DE69403881T2 - Spiralverdichter - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, der beispielsweise als Kühlmittelverdichter für eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Blokkieren einer Selbstdrehbewegung eines beweglichen Spiralelements in einem Spiralkompressor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
• Ein Spiralkompressor ist bekannt, der ein Gehäuse aufweist, eine Antriebswelle, die durch das Gehäuse drehbar getragen ist, ein feststehendes Spiralelement, das relativ zu dem Gehäuse feststeht, und ein bewegliches Spiralelement, das relativ zu dem Gehäuse beweglich und exzentrisch relativ zu einer Achse der Antriebswelle angeordnet und durch die Antriebswelle angetrieben ist, wobei die feststehenden und beweglichen Spiralelemente nebeneinanderliegen, um geschlossene Kammern zu bilden, eine Einrichtung zum Blockieren der Drehbewegung des beweglichen Spiralelements um seine eigene Achse, während es eine Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements um die Achse der Antriebswelle zuläßt, wobei die geschlossenen Kammern radial einwärts verschoben werden, während ihr Volumen im Laufe der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements verringert wird, eine Einlaßeinrichtung zum Einführen eines zu verdichtenden Mediums in die Kammer, wenn die Kammer radial auswärts angeordnet ist, und eine Auslaßeinrichtung zum Austragen des verdichteten Mediums aus der Kammer, wenn die Kammer radial einwärts angeordnet ist. Die Selbstdrehblockiereinrichtung weist mehrere winkelmäßig beabstandete kreisförmige Vertiefungen auf, die auf der Endfläche des beweglichen Spiralelements, zum Gehäuse weisend, gebildet sind, mehrere winkelmäßig beabstandete kreisförmige Vertiefungen auf der Endfläche des Gehäuses, die zur Endfläche des Spiralelements weist und axial gegenüber den Vertiefungen auf dem Spiralelement so angeordnet ist, daß winkelgleich beabstandete Paare der vertiefungen auf dem beweglichen Spiralelement und dem Gehäuse erzeugt werden, und mehrere kugelförmige Elemente, die zwischen den axial gegenüberliegenden Vertiefungen in den jeweiligen Paaren getragen sind. Dieser Selbstdrehblockiermechanismus hat den Nachteil, daß sein Aufbau kompliziert ist, wobei die Teileanzahl erhöht wird. Außerdem vergrößert die Bereitstellung der kreisförmigen Vertiefungen notwendigerweise die Fläche der Endflächen des Gehäuses und der beweglichen Spiralelemente, wodurch die Größe ebenso wie das Gewicht der betreffenden Teile vergrößert ist. Dieser Mechanismus erlaubt keine Verringerung der Größe und des Gewichts eines Verdichters einerseits bzw. der Herstellungskosten andererseits.
• Ein Spiralverdichter ist vorgeschlagen worden, bei welchem anstelle des Selbstdrehblockiermechanismus, der durch winkelmäßig beabstandete Paare von axial gegenüberliegenden Vertiefungen aufgebaut ist, zwischen denen kugelförmige Elemente getragen sind, wobei winkelmäßig beabstandete Kurbelstifte zwischen den aufeinanderzuweisenden Endflächen des Gehäuses und des beweglichen Spiralelements angeordnet sind, wie in der Druckschrift DE-OS 3729319 offenbart. Ferner offenbart die japanische ungeprüfte Patentschrift Nr. 57-203801 einen Spiralverdichter mit einem Selbstdrehblockiermechanismus, der ein bewegliches Spiralelement mit einer Endplatte aufweist, auf welcher winkelmäßig beabstandete Stifte mittels jeweiliger Nadellager drehbar getragen sind, wobei die Stifte in eine ringförmige Nut eingreifen, die auf der gegenüberliegenden Endfläche des Gehäuses gebildet ist. Außerdem offenbart die japanische ungeprüfte Patentschrift Nr. 60-199983 eine Selbstdrehblockiervorrichtung für einen Spiralverdichter, wobei die Vorrichtung mehrere winkelmäßig beabstandete, axial gegenüberliegende Paare von Stiften aufweist, die jeweils mit gegenüberliegenden Endflächen des beweglichen Spiralelements und des Gehäuses verbunden sind, und mit einem gemeinsamen Ring, der mit den gegenüberliegenden Stiften von jedem Paar im Eingriff steht.
• Diese Selbstdrehblockiermechanismen in diesen Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik führen, wie dies bei dem vorstehend genannten Selbstdrehblockiermechanismus vom Kugel-Typ angeführt ist, ebenfalls zu einer vergrößerten Größe des Mechanismus.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Selbstdrehblockiervorrichtung in einem Spiralverdichter zu schaffen, die die vorstehend angeführten Nachteile beim Stand der Technik überwinden kann.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Selbstdrehblockiervorrichtung in einem Spiralverdichter zu schaffen, die die Größe und das Gewicht des Verdichters sowie seine Herstellungskosten verringern kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Spiralverdichter bereitgestellt, der aufweist:
• ein Gehäuse;
• eine Antriebswelle, die an dem Gehäuse drehbar getragen ist;
• ein feststehendes Spiralelement, das in dem Gehäuse angeordnet und an diesem festgelegt ist;
• ein bewegliches Spiralelement, das in dem Gehäuse beweglich angeordnet ist;
• wobei die Spiralelemente Spiralabschnitte aufweisen, die in einer radialen Richtung nebeneinanderliegend so angeordnet sind, daß radial beabstandete Kammern erzeugt werden;
• ein Kurbelelement, das mit der Antriebswelle an einer Stelle beabstandet von der Achse der Antriebswelle verbunden ist;
• wobei das bewegliche Spiralelement drehbar mit dem Kurbelelement so verbunden ist, daß eine Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements um die Achse der Antriebswelle so erhalten wird, daß die radial beabstandeten Kammern sich radial einwärts bewegen, während das Volumen der Kammern verringert wird;
• eine Einlaßeinrichtung zum Einleiten eines zu verdichtenden Mediums in die Kammer, wenn sie radial auswärts angeordnet ist;
• eine Auslaßeinrichtung zum Austragen des verdichteten Mediums aus der Kammer, wenn sie radial einwärts angeordnet ist;
• mehrere umfangsmäßig beabstandete erste Stifte, die auf dem beweglichen Spiralelement so angebracht sind, daß die ersten Stifte sich axial weg von dem Spiralabschnitt erstrecken; und mehrere umfangsmäßig beabstandete zweite Stifte, die auf dem Gehäuse so angebracht sind, daß die zweiten Stifte sich axial auf das bewegliche Spiralelement zu erstrecken;
• wobei die Abmessungen der ersten und zweiten Stifte relativ zum Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements derart sind, daß die ersten und zweiten Stifte im nebeneinanderliegenden Kontakt stehen können, während die ersten Stifte um die jeweiligen zweiten Stifte während der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements gedreht werden,
• wobei die Anordnung der ersten und zweiten Stifte auf dem beweglichen Spiralelement und dem Gehäuse so getroffen ist, daß in jeder Winkelposition das beweglichen Spiralelements wenigstens ein Paar der ersten und zweiten Stifte vorliegt, das eine Kraft in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements erzeugt, wodurch verhindert wird, daß das bewegliche Spiralelement sich um seine eigene Achse dreht.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Selbstdrehblockiermechanismus ausschließlich aus umfangsmäßig beabstandeten Paaren von Stiften aufgebaut, die mit der Endfläche des beweglichen Spiralelements und der Innenendfläche des Gehäuses, die zum beweglichen Spiralelement weist, verbunden sind, welche Stifte in jeweiligen Paaren lediglich unter seitlichem Kontakt stehen. Dadurch ist der Aufbau sehr einfach aufgrund der Tatsache, daß keine speziellen Mittel, wie beispielsweise Nuten, Löcher, Ringe oder Lagerelemente erforderlich sind, um die Stifte zur Zusammenwirkung zu bringen. Außerdem wird eine Verringerung des Raums erreicht, der durch den Selbstdrehblockiermechanismus eingenommen ist, und das Gewicht ist verringert, wodurch die Herstellungskosten verringert sind.
KURZE ERLÄUTERUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in Fig. 14
• Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1.
• Fig. 4-A zeigt eine Arbeitsweise des Selbstdrehblockiermechanismus in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Richtung des Selbstdrehdrehmoments.
• Fig. 4-B ist ähnlich zu Fig. 4-A, zeigt jedoch eine Arbeitsweise des Selbstdrehblockiermechanismus in der entgegengesetzten Richtung des Selbstdrehdrehmoments.
• Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V in Fig. 1.
• Fig. 6 ist ähnlich zu Fig. 3, zeigt jedoch eine Modifikation der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 7 ist ähnlich zu Fig. 1, zeigt jedoch eine dritte Ausführungsform.
• Fig. 8 zeigt eine Längsschnittansicht eines Spiralverdichters in einer vierten Ausführungsform.
• Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IX-IX in Fig. 8.
• Fig. 10 zeigt eine Endansicht des beweglichen Spiralelements in Fig. 8.
• Fig. 11 zeigt eine Längsschnittansicht eines Spiralverdichters in einer fünften Ausführungsform.
• Fig. 12 zeigt eine Endansicht einer Ringplatte in Fig. 11.
• Fig. 13 zeigt eine Längsschnittansicht eines Spiralverdichters in einer sechsten Ausführungsform.
• Fig. 14 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIV- XIV in Fig. 13.
