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Hintergrund der Erfindung
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–Die vorliegende
Erfindung betrifft einen Spiralverdichter der rotierenden Bauart
zur Verwendung bei einer Kältemaschine,
einer Klimaanlage und bei Warmwasserversorgungs-Fluidgeräten, insbesondere
für die
Verbesserungen zur Lagerung eines Spiralelementes eines rotierenden
Spiralverdichters und der Abdichtung in dessen radialer Richtung.
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Als
ein erster Stand der Technik zeigt die
8A eine
Vertikalschnittansicht einer Ausführungsform eines Spiralverdichters,
wie er in der
japanischen offengelegten
Patentveröffentlichung
Nr. 4-8888 offenbart ist. Die
8B ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in
8A. Als
nächstes
wird der Umfang der Ausführungsform
beschrieben.
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In
den 8A und 8B bezeichnet
die Bezugsziffer 1 ein geschlossenes Gehäuse. An
einer unteren Position des Gehäuses
ist ein elektrisches Antriebselement 2 aufgenommen. Ein
Spiralverdichterelement 3 ist in einem oberen Teil des
Gehäuses aufgenommen.
Das elektrische Antriebselement 2 besteht aus einem darin
angeordneten Stator 4 und Rotor 5. Zwischen dem
Stator 4 und dem Rotor 5 ist ein Luftspalt 6 ausgebildet.
Am Außenumfang
des Stators 4 ist ein Kanal 7 mit einem Teilausschnitt
gebildet. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet ein Hauptgestell,
das mit der Innenwand des geschlossenen Gehäuses 1 in Berührung steht.
Ein Hauptlager 9 ist in der Mitte des Hauptgestelles angeordnet.
Die Bezugsziffer 10 ist ein Hilfsgestell in Berührung mit
der Innenwand des geschlossenen Gehäuses 1. Das Hilfsgestell
hat eine Gleitnut 11, welche ein ovales Loch ist. Das Hauptgestell 8 und
das Hilfsgestell 10 sind mittels Bolzen 13 befestigt,
so dass sie eine Hohlraumkammer 12 bilden.
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Das
Spiralverdichterelement 3 besteht aus einer ersten Spirale 14 und
einer zweiten Spirale 15. Die erste Spirale 14 wird
durch das elektrische Antriebselement 2 angetrieben. Die
zweite Spirale 15 dreht in die gleiche Richtung wie die
erste Spirale 14. Die erste Spirale 14 besteht
aus einer zylindrischen Endplatte 16, einer Spiralformwindung 17 und
einer Hauptantriebswelle 18. Die Spiralformwindung 17 ist in
Form einer Evolvente geformt. Die Hauptantriebswelle 18 steht
an der Mitte der anderen Oberfläche der
Endplatte 16 vor. Die erste Spirale 14 bildet
eine antriebsseitige Spirale. Die zweite Spirale 15 besteht aus
einer zylindrischen Endplatte 19, einer ringförmigen Wand 20,
einer Spiralformwindung 21 und einem Folgerschaft 22.
Die ringförmige
Wand 20 steht am Umfang einer Oberfläche der Endplatte vor und gleitet
auf der Endplatte 16 der ersten Spirale 14. Die Spiralformwindung 21 ist
von der ringförmigen
Wand umgeben und an der Endplatte 19 ausgebildet. Die Spiralformwindung 21 hat
eine Zahnform mit einem kompensierten Evolventen-Winkel. Der Folgerschaft 22 steht
an der Mitte der anderen Oberfläche
der Endplatte 19 vor. Die zweite Spirale 15 bildet
die Folgerspirale. Die Spiralformwindungen 17 und 21 passen
in der Hohlraumkammer 12 so ineinander, dass die ersten
und zweiten Spiralen 14 und 15 eine Anzahl von
Kompressionsräumen
bilden.
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Das
Hauptgestell 8 und das Hilfsgestell 10 unterteilen
das geschlossene Gehäuse 1 in
eine Niedrigdruckkammer 24 und eine Hochdruckkammer 25.
