fläche (128) auf ihrer Außenseite besitzt, die einen Öldurchflußraum zwischen der Buchse (122) und der ersten Bohrung (120) bildet, wobei dieser Öldurchflußraum mit der Ausnehmung in Verbindung steht.

69. Antrieb nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ebene Fläche (128) axial vom unteren bis zum oberen Ende der Buchse (122) erstreckt.

70. Antrieb nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung (124) einen nicht kreisförmigen Querschnitt besitzt, so daß ein Öldurchflußraum zwischen der Buchse (122) und dem Kurbelzapfen (126) gebildet wird, der mit der Ausnehmung in Verbindung steht.

71. Antrieb nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung (124) eine allgemein ovale Form und der Kurbelzapfen (126) eine allgemein kreisförmige Gestalt besitzt.

72. Antrieb nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung (124) und der Kurbelzapfen (126) jeweils eine ebene Fläche aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen.

73. Antrieb nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Nut in der Oberfläche der Buchse (122) ist, die sich zwischen der zweiten Bohrung (124) und der Außenfläche derselben erstreckt.

74. Antrieb nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellage der Ausnehmung relativ zu der des Ölzuführkanales in Drehrichtung der Kurbelwelle (28) geringfügig nacheilt.

75. Antrieb nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß er desweiteren eine im unteren Abschnitt der Welle (28) angeordnete Ölpumpe aufweist, daß die Ölquelle ein Ölsumpf ist, in der die Pumpe angeordnet ist, und daß die Pumpe bei Drehung der Kurbelwelle Schmieröl vom Sumpf zum Ölzuführkanal liefert.

76. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) einen Abschnitt besitzt, der allgemein kreisförmig um die Maschinenachse ausgebildet ist und desweiteren eine kompakte Oldham-Kupplung aufweist, um eine Drehbewegung des zweiten Verdrängerelementes (34) relativ zum Gehäuse (30) zu verhindern, welche die folgenden Bestandteile umfaßt:

(1) Einrichtungen, die allgemein diametral ausgerichtete erste Stoßflächen am Gehäuse (30) bilden,
(2) Einrichtungen, die allgemein diametral zueinander ausgerichtete zweite Stoßflächen am zweiten Verdrängerelement (34) bilden, welche rechtwinklig zu den ersten Stoßflächen ausgerichtet sind;
(3) ein quer angeordnetes Ringelement (38), das den kreisförmigen Gehäuseabschnitt umgibt und dessen innere Umfangsfläche eine nicht kreisförmige Gestalt aufweist, wobei das Ringelement an gegenüberliegenden Enden Kreisbögen mit gleichem Radius besitzt, deren Krümmungsmittelpunkte in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind, sowie relativ gerade Abschnitte, die die Bögen miteinander verbinden,
(4) ein erstes Paar Keile (134) auf einer Fläche des Ringelementes (38) in linearem Gleiteingriff mit den ersten Stoßflächen und
(5) ein zweites Paar Keile (138) auf der gegenüberliegenden Fläche des Ringelementes (38) in linearem Gleiteingriff mit den zweiten Stoßflächen.

77. Verdrängermaschine nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius dem des kreisförmigen Gehäuseabschnittes + einem vorgegebenen Minimalabstand entspricht.

78. Verdrängermaschine nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Gehäuseabschnitt eine ebene quer verlaufende Axialdrucklagerfläche am Gehäuse bildet, die gleitend das zweite Verdrängerelement (34) lagert.

79. Verdrängermaschine nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand in einer Richtung allgemein parallel zum Durchmesser verläuft, an dem die ersten Stoßflächen zueinander ausgerichtet sind.

80. Verdrängermaschine nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand dem doppelten Umlaufradius des zweiten Verdrängerelementes (34) entspricht.

81. Verdrängermaschine nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten zueinander ausgerichteten Stoßflächen ein Paar von Radialschlitzen (140) im Gehäuse (30) sind, welche auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Achse angeordnet sind.

82. Verdrängermaschine nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten zueinander ausgerichteten Stoßflächen ein Paar von Radialschlitzen im Verdrängerelement (34) sind, welche auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Achse angeordnet sind.

83. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der ersten Dichtungsfläche, der zwischen gegenüberliegenden Flanken der ersten Hülle angeordnet ist, eine axial abgestufte Form besitzt, um eine geringfügig konkave Fläche zu bilden, und daß ein Abschnitt der zweiten Dichtungsfläche, der zwischen gegenüberliegenden Flanken der zweiten Hülle angeordnet ist, eine axial abgestufte Form besitzt, um eine geringfügig konkave Fläche zu bilden.