• Fig. 15 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 14 unter Darstellung einer Beziehung zwischen dem Durchmesser der Stifte und einem Radius der Umlaufbewegung.
• Fig. 16-A zeigt eine Seitenansicht der Stifte entlang der Linie XVI in Fig. 15.
• Fig. 16-B ist ähnlich zu Fig. 16-A, zeigt jdoch eine Modifikation.
• Fig. 17 zeigt eine Anordnung von Stiften in einer siebten Ausführungsform.
• Fig. 18 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 17 unter Darstellung einer Beziehung zwischen dem Durchmesser der Stifte und einem Radius einer Umlaufbewegung.
• Fig. 19-A zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Kurbelfolgereinheit in einem Spiralverdichter in einer achten Ausführungsform.
• Fig. 19-B zeigt eine schematische Aufrißansicht der Kurbelfolgereinheit in Fig. 19-A.
• Fig. 20 zeigt eine schematische Ansicht einer Anordnung von Stiften in der achten Ausführungsform.
• Fig. 21 zeigt eine Längsschnittansicht des Spiralverdichters in der achten Ausführungsform.
• Fig. 22 zeigt eine Anordnung von Stiften in der neunten Ausführungsform, wenn das bewegliche Spiralelement sich in einer Position befindet, um ein maximales Selbstdrehdrehmoment zu erhalten.
• Fig. 23 ist ähnlich zu Fig. 22, zeigt jedoch eine Anordnung von Stiften in der neunten Ausführungsform, wenn das bewegliche Spiralelement sich in einer Position befindet, um ein minimales Selbstdrehdrehmoment zu erhalten.
• Fig. 24 ist eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen der Winkelposition des beweglichen Spiralelements und einem Selbstdrehdrehmoment.
• Fig. 25 zeigt die Beziehung zwischen dem beweglichen Spiralelement und dem feststehenden Spiralelement, wenn das Selbstdrehdrehmoment ein Minimum einnimmt.
• Fig. 26 zeigt eine Beziehung zwischen dem beweglichen Spiralelement und dem feststehenden Spiralelement, wenn das Selbstdrehdrehmoment zunimmt.
• Fig. 27 zeigt eine Beziehung zwischen dem beweglichen Spiralelement und dem feststehenden Spiralelement, wenn das Selbstdrehdrehmoment das Maximum einnimmt.
• Fig. 28 zeigt eine Beziehung zwischen dem beweglichen Spiralelement und dem feststehenden Spiralelement, wenn das Selbstdrehdrehmoment abnimmt.
• Fig. 29 zeigt eine Anordnung von Stiften in der zehnten Ausführungsform, wenn das bewegliche Spiralelement sich in einer Position befindet, um ein maximales Selbstdrehdrehmoment zu erhalten.
• Fig. 30 zeigt eine Anordnung von Stiften in der zehnten Ausführungsform, wenn das bewegliche Spiralelement sich in einer Position befindet, um ein maximales Selbstdrehdrehmoment zu erhalten.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung, die als Kühlmittelverdichter für eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug verwendet wird. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet ein vorderes Gehäuse mit einem rohrförmigen Vorsprungabschnitt 4a und einer Innenendfläche 4b.
• Ein hinteres Gehäuse 5 hat ein offenes Ende, das in Kontakt mit der Innenendfläche 4b steht und mit dem vorderen Gehäuse 4 mittels Bolzen 5-1 festverbunden ist. Diese Gehäuse 4 und 5 bestehen aus einem Aluminium-Legierungsmaterial. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine Drehwelle, die aus Stahimaterial hergestellt und drehbar auf dem Vorsprungabschnitt 4a des vorderen Gehäuses 4 mittels einer Radiallagereinheit 21 getragen ist. Die Drehwelle 1 weist an ihrem Innenende einen Kurbelabschnitt 11 auf, der eine Achse hat, die von einer Drehachse der Welle 1 beabstandet ist. An einer diametral dem Kurbelabschnitt 11 gegenüberliegeden Stelle ist die Welle 1 integral mit einem Ausgleichgewicht ha versehen, das dazu dient, die Zentrifugalkraft aufzuheben, die am Kurbelabschnitt 11 erzeugt wird, wenn die Welle 1 gedreht wird. Ein drehbares Spiralelement 2 ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, die durch eine Alumitbehandlung einer Härtung unterworfen ist. Das drehbare Spiralelement 2 ist aus einem Endscheibenabschnitt 12 und einem Spiralabschnitt 14 auf einer Seite des Scheibenabschnitts 12 aufgebaut, der aus einer evolventen Kurve (Fig. 5) gebildet ist und sich axial sowie integral, ausgehend von einer Endfläche des Scheibenabschnitts 12 erstreckt, und aus einem rohrförmigen Vorsprungabschnitt 13 auf der anderen Endseite des Scheibenabschnitts 12 weg von dem Spiralabschnitt 14. Der Kurbelabschnitt 11 der Welle 1 ist in den rohrförmigen Vorsprungabschnitt 13 über einen Nadellageraufbau 22 so eingesetzt, daß das drehbare Spiralelement 2 in Bezug auf den Kurbelabschnitt 11 drehbar ist.
• Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein feststehendes Spiralelement, das ebenfalls aus einem Aluminium-Legierungsmaterial hergestellt ist, das einer Alumitbehandlung unterworfen ist. Das feststehende Spiralelement 3 ist aus einer Endscheibenplatte 16 und einem Spiralabschnitt 17 auf einer Seite des Scheibenabschnitts 16 aufgebaut, der aus einer evolventen Kurve gebildet ist und sich axial integral, ausgehend von einer Endfläche des Scheibenabschnitts 16 erstreckt. Die Spiralabschnitte 14 und 17 der beweglichen und feststehenden Spiralelemente 2 und 3 befinden sich, wie deutlich in Fig. 5 gezeigt, in einer seitlichen Kontaktbeziehung, derart, daß radial beabstandete geschlossene Pumpkammern 90 zwischen den Spiralelementen erzeugt werden. Während der Drehung der Welle bewegen sich die Pumpkammern 90 radial, ausgehend von einer radial auswärtigen Position mit einem erhöhten bzw. vergrößerten Volumen zu einer radial einwärtigen Position mit verringertem Volumen. Die Pumpkammer 90 mündet in einer radial auswärtigen Position in eine Eintragöffnung, um es dem Kühlmittel zu erlauben, in die Kammer zugeführt zu werden. Die Pumpkammer 90 ist in der radial einwärtigen Position nach außen offen, damit das Kühlmittel aus der Kammer 90 ausgetragen werden kann. Der Spiralabschnitt 14 des beweglichen Spiralelements 2 ist an seinem von der Basisplatte 12 beabstandeten Ende mit einer Nut gebildet, in welcher ein Kippdichtelement 15 angeordnet ist. Das Kippdichtelement 15 befindet sich im Gleitkontakt mit der Basisplatte 16 des feststehenden Spiralelements 3. Der Spiralabschnitt 17 des feststehenden Spiralelements 3 ist an seinem von der Basisplatte 16 beabstandeten Ende mit einer Nut gebildet, in welcher ein Kippdichtelement 18 angeordnet ist. Das Kippdichtelement 18 befindet sich im Gleitkontakt mit der Basisplatte 12 des beweglichen Spiralelements 3. Dadurch wird ein Dichtkontakt zwischen den beweglichen und feststehenden Spiralelementen 2 und 3 erhalten, wodurch verhindert wird, daß das Kühlmittel während des Verdichtungsvorgangs ausleckt.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das feststehende Spiralelement 3 Vorsprungsabschnitte 3-1 auf, die im Kontakt mit jeweiligen Vorsprungabschnitten 5-1 des hinteren Gehäuses 5 stehen, und Bolzen 100 sind ausgehend vom hinteren Gehäuse 5 über die Vorsprungabschnitte 5-1 in die Vorsprungabschnitte 3-1 eingeführt und eingeschraubt, so daß das feststehende Spiralelement 3 am Gehäuse fixiert ist. Eine Auslaßkammer 102 ist zwischen der Basisplatte 16 des feststehenden Spiralelements 3 und dem hinteren Gehäuse 5 gebildet, während eine Einlaßkammer 104 zwischen dem vorderen Gehäuse 4, dem hinteren Gehäuse 5 und dem beweglichen Spiralelement 2 gebildet ist. Die Einlaßöffnung 5a an dem Gehäuse 5 mündet in die Einlaßkammer 104 zum Zuführen des Kühlmittels in die Kammer 104. Die Auslaßöffnung 5b an dem Gehäuse 5 mündet in die Auslaßkammer 102 zum Austragen des verdichteten Kühlmittelgases. Außerdem ist die Basisplatte 16 des feststehenden Spiralelements 3 mit einer Auslaßöffnung 8 gebildet, die in eine Pumpkammer 90 mündet, wenn sich die Kammer 90 in der am weitesten innengelegenen Position befindet. Ein Förderventil 6 zusammen mit einem Tragelement 7 sind an ihren Enden an der Basisplatte 16 des feststehenden Spiralelements 3 mittels eines Bolzens 106 fixiert. Das Förderventil 6 ist als Reed-Ventil gebildet, das eine elastische bzw. Federkraft bereitstellt, die das Ventil 6 in eine Ruhelage auf der Basisplatte 16 drängt, um die Auslaßöffnung 8 normalerweise zu verschließen. Die Verdichtung des Kühlmittelgases veranlaßt das Förderventil 6 dazu, verschoben zu werden, bis es gegen dem Tragelement 7 ruht. Infolge davon wird die Auslaßöffnung 8 geöffnet, und das Kühlmittelgas aus der Pumpkammer 90 wird in die Auslaßkammer 102 ausgetragen.
• Die Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 weist mehrere winkelgleich beabstandete kreisförmige Löcher 19 entlang einem Kreis Rr um eine Achse Cr des Vorsprungabschnitts 13 auf, wie in Fig. 2 gezeigt. In ähnlicher Weise weist das vordere Gehäuse 4 an dem zum beweglichen Spiralelement 2 weisenden Ende mehrere winkelgleich beabstandete kreisförmige Löcher 20 entlang einem Kreis Rk um eine Achse Ck der Drehwelle 1 auf, wobei der Radius des Kreises Rk derselbe ist wie derjenige des Kreises Rr. Auf die Kreise Rr und Rk wird nunmehr als Teil- bzw. Rollkreise Bezug genommen. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, sind gepaarte Stifte 9 und 10 in den Löchern 9 und 10 jeweils mittels eines geeigneten Mittels, wie etwa eines Preßstücks, derart befestigt, daß die Stifte 9 und 10 sich axial aus den Endseitenflächen des beweglichen Spiralelements 2 und dem vorderen Gehäuse 4 für den in Fig. 1 gezeigten feststehenden selben Abstand erstrecken. Dieser Abstand ist derart, daß das Ende der Stifte 9 und 10 die Stirnendflächen des vorderen Gehäuses 4 und des beweglichen Spiralelements 2 kontaktieren. Diese Stifte 9 und 10 können aus einem Material, wie etwa Stahl, hergestellt sein, der sich von dem Material zum Aufbau des beweglichen Spiralelements 2 und des vorderen Gehäuses 4 unterscheidet.
