DE4336713A1

DE4336713A1 - Spiralkompressor

Info

Publication number: DE4336713A1
Application number: DE4336713A
Authority: DE
Inventors: Hisao Kobayashi; Izuru Shimizu; Kiyohiro Yamada; Tetsuhiko Fukanuma
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1994-05-05
Also published as: KR940009531A; JPH06137282A; JP3106735B2; US5458472A; KR0118106B1

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Spiralkompressor. Insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Mechanismus zum Unterdrücken eines Geräusches, das durch ein umlaufendes Spiralelement erzeugt wird, wenn es um eine feststehende Spirale gedreht wird, um komprimier tes Gas zu erzeugen.

Herkömmliche Spiralkompressoren weisen im allgemeinen einen Standardaufbau mit zwei gegeneinander versetzten Spiral elementen auf. Beide Spiralelemente haben an einer kreisförmi gen Endplatte angebrachte spiralförmige oder Evolventenspiral elemente. Die spiralförmigen Elemente sind ineinander einge paßt und ineinandergeschoben, so daß, wenn ein umlaufendes Spiralelement um ein feststehendes Spiralelement gedreht wird, durch die ineinander eingepaßten spiralförmigen Elemente eine Gaskammer ausgebildet wird. Während dem Verlauf der Drehung der umlaufenden Spirale wird das Volumen und der Platz der Gaskammer durch die ineinander eingepaßten Spiralelemente aus gebildet und wird reduziert, während die Drehung fortschrei tet. In eine Gaskammer eingeleitetes Gas wird komprimiert, wenn die Gaskammer gemäß dem Fortschreiten des drehenden Spi ralelements im Volumen reduziert wird. Die japanische geprüfte Patentanmeldung Nr. 59-215984 offenbart einen Kompressor die ser Ausführung, der hierin im allgemeinen mit Bezug auf Fig. 13 bis 17 beschrieben wird. Wie in Fig. 13 gezeigt, ist eine feststehende Spirale 112 durch Bolzen am Gehäuse 111 befestigt und weist eine einstückig mit einem senkrecht angesetzten Spi ralelement 112b ausgebildete Basisplatte 112a auf. An der Vor derseite des Gehäuses 111 ist eine Exzenterwelle 114 in einem festgelegten radialen Abstand von der Achse der Welle 113 an treibbar mit einer Drehwelle 113 verbunden. Außerdem wird durch die Exzenterwelle 114 eine Buchse 115 drehbar gehalten. Eine umlaufende Spirale 117 ist über Radiallager 116 antreib bar zu der Buchse 115 angeordnet. Die umlaufende Spirale 117 weist eine Basisplatte 117a, ein senkrecht an der Platte 117a angesetztes Spiralelement 117b, und einen im allgemeinen zy linderförmigen Vorsprung 117c auf, der an der hinteren Fläche der Platte 117a einstückig mit der Platte 117a ausgebildet ist. Der Vorsprung 117c ist in die Buchse 115 eingefügt. Wie in Fig. 15 gezeigt, sind beide Spiralelemente 112b und 117b ineinander eingepaßt und ineinandergeschoben, um eine Gaskam mer auszubilden, wobei mindestens zwei Berührungspunkte zwi schen den Flächen 112b und 117b ausgebildet sind. Durch die ineinander eingepaßten Spiralelemente 112b und 117b wird zu sammen mit den Basisplatten 112a und 117a eine Kompressions kammer P ausgebildet.

Wenn die Drehwelle 113 gedreht wird, wird die Exzenter welle 114 in einem Umkreis derart bewegt, daß der Abstand zwi schen einer Mittelachslinie O₁ und einer Mittelachslinie O₂ einen Radius r₁ für die Drehung der Welle 114 bildet, wie in Fig. 16 gezeigt. Da die Exzenterwelle 114 um einen festgeleg ten Abstand von einer Mittelachslinie O₃ (d. h. der gleichen Mittelachslinie der umlaufenden Spirale 117) beabstandet ist, wird die umlaufende Spirale 117 derart bewegt, daß der Abstand zwischen der Mittelachslinie O₁ der Drehwelle 113 und einer Mittelachslinie O₃ der Buchse 114 ein Radius r₂ ist. Während dem Verlauf der umlaufenden Bewegung der Spirale 117 werden das Volumen und der Platz der durch die ineinander eingepaßten Spiralelemente ausgebildeten Kompressionskammer P von den äu ßeren zu deren inneren Abschnitten reduziert, wie in Fig. 15 gezeigt. Auf diese Weise wird ein Kältemittelgas komprimiert, wenn eine einzelne Menge an Gas innerhalb der Kompressionskam mer P gemäß dem Fortschreiten des bewegten Spiralelements 117b im Volumen reduziert wird. Das komprimierte Kältemittelgas wird dann durch eine Abgabeöffnung 112c, die an einem Mittel abschnitt der Basisplatte 112a ausgebildet ist, in eine Abgabekammer abgegeben.

