DE4496503C2

DE4496503C2 - Spiralverdichter

Info

Publication number: DE4496503C2
Application number: DE4496503A
Authority: DE
Inventors: Tetsuhiko Fukanuma; Kunifumi Goto; Shinya Yamamoto; Masao Iguchi
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2014-09-01
Also published as: DE4496503T1; US5545020A; TW326243U; KR950008983A; JP3509102B2; WO1995006820A1; KR0161996B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, der zum Beispiel bei einer Klimaanlage für ein Fahrzeug zum Ein satz kommt.

Ein bekannter Spiralverdichter, der in der Japanischen, nicht geprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 58-8783 offen bart ist, ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Dieser Spiralverdichter umfaßt eine feststehende Spirale 102 mit ei nem Spiralelement 101, das mit einer Endplatte 100 integriert ist, und eine bewegliche bzw. bewegbare Spirale 105, die ein Spiralelement 104 umfaßt, das mit einer Endplatte 103 inte griert ist. Die feststehende Spirale 102 und die bewegliche Spirale 105 stehen miteinander an den Spiralelementen 101 und 104 in Eingriff.

Während die bewegliche Spirale 105 um ihre eigene Achse mit einem vorgegebenen Radius dreht, werden Räume 106 bis 109 zwi schen den beiden Spiralelementen 101 und 104 in Richtung auf die Spiral-Mittelpunkte der Spiralenelemente 101 und 104 be wegt, während sie ihre Volumina verringern. Diese Bewegung verursacht, daß das Kältemittelgas in den Räumen 106 bis 109 verdichtet wird.

In den Endflächen der Spiralelemente 101 und 104 der festste henden und beweglichen Spirale 102 und 105 sind Nuten 110 und 111 ausgebildet. In den beiden Nuten 110 und 111 sind Dichtun gen 112 und 113 eingesetzt, um die Abdichtung mit den Endplat ten 100 und 103 der zusammengehörenden Spiralen 102 und 105 sicherzustellen. Die Nuten 110 und 111 sind um den Spiralen mittelpunkt der Spiralelemente 101 und 104 in einem Bereich von nahezu 540 Grad ausgebildet. Deshalb haben die Dichtungen 112 und 113 Längen, die dem Bereich von 540 Grad um den Spi ralmittelpunkt der Spiralenelemente 101 und 104 entsprechen und sind außerhalb dieses Bereichs nicht vorhanden.

Der Grund dafür ist folgender. Die Gasdrücke in den Räumen 108 und 109, die nahe den Mittelpunkten der beiden Spiralen 102 und 105 sind, sind hoch, während die Gasdrücke in den Räumen 106 und 107 am Umfang nicht so hoch sind. Deshalb ist es nicht notwendig, daß die Abdichtung am Umfang der Spiralelemente 101 und 104 verbessert wird, wodurch dort die Notwendigkeit für die Dichtungen 112 und 113 entfällt.

Wie es oben erwähnt wurde, ist es wünschenswert, daß die Um fangsabschnitte der Spiralelemente 101 und 104 dünner werden, um den Verdichter leichter zu bauen, da die Gasdrücke in den Räumen 106 und 107 am Umfang nicht so hoch sind. Wenn die Um fangsabschnitte der Spiralelemente 101 und 104 dünn gemacht werden, können die Dichtungen 112 und 113 an diesen dünnen Ab schnitten nicht vorgesehen werden. Weiterhin wird die Herstel lung der Nuten 110 und 111 einfacher und weniger Material ist für die Dichtungen 112 und 113 notwendig, wenn die Nuten 110 und 111 und die Dichtungen 112 und 113 kurz sind, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.

Allgemein ausgedrückt, hat der Spiralverdichter eine Toleranz bzw. ein Abmaß zwischen der feststehenden Spirale und der be weglichen Spirale. Mit anderen Worten ausgedrückt, besteht ein Spalt in der axialen Richtung zwischen beiden Spiralen.

