DE4136541C2 - Spiralverdichter mit optimierter Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter mit einer An­ triebskupplung zur Verursachung einer zusammenwirkenden Rotation zweier Spiral­ elemente, wobei die Antriebskupplung zwischen den Spiralelementen angeord­ net ist und optimiert wurde, um die Schwankungsstabilität eines Spiralver­ dichters während der Rotation der Spiralelemente zu verbessern. Ein Spiralver­ dichter der eingangs genannten Art ist bereits aus der DE-A-39 32 495 bekannt und weist zwei abstehende, evol­ ventenkurvenähnlich, spiralförmig verlaufende, miteinander im Eingriff stehende Spiralwände auf, wobei die Spiralwände um zwei ver­ schiedene entsprechende Achsen angeordnet sind. Jede entsprechende, evol­ ventenkurvenähnlich verlaufende Spiralwand ist auf einer Endplatte angeordnet. Die vorderen Enden der Spiralwände stehen in Kontakt oder zumindest nahezu in Kontakt mit der Endplatte des jeweils anderen Spiralele­ mentes. Die Spiralwände weisen jeweils eine Flankenfläche auf, die im Bewegungsablauf miteinander ein Linienkontakt und beim Stillstand der Spiral­ elemente einen Ruhekontakt bilden. Die Spiralwände bilden im Betrieb der Vorrichtung eine Mehrzahl sich bewegender Kammern. In Abhängigkeit von der relativen Umlaufbewegung der Spiralwände bewegen sich die Kammern vom radial äußeren Ende der Spiralwände zum radial inneren Ende der Spiralwände und verdichten dabei das Strömungsmedium. Ebenso könnten sich die Kammern vom radial inneren Ende zum radial äußeren Ende der Spiralwände bewegen, wodurch das Strömungsmedium expandiert bzw. gefördert wird. Zur Bildung der Kammern werden die Spiralwände durch eine An­ triebseinrichtung in eine einander umlaufende Bewegung verbracht. Die Spiral­ elemente bzw. Spiralwände drehen sich dabei nicht um ihre Achsen.

Bei dem aus der gattungsbildenden DE-A-39 32 459 bekannten Spiralverdichter ist das Kupplungselement zur Verursachung einer zusammenwirkenden Drehbewegung des ersten und zuweiten Spiralelementes als Kupplungsring ausgeführt. Durch diesen Kupplungsring, eine sogenannte Oldham-Kupplung, sind die rotierenden Spi­ ralelemente wirksam miteinander verbunden. Hierzu weist das erste Spiralelement zwei Fortsätze und das zweite Spiralelement zwei keilförmige Stutzen auf, die in ent­ sprechenden Ausnehmungen des als Kupplungsring ausgeführten Kupplungselementes gleitend eingreifen. Bei der Rotation der Spiralelemente rotiert auch das als Kupplungsring ausgeführte Kupplungselement mit der gleichen Drehzahl wie die Spi­ ralelemente, wobei der geometrische Mittelpunkt des symmetrisch ausgebildeten Kupplungsringes auf einer Kreisbahn rotiert, deren Durchmesser der Exzentrizität der beiden Drehachsen der Spiralelemente entspricht, da die Spiralelemente Drehachsen aufweisen, die gegeneinander versetzt sind.

Aus der US-A-4,753,582 ist ein Spiralverdichter mit einem angetriebenen ersten Spiralelement und einem zweiten indirekt angetriebenen Spiralelement bekannt. Zur Übertragung der Rotation des ersten Spiralelementes auf das zweite Spiralelement ist eine Oldham-Kupplung vorgesehen. Der Achsabstand der rotierenden Spiralelemente ist einstellbar. Zur Einstellung dieses Achsabstandes ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, wodurch die Abstände der Spiralwände der einzelnen Spiralelemente zueinander eingestellt werden können. Das zweite Spiralelement ist innerhalb einer Vorrichtung drehbar gelagert, wobei die Vorrichtung selber wiederum drehbar gelagert ist. Durch eine Drehung der Vorrichtung kann der Achsabstand des zweiten Spi­ ralelementes gegenüber dem ersten Spiralelement entsprechend eingestellt werden.

Aus der US-A-4,178,143 ist eine Fluidpumpe mit zwei drehbaren Spiralelementen bekannt. Die beiden Spiralelemente rotieren jeweils um ihre eigene Achse, wobei die Achsen gegeneinander versetzt sind. Zur Übertragung der Drehbewegung des ersten Spiralelementes auf das zweite Spiralelement ist wiederum eine Oldham-Kupplung vorgesehen.

Es wurden auch sporadische Versuche zur Entwicklung von Spiralverdichtern der in Rede stehenden Art mit zwei gemeinsam drehenden Spiralelementen unternom­ men. Bei solchen Spiralverdichtern drehen beide Spiralelemente gleichzeitig, jedoch um voneinander abweichende, parallele Achsen und erzeugen somit die erforderliche Umlaufbewegung zwischen den Spiralwänden. Im Ergebnis hat es bis heute keinen zuverlässig arbeitenden Spiralverdichter der in Rede stehenden Art mit zwei bewegbaren Spiralelementen gegeben.

Im allgemeinen wird in einem Spiralverdichter der in Rede stehenden Art eine Anzahl von Drehlagern benötigt. Hierdurch verringert sich die Zuverlässig­ keit und der Wirkungsgrad einer solchen Vorrichtung. Zusätzlich wird im all­ gemeinen bei einem Verdichter der in Rede stehenden Art ein Drucklager be­ nötigt, welches auf jede der Endplatten einwirkt, um eine axiale Abtrennung der Spiralelemente zu verhindern. Hierdurch nimmt im wesentlichen der Kraft­ bedarf der Vorrichtung genauso zu, wie die Zuverlässigkeit einer solchen Vor­ richtung sich im wesentlichen verringert.

