Die Erfindung betrifft einen Strömungsmittelverdichter,
beispielsweise zum Verdichten von Kühlgas in einem
Kühlkreislauf.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe unterschiedlicher
Arten von Verdichtern bekannt, wie beispielsweise
Hubkolbenverdichter und Drehkolbenverdichter. Diese
Verdichter benötigen jedoch ein Antriebssysstem, das
Kurbelwellen o. dgl. aufweist, um die Drehkraft auf das
Verdichtungssystem zu übertragen, was einen komplizierten
Aufbau zur Folge hat. Das Verdichtungssystem selbst weist
ebenfalls einen komplizierten Aufbau auf. Dies führt zu
einer Erhöhung der Anzahl der Einzelteile. Des weiteren
benötigen diese Verdichter ein Sperrventil auf ihrer
Ausschubseite zur Steigerung ihres Verdichtungswirkungsgrades.
Da jedoch die Druckdifferenz auf beiden Seiten
dieses Absperrventils relativ groß ist, besteht die
Wahrscheinlichkeit, daß Leckgas durch das Sperrventil
hindurchdringt, wodurch der Verdichtungswirkungsgrad
abgesenkt wird. Zur Lösung dieser Probleme muß die
Genauigkeit der Einzelteilabmessungen und der Gesamtanordnung
erhöht werden. Dies steigert die Herstellungskosten
dieser Verdichter.
In jüngster Zeit wurden einige Verdichter vorgeschlagen,
die die zuvor genannten Nachteile ausräumen, bei denen
trotz einfacheren Aufbaus zum Erzielen eines höheren
Verdichtungswirkungsgrades die Dichtungseigenschaften
verbessert wurden und die einfacher hergestellt und
zusammengefügt werden können.
Einer dieser Strömungsmittelverdichter ist beispielsweise
aus der US-PS 48 71 304 bekannt. Es handelt sich um einen
Verdichter des geschlossenen Typs, der zur Verwendung in
einer Kühlkreislaufvorrichtung geeignet ist, um beispielsweise
Kühlgas zu verdichten und auszuschieben.
Das Verdichtergehäuse weist einen Motor und Verdichtungskomponenten
auf, die in einem geschlossenen Gehäuse
eingeschlossen sind.
Wenn dem Motor Energie zugeführt und ein Zylinder, der
einer der Verdichtungskomponenten ist, in Drehung versetzt
wird, wird die Drehung des Zylinders durch ein
Drehkraftübertragungssystem auf einen Kolben übertragen,
der als Drehkörper dient. Der Kolben wird gedreht, wobei
ein Teil seiner äußeren Umfangsfläche mit der inneren
Umfangsfläche des Zylinders in Berührung steht. Ein in
eine Nut in der äußeren Umfangsfläche des Kolbens eingepaßter
Flügelsteg wird ebenfalls zusammen mit dem Kolben
gedreht.
Bei der Drehung des Flügelstegs berührt seine äußere
Umfangsfläche die innere Fläche des Zylinders.
Derjenige Teil des Flügelstegs, der sich dem Punkt
nähert, an dem die äußere Fläche des Kolbens mit der
inneren Fläche des Zylinders in Berührung steht, wird
demnach in die Nut in der äußeren Umfangsfläche des Kolbens immer
weiter hineingedrückt, während er auf der Gegenseite
gegenüber dem Berührungspunkt zwischen dem Kolben und dem
Zylinder immer weiter aus der Nut herausgeschoben wird.
Bei diesem Verdichtungsvorgang wird Kühlgas durch ein
Ansaugrohr und eine Ansaugstrecke in den Zylinder
hineingesaugt. Während es in Arbeitskammern eingeschlossen
ist, die von dem Flügelsteg zwischen dem Zylinder und
dem Kolben unterteilt sind, wird das Kühlgas allmählich
bzw. stufenweise aufgrund der Drehung des Kolbens von der
Saugseite zur Ausschubseite des Gehäuses übertragen. Bei
jeder Übertragung zu einer Arbeitskammer, die näher an
der Ausschubseite des geschlossenen Gehäuses angeordnet
ist, wird es weiter verdichtet. Das Kühlgas wird somit
komprimiert durch eine Ausschuböffnung in einen Raum in
dem geschlossenen Gehäuse ausgeschoben und kehrt dann
durch ein Ausschubrohr in den Kühlkreislauf zurück.
Im Fall dieses Strömugnsmittelverdichters sind beide
Enden des Zylinders und des Kolbens, bei denen es sich um
Verdichtungskomponenten handelt, mittels eines Hauptlagers
und eines Hilfslagers frei drehbar gelagert. Kurz
gesagt, beide Enden des Zylinders und des Kolbens sind
drehbar gelagert. Zusätzlich sind die gegenüberliegenden
Mittelpunkte der inneren und äußeren Lagerflächen der
entsprechenden Lager exzentrisch zueinander angeordnet,
da ein Teil der äußeren Umfangsfläche des Kolbens in
axialer Richtung die innere Umfangsfläche des Zylinders
berühren muß.
Wenn jedoch die Lage der Haupt- und Hilfslager in bezug
auf ihre Befestigung an dem geschlossenen Gehäuse nur ein
wenig von dem gewünschten Ort abweichen, kann die Parallelität
zwischen dem Kolben und dem Zylinder selbst dann
nicht mit hoher Genauigkeit eingehalten werden, wenn die
inneren und äußeren Durchmesser der Haupt- und Hilfslager,
die beide Enden des Zylinders und des Kolbens frei
drehbar lagern, mit hoher Genauigkeit gefertigt sind.
