DE60111601T2 - Spiralverdichter - Google Patents

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Kazuhiro Kariya-shi Kuroki
Kazuo Kariya-shi Kobayashi
Shinji Kariya-shi Tsubai
Yasushi Kariya-shi Watanabe
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Spiralverdichter, die ein Fluid (z.B. ein Kühlgas) durch Verwendung von feststehenden und bewegbaren Spiralen komprimieren können, und das komprimierte Fluid über ein Ablassventil ablassen können. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Spiralverdichter, die eine kompakte innere Struktur aufweisen, und die bei Fahrzeug-Klimaanlagensystemen verwendet werden.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein bekannter Spiralverdichter ist in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. H11-2194 offenbart, wobei der Spiralverdichter eine Antriebswelle, ein Antriebswellenelement mit einer Kurbelwelle, die an die Antriebswelle gekoppelt ist, eine feststehende Spirale und eine bewegbare Spirale, die an die Kurbelwelle gekoppelt ist, umfasst. Eine Kompressionskammer ist durch einen Raum zwischen der feststehenden Spirale und der bewegbaren Spirale definiert. Wenn die Antriebswelle rotiert, rotiert das Antriebswellenelement zusammen mit der Antriebswelle, und gleichzeitig bewegt sich das Antriebswellenelement orbitierend um eine Rotationsachse, oder dreht sich um sie. Die Dreh- oder Orbitalbewegung des Antriebswellenelements wird an die bewegbare Spirale mittels eines Lagerelements übertragen, das zwischen dem Antriebswellenelement und der bewegbaren Spirale vorgesehen ist. Wenn sich die bewegbare Spirale orbitierend bezüglich der feststehenden Spirale bewegt, wird das Volumen der Kompressionskammer vermindert, und somit wird das in die Kompressionskammer gezogene Fluid komprimiert und aus der Ablassöffnung abgelassen. Die Ablassöffnung ist in der bewegbaren Spirale in Übereinstimmung mit der Kompressionskammer bei ihrem minimalen Volumen definiert. Die Ablassöffnung wird mittels eines Ablassventils geöffnet und geschlossen. Wenn das Ablassventil die Ablassöffnung schließt, kann ein Rückfluss des komprimierten Fluids zu der Kompressionskammer verhindert werden. Auf der anderen Seite, wenn das Ablassventil die Ablassöffnung öffnet, kann das komprimierte Fluid aus der Ablassöffnung abgelassen werden.
  • In der JP 11-022659 wird eine Spiralfluidmaschine beschrieben, mit einer verbesserten Balance einer bewegbaren Verbindung, um Vibrationen zu vermindern und um die Größe und das Gewicht der Maschine zu vermindern.
  • Um den Energieverlust während des Betriebs des Spiralverdichters zu verringern, ist es notwendig die Wärmeerzeugung zu vermindern, die dadurch bewirkt wird, dass die Kurbelwelle das Lagerelement unter Reibung berührt. Somit wurden, um eine derartige Wärmeerzeugung zu verringern, die Oberflächenbereiche der Kurbelwelle und des Lagerelements durch ein Reduzieren der Durchmesser der Kurbelwelle und des Lagerelements verringert. Der Abschnitt der bewegbaren Spirale, der das Ablassventil umfasst, muss jedoch folglich auch verringert werden, wenn die Durchmesser der Kurbelwelle und des Lagerelements reduziert sind. Als Folge davon muss auch bei dem Ablassventil die Größe verringert werden, wodurch Design-Optionen für das Ablassventil begrenzt werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung verbesserte Spiralverdichter zu schaffen, die den Energieverlust aufgrund der Wärmeerzeugung verringern können, die dadurch bewirkt wird, dass sich die rotierenden Abschnitte des Spiralverdichters unter Reibung berühren, während dennoch ein ausreichender Bereich geschaffen wird, um ein Ablassventil zu installieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Spiralverdichter geschaffen, mit: einer feststehenden Spirale; einer Antriebswelle; einer Kurbelwelle, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist; einem Lagerelement, das mit der Kurbelwelle gekoppelt ist; einer bewegbaren Spirale, die mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, wobei die bewegbare Spirale an die feststehende Spirale angrenzend angeordnet ist, und die bewegbare Spirale einen Ansatz aufweist, der sich in der axialen Richtung der Kurbelwelle erstreckt; einer Kompressionskammer, die durch einen Raum zwischen der feststehenden Spirale und der bewegbaren Spirale definiert ist, wobei ein Fluid in der Kompressionskammer komprimiert wird, wenn sich die bewegbare Spirale bezüglich der feststehenden Spirale dreht oder orbitierend bewegt; einer Ablassöffnung, die innerhalb der bewegbaren Spirale definiert ist und durch die das komprimierte Fluid zu einer der feststehenden Spirale abgewandten Seite ablassbar ist; einem Ablassventil, das mit der Ablassöffnung gekoppelt ist, und zum Öffnen und Schließen der Ablassöffnung betreibbar ist; gekennzeichnet durch einen Abstandshalter, der zwischen dem Ansatz und dem Lagerelement vorgesehen ist, wobei der Abstandshalter eine orbitierende Bewegung bzw. Orbitalbewegung der Kurbelwelle an die bewegbare Spirale überträgt.
