DE4130393A1

DE4130393A1 - Spiralenverdichter

Info

Publication number: DE4130393A1
Application number: DE19914130393
Authority: DE
Inventors: Tatsushi Mori; Hisao Kobayashi; Yuji Izumi
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2011-09-13
Also published as: JP2892799B2; KR950007474B1; KR920006653A; DE4130393C2; US5151020A; JPH04124483A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die geometrische Form von Spiralkörpern, die in einen Spiralenverdichter eingebaut sind, der für den Einsatz in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage geeignet ist.

Zum Verringern des Gewichts eines Spiralenverdichters ist es vorteilhaft, die Wandstärke von nachfolgend als Spiralen bezeichneten Spiralkörpern zu verringern, jedoch ist die Spirale einer starken Gegenwirkung durch den sich ändernden Druck eines Gasmediums ausgesetzt. Dies gilt insbesondere für den Anfangsbereich der Spirale, da dieser Bereich einem maximalen Druck ausgesetzt ist. Infolgedessen sollte zumindest dieser Bereich der Spirale eine Wanddicke haben, die ausreichend groß ist, einem solchen Druck zu widerstehen und Beschädigungen durch Abrieb zu vermeiden. In einem herkömmlichen Spiralenkompressor wird als Profil der Außenwand und der Innenwand sowohl einer bewegbaren als auch einer feststehenden Spirale eine Evolventenkurve angesetzt, so daß daher die Wandstärke über die ganze Wandlänge gleichförmig ist. Falls der Anfangsbereich der Spirale eine ausreichende Wandstärke hat, setzt sich folglich diese bis zu dem Endbereich fort, so daß daher ein Verringern der Spiralenwandstärke unmöglich wird.

In der JP-OS No. 60-98 186 ist eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Wandstärke einer bewegbaren Spirale zu deren Endbereich hin allmählich verringert ist und die Wandstärke einer feststehenden Spirale dementsprechend vergrößert ist. Die Profile sowohl der Außenwand als auch der Innenwand sind Evolventenkurven, wobei der Grundkreis für die Außenwandkurve einen kleineren Durchmesser als der Grundkreis für die Innenwandkurve hat. Das Anwenden der Grundkreise mit den verschiedenen Durchmessern ermöglicht es, die Wandstärke der bewegbaren Spirale zu deren Endbereich hin zu verringern. Die Verringerung der Wandstärke der bewegbaren Spirale wird durch die Verstärkung der Wand der feststehenden Spirale kompensiert, so daß eine glatte Berührung zwischen den beiden Spiralen während der Kreisbahnbewegung der bewegbaren Spirale sichergestellt werden kann.

Gemäß diesem Vorschlag wird zwar das Gewicht der bewegbaren Spirale verringert, wenn an deren Anfangsbereich die mechanische Festigkeit erhöht wird, jedoch wird im Gegensatz dazu das Gewicht der feststehenden Spirale vergrößert, so daß daher das Gesamtgewicht des Verdichters nicht verringert werden kann. Da ferner die Profile der äußeren und der inneren Wand weiterhin Evolventenkurven sind, kann der Durchmesser der Spirale nicht verringert werden, was für eine kompakte Gestaltung des Verdichters dieser Art wesentlich wäre.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spiralenverdichter zu schaffen, dessen Spiralen eine verbesserte Form haben, wodurch das Gesamtgewicht und die Abmessungen des Verdichters verringert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Spiralenverdichter mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Spiralenverdichters sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 4 sind schematische Darstellungen, die jeweils aufeinanderfolgende Änderungen der Berührung zwischen einer feststehenden und einer bewegbaren Spirale zeigen.

Fig. 5 bis 7 sind schematische Darstellungen, die jeweils den Ablauf eines Verfahrens zum Erzeugen von Kurven veranschaulichen, welche die Profile der Außenwand und der Innenwand der Spiralen bestimmen.