Ein zusätzliches Problem muß gelöst werden, welches bei einem Spiralverdich­ ter der in Rede stehenden Art auftritt. Je nach dem, ob eine Verdichtung oder Expansion des Strömungsmediums erfolgt, entstehen Kräfte als Ergebnis des in den durch die Spiralwände gebildeten Kammern eingeschlossenen Strö­ mungsmediums. Diese Kräfte weisen insbesondere zwei Kraftkomponenten auf. Der durch das Strömungsmedium hervorgerufene Druck wirkt auf die Endplatten der Spiralelemente, wodurch eine Kraftkomponente in axialer Richtung entsteht und zur Abtrennung der Spiralelemente führen kann. Zusätzlich wirkt der durch das Strömungsmedium hervorgerufene Druck auf die Spiralwände selber, so daß eine radiale Kraftkomponente entsteht, welche ebenfalls zur Abtrennung führen kann. Weiterhin verändern sich die Abtrennungskräfte zyklisch passend zu dem zu verdichtenden Strömungsmedium, während die Spiralelemente des Spi­ ralverdichters rotieren. Diese zyklische Veränderung ist eine Funktion zweier Faktoren. Der erste Faktor ist die augenblickliche Lage jeder einzelnen Druckkammer während jeder einzelnen Umdrehung, wobei die Druckkammern durch die Spiralwände gebildet werden. Die Lage der Kammer ist eine Funk­ tion der winkeligen und radialen Anordnung der Mitte der Kammer in bezug auf die Mitte des Spiralverdichters für einen bestimmten Drehwinkel. Der zweite Faktor ist der momentane Druck des verdichteten Strömungsmediums, welcher sich in bezug auf die augenblickliche Lage der Druckkammer verändert. Der Druck des sich in der Druckkammer befindenden Strömungsmediums nimmt vom ra­ dial inneren Ende zum radial äußeren Ende der Spiralwände ab.

Diese beiden Faktoren zusammen erzeugen ein Moment. Entscheidend ist hierbei die augenblickliche Lage, d. h. Mitte einer Druckkammer und der augenblick­ liche Druck des Strömungsmediums, also die in dieser augenblicklichen Lage auftretenden Kräfte. Als Ergebnis dieser Kräfte wirkt ein Kippmoment auf die Spiralelemente, welches der sich ergebende Effekt der Momente ist, welche von jeder einzelnen Druckkammer erzeugt werden. Das Kippmoment drückt senkrecht auf die Rotationsachsen der Spiralelemente und verursacht hierdurch ein Kip­ pen der Spiralelemente. Bei verschiedenen Drehwinkelpositionen, während der Rotation der Spiralelemente, ist die Größe des Kippmomentes deutlicher ausge­ prägt. Das tatsächliche Kippen kann in einigen Drehwinkelpositionen auftre­ ten, wohingegen es bei anderen Drehwinkelpositionen durch andere auf die Spiralelemente hinreichend wirkende Kräfte verhindert werden kann. Tatsächliches Kippen kann durch das Schaukeln oder Schwanken eines Spiralelementes während der Rotation beobachtet werden.

Im allgemeinen versucht man dieses Problem durch die Einrichtung einer Axial­ kraft zu beseitigen, wobei die Axialkraft dann die Endplatten der Spiralele­ mente aufeinander zu drückt. Um den durch das Strömungsmedium verursachten Abtrennkräften entgegenzuwirken, werden relativ größere Lager angeordnet. Die die Endplatten der Spiralelemente zusammendrückenden Axialkräfte werden im allgemeinen mechanisch von solchen Mitteln wie Drucklagern oder Federn indu­ ziert, aber auch durch den auf die entgegengesetzte Seite einer Endplatte aufgebrachten Druck des Strömungsmediums.

Früher versuchte man bei einem Spiralverdichter der in Rede stehenden Art den Schwankungseffekt durch die einfache Erhöhung der auf die Endplatte wirkenden Axialkraft entgegenzuwirken bis die Kippmomente überwunden wurden. Hierfür waren eine große Anzahl von Lagern vorgesehen, welche die Wellen der Spiral­ elemente drehbar lagerten und abstützten, um eine Versetzung der Wellen, wel­ che während des Kippens auftritt, zu verhindern. Hierfür versuchte man auch die bei der Herstellung auftretenden Toleranzen der einzelnen Komponenten zu verringern. Durch all diese Lösungen nimmt die Größe und Anzahl der Komponen­ ten eines Spiralverdichters genauso zu, wie die Anschaffungs- und Betriebsko­ sten. Natürlich hat dies auch eine Abnahme der erwarteten Lebensdauer eines Spiralverdichters der in Rede stehenden Art zur Folge.

Durch die beschriebenen Lösungsansätze wird die Wirksamkeit eines Spiralver­ dichters unerwünschterweise beeinträchtigt. Weil die Axialkraft in jedem be­ stimmten Betriebszustand konstant bleibt, ist die Axialkraft relativ hoch, wenn die Abtrennungseffekte des Kippmomentes gering sind. Dies ist im allge­ meinen häufig während eines Umlaufzyklusses der Fall. Somit wirken unnötig hohe Kräfte auf die vorderen Enden der Spiralwände bei vielen Dreh­ winkelpositionen in einem Umlaufzyklus. Hieraus resultieren unnötige Rei­ bungsverluste und Abnutzung genauso wie ein übermäßiger Kraftbedarf und eine Minderung des Gesamtwirkungsgrades eines Spiralverdichters.

Zusätzlich kann ein Kippen der Spiralelemente bei einigen Drehwinkelpositio­ nen während des Betriebs eines Spiralverdichters auftreten, wenn die axiale Kraftbelastung relativ hoch ist. Wenn ein Schwanken der Spiralelemente auf­ tritt, können sich die vorderen Enden der Spiralwände vorübergehend von der entgegengesetzt angeordneten Endplatte trennen. Dies erlaubt dem Strömungsmedium von einer Kammer mit hohem Druck in eine Kammer mit geringe­ rem Druck zu strömen. Hierdurch muß das Strömungsmedium noch einmal verdich­ tet werden, was wiederum eine Verringerung des Gesamtwirkungsgrades des Spi­ ralverdichters zur Folge hat.

Ein Spiralverdichter der in Rede stehenden Art weist eine Kupplung zur Ver­ kupplung und zur Verursachung einer zusammenwirkenden Drehbewegung der Spiral­ elemente auf. Durch die Funktion einer Kupplung in dem Spiralverdichter wird ein zusätzliches Moment erzeugt. Dieses Moment ist abhängig von der Ro­ tation der Kupplungsmasse, welche um einen Punkt zwischen den Achsen der Spiralelemente rotiert. Wenn der Rotationsmittelpunkt der Kupplung nicht mit dem Rotationsmittelpunkt der Spiralelemente übereinstimmt, kann ein Schwanken der Spiralelemente durch die Kupplung induziert werden. Das Schwanken der Spiral­ elemente ist von einem Moment abhängig, welches dadurch erzeugt wird, daß die Kupplungsmasse gegenüber den Achsen der Spiralelemente versetzt angeordnet ist. Der durch die Kupplung hervorgerufene Schwankungseffekt kann in manchen Fällen deutlicher ausgeprägt sein, wenn der Schwerpunkt der Kupplungsmasse nicht mit dem physischen Mittelpunkt der Kupplung übereinstimmt, so daß die Versetzung der Kupplungsmasse zunimmt.