Die Haupt- und Hilfslager werden an dem geschlossenen
Gehäuse durch Schweißen oder Schrauben gefestigt und
fixiert. Die Dicke des geschlossenen Gehäuses ist jedoch
relativ gering, während die Haupt- und Hilfslager ringförmige
Blöcke darstellen. Der durch Schweißen hervorgerufene
Wärmeverzug des geschlossenen Gehäuses unterscheidet
sich daher von demjenigen der Haupt- und Hilfslager,
wodurch eine genaue Befestigung und Fixierung der Haupt-
und Hilfslager an dem geschlossenen Gehäuse erschwert
wird. Die Parallelausrichtung zwischen Zylinder und
Kolben kann demnach nicht mit hoher Genauigkeit durchgeführt
werden. Bei der Verwendung von Schrauben muß
zumindest das geschlossene Gehäuse mit Bohrungen versehen
sein, in die die Schrauben leicht eingefügt werden
können, wodurch eine Befestigung und Fixierung der Haupt-
und Hilfslager in dem geschlossenen Gehäuse mit großer
Genauigkeit erschwert wird.
Es ist selbstverstädnlich wünschenswert, daß der Zylinder
und der Kolben an ihren beiden Enden gelagert werden,
d. h., daß eine zweiseitige Lagerung verwandt wird. Die
Genauigkeit ihrer Befestigung und Fixierung ist jedoch,
wie zuvor beschrieben, problematisch.
Zur Lösung dieses Problems offenbart die US-PS 48 75 842
einen Strömungsmittelverdichter, bei dem die Verdichtungskomponenten
einen freitragenden Aufbau haben, wobei
ein Lagerelement zum Lagern des Zylinders und des Kolbens
an einem derer Enden an dem geschlossenen Gehäuse befestigt
und fixiert ist, während deren andere Enden nur
mit Haltevorrichtungen (detentes) versehen sind. Genauer
gesagt, das Hauptlager ist an dem geschlossenen Gehäuse
befestigt und fixiert und das Hilfslager ist als Blattfeder
ausgeführt. Der Kolben und der Zylinder werden von
einem Lager- bzw. Tragsystem gelagert bzw. gehalten,
während sie elastisch gegen die Seite des Hauptlagers
gedrückt werden.
Mit dieser Art von Verdichtungskomponenten kann die
Befestigungs- und Fixiergenauigkeit des Kolbens und des
Zylinders relativ zu dem geschlossenen Gehäuse erzielt
werden. Wenn jedoch der Kolben und der Zylinder mit
Querkraft beaufschlagt werden, wird ein großes Moment
hervorgerufen und an denjenigen Stellen des Kolbens und
des Zylinders, die gleitend miteinander in Berührung
stehen, sowie an den Lagern werden hierdurch Freßerscheinungen
hervorgerufen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die
vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen und einen
Strömungsmittelverdichter vorzuschlagen, bei dem die
Befestigungs- und Fixiergenauigkeit des Zylinders und des
Kolbens relativ zu dem geschlossenen Gehäuse verbessert
werden kann und der Zylinder und der Kolben so gelagert
werden, als wenn die Lagerung an deren beiden Enden
erfolgen würde.
Hierzu wird ein Lagerelement, das beispielsweise auf einer Seite eines
geschlossenen Gehäuses angeordnet ist, in einer Ebene
senkrecht zu den Mittellinien des Zylinders und des
Kolbens frei bewegbar gehalten, wenn die Stellung
des Lagerelements richtig eingestellt ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst
durch einen Strömungsmittelverdichter mit einem geschlossenen
Gehäuse, das einen Gehäusekörper mit einem offenen
Ende und eine Abdeckung zum Schließen des offenen Endes
des Gehäuseskörpers aufweist, um darin einen Antriebsabschnitt
und einen Verdichtungsabschnitt aufzunehmen,
wobei der Verdichtungsabschnitt einen Zylinder mit einer ersten
Mittelachse und einem ersten und einem zweiten Ende, der
von dem Antriebsabschnitt gedreht wird, einen Drehkörper
mit einer zweiten Mittelachse, die relativ zu der ersten Mittelachse
versetzt ist, und einer Spiralnut, die an dessen äußerem
Abschnitt mit einer mit einer vorbestimmten Rate abnehmenden
Steigerung ausgebildet ist, wobei der Drehkröper so
angeordnet ist, daß ein Teil seines äußeren Umfangs mit
dem inneren Umfang des Zylinders in Berührung steht,
einen aus einem elastischen Material gefertigten spiralförmigen
Flügelsteg, der in radialer Richtung des Drehkörpers
frei gleitend in den Spiralnut des Drehkörpers
angeordnet ist und dessen äußerer Durchmesser in enger
bzw. dichter Berührung mit dem inneren Durchmesser des
Zylinders steht, um einen Raum zwischen dem Zylinder und
dem Drehkörper in eine Vielzahl von Arbeitskammern zu
unterteilen, und ein Drehkraftübertragungssystem zum
Verbinden des Zylinders und des Drehkörpers aufweist, um
diese anzutreiben, mit einem Paar Befestigungslager, von
denen eines direkt an dem geschlossenen Gehäuse befestigt
ist, die dazu dienen, den Zylinder und den Drehkörper
relativ zu dem geschlossenen Gehäuse drehbar zu lagern
und das Saugende und das Ausschubende des Zylinders zu
verschließen, mit einer Trageinrichtung, die eine an dem
anderen Lager des Lagerpaars befestigte Eingriffs- bzw.