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Die
Bezugsziffer 26 bezeichnet eine Antriebsvorrichtung. Die
Antriebsvorrichtung 26 besteht aus einem Antriebsstift 27 und
einer Führungsnut 28. Der
Antriebsstift 27 steht am Außenumfang der Endplatte 16 der
ersten Spirale 14 vor. Die Führungsnut 28 ist in
radialer Richtung der ringförmigen
Wand 20 der zweiten Spirale 15 ausgebildet. Die
Führungsnut ist
U-förmig
mit einem äußeren Ausschnitt.
Der kreisförmige
Weg der äußeren Umfangskante
der Führungsnut 28 ist
an der Außenseite
des kreisförmigen Weges
an der Mitte des Antriebsstiftes 27 ausgebildet.
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Die
Bezugsziffer 29 ist ein exzentrisches Lagerelement, welches
verschiebbar in die Gleitnut 11 eingepasst ist. Das exzentrische
Lagerelement besteht aus einer exzentrischen Hülse 31 und den Federn 32 und 33.
Die exzentrische Hülse 31 hat
ein Loch 30, in welches der Folgerschaft 22 der
zweiten Spirale 15 drehbar eingesetzt ist. Die Federn 32 und 33 halten
die Hülse
von den beiden Seiten her.
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Die
Hauptantriebswelle 18 hat ein Ausgabeloch 34,
aus welchem im Kompressionsraum 23 gekühltes Kühlmittel in die Hochdruckkammer 25 ausgegeben
wird. Das Ausgangsloch hat zwei Ausgabeöffnungen 35 und 36,
die sich zum oberen Teil und zum unteren Teil des elektrischen Antriebselementes 2 hin öffnen.
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Der
Folgerschaft 22 hat ein Eingangsloch 37, welches
das Kühlmittel
aus der Niederdruckkammer 24 in den Kompressionsraum 23 leitet.
Die Bezugsziffer 38 bezeichnet einen Verbindungskanal,
der an der Endplatte 19 ausgebildet ist. Der Kanal 38 ist
mit der Lufteingangsöffnung 37 verbunden,
um das Kühlmittel
in den Kompressionsraum 23 abzugeben.
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Die
Bezugsziffer 39 bezeichnet ein kleines Loch, das in der
Endplatte 19 der ersten Spirale 14 ausgebildet
ist. Das kleine Loch 39 ist mit dem Kompressionsraum 23,
in welchem das Kühlmittel
komprimiert wird und mit der Hohlraumkammer 12 verbunden.
Die Hohlraumkammer 12 und die Niederdruckkammer 24 sind
durch ein Dichtungselement 40 abgedichtet, das an der Gleitfläche der
Endplatte 19 des Hilfsgestells 10 und der zweiten
Spirale 15 ausgebildet ist. Die Hohlraumkammer 12 und
die Hochdruckkammer 25 sind durch ein Dichtungselement 41 abgedichtet,
das an der Gleitfläche
des Hauptlagers 9 und der Hauptantriebswelle 18 ausgebildet
ist.
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Die
Bezugsziffer 42 bezeichnet ein Eingangsrohr. Das Eingangsrohr 42 ist
an die Niederdruckkammer 24 angeschlossen. Die Bezugsziffer 43 bezeichnet
ein Ausgangsrohr, das an die Hochdruckkammer 25 angeschlossen
ist.
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Wenn
das elektrische Antriebselement 2 des Spiralverdichters
gedreht wird, wird die Rotationskraft über die Hauptantriebswelle 18 auf
die erste Spirale 14 übertragen.
Die Rotationskraft der ersten Spirale 14 wird durch die
Antriebsvorrichtung 26 auf die zweite Spirale 15 so übertragen,
dass die zweite Spirale 15 in der gleichen Richtung wie
die erste Spirale dreht. Die mittlere Position des exzentrischen
Lagerelementes 29, welches in die Gleitnut 11 passt, weicht
von der Mitte der Hauptantriebswelle 18 der ersten Spirale 14 ab,
so dass die zweite Spirale 15 um den Folgerschaft 22 dreht.
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Die
erste Spirale 14 und die zweite Spirale 15 verkleinern
kontinuierlich den Kompressionsraum 23, welcher durch diese
Spiralen gebildet ist. Das Kühlmittel,
welches vom Eingangsrohr 42 in die Niederdruckkammer 24 fließt, fließt von der
Eingangsöffnung 37 des
Folgerschaftes 22 durch den Kanal 38 der Endplatte 19 in
den Kompressionsraum 23, um das Kühlmittel zu komprimieren. Das
komprimierte Kühlmittel
wird an den Ausgabeöffnungen 35 und 36 durch
die Ausgabeöffnung 34,
die in der Hauptantriebswelle 18 der ersten Spirale ausgebildet
ist, in die Hochdruckkammer 25 ausgegeben. Das komprimierte
Kühlmittel
wird an dem Ausgaberohr 43 an dem geschlossenen Gehäuse 1 ausgegeben.