Fig. 8 und 9 sind schematische Darstellungen, die jeweils die Berührung zwischen den Außenwänden und den Innenwänden der feststehenden und der bewegbaren Spirale des erfindungsgemäßen Spiralenverdichters zeigen.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils eine aufeinanderfolgende Änderung der Berührung zwischen einer feststehenden Spirale 1 und einer bewegbaren Spirale 2 bei der Bewegung der Spirale 2 auf ihrer Kreisbahn in Winkelabständen von 90°. Entsprechend der Kreisbahnbewegung der bewegbaren Spirale 2 werden die Volumina einer Vielzahl von zwischen den beiden Spiralen 1 und 2 eingeschlossenen Räumen S₁, S₂, S₃ und S₄ allmählich verkleinert, so daß das darin enthaltene Gas komprimiert wird. Gemäß Fig. 2 kommen die Räume S₁ und S₂ mit einem Auslaß 3 in Verbindung, aus dem das Gas gemäß der Darstellung in Fig. 3 und 4 ausgestoßen wird. Danach kommen die nächsten abgeschlossenen Räume S₃ und S₄ mit dem Auslaß 3 in Verbindung, wonach sich die gleichen Schritte wiederholen.

Kurven E₁⁺ und E₁^-, die jeweils die Profile der Außenwand und der Innenwand der feststehenden Spirale 1 bestimmen, und Kurven E₂⁺ und E₂^-, die jeweils die Profile der Außenwand und der Innenwand der bewegbaren Spirale 2 bestimmen, sind nicht die herkömmlichen Evolventenkurven, sondern Evolventenkurven, die derart modifiziert sind, daß die Wandstärken der jeweiligen Spiralen 1 und 2 zu deren Endbereich hin allmählich verringert sind.

Die in Fig. 5 durch eine ausgezogene Linie dargestellte Kurve ist die vorstehend genannte modifizierte Evolventenkurve E₁⁺ für die Außenwand der feststehenden Spirale 1, während eine durch eine strichpunktierte Linie dargestellte Kurve D⁺ eine echte Evolventenkurve ist, die aus einem Grundkreis C₁ mit dem Radius A erzeugt ist, dessen Mittelpunkt auf einem Ursprung O₁ von xy-Koordinaten liegt. Als Anfangspunkt dieser Evolventenkurve D⁺ ist ein Punkt P₁ auf der x-Achse bestimmt. Ein Kreis R hat einen Radius r, der gleich demjenigen der Kreisumlaufbahn der bewegbaren Spirale 2 ist.

Die Kurve D⁺ ist durch folgende Gleichung definiert:

x² + y² = A² + A²R² (1)

wobei R ein Abwicklungswinkel ist, der in Fig. 5 durch einen entsprechenden Punkt P₂ auf dem Grundkreis C₁ dargestellt ist.

AR in der Gleichung (1) entspricht der Länge einer Abwicklungslinie, die einem Abschnitt zwischen dem Punkt P₂ und einem Punkt P₃ entspricht, welcher der Schnittpunkt der Evolventenkurve D⁺ mit einer Tangente l₁ an dem Kreis C₁ an dem Punkt P₂ ist. Allgemein ist die Länge L₀ der Abwicklungslinie als Funktion von R folgendermaßen gegeben:

L₀(R) = AR (1′)

Die das Profil der Außenwand bestimmende Kurve E₁⁺ ist durch

x² + y² = A² + (AR - BRⁿ)² (2)

dargestellt, wobei B eine positive Konstante ist und n ein Exponent ist, der größer als 2 ist.

Der Ausdruck (AR-BRⁿ) in der Gleichung (2) stellt den Abstand zwischen dem Punkt P₂ und einem Punkt P₄ dar, der ein Schnittpunkt der Tangente l₁ mit der Kurve E₁⁺ ist. Das heißt, BRⁿ stellt einen Abstand zwischen den Punkten P₃ und P₄ dar, so daß die Kurve E₁⁺ durch Abziehen von BRⁿ von der Länge der Abwicklungslinie erzielt wird. Dementsprechend wird die Außenwandkurve E₁⁺ allmählich von der Evolventenkurve D⁺ weg nach innen zu versetzt, wenn der Abwicklungswinkel R größer wird.