Mitnehmereinrichtung aufweist und dazu dient, das andere
Lager relativ zum geschlossenen Gehäuse zumindest in
einem gewissen Bereich in einer Ebene senkrecht zu den
Mittelachsen des Zylinders und des Drehkörpers bewegbar
zu lagern, und mit einer Positioniereinrichtung, die
zumindest entweder im Gehäusekörper oder in der Abdeckung
ausgebildet ist, um die Mitnehmereinrichtung relativ zu
dem geschlossenen Gehäuse zu positionieren.
Erfindungsgemäß kann durch die Positioniereinrichtung das
Lagerelement, insbesondere auf der Ausschubseite des
geschlossenen Gehäuses, richtig positioniert werden.
Darüber hinaus kann kein unerwünschter thermischer Einfluß
hervorgerufen werden, wenn das Lagerelement,
beispielsweise das auf der Ausschubseite angeordnete, an
dem geschlossenen Gehäuse befestigt und fixiert wird,
wodurch eine durch Wärme hervorgerufene Verformung der
Komponententeile vermieden wird. Der Zusammenbau wird
hierdurch erleichtert und die Kosten können gesenkt
werden. Darüber hinaus kann die Verdichtungskapazität
gesteigert werden, da der beidseitige Stützaufbau im
wesentlichen relativ zum Zylinder und zum Drehkörper
dargestellt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im
folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht im Vertikalschnitt zur schematischen
Darstellung eines Strömungsmittelverdichters
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht entlang der Linie
II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht zur Darstellung
eines in einem Zylinder angeordneten Oldham-Sitzes,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in
Fig. 2 zur Darstellung einer Oldham-Kupplung,
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig.
4,
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in
Fig. 4,
Fig. 7 und 8 den Fig. 5 und 6 entsprechende
Schnittansichten, die eine Abwandlung des Oldham-Sitzes
zeigen,
Fig. 9 eine vertikale Schnittansicht zur vergrößerten
Darstellung eines Teils der Fig. 1,
Fig. 10 eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie
X-X in Fig. 1,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung
eines zusammengefügten Tragsystems,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung
des zerlegten Tragsystems,
Fig. 13 eine vertikale Schnittansicht zur schematischen
Darstellung des Hauptabschnitts eines Strömungsmittelverdichters,
welcher eine erste Abwandlung
des Tragsystems aufweist,
Fig. 14 eine vertikale Schnittansicht zur schematischen
Darstellung des Hauptabschnitts eines Strömungsmittelverdichters,
welcher einer zweite Abwandlung
des Tragsystems aufweist, und
Fig. 15 eine vertikale Schnittansicht zur schematischen
Darstellung des Hauptteils eines Strömungsmittelverdichters,
welcher eine dritte Abwandlung des
Tragsystems aufweist.
Ein in Fig. 1 gezeigter Verdichterhauptteil weist einen
Antriebsabschnitt 12 mit einem Elektromotor und einen
Verdichtungsabschnitt 14 auf, die sich in einem geschlossenen
Gehäuse 10 befinden. Der Antriebsabschnitt 12
verfügt über einen ringförmigen Stator 16, der an der
Innenfläche des geschlossenen Gehäuses 10 befestigt ist,
und einen ringförmigen Rotor 18, der im Inneren des
Stators 16 angeordnet ist. Der Stator 16 ist mit einem
Verdindungs- oder Polblock (connector block) 11 elektrisch
verbunden, der über eine nicht dargestellte
elektrische Leitung mit einer außenseitigen Stromquelle
verbunden ist. In dem geschlossenen Gehäuse 10 befindet
sich Schmieröl 13.
Der Verdichtungsabschnitt 14 weist einen Zylinder 20 auf,
an dessen äußerem Umfang der Rotor 18 befestigt ist.
Beide Enden des Zylinders 20 sind durch Haupt- und
Hilfslager 22 und 24 frei drehbar gelagert, die als
saugseitige und ausschubseitige Lagerelemente dienen, die
mittels Schweißen o. dgl. an der Innenfläche des geschlossenen
Gehäuses 10 befestigt sind. Beide Enden des Zylinders
20 werden durch die Haupt- und Hilfslager 22 und 24
gleichzeitig dicht verschlossen.
Das Hauptlager 22 ist an der Innenwand des geschlossenen
Gehäuses 10 durch Schweißen oder Schrauben fixiert. Das
Hauptlager 22 ist mit einem Durchgang 23 versehen, durch
den Schmieröl 13 in dem geschlossenen Gehäuse 10 in den
Zylinder 20 geleitet wird. Das Schmieröl 13 wird durch
den Druck des ausgeschobenen Gases in dem geschlossenen
Gehäuse 10 zu den geeigneten Stellen des Zylinders 20
geführt.
Das Hilfslager 24 ist durch ein Tragsystem 70 an dem
geschlossenen Gehäuse 10 befestigt.
Des weiteren sind Saug- und Ausschubrohre 44 und 46 des
Kühlkraftkreislaufs mit dem geschlossenen Gehäuse 10 verbunden.
Das Saugrohr 44 ist mit einer Saugbohrung 48 in dem
Hauptlager 22 und das Ausschubrohr 46 mit der Innenseite
des Gehäuses 10 verbunden.
Ein Kolben 26, der als säulenförmiger bzw. zylinderförmiger
Drehkörper dient, ist in dem Zylinder 20 im Verdichtungsabschnitt
14 in Längsrichtung des Zylinders 20
eingeschlossen. Die beiden Abschnitte 28 und 30, die an
beiden Enden des Kolbens 26 in dessen axialer Richtung
hervorstehen, werden mittels der Lager 22 und 24 frei
drehbar gelagert. Die Mittelachse (A) des Kolbens 26 ist
lediglich um ein geringes Maß (e) gegenüber der Mittelachse
(B) des Zylinders 20 exzentrisch angeordnet. Ein
Teil der äußeren Fläche des Kolbens 26 berührt in dessen
axialer Richtung die Innenfläche des Zylinders 20.
