DE4339203C2 - Kühlmittelspiralverdichter mit einer Vorrichtung zum Verhindern von unkontrollierten Bewegungen eines Mitnehmers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelspiralverdichter und insbesondere eine Verbesserung beim Gegengewicht sowie ein darin angeordnetes Mitnehmerteil.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2-176179 ist ein typischer Kühlmittelspiralverdichter bekannt, welcher mit einem ortsfesten Spiralelement in einem Gehäuse ausgestattet ist sowie mit einem bewegbaren Spiralelement, welches in dem Gehäuse umläuft, so daß Kühlmittelgas in Zusammenwirkung mit dem ortsfesten Spiralelement komprimiert wird. Das ortsfeste Spiralelement umfaßt eine ortsfeste Spiralwand und ein Ab­ schlußwandteil, welches fest an einem Ende der Spiralwand und mit dem Gehäuse verbunden ist. Die ortsfeste Spiralwand ist als ein Wandungsteil ausgebildet, welches sich spiral­ förmig entlang einer Evolventenkurve mit Bezug zu einem bestimmten Punkt, d. h. einer Mitte der ortsfesten Spiral­ wand, erstreckt.

Das bewegliche Spiralelement umfaßt eine bewegliche Spiral­ wand, welche mit der ortsfesten Spiralwand in Eingriff steht, sowie ein bewegliches Abschlußwandteil, welches an einem Ende der beweglichen Spiralwand auf einer Seite be­ festigt ist, die axial gegenüberliegend zu dem Abschluß­ wandteil des ortsfesten Spiralelements angeordnet ist. Die bewegliche Spiralwand, welche ebenfalls als Wandungsteil ausgebildet ist, erstreckt sich spiralförmig entlang einer Evolventenkurve mit Bezug zu einem Punkt, d. h. einer Mitte der beweglichen Spiralwand, und ist so angeordnet, daß sie in Umfangsrichtung bezüglich der ortsfesten Spiralwand um 180° verschoben ist.

Der Kühlmittelspiralverdichter ist außerdem mit einer axialen Antriebswelle ausgestattet, welche drehbar in dem Gehäuse gelagert ist und welche an einem Ende einen Bereich mit großem Durchmesser aufweist. Der Bereich mit großem Durchmesser der Antriebswelle ist mit einem einstückig ange­ formten Antriebszapfenteil versehen, welches axial aus der Stirnfläche der Welle hervorsteht. Das Antriebszapfenteil ist als teilzylindrisches Teil ausgebildet und weist eine mittige Achse auf, welche radial von der Drehmitte der Antriebswelle beabstandet ist. Das Antriebszapfenteil ist mit gegenüberliegenden ebenen Oberflächen ausgestattet, die sich parallel zur mittigen Achse erstrecken, sowie mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Zylinderflächen. Die ebenen Flächen des Antriebszapfenteils sind auf gegenüber­ liegenden Seiten bezüglich einer diametralen Achse des Zapfenteils angeordnet, welche sich senkrecht zu der zuvor erwähnten zentralen Achse erstreckt. Die diametrale Achse des Antriebszapfenteils ist gegen eine vorgegebene dia­ metrale Achse geneigt, welche durch die Drehachse der An­ triebswelle und die zentrale Achse einer später zu be­ schreibenden Mitnehmerbuchse verläuft.

Die axiale Antriebswelle ist ebenso mit einem Gegengewicht ausgestattet, welches im wesentlichen einstückig mit dem Bereich der Antriebswelle mit großem Durchmesser ausgebildet ist.

Die zuvor erwähnte Mitnehmerbuchse ist mit einer Durchbre­ chung ausgestattet, in welche das teilzylindrische Antriebs­ zapfenteil der Antriebswelle eingesteckt werden kann, so daß das Antriebszapfenteil entlang der diametralen Achse hiervon gleiten kann. Die Buchse liegt an der beweglichen Spiralwand des beweglichen Spiralelements über ein Lagerelement an, um das bewegliche Spiralelement auf einer Umlaufbahn bezüglich des ortsfesten Spiralelements zu bewegen. Das bewegliche Spiralelement ist jedoch daran gehindert, um die eigene zen­ trale Achse zu rotieren, wobei hier eine geeignete Vorrich­ tung zum Verhindern der Rotation, wie sie z. B. in dem US-Patent Nr. 4 824 346 beschrieben ist, zum Einsatz kommen kann.

Aus der EP-A-0 475 538 ist ein Spiralverdichter bekannt, bei dem zur Sicherung der Mitnehmerbuchse am Ende des Antriebs­ zapfens eine Sicherungsscheibe aufgeschraubt und zusätzlich gegen Verdrehen gesichert ist.

Das Arbeitsprinzip des bekannten Kühlmittelspiralverdichters ist gut bekannt. Es wird nämlich die Rotation der Antriebs­ welle in eine umlaufende Bewegung des beweglichen Spiralele­ ments mit Bezug zu dem ortsfesten Spiralelement über das Antriebszapfenteil, die Mitnehmerbuchse und die Vorrichtung zur Verhinderung der Rotation umgesetzt, und im Ergebnis erzielt man eine allmähliche Verschiebung von Kontaktlinien zwischen den Spiralwänden des ortsfesten Spiralelements und des Teils des beweglichen Spiralelements von radial außen­ liegenden Bereichen von beiden Elementen zu radial mittigen Bereichen von beiden Elementen. Deshalb werden mit Kühl­ mittel gefüllte Raumeinheiten sukzessive zwischen dem orts­ festen Spiralelement und dem beweglichen Spiralelement ge­ bildet und allmählich zum Zentrum beider Elemente verscho­ ben, während das Volumen hiervon vermindert wird. Folglich wird das Kühlmittelgas, das ursprünglich durch eine Kühl­ mitteleinlaßöffnung des Verdichters in den mit Kühlmittel gefüllten Raum eingespeist wurde, allmählich komprimiert und gegebenenfalls aus dem mit Kühlmittel gefüllten Raum in Richtung zu einer Ausstoßkammer des Verdichters über einen Auslaßausgang, der in dem Abschlußwandungsteil des orts­ festen Spiralelements gebildet ist, ausgestoßen.