• Bei der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform ist ein Selbstdrehblockiermechanismus aus acht Paaren von Stiften 9 und 10 mit demselben Durchmesser d aufgebaut, der gleich der Exzentrizität des Kurbelelements 11 in Bezug bzw. relativ zur Drehwelle 1 ist, d.h. zum Radius der Umlaufbewegung des Kurbelelements 11, d.h. zum Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 2, das auf bzw. an dem Kurbelabschnitt 11 gelagert ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Fig. 2 zeigt die relative Anordnung der Stifte 9 und 10. Da die Stifte 9 und 10 in die Löcher 19 und 20 eingesetzt sind, sind die Stifte 9 auf dem Teilkreis Rr um das Zentrum Cr des Vorsprungabschnitts 13 des beweglichen Spiralelements 2 (Zentrum des Kurbelabschnitts 11) winkelgleich beabstandet, während die Stifte 10 auf dem Teilkreis Rk um das Zentrum Ck der Antriebswelle 1 winkelgleich beabstandet sind, die durch das vordere Gehäuse 4 getragen ist. Ferner ist die Anordnung der Stifte 9 an dem beweglichen Spiralelement 2 und der Stifte 10 an dem vorderen Gehäuse 4 so, daß die Stifte 9 und 10, die benachbart zueinander angeordnet sind und Paare bilden, sich in einem nebeneinanderliegenden Kontaktzustand befinden. Zwischen den Paaren wird jedoch dieselbe Relativposition zwischen den Stiften 9 und 10 aufgrund der Tatsache beibehalten, daß die winkelmäßig beabstandete Beziehung der Stifte 9 auf dem Teilkreis Rr auf dem sich drehenden Spiralelement 2 derselbe ist wie die winkelmäßig beabstandete Beziehung der Stifte 10 auf dem Teilkreis Rk auf dem vorderen Gehäuse 4. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch bemerkt, daß die winkelgleich beabstandeten Beziehungen der Stifte 9 und 10 auf den Teilkreisen Rr und Rk nicht wesentlich sind. Der Abstand zwischen den benachbarten Stiften 9 und 10 auf den Teilkreisen Rr und Rk muß nicht derselbe sein. Die Relativposition zwischen den Paaren von Stiften 9 und 10 muß jedoch ungeändert sein.
• Es wird bemerkt, daß eine durch Gleitbewegungen verursachte Reibung in Kontaktbereichen auftritt, wie beispielsweise in den Bereichen bzw. Flächen zwischen den Stiften 9 und 10 und zwischen den Stiften 9 und 10 und den Endflächen des beweglichen Spiralelements 2 und des vorderen Gehäuses 4. Deshalb sollte ein geeignetes Mittel zum Verringern der Reibungskraft, wie beispielsweise ein Mittel zum Zuführen von Schmiermittel, zu den vorstehend genannten Kontaktbereichen bereitgestellt werden.
• Nunmehr wird die Arbeitsweise des Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Wenn sich die Antriebswelle 1 dreht, dreht der Kurbelabschnitt 11 am Ende der Welle 1 das bewegliche Spiralelement 2 an seinem Vorsprungabschnitt 13 über die Nadellagereinheit 22. Infolge davon führen die Stifte 9 an der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 eine Umlaufbewegung um die Stifte 10 am vorderen Gehäuse 4 entlang einem Orbit bzw. einer Umlaufbahn R&sub9; aus, wie in Fig. 3 gezeigt. Während der Umlaufbewegung halten die Stifte 9 und 10 ihre gegenseitige seitliche Kontaktbeziehung aufgrund der Tatsache, daß der Durchmesser d der Stifte 9 und 10 gleich dem Abstand zwischen der Achse der Drehwelle 11 und der Achse des Kurbelabschnitts 11 (der Achse des Vorsprungabschnitts 13 des beweglichen Spiralelements 2) ist, der gleich der Exzentrizität des Kurbelabschnitts 11 von der Welle 1 ist, d.h. dem Radius der Umlaufbewegung des Kurbelabschnitts 11 (der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 2).
• Nunmehr wird der Mechanismus zum Verhindern, daß das bewegliche Spiralelement 2 um seine eigene Achse gedreht wird, in Bezug auf Fig. 4-A und 4-B und 5 erläutert. Insbesondere sind die Stifte 9 auf bzw. an dem beweglichen Spiralelement 2 der Umlaufbewegung um die jeweiligen feststehenden Stifte 10 auf bzw. an dem vorderen Gehäuse 2 unterworfen. In Fig. 4-A und 4-B verbindet die Linie Y die Zentren Cr und Ck, und diametral gegenüberliegende Paare der Stifte 9 und 10 sind auf dieser Linie in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform angeordnet. Es kann jedoch eine unterschiedliche Anordnung verwendet werden. Im Hinblick auf ein Drehmoment, das in Fig. 4-A durch einen Pfeil M dargestellt ist, und das erzeugt wird, um das Spiralelement 2 im Uhrzeigersinn um seine eigene Achse zu drehen, werden die Stifte 9a, 9b un4 9c auf bzw. an dem beweglichen Spiralelement 2 an die gepaarten stationären Stifte 10a, 10b und 10 auf der rechten Seite des vorderen Gehäuses 4 gepreßt, wodurch verhindert wird, daß das bewegliche Spiralelement 2 um seine eigene Achse gedreht wird. In diesem Fall werden vertikale aufwärtsgerichtete Kräfte F', F und F" in den Zentren der Stifte 9a, 9b und 9c aufgrund jeweiliger Reaktionskräfte erzeugt, die an Kontaktpunkten zwischen den Stiften 9a und 10a, den Stiften 9b und 10b und den Stiften 9c und 10c erzeugt werden. In Fig. 4-A dient die auf den Stift 9b einwirkende Kraft F als ganzes als Selbstdrehblockierkraft aufgrund der Tatsache, daß die vertikale Richtung der Kraft der Richtung der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 2 entspricht. Hinsichtlich der Kräfte F' und F", die in den Stiften 10a und 10c erzeugt werden, dienen im Gegensatz dazu nicht sämtliche dieser Kräfte zur Verhinderung der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 2 aufgrund der Tatsache, daß die Richtungen dieser Kräfte F' und F" nicht der Richtung der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 2 entsprechen. Von den Kräften F' und F" dienen die Komponenten f' und f" in der Richtung der Selbstdrehung zur Verhinderung der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 2. In Fig. 4-A dienen die Stifte 9e, 9f und 9g, die auf der linken Seite angeordnet sind, ebenso wie die Stifte 9d und 9h, die auf der vertikalen Diametrallinie Y angeordnet sind, nicht dazu, die Selbstdrehung des beweglichen Elements 2 aufgrund der Tatsache zu verhindern, daß eine Kraft zur Verhinderung der Selbstdrehung in den Stiften 9d, 9e, 9f, 9g und 9h nicht erzeugt wird, welche die Stifte 10d, 10e, 10f, 10g und 10h kontaktieren. Mit anderen Worten wird die Funktion zur Verhinderung der Selbstdrehung an den Stiften erhalten, die die aufwärtsgerichtete Kraft erzeugen, wie F, F' und F". Die anderen Stifte hingegen, wie etwa die Stifte 9d, 9e, 9f, 9g und 9h in Fig. 4-A, die keine aufwärtsgerichtete Kraft erzeugen, können nicht dazu dienen, die Selbstdrehung zu verhindern. Um die Selbstdrehblockierfunktion für däs bewegliche Spiralelement 2 im Uhrzeigersinn in Fig. 4-A zu erhalten, ist es kurz gesagt wesentlich, daß die beweglichen Stifte, wie etwa die Stifte 9a, 9b und 9c die feststehenden Stifte, wie etwa die Stifte 10a, 10b und 10c, kontaktieren.
• In Bezug auf das Drehmoment, das in Fig. 4-B durch einen Pfeil M dargestellt ist, und das erzeugt wird, um das Spiralelement 2 dazu zu drängen bzw. zu zwingen, im Gegenuhrzeigersinn um seine eigene Achse gedreht zu werden, werden die Stifte 9g, 9f und 9e auf bzw. an dem beweglichen Spiralelement 2 gegen die stationären Stifte 10g, 10f und 10e jeweils auf der linken Seite des vorderen Gehäuses 4 gepreßt, wodurch vertikale, aufwärtsgerichtete Kräfte F', F und F" erzeugt und Komponentenkräfte f', f und f" in der Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Selbstdrehung bereitgestellt, wodurch verhindert wird, daß sich das bewegliche Spiralelement 2 um seine eigene Achse dreht.
• Im Hinblick auf die vorstehende Ausführung werden bei dem Spiralverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere von kontaktierenden Paaren der Stifte 9 und 10 derart bereitgestellt, daß von den Paaren in jeder Winkelposition des beweglichen Spiralelements wenigstens ein Paar derart angeordnet ist, daß eine Kraft entgegengesetzt zu der Richtung der Selbstdrehung der beweglichen Spiralelemente erzeugt wird. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird dadurch während der Umlaufbewegung des beweglichen bzw. sich drehenden Spiralelements 2, während es das feststehende Spiralelement 3 kontaktiert, das bewegliche Spiralelement 3 daran gehindert, um den Vorsprungabschnitt 13 gedreht zu werden. Dadurch wird eine radial einwärtsgerichtete Verschiebung der Punkte des Kontakts zwischen dem Spiralabschnitt 14 des beweglichen Spiralelements 2 und dem Spiralabschnitt 17 des feststehenden Spiralelements 3 erhalten, das die geschlossenen Pumpkammern 90 (Fig. 5) veranlaßt, radial einwärts bewegt zu werden, während das Volumen der Pumpkammern 90 sukzessive verringert wird, um eine Verdichtung des Kühlmittels zu erhalten. Während des Verdichtungsvorgangs wird eine axiale Schubkraft, die in dem beweglichen Spiralelement 2 durch eine Verdichtungsreaktionskraft erzeugt wird, durch das Gehäuse 4 über die Stifte 9 und 10 aufgenommen, die sich im endweisen Kontakt mit den zuemanderweisenden Oberflächen des Gehäuses 4 und des Spiralelements 2 befindet. Infolge davon wird ein axiales Tragen des beweglichen Spiralelements 2 erzielt, wodurch dieses Element 2 daran gehindert wird, axial verschoben zu werden.