Wenn sich die bewegliche Spirale 105 dreht, kann sich die be wegliche Spirale 105 leicht neigen, wie es z. B. in der Fig. 11 gezeigt ist, infolge der Veränderungen verschiedener Kräfte, die auf die bewegliche Spirale 105 einwirken. Diese Neigung der beweglichen Spirale 105 bewirkt, daß die Eckabschnitte der Umfangsendflächen der Spiralelemente 101 und 104 der festste henden und beweglichen Spirale 102 und 105, dort wo die Dich tungen 112 und 113 nicht vorhanden sind, die Endplatten 100 und 103 der zusammenarbeitenden Spiralen 102 und 105 berühren. Dieser Kontakt verursacht einen Energieverlust, Vibrationen oder Geräusche, oder kann die Endflächen der Spiralelemente 101 und 104 und die Endplatten 100 und 103 beschädigen, wenn der Verdichter arbeitet.

Um zu verhindern, daß die Endplatten 100 und 103 beschädigt werden, wird ein Verfahren zur Anbringung dünner Stahlplatten an die inneren Oberflächen der Endplatten 100 und 103 angewen det. Selbstverständlich erhöht dies die Anzahl der Bauteile. Darüber hinaus ist es damit nicht möglich, die Vibrationen und Geräusche zu verhindern oder Schäden von den Spiralelementen 101 und 104 fern zu halten, während die Beschädigung der End platten 100 und 103 verhindert werden kann.

Im Oberbegriff des neuen Anspruchs 1 wird jedoch von einem Spiralverdichter ausgegangen, wie er in der gattungsbildenden DE 36 14 614 A1 gezeigt ist.

Hierin ist offenbart, eine Abmessung δ', welche der Abstands höhe zwischen einem Dichtungselement und einen Nutengrund ent spricht, so zu bemessen, daß der in diesem Bereich sich aus bildende Luftspalt als Austrittabschnitt wirken kann, so daß eine Abmessungsveränderung eines Spiels A zwischen einer be weglichen und fixierten Spirale aufgrund thermischer Ausdeh nung aufgenommen werden kann. In dieser Druckschrift ist dar über hinaus offenbart, daß dann, wenn das Dichtungselement axial elastisch belastet wird, beispielsweise aufgrund axial wirkender thermischer Ausdehnung, auf eine Boden fläche der Grundplatte eine Rückführkraft durch das Dichtung selement wirkt, so daß die Grundplatte zurückgeführt wird, um ein vorbestimmtes Spiel A' zwischen der oberen Seite des Dichtung selements und der Bodenfläche der Grundplatte aufrechtzuerhal ten.

Angesichts dieses Stands der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiralverdichter zu schaffen, dessen Spiralelemente die Endplatten der zusammenarbeitenden Spiralen auch dann nicht berührt, wenn sich die eine Spirale bezüglich der gegenüberliegenden Spirale infolge Fertigungsto leranzen neigt, um somit Beschädigungen und Vibrationen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spiralverdich ter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht demzufolge darin, daß die Höhe zumindest einer Dichtung derart gewählt ist, daß ein Zusammenstoßen der Endfläche mit der gegenüberliegenden End platte bei einem Kippen der bewegbaren Spirale bezüglich der festen Spirale verhindert wird, wohingegen der Stand der Tech nik lediglich thermische Ausdehnungen berücksichtigt.

Zur Erreichung des vorstehend genannten Effekts wird die Höhe der Dichtung anhand der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Formel berechnet, wodurch darüber hinaus eine ausreichende Dichtigkeit und Stabilität der verwendeten Dich tungen gewährleistet ist.

Die Dichtungen sind aus einem synthetischen Kunststoffmaterial hergestellt, das ein abriebwiderstandsfähiges Material ent hält, wie zum Beispiel Kohlenstoff-Fasern oder Glasfasern.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform der vor liegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen allgemeinen Querschnitt eines Spi ralverdichters.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstel lung, die einen Ring und eine bewegliche Spirale erläutert.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstel lung, die eine Dichtung und die bewegliche Spirale erläutert.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt, der den Eingriff zwi schen der feststehenden Spirale und der beweglichen Spirale darstellt.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt, der ei nen Aufbau zur Verhinderung des Kontakts zwischen der bewegli chen Spirale und der feststehenden Spirale darstellt.

Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt, der die Abstände zwischen dem Spiralelement und der Dichtung der be weglichen Spirale und der Endplatte der feststehenden Spirale darstellt.

Fig. 7 zeigt einen vergrößerten Querschnitt, der die Abstände zwischen dem Spiralelement und der Dichtung der fest stehenden Spirale und der Endplatte der beweglichen Spirale darstellt.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung.

Fig. 8 zeigt einen allgemeinen Querschnitt eines Spi ralverdichters.