Leider erzeugt die Drehung der Drehwelle 113 bei den her kömmlichen Spiralkompressoren eine Tendenz bei der umlaufenden Spirale 117, um ihre eigene Achse (im Folgenden als Selbstdre hung bezeichnet) gedreht zu werden. Diese Tendenz erzeugt eine entsprechende Reduzierung bei der Fähigkeit des Kompressors, Gas effizient zu komprimieren. Da diese Tendenz vorliegt, ist es höchst wünschenswert, die Selbstdrehung der umlaufenden Spirale 117 zu beschränken oder zu verhindern. Wie in Fig. 13 gezeigt, ist ein zwischen der Basisplatte 117a der Spirale 117 und der inneren Vorderfläche des Gehäuses 111 angeordneter Anti-Selbstdrehungs-Mechanismus 118 dazu gedacht, die Selbst drehung der Spirale 117 zu verhindern. Außerdem bewirkt der Mechanismus 118, daß eine Kompressionsreaktionskraft von der Spirale 117 zu der inneren Wand des Gehäuses 111 übertragen wird. Der Mechanismus 118 bewirkt auch, daß der maximale Radius r₂ für die Drehung der Spirale 117 eingestellt wird.

Aufgrund der Gestaltung der Exzenterwelle 114 liegt ein Schwerpunkt der umlaufenden Spirale 117 vorzugsweise mehr auf der Mittelachslinie O₃ als auf der Mittelachslinie O₁ der Drehwelle 113. Folglich wird, wenn die Spirale 117 gedreht wird, durch die aus der Drehung erzeugte Zentrifugalkraft ein Zustand erzeugt, in dem die Spirale 117 dynamisch unausgewuch tet ist. Um diesen unausgewuchteten Zustand zu kompensieren, wird ein Ausgleichsgewicht 119 einstückig mit der Buchse 115 verbunden. Dieses Gewicht erzeugt eine Gegenzentrifugalkraft, die der auf die Spirale 117 wirkenden Zentrifugalkraft entge gengesetzt ist oder sie aufhebt.

Das Spiralelement 112b der feststehenden Spirale 112 liegt an mindestens zwei inneren und äußeren Abschnitten des Spiral elements 117b gleitfähig an. Wie in Fig. 15 veranschaulicht, werden die anliegenden Abschnitte T zwischen den Spiralelemen ten 112b und 117b von den äußeren Seiten der Spiralelemente zu deren Mittelabschnitten bewegt. Wenn die Abschnitte T in ihrer Drehung vorwärts bewegbar sind, ohne das eine Trennung zwischen den anliegenden Elementen auftritt, kann die Kompres sionskammer P mit einer wünschenswerten luftdichten Abdichtung aufrechterhalten werden.

Normalerweise werden durch die Herstellungs- und Konstruk tionstoleranzen, die zwischen den feststehenden und umlaufen den Spiralen 112 und 117 zugelassen werden, verhindert, daß die Spiralelemente 112b und 117b aufgrund von irgendeinem, ge legentlich in der Kompressionskammer P erzeugten, ungewöhnlich hohen Druck beschädigt werden. Wenn jedoch der Umlaufradius r₂ der Spirale 117 fest eingestellt werden soll, würde die An druckkraft des Spiralelements 117b gegen das Spiralelement 112b nicht ausreichend sein, eine hinreichende Abdichtung zwi schen den Spiralelementen 112b und 117b aufrechtzuerhalten. Infolgedessen wird zwischen der Drehwelle 113 und der Buchse 115 ein Mechanismus zum automatischen Einstellen des Umlauf radius r₂ der Spirale 117 angeordnet. Dies erlaubt es, den Um lauf der Spirale 117 um einen festgelegten Betrag zu verschie ben, um eine ausreichende Kraft und entsprechende Abdichtung zwischen den Spiralelementen 112b und 117b aufrechtzuerhalten.

Im Folgenden wird der Mechanismus zum Einstellen des Ra dius r₂ mit Bezug auf Fig. 16 und 17 beschrieben. Gemäß Fig. 17 ist ein Einstellstift 120 mit der Buchse 115 verbunden, der mit der Mittelachslinie O₃ der Buchse 115 übereinstimmt. Der Stift 120 ist in eine in der Drehwelle 113 ausgebildete Ein stellbohrung 121 eingefügt, wobei ein Spalt C₁ dazwischen aus gebildet ist, um das Hin- und Herbewegen des Stiftes 120 in einer senkrechten Richtung mit Bezug zu der Axialrichtung der Buchse 115 zu erlauben.