  • Bei Spiralverdichtern gemäß der vorliegenden Lehre ist eine Kurbelwelle an eine bewegbare Spirale gekoppelt, und die bewegbare Spirale dreht sich oder bewegt sich orbitierend über ein Lagerelement. Ferner ist ein Abstandshalter zwischen dem Ansatz der bewegbaren Spirale und dem Lagerelement angeordnet.
  • Gemäß der vorliegenden Lehre kann, weil der Abstandshalter zwischen dem Ansatz und dem Lagerelement vorgesehen ist, der Durchmesser des Lagerelements reduziert sein, während der Durchmesser des Ansatzes nicht reduziert wird. Das heißt, die bewegbare Spirale kann einen ausreichenden Bereich aufweisen, um ein Ablassventil anzubringen, und deshalb ist es nicht notwendig, die Abmessung eines Ablassventils zu verringern. Auf der anderen Seite kann die Wärmeerzeugung aufgrund des Reibungskontakts zwischen dem Ansatz und dem Lagerelement verringert werden, weil der Durchmesser des Lagerelements und der Durchmesser der Kurbelwelle mittels des Abstandshalters reduziert werden können. Deshalb kann ein kompaktes Raumdesign der Spiralverdichter realisiert werden.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung, zusammen mit der beigefügten Zeichnung und den Ansprüchen, leicht verstanden werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Spiralverdichter gemäß der repräsentativen Ausführungsform.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Der repräsentative Spiralverdichter kann zum Beispiel eine feststehende Spirale, eine Antriebswelle, eine Kurbelwelle, ein Lagerelement, eine bewegbare Spirale mit einem Ansatz, einen Abstandshalter, eine Kompressionskammer, eine Ablassöffnung und ein Ablassventil umfassen.
  • Die Kurbelwelle kann mit der Antriebswelle gekoppelt sein, und das Lagerelement kann mit der Kurbelwelle gekoppelt sein. Die bewegbare Spirale kann mit der Kurbelwelle gekoppelt sein, und wird sich somit um die Rotationsachse der Antriebswelle orbitierend bewegen oder drehen, wenn die Antriebswelle rotiert. Der Ansatz der bewegbaren Spirale kann sich in der axialen Richtung der Kurbelwelle erstrecken. Der Abstandshalter kann zwischen dem Ansatz und dem Lagerelement angeordnet sein. Die Kompressionskammer kann durch einen Raum zwischen der feststehenden Spirale und der bewegbaren Spirale definiert sein. Somit kann ein in die Kompressionskammer gezogenenes Fluid in der Kompressionskammer komprimiert werden, wenn sich die bewegbare Spirale bezüglich der feststehenden Spirale dreht oder orbitierend bewegt. Die Ablassöffnung kann innerhalb der bewegbaren Spirale definiert sein, um das komprimierte Fluid zu der gegenüberliegenden Seite der feststehenden Spirale abzulassen, und das Ablassventil kann die Ablassöffnung öffnen und schließen.