Am saugseitigen Ende des Kolbens 26 ist eine Mitnehmernut
32 ausgebildet, die vom äußeren Umfang des Kolbens 26
radial nach innen verläuft. Von der inneren Umfangsfläche
des Zylinders 20 steht ein Antriebsbolzen 34 hervor, der
in der Mitnehmernut 32 sich in radialer Richtung des
Zylinders 20 frei hin und her (herein und heraus) bewegt
wird. Ein Oldham-System 36 überträgt, um den Zylinder 20
und den Drehkörpern bzw. Kolben 26 synchron zu drehen,
während es sie zueinander versetzt, ist auf den Ausschubseite
des Kolbens 26 angeordnet. Dieses Oldham-System 36
wird später detailliert beschrieben. Die Mitnehmernut 32,
der Antriebsbolzen 34 und das Oldham-System 36 bilden
eine Drehkraftübertragungseinrichtung. Die Drehkraftübertragungseinrichtung
schließt in diesem Fall die Mitnehmernut
32 und Antriebsbolzen 34 und das Oldham-System 36
ein. Es ist jedoch ersichtlich, daß entweder die Mitnehmernut
32 und der Antriebsbolzen 34 oder das Oldham-System
36 weggelasssen werden können, insbesondere die
Mitnehmernut 32 und der Antriebsbolzen 34.
Auf dem äußeren Umfang des in dem Zylinder 20 eingeschlossenen
Kolbens 26 ist eine Spiralnut 38 (Fig. 2)
ausgebildet, die zwischen beiden Enden des Kolbens 26
gemäß Fig. 1 von rechts nach links verläuft und deren
Steigung in Richtung auf das Ausschubende des Zylinders
20 geringer wird. Ein spiralförmiger Flügelsteg 40 ist in
die Spiralnut 38 eingesetzt. Der Flügelsteg 40 ist aus
einem elastischen Material wie beispielsweise Teflon
(Handelsname) gefertigt. Die Breite des Flügelstegs 40
entspricht im wesentlichen derjenigen der Spiralnut 38. Der Flügelsteg
40 kann sich in der Spiralnut 38 in radialer Richtung
des Kolbens 26 frei hin und her (hinein und heraus)
bewegen, während seine äußere Umfangsfläche in dichter
bzw. inniger Berührung mit der inneren Umfangsfläche des
Zylinders 20 steht.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, wird der Raum zwischen
der inneren Umfangsfläche des Zylinders 20 und der
äußeren Umfangsfläche des Kolbens 26 durch den Flügelsteg
40 in einer Vielzahl von Arbeitskammern 42 unterteilt.
Jede der Arbeitskammern 42 ist im wesentlichen halbkreisförmig
geformt und erstreckt sich von dem Teil des
Kolbens 26, der den inneren Umfang des Zylinders 20
berührt, bis zur nächsten Berührungsstelle entlang des
Flügelstegs 40. Die Volumina der Arbeitskammern 42 nehmen
schrittweise ab, je näher sie der linken Ausschubseite
des Zylinders 20 kommen. Die am weitesten links befindliche
Arbeitskammer 43 dient als Ausschubkammer.
Wie am besten in Fig. 2 dargestellt, beinhaltet das
Oldham-System 36 einen scheibenförmigen Oldham-Sitz 50
und einem Oldham-Sitz 54. Der Oldham-Sitz 50 weist einen
Vorsprung bzw. Querkeil 52 auf, der von dessen einer, der
Ausschubkammer 43 gegenüberliegender Seite hervorsteht.
Der äußere Durchmesser des Oldham-Sitzes 50 entspricht im
wesentlichen dem inneren Durchmesser des Zylinders 20, so
daß die äußere Umfangsfläche des Oldham-Sitzes 50 die
innere Umfangsfläche des Zylinders 20 berührt. Der
Oldham-Ring 54 ist auf der Seite des Oldham-Sitzes 50
angeordnet, auf der der Querkeil 52 ausgebildet ist, und
weist eine rechtwinklig ausgebildete Ringausnehmung 56
auf.
Wie in Fig. 3 gezeigt, liegt die äußere Fläche des
Oldham-Sitzes 50 luftdicht an der inneren Umfangsfläche
des Zylinders 20 an. Der Oldham-Sitz 50 ist an dem Zylinder
20 dadurch fixiert, daß Schrauben 58 (Fig. 2) in
radialer Richtung des Zylinders 20 in diesen eingeschraubt
sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Querkeil 52 des Oldham-Sitzes
50 mit einer Keilnut des Oldham-Rings 54 verzahnt,
der relativ zu dem Oldham-Sitz 50 in die Richtungen C
gleiten kann. Der ausschubseitige Abschnitt des Kolbens
26 in Form eines Zapfens 30 verläuft durch eine Öffnung
51 des Oldham-Sitzes 50 und der Ringausnehmung 56 des
Oldham-Rings 54. Ein Eingreif- oder Mitnehmerabschnitt
30a des ausschubseitigen Zapfens 30, der einen rechtwinkligen
Bereich aufweist, kann längs der Ringausnehmdung 56
des Oldham-Rings 54 in eine Richtungen D gleiten. Das
Oldham-System 36 überträgt somit die Drehkraft des
Zylinders 20 auf den Kolben 26, während es bewirkt, daß
der Oldham-Ring 54 in die Richtungen C und der Kolben 26
relativ zu dem Oldham-Ring 54 in die Richtungen D gleitet,
und es dreht den Zylinder 20 und den Kolben 26 synchron
miteinander, während es eine Versetzung beider zueinander
bewirkt.
