DE4202274A1 - Spiral-fluidkomprimiervorrichtung mit einer druckringplatte, die ebene und parallele periphere gegenueberliegende flaechen aufweist, welche sich ueber einen oldhamring erstrecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Fluidkomprimiervorrichtun­ gen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Spiral-Fluid­ komprimiervorrichtung, welche zum Beispiel ein Bauelement des Kühlkreislaufes einer Klimaanlage zum Komprimieren von gas­ förmigem Kühlmittel bildet.

Bekanntlich gibt es verschiedene Arten von Fluidkompressoren zum Komprimieren von gasförmigem Kühlmittel, das durch einen Kühlkreislauf einer Klimaanlage strömt. Eine Art kann ein Fluidkompressor des Spiral- oder Schneckentyps sein. Der Spi­ ralfluidkompressor führt einen Komprimiervorgang ohne Verwen­ dung von Einlaß- und Auslaßventilen durch. Der Spiralfluid­ kompressor weist also ein niedriges Betriebsgeräusch und ein gutes Komprimiervermögen auf, zum Beispiel im Vergleich zu einem bekannten Rotationsfluidkompressor.

Ein herkömmlicher Spiralfluidkompressor umfaßt typisch ein feststehendes Spiralglied und ein bewegliches Spiralglied.

Jedes Spiralglied weist eine Spiralhülle von evolventenförmi­ ger oder ähnlicher Gestalt auf, die sich von der Oberfläche seiner Endplatte erstreckt. Das feststehende Spiralglied und das bewegliche Spiralglied sind so angeordnet, daß sie derart einander gegenüberstehen, daß das ausgestreckte Ende jeder Spiralhülle mit der Oberfläche des gegenüberliegenden Spiral­ gliedes in Kontakt steht. Wenn sich das bewegliche Spiral­ glied bewegt, wird das Volumen eines sichelförmigen Kompri­ mierraumes, der durch das Paar von Spiralhüllen definiert wird, reduziert und führt den Komprimiervorgang aus für ein gasförmiges Fluid, zum Beispiel Kühlmittel, das in dem Kom­ primierraum eingeschlossen ist.

In dem beschriebenen Spiralfluidkompressor ist das bewegliche Spiralglied mechanisch verbunden mit dem exzentrischen Ab­ schnitt einer Welle, welche durch eine Antriebseinheit ange­ trieben wird, und eine exzentrische Rotationsbewegung des ex­ zentrischen Abschnitts, die durch die Drehung der Welle ver­ ursacht wird, wird auf das bewegliche Spiralglied übertragen. Also ist das bewegliche Spiralglied in der Lage, sich mit einer Drehung auf einer Bahn (orbital) zu bewegen.

Eine Oldhamkupplung wird dazu verwendet, die Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes ohne die Rotation sicherzustel­ len. Der Oldhamring ist zwischen dem beweglichen Spiralglied und einem in dem Gehäuse befestigten Lagerrahmen angeordnet. Die Komprimiereinheit, die das feststehende und das bewegli­ che Spiralglied umfaßt, und die Antriebseinheit mit einem Mo­ tor sind jeweils an dem Lagerrahmen angebracht. Also lagert der Lagerrahmen die Welle drehbar und lagert das feststehende Spiralglied feststehend. Der Oldhamring umfaßt eine ringför­ mige Basis. Ein Paar Keile ist entgegengesetzt an einer der Flächen der ringförmigen Basis in einer Richtung vorgesehen. Zusätzlich ist ein Paar Keile entgegengesetzt angeordnet an der anderen Fläche in der zu der einen Richtung senkrechten Richtung. Ein Paar Keilnuten ist an einer Fläche der End­ platte des beweglichen Spiralgliedes vorgesehen, die zu der einen der Flächen der ringförmigen Basis hinweist, und ferner ist ein Paar Keilnuten an einer Fläche des Lagerrahmens vor­ gesehen, die zu der anderen Fläche der ringförmigen Basis hinweist. Der Oldhamring ist an dem Lagerrahmen so ange­ bracht, daß das Paar Keile, das an der anderen Fläche seiner ringförmigen Basis vorgesehen ist, in dem Paar Keilnuten des Lagerrahmens gelegen ist. Ferner ist das bewegliche Spiral­ glied an dem Oldhamring so angebracht, daß das Paar Keile, das an der einen der Flächen der ringförmigen Basis ausgebil­ det ist, in dem Paar Keilnuten des beweglichen Spiralgliedes gelegen ist. Die Oldhamkupplung wird zusammengesetzt, wie oben beschrieben. Da der Lagerrahmen in dem Gehäuse befestigt ist, wird die Drehung des beweglichen Spiralgliedes verhin­ dert.