  • Das Lagerelement ist vorzugsweise an den Ansatz über den Abstandshalter gekoppelt. Somit kann die Orbitalbewegung der Kurbelwelle an den Ansatz der bewegbaren Spirale über das Lagerelement übertragen werden. Das Lagerelement muss nicht den gleichen Durchmesser wie der Ansatz aufweisen, da der Abstandshalter zwischen dem Lagerelement und dem Ansatz angeordnet ist. Somit kann das Lagerelement eine relativ kleine Abmessung aufweisen. Deshalb kann die Wärmeerzeugung, die durch einen Reibungskontakt des Lagerelements mit der Kurbelwelle verursacht wird, vermindert werden, und der Energieverlust während des Betriebs des Spiralverdichters kann minimiert werden. Ferner muss der Ansatz nicht den gleichen Durchmesser wie das Lagerelement aufweisen, weil der Abstandshalter zwischen dem Ansatz und dem Lagerelement angeordnet ist. Deshalb ist es nicht notwendig, die Abmessungen der bewegbaren Spirale zu verringern, und somit kann ein ausreichender Bereich zum Definieren des Ablassventils innerhalb der bewegbaren Spirale vorgesehen werden.
  • Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehre kann das Ablassventil vorzugsweise ein Blattventil und einen Halter umfassen, der das Blattventil hält. Vorzugsweise kann der Abstandshalter an der inneren Umfangsoberfläche des Ansatzes befestigt sein, und einen Kontakt mit dem Ablassventil herstellen. Bei dieser Verbindung, wenn das Ablassventil durch das Blattventil und den Halter definiert ist, kann der Abstandshalter vorzugsweise den Halter, der das Blattventil hält, berühren. Durch ein Befestigen des Abstandshalters an dem Ansatz kann das an der bewegbaren Spirale vorgesehene Blattventil durch den Abstandshalter zusammen mit dem Halter gehalten werden, wobei der Abstandshalter auch an der bewegbaren Spirale vorgesehen ist. Deshalb kann eine relative Verschiebung des Ablassventils bezüglich des Abstandshalters verhindert werden. Ferner kann das Lagerelement vorzugsweise ein Gleit- oder Nadellager sein.
  • Jedes der oben und unten offenbarten zusätzlichen Merkmale und Verfahrensschritte kann getrennt, oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Verfahrensschritten verwendet werden, um verbesserte Spiralverdichter und Verfahren zum Design und zur Verwendung derartiger Spiralverdichter zu schaffen. Repräsentative Beispiele der vorliegenden Erfindung, die viele dieser zusätzlichen Merkmale und Verfahrensschritte in Verbindung verwenden, werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Die ausführliche Beschreibung dient lediglich dazu, dass sie einem Fachmann weitere Details zur Ausübung bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehren lehrt, und es ist nicht beabsichtigt, dass sie den Umfang der Erfindung beschränkt. Lediglich die Ansprüche definieren den Umfang der beanspruchten Erfindung. Deshalb müssen die in der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbarten Kombinationen der Merkmale und Schritte nicht unbedingt notwendig sein, um die Erfindung in ihrem weitesten Sinn auszuführen, und werden stattdessen lediglich gelehrt, um einige repräsentative Beispiele der Erfindung besonders zu beschreiben, deren detaillierte Beschreibung nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung dargelegt wird.
  • Ein repräsentativer Spiralverdichter 1 wird in 1 gezeigt, und kann vorzugsweise in einem Kühlmittel-Zirkulationskreislauf in einem Fahrzeug-Klimaanlagensystemen verwendet werden. Wie in 1 gezeigt, umfasst der repräsentative Spiralverdichter 1 ein Gehäuse 1a, das durch ein zentrales Gehäuse 4, ein Motorgehäuse 6 und ein Endgehäuse 2a definiert wird. Eine feststehende Spirale 2 ist in dem Endgehäuse 2a angeordnet. Eine bewegbare Spirale 20 und andere Vorrichtungen, welche die bewegbare Spirale 20 antreiben, sind auch in dem Gehäuse 1a angeordnet. Eine Endoberfläche des zentralen Gehäuses 4 ist mit dem Endgehäuse 2a gekoppelt, und eine andere Endoberfläche des zentralen Gehäuses 4 ist mit dem Motorgehäuse 6 gekoppelt. Eine Antriebswelle 8 wird durch Radiallager 10 und 12 in beiden, dem zentralen Gehäuse 4 und dem Motorgehäuse 6, drehbar gestützt. In dem zentralen Gehäuse 4 ist eine Kurbelwelle 14 integral bzw. einstückig mit dem Ende der Antriebswelle 8 gekoppelt.
