DE3932495C2 - Spiralverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Spiralverdichter nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3.

Spiralverdichter dieser Art weisen im wesentlichen zwei Spiralelemente mit davon abragenden, evolventenkurvenähn­ lich verlaufenden Spiralwänden mit entsprechenden Sym­ metrieachsen auf. Jede der Spiralwände ist auf einer Endplatte angeordnet. Die vorderen Enden der Spiralwände stehen in Kontakt oder zumindest nahezu in Kontakt mit der Endplatte des jeweils anderen Spiralelements. Die Spiralwände weisen jeweils eine Flankenfläche auf, die im Be­ wegungsablauf miteinander einen Linienkontakt und beim Still­ stand der Spiralelemente einen Ruhekontakt bilden. Die Spiralwände bilden im Betrieb des Spiralverdichters eine Mehrzahl sich bewegender Kammern. In Abhängigkeit von der relativen Um­ laufbewegung der Spiralwände bewegen sich die Kammern vom radial äußeren Ende der Spiralwände zum radial in­ neren Ende der Spiralwände und verdichten dabei das Strömungsmedium. Ebenso können sich die Kammern vom radial in­ neren Ende zum radial äußeren Ende der Spiralwände be­ wegen, wodurch das Strömungsmedium expandiert bzw. gefördert wird. Zur Bildung der Kammern werden die Spiralwände durch eine Antriebseinrichtung in eine einander umlaufende Be­ wegung verbracht. Die Spiralelemente bzw. Spiralwände drehen sich dabei nicht um ihre Achsen.

Spiralverdichter der in Rede stehenden Art weisen ein auf die von den Spiralwänden weggerichtete Oberfläche der umlaufenden Endplatte wirkendes Drucklager auf. Dieses Drucklager bewirkt eine axiale Nachgiebigkeit bzw. den gegenseitigen axialen Eingriff der vorderen Enden der Spiralwände und der jeweils gegenüberliegenden Endplatten. Ohne das Drucklager wäre dieser Eingriff durch den Druck des zwischen den Endplatten befindlichen Strömungsmediums aufgeho­ ben. Ein intakter axialer Kontakt ist jedoch erforderlich, da­ mit zwischen den vorderen Enden der Spiralwände und den Endplatten keine unerwünschte Leckage auftritt wodurch sich der Wirkungsgrad des in Rede stehenden Verdichters verringern würde. Das Drucklager bewirkt jedoch eine unerwünschte Leistungsverringerung. Daher ist es erstrebenswert, die durch das Lager aufzunehmende Druckbela­ stung zu verringern. In einem Spiralverdichter der in Rede stehenden Art mit einem exzentrisch angetriebenen, umlaufenden Spiralele­ ment ist es jedoch schwierig, die Größe des Drucklagers im ge­ wünschten Maße zu verringern, da das Drucklager bei umlaufender Bewegung des Spiralelementes unterschiedlich hohe Belastungen aufzunehmen hat.

Schließlich ist bei dem typischen Spiralverdichter der in Rede ste­ henden Art eine Einrichtung zur Verhinderung von Drehbewegungen der Spiralelemente erforderlich. Dazu wird beispielsweise eine Oldham-Kupplung eingesetzt, mit der eine Drehbewegung des um­ laufenden Spiralelements verhindert und eine umlaufende Bewe­ gung aufgezwungen wird. Auch hier ist es erstrebenswert die durch die Einrichtung zur Verhinderung von Drehbewegungen ver­ ursachte Belastung zur Verringerung eines Leistungsverlustes in dem Verdichter zu minimieren.

Bislang sind zahlreiche Versuche unternommen worden, die zuvor genannten Probleme aus dem Wege zu räumen. Beispielsweise wurde anstelle des auf das umlaufende Spiralelement wirkenden Druck­ lagers Flüssigkeitsdruck zum Drücken des umlaufenden Spiralelement vorgesehen. Diese Versuche waren jedoch nur wenig erfolgreich. Bei­ spielsweise erfordert die Beaufschlagung des umlaufenden Spiralelementes mit einem unter einem Zwischendruck oder unter hohem Druck stehenden Strömungsmedium den Einbau verschiedener zu­ sätzlicher Dichtungen und Dichtungseinrichtungen zur Minimie­ rung einer Leckage. Die Dichtungen unterliegen einem Ver­ schleiß, sind übermäßig teuer und schwierig zu warten.

Es wurden auch sporadische Versuche zur Entwicklung von Spiralverdichtern mit zwei gemeinsam drehen­ den Spiralelementen unternommen. Bei solchen Verdichtern dre­ hen beide Spiralelemente gleichzeitig, jedoch um voneinander abweichende, parallele Achsen. Jedoch gab es bislang Schwierig­ keiten bei der Verwirklichung eines Verdichters mit gemeinsam drehenden Spiralelementen. Typischerweise sind dort zusätzlich eine Menge von Drehlagern erforderlich, die die Zuverlässigkeit des Verdichters verringern. Desweiteren ist bei dem typischen Verdichter mit zwei drehenden Spiralelementen ein auf beide Spiralelemente wirkendes Drucklager erforderlich, damit sich die Spiralelemente nicht axial voneinander entfernen. Folglich erhöht sich der Energiebedarf des Verdichters und die Zuverläs­ sigkeit wird verringert. Im Ergebnis hat es bis heute keinen zu­ verlässig arbeitenden Verdichter der in Rede stehenden Art mit zwei bewegbaren Spiralelementen gegeben.

Aus der Literaturstelle "PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN JP-A-62-210 279" ist ein gattungsgemäßer Spiralverdichter bekannt. Bei diesem bekannten Spiralverdichter können durch Druckschwankungen auftretende Druckspitzen oder Druckerhöhungen ausgeglichen werden. Hierzu ist das zweite Spiralelement an der Unterseite eines axialverschiebbaren Blockes drehbar gelagert. Zwischen der Oberseite dieses Blockes und dem oberen Bereich des Gehäuses sind mehrere Druckfedern vorgesehen, die auf den Block eine bestimmte Kraft ausüben, um das an der Unterseite des Blockes gelagerte zweite Spiralelement in axialer Richtung gegen das erste Spiralelement zu drücken. Aufgrund des vorhandenen Lagerspiels der das erste Spiralelement abstützenden Lager sind die beiden Spiralelemente in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar. Zusätzlich ist das zweite Spiralelement innerhalb des axial verschiebbaren Blockes aber auch noch radial verschiebbar gelagert, so daß die Achse der Antriebswelle des ersten Spiralelementes und die Achse des Wellenstumpfes des zweiten Spiralelementes zueinander parallel und gegeneinander versetzt sind, der Abstand dieser beiden Achsen aber variabel ist. So können insbesondere durch die axiale Verschiebbarkeit des zweiten Spiralelementes durch Druckschwankungen auftretende Druckspitzen oder Drucküberhöhungen ausgeglichen werden, da sich bei auftretenden Druckspitzen oder Drucküberhöhungen die Spiralelemente unter Überwindung der durch die Federelemente hervorgerufenen, auf den Block wirkenden Druckkräfte voneinander entfernen. Hierdurch steht nämlich die Spiralwand jedes Spiralelementes nicht mehr abdichtend in Kontakt mit der jeweils gegenüberliegenden Endplatte des anderen Spiralelementes, so daß eine Leckage zwischen den Spiralelementen entsteht, durch die das Strömungsmedium entweichen kann. Hierdurch sollen im wesentlichen Beschädigungen an den Spiralwänden der Spiralelemente verhindert werden, wenn solche Druckspitzen oder Drucküberhöhungen auftreten.

