2. GEBIET DER ERFINDUNG UND DARLEGUNG DES STANDES DER VERWANDTEN
TECHNIK
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Diese Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe, die als Schmierölpumpe für liegende
geschlossenen Spiralverdichter geeignet ist, sowie eine Rotationsmaschine mit der
Flüssigkeitspumpe.
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In dem herkömmlichen stehenden geschlossenen Spiral-Verdichter wird im Unterteil des
hermetisch abgedichteten Gehäuses gespeichertes Schmieröl nach oben gesaugt und
mittels einer in das untere Ende der Welle eingebauten Zentrifugalpumpe zu den
gleitenden Teilen des Spiralverdichtungsmechanismus gefördert.
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Im liegenden geschlossenen Spiralverdichter ist es jedoch nicht möglich, Schmieröl
durch eine in das untere Ende der Welle eingebaute Zentrifugalpumpe zu fördern, da das
untere Ende der Welle nicht in Schmieröl getaucht werden kann. Daher wurde nach
einer kostengünstigen, zuverlässigen und leistungsstarken Schmierölpumpe gesucht, die
sich für einen solchen Verdichter einsetzen läßt.
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EP 387 184 offenbart eine Pumpe, die aus einem Kolben und einem Zylinder besteht,
der in radialer Richtung auf dem äußeren Umfang einer Endplatte eines umlaufenden
Spiralelements zwischen der Innenfläche eines Gehäuses bzw. eines hermetischen
Mantels und dem äußeren Umfang der Endplatte des umlaufenden Spiralelements
angeordnet ist, und der Kolben wird durch radiale Verdrängung an der Basis der
Umlaufbewegung dieses umlaufenden Spiralelements bewegt.
3. ZIEL UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen.
Das Wesentliche dieser Erfindung zum Erreichen dieses Ziels besteht in Folgendem:
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(1) Eine Flüssigkeitspumpe, bestehend aus einem Kolben und einem Zylinder, der einen
Pumpenarbeitsraum definiert, bei der der Pumpenarbeitsraum einen Kolben aufnimmt
und zwischen einem umlaufenden Element, das eine Umlaufbewegung vollführt, und
einem feststehenden Element, das in bezug auf das umlaufende Element still steht,
gebildet wird, und bei der der Kolben so angepaßt ist, daß er sich in der radialen bzw.
axialen Richtung des umlaufenden Elements durch die radiale und periodische
Verdrängung auf der Basis der Umlaufbewegung des umlaufenden Elements bewegt, so
daß der Kolben und der Zylinder zwischen einer Gleitfläche des umlaufenden Elements
und einer Gleitfläche des feststehenden Elements in gleitendem Kontakt mit der
Gleitfläche des umlaufenden Elements angeordnet sind, und bei der ein
Flüssigkeitsdruckanschluß und ein Flüssigkeitssauganschluß im Pumpenarbeitsraum des
Zylinders in der Weise angeordnet sind, daß der Flüssigkeitsdruckanschluß und der
Flüssigkeitssauganschluß in festgelegten Zeitintervallen durch den Kolben geöffnet
werden können.
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(2) Der Flüssigkeitssauganschluß der Pumpe ist über einen Saugkanal mit einem
außerhalb einer Welle des umlaufenden Elements installierten Schmierölbehälter
verbunden, und der Flüssigkeitsdruckanschluß ist über einen Öldruckkanal mit einer
Schmierstelle, beispielsweise einem Lager zur Lagerung der Welle verbunden.
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(3) Die Flüssigkeitspumpe kann als Schmierölpumpe für eine Spiral-Rotationsmaschine
mit einem feststehenden Spiralelement und einem umlaufenden Spiralelement, welches
in bezug auf das feststehende Spiralelement umläuft, eingesetzt werden.
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(4) Das feststehende Element kann aus einem feststehenden Spiralelement bzw. einem
feststehenden Element zur Lagerung sowohl des umlaufenden Spiralelements als auch
des feststehenden Spiralelements bestehen.