Das Oldham-System 36 ist weiterhin mit einem Flügelsteganschlag
60 versehen. Dieser Flügelsteganschlag 60 ist
wie ein rechtwinkliger Pfosten geformt und steht auf der
Seite des Oldham-Sitzes 50 vor, die auf der Saugseite des
Zylinders 20 angeordnet ist. Der Flügelsteganschalg 60
verläuft von dem äußeren Rand des Oldham-Sitzes 50 und
ist dem Querkeil 52 gegenüber angeordnet. Er tritt in
eine Aussparung 27 ein, die auf der Ausschubseite des
Kolbens 26 in diesem ausgebildet und zu einer Endfläche
und dem äußeren Umfang des Kolbens 26 hin offen ist.
Zwischen dem Flügelsteganschlag 60 und der ausschubseitigen
Aussparung 27 ist ein Freigang vorhanden, der groß
genug ist, um dem Flügelsteganschlag 60 zu erlauben, in
die Aussparung 27 einzutreten, ohne einander zu berühren,
wenn der Zylinder 20 und der Kolben 26 relativ zueinander
gedreht werden. Der Flügelsteganschlag 60 befindet sich
gegenüber demjenigen Ende des Flügelstegs 40, das in die
ausschubseitige Aussparung 27 hineinragt, während die
ausschubseitige Endfläche des Flügelstegs 40 gegen eine
Seite des Flügelsteganschlags 60 gedrückt wird, wie in
Fig. 2 gezeigt.
Der Flügelsteganschlag 60 ist mit einer Auslaßbohrung 62
des Oldham-Sitzes versehen. Die Auslaßbohrung 62 des
Oldham-Sitzes verläuft im wesentlichen parallell zur
radialen Richtung des Oldham-Sitzes 50 und verläuft durch
den Flügelsteganschlag 60, wobei sie sich kreisförmig am
inneren und äußeren Umfang 60a und 60b des Flügelsteganschlags
60 öffnet. Die Auslaßbohrung 62 des Oldham-Sitzes
wird durch Fixieren des Oldham-Sitzes 50 an dem Zylinder
20 so positioniert, daß die Öffnung der Auslaßbohrung 62
des Oldham-Sitzes am äußeren Umfang 60a des Flügelsteganschlags
gegenüber der Öffnung einer Zylinderauslaßbohrung
21 liegt, wodurch die Zylinderauslaßbohrung 21 mit der
Ausschubkammer 43 in Verbindung steht (Fig. 3).
Die Fig. 4 bis 6 zeigen diesen Oldham-Sitz 50 im Detail.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Abwandlung 50A des Oldham-Sitzes.
In diesem Oldham-Sitz 50A ist die Auslaßbohrung
62 des Oldham-Sitzes in dem Querkeil 52 ausgebildet. Die
Auslaßbohrung 62 des Oldham-Sitzes kann ebenso an irgendeiner
anderen geeigneten Stelle ausgebildet sein.
Das Tragsystem 70, welches den Zylinder 20 und den Kolben
26 an deren Ausschubseiten aufnimmt, wird unter Bezug auf
die Fig. 1 und 9 bis 12 beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, trägt das Tragsystem 70 das Hilfslager
24 bewegbar in einer Ebene, die senkrecht zu den
Achsen A und B der Zylinder 20 und des Kolbens 26 liegt.
Wie in den Fig. 9 bis 12 gezeigt, verfügt das Tragsystem
70 über eine Tragplatte 72, die an ihrem oberen und
unteren Ende an dem geschlossenen Gehäuse 10 befestigt
ist, ein Mitnehmerelement 74, das an dem Hilfslager 24
befestigt ist, und Mitnehmerschrauben 76 zum Befestigen
der Tragplatte 72 und des Mitnehmerelements 74.
Die Tragplatte 72 ist rechtwinklig ausgeführt und an dem
geschlossenen Gehäuse 10 befestigt, wobei seine Fläche im
wesentlichen rechtwinklig zu der Axialrichtung des
Zylinders 20 steht.
Das Mitnehmerelement 74 ist als rechtwinklige Platte
ausgeführt und verfügt über einen Führungsabschnitt 74a,
der gerade entlang der Mittellinie des Mitnehmerelements
74 verläuft und von dieser hervorsteht, wobei er einen
U-förmigen Querschnitt aufweist. Das Mitnehmerelement 74
befindet sich gegenüber dem Hilfslager 24, wobei die
Tragplatte 72 zwischen beiden positioniert ist und die
innere Fläche seines Führungsabschnitts 74a zur Endfläche
des Hilfslagers 24 gerichtet ist. Das Mitnehmerelement 74
verfügt zudem über ein Paar Eingreifnuten 74b auf einer
Linie senkrecht zur Längsrichtung seines Führungsabschnitts
74a.
Die Mitnehmerschrauben 76 sind abgestuft und durch die
Eingreifnuten 74b des Mitnehmerelements 74 in das Hilfslager
24 eingeschraubt, jedoch frei gleitbar gehalten in
Längsrichtung der Eingreifnuten 74b, die senkrecht zur
Längsrichtung der Tragplatte 72 ist.
Die Tragplatte 72 des Tragsystems 70 ist, wie in Fig. 9
und 10 gezeigt, an dem geschlossenen Gehäuse 10 befestigt.