Obwohl der im Stand der Technik bekannte Spiralverdichter, von dem die Erfindung ausgeht, in der Lage ist, zwischen den Spiralelementen auftretende Druckspitzen bzw. Druckerhöhungen auszugleichen, ist die Konstruktion dieses Spiralverdichters nicht optimal. Sie entstehen durch die Anordnung des in dem Gehäuse axial verschiebbaren Blockes Reibungskräfte zwischen den Seitenwandungen des Blockes und dem Gehäuse. Damit nun das zweite Spiralelement mit der erforderlichen Kraft axial gegen das erste Spiralelement gedrückt werden kann, müssen insbesondere zur Überwindung dieser Reibungskräfte starke Federelemente vorgesehen werden. Weiterhin ist die erforderliche Bauhöhe für einen derartigen Spiralverdichter für bestimmte Bereiche relativ groß, da der das zweite Spiralelement lagernde Block eine relativ große Bauhöhe aufweist, so daß eine kompakte Bauweise des Spiralverdichters nicht gegeben ist. Zusätzlich ist durch die Anordnung eines solchen Blockes eine große Anzahl von weiteren Komponenten erforderlich, nämlich einerseits spezifische Lager, insbesondere Drucklager, um das zweite Spiralelement in dem Block entsprechend zu lagern, andererseits eine Mehrzahl von Dichtringen, um die Randbereiche des in dem Gehäuse axial verschiebbaren Blockes so abzudichten, daß der unter Ansaugdruck stehende Bereich des Gehäuses von dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich des Gehäuses hinreichend abgedichtet ist. Doch aufgrund der axialen Verschiebbarkeit des Blockes innerhalb des Gehäuses ist eine hinreichende Abdichtung dieser beiden Bereiche nur schwer möglich, so daß das unter Auslaßdruck stehende Strömungsmedium in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich gelangt, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Spiralverdichters vermindert wird. Durch die hier notwendigen zahlreichen Komponenten des bekannten Spiralverdichters sind nicht nur die Herstellungskosten und der Wartungsaufwand für einen solchen Spiralverdichter sehr groß, auch können durch Druckschwankungen auftretende Druckspitzen oder Druckerhöhungen häufig nicht schnell genug abgebaut bzw. ausgeglichen werden, so daß es zu Beschädigungen der Spiralwände der Spiralelemente kommen kann, was schließlich eine Verringerung des Gesamtwirkungsgrades des bekannten Spiralverdichters zur Folge hat.

Aus der US-A-4,575,318 ist ein Spiralverdichter mit einem ersten und einem zweiten umlaufenden Spiralelement bekannt. Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß das zweite indirekt angetriebene Spiralelement axial verschiebbar gelagert ist. Dies ist mit Hilfe eines in einer Ausnehmung axial verschiebbaren kolbenähnlichen Elementes realisiert. Weiterhin ist eine Feder vorgesehen, um das erste und zweite Spiralelement aufeinander zu zu drücken. Ist im Betrieb des Spiralverdichters das Aufeinanderdrücken der beiden Spiralelemente erforderlich, so wird über einen Kanal ein über dem kolbenähnlichen Element liegender Raum unter Druck gesetzt, woraufhin sich dann das kolbenähnliche Element innerhalb der Ausnehmung in Richtung auf das direkt angetriebene Spiralelement bewegt, so daß die Spiralwände der beiden Spiralelemente jeweils auf die gegenüberliegende Endplatte zu gedrückt werden.

Aus der US-A-3,884,599 ist bei einer Ausführungsform (Fig. 38) ebenfalls ein Spiralverdichter mit zwei umlaufenden Spiralelementen bekannt. Um jeweils die Spiralwand eines Spiralelements in Richtung auf die Endplatte des anderen Spiralelementes zu drücken, ist eine Druckkammer vorhanden. Diese Druckkammer wird auf der Rückseite des indirekt angetriebenen Spiralelementes mit Hilfe einer Ausnehmung gebildet, in die der Absatz des Wellenstumpfes eingesetzt ist. In dem noch verbleibenden Zwischenraum ist weiterhin ein Federelement angeordnet, welches - wenn der Spiralverdichter noch nicht in Betrieb ist - eine axiale Vorspannkraft auf die Endplatte des indirekt angetriebenen Spiralelements ausübt, um so die Spiralelemente aufeinander zu zu drücken. Im Betrieb des Spiralverdichters herrscht in der Druckkammer Auslaßdruck, da diese ebenfalls mit dem Auslaß des Spiralverdichters strömungsverbunden ist. Bei diesem Spiralverdichter ist nur der vordere Teil des zweiten Spiralelementes, nämlich die zweite Endplatte mit der darauf angeordneten zweiten Spiralwand axial verschiebbar, nicht jedoch das gesamte zweite Spiralelement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spiralverdichter der in Rede stehenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß möglicherweise durch Druckschwankungen auftretende Druckspitzen oder Drucküberhöhungen möglichst schnell ausgeglichen werden können, wobei der konstruktive Aufwand, die Herstellungskosten und der Wartungsaufwand für einen solchen Spiralverdichter verringert und der Gesamtwirkungsgrad erhöht sind.

Diese Aufgabe ist bei einem Spiralverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß das erste Spiralelement mit einer der der zweiten Spiralwand entgegengesetzten Seite der zweite Endplatte gegenüberliegenden Druckplatte verbunden ist, und daß mindestens ein zwischen der Druckplatte und der der zweiten Spiralwand entgegengesetzten Seite der zweiten Endplatte wirksames Federelement vorgesehen ist, so daß die Spiralelemente in axialer Richtung aufeinander zu gedrückt werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Druckplatte, die der der zweiten Spiralwand entgegengesetzten Seite der zweiten Endplatte gegenüberliegt und die mit dem ersten Spiralelement verbunden ist, entfällt die Anordnung eines das zweite Spiralelement lagernden Blockes, wodurch die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden werden. So ist die Anordnung von besonders starken Federelementen nicht mehr erforderlich, da - die im Stand der Technik noch auftretenden - Reibungskräfte nun nicht mehr überwunden werden müssen. Weiterhin kann die Druckplatte entsprechend schmal ausgebildet werden, so daß eine kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Spiralverdichters möglich ist. Da die Anzahl der Komponenten des erfindungsgemäßen Spiralverdichters durch die Anordnung einer Druckplatte wesentlich verringert ist, sind die Herstellungskosten und der Wartungsaufwand für den erfindungsgemäßen Spiralverdichter minimiert. Zusätzlich ist durch die Verringerung der Komponenten des Spiralverdichters ein direkt zwischen den Spiralelementen wirkendes flexibleres System geschaffen, so daß durch Druckschwankungen eventuell auftretende Druckspitzen oder Drucküberhöhungen relativ schnell ausgeglichen werden können, wodurch Beschädigungen an den Spiralwänden der Spiralelemente vermieden werden und hierdurch der Gesamtwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Spiralverdichters wesentlich erhöht ist.

Bei dem Spiralverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 ist zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe vorgesehen, daß zwischen radial äußeren Enden der ersten und zweiten Endplatte mehrere Zugfedern angeordnet sind und die Zugfedern einerseits die Spiralelemente in axialer Richtung aufeinander zu drücken und andererseits als Kupplung die zusammenwirkende Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes gewährleisten. Auch bei diesem erfindungsgemäßen Spiralverdichter ist wiederum die Anordnung eines das zweite Spiralelement lagernden Blockes nicht erforderlich. Somit ergibt sich auch hier eine sehr kompakte Bauweise. Zusätzlich ist durch die Verringerung der Anzahl der Komponenten nicht nur ein direkt zwischen den Spiralelementen wirksames flexibles "System" geschaffen, sondern auch eine sehr gute Abdichtung des unter Auslaßdruck stehenden Bereiches von dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich möglich. Von entscheidender Bedeutung ist aber, daß die zwischen den Spiralelementen angeordneten Zugfedern nicht nur die Spiralelemente in axialer Richtung aufeinander zu drücken, sondern gleichzeitig eine zusammenwirkende Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes gewährleisten. Hierdurch kann die Anordnung einer sogenannten Oldham-Kupplung zur Verursachung einer zusammenwirkenden Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes entfallen, so daß hierdurch wiederum die Anzahl der Komponenten für den erfindungsgemäßen Spiralverdichter verringert ist, wodurch im Ergebnis auch die Herstellungskosten und der Wartungsaufwand verringert werden.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist auf die nachfolgende Erläuterung von Aus­ führungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu ver­ weisen.

In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Aus­ führungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Schnitt einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter mit zwei gemeinsam drehenden Spiralelementen,

Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung teilweise den Gegenstand aus Fig. 1,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3,

Fig. 4 in einer Sprengdarstellung, geschnitten, die einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Verdichters aus Fig. 1,

Fig. 5 in einer vergrößerten Darstellung den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 5-5, wobei die Bauteile des hermetischen Gehäuses eine bestimmte erste Position zueinander haben,

Fig. 6 in einer vergrößerten Darstellung den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 5-5, wobei die Bauteile des hermetischen Gehäuses eine von Fig. 5 abweichende zweite Position zueinander haben,

Fig. 7 in einer vergrößerten Darstellung, geschnitten, ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Verdichters,

Fig. 7a in einer vergrößerten Darstellung, geschnitten, das die Schwingung der Spiralelemente des Verdichters aus Fig. 7 begrenzende Drucklager,

Fig. 7b im Schnitt, vergrößert, die in Fig. 7a gezeigte kreisringförmige Feder,

Fig. 8 in einer vergrößerten Darstellung, geschnitten, ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Verdichters,

Fig. 9 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie 9-9,

Fig. 10 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie 9-9 in einer modifizierten Ausgestaltung und

Fig. 11 in einer schematischen Darstellung eine Kälteanlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter.