Im allgemeinen sind die Lösungen, welche für die Schwankungseffekte der Kupp­ lung angewandt werden, identisch mit den Lösungen, welche für die Spiralele­ mente angewandt werden, und es können demnach die gleichen Ergebnisse beob­ achtet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Spiralverdichter der in Rede stehenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß ein Schwanken und Kippen der Spiralelemente verhindert, der Gesamtwirkungsgrad des Spiralverdichters erhöht und insbesondere das auf das erste und zweite Spiralelement wirkende erste und zweite maximale Kippmoment verringert sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kupplungselement bzw. die Kupplungselemente relativ zu den Spiralelementen so positioniert ist bzw. sind, daß der Schwerpunkt des Kupplungselementes bzw. der gemeinsame Schwerpunkt der Kupplungselemente so liegt, daß im Betrieb des Spiralverdichters zur Verringerung mindestens eines der auf die Spiralelemente wirkenden maximalen Kippmomente ein diesem maximalen Kippmoment entgegenwirkendes Dämpfungsmoment erzeugt wird.

Zur Lehre der Erfindung gehört eine Kupplung, welche ein oder beide Spiralelemente in dem Spiralverdichter verkuppelt und vorzugsweise als eine Oldham-Antriebskupplung zur Sicherstellung einer zusammenwirkenden Dreh­ bewegung der Spiralelemente ausgeführt ist. Es ist offensichtlich, daß die Form der Kupplung verändert werden kann. Die Kupplung weist eine Masse auf, so daß der Schwerpunkt der Kupplung festgelegt und definiert ist. Der Schwer­ punkt ist so angeordnet, daß die Masse der Kupplung ein Moment entgegenge­ setzt zum Kippmoment in den Drehwinkelpositionen der Spiralelemente erzeugt, in welchen ein Kippen sehr häufig auftritt.

Das durch die Kupplung erzeugte Moment soll hier als Dämpfungsmoment bezeich­ net werden. In anderen Ausführungsformen kann die Kupplung eine zusätzliche Masse aufweisen, welche so an der Kupplung angeordnet ist, daß zusätzlich die Anordnung des Schwerpunktes der Kupplung verändert wird. Durch die Erzeugung eines Momentes entgegengesetzt zu dem Kippmoment der Spiralelemente wird die Schwankungsstabilität der Spiralelemente während der Rotation verbessert. In bezug auf das Verfahren zur Verbesserung der Schwankungsstabilität eines Spi­ ralverdichters muß erwähnt werden, daß die Größe des augenblicklichen Mo­ ments, hier Kippmoment genannt, welches sich aus den auf das Spiralelement wirkenden Kräften des Strömungsmediums ergibt, für jeden radialen Punkt oder Position während der Rotation des Spiralelementes festgelegt ist. Hierdurch kann das maximale Kippmoment, welches auf das Spiralelement wirkt, und die Position des Drehwinkels, bei welchem das maximale Kippmoment wirkt, festge­ stellt werden. Das augenblickliche Moment, welches durch die Kupplung erzeugt wird, kann als Dämpfungsmoment bezeichnet werden und kann als Funktion der Kupplungsmasse und der relativen Lage des Schwerpunktes der Kupplung bestimmt werden. Es ist nötig, die Kupplung nun in einer solchen winkeligen Position anzuordnen, so daß das maximale festgelegte Kippmoment, also das für die Spiralelemente als maximal bestimmte Kippmoment, hinreichend gedämpft oder ver­ ringert wird. Die Kupplung wird dann in einer vorbestimmten winkeligen Posi­ tion angeordnet, um das Schwanken der Spiralelemente zu verringern.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist auf die nachfolgende Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im all­ gemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

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

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung einen geschlossenen Kreislauf, wie z. B. eine Kälte- oder Klimaanlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie 3-3,

Fig. 3A ausschnittweise eine vergrößerte Darstellung des Gegenstandes von Fig. 3,

Fig. 4 den Effekt des auf die Spiralelemente eines Spiralverdichters wir­ kenden Kippmomentes,

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung des Kippmomentes und der axialen Kon­ taktkraft, welche während des Betriebs eines Spiralverdichters auf die Spiralelemente wirken,

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung des Kippmomentes im Zusammenhang mit verschiedenen Dämpfungsmomenten, welche während des Betriebs ei­ nes Spiralverdichters auf die Spiralelemente wirken,

Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 3.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Verdichten bzw. Fördern eines Strömungsmediums handelt es sich um einen Spiralverdichter 20. In der hier bevorzugten Ausführungsform weist der Spiralverdichter 20 ein luftdicht abgeschlossenes Gehäuse 22 auf. Es ist offensichtlich, daß die Merkmale des Gegenstan­ des der Erfindung sich sowohl in einem Verdichter, als auch in einer Expan­ sionsvorrichtung, in einer Pumpe, oder in einem Verdichter ohne luftdicht abgeschlossenes Gehäuse verwirklichen lassen.

In der bevorzugten Ausführungsform weist der Spiralverdichter 20 ein luft­ dicht abgeschlossenes Gehäuse 22 mit einem oberen Bereich 24, einem unteren Bereich 26 und einem mittigen äußeren Gehäuse 27 auf. Das mittige äußere Ge­ häuse 27 ist zwischen dem oberen Bereich 24 und dem unteren Bereich 26 an­ geordnet, wobei am mittigen äußeren Gehäuse 27 ein dazwischenliegender, mit­ tiger Rahmenbereich 28 angeordnet ist. Das äußere Gehäuse 27 ist im allge­ meinen ein zylindrischer Körper. Der mittige Rahmenbereich 28 weist im all­ gemeinen einen zylindrischen oder kreisringförmigen äußeren Bereich 30 und einen mittleren Bereich 32 auf, welcher sich über den Querschnitt des Spi­ ralverdichters 20 erstreckt. Der kreisringförmige äußere Bereich 30 des mit­ tigen Rahmenbereichs 28 ist größenmäßig auf das äußere Gehäuse 27 abgestimmt und kann mit diesem durch eine Preßpassung, durch eine Schweißverbindung oder durch andere geeignete Mittel abdichtend verbunden werden.