Das geschlossene Gehäuse 10 weist einen zylinderischen
Gehäusekörper 10a auf, der an seiner einen Seite
offen ist, sowie eine Abdeckung 10b, die das offene
Ende des Gehäusekörpers 10a verschließt. Bei diesem
Beispiel ist der Gehäusekörper 10a etwas dicker und die
Abdeckung 10b etwas dünner ausgeführt. Eine Abstufung 78
ist am inneren Umfang des Gehäusekörpers 10a entlang des
Randes an seinem offenen Ende ausgebildet. Das offene
Ende der Abdeckung 10b ist in die Abstufung 78 des
Gehäusekörpers 10a eingesetzt und durch Schweißen an
dieser fixiert.
Die Fixierung der Abdeckung 10b an dem Gehäusekörper 10a
wird jedoch erst ausgeführt, nachdem beide Enden der
Tragplatte 72, die einen Teil des Tragsystems bildet,
zwischen der Abstufung 78 entlang des Randes des offenen
Endes des Gehäusekörpers 10a und dem offenen Ende der
Abdeckung 10b gehalten werden.
In diesem Fall werden zwei Keilnuten 80 am offenen Ende
der Abdeckung 10b ausgebildet. Diese Keilnuten 80 befinden
sich in vertikaler Richtung an der Spitze und am
Boden der Abdeckung 10b und jede von beiden hat eine
Breite, die genügend groß ist, um die Enden der Tragplatte
72 darin einzusetzen.
Demnach werden beide Enden der Tragplatte 72 in die
Keilnuten 80 der Abdeckung 10b eingesetzt. Das offene
Ende der Abdeckung 10b wird dann auf die Abstufung 78 am
offenen Ende des Gehäusekörpers 10a aufgesetzt. Auf diese
Art werden der Gehäusekörper 10a und die Abdeckung 10b
durch Schweißen aneinander fixiert.
Dieses Tragsystem 70 kann verhindern, daß sich das
Hilfslager 24 über eine längere als eine vorbestimmte
Strecke bewegt, beispielsweise, eine Verschiebung in
einem größeren Maß gegenüber dem Hauptlager 22 erfährt, wenn eine
irreguläre und nicht ausgeglichene Kraft auf das Hilfslager
24 hinzugefügt wird. Das Hilfslager 24 wird nicht
gegen den Zylinder 20 und den Kolben 26 gedrückt, wodurch
verhindert wird, daß Abnutzungsverluste bewirkt werden.
Dadurch, daß das Tragsystem 70 das Hilfslager 24 in einem
derartigen Bereich verschiebbar aufnimmt, daß sich die
Mitnehmerschrauben 76 und die Tragplatte 72 bewegen
können, kann das Hilfslager 24 in einer Ebene im wesentlichen
senkrecht zu der Mittelachse des Zylinders 20
bewegt werden. Die Montage des Verdichters kann daher
einfacher durchgeführt werden, in dem das Ausmaß, in dem
das Hilfslager 24 bewegt werden kann, ausgenutzt wird.
Selbstverständlich kann die Abdeckung 10b mit der Abstufung
78 und der Gehäusekörper 10a mit den Keilnuten 80
versehen sein.
Die Fig. 13 bis 15 zeigen Abwandlungen des Tragsystems.
Im Fall der ersten Abwandlung 70A verfügt die Tragplatte
72 über ein Mitnehmerelement 84, das mit einem Gleitbolzen
82 versehen ist. Das Hilfslager 24 weist darüber hinaus
ein Befestigungselement 88 auf, das mit einem Tragbolzen
86 versehen ist. Der Gleitbolzen 82 und der
Tragbolzen 86 kreuzen einander in Richtung X und Y und
ihre Überkreuzungsstelle liegt auf der Mittelachse des
Kolbens 26. Das Tragsystem 70A erlaubt somit, daß das
Hilfslager 24 auf einer Ebene senkecht zu den Mittelachsen
des Zylinders 20 und des Kolbens 26 bewegt wird.
Das Tragsystem 70A kann so zusammengefügt werden, daß das
Hilfslager 24 parallel zum Hauptlager 22 ausgerichtet
wird und daraufhin Kleber 90 durch Röhren 91 dem Tragsystem
70A zugeführt werden. Die Fixierung der Tragplatte
72 wird wie zuvor beschrieben ausgeführt. Die Tragplatte
72 wird in die Keilnuten 80 auf dem oberen Rand der
Abdeckung 10b, die Teil des geschlossenen Gehäuses 10
ist, eingesetzt und die Abdeckung 10b daraufhin auf die
Abstufung 78 entlang des Randes des Gehäusekörpers 10a
aufgesetzt und fixiert, wobei die Tragplatte 72 sich
zwischen beiden befindet. Die Zuführröhren 91 können
entfernt werden, nachdem der Kleber 90 dem Tragsystem 70A
zugeführt ist, und die Gehäusekörper 10a kann daraufhin
durch die Abdeckung 10b verschlossen werden. Die Röhren
91 können jedoch auch an ihrem Platz verbleiben, wenn der
Gehäusekörper 10a durch die Abdeckung 10b verschlossen
wird. Für den Fall, daß der Kleber 90 in das Tragsystem
70A eingebracht ist, bevor der Gehäusekörper 10a mit der
Abdeckung 10b verschlossen wird, können die Zuführröhren
91 weggelassen werden.
Mit dem Tragsystem 70A wird eine drehbare Lagerung beider
Enden des Zylinders 20 und des Kolbens 26 erzielt. Selbst
wenn eine Kraft seitlich auf den Kolben 26 wirkt, wird
daher kein großes Moment erzeugt. Des weiteren werden
dieselben Wirkungen wie bei dem zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel erzielt.