Der in Fig. 1 gezeigte Spiralverdichter ist von einem hermetischen Gehäuse 22 umgeben. Der erfindungsgemäße Verdichter 20 könnte ebenso am Beispiel einer Expansionsvorrichtung, ei­ ner Pumpe oder eines Verdichters ohne hermetisches Gehäuse er­ örtert werden.

Das hermetische Gehäuse 22 des Verdichters 20 weist einen obe­ ren Bereich 24, einen unteren Bereich 26 und einen dazwischen­ liegenden mittigen Rahmenbereich 28 auf. Der Rahmenbereich 28 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse 30 mit einem an einem Ende des Rahmenbereichs 28 über dem Gehäusequer­ schnitt ausgebildeten Innenrahmen 32.

Ein im wesentlichen zylindrisches oberes Lagergehäuse 34 ist als integraler Bestandteil des Innenrahmens 32 ausgebildet. Das Lagergehäuse 34 ist im wesentlichen koaxial zu der Achse des zylindrischen Gehäuses 30 angeordnet. Axial durch das obere La­ gergehäuse 34 hindurch erstreckt sich ein Durchgang 36 für eine Antriebswelle 84. Ein oberes Hauptlager 38 ist radial innerhalb des Durchgangs 36 angeordnet. Das obere Hauptlager 38 ist vor­ zugsweise als Drehlager ausgeführt und aus gesinterter Bronze oder dgl. gefertigt. Das obere Hauptlager 38 kann ebenso als Kugel- oder Rollenlager ausgeführt sein. Vorzugsweise ist das obere Hauptlager 38 nicht als Drucklager ausgeführt.

Innerhalb des oberen Bereichs 24 und des mittigen Rahmenbe­ reichs 28 des hermetischen Gehäuses 22 ist ein Motor 40 ange­ ordnet. Der Motor 40 ist vorzugsweise als Ein-Phasen- oder als Drei-Phasen-Elektromotor mit einem allseitig einen Anker 44 um­ gebenden Stator 42 ausgeführt. Zwischen dem Stator 42 und dem Anker 44 ist ein kreisringförmiger Raum zur ungehinderten Dre­ hung des Ankers 44 innerhalb des Stators 42 ausgebildet. Zur Sicherung des Motors 40 innerhalb des hermetischen Gehäuses 22 sind eine Mehrzahl von Bolzen oder Kopfschrauben 46 vorgesehen. Die Kopfschrauben 46 sind dazu durch geeignete Durchgänge in den Platten des Stators 42 hindurch in mit Innengewinde verse­ hene Bohrungen des Rahmenbereichs 28 eingeschraubt. Zur besse­ ren Übersicht ist in Fig. 1 lediglich eine der Kopfschrauben 46 dargestellt.

In dem erfindungsgemäßen Verdichter könnten ebenso andere Mo­ toren und entsprechend andere Befestigungsmittel für den jewei­ ligen Motor vorgesehen sein.

Im oberen Bereich 24 des hermetischen Gehäuses 22 ist eine Aus­ stoßöffnung 50 zum Auslassen des unter hohem Druck stehenden Strömungsmediums aus dem Verdichter 20 ausgebildet. Im unteren Bereich 26 des hermetischen Gehäuses 22 ist zur Aufnahme von unter niedrigem Druck stehendem Strömungsmedium in dem Verdich­ ter 20 eine Ansaugöffnung 52 ausgebildet. Damit ist der An­ schluß des Verdichters 20 an ein mit Strömungsmedium arbeiten­ des System möglich.

Vorzugsweise läßt sich der erfindungsgemäße Verdichter 20 in eine Kälteanlage oder in ein System zur Luftkonditionierung einsetzen. In Fig. 11 ist eine Kälteanlage der in Rede stehen­ den Art gezeigt. Sie umfaßt eine zwischen der Ausstoßöffnung 50 und einem Verflüssiger 60 angeordnete Auslaßleitung 56. Der Verflüssiger 60 dient zur Wärmeentnahme aus der Kälteanlage und zum Verflüssigen des Kältemittels. Eine Leitung 62 verbindet den Verflüssiger 60 mit einem Ausdehnungsventil 64. Das Ausdeh­ nungsventil 64 könnte thermisch oder elektrisch auf das Signal eines in den Figuren nicht gezeigten Reglers hin betätigbar sein. Eine weitere Leitung 66 verbindet das Ausdehnungsventil 64 mit einem Verdampfer 68. Zum Zwecke der Wärmeaufnahme wird über eine Leitung 66 das ausgedehnte bzw. entspannte Kältemittel vom Ausdehnungsventil 64 zum Verdampfer 68 geleitet. Schließlich leitet eine Ansaugleitung 70 das verdampfte Kältemittel vom Verdampfer 68 zum Verdichter 20, in dem das Kältemittel ver­ dichtet wird. Von dort aus gelangt das Kältemittel entsprechend vorangegangener Beschreibung wieder in die Kälteanlage.

Der prinzipielle Aufbau und die grundsätzliche Funktion der in Rede stehenden Kälteanlage mit einem erfindungsgemäßen Verdich­ ter 20 sind aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hier auf eine detaillierte Beschreibung der Bauteile einer solchen Käl­ teanlage verzichtet werden kann. Ebenso könnte eine solche Käl­ teanlage bzw. ein solches Luftkonditionierungssystem auch meh­ rere erfindungsgemäße Verdichter 20 enthalten. Dabei könnten die Verdichter 20 im strömungstechnischen Sinne parallel oder in Serie geschaltet sein. Auch der Verflüssiger und der Verdampfer könnten mehrfach vorhanden sein, was hier nicht näher erörtert werden muß.

Nach der zuvor erfolgten Beschreibung der allgemeinen Konstruk­ tion des Verdichters 20 werden im folgenden die erfindungsge­ mäßen Merkmale genauer erörtert. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen gemeinsam eine Anordnung zweier Spiralelemente nämlich ein er­ stes Spiralelement 80 und ein zweites Spiralelement 100. Die Spiralelemente 80, 100 weisen jeweils eine abstehende, evolven­ tenkurvenähnlich verlaufende Spiralwand auf. Die Spiralwände sind so angeordnet, daß sie ineinandergrei­ fen. Die evolventenkurvenähnlich verlaufende Spiralwand des ersten Spiralelements 80 ist integraler Bestandteil der im wesentlichen ebenen Endplatte 82 des - direkt angetriebenen - ersten Spiralelements 80. Zu der Endplatte 82 gehört eine in die der Spiralwand entgegengesetzte Richtung abragende Antriebswelle 84. Durch eine sich mittig durch die Antriebs­ welle 84 hindurch erstreckende mittige Bohrung ist ein Auslaß­ kanal 86 gebildet. Der Auslaßkanal 86 ist mit einer durch eine im wesentlichen mittige Bohrung durch die Endplatte 82 hindurch gebildete Auslaßöffnung 88 strömungsverbunden. Die Antriebs­ welle 84 weist einen sich zur freien, gelagerten Drehbewegung axial durch das obere Hauptlager 38 hindurch erstreckenden Be­ reich 90 mit erweitertem Durchmesser und einen sich axial durch den Anker 44 hindurch erstreckenden Bereich 92 mit verringertem Durchmesser auf. Der Bereich 92 ist mit dem Anker 44 fest ver­ bunden. Diese Verbindung ist entweder in Form einer Preßpassung oder durch Keile und dazugehörende Keilnuten ausgebildet.