Das heißt, wie in Fig. 16 gezeigt, die Mittelachslinie O₃ der Buchse 115 ist innerhalb des festgelegten Winkels R ent lang der kreisförmigen Kurve des Radius r₁ hin- und herbeweg bar, auch wenn die Mittelachslinie O₂ der Exzenterwelle 114 der Drehmittelpunkt für die Buchse 115 ist. Wenn der Stift 120 innerhalb der Bohrung 121, wie in Fig. 16 gezeigt, bewegt wird, wechselt der radiale Abstand zwischen der Achslinie O₁ der Drehwelle 113 und der Achslinie O₃ der Buchse 115 zwischen dem Radius r₂₁ und dem Radius r₂₂ hin und her. Als Ergebnis dessen kann die zwischen den gleitfähig anliegenden Abschnit ten T wirkende Andruckkraft einstellbar gesteuert werden, um eine geeignete Abdichtung zwischen den Elementen 112b und 117b und folglich den effizienten Betrieb des Kompressors zu erlau ben.

Um zu verhindern, daß die Buchse 115 außer Eingriff mit der Welle 114 gebracht wird, ist ein Sicherungsring 122 auf den Endabschnitt der Exzenterwelle 114 aufgesetzt, wie in Fig. 17 gezeigt. Der Spalt C₂ ermöglicht, daß die Buchse 115 und das Ausgleichsgewicht 119 entlang der Achslinie O₂ der Exzen terwelle 114 verschoben werden können. Infolgedessen werden aufgrund des Vorhandenseins des Spalts C₂ die Buchse 115 und das Ausgleichsgewicht 119 entlang der Achslinie der Exzenter welle 114 hin- und herbewegt, wenn die Spirale 117 gedreht wird. Diese Bewegung erzeugt ein Geräusch. Wenn ein derartiger herkömmlicher Spiralkompressor in einem Fahrzeug-Klimaanlagen system angewandt wird, ist es wünschenswert, das durch das Verschieben der Buchse 115 und des Ausgleichsgewichts 119 ver ursachte Geräusch zu minimieren. Wenn auf diese Weise das Ge räusch reduziert wird, wird das Komfortniveau für den Fahr zeugfahrer und die Passagiere erhöht.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Spiralkompres sor zu schaffen, bei dem, wenn der Kompressor betrieben wird, die Geräuscherzeugung unterdrückt werden kann.

Es ist desweiteren Aufgabe der Erfindung, einen Spiralkom pressor zu schaffen, bei dem eine ruhige automatische Einstel lung des Umlaufradius der umlaufenden Spirale vorgesehen ist.

Um diese Aufgabe zu lösen, hat die Erfindung eine mittels einer Exzenterwelle mit einer Drehwelle verbundene und zum Ausbilden einer Kompressionskaminer einer feststehenden Spirale gegenüberliegende bewegbare Spirale, wobei die bewegbare Spirale derart angeordnet ist, daß zum Reduzieren eines Volu mens der Kompressionskammer und zum Komprimieren des Gases ei ne Umlaufbewegung um eine Achse der Drehwelle ausgeführt wird, ohne um ihre eigene Achse gedreht zu werden. Die Erfindung hat desweiteren eine zwischen der Exzenterwelle und der bewegbaren Spirale angeordnete Buchse, ein auf der Exzenterwelle befe stigtes Ausgleichsgewicht zum Kompensieren einer dynamischen Unwucht der durch die Umlaufbewegung der bewegbaren Spirale erzeugten Zentrifugalkraft, eine Einrichtung zum Einstellen eines Radius der Umlaufbewegung, wobei die Einstelleinrichtung zwischen der Drehwelle und der bewegbaren Welle angeordnet ist, eine Einrichtung zum Halten der Buchse und des Gewichts auf der Exzenterwelle und eine Einrichtung zum Regulieren der Schubbewegung der Buchse und des Gewichts auf der Exzenter welle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrie ben, bei denen:

Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die einen wesentlichen Ab schnitt eines Spiralkompressors gemäß dem ersten Ausführungs beispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Schnittansicht ist, die den wesentlichen Abschnitt zeigt;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Perspektivansicht ist, die den wesentlichen Abschnitt zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht ist, die den gesamten Spiral kompressor zeigt;

Fig. 5 eine Schnittansicht ist, die Spiralelemente einer feststehenden und einer umlaufenden Spirale zeigt;

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß Fig. 4 ist;

Fig. 7 eine Vorderansicht ist, die ein Ausgleichsgewicht und eine Buchse zeigt;

Fig. 8 eine auseinandergezogene Schnittansicht eines ande ren Beispiels der Erfindung ist;

Fig. 9 eine Schnittansicht ist, die die zusammengesetzten Teile gemäß Fig. 8 zeigt;