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Die Wirkungsweise dieser Erfindung ist folgende: Der Kolben bewegt sich periodisch in
radialer oder axialer Richtung durch die periodische radiale Verdrängung infolge der
Umlaufbewegung des umlaufenden Elements, wodurch sich das Volumen des
Pumpenarbeitsraumes ändert, und gleichzeitig werden der Flüssigkeitsdruckanschluß
und der Flüssigkeitssauganschluß in festgelegten Zeitintervallen geöffnet. Auf diese
Weise wird die Strömungsenergie der durch den Flüssigkeitssauganschluß in den
Pumpenarbeitsraum gesaugten Flüssigkeit erhöht und diese durch den
Flüssigkeitsdruckanschluß abgeleitet.
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Wie vorstehend beschrieben, bewegt sich in der vorliegenden Erfindung der Kolben
periodisch in radialer oder axialer Richtung durch die periodische radiale Verdrängung
infolge der Umdrehungsbewegung des umlaufenden Arbeitselements, wodurch sich das
Volumen des Pumpenarbeitsraumes ändert, und gleichzeitig werden der
Flüssigkeitsdruckanschluß und der Flüssigkeitssauganschluß in festgelegten
Zeitintervallen zum Pumpenarbeitsraum geöffnet. Auf diese Weise kann die
Strömungsenergie der durch den Flüssigkeitssauganschluß in den Pumpenarbeitsraum
gesaugte Flüssigkeit erhöht und diese über den Flüssigkeitsdruckanschluß zu den
jeweiligen Stellen abgeleitet werden.
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Auch das Volumen des Pumpenarbeitsraumes kann durch Ausnutzung der
Umdrehungsbewegung des umlaufenden Arbeitselements vergrößert oder verringert
werden, und der Flüssigkeitssauganschluß und der Flüssigkeitsdruckanschluß können in
festgelegten Zeitintervallen zum Pumpenarbeitsraum geöffnet werden. Daher sind ein
Saugventil und ein Druckventil nicht erforderlich, so daß eine kostengünstige, effiziente
und zuverlässige Flüssigkeitspumpe zur Verfügung gestellt werden kann.
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Wird der Flüssigkeitssauganschluß mit einem Schmierölbehälter und der
Flüssigkeitsdruckanschluß mit den Schmierstellen verbunden, so kann die
Flüssigkeitspumpe als Schmierölpumpe für eine Rotationsmaschine eingesetzt werden,
in dem die Welle außerhalb des Schmierölbehalters installiert ist.
4. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bei den Zeichnungen ist
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Fig. 1 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Arbeitsphasen der ersten
Ausführungsform;
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Fig. 3 ein Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Spiral-Rotationsmaschine;
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Fig. 4 eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Sauganschlusses und eines
Druckanschlusses der ersten Ausführungsform;
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Fig. 5 eine Ansicht einer Modifikation eines Zylinderraums und eines Kolbens der ersten
Ausführungsform;
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Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Modifikation eines Zylinderraums und eines Kolbens
der ersten Ausführungsform;
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Fig. 7 eine Ansicht einer dritten Veränderung eines Zylinderraums und eines Kolbens der
erste Ausführungsform;
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Fig. 8 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 9 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 10 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 11 eine Perspektivansicht eines Kolbens der vierten Ausführungsform;
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Fig. 12 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsphasen der vierten Ausführungsform;
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Fig. 13 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 14 ein Schnitt auf der Ebene der Linie XIV - XIV von Fig. 13;
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Fig. 15 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer Modifikation der fünften
Ausfiihrungsform;
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Fig. 16 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer weiteren Modifikation der fünften
Ausführungsform;
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Fig. 17 eine Einzelheit auf der Ebene der Linie XVII - XVII von Fig. 16;
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Fig. 18 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer sechsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 19 eine Ansicht der Arbeitsphasen der sechsten Ausführungsform;
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Fig. 20 eine Einzelheit eines Längsschnitts einer Modifikation der sechsten
Ausführungsform;
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Fig. 21 eine Ansicht einer Modifikation eines Sauganschlusses der sechsten
Ausführungsform und
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Fig. 22 eine Ansicht einer weiteren Modifikation eines Sauganschlusses der sechsten
Ausführungsform
5. EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine erste Ausführungsform, in der die Erfindung für einen liegenden geschlossenen
Spiralverdichter Anwendung findet, wird unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 1
bis 3 beschrieben.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, werden ein Spiralverdichtungsmechanismus C und ein
Elektromotor M zum Antrieb des Mechanismus in einem liegenden hermetischen
Gehäuse 8 angeordnet.