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstel lung, die hauptsächlich ein Gehäuse, einen Ring und eine be wegliche Spirale zeigt.

Die Fig. 10 und 11 zeigen den Stand der Technik.

Fig. 10 zeigt einen Querschnitt, der den Begriff zwi schen einer feststehenden Spirale und einer beweglichen Spi rale darstellt.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt, der die bewegliche Spirale im geneigten Zustand darstellt.

Eine Ausführungsform dieser Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 bis 7 beschrieben werden.

Wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, ist ein vorderes Gehäuse 3, das ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung besteht an eine feststehende Spirale 2 aus einer Aluminiumlegierung mit einem zentralen Gehäuse 1 befestigt. Eine Antriebswelle 4 wird dreh bar in dem vorderen Gehäuse 3 über ein Radiallager 5 getragen. Eine exzentrische Welle 6 ist an der Antriebswelle 4 befe stigt. Ein Gegengewicht 7 und eine Buchse 8 sind relativ zu einander drehbar an der exzentrischen Welle 6 abgestützt. Eine bewegliche Spirale 9 aus einer Aluminiumlegierung ist relativ drehbar auf der Buchse 8 an ihrem Träger 15 über ein Radialla ger 10 abgestützt, so daß sie der feststehenden Spirale 2 ge genüberliegt.

Die feststehende Spirale 2 umfaßt eine Endplatte 11, ein Spi ralelement 12, das mit der Endplatte 11 integriert ist und das zentrale Gehäuse 1, das ebenfalls mit der Endplatte 11 inte griert (einstückig ausgebildet) ist. Die bewegliche bzw. be wegbare Spirale 9 umfaßt eine Endplatte 13, ein Spiralelement 14, das mit der Endplatte 13 integriert ist und der Träger 15 ist ebenfalls mit der Endplatte 13 integriert.

Wie es in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, stehen die festste hende Spirale 2 und die bewegliche Spirale 9 miteinander an den Spiralelementen 12 und 14 in Eingriff, wobei eine Vielzahl von Räumen 16 bis 19 zwischen den Spiralelementen 12 und 14 ausgebildet ist, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist.

Wenn die Antriebswelle rotiert, dreht sich die exzentrische Welle 6 um die Achse der Antriebswelle 4 in einem gegebenen Radius herum. Wenn die Antriebswelle 4 rotiert, dreht sich deshalb die bewegliche Spirale 9 um die Achse der Antriebswel le 4 in einem gegebenen Radius herum. Diese Drehung bewirkt, daß sich die Räume 16 bis 19 in Richtung auf die Spiralmittel punkte der Spiralelemente 12 und 14 zubewegen, während die Vo lumina reduziert werden, wodurch das Kältemittelgas in den Räumen 16 bis 19 verdichtet wird.

Wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, liegt ein einzelner Druckaufnahmering 30 zwischen einer Wand 20 des vorderen Ge häuses 3 und der Endplatte 13 der beweglichen Spirale 9. Vor sprünge 34, die die Endplatte 13 der beweglichen Spirale 9 be rühren und Vorsprünge 33, die die Wand 20 des vorderen Gehäu ses 3 berühren, sind an vier Stellen des Druckaufnahmerings 30 ausgebildet. So wie das Gas verdichtet wird, wirkt die Ver dichtungsreaktionskraft auf die bewegliche Spirale 9 in axia ler Richtung an. Diese Verdichtungsreaktionskraft wird von der Wand 20 über die Vorsprünge 33 und 34 aufgenommen. Die Ab schnitte zwischen den Vorsprüngen 33 und 34 des Ringes 30 sind schmal bzw. dünn gehalten, und das Gas, das das Öl beinhaltet, passiert diese dünnen Abschnitte. Dementsprechend werden die Radiallager 10, etc. durch das Öl geschmiert.

Eine Verdrehsicherung (Rotationsverhinderungseinrichtung) 21, die die Drehung der beweglichen Spirale 9 um ihre Achse herum verhindert, erlaubt die vorstehend erwähnte Drehung, und ist zwischen der Endplatte 13 der beweglichen Spirale 9 und der Wand 20 des vorderen Gehäuses 3 angeordnet. Diese Verdrehsi cherung 21 hat eine Vielzahl von Ansätzen 23 (vier bei dieser Ausführungsform, aber nur einer ist dargestellt), die in Boh rungen 22 der Wand 20 eingesetzt sind, und eine Vielzahl von Ansätzen 25, die in Bohrungen 24 der Endplatte 13 der bewegli chen Spirale 9 eingesetzt sind.