Andererseits wird ein Schubdruck erzeugt, wenn das gasförmige Fluid innerhalb des beweglichen und des feststehenden Spiral­ gliedes unter Druck gesetzt wird, und wird auf das bewegliche Spiralglied ausgeübt. Wenn das bewegliche Spiralglied direkt an dem Lagerrahmen gelagert ist, wird es durch den Schubdruck zu dem Lagerrahmen gedrückt, und daher wird eine glatte Orbi­ talbewegung des beweglichen Spiralgliedes nicht erzielt.

Um die glatte Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes sicherzustellen, ist eine ringförmige Druckplatte zwischen das bewegliche Spiralglied und den Lagerrahmen zwischenge­ schaltet, um das bewegliche Spiralglied über diese zu stüt­ zen. Die ringförmige Druckplatte weist eine glatte Fläche und eine erwünschte Steifheit auf, und ihr Reibungskoeffizient ist äußerst niedrig. Die Druckplatte ist typisch aus einem Gußeisen hergestellt, dessen Oberfläche mit einem Phosphat behandelt ist.

Wie oben beschrieben, sind der Oldhamring und die Druckplatte zwischen die Endplatte des beweglichen Spiralgliedes und die obere Fläche des Lagerrahmens zwischengeschaltet.

Herkömmliche Anordnungen des Oldhamringes und der Druckplatte sind in den Fig. 11(a) und 11(b) gezeigt. In Fig. 11(a) ist der Innendurchmesser des Oldhamringes 11a größer als der Außendurchmesser der Druckplatte 11b, und daher ist die Druckplatte 11b innerhalb des Oldhamringes 11a gelegen. Wie in Fig. 11(b) gezeigt, ist die Beziehung zwischen Durchmes­ sern des Oldhamringes 13a und der Druckplatte 13b zu der in Fig. 11(a) gezeigten entgegengesetzt. Also ist der Oldham­ ring 13a innerhalb der Druckplatte 13b gelegen. Zwei Paare von Keilen 15a und 15b sind an der Fläche der jeweiligen Old­ hamringe 11a und 13a vorgesehen, und eine Mehrzahl von Ölkanälen 17 ist in den jeweiligen Druckplatten 11b und 13b in der Radialrichtung ausgebildet.

Die oben beschriebenen Anordnungen erzielen die oben be­ schriebenen Funktionen in einem gewissen Ausmaß. Da jedoch in einer in Fig. 11(a) gezeigten Anordnung die Druckplatte 11b das bewegliche Spiralglied mit einer kleinen ringförmigen Fläche stützt, ist die Größe der Fluktuationsbewegung des be­ weglichen Spiralgliedes in einer Schubrichtung vergrößert, und es kann ein Entweichen des gasförmigen Fluids aus dem Komprimierraum auftreten. Da in einer anderen in Fig. 11(b) gezeigten Anordnung der Schubdruck, der auf den Oldhamring 13a über das bewegliche Spiralglied ausgeübt wird, relativ groß ist, kann eine glatte Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes nicht erreicht werden.

Das japanische offengelegte Patent 2-39 629, veröffentlicht am 6.9.1990, offenbart eine andere Anordnung einer Oldhamkupp­ lung und einer Druckplatte, bei welcher eine Auskragung ein­ teilig an einer Seite der Druckplatte ausgebildet ist, die zu der Lagerflächenseite des beweglichen Spiralgliedes hinweist. Die Auskragung der Druckplatte erstreckt sich entlang der Fläche des beweglichen Spiralgliedes in einer Radialrichtung und steht über den Oldhamring über. Die Lagerfläche des Aus­ kragungsabschnitts der Druckplatte ist so geformt, daß sie elastisch deformiert wird, um das Schmiervermögen zu erhöhen.

Verschleiß oder Beschädigung der Druckplatte wird vermieden. Da aber der Auskragungsabschnitt der Druckplatte während der Tätigkeit elastisch deformiert wird, ist es schwierig, die Fluktuationsbewegung des beweglichen Spiralgliedes in der Schubrichtung zu vermeiden, und daher kann ein Entweichen des gasförmigen Fluids aus dem Komprimierraum auftreten.

Dementsprechend ist ein Ziel der Erfindung die Verhinderung der Fluktuationsbewegung eines beweglichen Spiralgliedes eines Spiralfluidkompressors in einer Schubrichtung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen ausrei­ chenden Gleitflächenbereich einer Druckplatte gegen ein be­ wegliches Spiralglied ohne Rücksicht auf die Größe eines Old­ hamringes in einem Spiralfluidkompressor sicherzustellen.

Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, ist eine Spi­ ral-Fluidkomprimiervorrichtung gekennzeichnet durch:
ein Gehäuse,
einen in dem Gehäuse gelagerten Lagerrahmen, wobei der La­ gerrahmen eine Fläche aufweist, die eine zylindrische Ausspa­ rung definiert,
einen Ring mit einem Paar erster Keile, die jeweils entge­ gengesetzt gelegen sind und von einer der Flächen des Ringes vorragen, und einem Paar zweiter Keile, die jeweils unter rechtem Winkel von dem ersten Keilepaar beabstandet sind und von der anderen Fläche des Ringes vorragen, wobei der Ring in der zylindrischen Aussparung gelegen ist und beweglich ist in einer Hin- und Her-Richtung entlang einer Linie, welche das Paar seiner ersten Keile verbindet,
eine ringförmige Druckplatte, die in der zylindrischen Aussparung gelegen ist und ebene und parallele periphere ge­ genüberliegende Flächen aufweist, die sich über dem Ring in der Aussparung erstrecken, wobei die Druckplatte ein Paar Öffnungen aufweist, durch welche das Paar zweiter Keile je­ weils vorragt,
eine Komprimiereinheit, die an dem Lagerrahmen gelagert ist, um gasförmiges Fluid zu komprimieren, wobei die Kompri­ miereinheit ein bewegliches Spiralglied aufweist, das auf der Druckplatte angebracht ist, wobei das bewegliche Spiralglied ein Paar Nuten aufweist, in welche die vorragenden Enden des Paares zweiter Keile jeweils eingesetzt sind,
und eine Antriebseinheit mit einer exzentrischen Welle, die mechanisch mit dem beweglichen Spiralglied verbunden ist, um eine Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes durch die Bewegung des Ringes in der Hin- und Her-Richtung zu ver­ ursachen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teiles einer Spiral-Fluid­ komprimiervorrichtung einer Ausführungsform der Er­ findung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Beispiels eines Oldham­ ringes, der in der in Fig. 1 gezeigten Spiral- Fluidkomprimiervorrichtung verwendet wird;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt zur Erläuterung der wechselseitigen Lagebeziehung einer Endplatte eines beweglichen Spiralgliedes, einer Druckringplatte und eines Olhamringes, wie in Fig. 1 gezeigt;

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt zur Erläuterung einer anderen wechselseitigen Lagebeziehung der End­ platte, der Druckringplatte und des Oldhamringes, wie in Fig. 1 gezeigt;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Druckplatte mit dem Oldham­ ring, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind;

Fig. 6 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Abwandlung der einen Ausführungsform der Druckringplatte mit dem Oldhamring;

Fig. 7 eine Draufsicht zur Erläuterung einer zweiten Ab­ wandlung der einen Ausführungsform der Druckring­ platte mit dem Oldhamring;

Fig. 8 eine Draufsicht zur Erläuterung einer dritten Ab­ wandlung der einen Ausführungsform der Druckring­ platte mit dem Oldhamring;

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung einer wechselseitigen Lagebeziehung der Endplatte des be­ weglichen Spiralgliedes, der Druckringplatte, des Oldhamringes und eines Lagerrahmens der in Fig. 8 gezeigten dritten Abwandlung;

Fig. 10 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung zur wechselseitigen Lagebeziehung der Endplatte des be­ weglichen Spiralgliedes, der Druckringplatte, des Oldhamringes und des Lagerrahmens einer vierten Ab­ wandlung der einen Ausführungsform;

Fig. 11(a) eine Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels für eine herkömmliche Anordnung einer Druckring­ platte und eines Oldhamringes; und

Fig. 11(b) eine Draufsicht zur Erläuterung eines anderen Beispiels für die herkömmliche Anordnung der Druck­ ringplatte und des Oldhamringes.

Es ist zu beachten, daß in sämtlichen Figuren ähnliche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und daher ihre Beschreibung im einzelnen nicht wiederholt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Spiral-Fluidkompressor 21 eine Antriebseinheit Du und eine Komprimiereinheit Cu, die in einem dichten Gehäuse angeordnet sind. Die Komprimiereinheit Cu, die ein feststehendes Spiralglied 25 und ein bewegliches Spiralglied 27 umfaßt, ist an einer Fläche eines Lagerrahmens 29 angebracht, welcher fest an einer Innenwand des Gehäuses 23 gelagert ist. Die Komprimiereinheit Cu umfaßt ferner einen Ventildeckel 31, welcher an der Endplatte 25a des feststehen­ den Spiralgliedes 25 angebracht ist, so daß eine Hochdruckab­ gabekammer 33 zwischen dem Ventildeckel 31 und der Endplatte 25a definiert wird.