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Der Spiralverdichtungsmechanismus C umfaßt ein feststehendes Spiralelement 1, ein
umlaufendes Spiralelement 2, ein Rotationsverhinderungselement 3, beispielsweise
einen Oldhamschen Ring, der die Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 2
zuläßt, dessen Rotation jedoch unterdrückt, einen Rahmen 6, an dem das feststehende
Spiralelement 1 und der Elektromotor M angebracht sind, Lager 71 und 72 zur
Aufnahme einer Welle 5, sowie ein Drehlager 73 und ein Stützlager 74 zur Lagerung
des umlaufenden Spiralelements 2.
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Das feststehende Spiralelement 1 verfügt über eine Endplatte 11 und ein an der
Innenfläche der Endplatte 11 befestigtes, spiralförmiges Element 12, und die Endplatte
11 ist mit einem Druckanschluß 13 und einem Druckventil 17 versehen.
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Das umlaufende Spiralelement 2 weist eine Endplatte 21 und ein an der Innenfläche der
Endplatte 21 befestigtes, spiralförmiges Element 22 auf. An einer Nabe 23, die an der
Außenfläche der Endplatte 21 angebracht ist, ist eine Antriebsbuchse 25 über ein
Lager 73 drehbar befestigt. Ein Exzenterbolzen 53, der am inneren Ende der Welle 5
vorsteht, ist drehbar innerhalb einer an dieser Antriebsbuchse 25 vorgesehenen
außermittigen Bohrung eingesetzt. Der Exzenterbolzen 53 verfügt über ein
Gegengewicht 84.
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Das feststehende Spiralelement 1 und das umlaufende Spiralelement 2 werden um einen
Umlaufradius p verschoben und mit einem um 180º versetzten Winkel in Eingriff
gebracht. Dadurch entsteht, symmetrisch zum Mittelpunkt der Spirale, eine Vielzahl von
hermetisch abgeschlossenen Arbeitsräumen 24.
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Der Elektromotor M treibt das umlaufende Spiralelement 2 über einen umlaufenden
Antriebsmechanismus, bestehend aus der Welle 5, dem Exzenterbolzen 53, der
Antriebsbuchse 25 und der Nabe 23, an. Das umlaufende Spiralelement 2 bewegt sich
auf einer Kreisumlaufbahn mit einem Umlaufradius p, während seine Rotation durch ein
Rotationsverhinderungselement 3 unterdrückt wird.
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Anschließend tritt über einen Saugkanal 82 Gas in ein hermetisch abgedichtetes
Gehäuse 8 ein. Nach Kühlung des Elektromotors M wird es durch einen im Rahmen 6
vorgesehenen Kanal 85 geleitet und durch einen Saug kanal 15 und ein Saugraum 16 in
den hermetisch abgedichteten Arbeitsraum 24 gesaugt. Da sich das Volumen des
hermetisch abgedichteten Arbeitsraums 24 durch die Umlaufbewegung des
umlaufenden Spiralelements 2 verkleinert, gelangt das Gas bei gleichzeitiger
Verdichtung in den Mittelteil. Im Anschluß daran strömt das Gas in den
Austrittsraum 14, indem es Druck auf das Druckventil 17 vom Druckanschluß 13
ausübt und dieses öffnet, und wird durch einen Austrittskanal 83 nach außen evakuiert.
Gleichzeitig wird im Unterteil des hermetisch abgedichtetenen Gehäuses 8
gespeichertes Schmieröl 81 durch einen Saugkanal 92 gefördert und durch eine Pumpe
100, die zwischen dem feststehenden Spiralelement 1 und dem umlaufenden
Spiralelement 2 angeordnet ist, angesaugt, wobei sich seine Strömungsenergie erhöht.
Das Schmieröl durchläuft einen Öldruckkanal 93 und schmiert das Lager 72, den
Exzenterbolzen 53, das Lager 71, das Rotationsverhinderungselement 3, das Lager 73,
das Stützlager 74 und andere Teile. Anschließend fließt das Schmieröl durch einen
Arbeitsraum 61 und ein Ölablaßloch 62 ab und wird im Unterteil des hermetisch
abgedichteten Gehäuses 8 gespeichert. Die Bezugsziffer 63 bezeichnet eine
Ausgleichsöffnung für den Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum 61 und dem
Raum im hermetisch abgedichteten Gehäuse 8.