Während der umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralele­ ments arbeitet das Gegengewicht, welches rund um die An­ triebswelle angeordnet ist, gegen ein Moment, welchem die Mitnehmerbuchse aufgrund der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements ausgesetzt ist, um dadurch die dynamische Un­ wucht, welche auf die Mitnehmerbuchse wirkt, auszugleichen.

Ferner kann die Mitnehmerbuchse gegenüber dem Antriebszap­ fenteil der Antriebswelle in Richtung der zuvor erwähnten diametralen Achse des Antriebszapfenteils gleiten, so daß die Linienkontakte zwischen dem ortsfesten und dem beweg­ lichen Spiralelement eingestellt werden. Denn wenn die Mit­ nehmerbuchse gegen eine Stellung verschoben wird, bei der das Ausmaß der Exzentrizität mit Bezug auf das Rotations­ zentrum der Antriebswelle vergrößert wird, nimmt der Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements zu. D.h. das bewegliche Spiralelement wird gegen das ortsfeste Spiralelement gepreßt und dementsprechend werden die mit Kühlmittel gefüllten Räume, in denen das Kühlmittelgas komprimiert wird, abgedichtet.

Die Mitnehmerbuchse kann ebenso in die entgegengesetzte Richtung zu der oben beschriebenen, die Exzentrizität ver­ größernden Richtung bewegt werden, um so das Ausmaß an Exzentrizität hiervon mit Bezug auf die Drehmitte der Antriebswelle zu vermindern. In dieser Weise ist es möglich, eine geringe Ungenauigkeit in der Ausrichtung bei dem Inein­ andergreifen des ortsfesten und des beweglichen Spiralele­ ments auszugleichen und auch zu verhindern, daß eine Kolli­ sion von beiden Elementen erfolgt, wenn die Drehrichtung des Verdichters umgedreht wird, in dem Augenblick, in dem der Verdichter abgestoppt wird, oder wenn irgendwelches fremdes Material in das Innere des Verdichters eintritt.

Trotzdem wird bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Spi­ ralverdichter für Kühlmittel die Öffnung in der Mitnehmer­ buchse als eine durchgehende Öffnung ausgebildet, und das Antriebszapfenteil der Antriebswelle wird in die durchge­ hende Öffnung der Buchse so eingesteckt, daß ein äußerstes Ende des Antriebszapfenteils aus der Öffnung herausragt. Ein Rückhalteringelement, wie z. B. ein herkömmlicher Spreng­ ring, wird am äußersten Ende des Antriebszapfenteils be­ festigt, um ein Herausziehen des Antriebszapfenteils aus der Mitnehmerbuchse zu verhindern. Jedoch ist der Rückhaltering nicht ausreichend, um eine unkontrollierte Bewegung der Mitnehmerbuchse bezüglich des Antriebszapfenteils der Antriebswelle zu verhindern. Im einzelnen kann wegen eines gegebenen Ausmaßes an freiem Raum in Axialrichtung, welcher zwischen dem Rückhaltering oder dem ringförmigen, mit dem äußersten Ende des Antriebzapfenteils der Antriebswelle verbundenen Sprengring und der Stirnfläche der Mitnehmer­ buchse verbleibt, und weil weiterhin die Öffnung der Buchse so ausgebildet ist, daß eine Gleitbewegung der Buchse mög­ lich ist, die Mitnehmerbuchse unkontrollierbar aus einer Ebene, welche senkrecht zur Rotationsachse der Antriebswelle verläuft, heraus mit Bezug auf den Antriebszapfenteil der Antriebswelle geneigt sein. Dementsprechend muß das bewegliche Spiralelement, welches über ein Lager mit der Mitnehmerbuchse verbunden ist, in einer Lage hiervon umlau­ fen, welche gegen die normale Lage geneigt ist. Deshalb ent­ steht dort ein lokal begrenzter Abrieb an den ortsfesten und den beweglichen Spiralelementen während des Betriebs des Verdichters. Zusätzlich kann während des Umlaufens des be­ weglichen Spiralelements ein Geräusch oder Lärm erzeugt werden, welcher auf das nicht korrekte Anliegen der Spiral­ elemente aneinander zurückgeht.

Selbst wenn der axiale Zwischenraum zwischen dem Rückhalte­ ring auf dem Antriebszapfenteil der Antriebswelle und der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse ausreichend vermindert wird, um die zuvor erwähnte lokale Abrasion und Erzeugung von Geräuschen zu verhindern, kann ein glattes Gleiten des Antriebszapfenteils der Antriebswelle in der Öffnung der Mitnehmerbuchse verhindert sein, wodurch das Problem der un­ vollständigen radialen Dichtung zwischen den ortsfesten und beweglichen Spiralelemente verursacht werden kann. Darüber hinaus kann eine winzige Unstimmigkeit in der Positionierung des ortsfesten und des beweglichen Spiralelements nicht ausgeglichen werden.