Ein im wesentlichen zylindrisches oberes Lagergehäuse 34 ist als integraler Bestandteil des mittigen Rahmenbereichs 28 ausgebildet. Das Lagergehäuse 34 ist im wesentlichen koaxial zu der Achse des kreisringförmigen äußeren Be­ reichs 30 angeordnet. Axial durch das obere Lagergehäuse 34 hindurch er­ streckt sich ein Durchgang 36 für eine Antriebswelle 84. Ein oberes Hauptla­ ger 38 ist radial innerhalb des Durchgangs 36 angeordnet. Das obere Hauptla­ ger 38 ist vorzugsweise als Drehlager ausgeführt und aus gesinterter Bronze oder ähnlichem Material gefertigt. Das obere Hauptlager 38 kann ebenso als Kugel- oder Rollenlager ausgeführt sein, so daß es auch bei Rotation belastet werden kann.

Innerhalb des oberen Bereichs 24 und des mittigen äußeren Gehäusebereichs 27 des luftdicht abgeschlossenen Gehäuses 22 ist ein Motor 40 angeordnet. Der Motor 40 ist vorzugsweise als Ein-Phasen- oder als Drei-Phasen-Elektromotor mit einem allseitig einen Rotor 44 umgebenden Stator 42 ausgeführt. Zwischen dem Stator 42 und dem Rotor 44 ist ein kreisringförmiger Raum sowohl zur unge­ hinderten Drehung des Rotors 44 innerhalb des Stators 42, als auch für einen ungehinderten Schmiermittel- oder Kältemittelfluß ausgebildet.

Es ist offensichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenso andere Motoren und verschiedene ent­ sprechende Befestigungsmittel für den jeweiligen Motor vorgesehen sein kön­ nen. Z. B. kann der Stator 42 innerhalb des äußeren Gehäuses 27 durch eine Preßpassung angeordnet sein. Andere Möglichkeiten zur Sicherung des Motors 40 innerhalb des luftdicht abgeschlossenen Gehäuses 22 sind eine Mehrzahl von Bolzen oder Kopfschrauben (nicht dargestellt), für welche dann geeignete Durchgänge in den Platten des Stators 42 und mit Innengewinde versehene Boh­ rungen im mittigen Rahmenbereich 28 vorgesehen sind.

Im Spiralverdichter 20 ist ein erstes direkt angetriebenes und ein zweites indirekt angetriebenes Spiralelement 76, 78 angeordnet, wobei jedes Spiral­ element 76, 78 eine abstehende evolventenkurvenähnlich verlaufende Spiralwand aufweist und die Spiralwände durch Verschachtelung mit­ einander im Eingriff stehen. Das erste Spiralelement 76 weist eine abstehen­ de, erste evolventenkurvenartig verlaufende Spiralwand 80 auf, welche integraler Bestandteil einer im allgemeinen ebenen Endplatte 82 ist. An der Endplatte 82 ist entgegengesetzt zur abstehenden, evolventenkurvenähn­ lich verlaufenden Spiralwand 80 eine Antriebswelle 84 angeordnet. Durch eine sich mittig durch die Antriebswelle 84 hindurch erstreckende mit­ tige Bohrung ist ein Auslaßkanal 86 gebildet. Der Auslaßkanal 86 ist mit ei­ ner durch eine im wesentlichen mittige Bohrung durch die Endplatte 82 hin­ durchgebildete Auslaßöffnung 88 strömungsverbunden. Die Antriebswelle 84 weist einen sich zur freien, gelagerten Drehbewegung axial durch das obere Hauptlager 38 hindurcherstreckenden Bereich 90 mit erweitertem Durchmesser und einen sich axial durch den Rotor 44 hindurch erstreckenden Bereich 92 mit verringertem Durchmesser auf. Der Bereich 92 ist mit dem Rotor 44 fest verbunden. Diese Verbindung des Rotors 44 mit dem Rotorbereich 92 der An­ triebswelle 84 ist entweder in Form einer Preßpassung oder durch Keile und dazugehörende Keilnuten ausgebildet.

Das zweite, indirekt angetriebene Spiralelement 78 weist eine zweite, indi­ rekt angetriebene Spiralwandelement 100 auf, wobei die indirekt angetrie­ bene Spiralwand 100 durch Verschachtelung mit der direkt angetriebe­ nen Spiralwand 80 in Eingriff steht. Die indirekt angetriebene Spiralwand 100 steht von der indirekt angetriebenen Endplatte 102 ab und verläuft evolventenkurvenähnlich. Zwei geradlinige, keilförmige Stut­ zen 103 stehen von der indirekt angetriebenen Endplatte 102 ab (vgl. Fig. 3). Die keilförmigen Stutzen 103 sind außerhalb der indirekt angetriebenen Spiralwand 100 radial gegenüberliegend angeordnet. Ein indirekt ange­ triebener Wellenstumpf 104 ist an der Endplatte 102 entgegengesetzt zur Spiralwand 100 angeordnet.

Die Bezeichnung des Spiralelementes 76 als das erste Spiralelement und des indirekt angetriebenen Spiralelementes 78 als das zweite Spiralelement ist willkürlich gewählt und dient zum besseren Verständnis der Beschreibung. Die­ ses hat keine beschränkende Wirkung in bezug auf den Gegenstand der Erfin­ dung. Es ist somit durchaus möglich, das indirekt angetriebene Spiralele­ ment 78 als das erste Spiralelement und das direkt angetriebene Spiralele­ ment 76 als das zweite Spiralelement zu bezeichnen.

Ein kreisringförmiges Lager 110 ist innerhalb einer ein Lagergehäuse 112 bildenden kreisringförmigen Wandung angeordnet. Dieses kann ein Gleitlager, hergestellt aus gesinterter Bronze oder ähnlichem Material, oder ein Rollen- oder Kugel­ lager sein. Die Wandung ist integraler Bestandteil des unteren Bereichs 26 des luftdicht abgeschlossenen Gehäuses 22 und dient zur drehbaren Lagerung des zweiten indirekt angetriebenen Spiralelementes 78.

In der bevorzugten Ausführungsform weist die Endplatte 82 zwei radial gegen­ überliegende Fortsätze 120 auf, welche sich parallel zur ersten Spiralwand 80 erstrecken. Die Fortsätze 120 erstrecken sich von Positionen nahe der äußeren Peripherie der Endplatte 82 aus und weisen Endbereiche 122 auf. Die Fortsätze 120 sind so in Positionen angeordnet, daß diese im allge­ meinen mit einem radialen Abstand von 90° von den Positionen der keilförmi­ gen Stutzen 103 angeordnet sind, wenn die Spiralwände 80, 100 durch Verschachtelung miteinander in Eingriff stehen.