Fig. 10 eine andere auseinandergezogene Schnittansicht eines anderen Beispiels der Erfindung ist;

Fig. 11 eine Schnittansicht ist, die die zusammengesetzten Teile gemäß Fig. 10 zeigt;

Fig. 12 noch eine andere Schnittansicht ist, die die zusammengesetzten Teile noch eines anderen Beispiels der Er findung zeigt;

Fig. 13 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Spiralkom pressors ist;

Fig. 14 eine auseinandergezogene Perspektivansicht ist, die eine Drehwelle, ein Ausgleichsgewicht und eine umlaufende Spirale zeigt;

Fig. 15 eine Schnittansicht ist, die veranschaulicht, wie die Spiralelemente der feststehenden und umlaufenden Spirale ineinandergeschoben und ineinander eingepaßt sind;

Fig. 16 eine erläuternde Zeichnung ist, wie ein Radius, an dem entlang die umlaufende Spirale bewegt wird, eingestellt wird; und

Fig. 17 eine Schnittansicht ist, die die Zusammenbaukonstruktion der Buchse in Bezug auf die Exzenter welle zeigt.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf Fig. 1 bis 7 detaillierter beschrie ben.

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind ein vorderes Gehäuse 2 und ein hinteres Gehäuse 3 an einer vorderen bzw. einer hinteren End fläche einer feststehenden Spirale 1 befestigt. Ein der Vor derseite des Gehäuses 2 zugewandtes Radiallager 5 lagert eine Drehwelle 4, die an einer Exzenterwelle 6 befestigt ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind ein mit einem Ringelement 7a ausgebildetes Ausgleichsgewicht 7, ein Gewichtselement 7b und eine Buchse 8 mittels der Exzenterwelle 6 drehbar gelagert. Eine Schraube 9 mit einem Flansch 9a ist in den Endabschnitt der Exzenterwelle 6 geschraubt, um zu verhindern, daß das Ge wicht 7 und die Buchse 8 außer Eingriff damit gebracht werden. Ein Abstandsstück 10, das aus einem Material mit einem gerin gen Koeffizienten der Reibungsduktilität besteht, wie bei spielsweise entweder ein Blatt aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein Blatt aus Gummimaterial, ist zwischen der in neren Endfläche 4a der Drehwelle 4 und dem Ringelement 7a des Ausgleichsgewichts 7 eingesetzt. Eine flache Feder 11 ist zwi schen dem Ausgleichsgewicht 7 und der Buchse 8 eingesetzt, die das Ausgleichsgewicht 7 und die Buchse 8 auf die Exzenterwelle 6 entlang einer axialen Richtung der Welle 6 drückt. Diese Konstruktion wird angewendet, um die Erzeugung eines Spalts zwischen der Buchse 8 und der Welle 6 zu verhindern.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein Vorsprung 12c, der eine im allgemeinen zylindrische Form hat, einstückig an dem mittleren hinteren Abschnitt der Basisplatte 12a einer umlaufenden Spi rale 12 ausgebildet, die über Radiallager 13 mit einer Um fangsfläche 8a der Buchse 8 drehbar eingefügt ist.

Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, wird durch die Basisplatten 1a und 12a bzw. die Spiralwände 1b und 12b der beiden Spiralen 1 und 12 eine Kompressionskammer P ausgebildet. Während der Verlauf der umlaufenden Spirale 1 eine festgelegte Umlaufbewe gung ausführt, wird das Volumen und der Platz in der Kompres sionskammer P reduziert, während die Bewegung der Spirale 1 fortschreitet. Demgemäß wird auf diese Weise das Kältemittel gas komprimiert.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein Anti-Selbstdrehungs-Mecha nismus 14 zwischen einer Druckaufnahmewand 2a des vorderen Gehäuses 2 und der hinteren Fläche der Basisplatte 12a der Spirale 12 eingesetzt, um zu verhindern, daß die umlaufende Spirale 12 um ihre Achse gedreht wird. Der Mechanismus 14 be schränkt die durch die Spirale 12 ausgeführte Umlaufbewegung. Ferner überträgt dieser Mechanismus 14 eine entlang einer Schubrichtung zu der Wand 2a wirkende Kompressionsreaktions kraft, die erzeugt wird, wenn das Kältemittelgas komprimiert wird.

Der Mechanismus 14 weist einen feststehenden Ring 15 und einen bewegbaren Ring 16 auf. Der Ring 15 ist fest an die Wand 2a des vorderen Gehäuses 2 gefügt. Der Ring 16 ist an der hin teren Fläche der Basisplatte 12a der Spirale 12 befestigt und wird zusammen mit der Spirale 12 gedreht.