Eine Vielzahl von Bohrungen 31 sind in dem Ring 30 (an vier Stellen bei dieser Ausführungsform) ausgebildet. Stifte 32 sind in die jeweiligen Bohrungen 31 eingesetzt und somit an dem Ring 30 gesichert. Diese Stifte 32 sind lose in die jewei ligen Ansätze 23 und 25 eingesetzt. Der Eingriff der Stifte 32 in die Ansätze 23 und 25 verhindert die Rotation der bewegli chen Spirale 9.

Eine Einlaßöffnung (nicht dargestellt) ist in dem vorderen Ge häuse 3 ausgebildet. Eine Saugkammer 40 ist in dem zentralen Gehäuse 1 so ausgebildet. Daß sie beide Spiralelemente 12 und 14 umgibt. Das Gas wird den Räumen 16 bis 19 von der Einlaß öffnung über die Saugkammer 40 zugeführt.

Ein hinteres Gehäuse 41 ist an der feststehenden Spirale 2 be festigt. Eine Ausstoßkammer 42 ist zwischen der feststehenden Spirale 2 und dem hinteren Gehäuse 41 ausgebildet. Eine Öff nung 43 zur Weiterleitung des verdichteten Gases aus den Räu men 16 bis 19 ist in der Endplatte 11 der feststehenden Spira le 2 ausgebildet, und ein Blattventil 44 ist an der Endplatte 11 in der Ausstoßkammer 42 vorgesehen. Ein Halter 45 verhin dert das zu starke Öffnen des Blattventils 44. Eine Ausstoß öffnung 46, die das Gas von der Ausstoßkammer 42 zu einem nicht dargestellten externen Kühlmittelkreislauf liefert, ist in dem hinteren Gehäuse 41 ausgebildet.

Das zentrale Gehäuse 1, das vordere Gehäuse 3 und das hintere Gehäuse 41 bilden das Gehäuse des Verdichters.

Wie in den Fig. 1, 3, 4 und 5 gezeigt ist, ist eine Nut 50 in der Endfläche des Spiralelementes 14 der beweglichen Spira le 9 ausgebildet, und zwar in der Richtung der Erstreckung des Spiralelementes 14 von dem Mittelpunkt des Spiralelementes 14 aus. Die Nut 50 ist in einem Bereich von annähernd 560 Grad von dem Spiralmittelpunkt des Spiralelementes 14 ausgebildet. Eine spiralförmige Dichtung 51 zur Herstellung der (Gas- bzw. Luft-) Abdichtung ist in die Nut 50 eingesetzt bzw. eingepaßt. Deshalb hat die Dichtung 51 eine Länge von nahezu 560 Grad. Eine Nut 52 ist in der Endfläche des Spiralelementes 12 der feststehenden Spirale 2 ausgebildet, und zwar in die Richtung der Erstreckung des Spiralelementes 12 vom Spiralmittelpunkt des Spiralelementes 12 in einem Bereich von annähernd 540 Grad, und eine Dichtung 53 (ähnlich der Dichtung 51) ist in die Nut 52 eingepaßt.

Für die Dichtungen 51 und 53 wird ein synthetisches Kunst stoffmaterial eingesetzt, das kurze Fasern eines abriebwider standsfähigen Materials enthält, so wie zum Beispiel Kohlen stoff-Fasern oder Glasfasern. Dementsprechend haben die Dich tungen 51 und 53 einen gewissen Grad an Steifigkeit mit ver besserten Abdichteigenschaften und haben einen hervorragenden Abriebwiderstand.

Wie in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigt ist, ist ein Abmaß, eine Toleranz oder ein Spalt α1 zwischen der Endfläche des Spirale lementes 14 der beweglichen Spirale 9 und der Endplatte 11 der feststehenden Spirale 2 gesetzt. Eine Toleranz oder ein Spalt β1 ist zwischen der Dichtung 51 der beweglichen Spirale 9 und der Endplatte 11 der feststehenden Spirale 2 vorhanden. Eine Toleranz oder ein Spalt α2 ist zwischen der Endfläche des Spi ralelementes 12 der feststehenden Spirale 2 und der Endplatte 13 der beweglichen Spirale 9 gesetzt. Eine Toleranz oder ein Spalt β2 ist ähnlicherweise zwischen der Dichtung 53 der fest stehenden Spirale 2 und der Endplatte 13 der beweglichen Spi rale 9 vorhanden.