Bevorzugt werden die Fortsätze 120 auf einer Linie EE angeordnet, so daß die­ se Linie die Mittellinie oder die Rotationsachse des ersten Spiralelemen­ tes 76 schneidet. Somit sind die Fortsätze im wesentlichen radial um einen Winkel von 180° gegeneinander versetzt angeordnet. So sind auch die keilför­ migen Stutzen 103 auf einer Linie KK angeordnet, wobei die Linie KK die Mit­ tellinie oder die Rotationsachse des zweiten indirekt angetriebenen Spiral­ elementes 78 schneidet. Somit sind also auch die keilförmigen Stutzen 103 im wesentlichen durch einen Winkel von 180° radial gegeneinander versetzt ange­ ordnet.

Eine Kupplung in Form eines Ringes 130 kommt an der indirekt angetriebenen Endplatte 102 des zweiten Spiralelementes 78 zur Anlage und steht mit dieser in einem gleitenden Eingriff. Der Ring 130 ist kreisringförmig und erstreckt sich radial außerhalb der Spiralwände 80, 100, wobei er diese nicht berührt. Zusätzlich weist der Ring 130 vier geradlinige Antriebsschlitze 132a, 132b, 132c und 132d auf, welche innerhalb des Kupplungsringes 130 in einem radial gleichbleibenden Abstand angeordnet sind. Die Antriebsschlitze sind somit in einem radialen Abstand mit einem Winkel von ungefähr 90° über den kreisringförmigen Körper des Ringes 130 verteilt. Es sind somit zwei Paar ent­ gegengesetzt angeordnete Antriebsschlitze 132 vorhanden, mit den Antriebs­ schlitzen 132a und 132c als dem ersten Paar und den Antriebsschlitzen 132b und 132d als dem zweiten Paar. Wie besonders Fig. 3 zeigt, weist der Ring 130 vier im allgemeinen geradlinige verbreiterte Bereiche auf, durch welche sich die Antriebsschlitze 132 erstrecken. Die Antriebsschlitze 132 können durch eine geeignete Dimensionierung ihrer Größe an die Fortsätze und keilförmigen Stut­ zen angepaßt werden, so daß ein gleitender Eingriff hergestellt wird.

Die tatsächliche Gestalt des Ringes 130 wird ziemlich von dem herzustellen­ den gewünschten Dämpfungsmoment abhängen, so daß das entsprechende Dämpfungs­ moment vom Kupplungsring 130 erzeugt wird. Vorzugsweise ist der Ring aus Stahl, Aluminium oder einem ähnlichen Material hergestellt. Entscheidend ist, daß der Ring 130 im Stande ist die Drehkraft der erforderlichen Rotation zwi­ schen den Spiralelementen 76, 78 zu übertragen. Es ist offensichtlich, daß der Ring 130 so ausgestaltet sein kann, daß dieser mehr oder weniger Masse in den verschiedenen Bereichen seines Ringraumes aufweist. Es ist auch möglich eine oder mehrere zusätzliche Massen m_a 140 mechanisch oder mit anderen Mit­ teln am Ring 130 anzuordnen. Wichtig ist, daß ein geeignetes Dämpfungsmoment, welches weiter unten beschrieben ist, erzeugt wird. Z. B. ist es möglich, den Ring 130 mit einer konstanten radialen Dicke so auszugestalten, daß das Mas­ senzentrum m_c des Kupplungsringes 130, also der Schwerpunkt cg, zentral bzw. mittig in der Kupplung 130 angeordnet ist. Natürlich ist es auch möglich, den Ring 130 mit verschiedenen radialen Dicken oder verschiedenen Höhen (in axia­ ler Richtung gemessen) auszugestalten, so daß die Masse ungleich über die Kupplung 130 verteilt ist. Dies hat zur Folge, daß das Massenzentrum m_c des Kupplungsringes 130, also der Schwerpunkt cg, exzentrisch angeordnet ist.

Es ist es offensichtlich, daß meh­ rere verschiedene Ausführungsformen der Kupplungsmittel, gebildet aus den Fortsätzen 120, den keilförmigen Stutzen 103 und dem Ring 130, möglich sind. Z. B. können die Kupplungsmittel eine andere Kombination von Stutzen, Fort­ sätzen und Schlitzen aufweisen, so daß hier andere Anordnungen möglich sind. So ist es durchaus möglich, daß der Ring 130 mit daran befestigten Fortsät­ zen 120 und Stutzen 103 versehen ist und die zur Verkupplung notwendigen Schlitze in den Endplatten der Spiralelemente ausgebildet sind. Es ist also offensichtlich, daß funktional äquivalente Kupplungsmittel eine zusammenwirkende Drehbewegung der Spiralele­ mente sicherstellen. So können auch Kupplungsmittel angewendet werden, welche einen zu ersetzbaren Schwerpunkt zur Erzeugung eines Dämpfungsmomentes im Spiralverdichter 20 aufweisen.

In Fig. 2 ist ein Spiralverdichter 20 dargestellt, wobei der Spiralverdich­ ter 20 eine Auslaßöffnung 50 und eine Ansaugöffnung 52 aufweist und in einem geschlossenen Kreislauf z. B. einer Kälte- oder Klimaanlage angeordnet ist. Es ist offensichtlich, daß der Spiralverdichter 20 auch in anderen Kreislaufsystemen eingesetzt werden kann und jeder Einsatz des Spiralverdichters 20 in einer Kälte- oder Klimaanlage nur beispielhaft aufgeführt ist.

In Fig. 2 ist eine Kälteanlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter 20 dargestellt. Sie umfaßt eine zwischen der Ausstoßöffnung 50 und einem Verflüs­ siger 60 angeordnete Auslaßleitung 54. Der Verflüssiger 60 dient zur Wärme­ entnahme aus der Kälteanlage und zum Verflüssigen des Kältemittels. Eine Lei­ tung 62 verbindet den Verflüssiger 60 mit einem Ausdehnungsventil 64. Das Ausdehnungsventil 64 könnte thermisch oder elektrisch auf das Signal eines in den Figuren nicht gezeigten Reglers hin betätigbar sein. Eine weitere Lei­ tung 66 verbindet das Ausdehnungsventil 64 mit einem Verdampfer 68. Zum Zwecke der Wärmeaufnahme wird über 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 Spiralverdichter 20, in dem das Kältemittel verdichtet wird. Von dort aus ge­ langt das Kältemittel entsprechend vorangegangener Beschreibung wieder in die Kälteanlage.