Eine in Fig. 14 gezeigte zweite Abwandlung 70B unterscheidet
sich von der ersten, in Fig. 13 gezeigten 70A
dadurch, daß die Tragplatte 72 weggelassen ist.
Im Fall dieses Tragsystems 70B ist ein Aufnahmebolzen 96
mit seinen beiden Enden direkt an dem geschlossenen
Gehäuse 10 befestigt und verläuft durch eine Ausnehmung
eines Gleitbolzens 92, die sich in dessen mittleren
Bereich in Längsrichtung des Gleitbolzens 92 erstreckt.
Der Gleitbolzen 92 ist zwischen dem Hilfslager 24 und
einer Aufnahmeplatte 94 angeordnet, die an dem Hilfslager
24 befestigt ist, und verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene
der Fig. 14. Der Aufnahmebolzen 96 und der Gleitbolzen
92 kreuzen einander in den Richtungen X und Y und
ihr Kreuzungspunkt liegt auf der Mittelachse des Kolbens
26. Wie bereits im Fall des Tragsystems 70A kann der
Kleber 90 in einen Spalt zwischen dem Aufnahmebolzen 96
und der Aufnahmeplatte 94 durch Zuführröhren 91 gefüllt
werden.
Im Fall der in Fig. 15 gezeigten dritten Abwandlung 70C
ist die Zuführröhre 91 mit der Abdeckung 10b des geschlossenen
Gehäuses 10 verbunden und der Kleber 90 wird
durch die Zuführröhre 91 dem Tragsystem 70C zugeführt.
Das Tragsystem 70C ist als ein Behälter 98 ausgeführt,
der in einem das Hilfslager 24 haltenden Bereich wie ein
liegendes U geformt ist. Das Tragsystem 70C wird parallel
zum Hauptlager (nicht gezeigt) ausgerichtet und mit durch
die Zuführröhre 91 zugeführtem Kleber 90 gefüllt, so daß
das Tragsystem 70C direkt an der Abdeckung 10b befestigt
ist. Es ist daher bei dieser Anordnung des Tragsystems
70C nicht notwendig, daß die Abdeckung 10b mit Keilnuten
versehen ist.
Im folgenden wird die Wirkungsweise bzw. der Betrieb des
zuvor beschriebenen Strömungsmittelverdichters beschrieben.
Wenn der Stator 16 am Antriebsabschnitt 12 durch den
Polblock 11 mit der außenseitigen Stromquelle verbunden
wird, wird der Rotor 18 und zusammen mit dem Rotor 18
ebenfalls der Zylinder 20 gedreht, wie in Fig. 1 gezeigt.
Die Drehung des Zylinders 20 wird durch den Antriebsbolzen
34, die Mitnehmernut 32 und das Oldham-System 36
auf den Kolben 26 übertragen. Wenn sich der Zylinder 20
dreht, bewirkt das Oldham-System 36, das der Oldham-Sitz
50 mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie der des
Zylinders 20 gedreht wird, während der Oldham-Ring 54 in
den in Fig. 2 durch den Pfeil C gezeigten Richtungen
verschoben wird. Die Drehung des Zylinders 20 wird somit
durch das Oldham-System 36 auf den Kolben 26 übertragen
und der Kolben 26 gedreht, während er in den in Fig. 2
durch die Pfeile D gezeigten Richtungen relativ zu dem
Oldham-Ring 54 verschoben wird. Der Kolben 26 wird
hierdurch angetrieben und gedreht, während ein Teil
seiner äußeren Umfangsfläche die innere Umfangsfläche des
Zylinders 20 berührt.
Da die äußere Umfangsfläche des Flügelstegs 40 die innere
Umfangsfläche des Zylinders 20 berührt, wird der Flügelsteg
40 weiter in die Spiralnut 38 hineingedrückt, wenn
er sich dem Punkt nähert, an dem die äußere Umfangsfläche
des Kolbens 26 die innere Umfangsfläche des Zylinders 20
berührt, und weiter aus der Spiralnut 38 herausgeschoben,
wenn er sich von diesem Punkt entfernt.
Das Volumen der Arbeitskammern 42 wird somit von rechts
nach links in Fig. 1 verkleinert. Durch das Saugrohr 44
und die Saugbohrung 48 in dem Hauptlager 22 wird als
Kühlmedium dienendes Gas in den Zylinder 20 eingesaugt.
Das als Kühlmedium dienende Gas wird somit angesaugt und
in den Arbeitskammern 42 eingeschlossen, wo es mit der
Drehung des Kolbens 26 weiter verdichtet und anschließend
der Ausschubkammer 43 zugeführt wird. Das verdichtete
Kühlmediumgas wird von der Ausschubkammer 43 in den Raum
zwischen dem Zylinder 20 und dem geschlossenen Gehäuse 10
durch die Auslaßbohrung 62 des Oldham-Sitzes 50 und die
Auslaßbohrung 21 des Zylinders 20 ausgeschoben. Danach
kehrt es durch das Ausschubrohr 46 von dem Raum in dem
geschlossenen Gehäuse 10 in den Kühlkreislauf zurück.