Zur Vereinfachung der Zeichnung stellt eine Kurve (D⁺, E₁⁺) in Fig. 6 gemeinsam die Evolventenkurve D⁺ und die auf diese Weise erhaltene Außenwandkurve E₁⁺ dar. l₂ ist eine Tangente an der Kurve (D⁺, E₁⁺) an einem Punkt P_3,4, der ein Schnittpunkt der Tangente l₁ bei dem Abwicklungswinkel R mit der Kurve (D⁺, E₁⁺) ist, und l₃ ist eine Normale zu der Kurve (D⁺, E₁⁺) an dem Punkt P_3,4. Dabei entspricht eine Kurve (D, E₁) den Punkten P₅, die jeweils durch Versetzen des Punkts P_3,4 längs der Normalen l₃ um eine Strecke bestimmt sind, welche dem Radius r der Umlaufkreisbahn R entspricht. Durch diese Verschiebung wird der Ausgangspunkt P₁ der Kurve (D⁺, E₁⁺) zu einem Punkt P₆ versetzt. Diese Kurve (D, E₁) wird als "Zwischenkurve" bezeichnet.

Falls die x- und y-Komponenten der Strecke r auf der Normale l₃ jeweils a_x und b_y sind, ist r folgendermaßen gegeben:

r² = a_x² + b_y² (3)

Falls der Punkt P₅ die Koordinaten (X, Y) hat, bestehen zwischen X, x und Y, y die folgenden Beziehungen:

X - x = a_x
Y - y = b_y (4)

Der Zusammenhang zwischen den Punkten P_3,4 (x, y) und P₅ (X, Y) ergibt sich durch

r² = (X - x)² + (Y - y)² (5)

Aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich folgendes:

X² + y² = x² + y² + r² + 2 (xa_x + yb_y) (6)

x und y werden auch folgendermaßen als Funktion von R ausgedrückt:

x = A cos R + AR sin R
y = -AR cos R + Asin R (7)

Gemäß den Darstellungen in Fig. 6 werden a_x und b_y als Funktion eines Winkels β, der zwischen der Normalen l₃ und einer Geraden l_y gebildet ist, die parallel zu der y-Achse durch den Punkt P_3,4 verläuft, durch

a_x = r cos (β - π/2)
b_y = r sin (β - π/2) (8a)

wenn R im ersten und dritten Quadranten ist, oder durch

a_x = r cos (β + π/2)
b_y = r sin (β - π/2) (8b)

bestimmt, wenn R im zweiten oder vierten Quadranten ist.

Aus den Gleichungen (6), (7) und (8a) ergibt sich folgendes:

X² + Y² = x² + y² + r² + 2rA [sin β(cosR + Rsin R) - cos β (-Rcos R + sin R)] (9a)

Aus den Gleichungen (6), (7) und (8b) ergibt sich folgendes:

X² + Y² = x² + y² + r² + 2rA [-sin β(cosR + Rsin R) - cos β (-Rcos R + sin R)] (9b)

Es ist jedoch ersichtlich, daß diese beiden Gleichungen (9a) und (9b) identisch sind, wenn die Tangente l₁ und die Normale l₃ miteinander in bezug auf den Zusammenhang β=R-π übereinstimmen.

Wenn die Kurve (D⁺, E₁⁺) die echte Evolventenkurve D⁺ ist, fällt die Normale l₃ mit der Tangente l₁ zusammen. Dies ist folgendermaßen bewiesen:
Falls die Koordinaten des Punkts P₂ auf dem Grundkreis C₁ bei einem Abwicklungswinkel R (x₀, y₀) sind, ist ein Gradient dy₀/dx₀ der Tangente l₁ folgendermaßen gegeben:

dy₀/dx₀ = (y - y₀)/(x - x₀) (10)

Da x₀=Acos R und y₀=A sin R gilt, ergibt die Gleichung (10):

dy₀/dx₀ = l/tanR (11)

Durch Differenzieren der Gleichung (1) nach x ergibt sich folgendes:

x + y dy/dx = A²R dR/dx (12)

Durch Differenzieren von x in der Gleichung (7) nach R ergibt sich folgendes:

dx/dR = AR cos R (13)

Aus den Gleichungen (12) und (13) ergibt sich der Gradient dy/dx der Tangente l₂ folgendermaßen:

dy/dx = (A/cosR - x)y (14)

Durch das Ersetzen von x und y in der Gleichung (14) durch die Gleichung (7) wird folgendes erhalten:

dy/dx = tan R (15)

Die Gleichung (15) zeigt, daß die Tangenten l₁ und l₂ einander unter rechtem Winkel schneiden. Daher ist es aus der Gleichung (11) ersichtlich, daß dann, wenn die Kurve (D⁺, E₁⁺) die echte Evolventenkurve D⁺ ist, die Gradienten der Normalen l₃ und der Tangente l₁ miteinander übereinstimmen.