Wie in Fig. 6 gezeigt, sind eine Vielzahl von Löchern 15a (bei diesem Ausführungsbeispiel sind acht Löcher angebracht) im allgemeinen kreisförmig und gleichwinklig in dem Umfang des feststehenden Ringes 15 in festgelegten Abständen ausgebildet. Eine Vielzahl von Löchern 16a (bei diesem Ausführungsbeispiel sind acht Löcher angebracht), die den Löchern 15a jeweils ent sprechen, sind im allgemeinen kreisförmig und gleichwinklig in dem Umfang des bewegbaren Ringes 16 in festgelegten Abständen ausgebildet. Stabförmige Druckaufnahmerollen 17 sind in die zusammengehörigen Löcher 15a bzw. 16a eingefügt. Der Radius der durch die Spirale 12 ausgeführten Umlaufbewegung wird durch die Löcher 15a und 16a und die Rollen 17 reguliert. Jede Umfangsfläche an der Vorderseite der Rollen 17 wird entlang der inneren Umfangsfläche des zugehörigen Loches 15a gedreht. Desweiteren wird jede Umfangsfläche an der hinteren Seite der Rollen 17 entlang der inneren Umfangsfläche des zugehörigen Loches 16a gedreht. Außerdem ist eine Endfläche an der vorde ren Seite jeder Rolle 17 in gleitfähigem Kontakt gegen die zu gehörige Wand 2a. Eine Endfläche an der hinteren Seite der Rolle 17 ist in gleitfähigem Kontakt gegen die hintere Fläche der Basisplatte 12a. Die durch die Spirale 12 aufgenommene Reaktionskraft, die aufgrund der Kompression des Kältemittel gases entlang der Schubrichtung wirkt, wird über die Rollen 17 zu der Wand 2a überragen. Der Betrieb des Mechanismus 14 wird später beschrieben.

Wie in den Fig. 4 bis 7 gezeigt, ist eine Mittelachslinie O₁ der Drehwelle 4 die Mitte des durch die Spirale 12 ausge führten Umlaufes. Eine Mittelachslinie O₂ der Exzenterwelle 6 ist von der Linie O₁ um einen festgelegten Exzenterabstand L₁ beabstandet. Eine Mittelachslinie O₃ der Buchse 8 ist als die gleiche Mittelachslinie der Spirale 12 ausgebildet. Die Linie O₃ ist von der Linie O₂ um einen festgelegten Exzenterabstand L₂ beabstandet. Da die Buchse 8 mit der Welle 6 drehbar einge fügt ist, ist der Abstand r zwischen der Linie O₁ der Welle 4 und der Linie O₂ der Spirale 12 variabel. Dieser variable Ab stand r ist ein Radius des durch die Spirale 12 ausgeführten Umlaufes, bei dem die Linie O₁ die Mitte der Welle 4 ist. Der Radius r des durch die Spirale 12 ausgeführten Umlaufes nimmt beide Toleranzen, die Herstellungstoleranz der Spiralelemente 1b und 12b der Spiralen 1 und 12 sowie die Zusammenbautoleranz des Kompressors auf. Dieser Radius r sollte automatisch einge stellt werden, um zu verhindern, daß die Spiralelemente 1b und 12b aufgrund von gelegentlich ungewöhnlich hohem Druck beschä digt werden, der erzeugt wird, wenn der Kompressor gestartet wird und wenn dessen Kompressionskammer P mit dem verflüssig ten Kältemittelgas gefüllt wird. Folglich ist ein automati scher Einstellmechanismus für den Radius r in dem Ausgleichs gewicht 7 und der Buchse 8 geschaffen, der hiernach beschrie ben wird.

Wie in Fig. 2 und 7 gezeigt, ist ein Flansch 4b, der im allgemeinen eine kreisförmige Gestalt mit einem Durchmesser D₁ hat, an dem Endabschnitt der Welle 4 ausgebildet, dessen Mitte die Linie O₁ ist. Eine Ausnehmung 7c, die einen Durchmesser D₂ hat, der größer als der Durchmesser D₁ ist, ist an der ersten Seitenfläche des Ringelements 7a entsprechend dem Ausgleichs gewicht 7 ausgebildet, das wiederum lose mit dem Flansch 4b in Eingriff steht. Ein Vorsprung 7d mit einem Durchmesser D₃ ist an der zweiten Seitenfläche des Ringelements 7a des Aus gleichsgewichts 7 ausgebildet. Eine Ausnehmung 8b mit einem Durchmesser D₃ ist an der ersten Seitenfläche der Buchse 8 ausgebildet. Wenn der Vorsprung 7d mit der Ausnehmung 8b in Eingriff steht, werden das Gewicht 7 und die Buchse 8 inner halb des kleinen Winkelbereiches entsprechend einem Spalt C, d. h. innerhalb einer Hälfte der Differenz zwischen den Durch messern D₁ und D₂, synchron um die Welle 6 gedreht.

Wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, wird, wenn die Exzenterwelle 6 um die Achslinie O₁ der Drehwelle 4 in einer durch einen Pfeil X bezeichneten Richtung gedreht wird, die umlaufende Spirale 12 dazu gebracht, sich entlang der kreisförmigen Kurve T zu drehen, die die Achslinie O₁ an der Mitte der Drehwelle 4 mit einem Radius r hat. Die Drehung der umlaufenden Spirale 12 wird durch die Buchse 8 in einem Zustand ermöglicht, bei dem die Selbstdrehung der umlaufenden Spirale 12 um ihre Achse verhindert wird. Eine Andruckkraft F wirkt, wie in Fig. 7 ge zeigt, auf die Buchse 8, d. h. auf die Achslinie O₃ der Spira le 12 und resultiert in der Umlaufbewegung der Exzenterwelle 6. Diese Andruckkraft F ist in die zwei Teilkräfte F₁ und F₂ geteilt. Die Teilkraft F₁ wirkt entlang der Richtung parallel zu der Tangentiallinie der kreisförmigen Kurve T. Die Teil kraft F₂ wirkt entlang der Richtung senkrecht zu der Tangen tiallinie. Die Teilkraft F₁ bewirkt, daß die umlaufende Spira le 12 eine Umlaufbewegung ausführt. Die entlang der Richtung senkrecht zu der Tangentiallinie wirkende Teilkraft F₂ drückt das Spiralelement 12b der Spirale derart gegen das Spiralele ment 1b der Spirale 1, daß die Abdichtungsdichte zwischen den Berührungsabschnitten der Spiralelemente 1b und 12b sicher und wünschenswert aufrechterhalten wird.

Wenn die Spirale 12 die durch die Kompression des Kälte mittelgases in der Kompressionskammer P erzeugte ungewöhnlich hohe Kompressionsreaktionskraft aufnimmt, werden das Aus gleichsgewicht 7 und die Buchse 8 in einer umlaufenden Bewe gung geringfügig um die Exzenterwelle 6 gedreht, wobei der Radius r allmählich, d. h. entlang der durch einen Pfeil Q in Fig. 7 bezeichneten Richtung, verringert wird. Da der Radius r automatisch eingestellt wird, können die durch die Kompression des Kältemittelgases verursachten Beschädigungen der Spiral elemente 1b und 12b verhindert werden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, hat jedes der sich gegenseitig ent sprechenden Löcher 15a und 16a einen gleichen Durchmesser H₁. Wenn ein Durchmesser H₂ jeder Rolle 17 kleiner als der Durch messer H₁ ist, wird ein Radius r der Umlaufbewegung der umlau fenden Spirale 12 durch das Verdoppeln der Differenz des Durchmessers H₂ und des Durchmessers H₁ (d. h. {2×(H₁-H₂)}) ungefähr eingestellt. Da die Durchmesser H₁, H₂ und der Radius r in Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Weise eingestellt werden, führt die Spirale 12, ohne die Selbstdre hung um ihre Achse O₃, eine Bewegung entlang der kreisförmigen Kurve mit dem Radius r aus. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird die Drehverschiebung des Rings 16 entlang der Uhrzeigerrichtung verhindert, wenn die obere Begrenzung des an der am meisten links liegenden Seite des bewegbaren Rings 16 angeordneten Lo ches 16a mit der unteren Begrenzung des Loches 15a des fest stehenden Ringes 15 in Eingriff steht, und wenn der Ring 16 zu der obersten Position verschoben wird. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird das Verschieben der oberen Begrenzung des Loches 16a durch die mittels der dazugehörenden Rolle 17 an der festste henden Seite angeordnete untere Begrenzung des Loches 15a ver hindert. Dies verhindert die Drehverschiebung des Ringes 16 in einer Uhrzeigerrichtung. Deshalb wird die Selbstdrehung der Spirale 12 verhindert. Es wird ermöglicht, daß die Spirale 12 nur eine Bewegung entlang der kreisförmigen Kurve ausführt. Da der durch die Spirale 12 realisierte maximale radiale Abstand gemäß dem Durchmesser H₁ der beiden Löcher 15a und 16a und dem Durchmesser H₂ der Rollen 17 eingestellt wird, wird die Selbsteinstellung des Radius r innerhalb maximal zulässigen Größenordnung ausgeführt.