Ein Mittelabschnitt des feststehenden Spiralgliedes 25 ist angehoben, um so die Endplatte 25a zu bilden. Eine festste­ hende Spiralhülle 25b von evolventenförmiger oder ähnlicher Gestalt ragt von der Innenfläche der Endplatte 25a zu dem be­ weglichen Spiralglied 27 vor. Eine Auslaßöffnung 35 ist in der Nachbarschaft des Zentrums der feststehenden Spiralhülle 25b ausgebildet. Also stehen die Innenseite des feststehenden Spiralgliedes 25 und die Hochdruckabgabekammer 33 durch die Auslaßöffnung 35 miteinander in Verbindung. Ein Auslaßrohr 37 durchdringt das dichte Gehäuse 23 und erstreckt sich zu der Hochdruckabgabekammer 33, so daß es mit der Innenseite der Hochdruckabgabekammer 33 in Verbindung steht. Das Auslaßrohr 37 ist ausgelegt für die Verbindung mit einem Wärmetauscher, wenn der Fluidkompressor 21 in einem Kühlkreislauf verwendet wird.

Ein Einlaßrohr 39 ist an der Seitenfläche des dichten Gehäu­ ses 23 befestigt und steht mit der Innenseite des Gehäuses 23 in Verbindung, in welchem die Antriebseinheit Du angeordnet ist. Das Einlaßrohr 39 ist ebenfalls ausgelegt für die Ver­ bindung mit einem Wärmetauscher, wenn der Fluidkompressor 21 in einem Kühlkreislauf verwendet wird.

Das bewegliche Spiralglied 27 umfaßt eine Endplatte 27a, de­ ren Außenfläche mit der Bodenkante, das heißt dem Flanschab­ schnitt 25c, des feststehenden Spiralgliedes 25 überlappt ist. Eine Komprimierkammer 41 wird zwischen der Endplatte 25a des feststehenden Spiralgliedes 25 und der Endplatte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27 gebildet. Eine bewegliche Spi­ ralhülle 27b von evolventenförmiger oder ähnlicher Gestalt ragt auch von der Innenfläche der Endplatte 27a des bewegli­ chen Spiralgliedes zu der Komprimierkammer 41 vor und steht in Gleitkontakt mit der Innenfläche der Endplatte 25a des feststehenden Spiralgliedes 25. Ähnlich wird die feststehende Spiralhülle 25b in Kontakt gehalten mit der Innenfläche der Endplatte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27. Folglich wer­ den die Wandungen der feststehenden Spiralhülle 25b und der beweglichen Spiralhülle 27b in beständigen Kontakt miteinan­ der gehalten, und so wird eine Mehrzahl von Komprimierräumen von sichelförmiger Gestalt durch die Lagebeziehung zwischen den zwei Spiralgliedern 25b und 27b gebildet.

Die Antriebseinheit Du, die einen Stator 43 und einen Rotor 45 umfaßt, ist an der anderen Fläche des Lagerrahmens 29 an­ gebracht. Die Antriebseinheit Du und das bewegliche Spiral­ glied 27 der Komprimiereinheit Cu sind verbunden durch eine Welle 47, die drehbar an dem Lagerrahmen 29 gelagert ist. Die Welle 47 umfaßt einen Hauptwellenabschnitt 47a und einen ex­ zentrischen Wellenabschnitt 47b, der einteilig an dem Ende des Hauptwellenabschnitts 47a ausgebildet ist. Das Zentrum des exzentrischen Wellenabschnitts 47b ist um eine vorbe­ stimmte Strecke gegen das Zentrum des Hauptwellenabschnitts 47a versetzt. Der Hauptwellenabschnitt 47a der Welle 47 er­ streckt sich in den Rotor 45 und ist fest mit diesem verbun­ den. Ein Auswuchtteil 49 ist an dem exzentrischen Wellenab­ schnitt 47b so befestigt, daß ein Gegengewicht 49a des Aus­ wuchtteiles 49 parallel zu dem exzentrischen Wellenabschnitt 47b angeordnet ist, um ruhig angetrieben zu werden.

Ein zylindrischer Lagerabschnitt 51 ist einteilig an der Außenfläche der Endplatte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27 ausgebildet und nimmt den exzentrischen Wellenabschnitt 47b der Welle 47 auf.

Eine Mehrzahl von Einlaufkanälen 53 ist jeweils in der äuße­ ren Umfangsfläche des Lagerrahmens 29 ausgebildet, und daher strömt ein gasförmiges Fluid von dem Einlaßrohr 39 durch die Mehrzahl der Einlaufkanäle 53 von der Seite der Antriebsein­ heit zu der Seite der Komprimiereinheit. Ferner wird das gas­ förmige Fluid auf der Seite der Kompressionseinheit in die äußerste Komprimierkammer 41 aufgenommen durch eine Einlaß­ öffnung 55, die in der Außenwand des feststehenden Spiral­ gliedes 25 ausgebildet ist.

Eine Druckringplatte 57 ist in eine zylindrische Aussparung 59 eingesetzt, die in der oberen Fläche des Lagerraums 29 ausgebildet ist, um die Schublast (den Schubdruck) des beweg­ lichen Spiralgliedes 27 zu tragen. Die Druckringplatte 57 ist in flacher und starrer Plattengestalt ausgebildet. Also weist die Druckringplatte 57 parallele gegenüberliegende ebene Flä­ chen auf, wie in Fig. 3 gezeigt.