Das Kühlmittel
mit mittlerem Druck, das komprimiert worden ist, wird aus dem kleinen
Loch 30 in die Hohlraumkammer 12 ausgegeben, so
dass das resultierende komprimierte Kühlmittel als Gegendruck der ersten
und zweiten Spiralen 14 und 15 wirkt. Die Endplatten 16 und 19 werden
mit einem vorbestimmten Spalt der vorderen Kanten der Spiralformwindungen 17 und 21 der
Spiralen zum Gleiten gebracht.
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Da
die Antriebsvorrichtung 26, welche die zweite Spirale 15 in
die gleiche Richtung wie die erste Spirale 14 dreht, den
kreisförmigen
Weg an der Außenumfangskante
der Führungsnut 28 an
der Außenseite
des kreisförmigen
Weges an der Mitte des Antriebsstiftes 27 bildet, ist der
Antriebsstift 27 an dem Herausfallen aus der Führungsnut 28 gehindert. Der
Antriebsstift 27 dreht die zweite Spirale in die gleiche
Richtung wie die Rotationsrichtung der ersten Spirale 14,
so dass der Kompressionsraum 23 komprimiert wird. Da die
mittlere Position des Folgerschaftes 22 in einer Spiralform,
welche eine Evolvente ist, gebildet ist und die Spiralformwindung 21 der zweiten
Spirale 15 in einer Spiralform ausgebildet ist, die eine
Zahnformkurve mit einem kompensierten Evolventen-Winkel ist, wird, wenn sowohl die erste Spirale 14 als
auch die zweite Spirale 15 in der gleichen Richtung gedreht
werden, der Kompressionsraum 23 so komprimiert, dass verhindert
wird, dass die Kontaktteile der Spiralformwindungen 7 und 21 außer Eingriff
gelangen, und sich anomal berühren.
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Da
die Dichtungselemente 40 und 41 die Niederdruckkammer 24 und
die Hochdruckkammer 25 abdichten, ist verhindert, dass
Niederdruckkühlmittel
und Hochdruckkühlmittel
in die Hohlraumkammer 12 eintreten. Der Druck in der Hohlraumkammer 12 wird
auf einem vorbestimmten, mittleren Druck gehalten, so dass die axiale
Dichtungskraft der ersten und zweiten Spiralen 14 und 15 auf
einer genauen Höhe
aufrecht erhalten wird.
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Da
das in dem Kompressionsraum 23 komprimierte Kühlmittel
aus der oberen Ausgabeöffnung 35 des
elektrischen Antriebselementes 2 und der unteren Ausgabeöffnung 36 desselben über die
Ausgabeöffnung 34 in
die Hochdruckkammer 35 ausgegeben wird, kann der Druckabfall
des Kühlmittels,
welches in die Hochdruckkammer 25 ausgegeben wird, unterdrückt werden
und das von der Ausgabeöffnung 36 ausgegebene
Kühlmittel
fließt
durch das Ausgaberohr 43 durch den Luftspalt 6 und
den Kanal 7 des elektrischen Antriebselementes 2,
wobei das elektrische Antriebselement 2 wirksam gekühlt wird
und die Wärme,
welche von dem elektrischen Antriebselement 2 abgegeben
wird, wirksam genutzt wird.
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Da
das exzentrische Lagerelement 29 aus der exzentrischen
Hülse 31 (die
bewirkt, dass der Folgerschaft 22 der zweiten Spirale 15 in
die Bohrung 30 in der Gleitnut 11 passt) und den
Federn 32 und 33 (die die exzentrische Hülse 31 von
beiden Seiten her halten) gebildet ist, weicht somit der Mittelpunkt des
Folgerschaftes 22 vom Mittelpunkt der Hauptantriebswelle 18 ab.