Demgemäß ist β gleich (R-π), so daß die Gleichung (9a) oder (9b) umzuwandeln ist in

X² + Y² = x² + y² + r² + 2rA[sin R (cosR + Rsin R) - cos R(-Rcos R + sin R)] (16)

Diese Gleichung (16) wird vereinfacht zu

X² + Y² = x² + y² + r² + 2rAR (17)

Aus den Gleichungen (1) und (17) ergibt sich folgendes:

X² + Y² = A² + A²R² + r² + 2rAR (18)

Das Ersetzen von r in der Gleichung (18) durch Aα ergibt folgendes:

X² + X² = A² + A²(R + α)² (19)

Dies bedeutet, daß dann, wenn die Kurve (D⁺, E₁⁺) die echte Evolventenkurve D⁺ ist, die Zwischenkurve (D, E₁) gleichfalls eine echte Evolventenkurve D⁺ ist, welche durch Drehtransformation der Kurve D⁺ um den Ursprung O₁ um einen Winkel α im Uhrzeigersinn erhalten wird. Das Profil der herkömmlichen Spiraleninnenwand ist durch eine Evolventenkurve D^- in Fig. 7 bestimmt, welche durch Symmetrietransformation, nämlich Drehtransformation der Zwischenkurve D um 180° um die Mitte des Grundkreises C₁ erhalten wird. Infolgedessen wird die Kurve D^- auch durch Drehtransformation der Evolventenkurve D um den Ursprung O₁ um einen Winkel (π+α) entgegen dem Uhrzeigersinn erhalten.

Da die Normale l₃ und die Tangente l₁ miteinander übereinstimmen, verläuft die Normale l₃ an den Anfangspunkt P₁ (A, 0) der Evolventenkurve D⁺ parallel zur y-Achse und der Punkt P₁ wird parallel zur y-Achse zu einem Anfangspunkt P₆ (A, -r) der Kurve D transformiert. Der Punkt P₆ wird durch die symmetrische Transformation um den Ursprung zu einem Anfangspunkt P₇ (-A, r) der Kurve D^- versetzt.

Eine Innenwandkurve E₁^-, die der Außenwandkurve E₁⁺ gemäß der Gleichung (2) entspricht, wird auf gleiche Weise erhalten wie die vorstehend beschriebene Evolventenkurve D^- aus der Evolventenkurve D⁺ gemäß der vorstehenden Beschreibung erhalten wird. Das heißt, zuerst wird durch Versetzen der Außenwandkurve E₁⁺ entlang der Normalen l₃ um eine dem Radius r entsprechende Strecke eine Kurve E₁ gebildet und dann durch symmetrische Transformation der Kurve E₁ um den Ursprung die Innenwandkurve E₁^- erhalten. Ein Punkt P₈ in Fig. 7 stellt den Ort eines Punkts P₅ (X, Y) auf der Kurve E₁ nach beendeter symmetrischer Transformation um den Ursprung dar.

Die Kurve E₁ ist durch folgende Gleichung bestimmt:

(X - a_x)² + (Y - b_y)² = A² + (AR - BRⁿ)² (20)

Die Kurve E₁^- ist durch folgende Gleichung bestimmt:

(X + a_x)² + (Y - b_y)² = A² + (AR - BRⁿ)² (21)

Die Außenwandkurve E₂⁺ und die Innenwandkurve E₂^- der bewegbaren Spirale sind jeweils mit der Außenwandkurve E₁⁺ und der Innenwandkurve E₁^- der feststehenden Spirale identisch. Die Fig. 8 veranschaulicht die Berührung zwischen der Außenwandkurve E₁⁺ der feststehenden Spirale 1 und der Innenwandkurve E₂^- der bewegbaren Spirale 2 sowie zwischen der Innenwandkurve E₁^- der feststehenden Spirale 1 und der Außenwandkurve E₂⁺ der bewegbaren Spirale 2. Die Kurven E₂^- und E₂⁺ der Innenwand und der Außenwand der bewegbaren Spirale 2 werden durch symmetrische Transformation der Kurven E₁^- und E₁⁺ der Innenwand und der Außenwand der feststehenden Spirale 1 um den Ursprung und durch weiteres Transformieren der sich ergebenden Kurven in der Weise erhalten, daß die Mitte des Grundkreises C₁ auf dem Umlaufbahnkreis R liegt. Ein Kreis C₂ in Fig. 8 ist ein Grundkreis der Außenwandkurve E₂⁺.