Deshalb ist die hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Er­ findung darin zu sehen, diese Probleme, die bei dem zuvor erwähnten Spiralverdichter für Kühlmittel auftreten, zu vermeiden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Kühlmittelspiralverdichter zu schaffen, welcher eine Vorrichtung zur Unterdrückung eines ungünstigen Spiels der Mitnehmerbuchse enthält, um hierdurch eine lokale Abrasion des ortsfesten und des beweglichen Spiralelements zu verhin­ dern, während gleichzeitig eine glatte Justierbewegung der Mitnehmerbuchse bezüglich des Antriebszapfenteils der An­ triebswelle möglich ist.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Spiralverdichter vorgeschlagen, welcher insbesondere zur Verwendung in einem Kühlsystem eines Fahrzeuges geeignet ist,
mit einem Gehäuse, welches ein mittleres Gehäuseteil, einen Ansaugkanal, eine Ausstoßkammer und eine Kammer zur Aufnahme der Verdichtervorrichtung umfaßt,
mit einem ortsfesten Spiralelement, welches eine Spiralwand und eine damit verbundene Stirnwand umfaßt,
mit einem umlaufenden Spiralelement, welches in Eingriff mit dem ortsfesten Spiralelement steht und sich längs einer vor­ gegebenen Umlaufbahn relativ zu dem ortsfesten Spiralelement derart bewegt, daß zwischen den beiden Spiralelementen eine Verdichtungskammer variablen Volumens gebildet wird,
mit einer Antriebswelle, welche in dem Gehäuse von einem Lager derart drehbar gelagert ist, daß sie um ihre Drehachse drehbar ist, und welche einen Bereich großen Durchmessers umfaßt, der an dem am weitesten innen liegenden Teil der Antriebswelle ausgebildet ist,
mit einem Antriebszapfen, welcher am inneren Ende des einen großen Durchmesser aufweisenden Bereichs der Antriebswelle exzentrisch angeordnet ist und welcher teilzylindrisch mit planparallelen Flächen ausgebildet ist, welche zu beiden Seiten einer Mittellinie angeordnet sind, die unter einem bestimmten Winkel in der der Drehrichtung der Antriebswelle entgegengesetzten Richtung geneigt ist,
mit einer Mitnehmerbuchse, welche in Gleitkontakt mit dem Antriebszapfen gehalten wird und mit dem umlaufenden Spiral­ element über ein Lager verbunden ist, wobei die Mitnehmer­ buchse mit einer Vorrichtung zum Verhindern einer Drehbe­ wegung des umlaufenden Spiralelements um die eigene Achse zusammenwirkt, um während einer Drehbewegung der Antriebs­ welle eine Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements herbeizuführen, wobei die Mitnehmerbuchse mit einer durch­ gehenden, planparallele Wandbereiche aufweisenden Öffnung versehen ist, in welche der Antriebszapfen mit seinen plan­ parallelen Flächen in der Weise eingesetzt ist, daß das Ende des Antriebszapfens axial über eine Stirnfläche der Mitneh­ merbuchse vorsteht, und wobei am vorstehenden Ende des Antriebszapfens Rückhaltemittel angeordnet sind, um ein Herausziehen des Antriebszapfens aus der Mitnehmerbuchse zu verhindern, und mit einem Gegengewicht, welches rund um den Antriebszapfen angeordnet ist, um eine dynamische Unwucht, welche auf das umlaufende Spiralelement während seiner Um­ laufbewegung einwirkt, auszugleichen, wobei zwischen den Rückhaltemitteln am Antriebszapfen der Antriebswelle und der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse ein Federelement angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Mitnehmerbuchse mit einer durchgehenden Öffnung versehen, in welche das Antriebszapfenteil derart eingesetzt werden kann, daß das am weitesten innen angeord­ nete Ende des Antriebzapfenteils axial aus der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse herausragt und daß ein Rückhalteteil auf dem am weitesten nach innen liegenden Ende des Antriebszap­ fenteils angeordnet ist, um ein Herausziehen des Antriebs­ zapfenteils aus der Mitnehmerbuchse zu verhindern.

Ferner wird bevorzugt eine Anordnung zum Verhindern eines unkontrollierten Spiels der Mitnehmerbuchse, welche ein Federelement umfaßt, zwischen die Rückhalteanordnung des Antriebszapfenteils der Antriebswelle und der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse angeordnet.

Die Anordnung umfaßt vorzugsweise mindestens ein Scheibenfe­ derelement und eine Unterlegscheibe, welche gegen die Stirn­ fläche der Mitnehmerbuchse anliegend angeordnet ist.

Wenn die Mitnehmerbuchse des Kühlmittelspiralverdichters mit einer Durchgangslochöffnung versehen ist, in welche das An­ triebszapfenteil eingesetzt werden kann, so daß ein am weitesten innen angeordnetes Ende des Antriebszapfenteils axial aus der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse heraussteht, wenn ein Gewindering auf einen am am weitesten innen ange­ ordneten Ende des Antriebszapfenteils ausgebildeten Gewinde­ bereich aufgeschraubt ist, um das Herausziehen des Antriebs­ zapfenteils aus der Mitnehmerbuchse zu verhindern, und wenn ein Druckaufnahmeelement vorzugsweise zwischen dem Gewinde­ ring des Antriebszapfenteils und der Stirnfläche der Mitneh­ merbuchse angeordnet ist, kann ferner das Druckaufnahme­ element durch die Gewindeanordnung bzw. den Gewindering vorgespannt werden und verschieblich in eine Richtung sein, die der Richtung der diametral angeordneten Achse des An­ triebszapfenteils entspricht.