Der prinzipielle Aufbau und die grundsätzliche Funktion der in Rede stehen­ den Kälteanlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter 20 sind aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hier auf eine detaillierte Beschreibung der Bauteile einer solchen Kälteanlage verzichtet werden kann. Ebenso könnte eine solche Kälteanlage bzw. eine Klimaanlage auch mehrere Spiralverdichter 20 enthalten. Dabei könnten die Verdichter im strömungstechnischen Sinne paral­ lel oder in Serie geschaltet sein. Auch könnten eine Vielzahl von Verflüssi­ gern 60, Verdampfern 68 oder anderen Komponenten und Einheiten, wie Kühler und Ventilatoren vorhanden sein, was hier nicht näher erörtert werden muß.

Fig. 3 und 3A zeigen im Schnitt den Gegenstand nach Fig. 1, so daß die Lehre der Erfindung noch übersichtlicher dargestellt ist. Eine Bezugslinie phi₀ ist durch die Achse D des Spiralelementes 76 und die Achse I des indirekt an­ getriebenen Spiralelementes 78 definiert. Wenn diese Achsen festliegen, so ist auch die Bezugslinie phi₀ in bezug auf den Spiralverdichter 20 festge­ legt. Die Linie phi₀ kann also als Bezugslinie phi₀ bezeichnet werden, weil die winkelige Anordnung der Komponenten des Spiralverdichters auf diese zu­ rückbezogen werden kann bzw. wird. Die Bezugslinie phi₀ stellt also den Punkt des Drehwinkels 0° dar. Das ist der Punkt, an welchem die äußeren Enden der entsprechenden Spiralwände 80, 100 den ersten Kontakt mit der jeweils anderen Spiralwand aufweisen, um die erste oder äußere Kammer zu schließen.

Die Bezugslinie phi₀ schneidet sich mit der Mittellinie C, welche koaxial zu der Achse D des ersten Spiralelementes 76 und der Achse I des zweiten Spiral­ elementes 78 und in der Mitte zwischen diesen angeordnet ist. Dies ist in Fig. 4 anschaulicher dargestellt, wo O den Versetzungsabstand zwischen der Achse D und der Achse I bezeichnet. Die Mittellinie C ist in einem Abstand 1/2 O von diesen Achsen angeordnet.

Fig. 3 zeigt, daß der Schwerpunkt cg der Kupplung 130 auf einer Linie winke­ lig zu der Bezugslinie phi₀, nämlich auf einer Linie im Winkel phi₃ zu der Bezugslinie phi₀, angeordnet ist um ein Dämpfungsmoment zu erzeugen. Somit weist der Kupplungsring 130, wenn dieser gleitend mit den Fortsätzen 120 und den keilförmigen Stutzen 103 im Eingriff steht, Mittel zu Verbesserung der Schwankungsstabilität der Spiralelemente auf. Ergänzend für die Beschreibung muß erwähnt werden, daß die Linie EE, auf welcher die Fortsätze 120 angeord­ net sind, einen Winkel phi₁ beim Kupplungsring 130 zu der Bezugslinie phi₀ aufweist. Die Linie KK, auf welcher die keilförmigen Stutzen 103 angeordnet sind, weist einen Winkel phi₂ zu der Bezugslinie phi₀ auf.

Wenn der Schwerpunkt cg des Kupplungsringes 130 mit dem physischen Mittel­ punkt der Kupplung 130 übereinstimmt, ist der Schwerpunkt cg in einem Abstand r von der Mittellinie C angeordnet. Der Schwerpunkt cg des Kupplungsrin­ ges 130 ist auf einer Linie in einem Winkel phi₃ zu der Bezugslinie phi₀ an­ geordnet. Dies ist deutlicher in Fig. 3A dargestellt, welche einen vergrößer­ ten Ausschnitt des mittleren Bereichs der Fig. 3 zeigt. Es ist es offensichtlich, daß der Winkel phi und der Abstand r die Anordnung des Schwerpunktes cg definieren, wenn der Spiralver­ dichter die in Fig. 3 beschriebene Position aufweist. Wenn der Spiralverdich­ ter im Betrieb ist, also die Spiralelemente rotieren, wechselt natürlich auch die tatsächliche Lage des Schwerpunktes cg. Der Schwerpunkt cg kann einem kardioidischem Weg oder einem anderen krummlinigen Weg folgen. Dies hängt primär von der tatsächlichen Ausführungsform der Kupplungsmittel ab.

Bei Betrachtung der Fig. 4 wird der Effekt, welcher durch die durch das Strö­ mungsmedium verursachten Kräfte innerhalb der Spiralwände 80, 100 innerhalb eines Spiralverdichters 20 hervorgerufen wird, näher verdeutlicht. Die Figur veranschaulicht eine übertriebene Darstellung der Effekte, welche durch die auftretenden Kräfte verursacht werden. Es ist nicht beabsichtigt, daß die dargestellten Kraftkomponenten die tatsächliche zahlenmäßige Größe der bestehenden Kräfte anzeigen, sondern nur die Richtung in welcher die Kräfte wirken. Die Spiralwände, die Fortsätze 120, die Kupplung 130 und die keilförmigen Stutzen 103 sind nicht dargestellt. So ist eine anschauliche­ re Darstellung der entstehenden Kräfte und deren Wirkungsrichtungen, welche an jedem Spiralelement entstehen, gewährleistet.