  • Zwei beiderseitig ebene Abschnitte 14a sind an der Kurbelwelle 14 ausgebildet. In 1 wird jedoch lediglich ein ebener Abschnitt 14a gezeigt, um die Erklärung einfach gestalten zu können. Eine Hülse 16 ist mit der Kurbelwelle 14 mittels der ebenen Abschnitte 14a verbunden, so dass die Hülse 16 zusammen mit der Kurbelwelle 14 rotieren kann. Ein Ausgleichsgewicht 18 ist an einem Ende der Hülse 16 angebracht, so dass das Ausgleichsgewicht 18 mit der Kurbelwelle 14 zusammen rotieren kann. Die bewegbare Spirale 20 umfasst einen rohrförmigen Ansatz 24a, der an der Oberfläche vorgesehen ist, die der feststehenden Spirale 2 gegenüberliegt (auf der rechten Seite der bewegbaren Spirale 20 in 1). Ferner koppelt ein Gleitlager 22 die Hülse 16 an die innere Umfangsoberfläche des Ansatzes 24a über den Abstandshalterring 60. Das Gleitlager 22 ist ein repräsentatives Beispiel eines „Lagerelements", wie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet.
  • Die feststehende Spirale 2 umfasst eine feststehende Spiralwand (volute wall) 28, die von einer Grundplatte 26 der feststehenden Spirale 2 zu der bewegbaren Spirale 20 vorsteht. Die bewegbare Spirale 20 umfasst eine bewegbare Spiralwand 30, die von der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 zu der feststehenden Spirale 2 vorsteht. Die feststehende Spiralwand 28 und die bewegbare Spiralwand 30 sind aneinander grenzend angeordnet, und vorzugsweise ausgerichtet, um miteinander in Kontakt zu gelangen oder ineinander einzugreifen. Eine Enddichtung 28a ist an dem oberen Ende der feststehenden Spiralwand 28 vorgesehen, und eine Enddichtung 30a ist an dem oberen Ende der bewegbaren Spiralwand 30 vorgesehen. Die Spiralwände sind auch im Stand der Technik als Spiralwindungen bekannt, und diese Begriffe können austauschbar verwendet werden.
  • Die feststehende Spiralwand 28 und die bewegbare Spiralwand 30 gelangen miteinander in Kontakt, und sind ineinander eingreifend positioniert. Als Folge davon wird eine Kompressionskammer 32 mit einer sichelförmigen Form in dem Raum definiert, der durch die feststehende Spiralgrundplatte 26, die feststehende Spiralwand 28, die bewegbare Spiralgrundplatte 24, und die bewegbare Spiralwand 30 umgeben ist. Wenn die Antriebswelle 8 rotiert, dreht sich die Kurbelwelle 14 oder bewegt sich orbitierend um die Rotationsachse der Antriebswelle 8. Die Rotationsachse kann als die mittige Längsachse der Antriebswelle 8 definiert werden. Somit definiert der Abstand zwischen der Kurbelwelle 14 und der Rotationsachse der Antriebswelle 8 den Durchmesser des Orbitalpfads. Wenn sich die bewegbare Spirale 20 dreht oder orbitierend um die Rotationsachse der Antriebswelle 8 bewegt, versetzt das Ausgleichsgewicht 18 die durch die Drehung der bewegbaren Spirale 20 bewirkte Zentrifugalkraft.
  • Eine Ablassöffnung 50 ist innerhalb der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 definiert. Ferner ist ein Blattventil 54 in einer Ventillagerkammer 52 vorgesehen. Die Ventillagerkammer 52 ist durch einen Raum an der hinteren Oberfläche (die Oberfläche, die der Kurbelwelle 14 gegenüberliegt) der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 definiert. Das Blattventil 54 ist so angeordnet, dass es der Ablassöffnung 50 zugewandt ist, um die Ablassöffnung 50 zu öffnen und zu schließen. Ein Halter 56 hält das Blattventil 54. In der Ventillagerkammer 52 sind das Blattventil 54 und der Halter 56 an der hinteren Oberfläche der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 mittels einer konvex-konkaven Struktur befestigt. Das heißt, ein konvexer Abschnitt 56a des Blattventils 54 ist im Eingriff mit einem konkaven Abschnitt 25a der bewegbaren Spirale 20. Der konkave Abschnitt 25a kann als eine Positionierungsnut für das Blattventil 54 definiert werden.