Das zweite, indirekt angetriebene Spiralelement 100 weist eine zweite Spiralwand auf, die in die erste Spiralwand des ersten Spiralelementes 80 eingreift. Die zweite Spiralwand ist auf einer zweiten Endplatte 102 von dieser abragend angeordnet und verläuft evolventenkurvenähnlich. Auf der zweiten Endplatte 102 ragen zwei Mitnehmer 103 von dieser ab. Die Mitnehmer 103 sind am äußeren Rand des zweiten Spiralelementes 100 einander gegenüberliegend ausgebil­ det. Eine als angetriebener Wellenstumpf 104 ausgebildete An­ triebswelle des zweiten Spiralelementes 100 erstreckt sich von der zweiten Endplatte 102 aus in eine der Spiralwand abgewandte Richtung. Die zweite Endplatte 102 weist desweiteren eine im wesentlichen mittige Druckübertragungsbohrung 106 auf. Die Druckübertragungsbohrung 106 ist mit einer durch eine im Wellenstumpf 104 ausgebildete Bohrung gebildete Druckaus­ gleichskammer 108 strömungsverbunden.

Ein kreisringförmiges Lager 110, z. B. eine aus gesinterter Bronze hergestellte Laufbüchse, ein Rollen- oder Kugellager, ist innerhalb einer ein Lagergehäuse 112 bildenden kreisring­ förmigen Wandung angeordnet und dient zur drehbaren Lagerung der Endplatte 102 des indirekt angetriebenen Spiralelements 100. Die Wandung ist integraler Bestandteil des unteren Be­ reichs 26 des hermetischen Gehäuses 22.

Die Endplatte 82 des direkt angetriebenen Spiralelements 80 weist zwei sich parallel zu den Spiralwänden von der ersten Endplatte 82 aus erstreckende Fortsätze 120 auf. Die Fortsätze sind im äußeren Randbereich der Endplatte 82 einander gegenüberliegend angeordnet und bestehen jeweils aus drei Be­ reichen bzw. Teilen: ein erstes Teil - ein Abstandsteil 122 - besteht im wesentlichen aus einem mit einem bestimmten Abstand zu der Endplatte 82 angeordneten, in derselben Ebene wie das Endteil liegenden ebenen Schulterteil 124; ein zweites Teil mit einem geradlinigen Führungsbereich 126; und ein drittes Teil mit einem Haltebereich 128.

Ein Ring 130 ist zwischen den Schulterteilen 124 der Fortsätze 120 und der indirekt angetriebenen Endplatte 102 angeordnet. Dabei steht der Ring 130 in Gleitkontakt mit den Schulterteilen 124 und der Endplatte 102. Der Ring 130 dient somit als Ab­ standhalter und verhindert ein unerwünschtes Schwingen oder Taumeln der Endplatte 102 relativ zur Endplatte 82 des direkt angetriebenen Spiralelements 80. Der Ring 130 ist kreisringför­ mig ausgebildet, erstreckt sich radial um die Spiralwände der Spiralelemente 80, 100 herum ohne diese zu berühren und weist vier Antriebsausnehmungen 132a, 132b, 132c, 132d auf. Die Antriebsausnehmungen 132a, 132b, 132c, 132d sind mit glei­ chen Abständen zueinander unter einer Winkelstellung von etwa 90° um den Ring 130 herum durch diesen hindurch ausgebildet. Jeweils zwei der Antriebsausnehmungen 132a, 132c bzw. 132b, 132d sind dabei einander gegenüberliegend angeordnet. Fig. 3 zeigt besonders deutlich, daß der Ring 130 vier im wesentlichen geradlinig erweiterte Bereiche mit den darin ausgebildeten An­ triebsausnehmungen 132 aufweist. Durch diese Ausgestaltung las­ sen sich die Antriebsausnehmungen 132 in der gewünschten Größe ausbilden, wobei der Ring ein möglichst geringes Körpervolumen aufweist. Der Ring könnte ebenso eine radiale Dicke aufweisen, die über dem Durchmesser der Antriebsausnehmungen liegt. Die in der Darstellung aus Fig. 3 gewählte Form des Ringes 130 mini­ miert jedoch die Masse des Ringes 130 und trägt somit zur Redu­ zierung der drehenden Masse des Verdichters 20 bei, zumal der Ring 130 vorzugsweise aus Stahl oder einem ähnlichen Material hergestellt ist.

Der geradlinige Führungsbereich 126 der Fortsätze 120 erstreckt sich durch die Antriebsausnehmungen 132a, 132c und hat dabei Gleitkontakt mit dem Ring 130. Der Haltebereich 128 der Ansätze 120 erstreckt sich bis hinter den Ring 130. Die Mitnehmer 103 erstrecken sich von der indirekt angetriebenen Endplatte 102 bis in die Antriebsschlitze 132b, 132d und haben mit diesen Gleitkontakt. Im Betrieb des Verdichters 20 wirkt der Ring 130 als Oldham-Kupplung und dient zur Übertragung von Drehbewegung und Drehmoment von den Fortsätzen 120 durch den Ring 130 hin­ durch auf die Mitnehmer 103. Dabei bewirkt der Ring 130 ein gemeinsames Drehen der Förderelemente 80, 100.

Das indirekt angetriebene Spiralelement 102 weist entlang sei­ nes Umfanges zwei Ausnehmungen 140 zur Schaffung eines Spiels auf. Diese Ausnehmungen 140 koexistieren mit den Antriebsaus­ nehmungen 132a, 132c und sind am radial äußeren Ende 142 der Endplatte 102 angeordnet, so daß sich der Haltebereich 128 der Fortsätze 120 durch die Ausnehmungen 140 hindurch parallel zu und radial aus dem unteren Lagergehäuse erstreckt. Die Ausneh­ mungen 140 sind derart dimensioniert, daß sie zur Verhinderung einer im Betrieb des Verdichters 20 auftretenden gegenseitigen Störung zwischen dem Führungsbereich 126 und der indirekt ange­ triebenen Endplatte 102 ein hinreichend großes Spiel schaffen.

Eine als Druckplatte 150 für das erste Spiralelement 80 ausge­ führte kreisringförmige Platte ist an dem zylindrischen Halte­ bereich 128 des Fortsatzes 120 befestigt. Die Druckplatte 150 weist um ihr äußeres Ende herum einen kreisringförmigen, im we­ sentlichen ebenen Randbereich 152 auf. Der Randbereich 152 weist für jeden Fortsatz 120 eine Bohrung auf, in der jeweils ein zylindrischer Haltebereich 128 befestigt ist. Der Haltebe­ reich 128 kann in der jeweiligen Bohrung eingeschweißt, durch Preßpassung eingepaßt oder durch gegenseitige Verzahnung bzw. durch gegenseitigen Eingriff der Bauteile befestigt sein. Pa­ rallel zu dem Randbereich 152 der Druckplatte 150 und nach unten mit Abstand dazu angeordnet ist ein ebener, flacher Zentralbe­ reich 156 vorgesehen. Der Zentralbereich 156 umfaßt vorzugs­ weise einen als Aufnahmeschulter 158 ausgeführten, geringfügig nach unten abgesetzten zweiten Bereich und eine Wirkfläche 160. Eine durch die axiale Mitte des ebenen Zentralbereichs 156 füh­ rende Bohrung bildet einen mittigen Durchgang 162. Der mittige Durchgang 162 hat einen solchen Innendurchmesser, daß die Druckplatte 150 ungehindert um das Lagergehäuse 112 drehen kann.

Zwischen der Druckplatte 150 und der indirekt angetriebenen Endplatte 102 ist eine Druckfeder 170 angeordnet. Die Druckfe­ der 170 dient der Druckbeaufschlagung dahingehend, daß sie die Endplatten 82, 102 aufeinander zu drückt. Die Druckfeder 170 übt von der der Spiralwand abgewandten Seite des zweiten Spiralelements 100 auf die indirekt angetriebene Endplatte 102 eine Kraft aus und drückt dabei das vordere Ende 180 der Spiralwand des indirekt angetriebenen Spiralelementes 100 in Kontakt mit der direkt angetriebenen Endplatte 82. Ebenso überträgt die Druckfeder 170 eine mit gleichem Betrage entgegengerichtete Kraft über die Druckplatte 150, die Fort­ sätze 120 und die direkt angetriebene Endplatte 82, um die vor­ deren Enden 182 des direkt angetriebenen Spiralelements 80 mit der Endplatte 102 in Kontakt zu bringen. In dem hier bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel ist zur Aufnahme eines Endes der Druck­ feder 170 um die indirekt angetriebene Endplatte 102 ein kreis­ ringförmiger Kanal 114 ausgebildet.