Die Spalte α1 und α2 sind etwa 4/100 bis 1/10 mm groß. Die Spalte β1 und β2 sind etwa 5/100 bis 1/10 mm groß. Die Höhen ω1 und ω2 der beiden Dichtungen 51 und 53 der Spiralelemente 12 und 14 betragen etwa 1/100 bis 4/100 mm.

Sobald die Antriebswelle 4 durch die Rotation des Motors (nicht dargestellt) in Drehung versetzt wird, bewirkt die ex zentrische Welle 6, daß sich die bewegliche Spirale 9 dreht. Die Drehung der beweglichen Spirale 9 verursacht, daß sich die Räume 16 bis 19 in Richtung auf den Spiralmittelpunkt zu bewe gen, während ihre Volumina reduziert werden, wodurch das Gas in den Räumen 16 bis 19 verdichtet wird. Das verdichtete Gas strömt aus der Öffnung 43, öffnet das Blattventil 44, strömt in die Ausstoßkammer 42 und wird über die Auslaßöffnung 46 in den externen Kühlmittelkreislauf geleitet (nicht dargestellt).

Die Verdichtungsreaktionskraft an der Spirale 9 wirkt so, daß sich die bewegliche Spirale 9 mit Bezug zu der Achse der Welle 4 während der Drehung neigt. Bei dieser Ausführungsform sind die Höhen ω1 und ω2 der Dichtungen 51 und 53 so festgesetzt, daß sich die Spiralelemente 12 und 14 der beiden Spiralen 2 und 9 und die Endplatten 13 und 11 der zusammenarbeitenden Spiralen 9 und 2 nicht berühren, sogar wenn sich die bewegli che Spirale 9 neigt. Mit anderen Worten ausgedrückt, wenn sich die bewegliche Spirale 9 neigt, hindern die Dichtungen 51 und 53 die Spiralelemente 12 und 14 daran, die Endplatten 11 und 13 zu berühren.

Zum Beispiel wird durch die Antriebskraft der exzentrischen Welle 6, die auf den Träger 15 der beweglichen Spirale 9 in der Richtung eines Pfeils 37 einwirkt, und die Verdichtungsre aktionskraft, die auf das Spiralelement 14 der beweglichen Spirale 9 in der Richtung des Pfeils 38 wirkt, eine schräg auf die bewegliche Spirale 9 einwirkende Kraft verursacht. Da der Ring 30 einfach zwischen die bewegliche Spirale 9 und die Wand 20 des vorderen Gehäuses 3 eingesetzt ist, wirkt eine schräg gerichtete Kraft in der gleichen Richtung als wie die Kraft, die auf die bewegliche Spirale 9 einwirkt, ebenso auf den Ring 30 ein, und zwar über einen Kontaktpunkt 35 zwischen der Ecke des Vorsprungs 33 des Rings 30 und der Wand 20. Deshalb neigt sich die bewegliche Spirale 9 um den Kontaktpunkt 35. Der Be trag der Neigung der beweglichen Spirale 9 ist am größten, wenn der Mittelpunkt des Kontakts zwischen dem Ring 30 und der Wand 20 der Punkt 35 ist.

Zu dieser Zeit können die Umfangsabschnitte der Spiralelemente 12 und 14 von beiden Spiralen 2 und 9, d. h., die Kanten bzw. Ecken der Endflächen der Abschnitte, an denen die Dichtungen nicht vorhanden sind, die Endplatten 11 und 13 der gegenüber liegenden Spirale 2 und 9 berühren, wenn die Dichtungen 51 der beweglichen Spirale 9 im unteren Toleranzbereich ausgebildet ist und die Dichtung 53 der feststehenden Spirale im unteren Toleranzbereich ausgebildet ist.

Um dies zu verhindern, werden die Höhen ω1 und ω2 der Dichtun gen 51 und 53 von den Endflächen der Spiralelemente 12 und 14 wie folgt festgesetzt. Zuerst wird die Höhe der Dichtung 51 der beweglichen Spirale 9 wie folgt definiert.