Wenn gemäß der Darstellung durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 8 ein Mittelpunkt O₂ des Grundkreises C₂ mit einem Punkt P₉ (O, r) auf dem Umlaufbahnkreis R zusammenfällt, stimmt ein Anfangspunkt P₁₀ der Außenwandkurve E₂⁺ der bewegbaren Spirale 2 mit dem Anfangspunkt P₇ (-A, r) der Innenwandkurve E₁^- der feststehenden Spirale 1 überein, während ein Anfangspunkt P₁₁ der Innenwandkurve E₂^- der bewegbaren Spirale 2 mit dem Anfangspunkt P₁ (A, 0) der Außenwandkurve E₁⁺ der feststehenden Spirale 1 übereinstimmt. Der durch eine strichpunktierte Linie dargestellte Grundkreis C₂ mit der Mitte auf dem Punkt P₉ (0, r) wird in eine durch eine ausgezogene Linie dargestellte Lage durch Drehtransformation um einen Winkel R an dem Umlaufbahnkreis R entgegen dem Uhrzeigersinn derart transformiert, daß die Mitte mit einem Punkt O₂ übereinstimmt. Geraden P₂-O₁ und O-O₂ schneiden einander dann unter einem rechten Winkel. Falls ein Ort an dem durch die ausgezogene Linie dargestellten Grundkreis C₂ bei dem Abwicklungswinkel R ein Punkt P₁₂ ist, schneiden Geraden O₂-P₁₂ und O₁-O₂ einander unter rechtem Winkel. Infolgedessen entspricht bei dem Abwicklungswinkel R ein Punkt P₁₃ auf der Außenwandkurve E₂⁺ der bewegbaren Spirale 2 dem Punkt P₄ auf der Außenwandkurve E₁⁺ der feststehenden Spirale 1. Gemäß Fig. 7 und 8 stimmt der Punkt P₁₃ nicht mit dem Punkt P₈ auf der Innenwandkurve E₁^- der feststehenden Spirale 1 überein. Dies ist deshalb der Fall, weil der Gradient der Normalen l₃ an dem Punkt P₄ auf der Außenwandkurve E₁⁺ von demjenigen der Tangente l₁ verschieden ist.

Da jedoch die Punkte P₈ und P₁₃ voneinander nur in der Richtung der Tangente an der Kurve E₁^- oder E₂⁺ beabstandet sind, aber die Abweichung zwischen ihnen in der Richtung der Normalen nahezu 0 ist, können die beiden Spiralen 1 und 2 als miteinander in nächster Nähe der Punkte P₄ und P₁₃ in Berührung stehend angesehen werden. Dies kann folgendermaßen erklärt werden:
Falls die x-Komponente und die y-Komponente von BRⁿ jeweils Δx bzw. Δy sind, sind die Koordinaten des Punkts P₁₃ (X, Y) gegeben durch:

X = x - Δx
Y = y - Δy (22)

Da der Gradient der Tangente l₄ -1/tanR ist, ergeben sich Δx und Δy zu

Δx = BRⁿ · sin R
Δy = -BRⁿ · cos R (23)

Durch Differenzieren der Gleichung (2) unter Einsetzen von X, Y anstelle von x, y ergibt sich folgende Gleichung:

X + Y dY/dX = (AR - BRⁿ) (A - BnR^n-1)dR/dX (24)

Durch das Einsetzen der Gleichung (24) in die Gleichung (22) wird folgende Gleichung hergeleitet:

(x - BRⁿ sin R) + (y + BRⁿ cos R)dY/dX = (AR - BRⁿ) (A - BnR^n-1)dR/dX (25)

Aus den Gleichungen (22) und (23) ergibt sich folgendes dX/dR:

dX/dR = dx/dR - B(nR^n-1sinR + Rⁿ cos R) = AR cos R - B(nR^n-1sinR + Rⁿ cos R) (26)

Für beispielsweise n=2 und R=π ergibt sich aus den Gleichungen (25) und (26) folgende Gleichung:

dY/dX = 2B/(A - Bπ) (27)

Die Gleichung (27) stellt den Gradienten der Tangente an dem Grundkreis C₂ bei einem Abwicklungswinkel π dar. Falls A=0,5 cm ist und B=0,001 ist, ergibt sich dY/dX=0,004, während sich entsprechend Gleichung (15) dy/dx=0 ergibt.