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Fig. 1 zeigt die Einzelheit der Pumpe 100.
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Die Pumpe 100 umfaßt einen zylindrischen Kolben 101, der durch das feststehende
Spiralelement 1 in der Weise aufgenommen wird, daß er entlang der Umlaufachse
hinaus- und hineinbewegt werden kann, einen kreisförmigen Zylinderarbeitsraum 102,
der am äußeren Umfang auf der Innenseite der Endplatte 21 des umlaufenden
Spiralelements 2 entsteht, sowie eine Feder 103, die unter Spannung gesetzt wird, um
den Kolben 101 hinauszubewegen. Das Kopfende des Kolbens 101 ist im
Zylinderarbeitsraum 102 um einen Umlaufradius p versetzt eingesetzt, wodurch sich die
äußere periphere Oberfläche des Kolbens 101 in gleitendem Kontakt mit der inneren
peripheren Oberfläche des Zylinderarbeitsraums 102 auf einer Linie befindet, wobei
dazwischen ein sichelförmige Pumpenarbeitsraum 104 angeordnet ist. Das Kopfende
des Kolbens 101 befindet sich in gleitendem Kontakt mit der Unterseite des
Zylinderarbeitsraums 102, und das Kopfende und die Unterseite weisen eine Neigung in
der radialen Richtung auf. Am Boden des Zylinderarbeitsraums 102 sind ein
Sauganschluß 105, der mit dem Saugkanal 92 in Verbindung steht, und ein
Druckanschluß 106, der mit dem Öldruckkanal 106 in Verbindung steht, vorgesehen
(siehe Fig. 2). Der Sauganschluß 105 und der Druckanschluß 106 werden durch die
Oberfläche des Kopfendes des Kolbens 101 geöffnet und geschlossen, so daß sich die
Anschlüsse abwechselnd in festgelegten Zeitintervallen zum Pumpenarbeitsraum 104
öffnen. Die Außen- und die Innenfläche der Endplatte 21 des umlaufenden
Spiralelements 2 gleiten am feststehenden Spiralelement 1 bzw. am Rahmen 6 und
wirken dabei abdichtend.
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Wenn das umlaufende Spiralelement 2 seine Umlaufbewegung ausführt, bewegt sich
der Linienkontaktabschnitt zwischen der äußeren peripheren Oberfläche des
Kolbens 101 und der inneren peripheren Oberfläche des Zylinderarbeitsraums 102
gemäß dem Umlaufwinkel (siehe Fig. 2). Im Bereich des Umlaufwinkels von 0 bis 180 º
öffnet der Sauganschluß 105 zum Pumpenarbeitsraum 104. Der Druckanschluß 106
wird vom Pumpenarbeitsraum 104 abgetrennt, und der Kolben 101 wird in diesem
Zeitabschnitt allmählich eingezogen. Im Bereich des Umlaufwinkeis von 180 bis 360 º
öffnet sich der Druckanschluß zum Pumpenarbeitsraum 104. Der Sauganschluß wird
vom Pumpenarbeitsraum 104 abgetrennt, und der Kolben 101 wird allmählich
ausgefahren. Somit kommt es im Bereich des Umlaufwinkels von 0 bis 180 º zu einer
allmählichen Vergrößerung des Volumens des Pumpenarbeitsraumes, und der
Sauganschluß 105 öffnet sich zum Pumpenarbeitsraum 104. Dadurch wird das im
Unterteil des hermetisch abgeschlossenen Gehäuses 8 gespeicherte Öl durch den
Saugkanal 92 und den Sauganschluß 105 in den Pumpenarbeitsraum 104 gesaugt. Im
Bereich des Umlaufwinkels von 180 bis 360 º kommt es zu einer allmählichen
Verringerung des Volumens des Pumpenarbeitsraums 104, und der Druckanschluß 106
öffnet sich zum Pumpenarbeitsraum 104. Auf diese Weise wird das Schmieröl vom
Pumpenarbeitsraum 104 durch den Druckanschluß 106 und den Öldruckkanal 93 den
gleitenden Teilen im Verdichter zugeführt.