Fig. 4 zeigt im Schnitt einen Spiralverdichter 20 in einer bestimmten winkeli­ gen Drehposition, bei welcher fünf Kammern C₁ bis C₅ existieren, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Jede dieser Kammern erzeugt eine axiale Abtrennkraft a und eine radiale Abtrennkraft s. So erzeugt z. B. die Kammer C₁ den Kraftvek­ tor a₁ als axiale Abtrennkraft, welche auf die Endplatte 82 drückt. Hierdurch kann sich die direkt angetriebene Endplatte 82 von der indirekt angetriebenen Endplatte 102 entfernen. Zusätzlich wirkt eine Kraft, dargestellt als Kraftvek­ tor s₁, als radiale Abtrennkraft. Diese drückt gegen die Spiralwand 80, so daß dies zu einer Abtrennung von der zweiten Spiralwand 100 führt. Bei­ de Kraftvektoren a₁ und s₁ führen dazu, daß ein Schwenken oder Kippen des ersten Spiralelementes 76 senkrecht zu den Rotationsachsen der Spiralelemente erzeugt wird. Die gesamte axiale Abtrennkraft a ist gleich der Summe der Vektoren a₁ plus a₂ plus a₃ plus a₄ plus a₅. Die gesamte radiale Abtrennkraft s ist somit gleich der Summe der Vektoren s₁ plus s₂ plus s₃ plus s₄ plus s₅. Es ist der Effekt der Abtrennkräfte, daß eine Kraft s erzeugt wird, welche gegenüber der Rotationsachse des ersten Spiralelementes 76 versetzt ist. Dies beruht auf der Tatsache, daß die durch das Strömungsmedium entstehenden Kräfte und die Lage und Größe der Kammern sich verändern. Im Ergebnis wird ein augenblickliches Kippmoment m_t erzeugt. Das Moment m_t wirkt auf das Spiralelement 76 und erzeugt ein Kippen oder Schwanken, welches durch den Winkel δ_d dargestellt ist. Weil die Kammern in der gleichen radialen und winkeligen Lage angeordnet und die durch das Strömungsmedium hervorgerufenen Kräfte die gleichen sind, die Achsen der Spiralelemente 76 und 78 aber gegeneinander versetzt sind, wirken die Kräf­ te in jeder Kammer so, daß ein Kippmoment m_t für jedes Spiralelement 76 und 78 erzeugt wird. Die in den Kammern C₁ bis C₅ entstehenden Kräfte erzeugen ein Kip­ pen oder Schwanken des Spiralelements 78, wie dies durch den Winkel δ_i darge­ stellt ist. Der Winkel δ_i kann sich vom Winkel δ_d, welcher durch das Spiralele­ ment 76 erzeugt wird, unterscheiden. Dies ist abhängig von den Unterschieden in der Anzahl, in der Ausführungsform, und in der Größe der Lager, welche die Wellen der entsprechenden Spiralelemente drehbar lagern, und anderen durch die Endplatten hervorgerufenen Zwängen. Die Spiralwände 80 und 100 trennen sich im allgemeinen ab, wenn sich der Winkel δ_i vom Winkel δ_d unterscheidet.

Die Berechnung muß für jede winkelige Lage eines Umlaufzyklusses der Spiralele­ mente 76 und 78 wiederholt werden. Wie Fig. 4 zeigt, wirkt eine axiale Bela­ stungskraft auf die Achse D, wobei diese Kraft durch axiale Belastungsmittel er­ zeugt wird. Diese Kraft muß hinreichend groß sein um die axiale Abtrennkraft a zu übertreffen, damit zusätzlich eine Kontaktkraft an den vorderen Enden der Begrenzungselemente entsteht, welche hinreichend groß sein muß um ein Kippen der Endplatte 82 in jeder gegebenen Drehwinkelposition zu verhindern. Wo die Kraft a die axiale Belastungskraft, welche auf die Achse D wirkt, übertrifft, wird ein Kippen auftreten, welches abhängig von dem Kippmoment m_t ist. Ebenso kann ein Kippen auftreten, wenn die Kraft a geringer ist als die axiale Bela­ stungskraft. Dies kann auftreten, wenn die axiale Belastungskraft unzureichend groß ist, um die Abtrennkraft a zu übertreffen, und kein gleiches entgegenwir­ kendes Moment erzeugt.

Fig. 5 zeigt eine Analyse der augenblicklichen Momente, welche auf eines der Spiralelemente 76 oder 78, während der Rotation der Spiralelemente, ohne eine er­ findungsgemäße Kupplung 130 einwirken. Die Drehwinkelposition bezieht sich auf eine winkelige Position der entsprechenden Spiralelemente, gemessen in bezug auf die Linie phi₀. Zwischen 0° und 360° (ein Umlaufzyklus) wurde das Kippmoment und die Kontaktkraft der Spiralwände gemessen. An den horizontalen Li­ nien des Diagramms sind die Größe der Kräfte oder Momente ablesbar, während die vertikalen Linien des Diagramms die gemessenen Momente bei jeder winkeligen Drehposition offenbaren. Die beispielhafte Kurve verdeutlicht das augenblickli­ che reine Moment bei jeder Drehwinkelposition. Die Kurve verläuft für den Um­ laufzyklus eines Spiralelementes grob sinusförmig.

Fig. 6 zeigt die augenblicklichen Momente, welche auf eine der Spiralelemente 76 oder 78 während der Rotation der Spiralelemente wirken. Hierbei wurde der Schwer­ punkt cg der Kupplung 130 auf einer Linie in verschiedenen Winkeln phi₃ zur Bezugslinie phi₀ angeordnet. Beispielhaft aufgeführt sind hier die Winkel phi₃ = 0°, phi₃ = 30° und phi₃ = 330°, wobei der Abstand r immer konstant ist. Es ist ersichtlich, daß der Graph, welcher die augenblicklichen Momente für phi₃ = 330° darstellt, das höchste maximale Moment überhaupt aufweist. Der Graph, welcher die augenblicklichen Momente für den Winkel phi₃ = 0° darstellt, weist ein wesentlich geringeres maximales Moment auf. Bei einem Winkel von phi₃ = 30° wird das geringste maximale Moment in dem hier dargestellten Spiralverdichter erzeugt. Es ist offensichtlich, daß die dargestellten Graphen nur beispielhaft aufgeführt sind. Es ist durchaus möglich den Schwerpunkt cg der Kupplungsmittel auf einer Linie mit unterschiedlichen Winkeln phi₃ zur Bezugslinie phi₀ anzu­ ordnen. Dies kann für jeden Spiralverdichter 20 anders sein. Das tatsächliche Schwanken, welches bei einem Spiralverdichter 20 beobachtet wird, hängt von dem tatsächlichen Kippmoment bei der entsprechenden winkeligen Position ab. Hier­ bei ist das Verhältnis des Kippmomentes zum gültigen entgegenwirkenden Moment (Dämpfungsmoment) zur Verhinderung des Schwankens entscheidend.

Das Verfahren zur Reduzierung des reinen Kippmomentes bei einem Spiralverdich­ ter durch Erzeugung eines Dämpfungsmomentes mit der Kupplung 130 weist die fol­ genden Schritte auf:

• - Das augenblickliche Kippmoment, welches auf das erste Spiralelement wirkt, wird für jede winkelige Position bestimmt;
• - das maximale Kippmoment wird zusammen mit der Drehwinkelposition, bei welcher es wirkt, oder mit den Drehwinkelpositionen bestimmt;
• - ein Dämpfungsmoment, welches zur Dämpfung des ersten maximalen Kippmomentes benötigt wird, wird basierend auf der Masse der Kupplung 130 bestimmt.
  Hierbei ist die radiale und winkelige Anordnung, besonders der Winkel phi₃ der Linie auf der der Schwerpunkt cg des Kupplungsringes 130 liegt, von ent­ scheidender Bedeutung, um das gewünschte Dämpfungsmoment zu erzeugen;
• - Verkupplung des ersten und zweiten Spiralelementes mit einer Kupplung, wobei der Schwerpunkt cg auf einer Linie in einem Winkel phi₃ zur Bezugslinie phi₀ angeordnet ist. Die Fortsätze 120 werden hierbei auf einer Linie EE, wobei die Linie EE einen Winkel phi₁ zur Bezugslinie phi₀ aufweist, und die keil­ förmigen Stutzen 103 auf einer Linie KK, wobei die Linie KK einen Winkel phi₂ zur Bezugslinie phi₀ aufweist, angeordnet. Bevorzugt wird das maximale Kipp­ moment, zusammen mit einer Reihe von entsprechenden Drehwinkelpositionen, an welchen das maximale Kippmoment wirkt, auch für das zweite Spiralelement be­ stimmt. Dies geschieht nach dem gleichen Verfahren, so daß das gewünschte Dämpfungsmoment ebenso erzeugt werden kann.