Bei anderen Abwicklungswinkeln liegt die Differenz im wesentlichen in der gleichen Größenordnung. Das heißt, ein Schnittwinkel ΔR zwischen den Normalen an den Punkten P₁₃ und P₈ beträgt ungefähr 0,004 rad. Dies bedeutet, daß bei einem Kreisradius r von 1 cm die Strecke zwischen den Punkten P₁₃ und P₈ eine tangentiale Komponente von 0,004×1 cm=0,004 cm und eine Normalenkomponente von 0,004 cm×0,004= 0,000016 cm hat. Die Normalenkomponente von 0,000016 cm liegt innerhalb der Toleranzen bei der Herstellung der Spiralenwand. Infolgedessen können die Innenwandkurve E₁^- und die Außenwandkurve E₁⁺ der feststehenden Spirale 1 und die Innenwandkurve E₂^- und die Außenwandkurve E₂⁺ der bewegbaren Spirale 2 im wesentlichen ständig miteinander in Berührung stehen, wenn die bewegbare Spirale 2 auf der Kreisbahn bewegt wird.

Die durch die Gleichung (2) ausgedrückte Außenwandkurve E₁⁺ entspricht auch folgender Gleichung:

L₁(R) = AR - BRⁿ (28)

Auf ähnliche Weise ist die durch die Gleichung (21) bestimmte Innenwandkurve E₁^- gegeben durch:

L₂(R) = A(R - π) - B(R - π)ⁿ (29)

Eine Wandstärke t der feststehenden Spirale 1 in der Richtung der Tangente l₄ an dem Grundkreis C₂ für die Innenwandkurve E₁^- und die Außenwandkurve E₁⁺ ist folgendermaßen gegeben:

t(R) = L₁(R) - L₂(R - π) (30)

Für n=2 ist die Gleichung (30) umgeformt zu:

t(R) = Aπ - 2BRπ + Bπ² (31)

Das heißt, mit zunehmendem Abwicklungswinkel wird die Wandstärke t linear verringert. Dies gilt auch für den Fall, daß n größer als 3 ist. Infolgedessen wird der einem sehr hohen Druck ausgesetzte Anfangsbereich der Spiralenwand durch Vergrößern der Wanddicke verstärkt, während der keinem so hohen Druck ausgesetzte Endbereich dünner gestaltet werden kann, wodurch das Gewicht des Verdichters verringert werden kann.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 hat bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die feststehende Spirale einen maximalen Abwicklungswinkel R von ungefähr 11π/2. Eine Länge L₁ der dem Abwicklungswinkel R von 11π/2 entsprechenden Abwicklungslinie beträgt ungefähr 8,337 cm und ist damit kürzer als eine Länge L₀ von 8,635 cm im Falle der echten Evolventen-Kurve D⁺. Da ein Radius der feststehenden Spirale 1 dieser Länge L₁ entspricht, ist es ersichtlich, daß auch die Abmessungen des Verdichters verringert werden können.

Gemäß der Darstellung in Fig. 9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel ein Anfangspunkt P₁ der Außenwandkurve E₁⁺ und ein Anfangspunkt P₇ der Innenwandkurve E₁^- miteinander stoßfrei durch eine Kurve F verbunden, die nicht in den Umlaufbahnkreis R eindringt.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Wenn eine Innenwandkurve aus einer Außenwandkurve erzeugt wird, müssen die Punkte auf der Außenwandkurve nicht genau in der Richtung der Normalen versetzt werden, sondern können ungefähr in der Normalenrichtung verschoben werden. Beispielsweise können sie unter der Voraussetzung, daß der Koeffizient B geeignet abgeändert wird, in der Richtung der Abwicklungslinie versetzt werden.

Die sich ergebenden Kurven stehen miteinander stoßfrei in Berührung.