Der Flansch des feststehenden Spiralgliedes 25 ist durch die Umfangswand des Lagerrahmens 29 gelagert, welche die zylin­ drische Aussparung 59 definiert.

Ein Mittelabschnitt der zylindrischen Aussparung 59 ist fer­ ner vertieft, um die Kupplung des exzentrischen Wellenab­ schnitts 47b der Welle 47 und des zylindrischen Lagerab­ schnitts 51 des beweglichen Spiralgliedes 27 sowie das Aus­ wuchtteil 49 aufzunehmen.

Ein Ring 61, auf den als Oldhamring Bezug genommen wird, ist ebenfalls in der zylindrischen Aussparung 59 angeordnet, um die freie Drehung des beweglichen Spiralgliedes 27 um ihre eigene Achse (die exzentrische Welle 47b) zu verhindern.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Paar oberer Seitenkeile 61a in der Radialrichtung entgegengesetzt gelegen und ragt von der oberen Fläche des Ringes 61 vor. Ein Paar unterer Seiten­ keile 61b ist ebenfalls in der Radialrichtung gelegen und ragt von der unteren Fläche des Oldhamringes 61 vor. Das Paar oberer Seitenteile 61a ist unter rechtem Winkel von dem Paar unterer Seitenkeile 61b beabstandet.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ist eine kreisförmig geformte Nute 63 zum Aufnehmen des Oldhamringes 61 in einer Umfangsfläche der Druckringplatte 57 ausgebildet, welche die Oberfläche der zylindrischen Aussparung 59 des Lagerrahmens 29 kontaktiert. Ein Paar Vertiefungen 65 ist jeweils in Ab­ schnitten der Oberfläche der zylindrischen Aussparung 59 aus­ gebildet, welches dem Paar unterer Seitenkeile 61b ent­ spricht. Das Paar unterer Seitenkeile 61b wird also in dem Paar Führungsvertiefungen 65 aufgenommen und wird in einer Radialrichtung geführt, um in Reaktion auf die Drehung des exzentrischen Wellenabschnitts 47b der Welle 47 entlang dem Paar Vertiefungen 65 hin- und herzugehen. Die Tiefe der kreisförmigen Nute 63 ist größer als die Dicke t des Oldham­ ringes 61. Ein Innendurchmesser Da und ein Außendurchmesser Db der kreisförmigen Nute 63 werden durch die folgende Bezie­ hung ausgedrückt:

Da < D-W/2-e und
Db < D+W/2+e.

Darin ist D der Abstand zwischen den Zentren der Breite des Oldhamringes 61 in der Radialrichtung, W ist die Breite des Oldhamringes 61 und e ist eine exzentrische Größe (Versetzungsbetrag) des exzentrischen Wellenabschnitts 47b.

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist ein Paar Öffnungen 67 jeweils in Abschnitten der Bodenfläche der kreisförmigen Nute 63 ausgebildet, welches dem Paar oberer Seitenteile 61a ent­ spricht, um diese durch die Nute hindurch vorragen zu lassen. Vorragende Endabschnitte des Paares oberer Seitenkeile 61a erstrecken sich in ein Paar Nuten 69, die in der anderen Flä­ che der Endplatte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27 ausge­ bildet sind, wie in Fig. 4 gezeigt. Jede Nute 69 verläuft von der Umfangswand der Endplatte 27a zu deren Zentrum hin über eine vorgeschriebene Strecke. Also kann sich das beweg­ liche Spiralglied 27 entlang dem Paar oberer Seitenkeile 61a bewegen in der zu einer gedachten Linie senkrechten Richtung, welche das Paar unterer Seitenkeile 61b verbindet.

Es wird der Komprimiervorgang der oben beschriebenen Spiral- Fluidkomprimiervorrichtung beschrieben. Wenn die Antriebsein­ heit Du in Betrieb gesetzt ist, wird die Komprimiereinheit Cu durch die Welle 47 angetrieben. Ein gasförmiges Fluid, zum Beispiel ein Kältemittel, wird durch das Einlaßrohr 39 in das dichte Gehäuse 23 eingeleitet. Das gasförmige Fluid strömt ferner zu einem Raum in dem dichten Gehäuse 23, wo die Kom­ primiereinheit Cu angeordnet ist, durch die Mehrzahl von Ein­ laufkanälen 53, die in der äußeren Umfangsfläche des Lager­ rahmens 29 ausgebildet sind. Also wird das gasförmige Fluid allmählich in das dichte Gehäuse 23 eingefüllt.