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Die Formen des Sauganschlusses 105 und des Druckanschlusses 106 lassen sich in
nahezu idealer Weise durch Überlagerung der Konturen äußerer peripherer Oberflächen
von Kolben 101 bei Umlaufwinkeln von 0 º, 90 º, 180 º und 270 º erhalten (siehe
Fig. 4 (A)). Die Formen können jedoch, wie in Fig. 4 (B) dargestellt, auch kreisförmig
sein. In diesem Falle ist die Bearbeitung einfach.
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In der ersten, vorstehend beschriebenen Ausführungsform weisen der
Zylinderarbeitsraum 102 und der Kolben 101 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der
Querschnitt kann aber auch ellipsenförmig (siehe Fig. 5), bogenförmig (siehe Fig. 6)
oder keilförmig (siehe Fig. 7) sein. Solche Modifikationen sind von Nutzen, wenn der
äußere Durchmesser des Zylinderarbeitsraumes 102 begrenzt ist, oder wenn die
Pumpenleistung durch Erhöhung ihrer Verdrängung gesteigert werden soll.
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Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der zweiten Ausführungsform ragt der Kolben 101 über die Endplatte 21 des
umlaufenden Spiralelements 2 hinaus, und dieser Kolben 101 ist im
Zylinderarbeitsraum 102 im Rahmen 6 eingesetzt. Der Boden des
Zylinderarbeitsraums 102 wird durch einen Schieber 107 definiert. Dieser Schieber 107
wird durch den Rahmen 6 in der Weise aufgenommen, daß er sich entlang der
Umlaufachse hin- und her bewegen kann, und wird durch eine Spiralfeder 108 in
Bewegungsrichtung unter Spannung gesetzt. Der Sauganschluß 105 und der
Druckanschluß 106 an der Kopfseite des Kolbens 101 sind offen.
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Weitere Anordnungen gleichen der ersten Ausführungsform, wobei die einander
entsprechenden Teile mit jeweils den gleichen Bezugsziffern bezeichnet werden.
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Arbeits- und Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform entsprechen der der ersten
Ausführung.
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Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der dritten Ausführungsform erstreckt sich der Kolben 101 durch die Endplatte 21
des umlaufenden Spiralelements 2 und wird in der Weise gelagert, daß er eine hin- und
hergehende Bewegung in Richtung der Umlaufachse ausführen kann. Ein Ende des
Kolbens 101 ist in den Zylinderarbeitsraum 102A in dem feststehenden Spiralelement 1
und sein anderes Ende ist in den Zylinderarbeitsraum 102B im Rahmen 6 eingesetzt. Der
Sauganschluß 105A, der mit dem Saugkanal 92A in Verbindung steht, und der
Druckanschluß 106A, der mit dem Öldruckkanal 93A in Verbindung steht, sind in
Richtung des Pumpenarbeitsraums 104A, der durch ein Ende des Kolbens 101 und den
Zylinderarbeitsraum 102A definiert ist, offen. Der Sauganschluß 105B, der mit dem
Saugkanal 92B in Verbindung steht, und der Druckanschluß 106B, der mit dem
Öldruckkanal 93B in Verbindung steht, sind in Richtung des Pumpenarbeitsraums 104B,
der durch das andere Ende des Kolbens 101 und den Zylinderarbeitsraum 102B definiert
ist, offen.
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Weitere Anordnungen gleichen der der ersten Ausführung, wobei für die einander
entsprechenden Teile die jeweils gleichen Bezugsziffern gelten.
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In der dritten Ausführungsform ist keine Feder mehr erforderlich und die Fördermenge
der Pumpe wird verdoppelt.
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Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die vierte Ausführung besitzt in der äußeren peripheren Oberfläche des Kolbens 101
eine Ausnehmung 109, die in Verbindung mit dem Saugkanal 92 steht, und eine
Ausnehmung 111, die in Verbindung mit dem Ölddruckkanal 93 steht. Die
Ausnehmung 109 ist über eine Durchgangsbohrung 110 im Kolben 101 in Richtung der
beider Seitenflächen des Kolbens 101 geöffnet. Diese offenen Enden sind mit den
Sauganschlüssen 105A und 105B verbunden, die jeweils aus einer Ausnehmung an der
Unterseite der Zylinderarbeitsräume 102A und 102B bestehen.
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Die Ausnehmung 111 ist über eine Durchgangsbohrung 112 im Kolben 101 in Richtung
beider Seitenflächen des Kolbens 101 geöffnet. Diese offenen Enden sind mit den
Sauganschlüssen 106A und 106B verbunden, die jeweils aus einer Austrittsöffnung an
der Unterseite der Zylinderarbeitsräume 102A und 102B bestehen.