Mit einem vorgegebenen Neigungswinkel der beweglichen Spirale 9 von θ1, sind die folgenden Bedingungsgleichungen (1) und (2) erfüllt.

α1 < κ1 . θ1 < λ1 . θ1 < β1 ... (1)

wobei κ1 der Radius der Neigung des Umfangsabschnittes des Spiralelementes 14 zu der Endfläche um den Kontaktpunkt 35 ist, und λ1 der Radius der Neigung des Umfangsabschnittes der Dichtung 51 zu der Endfläche um den Kontaktpunkt 35 ist. Es sollte bemerkt werden, daß:

q1 < 0.1 Grad
α1 = β1 + ω1 ... (2)

und

β1 < α1(λ1/κ1) ... (3)

ist.

Aus der Gleichung (2) folgt,

β1 = α1 - ω1 ... (4)

so daß die Gleichungen (3) und (4) ergeben:

α1 - ω1 < α1(λ1/κ1) ... (5)

Somit wird die Höhe ω1 der Dichtung 51 so festgesetzt, daß die folgende Gleichung (6) erfüllt ist.

α1 < ω1 < α1{1 - (λ1/κ1)} ... (6)

Ähnlich wird die Höhe ω2 der Dichtung 53 der feststehenden Spirale 2 festgesetzt, so daß die folgende Gleichung (7) er füllt ist.

α2 < ω2 < α2{1 - (λ2/κ2)} ... (7)

wobei κ2 der Radius der Neigung des Umfangsabschnittes des Spiralelementes 12 zu der Endfläche um den Kontaktpunkt 36 ist, und λ2 der Radius der Neigung des Umfangsabschnittes der Dichtung 53 zu der Endfläche um den Kontaktpunkt 36 ist.

Entsprechend dieser ersten Ausführungsform, wie es oben be reits beschrieben worden ist, kann sich die bewegliche Spirale 9 geringfügig bzw. leicht neigen, wie oben erwähnt, infolge der Toleranzen oder der Spalte α1, β1, α2 und β2 zwischen der beweglichen Spirale 9 und der feststehenden Spirale 2. Da die Höhen ω1 und ω2 der Dichtungen 51 und 53 so festgesetzt sind, daß die Gleichungen (6) und (7) erfüllt sind, berühren die Endflächen der Spiralelemente 12 und 14 die Endplatten 13 und 11 der zusammenarbeitenden beweglichen und feststehenden Spi rale 9 und 2 nicht.

Dies beseitigt einen Energieverlust beim Betrieb des Verdich ters, verhindert, daß die feststehende und bewegliche Spirale 2 und 9 beschädigt werden und kann das Auftreten von Geräu schen und Vibrationen unterdrücken. Zusätzlich erhöht sich nicht die Anzahl der Bauteile, da die Höhen ω1 und ω2 der Dichtungen 51 und 53 in einem vorgegebenen Bereich gehalten werden, um die obigen Vorteile zu erreichen.

Nebenbei bemerkt tragen die Spiralmittelpunktseiten der Dich tungen 51 und 53 kaum zur Verhinderung der Berührung zwischen den Spiralelementen 12 und 14 und den Endplatten 11 und 13 bei. Deshalb müssen die Gleichungen (6) und (7) von den Spi ralmittelpunktsabschnitten der Dichtungen 51 und 53 nicht not wendigerweise erfüllt werden, und lediglich die Toleranzen sollten eingehalten werden. Selbstverständlich können die Gleichungen (6) und (7) für alle Abschnitte der Dichtungen 51 und 53, von dem Umfang bis zum Zentrum erfüllt sein.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Aufbau zur Verhinderung der Drehung der beweglichen Spirale 9 und ist nicht mit dem Ring 30 versehen.

Eine ringförmige Platte 60 ist an der Wand 20 des vorderen Ge häuses 3 vorgesehen. Durch Stifte 61, die an der Wand 20 in die Bohrungen 62 in der Platte 60 eingesetzt sind, wird die Platte 60 befestigt. Diese Platte 60 bildet einen Teil der Wand 20 des vorderen Gehäuses 3. Die bewegliche Spirale 9 be rührt die Platte 60 an einem Vorsprung 67 der Endplatte 13. So wie sich die bewegliche Spirale 9 dreht, gleitet sie deshalb an der Platte 60, die ein Teil der Wand 20 ist. Die Verdich tungsreaktionskraft zu dieser Zeit der Gasverdichtung wird an der Wand 20 aufgenommen. Einschnitte 63 sind an der inneren Oberfläche der Platte 60 an vier Stellen im gleichen Abstand ausgebildet. Erste Stifte 64 sind an der Wand 20 befestigt, so daß sie in den Einschnitten 63 positioniert werden. Insgesamt vier Ringe 65 sind an den jeweiligen Einschnitten 63 angeord net und die ersten Stifte 64 sind lose in diese Ringe 65 ein gesetzt. Zweite Stifte 66 sind an der Endplatte 13 der beweg lichen Spirale 9 befestigt und sind lose in die Ringe 65 ein gesetzt.