Das Druckaufnahmeelement umfaßt vorzugsweise ein ebenes Teil und eine Mehrzahl an Nadelelementen, die so angeordnet sind, daß sie in eine Richtung entsprechend der diametralen Achse des Antriebszapfenteils gleiten können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Kühlmittelspiral­ verdichters der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines ausgewählten Bereichs des Verdichters aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen ausgewählten Bereich des Verdichters aus Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht vergleichbar der in Fig. 2, jedoch betreffend eine zweite Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen wichtigen Teil des Ver­ dichters aus Fig. 4.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3 umfaßt ein Kühlmittel­ spiralverdichter der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse, welches ein vorderes Gehäuseteil 30, ein hinteres Gehäuse­ teil 10 und ein mittleres Gehäuseteil umfaßt, welch letzteres zwischen dem vorderen und dem hinteren Gehäuseteil 30 und 10 angeordnet ist. Der Verdichter umfaßt ebenso eine ortsfest angeordnete Abschlußwand 21, welche fest mit einer inneren Fläche des hinteren Gehäuseteils 10 verbunden ist, sowie ein Schalenteil 22, welches einstückig mit der ortsfest angeord­ neten Abschlußwand 21 ausgebildet ist und das mittlere Ge­ häuseteil des Verdichters bildet. Der Verdichter ist ferner mit einer ortsfest angeordneten Spiralwand 23 ausgestattet, welche die Form einer sich spiralförmig erstreckenden Wan­ dung aufweist und einstückig mit der ortsfesten Abschlußwand 21 ausgebildet ist. Die ortsfest angeordnete Spiralwand 23 kann sich entlang einer Kurve, wie z. B. einer Evolventen­ kurve bezüglich einer vorgegebenen mittigen Achse, parallel zu einer Längsachse des Gehäuses des Kompressors erstrecken. Die ortsfest angeordnete Abschlußwand 21, das Schalen­ teil 22 und die ortsfest angeordnete Spiralwand 23 bilden ein ortsfest angeordnetes Spiralelement 2 des Verdichters.

Der Verdichter ist ferner mit einem beweglichen Spiralele­ ment 4 ausgestattet, welches eine bewegliche Abschlußwand 41 umfaßt, welche axial gegenüberliegend zu der ortsfesten Ab­ schlußwand angeordnet ist, und eine bewegliche Spiralwand 42, welche als Wandung ausgebildet ist, welche sich entlang z. B. einer Evolventenkurve um eine hier vorgegebene Achse davon erstreckt. Die bewegliche Spiralwand 42 ist mit der Innenfläche der beweglichen Abschlußwandung 41 verbunden. Das bewegliche Spiralelement 4 steht im Eingriff mit dem ortsfesten Spiralelement 2, um so mit Kühlmittel gefüllte Räume, welche als Verdichtungskammern 39 wirken, zu bilden.

Das vordere Gehäuseteil 30 ist fest mit dem Schalenteil 22 des ortsfesten Spiralelements 2 verbunden und weist eine zentrale Bohrung auf, in welcher eine axiale Antriebswelle 33 durch ein Wellendichtungsteil 31 und ein Drehlager 32 gehalten ist. Die Antriebswelle 33 weist eine Drehachse auf, welche mit "O" in Fig. 2 bezeichnet ist, sowie einen Be­ reich mit großem Durchmesser, welcher an dem innen angeord­ neten Bereich hiervon angeordnet ist und welcher in eine innere Bohrung des Drehlagers eingepaßt ist. Der Bereich mit großem Durchmesser der Antriebstriebswelle 33 weist eine innenliegende Stirnseite 33a auf, von welcher sich ein An­ triebszapfen oder ein Gleitzapfenteil 34 axial in Richtung zum Inneren des Verdichters erstreckt. Das Antriebszapfen­ teil 34 ist als ein teilzylindrischer Vorsprung ausgebildet, welcher eine zentrale Achse "P" (Fig. 3) aufweist und eine diametral verlaufende Achse "S", welche die zentrale Achse schneidet und in einer Richtung entgegengesetzt zu der vorgegebenen Rotationsrichtung der Antriebswelle 33 geneigt ist. Das Antriebszapfenteil 34 ist mit einem Paar planarer Flächen 34a ausgestattet, welche sich parallel zu der zen­ tralen Achse hiervon erstrecken und welche an gegenüberlie­ genden Seiten der diametralen Achse hiervon angeordnet sind.

Ein Gegengewichtsteil 35 ist rund um den Antriebszapfenteil 34 und benachbart zu der inneren Stirnseite 33a des Bereichs der Antriebswelle 33 mit großem Durchmesser angeordnet. Insbesondere ist das Gegengewichtsteil 35 mit einer Senkung oder Bohrung 35b versehen, welche mit einer Achse koaxial zu der zentralen Achse "O" der Antriebswelle 33 in eine Stirn­ seite hiervon eingebohrt ist, welche der inneren Stirnseite 33a der Antriebswelle 33 gegenüberliegt, und die Bohrung 35b des Gegengewichts 35 nimmt die Stirnseite 33a der Antriebs­ welle 33, wie in Fig. 2 gezeigt ist, auf. Da der Durch­ messer der Bohrung 35b des Gegengewichts 35 größer ist als der des Bereichs mit großem Durchmesser der Antriebswelle 33, und da das Gegengewicht 35 zusätzlich mit einer durchge­ henden Bohrung 35a versehen ist, welche sich in Richtung der diametralen Achse "S" erstreckt und außerdem ein Paar an planaren inneren Wandungen aufweist, welche in Kontakt mit den planaren Flächen 34 des Antriebszapfens 34 stehen, ist das Gegengewicht 35 per se ausgerichtet bewegbar bezüglich des Antriebszapfenteils 34 in einer radialen Richtung, wobei es von den planaren Flächen 34a des Antriebszapfenteils 34 geführt wird.

Eine Mitnehmerbuchse 36 ist mit einer Senkbohrung 36b an einer Stirnfläche hiervon ausgestattet, welche dem Gegenge­ wicht 35 gegenüberliegt, wobei die Bohrung um eine zentrale Achse, welche mit "Q" in den Fig. 2 und 3 bezeichnet ist, ausgeführt ist. Die Senkbohrung 36b der Mitnehmerbuchse 36 nimmt einen entsprechenden zylindrischen Vorsprung 35c des Gegengewichts 35 auf, welcher um dieselbe zentrale Achse "Q" gebildet ist. Auf diese Weise sind das Gegengewicht 35 und die Mitnehmerbuchse 36 axial im Eingriff.