• Bei der vorstehend angeführten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Selbstdrehblockiermechanismus ausschließlich durch eine Kombination der Stifte 9 und 10 desselben Durchmessers aufgebaut. Keine weiteren Teile sind erforderlich, wodurch die Anzahl an Teilen verringert und der Aufbau der Pumpe vereinfacht wird. Außerdem können die Stifte 9 und 10 auf dem äußersten Bereich des beweglichen Spiralelements 2 und des vorderen Gehäuses 4 angeordnet werden, was zur Verringerung des Außendurchmessers des Verdichters beiträgt.
• Fig. 6 zeigt eine Anordnung von Stiften, die einen Selbstdrehblockiermechanismus bei der zweiten Ausführungsform bilden. Wie bereits in Bezug auf Fig. 3 erläutert, haben bei der ersten Ausführungsform die Stifte 9 und 10 auf bzw. an dem beweglichen Spiralelement 2 und dem vorderen Gehäuse 4 jeweils zur Stellung des Selbstdrehblockiermechanismus denselben Durchmesser d, der gleich dem Radius der Umlaufbewegung ist. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform, haben bei der in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsform die mit dem beweglichen Spiralelement verbundenen Stifte 9' und die mit dem Gehäuse verbundenen Stifte 10' unterschiedliche Durchmesser d&sub1; und d&sub2;. Außerdem ist die Hälfte der Summe der Durchmesser der Stifte 9' und 10' gleich dem Radius der Umlaufbewegung. Insbesondere kann der Radius durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
• r = d&sub1; + d&sub2;/2
• Bei dieser Ausführungsform veranlaßt wie bei der ersten in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 2 die Stifte 9 auf bzw. an der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 dazu, eine Umlaufbewegung mit einem Radius um die Achse der entsprechenden Stifte 10 unterworfen zu werden, die an dem vorderen Gehäuse 4 festangebracht sind, während die beweglichen Stifte 9 im Kontakt mit den entsprechenden feststehenden Stiften 10 gehalten werden. Die Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 2 um seine eigene Achse wird dadurch aufgrund der Tatsache verhindert, daß wenigstens ein Paar der sich kontaktierenden Stifte 9 und 10 eine Kraft erzeugt, um der Drehung der beweglichen Spiralelemente um ihre eigene Achse entgegenzuwirken.
• Nunmehr wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen sind, wie vorstehend erläutert, die Stifte 9 und 10, die im gegenüberliegenden bzw. aneinanderstoßenden Kontakt miteinander stehen, an der jeweiligen kreisförmigen Vertiefung 9 und 10 der Endplatte 12 und der Endfläche des vorderen Gehäuses 4 jeweils durch ein geeignetes Mittel, wie beispielsweise ein Preßstück, fixiert. In diesem Fall wird eine große Reibungskraft am Kontaktbereich bzw. der Kontaktfläche zwischen den Stiften 9 und 10 erzeugt, die sich im gegenseitigen Gleitkontakt befinden. Um zu verhindern, daß diese Teile verschleißen, ist deshalb ein Schmiersystem erforderlich. Im Hinblick hierauf ist die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine Verringerung der Reibung zwischen den Stiften 9 und 10 gerichtet, indem sie veranlaßt werden, gegeneinander bzw. in Bezug aufeinander zu rollen, wodurch die Zuverlässigkeit des Verdichters erhöht wird. Insbesondere ist der Aufbau und die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform so wie diejenigen bei den ersten und zweiten in Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen, mit der Ausnahme, daß die Stiftelement 9 und 10, die jeweilige Paare bilden, statt wie im Fall der ersten und zweiten Ausführungsformen, sich im Preßsitz zu befinden, lose an bzw. in den entsprechenden kreisförmigen Vertiefungen 19 und 20 in der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 und der Endfläche des vorderen Gehäuses 4 eingesetzt, so daß die Stifte 9 und 10 in den Vertiefungen 19 und 20 sich frei drehen können. Infolge davon wird ein Rollkontaktzustand zwischen einem Kontaktpaar der Stifte 9 und 10 entlang ihrer Kontaktlinie erhalten, wodurch die Reibungskraft verringert wird. Selbst in einer Situation, bei der ein Gleitkontakt zwischen den kontaktierenden Paaren von Stiften 9 und 10 auftritt, ist darüber hinaus der resultierende Kontaktdruck dazwischen gering, wodurch verhindert wird, daß die Teile schnell verschlissen werden. Darüber hinaus hat diese Konstruktion den Vorteil, daß der Ersatz der Stifte sehr einfach ist, wenn eine Einstellung der Spalte zwischen den Stiften 9 und 10 oder ein Ersatz der Stifte erforderlich ist.
• Fig. 7 zeigt die dritte Ausführungsform Demnach sind Ringelemente 23 und 24, die aus Material niedriger Reibung (Lagermaterial), wie etwa weißem Metall, hergestellt sind, an bzw. in kreisförmigen Vertiefungen 19' und 20' der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 und der Endwand des vorderen Gehäuses 4 angebracht, und die Stifte 9 und 10 sind in die Ringelemente 23 und 24 drehbar eingesetzt, um die Reibungskraft zu verringern, die durch die Gleitbewegung der Stifte 9 und 10 verursacht wird. Als Alternative wird ein Preßsitzzustand für die Stifte 9 und 10 wie bei der ersten Ausführungsform erhalten, während die Ringelemente, die aus gehärtetem Metallmaterial hergestellt sind, auf bzw. an den preßeingesetzten Stiften 9 und 10 frei drehbar so angeordnet sind, daß die Ringelemente auf den Stiften 9 und 10 sich in einem Rollkontaktzustand befinden, wodurch die durch den direkten Kontakt verursachte Reibung weiter verringert wird. Es wird bemerkt, daß dieses Mittel zum Verringern der Reibung lediglich für die Stifte 9 oder für die Stifte 10 vorgesehen sein kann.
• Bei der ersten Ausführungsform wird die axiale Last (Schub) als Verdichtungsreaktionskraft, die auf das bewegliche Spiralelement 2 einwirkt, durch die Enden der Stifte 9 und 10 des Selbstdrehblockiermechanismus getragen, die im Kontakt mit der Endwand 4b des vorderen Gehäuses 4 und der Endplatte 2 des beweglichen Spiralelements 2 stehen. Infolge davon wird der Wert des Kontaktdrucks an diesen Kontaktbereichen bzw. -flächen durch die Anzahl und den Durchmesser dieser Stifte 9 und 10 bestimmt. Um den Kontaktdruck zu verringern, ist deshalb eine Erhöhung bzw. Vergrößerung der Anzahl oder des Durchmessers der Stifte 9 und 10 wesentlich, wodurch die äußere Größe ebenso wie die Herstellungskosten für den Verdichter zunimmt bzw. vergrößert werden.
• Angesichts dessen hat in Fig. 8 bis 10, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, das vordere Gehäuse 4 eine Endwand 4b (Fig. 8), die umfangsmäßig beabstandete Vertiefungen 25 im wesentlichen kreisförmiger Form enthält, die kozentrisch zu den jeweiligen feststehenden Stiften 10 sind. Die Stifte 9 auf der Endscheibe 2 des beweglichen Spiralelements 2 stehen zu der entsprechenden Vertiefung 25 so vor, daß die Stifte 9 einen nebeneinanderliegenden bzw. Seiten- Seiten-Kontakt mit den entsprechenden Stiften 10 bilden, der es den beweglichen Stiften 9 erlaubt, sich um die entsprechenden Stifte 10 zu drehen, während das bewegliche Spiralelement 2 gehindert wird, sich um seine eigene Achse zu drehen. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform werden die Stifte 9 und 10 daran gehindert, axial in Kontakt mit der Endwand 4b des vorderen Gehäuses und der Endscheibe 2 des beweglichen Spiralelements 2 zu gelangen, wie in Fig. 8 deutlich gezeigt. Um es dem Gehäuse zu erlauben, die axiale Schubkraft aufzunehmen, ist, wie in Fig. 8 und 10 gezeigt, die Endplatte 2 des beweglichen Spiralelements 2 mit winkelgleich voneinander beabstandeten bogenförmigen vorspringenden Abschnitten 26 auf demselben Umfang gebildet, auf welchem die Stifte 9 angeordnet sind. Wie in Fig. 8 gezeigt, befinden sich die vorspringenden Abschnitte 26 im Stirnflächen/Stirnflächen-Gleitkontakt mit der Endwand 4b des Gehäuses 4, während sich das bewegliche Spiralelement 2 dreht, um die axiale Schubkraft von dem beweglichen Spiralelement aufzunehmen. Es ist ratsam, daß die vorspringenden Abschnitte 26 und/oder die Oberfläche der Endwand 4b des vorderen Gehäuses 4 im Kontakt mit den vorspringenden Abschnitten 26 einer Oberflächenhärtungsbehandlung unterworfen sind bzw. wurden.