In Reaktion auf die Rotation der Welle 47 führt das bewegli­ che Spiralglied 27 der Komprimiereinheit Cu wegen einer ex­ zentrischen Rotation des exzentrischen Wellenabschnitts 47b eine Orbitalbewegung aus. Das gasförmige Fluid in dem dichten Gehäuse 23 wird in die Innenseite der Komprimiereinheit Cu aufgenommen durch die Einlaßöffnung 55, die in der Außenwand des feststehenden Spiralgliedes 25 ausgebildet ist, und wird ferner in die äußerste Komprimierkammer 41 aufgenommen, die durch das feststehende und das bewegliche Spiralglied 25b bzw. 27b definiert ist. Das in die äußerste Komprimierkammer 41 eingefüllte gasförmige Fluid wird zu dem Zentrum der Kom­ primiereinheit Cu bewegt und wird gleichzeitig mit dem Fort­ schreiten der Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes 27 unter Druck gesetzt. Wenn das gasförmige Fluid auf einen vorbestimmten Wert unter Druck gesetzt ist und das Zentrum der Komprimiereinheit Cu erreicht, wird es schließlich durch die Auslaßöffnung 35 in die Hochdruckabgabekammer 33 abgege­ ben. Das gasförmige Fluid in der Hochdruckabgabekammer 33 wird durch das Auslaßrohr 37 weiter abgegeben zu der Außen­ seite des dichten Gehäuses 23.

Da diese Prozesse des Komprimierens gasförmiger Fluide allge­ mein bekannt sind, werden sie nicht im einzelnen beschrieben.

Wenn die oben beschriebene Spiral-Fluidkomprimiervorrichtung 21 in einem Kühlkreislauf einer (nicht gezeigten) Klimaanlage verwendet wird, strömt das aus dem dichten Gehäuse 23 abgege­ bene gasförmige Fluid in einen Wärmetauscher. Die An­ triebseinheit Du wird mit einer geeigneten Antriebsfrequenz gesteuert, die von einer (nicht gezeigten) Inverterschaltung in Reaktion auf eine Größe der Klimatisierungslast zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine Klimatisierung mit einem ge­ eigneten Zustand erreicht.

Während des Komprimiervorgangs des beschriebenen Kompressors 21 wird die exzentrische Rotation des exzentrischen Wellenab­ schnitts 47b durch die Tätigkeit des Oldhamringes 61 in die Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes 27 umgewandelt. Der Oldhamring 61 wird in der in Fig. 5 gezeigten Richtung Y-Y hin- und hergeführt wegen der Hin- und Herbewegung des Paares unterer Seitenkeile 61b des Oldhamringes 61. Das Paar unterer Seitenkeile 61b bewegt sich in Reaktion auf die exzentrische Rotation des exzentrischen Wellenabschnitts 47b entlang dem Paar Vertiefungen 65, die in dem Lagerrahmen 29 ausgebildet sind. Andererseits kann das bewegliche Spiral­ glied 27 durch die Führung des Paares oberer Seitenkeile 61a des Oldhamringes 61 in einer in Fig. 5 gezeigten Richtung X- X senkrecht zu der Richtung Y-Y bewegt werden. Die Orbitalbe­ wegung des beweglichen Spiralgliedes 27 wird ohne seine Rota­ tion erhalten in Reaktion auf die exzentrische Rotation des exzentrischen Wellenabschnitts 47b der Welle 47. Insbesondere ist das Paar Öffnungen 67 jeweils in Abschnitten der Boden­ fläche der kreisförmigen Nute 63 der Druckringplatte 57 ent­ sprechend dem Paar oberer Seitenkeile 61a ausgebildet. Das Paar oberer Seitenkeile 61a ragt durch die entsprechenden Öffnungen 67 aus der Druckringplatte 57 vor und steht mit den entsprechenden Nuten 69, die in der Endplatte 27a des beweg­ lichen Spiralgliedes 27 ausgebildet sind, ohne jede Schwie­ rigkeit in Eingriff, obwohl der Oldhamring 61 in der kreis­ förmigen Nute 63 der Druckringplatte 57 gelegen ist. Zusätz­ lich ist der Innendurchmesser Da der kreisförmigen Nute 63 kleiner als ein Wert des Ausdrucks D-W/2-e, und ihr Außendurchmesser Db ist größer als ein Wert des Ausdrucks D+ W/2+e. Also kann der Oldhamring 61 in der kreisförmigen Nute 63 mit einem geeigneten Spiel in der Richtung Y-Y hin- und herbewegt werden.