  • Der Abstandshalterring 60 ist zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Ansatzes 24a und der äußeren Umfangsoberfläche des Gleitlagers 22 angeordnet. Der Abstandshalterring 60 ist ein repräsentatives Beispiel eines „Abstandshalters" und/oder „Mittels zur Beabstandung", wie in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet. Der Abstandshalterring 60 ist vorzugsweise an der inneren Oberfläche des Ansatzes 24a durch ein Druck-Fügen (d.h. eine Presspassung) befestigt. Somit kann die orbitierende Bewegung der Kurbelwelle 14 an den Ansatz 24a der bewegbaren Spirale 20 über das Gleitlager 22 und den Abstandshalterring 60 übertragen werden. Wegen des Abstandshalterrings 60 ist es nicht erforderlich, dass das Gleitlager 22 den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser des inneren Umfangs des Ansatzes 24a aufweist. Als Folge davon kann das Gleitlager 22 eine relativ kleine Abmessung aufweisen, und deshalb kann die Wärmeerzeugung zwischen dem Gleitlager 22 und der Kurbelwelle 14 vermindert werden. Somit kann ein Energieverlust während des Betriebs des Spiralverdichters 1 minimiert werden. Des Weiteren ist es nicht erforderlich, dass der Ansatz 24a den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser der äußeren Oberfläche des Gleitlagers 22 aufweist, aufgrund des Abstandshalterrings 60. Deshalb ist es nicht notwendig, die Abmessungen der bewegbaren Spirale 20 zu verringern, und es kann ein ausreichender Bereich zum Installieren des Blattventils 54 innerhalb der bewegbaren Spirale 20 vorgesehen werden.
  • Ferner gelangt das vordere Ende des Abstandshalterrings 60 (linker Endabschnitt in 1) mit dem Halter 56 in Kontakt und spannt das Blattventil 54 ein. Das heißt, das Blattventil 54 ist durch den Abstandshalterring 60 und die Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 eingespannt. Als Folge davon ist es nicht notwendig ein spezielles Strukturelement, wie beispielsweise einen Bolzen, vorzusehen, um das Blattventil 54 zu befestigen. Somit kann die Gesamtanzahl der Teile, die den Spiralverdichter ausbilden, vermindert werden.
  • Des Weiteren kann, weil der Abstandshalterring 60 bei dem Spiralverdichter 1 verwendet wird, die Dicke des Lagerelements bezüglich der radialen Richtung der Kurbelwelle 14 verringert werden, und eine dichte Gas-Dichtung kann realisiert werden.
  • Wenn die Antriebswelle 8 rotiert, rotiert die Kurbelwelle 14 um die Rotationsachse der Antriebswelle 8. Somit wird sich die Kurbelwelle 14 entlang eines vorbestimmten kreisförmigen Pfads orbitierend bewegen. Außerdem ist der Orbitaldurchmesser der Drehung durch den Abstand zwischen der Kurbelwelle 14 und der Rotationsachse der Antriebswelle 8 definiert.
  • Ein Rotationsring 34 ist zwischen der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 und dem zentralen Gehäuse 4 angeordnet. Der Rotationsring 34 umfasst „eine selbsttätige Rotation verhindernde Stifte 36", die zu der bewegbaren Spirale 20 eindringen. Bei dieser Ausführungsform, sind insgesamt vier eine selbsttätige Rotation verhindernde Stifte 36 vorgesehen. In 1 sind jedoch lediglich zwei eine selbsttätige Rotation verhindernde Stifte 36 gezeigt. Eine Lagerplatte 38 ist zwischen dem zentralen Gehäuse 4 und dem Rotationsring 34 vorgesehen. Jeder eine selbsttätige Rotation verhindernde Stift 36 gelangt jeweils mit einer eine selbsttätige Rotation verhindernden Bohrung 40, die in der Lagerplatte 38 definiert ist, in Eingriff. Ferner gelangt jeder eine selbsttätige Rotation verhindernde Stift 36 jeweils mit einer eine selbsttätige Rotation verhindernden Bohrung 42, die in der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 definiert ist, in Eingriff. Der Endabschnitt des eine selbsttätige Rotation verhindernden Stifts 36 ist in jede entsprechende eine selbsttätige Rotation verhindernde Bohrung 40, 42 eingeführt.