Die Ringe 65 und die ersten und zweiten Stifte 64 und 66 ver hindern die Rotation der beweglichen Spirale 9. Dementspre chend dreht sich die bewegliche Spirale 9 zur Gasverdichtung zusammen mit der Drehung der Ringe 65, wenn die Antriebswelle 4 rotiert.

Bei der zweiten Ausführungsform ist die bewegliche Spirale 9 um einen Kontaktpunkt 68 zwischen der Platte 60 und der Kante der Endplatte 13 der beweglichen Spirale 9 geneigt. Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Höhen der Dichtungen 51 und 53 ebenso auf Werte festgesetzt, die verhindern, daß die Spi ralelemente 12 und 14 die Endplatten 11 und 13 der zusammenar beitenden Spiralen 2 und 9 berühren. Weiterhin ist die Struk tur, die durch die Gleichungen (6) und (7) ausgedrückt wird, ebenso in der zweiten Ausführungsform eingesetzt. In diesem Fall liegt das Zentrum der Neigung der beweglichen Spirale 9 zwischen der Ecke der Endplatte 13 der beweglichen Spirale 9 und der Wand 20.

Bei der zweiten Ausführungsform wird deshalb der Kontakt zwi schen den Umfangsendflächen der Spiralelemente 12 und 14 und den Endplatten 11 und 13 verhindert, ohne das die Anzahl der Bauteile erhöht wird, wodurch es ermöglicht wird einen Ener gieverlust und eine Beschädigung der feststehenden und beweg lichen Spirale 2 und 9 zu verhindern, und wodurch Vibrationen und Geräusche unterdrückt werden.

Obwohl die Höhen der Dichtungen 51 und 53 der feststehenden und beweglichen Spiralen 2 und 9 auf die Werte ω2 und ω1 fest gesetzt werden, die verhindern, daß die Spiralelemente 12 und 14 die Endplatten 11 und 13 bei der ersten und zweiten Ausfüh rungsform berühren, kann bereits der Einsatz nur einer der Dichtungen 53 oder 51 dazu beitragen, zu verhindern, daß die Spiralelemente 12 und 14 die Endplatten 11 und 13 berühren. In diesem Fall sollte diese Erfindung die Dichtung 51 der beweg lichen Spirale 9 einsetzen, da es die bewegliche Spirale 9 ist, die geneigt ist.

Ein Verdichter hat eine feststehende Spirale 2 und eine beweg bare Spirale 9. Beide Spiralen 2 und 9 haben Endplatten 11 und 13 und Spiralelemente 12 und 14, die mit ihren Endplatten 11 und 13 integriert sind. Beide Spiralen 2 und 9 stehen mitein ander an den Spiralelementen 12 und 14 in Eingriff. Zwischen räume 16 bis 19 sind zwischen beiden Spiralelementen 12 und 14 ausgebildet. Die Zwischenräume 16 bis 19 bewegen sich in Rich tung auf die Mitten der Spiralelemente 12 und 14, während ihre Volumina in Übereinstimmung mit der Drehung der bewegbaren Spirale 9 verringert werden, wodurch Kühlmittelgas verdichtet wird. Nuten 52 und 50 sind in den Endflächen der Spiralelemen te 12 und 14 von beiden Spiralen, der feststehenden und der bewegbaren Spirale 2 und 9 ausgebildet. In diese Nuten 52 und 50 sind Dichtungen 53 und 51 eingesetzt, um Luft- bzw. Gas dichtheit mit den zusammenpassenden Endplatten 12 und 14 si cherzustellen. Eine Höhe von zumindest einer Dichtung 53 und 51 von der Endfläche des Spiralelementes 12 und 14 ist auf ei nen Wert festgesetzt, der verhindert, daß Umfangsendflächen der Spiralelemente 12 und 14 die Endplatten 13 und 11 der zu sammenpassenden Spiralen 2 und 9 berühren, wobei die bewegbare Spirale 9 geneigt ist, basierend auf einer Montagetoleranz zwischen der feststehenden Spirale 2 und der bewegbaren Spira le 9.