Wie bereits erwähnt und in Fig. 7 dargestellt, können eine oder mehrere zusätz­ liche Massen m_a 140 an der Kupplung 130 angeordnet sein. Diese zusätzlichen Mas­ sen m_a 140 können mechanisch, durch eine Schweißverbindung oder durch Klebver­ bindung an der Kupplung 130 befestigt sein. Denkbar wäre auch, daß zusätzliche Massen m_a 140 integrale Bestandteile der Kupplung 130 sind, was durch eine ent­ sprechende Fertigung und Herstellung der Kupplung 130 erreicht werden kann. Durch die Masse m_a wird der Schwerpunkt cg von der axialen Mittellinie der Kupp­ lung 130 verlagert und verändert das Dämpfungsmoment, welches durch die Kupp­ lung 130 erzeugt wird. Die Festlegung der winkeligen Anordnung und die Menge der Masse m_a wird durch die Feststellung des Kippmomentes und der Drehwinkel­ position dieses Kippmomentes vollendet, damit dieses dann abgeschwächt bzw. überbrückt werden kann. Die Masse m_a wird nun auf einer Linie in einer winke­ ligen Position, nämlich mit dem Winkel phi₄ zur Bezugslinie phi₀, an der Kupp­ lung 130 und mit einem Abstand b von der Mittellinie C angeordnet, so daß das gewünschte Dämpfungsmoment erzeugt wird.

Es ist offensichtlich, daß die Verbesserung der Schwankungsstabilität eines Spiralverdichters 20 durch die op­ timale Anordnung einer Kupplung 130, um ein Dämpfungsmoment zu erzeugen, eine wesentliche Verbesserung des Standes der Technik darstellt. Für den Spiralver­ dichter 20 werden keine zusätzlichen Komponenten benötigt und die Anschaffungs- und Betriebskosten werden hierdurch minimiert. Zusätzlich reduziert das durch die Kupplung erzeugte Dämpfungsmoment die erforderliche axiale Belastungskraft. Hierdurch werden die Reibungsverluste zwischen den vorderen Enden der Spiralwände 80 und 100 und den Endplatten 82 und 102 verringert. Somit ver­ ringert sich ebenso der Energieverbrauch eines Spiralverdichters 20 mit einer bestimmten Kapazität, so daß kleinere und leichtere Motoren 40 verwendet werden können. Es ist ersichtlich, daß aus den voranstehend genannten Gründen die Lehre der Erfindung eine wesentliche Verbesserung darstellt, wodurch die Herstel­ lungskosten verringert und der Gesamtwirkungsgrad eines Spiralverdichters ver­ bessert wird. Natürlich, obwohl die Lehre der Erfindung hier beispielhaft für einen Spiralverdichter 20 offenbart wird, kann dieser Spiralverdichter 20 auch in einer Kälteanlage angewendet werden. Unzweifelhaft kann die Lehre der Er­ findung nicht nur bei einem Spiralverdichter 20, sondern auch bei Pumpen, Ex­ pansionsvorrichtungen, Strömungsmaschinen oder ähnlichen Maschinen angewendet werden. Entscheidend ist die Verbesserung der Wirksamkeit und die Verringerung der Unkosten.

Claims (5)

1. Spiralverdichter (20), insbesondere zur Verdichtung eines Kältemittels, mit einem drehbaren ersten und einem drehbaren zweiten Spiralelement (76, 78), mindestens einem Motor (40) zum Antrieb des ersten Spiralelementes (76) und mindestens einem Kupplungselement (130) zur Verursachung einer zusammenwirkenden Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelementes (76, 78), wobei das erste Spiralelement (76) eine erste Endplatte (82), eine an der ersten Endplatte (82) angeordnete erste Spiralwand (80) und eine Antriebswelle (84) aufweist, das zweite Spiralelement (78) eine zweite Endplatte (102) und eine an der zweiten Endplatte (102) angeordnete zweite Spiralwand (100) aufweist, wobei die erste Spiralwand (80) mit der zweiten Spiralwand (100) zusammenwirkt und Arbeitskammern bildet, wobei im Betrieb des Spiralverdichters (20) das erste Spiralelement (76) einem ersten durch den Verdichtungsdruck bewirkten Kippmoment und das zweite Spiralelement (78) einem zweiten durch den Verdichtungsdruck bewirkten Kippmoment ausgesetzt sind, wobei das auf das erste Spiralelement (76) wirkende erste Kippmoment in Abhängigkeit der Rotati­ onsstellung des ersten Spiralelementes (76) und das auf das zweite Spiralelement (78) wirkende zweite Kippmoment in Abhängigkeit der Rotationsstellung des zweiten Spiralelementes (78) variieren und ein erstes maximales und ein zweites maximales Kippmoment existieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (130) bzw. die Kupplungselemente relativ zu den Spiralelementen (76, 78) so positioniert ist bzw. sind, daß der Schwerpunkt (cg) des Kupplungselementes (130) bzw. der ge­ meinsamen Schwerpunkt der Kupplungselemente so liegt, daß im Betrieb des Spiral­ verdichters (20) zur Verringerung mindestens eines der auf die Spiralelemente (76, 78) wirkenden maximalen Kippmomente ein diesem maximalen Kippmoment entgegen­ wirkendes Dämpfungsmoment erzeugt wird.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kupplungs­ element zusätzlich eine ein Moment erzeugende Masse m_a (140) angeordnet ist.

3. Spiralverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse m_a (140) in einem Abstand b von der in der Mitte zwischen den Drehachsen (D, I) der Spiralelemente (76, 78) liegenden Mittellinie C angeordnet ist.

4. Spiralverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Moment erzeugende Masse m_a (140) mechanisch mit dem Kupplungselement verbunden ist.

5. Spiralverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Moment erzeugende Masse einstückig mit dem Kupplungselement ausgebildet ist.