  • Ein Stator 46 ist an der inneren Umfangsoberfläche des Motorgehäuses 6 vorgesehen. Ferner ist ein Rotor 48 an die Antriebswelle 8 gekoppelt. Der Stator 46 und der Rotor 48 definieren einen elektrischen Motor, der mit der Antriebswelle 8 rotiert. Somit sind die vorliegenden Spiralverdichter insbesondere für Hybrid-Autos oder elektrische Autots nützlich, die unter Verwendung von elektrischer Energie betrieben werden. Ein elektrischer Motor ist jedoch für die vorliegenden Lehren nicht wesentlich, und der vorliegende Spiralverdichter kann leicht zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren modifiziert werden.
  • Während die Kurbelwelle 14 rotiert und sich dreht wird verhindert, dass die bewegbare Spirale 20 selbsttätig rotiert, weil die inneren Umfänge der jeweiligen eine selbsttätige Rotation verhindernden Bohrungen 42 die eine selbsttätige Rotation verhindernden Stifte 36 an dem Rotationsring 34 berühren.
  • Wenn die Kurbelwelle 14 rotiert, bewegt sich die mit der Kurbelwelle 14 mittels des Gleitlagers 22 verbundene bewegbare Spirale 20 und der Abstandshalterring 60 orbitierend oder dreht sich entlang eines kreisförmigen Pfads. Wenn sich die bewegbare Spirale 20 in Verbindung mit der feststehenden Spirale 2 dreht, wird das Kühlgas (Fluid) von der Ansaugöffnung 44 in die Kompressionskammer 32 angezogen, und die Kompressionskammer 32 vermindert das Volumen des Kühlgases zu der Mitte der feststehenden und bewegbaren Spiralen 2, 20. Aufgrund der Volumenverminderung der Kompressionskammer 32 wird das Kühlgas komprimiert, und erreicht einen Zustand mit einem hohen Druck.
  • Die hintere Oberfläche der Grundplatte 24 der bewegbaren Spirale 20 ist einer Hochdruckkammer 53 zugewandt, die durch die Ventillagerkammer 52 und einen Raum 70 definiert ist. Das Blattventil wird geöffnet und geschlossen auf den Druckunterschied zwischen dem Druck in der Hochdruckkammer 53 und dem Druck in der Kompressionskammer 32 (oder in der Ablassöffnung 50) hin. Das Blattventil 54 öffnet die Ablassöffnung 50, wenn der Druck in der Kompressionskammer 32 größer als der Druck in der Hochdruckkammer 53 ist. Das Blattventil 54 schließt die Ablassöffnung 50, wenn der Druck in der Kompressionskammer 32 geringer als der Druck in der Hochdruckkammer 53 ist. Der Halter 56 hält das Blattventil 54, und definiert auch die maximale Öffnung des Blattventils 54.
  • Das komprimierte Hochdruck-Kühlgas wird von der Ablassöffnung 50 zu der Hochdruckkammer 53 abgelassen, wenn das Blattventil 54 die Ablassöffnung 50 öffnet. Der Raum 70 der Hochdruckkammer 53 steht mit dem Inneren des Motorgehäuses 6 über einen Durchgang 72 in Verbindung, der in der Kurbelwelle 14 und der Antriebswelle 8 ausgebildet ist. Ferner wird das in das Motorgehäuse 6 eingeführte Kühlgas aus dem Durchgang 74, der in der Antriebswelle 8 vorgesehen ist, an einen äußeren Klimaanlagen-Kanal über einen Auslass 76 abgelassen, der in einem Wandabschnitt des Motorgehäuses 6 ausgebildet ist. Weil das Kühlgas durch das Innere des Motorgehäuses 6 kommuniziert wird, kann das Kühlgas den elektrischen Motor (d.h. Rotor 48 und Stator 46) während des Betriebs kühlen.