• Da gemäß der vierten Ausführungsform die axiale Last getrennt durch die vorspringenden Abschnitte 26 auf der Endplatte 12 getragen wird, die sich in gleitendem Kontakt mit der Oberfläche 4b des Gehäuses 4 befinden, sind die Stifte 9 und 10 als der Selbstblockierrnechanismus davon befreit, zum Tragen bzw. Aufnehmen der axialen Schubkraft zu dienen. Infolge davon können die Anzahl wie der Durchmesser der Stifte 9 und 10 verringert bzw. vermindert werden. Wie in Fig. 9 gezeigt, werden insbesondere lediglich vier Paare von Stiften 9 und 10 bei dieser Ausführungsform verwendet. Außerdem wird die Möglichkeit einer Beschädigung der Stifte 9 und 10 an ihren Kontaktenden verringert, wodurch ihre Zuverlässigkeit erhöht wird. Wie deutlich aus Fig. 10 hervorgeht, sind die vorspringenden Abschnitte 26 in "toten Bereichen" zwischen umfangsmäßig benachbarten Stiften 9 angeordnet, wodurch eine effektive Verwendung der verfügbaren Stellen erzielt und eine Vergrößerung der Größe bzw. Abmessung des Verdichters verhindert werden kann, während die Vorsprünge 26 mit gewünschter Fläche und Anzahl gebildet werden können, um eine gewünschte Axialkraft-Tragfunktion zu erhalten.
• Fig. 11 und 12 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Im Gegensatz zur vierten Ausführungsform, bei welcher die vorspringenden Abschnitte 26 auf der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 sich in direktem Kontakt mit der Endfläche 4d des Gehäuses 4 befinden, mit oder ohne Oberflächenhärtungsbehandlung, weist die fünfte Ausführungsform eine getrennte Platte 27 auf, die am vorderen Gehäuse 4 angebracht ist und aus einem Material niedriger Reibung, wie etwa poliertem Stahl, hergestellt ist, welches es dem beweglichen Spiralelement 2 erlaubt, das aus der Aluminiumlegierung hergestellt ist, auf der Platte 27 zu gleiten. Wie in Fig. 12 gezeigt, bildet die Antireibungsplatte 27 eine Ringform, die einen Innenrand bzw. -umfang hat, der gleichwinklig beabstandete Ausschnittabschnitte 25' an Stellen aufweist, die dem Kontaktpaar der Stifte 9 und 10 entspricht, welche Ausschnittabschnitte 25' es den beweglichen Stiften 9 erlauben, um die entsprechenden feststehenden Stifte 10 gedreht zu werden.
• Die Stifte zur Bildung des Selbstdrehblockiermechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung (die Stifte 9 und 10 in den vorausgehenden Ausführungsformen) sind in freitragender Weise gebildet. Bei einem derartigen freitragenden Aufbau der Stifte ist, wenn eine Last angelegt wird, das Biegemoment im Querschnitt null am freien Ende der Stifte, während es einen maximalen Wert an ihren Fußabschnitten erreicht. Mit anderen Worten müssen die Stifte einen Querschnittsbereich haben, der der maximalen Bewegung des Fußabschnitts widerstehen kann, so daß die Spannung am Fußabschnitt kleiner als eine zulässige Höhe ist. Wenn die Stifte 9 und 10 vom geraden Typ sind, d.h., entlang ihrer gesamten Länge denselben Durchmesser aufweisen, wie dies bei den vorausgehenden Ausführungsformen der Fall ist, ist die Querschnittsfläche an anderen Bereichen als am Fußbereich größer als die erwünschten Werte, wodurch die Spannung niedriger wird als der zulässige Pegel. Dadurch haben die Stifte vom geraden Typ den Nachteil, daß Material verschwendet wird, und daß andererseits das Gewicht des Verdichters erhöht wird. Fig. 13 bis 15 und Fig. 16-A zeigen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 13 weist der Spiralverdichter umfangsmäßig beabstandete Paare von gegenüberliegenden Stiften 9" und 10", auf die sich nebeneinanderliegend kontaktieren. Diese Stifte 9" und 10" sind in entsprechende Öffnungen 19 und 20 auf der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 und der Endwand 4b des vorderen Gehäuses 4 preßeingesetzt, wie bei der ersten Ausführungsform Weitere Konstruktionsmerkmale sind im wesentlichen dieselben wie bei der ersten Ausführungsform, weshalb eine detaillierte Erläuterung weggelassen wird. Wie in Fig. 16-A gezeigt, sind die Stifte 9" aus einem Basisabschnitt 9"-1 mit zylindrischer Säulenform aufgebaut, der in eine entsprechende Vertiefung 19 (Fig. 13) in der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 eingesetzt ist, und einem Eingriffabschnitt 9"-2, der sich integral, ausgehend vom Basisabschnitt 9"-1 erstreckt und eine Kegelstumpfform bildet, die sich ausgehend vom Fußabschnitt zum Endabschnitt hin verjüngt. In ähnlicher Weise ist jeder der Stifte 10" aus einem Basisabschnitt 10"-1 mit zylindrischer Säulenform aufgebaut, der in eine entsprechende Vertiefung 20 (Fig. 13) in der Endwand 4b des inneren Gehäuses 4 eingesetzt ist, und einem Eingriffabschnitt 10"-2, der sich integral ausgehend vom Basisabschnitt 10"-1 erstreckt und eine Kegelstumpfform bildet, die sich ausgehend vom Fußabschnitt zum spitzen Endabschnitt hin verjüngt. Diese Paare von kegelstumpfförmigen Eingriffabschnitten 9"-2 und 10"-2 befinden sich im nebeneinanderliegenden Kontakt auf einer Linie der Länge L in Fig. 16-A, um eine Umfangskraft zu erzeugen, um zu verhindern, daß sich das bewegliche Spiralelement 2 um seine eigene Achse dreht, wie bei der ersten Ausführungsform.
• Bei dem derart aufgebauten Selbstdrehblockiermechanismus gemäß der sechsten Ausführungsform befinden sich die Stifte 9" in Kontakt mit den entsprechenden Stiften 10" entlang einer Linie der Länge L in Fig. 16-A, so daß Kontaktkräfte F, F' und F" erzeugt werden, die Komponentenkräfte f, f' und f" bereitstellen, um eine Selbstdrehbewegung des beweglichen Spiralelements 2 zu verhindern, wie in Bezug auf Fig. 4-A und 4-B erläutert. In diesem Fall befinden sich die kegelstumpfförmigen Abschnitte 9"-2 und 10"-2 im nebeneinanderliegenden Kontakt entlang der gesamten Linie der Länge L in Fig. 16-A. Entlang der Linie der Länge L sind deshalb die Durchmesser r&sub1; des Stifts 9" und der Durchmesser r&sub2; des Stifts 10" nicht identisch, wie in Fig. 15 gezeigt. Aufgrund des konischen Aufbaus ist die Summe der Durchmesser r&sub1; und r&sub2; jedoch stets gleich dem Durchmesser r der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 2.
• Bei der sechsten Ausführungsform von Fig. 13 bis 15 und Fig. 16-A, dienen die Stifte 9" und 10" zur Aufnahme nicht nur der Umfangskraft, die veranlaßt, daß das bewegliche Spiralelement 2 sich um ihre eigene Achse dreht, sondern auch einer axialen Schubkraft. Insbesondere wird das bewegliche Spiralelement 2 daran gehindert, sich axial zu bewegen, ungeachtet der Verdichtungsreaktionskraft aufgrund der Tatsache, daß die konischen Oberflächen der Abschnitte 9"-2 und 10"-2 in axialer Richtung im Eingriff stehen.
• Das Bereitstellen der konisch geformten Abschnitte auf den Stiften 9" und 10" erlaubt es, daß der Durchmesser der Fußabschnitte so vergrößert wird, daß in Bezug auf ein großes Biegemoment eine Erhöhung der Spannung an den Fußabschnitten unterdrückt wird. Beispielsweise unter der Bedingung, daß die Länge der Stifte 5 mm, der Radius r der Umlaufbewegung des beweglich Spiralelements 2 5 mm und der Kegelwinkel α des konisch geformten Abschnitts 45º betragen, beträgt der Wert für das maximale Biegemoment am Fußabschnitt des Stiftes 9" oder 10" 1/9 im Vergleich zu der Bedingung, daß die Stifte eine Kreiszylinderform haben, wie im Fall der ersten Ausführungsform Außerdem ist die konische Form der Stifte 9" und 10" insofern von Vorteil als das Anbringen des beweglichen Spiralelements 2 an den Gehäusen 4 und 5 erleichtert wird.
• Fig. 16-B zeigt eine Modifikation der sechsten Ausführungsform, bei welcher die Stifte 9" und 10" sich axial so erstrecken, daß sie im Eingriff mit aufeinanderzuweisenden Oberflächen der Endwand 4b des vorderen Gehäuses und der Endplatten 12 des beweglichen Spiralelements derart verlaufen, daß die axiale Schubkraft, die in dem beweglichen Spiralelement erzeugt wird, von den Stiften durch die gegenüberliegenden Endflächen aufgenommen wird.
• Als weitere Modifikation bei der sechsten Ausführungsform können getrennte Mittel, wie beispielsweise Vorsprünge der Abschnitte 26 in Fig. 10, vorgesehen sein, um eine axiale Schubkraft zum axialen Tragen des beweglichen Spiralelements 2 zu erzeugen.
• Fig. 17 und 18 zeigen eine siebte Ausführungsform, bei welcher der Aufbau des Spiralverdichters im wesentlichen derselben ist wie derjenige, der in Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß der Durchmesser der Stifte 9 und 10 unterschiedlich ist, obwohl ein Aufbau mit demselben Durchmesser ebenfalls verwendet werden kann. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform sind erwünschte Spalten oder Freiräume c, wie in Fig. 18 gezeigt, zwischen den Stiften 9 und 10 von jedem von sechs Paaren der Stifte vorgesehen. Diese Spalten sind wirksam, zu verhindern, daß die Stifte 9 und 10 axial in Eingriff gelangen, wenn das bewegliche Spiralelement 2, die Gehäuse 4 und 5 und das feststehende Spiralelement 3 zusammengebaut werden, wodurch Probleme beim Zusammenbauvorgang verringert werden. Außerdem ist die Bereitstellung der Spalte c wirksam, zu verhindern, daß Spannung in einem bestimmten Paar der Stifte 9 und 10 konzentriert wird, wodurch verhindert wird, daß diese Stifte 9 während der Betätigung des Verdichters beschädigt werden. In Fig. 17 und 18 hat der Spalt c einen kleinen Wert, der die gewünschte Funktion zum verhindem der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 2 nicht beeinträchtigt, obwohl der Spalt zu Erläuterungszwecken übertrieben (groß) dargestellt ist. Wenn im Gegensatz hierzu ein Freiraum zwischen den Stiften 9 und 10 wie im Fall der ersten Ausführungsform nicht vorgesehen ist, kann ein zulässiger Fehler bezüglich der Form oder Abmessung der Stifte 9 und 10 oder einer Position der Vertiefung 19 in der Endplatte 12 des beweglichen Spiralelements 2 oder der Vertiefung 20 an der Endwand des vorderen Gehäuses die Stifte 9 und 10 dazu veranlassen, endweise in Eingriff zu gelangen, wenn das bewegliche Spiralelement 2, die Gehäuse 4 und 5 und das feststehende Spiralelement 3 zusammengebaut werden, wodurch es schwierig wird, den Verdichter problemlos zusammenzubauen. Selbst dann, wenn der Verdichter zusammengebaut ist, wird eine übermäßige Last an einer bestimmten Stelle eines Stifts erzeugt, was dazu führt, daß das Teil beschädigt wird.