84. Hermethisch gekapselter Strömungsmittelkompressor vom Verdrängertyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:

(a) Ein hermethisch gekapseltes Gehäuse mit einer sich durch die Gehäusewand erstreckenden Strömungsmitteleinlaßöffnung;
(b) Einrichtungen, die einen von der Einlaßöffnung im Abstand angeordneten Kompressorströmungsmitteleinlaß bilden;
(c) ein am Gehäuse befestigtes, die Einlaßöffnung überlagerndes Leitelement, das Öffnungen über und unter der Einlaßöffnung aufweist, wobei die untere Öffnung als Ablauf für im Einlaßströmungsmittel mitgeführtes Öl dient, das sich beim Auftreffen auf das Leitelement abtrennt; und
(d) ein Kunststoffelement mit Einrichtungen an einem Ende, die einen axial verlaufenden Kanal bilden, welcher mit der oberen Öffnung in Verbindung steht, um Einlaßströmungsmittel aufzunehmen, und mit Einrichtungen am gegenüberliegenden Ende, um Einlaßströmungsmittel in den Kompressoreinlaß zu leiten.

85. Kompressor nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal teilweise durch das Kunststoffelement und teilweise durch das Gehäuse gebildet wird.

86. Kompressor nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Öffnung zwischen dem Leitelement und dem Gehäuse ausgebildet sind.

87. Kompressor nach Anspruch 84, dadurch gekennzeichnet, daß er desweiteren einen flexiblen Lappen aufweist, der am Kunststoffelement ausgebildet ist, sowie eine Anschlagfläche innerhalb des Gehäuses, wobei der Lappen gegen die Anschlagfläche gespannt ist, um das Element in die richtige Position zu pressen.

88. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial nachgiebige Montageeinrichtung einen flexiblen elastischen Streifen mit einem ersten Abschnitt, der in einer festen Lage relativ zum Gehäuse gelagert ist, und einem zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Verdrängerelement verbunden ist, um eine axiale Bewegung des ersten Verdrängerelementes zu gestatten, aufweist.

89. Verdrängermaschine nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen mit dem ersten Verdrängerelement an einem Punkt verbunden ist, der etwa am Mittelpunkt zwischen den entsprechenden Ebenen der ersten und zweiten Dichtungsfläche angeordnet ist.

90. Verdrängermaschine nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen mit dem ersten Verdrängerelement an einem Punkt verbunden ist, der im wesentlichen in der Ebene des am ersten Verdrängerelement angreifenden Kippmomentes angeordnet ist.

91. Verdrängermaschine nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen im wesentlichen in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse der Umlaufbewegung des zweiten Verdrängerelementes angeordnet ist.

92. Verdrängermaschine nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Vielzahl von Streifen umfaßt.

93. Verdrängermaschine nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen mit Umfangsabstand um das erste Verdrängerelement herum angeordnet sind.

94. Verdrängermaschine nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Streifen bei normalen Axialbewegungen des ersten Verdrängerelementes innerhalb seiner elastischen Grenzen ausdehnt.

95. Verdrängermaschine nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung ein Paar von Streifen umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Verdrängerelementes angeordnet sind.

96. Verdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren Vorspanneinrichtungen zum axialen Vorspannen des ersten Verdrängerelementes in Richtung auf das zweite Verdrängerelement umfaßt, die die folgenden Bestandteile aufweisen:

(1) Eine Zylinderkammer,
(2) einen Kolben, der gleitend in der Zylinderkammer angeordnet ist, um relativ dazu eine Bewegung in einer Richtung im wesentlichen parallel zu den Achsen durchzuführen, wobei entweder der Kolben oder die Zylinderkammer in einer festen Lage relativ zum Gehäuse montiert sind, während das andere Element mit dem ersten Verdrängerelement verbunden ist, und
(3) Einrichtungen zum Zuführen von unter Druck stehendem Strömungsmittel zur Zylinderkammer, um das erste Verdrängerelement in Richtung auf das zweite Verdrängerelement unter Vorspannung zu setzen.

97. Verdrängermaschine nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Maschine um einen Kompressor zum Pumpen eines Strömungsmittels von einem relativ niedrigen Ansaugdruck auf einen relativ hohen Abgabedruck handelt.

98. Verdrängermaschine nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren Einrichtungen aufweist, die einen allgemein quer verlaufenden Kanal durch die entsprechenden Seitenwände des Kolbens und der Zylinderkammer bilden, um gepumptes Strömungsmittel unter Abgabedruck vom Kompressor abzuführen, sowie eine ringförmige elastomere Dichtung, die zwischen dem Kolben und der Zylinderkammer auf axial gegenüberliegenden Seiten des Kanales angeordnet ist.

99. Verdrängermaschine nach Anspruch 98, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren Einrichtungen zum Leiten von unter Druck stehendem Strömungsmittel unter einem Druck, der zwischen Abgabedruck und Ansaugdruck liegt, zum Kopfende des Kolbens umfaßt, um die beiden Verdrängerelemente gegeneinander zu pressen.

100. Verdrängermaschine nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkammer in einer festen Lage relativ zum Gehäuse montiert ist und daß der Kolben mit dem ersten Verdrängerelement verbunden ist.