Claims

1. Spiralverdichter mit einem Gehäuse (3) sowie einer feststehenden Spirale (2) und einer beweglichen Spirale (9), von denen jede Endplatten (11, 13) und Spiralelemente (12, 14) hat, die so miteinander in Eingriff stehen, daß ein Spalt zwischen jeder Endplatte und dem Spiralelement der anderen Spirale entsteht,
wobei die feststehende Spirale (2) und die bewegliche Spirale (9) jeweils Endflächen haben, an denen Nuten (52, 50) ausgebildet sind;
in die Spiraldichtungen (53, 51) zur Abdichtung der Spalte eingesetzt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest eine der Dichtungen (53, 51) bezüglich ihrer zugehörigen Endfläche eine solche Höhe hat, daß das Spiralelement (12, 14), von dem die zumindest eine Dichtung sich erstreckt und eine benachbarte Endplatte (11, 13) der gegenüberliegenden Spirale ohne Berührung miteinander sind, wenn sich die bewegliche Spirale (9) in einer geneigten Lage befindet, in der sie sich an einem Kontaktpunkt (35) am Gehäuse (3) abstützt,
wobei die Höhe (ω1) der zumindest einen Dichtungen durch eine erste Formel definiert ist:
α1 < ω1 < α1 {1 - (λ1/κ1)}
in der α1 einen Spalt zwischen der zugehörigen Endfläche des Spiralelements (12, 14) und der benachbarten Endplatte (11, 13) darstellt, λ1 einen Radius einer Bogenortskurve darstellt, die durch eine Drehbewegung einer vom Kontaktpunkt (35) entferntesten Kante der zumindest einen Dichtung (53, 51) um den Kontaktpunkt (35) entsteht, und wobei κ1 einen Radius einer Bogenortskurve darstellt, die durch eine Drehbewegung einer vom Kontaktpunkt entferntesten Kante des zugehörigen 1 Spiralelements (12, 14) um den Kontaktpunkt (35) entsteht.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Spiralelemente (12, 14) die Dichtung (53, 51) nur an einer inneren Erstreckung der jeweiligen Endfläche aufweist.

3. Spiralverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Dichtung (53, 51) um 540 Grad vom Zentrum des Spiralelements (12, 14) erstreckt.

4. Spiralverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spiraldichtung (53, 51) aus einem synthetischen Kunststoff besteht, der ein abriebwiderstandsfähiges Material, wie Kohlenstoff-Fasern oder Glasfasern enthält.

5. Spiralverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (30) zwischen die bewegliche Spirale (9) und das Gehäuse (3) eingesetzt ist, der die Verdichtungsreaktionskraft von der beweglichen Spirale (9) aufnimmt und der diese Reaktionskraft auf das Gehäuse (3) weiterleitet.

6. Spiralverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine unterste Ecke des Rings (30) und das Gehäuse (3) in dem Kontaktpunkt (35) in Berührung gehalten werden.

7. Spiralverdichter nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Spirale (9) um eine Achse einer Antriebswelle rotiert, um an dem Gehäuse (3) zu gleiten.

8. Spiralverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (53) an der feststehenden Spirale (2) eine Höhe (ω2) hat, die durch eine zweite Formel festgelegt ist:
α2 < ω2 < α2{1 - λ2/κ2)}
wobei α2 einen Spalt zwischen der Endfläche des Spiralelements (14) und der Endplatte (13) der beweglichen Spirale (9) dargestellt, λ2 einen Radius einer Bogenortskurve darstellt, die durch eine Drehbewegung einer Kante der Dichtung (53) um einen Drehpunkt (36) entsteht, in dem eine oberste Ecke des Rings (30) und das Gehäuse (3) in Berührung gehalten werden und wobei κ2 einen Radius einer Bogenortskurve darstellt, die durch eine Drehbewegung einer Kante des Spiralelements (12) um den Drehpunkt (36) entsteht, wobei diese zweite Formel auf einen äußeren Umfangsabschnitt der Dichtung (53) und des Spiralelements (12) angewendet wird.