Während des Komprimiervorgangs des oben beschriebenen Kom­ pressors 21 stützt ferner die in die zylindrische Aussparung 59 des Lagerrahmens 29 eingesetzte Druckringplatte 57 die Endplatte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27. Also nimmt die Druckringplatte 57 die Schublast (den Druck) auf, die an dem beweglichen Spiralglied 27 auftritt, wenn der Komprimier­ vorgang der Komprimiereinheit Cu fortschreitet, und stellt eine ruhige Orbitalbewegung des beweglichen Spiralgliedes 27 sicher. Die Schubringplatte 57 weist eine obere flache Fläche auf, welche die Endplatte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27 in einem Gleitzustand stützt, und eine untere ebene Flä­ che, welche durch die Bodenfläche der zylindrischen Ausspa­ rung 59 gestützt wird. Die Endplatte 27a des beweglichen Spi­ ralgliedes 27 wird fest gestützt durch den gesamten flachen und weiten Bereich der oberen Fläche der Druckringplatte 57, die sich von der inneren Umfangsseite zu der äußeren Umfangs­ seite erstreckt. Also wird der Druck vermindert, der auf die Flächeneinheit der oberen Fläche der Druckringplatte 57 wirkt, auf welcher die Endplatte 27a bewegt wird, im Ver­ gleich zu dem herkömmlichen Spiralfluidkompressor. Eine ela­ stische Deformation und die Fluktuationsbewegung der End­ platte 27a des beweglichen Spiralgliedes 27 in der Schubrich­ tung werden vermieden, und daher wird das Entweichen des gas­ förmigen Fluids aus der Komprimierkammer 41 der Kompri­ miereinheit Cu vermieden.

Es ist zu beachten, daß die Schmierfähigkeit der beschriebe­ nen Komprimiervorrichtung nicht durch die ebene und starre Druckringplatte beeinträchtigt wird, im Vergleich zu dem her­ kömmlichen Spiralkompressor. Das liegt daran, daß der auf die äußere Fläche (Umfangsfläche) wirkende Schubdruck der Schubringplatte relativ klein ist im Vergleich zu dem an der Innenfläche der Druckringplatte.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Paar Öff­ nungen 67, durch welche das Paar oberer Seitenkeile 61a des Oldhamringes 61 vorragt, durch die Bodenfläche der kreisför­ migen Nute 63 gebildet. Anstelle des Paares von Öffnungen 67, wie in Fig. 6 gezeigt, kann jedoch in der Druckringplatte 57 ein Paar Einschnitte 75 ausgebildet sein, die sich von der äußeren Umfangsfläche der Druckringplatte 57 zu der inneren Umfangsfläche der kreisförmigen Nute 63 erstrecken. Das Paar der Einschnitte 75 kann so ausgebildet sein, daß es sich von der inneren Umfangsfläche der Druckringplatte 57 zu der äuße­ ren Umfangsfläche der kreisförmigen Nute 63 erstreckt, wie in Fig. 7 gezeigt. Da die Arbeitsweise des Paares von Ein­ schnitten 75, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, ähn­ lich der Arbeitsweise des Paares von Öffnungen 67 in Ausfüh­ rungsform 1 ist, wird in beiden Fällen das Paar Einschnitte 75 als ein Paar Öffnungen interpretiert.

Die kreisförmige Nute 63, in welcher der Oldhamring 61 gele­ gen ist, ist in der Druckringplatte 57 ausgebildet. Jedoch kann die kreisförmige 63 in der Fläche des Lagerrahmens 69 ausgebildet sein, an welcher die Druckringplatte 57 gelagert ist, und es braucht nur das Paar Öffnungen 67 in der Druck­ ringplatte 57 ausgebildet zu sein, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt. In dieser Abwandlung steht die kreisförmige Nute 63, die in der Fläche des Lagerrahmens 29 ausgebildet ist, in Verbindung mit dem in Fig. 8 gezeigten Paar Nuten 65, die in der Fläche des Lagerrahmens 29 ausgebildet sind. Eine Einzel­ heit des Paares der Nuten 65 ist in der einen Ausführungsform beschrieben. Ferner kann die kreisförmige Nute 63 unterteilt sein in eine erste kreisförmige Nute 62a und eine zweite kreisförmige Nute 63b und kann über den Flächen der Druck­ ringplatte 57 und des Lagerrahmens 29 ausgebildet sein, die einander kontaktieren, wie in Fig. 10 gezeigt. Auch in die­ sem Fall steht die in der Druckringplatte 57 ausgebildete er­ ste kreisförmige Nute 63a in Verbindung mit dem Paar Öffnun­ gen 67, die in der Druckringplatte 57 ausgebildet sind, und die in dem Lagerrahmen 29 ausgebildete zweite kreisförmige Nute 63b steht in Verbindung mit dem Paar Nuten 65, die in dem Lagerrahmen 29 ausgebildet sind, ähnlich zu der oben be­ schriebenen Abwandlung. Da die Lagebeziehung zwischen der in dem Lagerrahmen 29 ausgebildeten zweiten kreisförmigen Nute 63b und dem Paar Nuten 65 denen der oben beschriebenen Ab­ wandlung ähnlich ist, ist die Lagebeziehung anhand von Fig. 8 zu verstehen.