Wenn die Exzenterwelle 6 eine Umlaufbewegung um die Mit telachslinie O₁ der Drehwelle 4 ausführt, führt die umlaufende Spirale 12 eine Umlaufbewegung um die Mittelachslinie O₁ aus. Das Kältemittelgas wird durch eine Einlaßöffnung (nicht ge zeigt) in die zwischen den ineinander eingepaßten Spiralen 1 und 12 ausgebildete Kompressionskaminer P eingeleitet. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird das Volumen der Kompressionskammer P re duziert, während die Drehung der Spirale 12 fortschreitet, und konvergiert zu den Endabschnitten der Spiralelemente 1b und 12b der Spiralen 1 bzw. 12. Das Kältemittelgas wird kompri miert, während das Volumen der Kompressionskammer P reduziert wird, und wird dann durch die in der Basisplatte 1a ausgebil dete, in Fig. 4 gezeigte Abgabeöffnung 1c in eine Abgabekammer 18 abgegeben. Die Abgabeöffnung 1c ist mittels eines Abgabe ventils 19 lösbar abgesperrt.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, wird eine durch die Feder 11 erzeugte Vorlast auf das Ausgleichsgewicht 7 und die Buchse 8 entlang der Schubrichtung zwischen der Drehwelle 4 und dem Flansch 9a der Schraube 9 aufgebracht. Obwohl der Radius der durch die Spirale 12 ausgeführten Umlaufbewegung automatisch eingestellt wird, während das Ausgleichsgewicht 7 und die Buchse 8 ein ge ringfügiges drehendes Gleiten um die Exzenterwelle 6 ausfüh ren, werden die wechselseitigen Schwingungen entlang der Schubrichtung, selbst wenn die Spirale 12 eine Umlaufbewegung ausführt, verhindert, so daß die Geräuscherzeugung auch ver hindert wird. Als Ergebnis dessen wird, wenn der erfindungs gemäße Spiralkompressor in einem Fahrzeug-Klimaanlagensystem angewandt wird, das Geräusch im Fahrzeugraum bedeutend redu ziert, so daß komfortable Fahrbedingungen erzielt werden können.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann, wenn der Vorspan nungsschub durch die Feder 11 auf das Ausgleichsgewicht aufge bracht wird, eine Gleitreibung zwischen der inneren Endfläche 4a der Drehwelle 4 und dem Ringelement 7a des Ausgleichsge wichts 7 erzeuge werden. Das Abstandsstück 10, das aus dem Ma terial mit einem geringen Reibungskoeffizienten besteht, redu ziert diese Gleitreibung, und somit kann, wenn der Radius r der kreisförmigen Kurve automatisch eingestellt wird, die ge ringfügige Drehverschiebung des Gewichts 7 und der Buchse 8 ruhig ausgeführt werden.

Obwohl nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung hierin im Detail beschrieben wurde, sollte es für einen Fachmann offen sichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen ande ren spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne sich von dem Gedanken oder dem Rahmen der Erfindung zu entfernen. Ins besondere sollte deutlich werden, daß die Erfindung gemäß der folgenden Art und Weise betrieben werden kann.

1) Wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, ist der Durchmesser D₃ des Vorsprungs 7d des Ausgleichsgewichtes 7 geringfügig klei ner gefertigt, als der Durchmesser D₄ der Ausnehmung 8b ent sprechend der Buchse 8. Wie in Fig. 9 gezeigt, wird der Vor sprung 7d zwangsläufig gegen die Ausnehmung 8b gedrückt, um durch das Festziehen der Schraube 9 einen Ringabschnitt 8c nach außen elastisch zu verformen oder auszudehnen. Deshalb wird der Vorsprung 7d zwangsläufig in die Ausnehmung 8b einge fügt. Wenn diese Konstruktion angewandt wird, wirkt die zwangsläufig eingefügte Konstruktion des Ausgleichsgewichts 7 und der Buchse 8 als ein Mechanismus, der die Selbstdrehung verhindert.
2) Wie in Fig. 10 und 11 gezeigt, ist eine Hülse 21 auf den Umfang der Exzenterwelle 6 aufgesetzt, und das Ausgleichs gewicht 7 ist auf den Umfang der Hülse 21 aufgesetzt. In einer Schubrichtung wird eine Vorlast, die, wenn die Schraube 9 festgezogen wird, durch die Andruckkraft der Hülse 21 gegen die Buchse 8 verursacht wird, auf das Gewicht 7 und die Buchse 8 aufgebracht.
3) Wie in Fig. 12 gezeigt, kann, wenn ein Federstift 22 zwischen dem Ausgleichsgewicht 7 und der Buchse 8 eingesetzt ist, durch das Festziehen der Schraube 9 eine Vorlast auf das Gewicht 7 und die Buchse 8 aufgebracht werden.