Die Mitnehmerbuchse 36 ist darüber hinaus mit einer Öffnung 36a in derselben Weise wie das Durchgangsloch 35a des Gegen­ gewichts 35 ausgebildet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, so daß das Antriebszapfenteil 34 der Antriebswelle 33 hier ein­ gesetzt werden kann. Dementsprechend kann sich die Mitneh­ merbuchse 36 zusammen mit dem Gegengewicht 35 in der vorge­ gebenen Radialrichtung, geführt von den ebenen Flächen 34a des Antriebszapfenteils 34, bewegen.

Das Antriebszapfenteil 34 der Antriebswelle 33 ist mit einem Endbereich ausgestattet, welcher benachbart zu der rück­ springenden inneren Stirnseite der Mitnehmerbuchse 36 ange­ ordnet ist. Der Endbereich des Antriebszapfenteils 34 ist mit einer Unterlagsscheibe 51 versehen, die hierauf in einer lose passenden Weise aufgesetzt ist und gegen die untere Fläche der Senkbohrung der Mitnehmerbuchse 36 anliegt. Der Endbereich des Antriebszapfenteils 34 der Antriebswelle 33 ist außerdem mit einem Rückhaltering 53, wie z. B. einem kon­ ventionellen Sprengring ausgerüstet, welcher in eine Nut, die an dem am weitesten innenliegenden Ende des Antriebs­ zapfenteils 34 ausgebildet ist, eingepaßt ist, und eine Tellerfeder 52 wird von dem Rückhaltering 53 gehalten. Die Tellerfeder 52 ist in einem vorgespannten Zustand angeord­ net, so daß sie einen beschränkten, optimalen Zwischenraum zwischen der Unterlagscheibe 51 und dem Rückhaltering 53 definiert. Die Scheibenfeder oder Tellerfeder 52 kann durch andere geeignete elastische Mittel, die vorgespannt werden können, ersetzt werden.

Die Mitnehmerbuchse 36 ist ein im wesentlichen zylindrisches Teil mit einer mittigen Achse, welche koaxial mit der mitti­ gen Achse "Q" des Zapfenteils 34 ist, und die Mitnehmer­ buchse 36 steht mit der beweglichen Spiralwand 42 des beweg­ lichen Spiralelements 4 über ein Lager 38 und die bewegliche Abschlußwandung 41 in Eingriff, um die Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 4 im Zusammenwirken mit einer Vorrichtung 37 zur Verhinderung einer Rotationsbewegung (Fig. 1) anzutreiben, welch letztere Vorrichtung dazu vor­ gesehen ist, das bewegliche Spiralelement 4 an einer Rota­ tion um ihre eigene mittige Achse zu hindern.

Wie am besten in Fig. 1 gezeigt ist, ist das vordere Gehäu­ se 30 mit einer Einlaßöffnung 8 versehen, welche mit einem äußeren Kühlmittelkreislauf in Verbindung steht. Die Posi­ tion der Einlaßöffnung 8 liegt in radialer Verlängerung zu dem äußeren Umfang des Gegengewichts 35 und steht in Fließ­ verbindung mit einem Kühlmittelansaugkanal 9, welcher sich so erstreckt, daß er das vordere Gehäuse 30 durchsetzt und einen Teil der zuvor erwähnten Vorrichtung 37 zur Verhin­ derung einer Rotationsbewegung. Der Kühlmittelansaugkanal 9 verläuft so, daß er den äußeren Umfang des Gegengewichts 35 vermeidet, und steht in direkter Fließverbindung mit der Verdichtungskammer 39 des beweglichen Spiralelements 4.

Die ortsfest angeordnete Abschlußwand 21 des ortsfesten Spi­ ralelements 2 ist mit einer Auslaßöffnung 11 versehen, welche in der Mitte der Abschlußwand eingeformt ist, so daß sie mit der Verdichtungskammer 39 im Endstadium der Verdich­ tung des Kühlmittelgases kommuniziert. Die Auslaß- oder Ausstoßöffnung 11 steht ebenfalls mit der Ausstoßkammer 13 in Verbindung, welche innerhalb des hinteren Gehäuses 10 gebildet ist, und zwar über ein Ausstoßventil 12, welches die Gestalt eines Rückschlagventiles hat. Die Ausstoßkammer 13 des hinteren Gehäuses 10 ist mit einem äußeren Kühlmit­ telkreislauf über eine nicht dargestellte Auslaßöffnung ver­ bindbar. Das komprimierte Kühlmittelgas wird aus der Aus­ stoßkammer 13 durch die Auslaßöffnung ausgestoßen in Rich­ tung zu dem äußeren Kühlmittelkreislauf.

Der Kühlmittelspiralverdichter der Fig. 1 ist für die Ver­ wendung in einem Fahrzeugkühlsystem angepaßt, und deshalb ist die Antriebswelle 33 mit einem Fahrzeugmotor über eine nicht dargestellte Magnetkupplung verbindbar. Wenn die Antriebswelle 33 gedreht wird, wird das Antriebszapfenteil 34 ebenso um die mittige Achse "O" gedreht. Demzufolge wird die Mitnehmerbuchse 36 zusammen mit dem Gegengewicht 35 um dieselbe zentrale Achse "O" gedreht, und dementsprechend wird das bewegliche Spiralelement 4, dessen Rotation um die eigene Achse durch die Vorrichtung 37 zur Verhinderung einer Rotationsbewegung ausgeschlossen ist, entlang einer Umlauf­ bahn um die mittige Achse "O" der Antriebswelle 33 bewegt, und zwar mit einem Radius, welcher dem Ausmaß der Exzentri­ zität "R" entspricht. Die Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 4 bewirkt ein allmähliches Verschieben der Verdichtungskammer 39, welche von der ortsfesten Abschluß­ wand und der Spiralwand 21 und 22 des ortsfesten Spiralele­ ments 2 sowie der beweglichen Abschlußwand und der Spiral­ wand 41 und 42 des beweglichen Spiralelements 4 gebildet wird, von den radial außenliegenden Bereichen beider Spiral­ elemente 2 und 4 gegen die Mitte der beiden Spiralelemente 2 und 4.