Durch die Fortsätze 120, die Druckplatte 150 und die Druckfeder 170 ist der die Endplatten 82, 102 aufweisende Verdichter 20 in axialer Richtung nachgiebig ausgebildet. Im Falle eines über­ höhten Drucks oder wenn Strömungsmedium zwischen den Spiralwänden der Spiralelemente 80, 100 schlägt, d. h. der Druck des Strömungsmediums stark schwankt, wird die von der Druckfeder 170 aufgebrachte axial wirkende Kraft überwunden und der Druck entweicht bzw. das Strömungsmedium gelangt über eine Leckage zwischen den vorderen Enden 180, 182 der Spiralwände und den einander gegenüberliegeden Endplatten 82, 102 der Spiralelemente 80, 100 aus dem kritischen Bereich.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen gemeinsam, daß die Antriebswelle 84 die Endplatte 82 um eine erste Achse A dreht. Der angetriebene Wellenstumpf 104 dreht die Endplatte 102 um eine zweite Achse B. Die erste Achse A ist parallel zu der zweiten Achse B ausge­ richtet. Die Achsen A, B sind nicht koaxial zueinander. Da die Achsen A, B nicht konzentrisch zueinander liegen, bewegen sich die von den Endplatten 82, 102 getragenen Spiralwände beim gleichzeitigen Drehen einander umlaufend.

Am unteren Ende des mittigen Rahmenbereichs 28 ist um eine er­ ste Symmetrieachse C1 herum eine zylindrische Lippe 190 ausge­ bildet. Der untere Bereich 26 des hermetischen Gehäuses 22 weist eine am oberen Rand ausgebildete zylindrische Schulter 192 auf. Diese Schulter 192 ist um eine zweite Symmetrieachse C2 herum ausgebildet. Die erste Achse A der Antriebswelle 84 ist zu der Symmetrieachse C1 des mittigen Rahmenbereichs 28 vorzugsweise um einen relativ geringen Betrag, beispielsweise um 0,4 bis 0,5 mm, versetzt. Die zweite Achse B des angetriebenen Wellenstumpfes 104 ist zu der zweiten Symmetrie­ achse C2 des unteren Bereichs 26 des hermetischen Gehäuses 22 ebenfalls versetzt angeordnet. Dieser Versatz ist jedoch vor­ zugsweise größer als der zwischen der Achse A und der Symme­ trieachse C1 und beläuft sich beispielsweise im Bereich des durch die Spiralwände der Spiralelemente 80, 100 be­ schriebenen Umlaufradius.

Bei der Montage des hermetischen Gehäuses 22 wird die zylindri­ sche Lippe 190 mit der Schulter 192 des unteren Gehäuseteils in Kontakt gebracht. Die Schulter 192 kommt abdichtend mit dem Außenbereich der zylindrischen Lippe 190 in Kontakt. Die Schul­ ter 192 und die Lippe 190 sind vorzugsweise so dimensioniert, daß sie beispielsweise durch Schweißen oder dgl. abdichtend miteinander verbindbar sind. Die Symmetrieachse C1 des mittigen Rahmenbereichs 28 und die Symmetrieachse C2 des unteren Be­ reichs 26 des hermetischen Gehäuses 22 sind nach der Montage des hermetischen Gehäuses 22 konzentrisch zueinander angeordnet und bilden dabei eine gemeinsame Achse C (d. h. C = C1 = C2). Die gemeinsame Achse C ist zu beiden Achsen A, B versetzt aus­ gebildet. Die relative Lage des unteren Bereichs 26 des herme­ tischen Gehäuses 22 und des mittigen Rahmenbereichs 18 ist bei der Montage des hermetischen Gehäuses 22 durch Drehen der Be­ reiche 26, 28 veränderbar. Durch diese Änderung der Lage der Bereiche 26, 18 relativ zueinander läßt sich das Flankenspiel zwischen den Spiralwänden der Spiralelemente 80, 100 einstellen. Markierungen wie z. B. die im mittigen Rahmenbereich 28 vorgesehene Markierung U und die im unteren Bereich 26 des hermetischen Gehäuses 22 vorgesehene Markierung L dienen im Rahmen einer Vereinfachung der Montage zur optischen Anzeige der Winkelposition der Gehäuseteile zueinander, d. h. zur An­ zeige der Position der Gehäuseteile bzgl. der gemeinsamen Achse C.

Die Fig. 5 und 6 zeigen deutlich das Ergebnis der Positio­ nierung des mittigen Rahmenteils 28 relativ zu dem unteren Be­ reich 26 des hermetischen Gehäuses 22. Der maximale Umlaufra­ dius bei der umlaufenden Bewegung der Spiralelemente 80, 100 entspricht der Summe aus Entfernung der ersten Achse A von der gemeinsamen Achse C und der Entfernung der zweiten Achse B von der gemeinsamen Achse C. Der minimale Umlaufradius bei der um­ laufenden Bewegung der Spiralelemente 80, 100 entspricht der Entfernung der zweiten Achse B von der gemeinsamen Achse A ab­ züglich der Entfernung der ersten Achse A von der gemeinsamen Achse C. Der hier realisierte Umlaufradius soll als Versatz oder als relative Umlaufdistanz zwischen den Spiralwänden der Spiralelemente 80, 100 verstanden werden. Da die Flan­ kenoberfläche 184 der indirekt angetriebenen Spiralwand die Flankenoberfläche 186 der direkt angetriebenen Spiralwand berührt, ist die Schaffung eines geeigneten Spiels zwischen den Flankenoberflächen 184, 186 erforderlich. Dabei muß jedoch verhindert werden, daß eine übermäßige Leckage und ein Abfall des Wirkungsgrades des Verdichters 20 auftritt. Ebenso darf aufgrund eines fehlenden oder zu geringen Flanken­ spiels kein zu hoher Verschleiß an den Flankenoberflächen 184, 186 auftreten. Das geeignete Flankenspiel wird durch Einstellen des Umlaufradius nach der zuvor erörterten Vorschrift beim Zu­ sammenbau des Verdichters 20 eingestellt. Dabei werden vor dem Verschweißen oder dgl. der Teile des hermetischen Gehäuses 22 die Lippe 190 und die Schulter 192 des unteren Gehäuseteils 26 des hermetischen Gehäuses 22 relativ zueinander positioniert.

Beim Betrieb des Verdichters wird das verdichtete Strömungsmedium aus den zwischen den Spiralwänden gebildeten Kammern durch die Auslaßöffnung 88 ausgelassen und von dort aus durch den Auslaßkanal 86 in den im unteren Bereich 28 des hermetischen Gehäuses 22 ausgebilde­ ten, unter Auslaßdruck stehenden Bereich des hermetischen Ge­ häuses 22 geleitet. Gleichzeitig strömt ein Teil des unter Aus­ laßdruck stehenden ausgelassenen Strömungsmediums durch die mittige Druckübertragungsbohrung 106 in die Druckausgleichskam­ mer 108. Das in der Druckausgleichskammer 108 befindliche Strö­ mungsmedium drückt den Wellenstumpf 104 vom unteren Lagerge­ häuse 112 aus in axialer Richtung. Diese Kraft wirkt einer gleichzeitig von dem unter Auslaßdruck stehenden Strömungsme­ dium zum axialen Drücken der Antriebswelle 84 in Richtung der indirekt angetriebenen Endplatte 102 in entgegengesetzte Rich­ tung auf die Antriebswelle 84 ausgeübten Kraft entgegen.

Der Betrag der auf die indirekt angetriebene Endplatte 102 durch die Antriebswelle 84 ausgeübten Kraft und der Betrag der auf die direkt angetriebene Endplatte 82 durch das auf den Wel­ lenstumpf 104 wirkende, unter Auslaßdruck stehende Strömungsme­ dium ausgeübten Kraft wird durch die Querschnitte der Antriebs­ welle 84 und des Wellenstumpfes 104, d. h. durch deren Durchmes­ ser, bestimmt. Die Antriebswelle 84 hat einen vorgegebenen Durchmesser D und der Wellenstumpf 104 hat einen vorgegebenen Durchmesser I. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Verdichters mit vertikaler Achse, bei dem der Motor 40 über den Spiralelementen 80, 100 angeordnet ist, lassen sich die Durch­ messer D, I entsprechend den Kapazitäten und Massen der Bau­ teile des Verdichters 20 berechnen. Beispielsweise können die Durchmesser D, I identisch sein, so daß das Gewicht der Spiral­ elemente 80, 100, der Antriebswelle 84 und des Ankers 44 auf das untere Hauptlager 110 übertragen wird.