Ein Spiralenverdichter hat eine feststehende Spirale und eine bewegbare Spirale, welche um die erstere auf einer Kreisbahn bewegt wird, wobei zwischen den Spiralen eingeschlossene Räume mit sich änderndem Volumen entstehen, um ein Kühlmittelgas zu komprimieren. Zum Verringern der Wandstärke der Spirale wird eine Außenwandkurve der Spirale durch Abändern einer Grundevolventenkurve in der Weise bestimmt, daß von einer Länge der jeweiligen Abwicklungslinie der Grundevolventenkurve ein bestimmter Wert abgezogen wird, welcher mit größer werdendem Abwicklungswinkel größer wird. Aus der Außenwandkurve wird eine Innenwandkurve dadurch abgeleitet, daß zuerst ein jeweiliger Punkt auf der Außenwandkurve in der Richtung der Normalen zur Außenwandkurve an dem jeweiligen Punkt um eine dem Radius des Umlaufbahnkreises gleiche Strecke versetzt wird, um eine Zwischenkurve zu bilden, und dann der entsprechende Punkt auf der Zwischenkurve symmetrisch um die Mitte des Grundkreises transformiert wird.

Claims

1. Spiralenverdichter mit einer feststehenden Spirale und einer bewegbaren Spirale, deren äußere und innere Wand denjenigen der feststehenden Spirale gegenüberstehen und die zu einer Kreisbahnbewegung längs eines Bahnkreises gelagert ist, während eine Verdrehung um die eigene Achse verhindert ist, wobei zwischen den beiden Spiralen ein abgeschlossener Raum gebildet ist, dessen Volumen kleiner wird, wenn die bewegbare Spirale die Kreisbahnbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile der Wände der beiden Spiralen jeweils durch eine Kurve bestimmt sind, die durch eine Modifizierung einer Evolventenkurve (D⁺) eines Grundkreises erzeugt ist und daß die Wandstärken der feststehenden Spirale (1) und der bewegbaren Spirale (2) von einem Anfangsbereich weg zu einem Endbereich der Spiralen hin allmählich verringert sind.

2. Spiralenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die das Profil der äußeren Wand bestimmende Außenwandkurve (E₁⁺) aus der Grundevolventenkurve (D⁺) dadurch erzeugt wird, daß von einer Länge (L₀) der jeweiligen Abwicklungslinie der Grundevolventenkurve ein bestimmter Wert (BRⁿ) abgezogen wird, der mit zunehmendem Abwicklungswinkel (R) größer wird, und
daß die das Profil der inneren Wand bestimmende Innenwandkurve (E₁^-) aus der Außenwandkurve dadurch erzeugt wird, daß zuerst ein jeweiliger Punkt (P₄) auf der Außenwandkurve im wesentlichen in der Richtung der Normalen auf der Außenwandkurve an dem jeweiligen Punkt zum Bilden einer Zwischenkurve (E₁) um eine Strecke versetzt wird, die gleich dem Radius (r) des Umlaufbahnkreises (R) ist, und dann der entsprechende Punkt (P₅) auf der Zwischenkurve symmetrisch um die Mitte (O₁) des Grundkreises (C₁) transformiert wird,
wobei die Abwicklungslinie durch einen zwischen der Evolventenkurve und dem Grundkreis liegenden Abschnitt einer Tangente an dem Grundkreis bei dem jeweiligen Abwicklungswinkel gebildet ist.

3. Spiralenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Erzeugen der Zwischenkurve (E₁) der jeweilige Punkt (P₄) auf der Außenwandkurve (E₁⁺) genau in der Richtung der Normalen versetzt wird.

4. Spiralenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Erzeugen der Zwischenkurve (E₁) der jeweilige Punkt (P₄) auf der Außenwandkurve (E₁⁺) in der Richtung der Abwicklungslinie an dem jeweiligen Punkt versetzt wird.

5. Spiralenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Außenwandkurve (E₁⁺) durch xy-Koordinaten gemäß der Gleichung X² + Y² = A² + (AR - BRⁿ)²bestimmt ist, wobei A der Radius des Grundkreises (C₁) ist, B eine positive Konstante ist, n ein Exponent ist, der größer als "2" ist, und R der Abwicklungswinkel ist.