• Der Freiraum c wird durch folgende Gleichung ausgedrückt, d.h.
• c = r - d&sub1; + d&sub2;/2
• wobei d&sub1; und d&sub2; die Durchmesser der Stifte 9 und 10 sind, und wobei der Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 2 ist. Ein geeigneter Wert für den Freiraum c kann es ermöglichen, daß die Teile leicht bzw. problemlos selbst dann zusammengebaut werden, wenn die Stifte 9 und 10 als zylindrische Säulen gebildet sind, wodurch verhindert wird, daß die Stifte während des Zusammenbauvorgangs übermäßig belastet werden. Bei dem Freiraum handelt es sich jedoch um einen Wert derart, daß der bewegliche Stift 9 mit dem entsprechenden feststehenden Stift 10 in Eingriff gelangen kann, wodurch eine Kraft erzeugt wird, um zu verhindern, daß das bewegliche Spiralelement 2 um seine eigene Achse gedreht wird. Wenn der Betrieb des Verdichters beginnt, werden die Stifte 9 ebenso wie das bewegliche Spiralelement 2 insbesondere um die Achse des letztgenannten um einen sehr kleinen Winkel gedreht, bis die Stifte 9 die entsprechenden Stifte 10 kontaktieren, und die Drehung des beweglichen Spiralelements 2 um seine eigene Achse wird daraufhin blockiert. Mit anderen Worten wird der Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 2 aufgrund des Vorhandenseins des Freiraums c verringert. Insbesondere wird die folgende Gleichung, d.h.
• r > d&sub1; + d&sub2;/2
• für den Verdichter erhalten, der den Freiraum c zwischen den Stiften 9 und 10 aufweist.
• Die Fig. 19-A und B sowie 20 und 21 zeigen eine achte Ausführungsform, bei welcher ein Kurbelfolgermechanismus 28 mit veränderlicher Exzentrizität verwendet wird. Ein derartiger Kurbelfolgermechanismus selbst ist in der japanischen ungeprüften Patentschrift Nr. 2-176179 offenbart und aus einem Antriebskeil 29 aufgebaut, der sich integral vom Endabschnitt 1-1 der Antriebswelle 1 an einer Stelle erstreckt, die von seiner Achse beabstandet ist, und aus einer Muffe bzw. Buchse 30, die eine angetriebene Nut 30a aufweist, in welche der Antriebskeil 29 radial verschiebbar eingesetzt ist. Das bewegliche Spiralelement ist auf der Buchse 30 drehbar getragen. Die Buchse 30 ist integral mit einem Ausgleichsgewichtsabschnitt 30b an einer Stelle gebildet, die wenigstens einen Teil der Zentrifugalkraft ausgleichen kann, die erzeugt wird, wenn die Antriebswelle 1 gedreht wird. Wie in Fig. 19-B gezeigt, ist der Antriebskeil mit im wesentlichen umfangsmäßig beabstandeten Ebenen 29-1 und 29-2 gebildet, und die Nut 30a ist mit im wesentlichen umfangsmäßig beabstandeten Ebenen 30a-1 und 30a-2 gebildet. Die Ebene 29-1 des Antriebskeils 29 steht in Eingriff mit der Ebene 30a-1 als angetriebene Ebene, während die Ebene 29-2 des Antriebskeils in Eingriff mit der Ebene 30a-2 der Nut 30a so steht, daß die Drehbewegung der Antriebswelle 1, wie durch einen Pfeil M gezeigt, zu der Buchse 30 übertragen wird. Wie in Fig. 19-A gezeigt, sind im Querschnitt quer zur Drehachse die Ebenen des Antriebskeils 29 und der Nut 30a in Bezug auf die Linie Y geneigt, welche die Achse Ck der Welle 1 und die Achse Cb der Buchse 30 (Achse Cr des beweglichen Spiralelements 2) verbindet, unter einem Winkel θ in der Richtung M entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Welle 1.
• Während des Betriebs des Verdichters wird eine Verdichtungsreaktionskraft Fp in der Richtung quer zu der Linie Y erzeugt, welche die Achse des beweglichen Spiralelements mit der Achse Ck der Antriebswelle verbindet. Infolge davon wird eine Komponentenkraft Fp x sin θ an die Buchse 30 in der Richtung parallel zu den Ebenen so angelegt, daß die Buchse 30 radial auswärts bewegt wird. Infolge davon wird der Abstand ε zwischen der Achse Cb der Buchse 30 und der Achse Ck der Antriebswelle 1 so vergrößert, daß das bewegliche Spiralelement 2 ebenfalls radial auswärts bewegt wird, Infolge davon wird der Spiralabschnitt 14 (Fig. 21) des beweglichen Spiralelements 2 dazu gedrängt, mit dem Spiralabschnitt 17 des feststehenden Spiralelements 3 in Kontakt zu gelangen. Dadurch wird eine wirksame Dichtung an den Kontaktpunkten zur Erzeugung der Pumpkammern 90 zwischen den Spiralabschnitten 14 und 17 erhalten. In diesem Fall hat die Kraft FD, die zwischen den Spiralabschnitten 14 und 17 wirkt, und durch die Verdichtungsreaktionskraft Fp erzeugt wird, eine Komponente FD x cos θ in der Richtung der Verlängerung des Antriebskeils 29 und eine Komponente FD x sin θ in der Richtung quer zur Verlängerung des Antriebskeils 29. Außerdem ist die erste Komponente gleich zur Komponente der Druckkraft in der Richtung der Verlängerung des Antriebskeils 29, und dadurch wird die folgende Gleichung
• FD x cos θ = Fp x sin θ
• erhalten. Die Kraft zum Drängen der Spiralabschnitte 14 und 17 in Kontakt miteinander wird demnach durch folgende Gleichung ausgedrückt
• FD = Fp x tan θ.
• Angesichts der vorstehenden Ausführung kann gemäß der achten Ausführungsform die Verwendung des Kurbelmechanismus 28, der in der Lage ist, die Größe E der Exzentrizität zwischen dem beweglichen Spiralelement 2 und der Buchse 30 zu verändern, die Druckkraft FD zwischen den Spiralabschnitten 14 und 17 der Spiralelementen 2 und 3 jeweils in Übereinstimmung mit dem Wert der Druckreaktionskraft Fp verändern, wodurch ein idealisierter Dichtzustand für die Pumpkammer 90 erhalten wird, wodurch der Verdichtungswirkungsgrad des Spiralverdichters erhöht wird.
• Bei dem Spiralverdichter mit dem Kurbelfolgermechanismus 28 gemäß der achten Ausführungsform ist der Grad E für die Exzentrizität veränderlich. Wenn der Zielwert des Grads E für die Exzentrizität oder den Radius r der Umlaufbewegung ε&sub0; ist, ist die durch folgende Gleichung
• ε&sub0; > d&sub1; + d&sub2;/2
• von Vorteil. Insbesondere exsistiert ein Spalt größer als ein vorbestimmter Wert normalerweise zwischen den Spiralabschnitten 14 und 17 der Spiralelemente 2 und 3, was es für das bewegliche Spiralelement 2 einfach macht, zusammengebaut zu werden, da die gegenüberliegenden Stifte 9 und 10 daran gehindert werden, axial in Eingriff zu gelangen.
• Fig. 20 zeigt eine Arbeitsweise der Stifte 9 und 10 des Selbstdrehblockiermechanismus beim Spiralverdichter gemäß der achten Ausführungsform. In Fig. 20 ist die Richtung des Selbstdrehdrehmoments durch M (Uhrzeigersinn) gezeigt, und die Richtung der Umlaufbewegung ist durch M wiedergegeben bzw. ausgedrückt. Aus demselben Grund wie in Bezug auf Fig. 4-A und 4-B ausgeführt, werden lediglich zwischen den Stiften, die links angeordnet sind, Kräfte F&sub1;, F&sub2; und F&sub3; erzeugt. Infolge davon wird im Zentrum Cb der Buchse 30 eine Reaktionskraft ΔFD' erzeugt, d.h.
• AFD' = F&sub1; + F&sub2; + F&sub3;.
• Diese Reaktionskraft ΔFD' verläuft in einer Richtung, damit der Spiralabschnitt 14 (Fig. 21) des beweglichen Spiralelements 2 veranlaßt wird, in Kontakt mit dem Spiralabschnitt 17 des feststehenden Spiralelements 3 zu gelangen. Mit anderen Worten wird die Preß- bzw. Druckkraft FD für ein Ausmaß bzw. eine Größe ΔFD' erhöht, wodurch eine erhöhte Dichtwirkung zwischen den Pumpkammern 90 erhalten wird.
• Fig. 22 bis 29 zeigen eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Teil- bzw. Rollkreise R&sub9; und R&sub1;&sub0; für die Stifte 9 und 10 mit einem Ausmaß bzw. einen Betrag 8 exzentrisch sind, wie in Fig. 22 oder 23 gezeigt, und zwar in Bezug auf die Zentren bzw. Mitten Cr und Ck, wodurch die Last verringert wird, die an die Stifte angelegt ist. Fig. 24 zeigt die Beziehung zwischen einer Winkelposition und einem Selbstdrehdrehmoment bei dem beweglichen Spiralelement 2. Es versteht sich, daß abwechselnd für jeweils 180º der Drehung eine Spitze bzw. ein Maximum und ein Tal bzw. ein Minimum auftreten. Mit anderen Worten tritt die Spitze nach jeweils 360º der Drehung auf. Dieser Spitzenwert wird durch das Verdichtungsverhältnis bestimmt, das gleich dem Ansaugdruck Pd geteilt durch den Ansaugdruck Ps ist. In Fig. 24 wird eine Kurve a erzeugt, wenn das Verhältnis Pd/Ps 10,0 kgf/cm² ist, während eine Kurve b erzeugt wird, wenn das Verhältnis Pd/Ps 5,3 kgf/cm² ist.