Ebenso kann der Durchmesser I größer als der Durchmesser D sein, so daß das Gewicht der Spiralelemente 80, 100, der An­ triebswelle 84 und des Ankers 44 durch die Wirkung des unter Auslaßdruck stehenden Strömungsmediums auf den Wellenstumpf 104 zumindest teilweise abgefangen bzw. kompensiert wird, wodurch sich ein Drucklager im unteren Lagergehäuse 112 erübrigt. Es ist gleichermaßen möglich, eine Querschnittsfläche mit einem Durchmesser I einem einen Zwischendruck aufweisenden Strömungs­ medium auszusetzen, wodurch sich der Kompensationseffekt ver­ ringert. Schließlich kann der Durchmesser I auch soviel größer als der Durchmesser D sein, daß die vom Wellenstumpf 104 aus­ geübte Kraft die Summe der von dem unter Auslaßdruck stehenden Strömungsmedium auf die Antriebswelle 84 ausgeübte Kraft und der Gewichtskraft der Spiralelemente 80, 100, der Antriebswelle 84 und des Ankers 44 überschreitet. In diesem Falle ist in dem direkt angetriebenen Spiralelement 80 oder in dem oberen Haupt­ lager 38 eine Vorkehrung zur Aufnahme einer Druckkraft erfor­ derlich. Beispiele der zuvor genannten Ausführungen werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. In dem hier bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Durchmesser I geringfügig größer als der Durchmesser D, so daß das Gewicht der Spiralelemente 80, 100, der Antriebswelle 84 und des Ankers 44 im Betrieb des Verdichters 20 ausgeglichen ist.

Die Fig. 7, 7a und 7b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdichters. In diesem Ausführungsbei­ spiel ist im mittigen Innenrahmen 32-1 eine untere Fläche 210-1 ausgebildet. Die untere Fläche 210-1 weist eine mit radialem Abstand konzentrisch um die Antriebswelle 84-1 herum ausgebil­ dete kreisringförmige Nut 220-1 auf. Die kreisringförmige Nut 220-1 ist durch eine kreisförmige Innenwandung 222-1, eine kon­ zentrische Außenwandung 224-1 mit einem größeren Durchmesser als die Innenwandung 222-1 und einer im Nutengrund zurückge­ setzten ebenen Fläche 226-1 gebildet. Die Fläche 226-1 grenzt an die Innenwandung 222-1 und die Außenwandung 224-1.

Ein kreisringförmiges Lager 230-1 mit rechteckigem Querschnitt ist innerhalb der Nut 220-1 angeordnet. Das Lager 230-1 weist gemäß Fig. 7A eine erste, ebene Fläche 232-1 zur Kontaktierung der angetriebenen Endplatte 82-1 und eine zweite, äußere Fläche 234-1 zur Kontaktierung der konzentrischen Außenwandung 224-1 auf. Am oberen Ende der zweiten Fläche 234-1 ist eine dritte Fläche 236-1 vorgesehen. Die dritte Fläche 236-1 ist parallel zu der ersten Fläche 232-1 und senkrecht zu der zweiten Fläche 234-1 ausgebildet. Die zweite Fläche 234-1 erstreckt sich zwi­ schen der ersten Fläche 232-1 und der dritten Fläche 236-1.

Gemäß den Darstellungen in den Fig. 7, 7A und 7B ist zwischen der dritten Fläche 236-1 des kreisringförmigen Lagers 230-1 und der zurückgesetzten Fläche 226-1 der kreisringförmigen Nut 220- 1 eine kreisringförmige Druckfeder 240-1 vorgesehen. Die Druck­ feder 240-1 weist insgesamt drei Bereiche auf: ein erster, ra­ dial äußerer, flach ausgebildeter Bereich 242-1, ein zweiter, radial innerer Bereich 244-1 und ein an den ersten und den zweiten Bereich 242-1, 244-1 angrenzender Winkelbereich 246-1. Der erste Bereich 242-1 und der zweite Bereich 244-1 sind mit einem vorgegebenen Abstand parallel zueinander angeordnet. Der Abstand ist durch einen Winkel "theta" des Winkelbereichs 246-1 bestimmt. Die kreisringförmige Druckfeder 240-1 ist vorzugs­ weise als fester Ring ohne Ausnehmungen oder Diskontinuitäten ausgeführt. Die kreisringförmige Feder 240-1 kann beispiels­ weise aus Federstahl gesenkgeschmiedet sein.

Die zweite Fläche 234-1 des kreisringförmigen Lagers 230-1 weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der geringfügig größer als die Außenwand 224-1 der kreisringförmigen Nut 220-1 ist. Dadurch wird zwischen der zweiten Fläche 234-1 und der Außenwand 224-1 eine geringe Kompression bewirkt. Die kreis­ ringförmige Druckfeder 240-1 ist zwischen dem kreisringförmigen Lager 230-1 und der kreisringförmigen Nut 220-1 angeordnet, wo­ bei der flach ausgebildete innere Bereich 244-1 Kontakt mit der zurückgesetzten ebenen Fläche 226-1 und der flach ausgebildete äußere Bereich 242-1 einen druckbeaufschlagenden Kontakt mit der dritten Fläche 236-1 des kreisringförmigen Lagers 230-1 hat. Um bei zusammengebautem Verdichter 20-1 einen geeigneten Vorspanneffekt der Druckfeder 240-1 zu erreichen, sollte im Be­ trieb des Verdichters 20-1 die untere Fläche 210-1 zwischen 5 und 10 mm von der direkt angetriebenen Endplatte 82-1 entfernt sein, wobei dies je nach den Maßen der Bauteile des Verdichters 20-1 variieren kann.

Sobald der Verdichter 20-1 zusammengebaut ist, ist der Wellen­ stumpf 104-1 im unteren Hauptlager 110-1 gelagert. Die Lippe 192-1 des mittleren Gehäuseteils hat dann Kontakt mit der Schulter 190-1 des unteren Gehäuseteils. Das kreisringförmige Lager 230-1 hat dann Kontakt zu der direkt angetriebenen End­ platte 82-1. Dieser Kontakt verursacht eine Vorspannung der kreisringförmigen Druckfeder 240-1, so daß der Winkel "theta" des Winkelbereichs 246-1 gemäß der Darstellung in Fig. 7B in einen Winkel "theta 1" übergeht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser I-1 der Antriebswelle 84-1 größer als der Durchmesser D-1 des Wellenstumpfes 104-1, so daß die durch das Auslaßdruck aufweisende Strömungsmedium auf den Wellenstumpf 104-1 wirkende Kraft die Spiralelemente 80-1 und 100-1 in Rich­ tung des kreisringförmigen Lagers 230-1 drückt. Das kreisring­ förmige Lager 230-1 und die kreisringförmige Druckfeder 240-1 sind in einem Verdichter 20-1 mit sich ändernden Belastungen und dabei auftretenden axialen Schwingungen der Spiralelemente 80-1, 100-1 von Vorteil.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der zylindrische Halte­ bereich 128-1 der Fortsätze 120-1 zur Aufnahme einer Mutter 250-1 mit einem Außengewinde versehen. Die mit Außengewinde versehenen zylindrischen Haltebereiche 128-1 erstrecken sich durch entsprechende Bohrungen in einer flachen Druckplatte 150- 1. Die Druckplatte 150-1 weist eine geringfügig eingelassene Wirkfläche 160-1 mit einer sich radial um die Wirkfläche 160-1 herum erstreckenden kreisringförmigen Aufnahmeschulter 158-1 auf. Zur Beaufschlagung eines Druck aufnehmenden Laufringes 270-1 ist eine sich winkelig von der Wirkfläche 160-1 aus er­ streckende Tellerfeder 260-1 vorgesehen. Der Laufring 270-1 hat einen L-förmigen Querschnitt und weist auf seiner Unter­ seite zur Aufnahme einen Schulterbereich 272-1 und auf seiner Oberseite eine Kontaktfläche 274-1 zur Kontaktierung der indi­ rekt angetriebenen Endplatte 102-1 auf.