Während dem Verschieben einer jeden der Verdichtungskammern 39 wird das Volumen hiervon allmählich verringert. Deshalb wird das Kühlmittelgas, das von der Einlaßöffnung 8 und über den Ansaugkanal 9 in die Verdichtungskammer 39 eingesaugt wurde, allmählich hierin komprimiert. Wenn jede der Verdich­ tungskammern 39 zum Mittelteil von beiden Spiralelementen 2 und 4 verschoben wurde, wird das komprimierte Kühlmittelgas aus den Verdichtungskammern 39 in Richtung der Ausstoßkammer 39 über die Auslaßöffnung 11 und das Auslaßventil 12 ausge­ stoßen. In diesem Stadium hat das Gegengewicht 35 die Funk­ tion, eine Unwucht, welche auf die Mitnehmerbuchse 36, aus­ gehend von dem beweglichen Spiralelement 4 wirkt, auszu­ gleichen. Dadurch wird die dynamische Unwucht, die auf das bewegliche Spiralelement 4 wirkt, durch das Gegengewicht 35 ausgeglichen.

In dem beschriebenen Spiralverdichter kann das Gegengewicht 35 zusammen mit der Mitnehmerbuchse 36 radial bezüglich des Antriebszapfenteils 34, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, verschoben werden. Es können nämlich das Gegengewicht 35 und die Mitnehmerbuchse 36 durch eine Antriebskraft des An­ triebszapfenteils 34 der Antriebswelle 33 so bewegt werden, daß das Ausmaß der Exzentrizität "R" der Mitnehmerbuchse 36 vergrößert wird. Deshalb gilt in einem orthogonalen Koordi­ natensystem (X-Achse und Y-Achse), in dem eine Gerade "R", wie in Fig. 3 gezeigt, definiert ist, daß eine Gegenkraft Fg durch die Verdichtung des Kühlmittelgases in eine Rich­ tung parallel zu der Geraden "R" wirkt. Deshalb wirkt eine Kraftkomponente Fgs (= Fg × sin θ) entlang der diametralen Achse "S" des Antriebszapfenteils 34. Die Kraftkomponente "Fgs" drückt das Gegengewicht 35 und die Mitnehmerbuchse 36 in Richtung einer Position, in der eine Vergrößerung des Ausmaßes der Exzentrizität "R" der beiden Teile 35 und 36 möglich ist.

Wenn die Exzentrizität "R" vergrößert wird, wirkt eine Kraftkomponente Fgy (= Fg × sin θ × cos θ) entlang der Y-Achse und drückt die bewegliche Spiralwand 42 des beweg­ lichen Spiralelements 4 gegen die ortsfeste Spiralwand 22 des ortsfesten Spiralelements 2, und deshalb wird die Ab­ dichtung der Verdichtungskammer 39 in radialer Richtung verstärkt.

Das Gegengewicht 35 und die Mitnehmerbuchse 36 können in die Richtung mit einer Verringerung des Ausmaßes der Exzentri­ zität "R" bewegt werden. Deshalb ist die Mitnehmerbuchse 36 in der Lage, so zu arbeiten, daß sie geringe Justierungs­ ungenauigkeiten zwischen den ortsfesten und beweglichen Spiralelementen 2 und 4 kompensiert. Ferner gilt, daß wenn die Drehrichtung des beweglichen Spiralelements 4 umgedreht wird aufgrund eines Anhaltens des Verdichters oder aufgrund des Einführens von fremdem Material in das Innere des Verdichters, ein leichtes Verschieben des Gegengewichts 35 und der Mitnehmerbuchse 36 die Anwendung einer übergroßen Last hierauf verhindert. In der Konsequenz wird während des Betriebs des Verdichters eine Kollision des ortsfesten und des beweglichen Spiralelements 2 und 4 immer vermieden.

Die Unterlagscheibe 51 ist gegen die untere Fläche der Senk­ bohrung durch die Federkraft einer Tellerfeder 52 anliegend angeordnet, wobei die Senkbohrung an der am weitesten innen angeordneten Stirnfläche der Mitnehmerbuchse 36 ausgebildet ist. Dementsprechend wird, wenn die Tellerfeder 52 in einem geeigneten vorgespannten Zustand gehalten ist, der Spiel­ raum, der zwischen der Unterlagscheibe 51 und dem auf dem Antriebszapfenteil 34 befestigten Rückhaltering 53 ver­ bleibt, auf einem konstanten optimalen Wert gehalten, und deshalb kann die Mitnehmerbuchse 36 daran gehindert werden, ein unkontrolliertes Spiel bezüglich des Antriebszapfenteils 34 auszuüben. Die Mitnehmerbuchse 36 kann wegen der elasti­ schen Kraft, die durch die Tellerfeder 52 ausgeübt wird, daran gehindert werden, sich aus einer Ebene, welche senk­ recht zur mittigen Achse "Q" des Antriebszapfenteils 34 der Antriebswelle 33 steht, herauszubewegen und kann lediglich im Hinblick auf das Antriebszapfenteil 34 in einer Richtung entlang der diametralen Achse "S" hiervon gleiten, unter Nutzung der durchgehenden Öffnung 36a und unter Führung der planaren Flächen 34a des Antriebszapfenteils 34, um hierbei den Radius der Umlaufbewegung dem beweglichen Spiralelement 4 anzupassen.