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Führt das umlaufende Spiralelement 2 die Umlaufbewegung aus, so dreht sich der
Kolben 101 in den Zylinderarbeitsräumen 102A und 102B (siehe Fig. 12). Im Ergebnis
dessen öffnen sich alternativ zu festgelegten Zeitintervallen die Durchgangsbohrungen
110 und 112 über den Sauganschluß 105A und den Druckanschluß 106A zum
Pumpenarbeitsraum 104A. Gleichzeitig öffnen sie sich alternativ zu festgelegten
Zeitintervallen über den Sauganschluß 105B und den Druckanschluß 106B in Richtung
Pumpenarbeitsraum 104B.
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Weitere Anordnungen gleichen der der dritten Ausführungsform, die in Fig. 9 dargestellt
ist, wobei die gleichen Bezugsziffern für die jeweils entsprechenden Teile gelten.
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Durch die vierte Ausführungsform wird die Bearbeitung gegenüber der dritten
Ausführung erleichtert, wodurch sich die Kosten verringern.
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Die Fig. 13 und 14 zeigen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Bezugsziffer 101 bezeichnet einen zylindrischen Kolben, der an dem feststehenden
Spiralelement 1 hervorragt und sich in Richtung der Umlaufachse erstreckt. Die Ziffer
102 bezeichnet einen Zylinderarbeitsraum mit kreisförmigem Querschnitt, der an der
äußeren Peripherie der Innenfläche der Endplatte 21 des umlaufenden Spiralelements 2
vorgesehen ist, und 117 bezeicbnet eine Platte, die lose in eine Nut 119 in der
Endplatte 21 des umlaufenden Spiralelements 2 in der Weise eingesetzt ist, daß sie frei
vor- und zurückschiebbar ist. Die Spitze der Platte 117 befindet sich durch die
Spannung einer Feder 118 in Kontakt mit der peripheren Oberfläche des Kolbens 101.
Der Kolben 101 ist, versetzt um einen Umlaufradius p, in den Zylinderarbeitsraum 102
eingesetzt, wodurch sich die äußere periphere Oberfläche des Kolbens 101 verschiebbar
in Kontakt mit der peripheren Innenfläche dem Zylinderarbeitsraum 102 auf einer Linie
befindet, wobei zwischen ihnen ein sichelförmiger Pumpenarbeitsraum 104 definiert ist.
Dieser Pumpenarbeitsraum 104 ist in zwei Teile untergliedert: Auf einer Seite ist ein
Verdichtungsraum 104a vorgesehen und auf der anderen Seite ein Saugraum 104b.
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Die obere Fläche 101b des Kolbens 101 befindet sich verschiebbar in Kontakt mit der
Unterseite 102b des Zylinderarbeitsraums 102. Diese Oberflächen 101b und 102b sind
parallel zur Umlauffläche angeordnet. An der Unterseite 102b des Zylinderarbeitsraums
102 sind der Sauganschluß 105, der in Verbindung mit dem Saugkanal 92 steht, und
der Druckanschluß 106, der in Verbindung mit dem Öldruckkanal 93 steht, in der Weise
vorgesehen, daß sie nahe der Platte 117 und zu beiden Seiten der Platte positioniert
sind. Der Sauganschluß 105 und der Druckanschluß 106 werden durch den Kolben 101
geöffnet bzw. geschlossen. Führt das umlaufende Spiralelement 2 die Umlaufbewegung
aus, so dreht sich der Kolben 101 nicht um den Mittelpunkt 102a des
Zylinderarbeitsraums 102, sondern vollzieht eine Umlaufbewegung auf einer Kreisbahn
mit einem Umlaufradius p. Im Ergebnis dessen werden die Rauminhalte des
Verdichtungsraums 104a und des Saugraums 104b periodisch kleiner bzw. größer, und
der Sauganschluß 105 und der Druckanschluß 106 öffnen sich in festgelegten
Zeitintervallen zum Saugraum 104b und zum Verdichtungsraum 104a. Auf diese Weise
wird das Schmieröl durch den Saugkanal 92 und den Sauganschluß 105 in den
Saugraum 104b gesaugt, und das Schmieröl in dem Verdichtungsraum 104a wird vom
Druckanschluß 106 durch den Öldruckkanal 93 abgegeben.