Auf einem dem bevorzugten - ersten - Ausführungsbeispiel ähnli­ che Art ist die axial wirkende Kraft durch die Tellerfeder 260-1 und den Laufring 270-1 von den Fortsätzen 120-1 auf die indirekt angetriebene Endplatte 102-1 übertragen. Ohne die Druckfeder 170-1 wird die umlaufende Bewegung der Spiralele­ mente 80-1, 100-1 jedoch durch Gleitkontakt zwischen dem Lauf­ ring 270-1 und der indirekt angetriebenen Endplatte 102-1 ab­ sorbiert.

Der Einsatz der Muttern 250-1 sorgt für eine ordnungsgemäße Einstellung der von der Tellerfeder 260-1 aufgebrachten Kraft. Die Tellerfeder 260-1 ermöglicht eine geringere axiale Nachgiebigkeit als bei dem ersten Ausführungsbeispiel und verfügt daher über begrenztere Einsatzmöglichkeiten.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel ist gemäß der Darstellung in Fig. 8 die direkt angetriebene Endplatte 82- 2 entlang ihres Umfanges mit einer Serie von radial abragenden Noppen 300-2 versehen. Auf der indirekt angetriebenen Endplatte 102-2 sind entsprechend identische Noppen 302-2 ausgebildet. Nach Fig. 9 sind acht Noppen 300-2 vorgesehen, wobei ebenso eine beliebige Anzahl zwischen zwei und mehr der Noppen vorge­ sehen sein könnte. Vorzugsweise werden mindestens jeweils zwei Noppen 300-2 und 302-2 verwendet, wobei sich die Noppen 300-2, 302-2 radial gegenüberliegend am Umfang der Endplatten 82-2, 102-2 befinden, so daß der Verdichter 20-2 im Betrieb dynamisch ausgewuchtet ist, wodurch ein Schwingen oder eine gegenseitige Beeinträchtigung der Endplatten 82-2, 102-2 verringert ist.

Zwischen den auf der direkt angetriebenen Endplatte 82-2 ausge­ bildeten Noppen 300-2 und den entsprechend auf der indirekt an­ getriebenen Endplatte 102-2 ausgebildeten Noppen 302-2 er­ strecken sich Zugfedern 310-2 und verbinden die jeweiligen Nop­ pen 300-2, 302-2 miteinander. Die Zugfedern 310-2 beaufschlagen die Endplatte 82-2, 102-2 derart, daß sie axial nachgiebig mit­ einander verbunden sind. Die Zugfedern 310-2 können ebenso die Fortsätze 120 ersetzen, indem sie gemeinsam mit einer Oldham-Kupplung entsprechend dem voranstehend erläuterten Aus­ führungsbeispiel eine gleichzeitige Drehbewegung der beiden Endplatten 82-2, 102-2 bewirken. Die Fortsätze 120 und der die Oldham-Kupplung aufweisende Ring 130 sind bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel nicht gezeigt, was jedoch lediglich aus Gründen einer besseren Überschaubarkeit hinsichtlich der Zugfeder 310-2 der Fall ist. Falls gewünscht läßt sich die Oldham-Kupplung hier genauso einsetzen. Die Zugfedern 310-2 können ebenso in weiteren Ausführungsbeispielen axiale Nachgiebigkeit der Spiralelemente bzw. der Endplatten ermöglichen. Desweiteren erlau­ ben sie beim Auftreten eines überhöhten Drucks zwischen den Spiralwänden der Spiralelemente 80-2, 102-2 oder wenn ein unkomprimierbares Strömungsmedium in den Verdichter gelangt eine radiale Lageänderung oder ein Entfernen der Spiralele­ mente voneinander. Wenn die von den Zugfedern 310-2 aufge­ brachte Zugkraft durch den überhöhten Druck überwunden wird, entfernen sich die Spiralelemente geringfügig voneinander. Die Zugfedern 310-2 ermöglichen sowohl radiale als auch axiale Be­ wegungen, wenn keine Oldham-Kupplung oder dgl. verwendet wird. Es ist ebenso möglich, die Zugfedern 310-2 lediglich zur Reali­ sierung einer axialen Nachgiebigkeit zu verwenden und dabei Fortsätze und einen Ring entsprechend der vorangegangenen Be­ schreibung einzusetzen.

Bei dem in Rede stehenden Ausführungsbeispiel ist alternativ ein Drucklager zur Verhinderung einer übermäßigen axialen Schwingung des Verdichters vorgesehen. Das untere Lagergehäuse 112-2 weist eine obere Schulter 115-2 mit einem um den indirekt angetriebenen Wellenstumpf 104-2 herum angeordneten kreisring­ förmigen Drucklager 320-2 auf. Dieses untere kreisringförmige Drucklager 320-2 kann aus gesinterter Bronze hergestellt sein oder es kann als Rollen- oder Kugellager ausgeführt und durch eine Feder oder sonstwie elastisch befestigt sein. Die Kon­ struktion eines solchen Drucklagers 320-2 ist hier nicht im De­ tail beschrieben, da solche Lager allgemein bekannt sind.

Die Spiralelemente des Verdichters 20-2 kontaktieren das untere Drucklager 320-2 aufgrund der Tatsache, daß der Durchmesser I-2 des indirekt angetriebenen Wellenstumpfes 104-2 geringer ist als der Durchmesser D-2 der Antriebswelle 104-2. Dies kann auch daran liegen, daß gemäß der Darstellung in Fig. 8 eine mit ei­ ner einen mittleren Druck aufweisenden Kammer der Spiralwände der Spiralelemente 80-2, 100-2 verbundene mittige Druckübertragungsbohrung 106-2 vorgesehen ist. Die Drucküber­ tragungsbohrung 106-2 dient der Versorgung der Druckausgleichs­ kammer 108-2 mit einem einen geringeren Druck als den Auslaß­ druck aufweisenden Strömungsmedium. Die auf den Wellenstumpf 104-2 wirkende Kraft liegt somit dem Betrage nach unter der auf die Antriebswelle 84-2 wirkenden Kraft, so daß zumindest ein Teil der durch das Gewicht der Spiralelemente 80-2, 100-2, der Antriebswelle 84-2 und des Ankers 44 hervorgerufenen Kraft durch das Drucklager 320-2 aufgenommen wird.

Eine weitere Ausgestaltung des zuvor genannten Ausführungsbei­ spiels liegt im Einsatz eines Ölversorgungssystems 330-2 für das untere Lager. Dieses Ölversorgungssystem 330-2 besteht aus einer in der unteren Fläche 210-2 des mittigen Innenrahmens 32- 2 ausgebildeten Bohrung 332-2, einer im unteren Lagergehäuse 112-2 ausgebildeten Bohrung 334-2 und einer die Bohrungen 332- 2, 334-2 miteinander verbindenden Schmiermittelzuführleitung 336-2. Im Betrieb des Verdichters 20-2 wird das Schmiermittel durch den Auslaßdruck des Strömungsmediums vom Schmiermittelre­ servoir 200-2 durch die Bohrung 332-2 in die Schmiermittelzu­ führleitung 336-2 gefördert. Von dort aus strömt das Schmier­ mittel zu der im unteren Lagergehäuse 112-2 ausgebildeten Boh­ rung 224-2 und schmiert dort das untere Hauptlager 110-2. Die Schmiermittelzuführleitung 336-2 ist in den Bohrungen 332-2, 334-2 durch Haltehülsen 338-2 befestigt. Während die Schmier­ mittelströmung dann verbessert ist, wenn unter einem Zwischen­ druck stehendes Strömungsmedium in die Druckausgleichskammer 108-2 geleitet wird, arbeitet das Ölversorgungssystem 330-2 nichtsdestoweniger auch dann, wenn in die Druckausgleichskammer 108-2 unter Auslaßdruck stehendes Strömungsmedium eingeleitet wird. Dies liegt daran, daß am unteren Hauptlager 110-2 zu dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 26-2 des hermetischen Ge­ häuses 22-2 hin eine geringe Leckage auftritt, durch die unter Auslaßdruck stehendes Strömungsmedium entweicht.

Durch lediglich geringfügige Modifikationen läßt sich das zuvor erörterte Ölversorgungssystem 330-2 generell bei den erfin­ dungsgemäßen Verdichtern 20 überall dort verwenden, wo eine zusätzliche Schmierung des unteren Hauptla­ gers 110-2 erforderlich ist.