So wird in dem beschriebenen Kühlmittelspiralverdichter ent­ sprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung die Um­ laufbewegung des beweglichen Spiralelements 4 bezüglich des ortsfesten Spiralelements 2 in geeigneter Weise kontrol­ liert. Dementsprechend können während des Betriebs des Ver­ dichters das ortsfeste und das bewegliche Spiralelement 2 und 4 das Ansaugen, das Komprimieren und das Ausstoßen des Kühlmittelgases durchführen, während ein theoretisch nor­ males oder im wesentlichen ideales Zusammenwirken zwischen den beiden Spiralwänden 23 und 42 aufrecht erhalten wird. In der Konsequenz wird eine punktuelle Abrasion der gegenseitig im Eingriff stehenden ortsfesten und beweglichen Spiralele­ mente 2 und 4 und ein Kollisionskontakt der beiden Elemente verhindert. Dementsprechend kann die Betriebslebensdauer der beiden Spiralelemente 2 und 4 vergrößert werden und damit die Zuverlässigkeit des gesamten Verdichters verbessert werden.

Ferner kann die Verwendung einer Unterlagsscheibe 51 oder dergleichen dazu beitragen, daß die Mitnehmerbuchse 36 mit einer konstanten und geeigneten Kraft beaufschlagt wird, was eine stoß- bzw. ruckfreie Bewegung der Mitnehmerbuchse 36 bezüglich des Antriebszapfenteils 34 ermöglicht. Damit kann der Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 4 konstant gesteuert bzw. geregelt werden, um so einen Ein­ griff der beiden Spiralwände 23 und 42 zu erhalten, welcher am geeignetsten für die Abdichtung der Verdichtungskammern 39 ist. In der Folge kann ein hoher Kompressionswirkungsgrad ohne die Erzeugung von Geräuschen verwirklicht werden.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß die beschriebene Tel­ lerfeder 52, die zur Ausübung einer geeigneten elastischen Kraft auf die Mitnehmerbuchse 36 verwendet wird, durch andere geeignete elastische Mittel ersetzt werden kann, wie z. B. eine Kautschukplatte oder Platten, welche zwischen der Bodenfläche der Senkbohrung der Mitnehmerbuchse 36 und dem Rückhaltering 53 auf dem Antriebszapfenteil 34 befestigt sind.

Die Fig. 4 und 5 verdeutlichen eine zweite Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein Drucklager­ teil vorgesehen ist, um einen geeigneten Abstand zwischen der innenliegenden Stirnfläche der Mitnehmerbuchse 36 und dem am weitesten innen liegenden Ende des Antriebszapfen­ teils 34 herzustellen, welches durch die Durchgangsöffnungen 35a und 36a des Gegengewichts 35 und der Mitnehmerbuchse 36 durchgesteckt ist.

So kann das Drucklager benachbart zu einem Gewinderingteil oder einer Mutter 56 angeordnet sein, welche auf einen Außengewindebereich, der auf dem am weitesten nach innen liegenden Ende des Antriebszapfenteils 34 ausgebildet ist, aufgeschraubt wird, und ein ebenes Plattenteil 55 und zwei Nadelelemente 54 umfaßt. Das ebene Plattenteil 55 weist zwei gekrümmte Enden auf, welche in Richtung der diametralen Achse "S" voneinander beabstandet sind, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Nadelelemente 54 weisen eine Länge auf, die länger ist als die Breite der Durchgangsöffnungen 36a der Mitnehmerbuchse 36 und welche jeweils eine Abwälzachse auf­ weisen, die sich senkrecht zu der diametralen Achse "S" des Antriebszapfenteils 34 erstreckt. Das ebene Plattenteil 55 kann aus einem dünnen metallischen Material, das eine geeig­ nete Elastizität aufweist, hergestellt sein und durch die Mutter 56 gegen die Bodenfläche der Senkbohrung der Mitneh­ merbuchse 36 gepreßt werden, wenn die Mutter 56 fest aufge­ schraubt wird.

Der weitere Aufbau des Kühlmittelspiralverdichters entspre­ chend der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform.

In dem beschriebenen Verdichter gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform wird ein idealer schmaler Spalt zwischen der Bodenfläche der Senkbohrung der Mitnehmerbuchse 36 und dem am weitesten nach innen liegenden Ende des Antriebszapfen­ teils 34 hergestellt, wenn die Mutter 56 gegenüber dem Antriebszapfenteil 34 angezogen wird, so daß eine optimale Vorspannungsbedingung für das ebene Plattenteil 55 gegeben ist. Demzufolge wird die Mitnehmerbuchse 36 daran gehindert, ein unkontrolliertes Spiel bezüglich des Antriebszapfenteils 34 der Antriebswelle 33 zu nutzen.

Darüber hinaus erlauben die Nadelelemente 54 ein glattes bzw. stoßfreies Gleiten der Mitnehmerbuchse 36 in einer Richtung entlang der diametralen Achse "S" des Antriebszap­ fenteils 34. Damit kann die Mitnehmerbuchse 36 den Radius der Umlaufbewegung des Spiralelements 4 anpassen, so daß eine geeignete enge Anschmiegung des ortsfesten und des be­ weglichen Spiralelements 2 und 4 konstant aufrecht erhalten wird. Dadurch wird eine gasdichte Abdichtung der Verdich­ tungskammer 39 (Fig. 1) durch die beiden Spiralelemente 2 und 4 gebildet, welche ein Lecken des komprimierten Gases aus den Verdichtungskammern 39 verhindern kann.