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In dieser fünften Ausführungsform verfügt das feststehende Spiralelement 1 über den
Kolben 101 und das umlaufende Spiralelement 2 über den Zylinderarbeitsraum 102. Der
Kolben kann jedoch auch an der Endplatte 21 des umlaufenden Spiralelements 2
vorgesehen sein, und der Zylinderarbeitsraum 102 kann auch im Rahmen 6 angeordnet
sein (siehe Fig. 15). Ebenso können die Platte 117 und die Feder 118 in der in den Fig.
16 und 17 dargestellten Weise im Kolben 101 angeordnet sein.
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Die Fig. 18 und 19 zeigen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Der Kolben 101 ist in dem Zylinderarbeitsraum 102, der einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist und in dem feststehenden Spiralelement 1 vorgesehen ist, eingesetzt und in
Richtung der Umlaufachse in der Weise angeordnet, daß er frei hin- und herbewegt
werden kann. Der Kolben 101 weist eine Topfform auf und wird durch eine an der
Rückseite des Kolbens 101 eingesetzte Feder 103 bewegt. Die Oberfläche des
Kopfendes des Kolbens 101 befindet sich verschiebbar in Kontakt mit einer geneigten
Oberfläche 29, die an der Endplatte 21 des umlaufenden Spiralelements 2 vorhanden
ist. Die Oberfläche des Kopfendes des Kolbens 101 und die geneigte Oberfläche 29 sind
in radialer Richtung geneigt.
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In Richtung der geneigten Oberfläche 29 sind der Sauganschluß 105, der in Verbindung
mit dem Saugkanal 92 steht, und der Druckanschluß 106, der in Verbindung mit dem
Druckkanal 93 steht, offen. In der Oberfläche des Kopfendes des Kolbens 101 ist eine
halbrunde Durchgangsbohrung 120 vorgesehen.
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Führt das umlaufende Spiralelement 2 die Umlaufbewegung mit einem Umlaufradius p
aus, so bewegt sich der Kolben 101 in Richtung der Umlaufachse durch Gleiten der
Oberfläche seines Kopfendes auf der geneigten Oberfläche 29 hin und her. Dadurch
wird der durch den Kolben 101 und den Zylinderarbeitsraum 102 definierte Rauminhalt
des Pumpenarbeitsraums 104 kleiner bzw. größer. Gleichzeitig werden der
Sauganschluß 105 und der Druckanschluß 106 zu festgelegten Zeitintervallen mit der
Durchgangsbohrung 120 verbunden (siehe Fig. 19).
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Wird der Umlaufwinkel θ für den maximalen Rauminhalt des Pumpenarbeitsraums mit
0 º angenommen, dann verschiebt sich der Kolben 101 im Bereich von θ = 0 - 180 º
durch die geneigte Oberfläche 29 in der Weise, daß der Rauminhalt des
Pumpenarbeitsraums 104 kleiner wird. Im Ergebnis dessen wird die Durchgangsbohrung
120 mit dem Druckanschluß 106 so verbunden, daß das im Pumpenarbeitsraum 104
befindliche Schmieröl durch den Druckanschluß 106 zum Öldruckkanal 93 gefördert
wird. Im Bereich θ = 180 - 360 º wird der Kolben 101 durch die Feder 103
herausgeschoben. Dadurch wird die Durchgangsbohrung 120 mit dem Sauganschluß
105 verbunden, so daß das Schmieröl durch den Sauganschluß 105 vom Saugkanal 92
in den Pumpenarbeitsraum 104 gefördert wird.
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Wie in Fig. 20 gezeigt, kann der Kolben 101 in den im umlaufenden Spiralelement 2
vorgesehenen Zylinderarbeitsraum 102 eingesetzt sein, und die geneigte Oberfläche 29
kann auf dem feststehenden Spiralelement 1 vorgesehen sein. Der Sauganschluß 105
kann zudem in der in den Fig. 21 und 22 dargestellten Weise verändert werden.
Darüber hinaus kann in den vorstehenden Ausführungsformen eine rotationshemmende
Vorrichtung, beispielsweise ein Keil oder eine Abschrägung, vorgesehen werden, um die
Rotation des Kolbens 101 zu verhindern.