Wenn der Druck in dem geschlossenen Gehäuse 10 durch das
ausgeschobene Hochdruckgas erhöht wird, wird das in dem
geschlossenen Gehäuse 10 eingeschlossene Schmieröl 13
infolge des Druckes in dem geschlossenen Gehäuse 10 in
den Schmierölzuführdurchgang 23 gedrückt, wie in Fig. 1
gezeigt. Das Schmieröl wird zu den Gleitbereichen der
Lager 22 und 24 relativ zum Zylinder 20 und zum Kolben 26
und zum Boden der Spiralnut 38 (Fig. 2) geführt, wobei es
durch den Durchgang 23 sowie in dem Kolben 26 ausgebildete
axiale und radiale Versorgungsleitungen (nicht gezeigt)
tritt. Das Schmieröl 13 schmiert die Gleitbereiche
zwischen dem Zylinder 20, dem Kolben 26 und den Lagern
22, 24 und das auf den Grund der Spiralnut 38 geführte
Schmieröl dürckt den Flügelsteg 40 gegen die innere
Umfangsfläche des Zylinders 20, um die Arbeitskammern 42
und die Ausschubkammer 43 luftdicht zu halten. Das in
dieser Weise benutzte Schmieröl 13 verweilt längs der
inneren Umfangsfläche des Zylinders 20 infolge der durch
die Rotation des Zylinders 20 hervorgeraufenen Zentrifugalkraft,
wie in Fig. 3 gezeigt, und kehrt in das geschlossene
Gehäuse 10 zurück, indem es zwischen der
inneren Umfangsfläche des Zylinders 20 und den äußeren
Umfangsflächen der Lager 22, 24 hindurchtritt.
Das an der inneren Umfangsfläche des Zylinders 20 befindliche
Öl (Fig. 3) wird von dem Oldham-Sitz 50 abgeschottet,
damit es nicht in die Auslaßbohrung 21 des
Zylinders 20 fließt. Das auszuschiebende Gas wird somit
in einem Zustand aus dem Zylinder 20 ausgeschoben, in dem
es von dem im Zylinder 20 befindlichen Öl getrennt ist,
wobei es durch die Auslaßbohrung 62 des Oldham-Sitzes 50
und die Auslaßbohrung 21 des Zylinders 20 tritt.
Dies kann verhindern, daß in dem Zylinder 20 befindliches
Öl zusammen mit dem Gas ausgeschoben wird, so daß eine
ausreichende Ölmenge in dem Zylinder 20 beibehalten
werden kann. Die gleitenden Bereiche des Zylinders 20 und
des Kolbens 26 relativ zu den ausschubseitigen und
saugseitigen Lagern 24, 22 und beispielsweise diejenigen
des Oldham-Systems 36 können somit ausreichend geschmiert
werden, wodurch ein abnormaler Verschleiß dieser gleitenden
Bereiche und die Erzeugung von Geräusch verhindert
werden.
Darüber hinaus ist durch die Verwendung des Oldham-Sitzes
50 des Oldham-Systems 36 gewährleistet, daß das Öl in dem
Zylinder 20 gehalten wird und in diesem verbleibt.
Hierdurch wird es unnötig, spezielle Bauteile zum Zurückhalten
des Öls in dem Zylinder 20 vorzusehen, wodurch der
Zylinder 20 und der Kolben 26 in ihrem Aufbau einfacher
werden.
Darüber hinaus hält das Tragsystem 70 zum Lagern der
Ausschubseiten des Zylinders 20 und des Kolbens 26 das
Hilfslager 24 frei bewegbar in der Ebene senkrecht zu den
Mittelachsen des Zylinders 20 und des Kolbens 26, um den
Zylinder 20 und den Kolben 26 parallel zueinander zu
halten, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Zylinder 20 und der
Kolben 26 können daher als im wesentlichen an ihren
beiden Enden in ihrer axialen Richtung gelagert angesehen
werden.
Die Tragplatte 72 des Tragsystems 70 ist in die Keilnuten
80 des offenen Randes der Abdeckung 10b mit ihren beiden Enden
eingesetzt. Die Tragplatte 72 kann in Umfangsrichtung
des Zylinders 20 positioniert und von einer
Bewegung in dieser Richtung bewahrt werden. Darüber hinaus
sitzt die Abdeckung 10b auf der Abstufung 78 des Gehäusekörpers
10a und ist dort fixiert, wodurch beide Enden der
Tragplatte 72 zwischen der Abdeckung 10b und dem Gehäusekörper
10a zu liegen kommen. Die Tragplatte 72 ist somit
festgelegt und durch die Abstufung 78 des Gehäusekörpers
10a in ihrer Höhenrichtung positioniert.
Demnach werden der Zylinder 20 und der Kolben 26 an ihren
beiden Enden in ihrer axialen Richtung durch das Gehäuse
10 mittels der Lager 22 und 24 gelagert. Das Tragsystem
70 zur Aufnahme des Lagers 24 macht es unnötig, die
Tragplatte 72 direkt an der Abdeckung 10b zu befestigen
und zu fixieren. Dies erleichtert die Befestigung der
Abdeckung 10b und des Hilfslagers 24, wodurch die Anzahl
der durchzuführenden Montageschritte des Verdichters
reduziert wird. Des weiteren bleiben das Tragsystem 70 und
das Hilfslager 24 frei von unerwünschten Einflüssen, wenn
die Abdeckung 10b an dem Gehäusekörper 10a befestigt und
mittels Schweißen fixiert wird. Dies verhindert, daß
diese Bauteile thermisch verformt werden. Auf diese Weise
kann eine Absenkung der Verdichtungsleistung des Verdichters
vermieden werden.
Die Erfindung kann ebenfalls auf einen Strömungsmittelverdichter
angewandt werden, der einen Kolben mit zwei
Sätzen von Spiralnuten und Flügelstegen aufweist, sowie
auf andere Verdichterarten und Vorrichtungen in einem
Kühlkreislauf.