Bei der zweiten Ausführungsform ist die durchgehende Öffnung 36a der Mitnehmerbuchse 36 an einer Stelle ausgebildet, welche leicht von der mittigen Achse "Q" des Antriebszapfen­ teils 36 verschoben ist, und deshalb wird das Antriebszap­ fenteil 34 der Antriebswelle 33 so ausgebildet, daß die mittige Achse "P" hiervon auf der Geraden "R" liegt, welche durch die mittige Achse "Q" der Mitnehmerbuchse 36 verläuft. Trotzdem kann eine Gasabdichtwirkung durch das glatte Glei­ ten der Mitnehmerbuchse 36 zusammen mit dem Gegengewicht 35 in ganz ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.

Aus der vorhergehenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsformen der vorliegenden Erfindung wird deutlich, daß der erfindungsgemäße Spiralverdichter eine verbesserte Leistung bietet, wie z. B. eine Langzeitstabilität im Betrieb und eine verläßliche Funktion der ortsfesten und beweglichen Spiralelemente, eine verbesserte Dichtung der Verdichtungs­ kammern während des Betriebs des Verdichters, einen ge­ räuschlosen Betrieb der Spiralelemente und einen hohen Verdichtungswirkungsgrad.

Claims (5)

1. Spiralverdichter mit einem Gehäuse, welches ein mittle­ res Gehäuseteil (22), einen Ansaugkanal (9), eine Aus­ stoßkammer (18) und eine Kammer zur Aufnahme der Ver­ dichtervorrichtung umfaßt,
mit einem ortsfesten Spiralelement (2), welches eine Spiralwand und eine damit verbundene Stirnwand (21) um­ faßt,
mit einem umlaufenden Spiralelement (4), welches in Ein­ griff mit dem ortsfesten Spiralelement (2) steht und sich längs einer vorgegebenen Umlaufbahn relativ zu dem ortsfesten Spiralelement (2) derart bewegt, daß zwischen den beiden Spiralelementen (2, 4) eine Verdichtungskam­ mer (39) variablen Volumens gebildet wird,
mit einer Antriebswelle (33), welche in dem Gehäuse von einem Lager (32) derart drehbar gelagert ist, daß sie um ihre Drehachse (O) drehbar ist, und welche einen Bereich großen Durchmessers umfaßt, der an dem am weitesten in­ nen liegenden Teil der Antriebswelle (33) ausgebildet ist,
mit einem Antriebszapfen (34), welcher am inneren Ende des einen großen Durchmesser aufweisenden Bereichs der Antriebswelle (33) exzentrisch angeordnet ist und wel­ cher teilzylindrisch mit planparallelen Flächen (34a) ausgebildet ist, welche zu beiden Seiten einer Mittelli­ nie (S) angeordnet sind, die unter einem bestimmten Win­ kel in der der Drehrichtung der Antriebswelle (33) ent­ gegengesetzten Richtung geneigt ist,
mit einer Mitnehmerbuchse (36), welche in Gleitkontakt mit dem Antriebszapfen (34) gehalten wird und mit dem umlaufenden Spiralelement (4) über ein Lager (38) verbunden ist, wobei die Mitnehmerbuchse (36) mit einer Vorrichtung (37) zum Verhindern einer Drehbewegung des umlaufenden Spiralelements (4) um die eigene Achse zusammenwirkt, um während einer Drehbewegung der Antriebswelle (33) eine Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements (4) herbeizuführen, wobei die Mitnehmerbuchse (36) mit einer durchgehenden, planparal­ lele Wandbereiche aufweisenden Öffnung versehen ist, in welche der Antriebszapfen (34) mit seinen planparallelen Flächen (34a) in der Weise eingesetzt ist, daß das Ende des Antriebszapfens (34) axial über eine Stirnfläche der Mitnehmerbuchse (36) vorsteht, und wobei am vorstehenden Ende des Antriebszapfens (34) Rückhaltemittel (53) ange­ ordnet sind, um ein Herausziehen des Antriebszapfens (34) aus der Mitnehmerbuchse (36) zu verhindern, und mit einem Gegengewicht (35), welches rund um den An­ triebszapfen (34) angeordnet ist, um eine dynamische Unwucht, welche auf das umlaufende Spiralelement (4) während seiner Umlaufbewegung einwirkt, auszugleichen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rückhaltemit­ teln (53) am Antriebszapfen (34) der Antriebswelle (33) und der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse (36) ein Federelement angeordnet ist.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rückhaltemitteln (53) am Antriebszapfen (34) der Antriebswelle (33) und der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse (36) eine an der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse (36) anliegende Unterlagscheibe (51) und mindestens ein Scheibenfederelement (52) angeordnet sind.

3. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückhaltemittel ein Sprengring (53) vorgesehen ist, welcher in eine an dem vorstehenden Ende des Antriebszapfens (34) ausgebildete Nut eingepaßt ist.

4. Spiralverdichter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltemittel einen Gewindering (56) umfassen, welcher auf ein an dem vorstehenden Ende des Antriebszapfens (34) ausgebildetes Gewinde aufgeschraubt ist, und daß von dem Gewindering (56) ein Drucklager gegen die Stirnfläche der Mitnehmerbuchse (36) vorgespannt wird, wobei das Drucklager längs der Mittellinie (S) der planparallelen Flächen (34a) des Antriebszapfens (34) verschieblich ist.

5. Spiralverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager ein ebenes Plattenteil (55) und an der Stirnfläche der Mitnehmerbuchse (36) anliegende nadelförmige Wälzkörper (54) umfaßt, deren Abwälzachsen senkrecht zu der Mittellinie (S) der planparallelen Flächen (34a) des Antriebszapfens (34) angeordnet sind.