Die Fig. 9 und 10 zeigen alternative Befestigungsmittel, mit denen die Zugfedern 310-2 mit den Noppen 300-2, 302-2 verbind­ bar sind. Fig. 9 zeigt mit geeigneten Löchern oder Bohrungen 304-2 zur Aufnahme der hakenähnlichen Enden der Zugfedern 310-2 versehene Noppen 300-2, 302-2. Fig. 10 zeigt dagegen Noppen 300-2, 302-2, die mit sich entlang des Umfangs quer über die Noppen 300-2, 302-2 erstreckenden Nuten 306-2 ausgebildet sind. Die Nuten 306-2 dienen zur Aufnahme der hakenähnlichen Enden der Zugfedern 310-2.

Wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel wird eine ra­ diale Nachgiebigkeit während der Montage durch geeignetes Dre­ hen des mittigen Innenbereichs 32-2 relativ zum unteren Bereich 26-2 des hermetischen Gehäuses 22-2 erreicht. Die Einstellung des Flankenspiels dient hier zusätzlich zur Einstellung der von der Zugfeder 310-2 aufzubringenden Zugkraft auf einen gewünsch­ ten Betrag.

Claims (14)

1. Spiralverdichter, insbesondere zur Verdichtung eines Kältemittels, mit einem Gehäuse (22), einem ersten und einem zweiten Spiralelement (80, 100), einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des ersten Spiralelements (80) und mit einer Kupplung, vorzugsweise einer Oldham-Kupplung, zur Erzeugung einer zusammenwirkenden Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes (80, 100), wobei das erste Spiralelement (80) eine erste Endplatte (82), eine erste Spiralwand und eine Antriebswelle (84) aufweist und die erste Spiralwand an der ersten Endplatte (82) angeordnet ist, das zweite Spiralelement (100) eine zweite Endplatte (102), eine zweite Spiralwand und einen Wellenstumpf (104) aufweist und die zweite Spiralwand an der zweiten Endplatte (102) angeordnet ist, wobei die Achse (A) der Antriebswelle (84) und die Achse (B) des Wellenstumpfes (104) zueinander parallel, aber gegeneinander versetzt sind, die Spiralwände der Spiralelemente (80, 100) zur Bildung einer Mehrzahl von Kammern ineinander greifen und die Spiralelemente (80, 100) in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Spiralelement (80) mit einer der der zweiten Spiralwand entgegengesetzten Seite der zweiten Endplatte (102) gegenüberliegenden Druckplatte (150) verbunden ist und daß mindestens ein zwischen der Druckplatte (150) und der der zweiten Spiralwand entgegengesetzten Seite der zweiten Endplatte (102) wirksames Federelement (170) vorgesehen ist, so daß die Spiralelemente (80, 100) in axialer Richtung aufeinander zu gedrückt werden.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichskammer (108) mit einer von den Spiralwänden gebildeten Kammer strömungsverbunden ist, so daß das zweite Spiralelement (100) in axialer Richtung auf das erste Spiralelement (80) zu gedrückt wird, und daß Druckausgleichskammer (108) zur axialen Druckbeaufschlagung durch ein Lager (110), ein Lagergehäuse (112) und den Wellenstumpf (104) gebildet ist.

3. Spiralverdichter, insbesondere zur Verdichtung eines Kältemittels, mit einem Gehäuse (22), einem ersten und einem zweiten Spiralelement (80, 100), einer Antriebseinrichtung zum Antrieb des ersten Spiralelementes (80) und mit einer Kupplung zur Erzeugung einer zusammenwirkenden Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes (80, 100), wobei das erste Spiralelement (80) eine erste Endplatte (82), eine erste Spiralwand und eine Antriebswelle (84) aufweist und die erste Spiralwand an der ersten Endplatte (82) angeordnet ist, das zweite Spiralelement (100) eine zweite Endplatte (102), eine zweite Spiralwand und einen Wellenstumpf (104) aufweist und die zweite Spiralwand an der zweiten Endplatte (102) angeordnet ist, wobei die Achse (A) der Antriebswelle (84) und die Achse (B) des Wellenstumpfes (104) zueinander parallel, aber gegeneinander versetzt sind, die Spiralwände der Spiralelemente (80, 100) zur Bildung einer Mehrzahl von Kammern ineinander greifen und die Spiralelemente (80, 100) in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen radial äußeren Enden der ersten und zweiten Endplatte (82, 102) mehrere Zugfedern (310) angeordnet sind, die einerseits die Spiralelemente (80, 100) in axialer Richtung aufeinander zu drücken und andererseits als Kupplung die zusammenwirkende Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes (80, 100) gewährleisten.

4. Spiralverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichskammer (108) mit einer von den Spiralwänden gebildeten Kammer strömungsverbunden ist, so daß das zweite Spiralelement (100) in axialer Richtung auf das erste Spiralelement (80) zu gedrückt wird, und daß die Druckausgleichskammer (108) zur axialen Druckbeaufschlagung durch ein Lager (110), ein Lagergehäuse (112) und den Wellenstumpf (104) gebildet ist.

5. Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Spiralelement (80) zwei an radial gegenüberliegenden Enden der ersten Endplatte (82) ausgebildete und sich im wesentlichen parallel zu den abragenden Spiralwänden erstreckende Fortsätze (120) mit jeweils einem Führungsbereich (126) und einem Haltebereich (128) aufweist, daß das zweite Spiralelement (100) auf der zweiten Endplatte (102) zwei gegenüberliegend angeordnete Mitnehmer (103) und einen Wellenstumpf (104) mit vorgegebenem Durchmesser (I) aufweist, daß sich die Fortsätze (120) durch Schlitze (140) der zweiten Endplatte (102) erstrecken und an den Haltebereichen (128) der Fortsätze (120) die Druckplatte (150) befestigt ist und daß die Kupplung einen kreisförmigen Ring (130) mit zwei Paar jeweils einander gegenüberliegend angeordnete Ausnehmungen (132a, 132b, 132c, 132d) aufweist, daß in das eine Paar (132a, 132c) der Ausnehmungen (132a, 132b, 132c, 132d) die Führungsbereiche (126) der Fortsätze (120) und in das andere Paar (132b, 132d) der Ausnehmungen (132a, 132b, 132c, 132d) die Mitnehmer (103) verschiebbar eingreifen, so daß das zweite Spiralelement (100) gemeinsam mit dem ersten Spiralelement (80) gedreht wird.

6. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (150) des ersten Spiralelementes (80) im wesentlichen eben und parallel zur Endplatte (82) des ersten Spiralelementes (80) ausgebildet ist.

7. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Druckfeder, insbesondere Schraubendruckfeder (170) oder Tellerfeder (260) ausgebildet ist.

8. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Endplatte (82) an einem radial äußeren Bereich eine Mehrzahl als Durchgänge durch die Endplatte (82) ausgeführte, mit gleichen Abständen um die Endplatte (82) herum ausgebildete Bohrungen mit zu der Antriebswelle (84) der ersten Endplatte (82) parallelen Achsen aufweist, daß die zweite Endplatte (102) an einem radial äußeren Ende eine Mehrzahl als Durchgänge durch die Endplatte (102) ausgeführte, mit gleichen Abständen um die Endplatte (102) herum ausgebildete Bohrungen mit zu dem Wellenstumpf (104) der zweiten Endplatte (102) parallelen Achsen aufweist, daß die in den Endplatten (82, 102) ausgebildeten Bohrungen im wesentlichen fluchten und daß die Zugfedern (310) durch die Bohrungen der Endplatten (82, 102) hindurchgreifen.

9. Spiralverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckfeder (170-1) und der zweiten Endplatte (82-1) ein Laufring (270-1) angeordnet ist.

10. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 2, 5, 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenstumpf (104) in der Druckausgleichskammer (108) mit Auslaßdruck beaufschlagt ist.

11. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 2, 5, 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenstumpf (104) in der Druckausgleichskammer (108) einem mit zwischen Ansaugdruck und Auslaßdruck liegenden Druck beaufschlagt ist.

12. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6, 7, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (150) einen mittigen Durchgang (162) aufweist, der radial um das Lagergehäuse (112) angeordnet ist.

13. Spiralverdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Versorgen der Druckausgleichskammer (108) mit unter Auslaßdruck stehenden Schmiermittel vorgesehen ist.

14. Spiralverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Versorgen der Druckausgleichskammer (108) mit einem unter einem zwischen dem Auslaßdruck und dem Einlaßdruck liegenden Druck stehenden Schmiermittel vorgesehen ist.