• Fig. 25 bis 28 zeigen die Beziehung zwischen dem Spiralabschnitt 14 des beweglichen Spiralelements 2 und dem Spiralabschnitt 17 des feststehenden Spiralelements 3 für unterschiedliche Betätigungsphasen des Spiralverdichters. Fig. 25 zeigt die Bedingung, wenn der Drehwinkel null Grad beträgt, wobei die am weitesten außengelegene Pumpkammer 90 an beiden Enden gerade eben geschlossen ist, um die Verdichtung zu beginnen, während die Verdichtung in den inneren Pumpkammern andauert, wodurch ein minimaler Wert für das Selbstdrehdrehmoment erhalten wird, wie in Fig. 24 gezeigt. Fig. 26 zeigt die Bedingung, demnach der Winkel 90º beträgt, die Verdichtung in den Kammern 90 fortdauert, und das Selbstdrehdrehmoment anwächst. Die Fig. 27 zeigt die Bedingung, demnach der Winkel 180º beträgt, die innerste Kammer soeben dabei ist, sich zur Auslaßöffnung 8 zu öffnen, und das Selbstdrehdrehmoment ein Maximum hat, wie in Fig. 24 gezeigt. Fig. 28 zeigt die Bedingung, demnach der Drehwinkel 270º beträgt, die am weitesten innengelegene Pumpkammer noch zur Auslaßöffnung 8 hin offen ist, die am weitesten außengelegene Pumpkammer noch nicht geschlossen ist, und das Selbstdrehdrehmoment abnimmt.
• Fig. 22 zeigt eine Positionsbeziehung zwischen den Stiften 9 und 10, wenn der Drehwinkel etwa 180º in Fig. 27 beträgt. Bei diesem Drehwinkel wird der Maximalwert für das Selbstdrehdrehmoment des beweglichen Spiralelements 2 erhalten, wie in Fig. 24 gezeigt. Wie vorstehend erläutert, sind die Stifte 9 auf der Endplatte des beweglichen Spiralelements auf dem Teukreis R&sub9; zentriert auf dem Zentrum C&sub9; angeordnet, das um einen Betrag δ von der Achse Cr des Vorsprungabschnitts des beweglichen Spiralelements versetzt ist, während die Stifte 10 an der Endwand des vorderen Gehäuses auf einem Teilkreis R&sub1;&sub0; angeordnet sind, der auf dem Zentrum C&sub1;&sub0; zentriert ist, das um einen Betrag δ von der Achse Ck der Antriebswelle versetzt ist. Der Aufbau der neunten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Aufbau der ersten Ausführungsform, wobei das Zentrum Cr des Teilkreises Rr der Stifte 9 mit der Achse des beweglichen Spiralelements übereinstimmt und wobei das Zentrum Ck des Teilkreises Rk der Stifte 10 mit der Achse Ck der Antriebswelle übereinstimmt.
• In Fig. 22 drängt das Selbstdrehdrehmoment das bewegliche Spiralelement 2 zur Drehung in derselben Richtung wie die Umlaufbewegung. Dieses Selbstdrehdrehmoment wird in seinem Maximum, wie in Fig. 22 gezeigt, außerdem durch die Stifte 9 aufgenommen, die rechts von der Linie Y angeordnet sind, welche die Zentren Cr und Ck verbindet, aufgrund der Tatsache, daß diese Stifte 9 im Eingriff mit den jeweiligen Stiften 10 in der Richtung zum Blockieren der Selbstdrehung im Eingriff stehen. In diesem Fall gilt, daß je weiter die Stifte 9 und 10 von den Zentren Cr und Ck beabstandet sind, desto länger ist der Radius der Drehbewegung, so daß, in Bezug auf dasselbe Selbstdrehdrehmoment, die Last auf bzw. an den Stiften 9 und 10, die sich in einer Kontaktbeziehung befinden, verringert ist. Im Hinblick hierauf wird eine exzentrische Anordnung des Zentrums C&sub9; des Teilkreises R&sub9; und des Zentrums C&sub1;&sub0; des Teukreises R&sub1;&sub0; in Bezug auf die Linie Y, welche das Zentrum Cr der Drehung des beweglichen Spiralelements und das Zentrum Ck der Drehung der Welle verbindet, in der Richtung quer zur Linie Y verwendet. Diese Anordnung kann nicht nur die Länge des Arms für das Moment erhöhen, sondern außerdem die Anzahl der Paare von Stiften 9 und 10 vergrößern, die auf der rechten Seite der Linie Y angeordnet sind, wodurch die Last auf jeden der Stifte verringert wird. In Fig. 22 stellt das Paar der Stifte, die durch 9X und 10X bezeichnet sind, eine Vollkontaktkraft in der Richtung entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment bereit, ebenso wie die Stifte 9b und lob in Fig. 4-A, und eine Anordnung ist bevorzugt, demnach der Stift 9X auf einer Linie Z1 angeordnet ist, die die Zentren Cr und C9 verbindet, während der gepaarte Stift 10X auf einer Linie Z2 angeordnet ist, die die Zentren Ck und C10 verbindet. Als Resultat dieses Aufbaus wird eine maximale Länge für den Arm erreicht, wenn die Kraft zum Blockieren der Selbstdrehung maximal ist, wodurch die Last in den Stiften verringert wird.
• Fig. 23 zeigt die Bedingung bzw. den Zustand, bei der bzw. dem das bewegliche Spiralelement aus der Position in Fig. 22 um 180º gedreht ist, und bei der bzw. dem, wie in Fig. 24 gezeigt, das Selbstdrehdrehmoment das Minimum einnimmt. In diesem Zustand dient das Paar von Stiften 9 und 10, das links von der Linie Y angeordnet ist, zur Aufnahme der Last, die durch das Selbstdrehdrehmoment in dem beweglichen Spiralelement 2 in der durch einen Pfeil gezeigten Richtung verursacht ist. In diesem Fall wird der Abstand von den Zentren Cr und Ck zu den Stiften 9 und 10, die in Fig. 23 links angeordnet sind und dazu dienen, das Selbstdrehdrehmoment aufzunehmen, auf den Minimalwert verringert. Der Wert des Selbstdrehdrehmoments ist jedoch selbst klein, und deshalb reicht der kleine Wert für den Arm des Moments aus, um das Selbstdrehdrehmoment zu verringern.
• Bei der neunten Ausführungsform wird, kurz gesagt, die Länge des Arms des Drehmoments von den Zentren Cr und Ck zu den Stiften 9 und 10, die dazu dienen, das Selbstdrehdrehmoment aufzunehmen, in Übereinstimmung mit dem Wert des Selbstdrehdrehmoments derart verändert, daß die Länge des Arms des Drehmoments den maximalen Wert einnimmt, wenn der maximale Wert des Selbstdrehdrehmoments erzeugt wird.
• Fig. 29 zeigt eine zehnte Ausführungsform, bei welcher die Paare von Stiften 9 und 10 so angeordnet sind, daß sie lokal derart konzentriert sind, daß die Anzahlen von Stiften 9 und 10, die dazu dient, die Kräfte zu erzeugen, die dem Selbstdrehdrehmoment entgegenwirken, in einer Winkelposition (α = 180º in Fig. 27) erhöht werden, wo das Selbstdrehdrehmoment hoch ist. Wenn, wie erläutert, ein Selbstdrehdrehmoment M im Uhrzeigersinn an das bewegliche Spiralelement angelegt wird, können lediglich die beweglichen Stifte 9, die rechts von der Linie Y angeordnet sind, die entsprechenden feststehenden Stifte 10 zur Blockierung der Selbstdrehung kontaktieren. Fig. 29 zeigt einen Zustand, bei welchem das maximale Selbstdrehdrehmoment an das bewegliche Spiralelement 2 angelegt wird. In diesem Fall wird eine lokal konzentrierte Anordnung der Paare von Stiften 9 und 10 auf den Teilkreisen Rr und Rk so erhalten, daß die Anzahl vier der Paare von Stiften 9 und 10, die rechts angeordnet sind und eine Kraft in einer Richtung entgegengesetzt zum Selbstdrehdrehmoment erzeugen, größer ist als die Anzahl von Paaren (zwei) der Stifte 9 und 10, die auf der linken Seite angeordnet sind, die keine Kraft entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment erzeugen.
• Gemäß der zehnten Ausführungsform wird unter einer erhöhten Selbstdrehdrehmomentbedingung eine erhöhte Anzahl an Paaren von Stiften, die Kräfte entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment erzeugen können, erhalten, wodurch eine wirksame Selbstdrehblockierfunktion und eine Verringerung der Last erhalten werden, die an die Stifte angelegt ist. Dadurch kann der Durchmesser der Stifte 9 und 10 ebenso wie die Anzahl von Paaren an Stiften verringert werden, wodurch die Abmessungen, das Gewicht und die Herstellungskosten für den Verdichter verringert werden.
• Fig. 30 zeigt eine elfte Ausführungsform, bei der es sich um eine Kombination der versetzten Anordnung der Zentren C9 und C10 auf den Teilkreisen in Fig. 22 bis 28 (neunte Ausführungsform) handelt, und um die lokal konzentrierte Anordnung der Paare der Stifte in Fig. 29 (zehnte Ausführungsform). Wie bei der neunten Ausführungsform in Fig. 22 bis 28 wird die versetzte Anordnung für die Zentren C9 und C10 der Kreise R9 und R10 der Stifte 9 und 10 in Bezug auf die Achse des beweglichen Spiralelements Cr und die Achse Ck der Antriebswelle derart verwendet, daß in der maximalen Selbstdrehdrehmomentposition, wie in Fig. 30 gezeigt, eine vergrößerte Länge für den Arm des Moments um das Ausmaß erhalten wird, das dem Wert der Exzentrizität δ entspricht. Wie bei der zehnten Ausführungsform in Fig. 29 kann außerdem eine lokal konzentrierte Anordnung der Paare von Stiften 9 und 10 erhalten werden. Insbesondere in der maximalen Selbstdrehdrehmomentposition in Fig. 30 kann eine vergrößerte Anzahl von Paaren der Stifte 9 und 10, die eine Kraft in der Richtung des Selbstdrehdrehmoments erzeugen, im Vergleich zu der Anzahl der Paare der Stifte 9 und 10 erhalten werden, die eine derartige Kraft nicht erzeugen.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung müssen die Stifte 9 und 10 nicht notwendigerweise auf Teilkreisen Rr und Rk bzw. R9 und R10 angeordnet werden. Insbesondere können die Stifte 9 und 10 auf gewünschten Kurven angeordnet werden, solange eine Bedingung beibehalten wird, demnach für jede Winkelposition wenigstens ein Paar von Stiften 9 und 10 in ihrem Kontaktzustand so vorliegen, daß Kräfte in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment bereitgestellt werden. In Übereinstimmung mit dem Konzept gemäß der neunten bis elften Ausführungsform ist außerdem eine lokal konzentrierte Anordnung der Paare von Stiften wünschenswert, derart, daß in einem vergrößerten Selbstdrehdrehmomentzustand, eine erhöhte Anzahl von Paaren von Stiften, die eine Kraft in der Richtung entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment erzeugen, erhalten wird.