  • Wenn die Antriebswelle 8 zusammen mit der Kurbelwelle 14 rotiert, dreht sich (bewegt sich orbitierend) die Kurbelwelle 14 um die Rotationsachse der Antriebswelle 8. Die Kurbelwelle 14 rotiert auch um ihre selbsttätig-drehende Achse (welche die Gleiche ist, wie die Rotationsachse der Kurbelwelle 14). Der eine selbsttätige Rotation verhindernde Stift 36 lässt jedoch lediglich zu, dass die bewegbare Spirale 20 die Orbitalbewegung der Kurbelwelle 14 mittels des Gleitlagers 22 empfängt. Ferner wird die selbsttätige Rotation der Kurbelwelle 14 nicht an die bewegbare Spirale übertragen, aufgrund des eine selbsttätige Rotation verhindernden Stifts 36. Als eine Folge von der Orbitalbewegung der bewegbaren Spirale 20 bezüglich der feststehenden Spirale 2, wird ein Kühlgas (Fluid) aus einer Ansaugöffnung 44 in die Kompressionskammer 32, die zwischen der feststehenden Spirale 2 und der bewegbaren Spirale 20 definiert ist, angezogen. In Verbindung mit der Drehung der bewegbaren Spirale 20, gleitet die Oberfläche des eine selbsttätige Rotation verhindernden Stifts 36 entlang der Oberfläche der jeweiligen eine selbsttätige Rotation verhindernden Bohrungen 40, 42. Der innere Durchmesser „D" der eine selbsttätige Rotation verhindernden Bohrungen 40, 42, der äußere Durchmesser „d" der eine selbsttätige Rotation verhindernden Stifte 36, und der Dreh-(Orbital-) Radius „r" der Hülse 16 sind vorzugsweise in einer Beziehung wie beispielsweise „D = d + r" definiert. Aufgrund dieser Beziehung ist der Dreh-(Orbital-) Radius „r" der bewegbaren Spirale 20 durch „r" definiert, und der Rotationsring 34 dreht sich an einem Radius, der einhalb des Drehradius „r" der bewegbaren Spirale 20 beträgt.
  • Wie oben beschrieben, ist der Abstandshalterring 60 zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Ansatzes 24a und der äußeren Umfangsoberfläche des Gleitlagers 22 vorgesehen. Deshalb kann die Dicke des Lagerelements bezüglich der radialen Richtung der Kurbelwelle 14 vermindert werden, während die relativ große Abmessung des inneren Umfangsdurchmessers des Ansatzes 24a aufrechterhalten wird. Als eine Folge davon, kann eine Gas-dichte Dichtung mit einer hohen Effizienz realisiert werden, und ein ausreichender Bereich zum Installieren des Blattventils 54 in der bewegbaren Spirale 20 kann gesichert werden.

Claims (6)

  1. Spiralverdichter (1), mit: einer feststehenden Spirale (2), einer Antriebswelle (8), einer Kurbelwelle (14), die mit der Antriebswelle gekoppelt ist, einem Lagerelement (22), das mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, einer bewegbaren Spirale (20), die mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, wobei die bewegbare Spirale an die feststehende Spirale angrenzend angeordnet ist, und die bewegbare Spirale einen Ansatz (24a) aufweist, der sich in der axialen Richtung der Kurbelwelle erstreckt, einer Kompressionskammer (32), die durch einen Raum zwischen der feststehenden Spirale und der bewegbaren Spirale definiert ist, wobei ein Fluid in der Kompressionskammer komprimiert wird, wenn sich die bewegbare Spirale bezüglich der feststehenden Spirale dreht oder orbitierend bewegt, einer Ablassöffnung (50), die innerhalb der bewegbaren Spirale definiert ist und durch die das komprimierte Fluid zu einer der feststehenden Spirale abgewandten Seite ablassbar ist, einem Ablassventil (54, 56), das mit der Ablassöffnung gekoppelt ist, und zum Öffnen und Schließen der Ablassöffnung betreibbar ist, gekennzeichnet durch einen Abstandshalter (60), der zwischen dem Ansatz und dem Lagerelement vorgesehen ist, wobei der Abstandshalter eine orbitierende Bewegung der Kurbelwelle an die bewegbare Spirale überträgt.
  2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, bei dem das Ablassventil (54, 56) ein Blattventil (54) und einen Halter (56) umfasst, der das Blattventil hält.
  3. Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Abstandshalter (60) an der inneren Umfangsoberfläche des Ansatzes (24a) durch eine Reibungspassung befestigt ist, und das Ablassventil (54, 56) berührt.
  4. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Lagerelement (22) ein Gleitlager ist.
  5. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Lagerelement (22) ein Nadellager ist.
  6. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem elektrischen Motor (46, 48), der in einem Motorgehäuse (6) angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse mit der Ablassöffnung (50) in Verbindung steht, der elektrische Motor mit der Antriebswelle (8) gekoppelt ist und sie antreibt, und wobei ein komprimiertes Fluid aus der Kompressionskammer (32) in das Motorgehäuse über die Ablassöffnung (50) eingeführt wird, um den elektrischen Motor während des Betriebs zu kühlen.
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