Da die Druckringplatte in ebener und starrer Plattenform aus­ gebildet ist und das Paar Öffnungen durch die Druckringplatte hindurch ausgebildet ist, stehen bei der Erfindung die oberen Seitenteile des Oldhamringes jeweils durch das Paar Öffnungen hindurch mit den entsprechenden Nuten in Eingriff, die in dem beweglichen Spiralglied ausgebildet sind, obwohl der Oldham­ ring unter der Druckringplatte gelegen ist. Die Druckring­ platte weist eine erweiterte und starre Umfangslagerfläche auf und stellt einen ausreichenden Gleitkontaktflächenbereich sicher, der den Schubdruck des beweglichen Spiralgliedes trägt. Also verhindert die Druckringplatte, daß die Endplatte des beweglichen Spiralgliedes sich während der Orbitalbewe­ gung fluktuierend in einer zu der Druckringplatte senkrechten Richtung bewegt. Ein Entweichen des gasförmigen Fluids aus der Komprimiereinheit Cu wird ebenfalls vermieden. Ein Lei­ stungskoeffizient (COP) und die Zuverlässigkeit der Spiral- Fluidkomprimiervorrichtung werden stark verbessert.

Die Erfindung ist bezüglich einer speziellen Ausführungsform beschrieben worden. Jedoch sollten andere Ausführungsformen, die auf den Prinzipien der Erfindung beruhen, dem offensicht­ lich sein. Solche Ausführungsformen sollen durch die Ansprü­ che abgedeckt werden.

Claims (5)

1. Spiral-Fluidkomprimiervorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein Gehäuse (23),
einen in dem Gehäuse gelagerten Lagerrahmen (29), wobei der Lagerrahmen (29) eine Fläche aufweist, die eine zylindri­ sche Aussparung (59) definiert,
einen Ring (61) mit einem Paar erster Keile (61b), die je­ weils entgegengesetzt gelegen sind und von einer der Flächen des Ringes vorragen, und einem Paar zweiter Keile (61a), die jeweils unter rechtem Winkel von dem ersten Keilepaar beab­ standet sind und von der anderen Fläche des Ringes vorragen, wobei der Ring (61) in der zylindrischen Aussparung (59) ge­ legen ist und beweglich ist in einer Hin- und Her-Richtung entlang einer Linie, welche das Paar seiner ersten Keile (61b) verbindet,
eine ringförmige Druckplatte (57), die in der zylindri­ schen Aussparung (59) gelegen ist und ebene und parallele pe­ riphere gegenüberliegende Flächen aufweist, die sich über dem Ring (61) in der Aussparung erstrecken, wobei die Druckplatte ein Paar Öffnungen (67) aufweist, durch welche das Paar zwei­ ter Keile (61a) jeweils vorragt,
eine Komprimiereinheit, die an dem Lagerrahmen gelagert ist, um ein gasförmiges Fluid zu komprimieren, wobei die Kom­ primiereinheit ein bewegliches Spiralglied (27) aufweist, das auf der Druckplatte (57) angebracht ist, wobei das bewegliche Spiralglied ein Paar Nuten (69) aufweist, in welche die vor­ ragenden Enden des Paares zweiter Keile (61a) jeweils einge­ setzt sind,
und eine Antriebseinheit mit einer exzentrischen Welle (47), die mechanisch mit dem beweglichen Spiralglied (27) verbunden ist, um eine Orbitalbewegung des beweglichen Spi­ ralgliedes durch die Bewegung des Ringes (61) in der Hin- und Her-Richtung zu verursachen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerrahmen (29) ein Paar Führungsvertiefungen (65) um­ faßt, entlang denen das Paar erster Keile (61b) hin- und her­ bewegt wird, wenn sich die exzentrische Welle (47) dreht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (57) eine kreisförmige Nute (63; Fig. 4,5) umfaßt, welche in Verbindung steht mit dem Paar darin ausge­ bildeter Öffnungen, um den Ring aufzunehmen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerrahmen (29) eine kreisförmige Nute (63; Fig. 9, 10) umfaßt, welche in Verbindung steht mit dem Paar Führungs­ vertiefungen (65), um den Ring aufzunehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (57) erste kreisförmige Nuten (63a) umfaßt und der Lagerrahmen (29) eine zweite kreisförmige Nute (63b) umfaßt, die zu der ersten kreisförmigen Nute hinweist, um den Ring (61) aufzunehmen, wobei die erste kreisförmige Nute (63a) mit dem Paar in der Druckplatte ausgebildeter Öffnungen (67) in Verbindung steht und die zweite kreisförmige Nute (63b) mit dem Paar Führungsvertiefungen (65) in Verbindung steht.