Claims (19)

1. Spiralverdichter aufweisend:

ein Gehäuse (4, 5);

eine Antriebswelle (1), die an dem Gehäuse drehbar getragen ist;

ein feststehendes Spiralelement (3), das in dem Gehäuse angeordnet und an diesem festgelegt ist;

ein bewegliches Spiralelement (2), das in dem Gehäuse beweglich angeordnet ist;

wobei die Spiralelemente Spiralabschnitte (14, 17) aufweisen, die in einer radialen Richtung in einer nebeneinanderliegenden Beziehung derart angeordnet sind, daß radial beabstandete Kammern (90) erzeugt werden;

ein Kurbelelement (11), das mit der Antriebswelle an einer Stelle beabstandet von der Achse der Antriebswelle (1) verbunden ist;

wobei das bewegliche Spiralelement (2) drehbar mit dem Kurbelelement (11) so verbunden ist, daß eine Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements um die Achse der Antriebswelle so erhalten wird, daß die radial beabstandeten Kammern (90) sich radial einwärts bewegen, während die Volumina der Kammern verringert werden;

eine Einlaßeinrichtung (5a) zum Einleiten eines zu verdichtenden Mediums in die Kammer, wenn sie radial auswärts angeordnet ist;

eine Auslaßeinrichtung (5b) zum Austragen des verdichteten Mediums aus der Kammer, wenn sie radial einwärts angeordnet ist;

mehrere umfangsmäßig beabständete erste Stifte (9), die auf dem beweglichen Spiralelement (2) so angeordnet sind, daß die ersten Stifte sich axial weg von dem Spiralabschnitt (14) erstrecken; und

mehrere umfangsmäßig beabstandete zweite Stifte (10), die auf dem Gehäuse (4) so angebracht sind, daß die zweiten Stifte sich axial auf das bewegliche Spiralelement erstrecken; dadurch gekennzeichnet, daß

die Abmessungen der ersten und zweiten Stifte (9, 10) relativ zum Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements (2) derart sind, daß die ersten und zweiten Stifte sich stets im nebeneinanderliegenden Kontakt miteinander befinden, während die ersten Stifte (9) um die jeweiligen zweiten Stifte (10) während der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements (2) gedreht werden, und daß die Anordnung der ersten und zweiten Stifte (9, 10) auf dem beweglichen Spiralelement (2) und dem Gehäuse (4) so getroffen ist, daß in jeder Winkelpositiondes beweglichen Spiralelements wenigstens ein Paar der ersten und zweiten Stifte vorliegt, das eine Kraft in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements (2) erzeugt, wodurch verhindert wird, daß das bewegliche Spiralelement sich um seine eigene Achse dreht.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei eine Hälfte der Summe des Durchmessers (d) des ersten Stifts (9) und des zweiten Stifts (10) im wesentlichen gleich zum Radius (r) der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements (2) ist

3. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei eine Hälfte der Summe des Durchmessers des ersten Stifts (9) und des zweiten Stifts (10) kleiner alsder Radius der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements so ist, daß ein Spalt zwischen den ersten und zweiten Stiften vorliegt, die ersten und zweiten Stifte jedoch einander während der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements (2) kontaktieren können.

4. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten Stifte (9) drehbar mit dem beweglichen Spiralelement (2) verbunden sind.

5. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die zweiten Stifte (10) drehbar mit dem Gehäuse (4) verbunden sind.

6. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stifte (9, 10) relativ zu dem Gehäuse (4) und dem beweglichen Spiralelement (2) so angeordnet sind, daß eine axiale Schubkraft auf bzw. an dem beweglichen Spiralelement, verursacht durch eine Druckreaktionskraft in den Kammern (90), aufgenommen wird.

7. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stifte (9, 10) so angeordnet sind, daß sie daran gehindert werden, mit dem Gehäuse und dem beweglichen Spiralelement axial in Kontakt zu gelangen, und daß außerdem ein getrenntes Mittel (26) zum Aufnehmen einer axialen Schubkraft auf dem beweglichen Spiralelement (2), verursacht durch eine Druckreaktionskraft in den Kammern (90) vorgesehen ist.

8. Spiralverdichter nach Anspruch 7, wobei das Schubaufnahmemittel mehrere vorstehende Abschnitte (26) aufweist, die auf dem beweglichen Spiralelement (2) so gebildet sind, daß sie axial vorspringen, um mit einer gegenüberliegenden Oberfläche des Gehäuses (4) in Kontakt zu stehen, wodurch die Schubkraft aufgenommen wird.

9. Spiralverdichter nach Anspruch 8, wobei die vorstehenden Abschnitte (26) zwischen den ersten Stiften (9) angeordnet sind, die umfangsmäßig beabstandet zueinander liegen.

10. Spiralverdichter nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse (4) an einer zu den ersten Stiften (9) weisenden Oberfläche eine umfangsmäßig beabstandete Vertiefung (25) aufweist, damit die ersten Stifte um die entsprechenden zweiten Stifte (10) während der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements gedreht werden können.

11. Spiralverdichter nach Anspruch 7, wobei er außerdem ein ringförmiges Plattenelement (27) aufweist, das mit dem Gehäuse (4) festverbunden ist, wobei das Plattenelement an der Oberfläche der ersten Stifte umfangsmäßig beabstandete Ausschnittabschnitte (25') aufweist, damit die ersten Stifte um die entsprechenden zweiten Stifte (10) während der Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements (2) gedreht werden können.

12. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stifte (9, 10) eine zylindrische Säulenform bilden.

13. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stifte (9", 10") konische Oberflächen aufweisen, die zu ihren entfernten Enden hin zugespitzt verlaufen.

14. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten Stifte (9) auf einem Teilkreis um die Achse des beweglichen Spiralelements (2) angeordnet sind, während die zweiten Stifte (10) auf einem Teilkreis um die Achse der Antriebswelle (1) angeordnet sind.

15. Spiralverdichter nach Anspruch 14, wobei die Anordnung der ersten und der zweiten Stifte (9, 10) entlang den entsprechenden Teilkreisen derart getroffen ist, daß ein gleicher Abstand zwischen benachbarten Stiften erhalten wird.

16. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die umfangsmäßige Anordnung der Paare der ersten und zweiten Stifte (9, 10), die sich in Kontakt miteinander befinden, derart ist, daß eine Winkelposition des beweglichen Spiralelements (2) den Maximalwert für ein Selbstdrehdrehmoment bereitstellt, während die Anzahl der Paare von Stiften, die Kräfte in der Richtung entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment des beweglichen Spiralelements erzeugen, größer ist als die Anzahl der Paare, welche eine derartige Kraft nicht erzeugen können.

17. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei eine umfangsmäßige Anordnung der ersten und zweiten Stifte (9, 10) relativ zu der Achse des beweglichen Spiralelements (2) und der Achse der Antriebswelle (1) derart ist, daß die Abstände von der Achse des beweglichen Spiralelements und der Antriebswelle zu einem Paar von ersten und zweiten Stiften, die die Kraft bereitstellen, die dem Selbstdrehdrehmoment in einer Winkelposition des beweglichen Spiralelements entgegenwirkt, die einen großen Selbstdrehdrehmomentwert bereitstellt, größer sind als die Abstände von der Achse des beweglichen Spiralelements und der Antriebswelle zu einem Paar von ersten und zweiten Stiften, die eine Kraft bereitstellen, die dem Selbstdrehdrehmoment in einer Winkelposition des beweglichen Spiralelements entgegenwirkt, die einen kleineren Selbstdrehdrehmomentwert bereitstellt.

18. Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die ersten Stifte (9) auf einem Teilkreis angeordnet sind, während die zweiten Stifte (10) auf einem anderen Teilkreis angeordnet sind, wobei die Zentren der Teilkreise der ersten und zweiten Stifte von den Zentren des beweglichen Spiralelements (2) und dem Gehäuse (4) derart versetzt sind, daß in einer Winkelposition des beweglichen Spiralelements, die einen maximalen Wert des Selbstdrehdrehmoments des beweglichen Spiralelements bereitstellt, die Zentren der Teilkreise der ersten und zweiten Stifte auf derjenigen Seite der Achse der Spiralelemente und der Antriebswelle angeordnet sind, die benachbart zu den ersten und zweiten Stiften liegen, die sich in Positionen zum Aufnehmen der Kraft in der Richtung entgegengesetzt zu dem Selbstdrehdrehmoment befinden.

19. Spiralverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend:

einen Antriebskeil (29), der mit der Antriebswelle (1) an einer Stelle festverbunden ist, die von einer Achse der Antriebswelle beabstandet ist, und eine Buchse (30), auf welcher das bewegliche Spiralelement (2) drehbar angebracht ist, wobei die Buchse eine Nut (30a) festlegt, die den Antriebskeil so aufnimmt, daß eine Umlaufbewegung der Buchse um eine Achse der Antriebswelle so erhalten wird, daß die radial beabstandeten Kammern (90) sich radial einwärts bewegen, während das Volumen der Kammern verringert wird;

wobei der Antriebskeil (29) eine Drehkraftübertragungsradialebene aufweist, die parallel zur Achse der Antriebswelle verläuft, während die Nut eine Drehkraftaufnahmeradialebene festlegt, die parallel zu der Achse der Antriebswelle verläuft, wobei diese Ebenen einander kontaktieren, während sie es dem Antriebskeil (29) erlauben, in der Nut (30a) gleitverschiebbar zu sein, wobei die Ebenen in einem Querschnitt quer zur Achse der Welle relativ zu der Linie geneigt verlaufen, welche die Achse des beweglichen Spiralelements (2) mit der Achse der Antriebswelle (1) entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Drehwelle verbindet.