Somit sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbei spiele als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten, und die Erfindung soll nicht durch die hierin an gegebenen Details beschränkt werden, sondern kann innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Es wird ein Mechanismus zum Ermöglichen der Umlaufbewegung einer umlaufenden Spirale mit Bezug auf eine feststehende Spi rale in einem Spiralkompressor offenbart, der verhindert, daß die umlaufende Spirale um ihre eigene Achse gedreht wird. Die umlaufende Spirale ist exzentrisch an einer durch ein Gehäuse, das die feststehende und die umlaufende Spirale umgibt, getra genen Drehwelle befestigt. Eine Kompressionskammer wird durch das ineinander Einpassen der umlaufenden Spirale und der fest stehenden Spirale ausgebildet. Während dem Verlauf der Drehung der umlaufenden Spirale um die Mittelachslinie einer Drehwelle wird das Volumen einer Kompressionskammer reduziert, während die Drehung fortschreitet. Auf diese Weise wird ein Kältemit telgas in der Kompressionskammer komprimiert, wenn ein kon stantes Volumen an Gas innerhalb der Kompressionskammer gemäß dem Fortschreiten des drehenden Spiralelementes in der Größe reduziert wird. Ein an der Exzenterwelle angeordnetes Aus gleichsgewicht kompensiert die dynamische Unwucht, die erzeugt wird, wenn die umlaufende Spirale aufgrund der Drehung der Drehwelle eine Umlaufbewegung ausführt. Dieses Ausgleichsge wicht ist in Eingriff mit einer Buchse, die die umlaufende Spirale trägt. Zwischen der Drehwelle und dem Ausgleichsge wicht ist ein Mechanismus zum automatischen Einstellen eines Radius der Umlaufbewegung angeordnet. Zwischen dem Gewicht und der Buchse ist eine Feder zur Beschränkung der Verschiebung von sowohl dem Gewicht als auch der Buchse entlang der Schub richtung auf der Exzenterwelle angeordnet.

Claims

1. Spiralkompressor mit: einer feststehenden Spirale (1), die eine Basisplatte (1a) und einen Spiralabschnitt (1b) hat, einer Exzenterwelle (6), die mit einer in einem Gehäuse (2) gelagerten Drehwelle (4) verbunden ist, einer bewegbaren Spi rale (12), die mittels einer Buchse (8) auf der Exzenterwelle (6) befestigt ist und zum Ausbilden einer Druckkammer der feststehenden Spirale (1) gegenüberliegt, einem an der Buchse (8) befestigten Ausgleichsgewicht (7), um eine dynamischen Un wucht aufgrund der Zentrifugalkraft der bewegbaren Spirale (12), die durch eine Umlaufbewegung um eine Achse der Dreh welle (4) erzeugt wird, zu kompensieren, und einem zwischen der Drehwelle (4) und der bewegbaren Welle angeordneten Ein stellelement zum Einstellen eines Radius der Umlaufbewegung und einem Halteelement zum Halten der Buchse (8) und des Ge wichts (7) auf der Exzenterwelle (6), gekennzeichnet durch ein Element zum Regulieren der Buchse (8) und des Gewichts (7) auf der Exzenterwelle (6), die der Bewegung in der Schub richtung unterzogen sind.

2. Spiralkompressor gemäß Anspruch 1, wobei die Halteein richtung eine in eine Endfläche der Exzenterwelle (6) ge schraubte Schraube (9) aufweist, wobei die Schraube (9) einen Flansch (9A) zum Regulieren einer Seitenflächenposition an der Buchse (8) hat.

3. Spiralkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Re guliereinrichtung eine zwischen dem Gewicht (7) und der Buchse (8) angeordnete Feder (11) aufweist.

4. Spiralkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Re guliereinrichtung eine in der Buchse (8) ausgebildete Ausneh mung (8b) und einen in dem Gewicht (7) in Übereinstimmung mit der Ausnehmung (8b) ausgebildeten Vorsprung (7d) aufweist.

5. Spiralkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Re guliereinrichtung eine elastische Hülse (21) aufweist, die auf der Exzenterwelle (6) befestigt ist und das Gewicht (7) darauf trägt, wobei die Hülse (21) eine Endfläche hat, gegen die eine Seitenfläche der Buchse (8) mit Druck gehalten ist.

6. Spiralkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Re guliereinrichtung einen zwischen dem Gewicht (7) und der Buch se (8) angeordneten Federstift (22) aufweist.

7. Spiralkompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Ra diuseinstellelement einen an dem Endabschnitt der Drehwelle (4) ausgebildeten Flansch (4b) und eine in dem Gewicht (7) zum losen Aufnehmen des Flansches (4b) ausgebildete Ausnehmung (7c) aufweist, wobei durch einen Spalt zwischen der Ausnehmung (7c) und dem Flansch (4b) eine Relativbewegung des Gewichts (7) zu der Exzenterwelle (6) möglich ist.