Da zusätzlich
die Federn 32 und 33 die exzentrische Hülse 31 halten,
wenn in dem Kompressionsraum 23 ein anomal hoher Druck
auftritt, wird die exzentrische Hülse 31 gegen die Federkraft der
Federn 32 und 33 in der Gleitnut 11 des
ovalen Loches bewegt, um die Spiralformwindung 21 der zweiten
Spirale 15 aus dem Eingriff der Spiralformwindung 17 der
ersten Spirale 14 zu bringen. Da sich zusätzlich das
exzentrische Lagerelement 29 nicht dreht, werden die Federn 32 und 33,
die die exzentrische Hülse 31 halten,
nicht durch die Zentrifugalkraft beeinflusst, wodurch verhindert
wird, dass die Federkonstanten variieren.
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Wenn
bei dieser Konstruktion ein anomal hoher Druck stattfindet, kann
der Spalt in radialer Richtung der Spiralformwindungen der ersten
Spirale und der zweiten Spirale, erweitert werden.
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Als
ein zweiter Stand der Technik wird eine Ausführungsform eines Spiralverdichters
beschrieben, wie er in der
japanischen
offengelegten Patentveröffentlichung
Nr. 4-12182 offenbart
ist. Die
9 ist eine Vertikalschnittansicht
dieser Ausführungsform.
Der Einfachheit halber sind die gleichen Teile wie beim ersten Stand
der Technik mit den Bezugsziffern bezeichnet. Es werden nur die
unterschiedlichen Punkte beschrieben.
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Ein
Folgerschaft 22 einer zweiten Spirale 15 dreht
nur gegen einen Hilfsrahmen 10a. Der Folgerschaft 22 gleitet
nicht in radialer Richtung. Zwischen dem Folgerschaft 22 und
dem Hilfsrahmen 10a ist ein Dichtungselement 40a ausgebildet.
An den Ausgabeöffnungen 35 und 36,
die an einer Hauptantriebswelle 18 ausgebildet sind, sind
Halter 44 und 45, Federn 46 und 47 und
Rückschlagventile 50 und 51 ausgebildet.
Die Halter 44 und 45 sind an der Hauptantriebswelle 18 montiert.
Die Rückschlagventile 50 und 51 sind
aus massiven Ventilen 48 und 49 gebildet.
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Wenn
bei dieser Konstruktion die Vorrichtung betrieben wird, werden die
Rückschlagventile
immer mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagt, um die Rückschlagventile
immer offen zu halten. Durch die Druckdifferenz zwischen der Ausgabeöffnung und
der Hochdruckkammer ist verhindert, dass die Rückschlagventile geöffnet und
geschlossen werden. Wenn die Vorrichtung gestoppt wird, ist verhindert, dass
sie umgekehrt dreht.
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Als
ein dritter Stand der Technik wird ein Spiralfluidausgabegerät beschrieben,
wie dieses in der
japanischen
offengelegten Patentveröffentlichung
Nr. 50-32512 offenbart ist.
10 ist
ein Horizontalschnitt durch einen Spiralteil des Spiralfluidausgabegerätes. Es
wird die Umrisslinie des Gerätes
beschrieben.
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Die
Bezugsziffern 140 und 141 bezeichnen zwei evolventenförmige Spiralformwindungen
eines feststehenden Spiralelementes. Die Bezugsziffern 142 und 143 bezeichnen
zwei evolventenförmige Spiralformwindungen
eines bewegten Spiralelementes. Als eine Einrichtung zum Verbinden
des feststehenden Spiralelementes und des bewegten Spiralelementes
ist außerhalb
beider Windungen ein Ring 144 angeordnet. Radiale Vorsprünge 155 und 156 des
feststehenden Spiralelementes sind verschiebbar an einer unteren
Nut des Ringes 144 ausgebildet. Radiale Vorsprünge 157 und 158,
die an den Windungen 140 und 141 befestigt sind,
passen verschieblich in eine obere Nut des Rings 144. Wenn das
Gerät angetrieben
wird, werden die bewegten Spiralformwindungen 142 und 143 durch
die Zentrifugalkraft an die feststehenden Spiralformwindungen 140 und 141 gepresst
um eine radiale Dichtung in dem Kompressionsraum zu halten.
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Jeder
der als erster und zweiter Stand der Technik beschriebene rotierende
Spiralverdichter hat einen Schaftteil an der Rückseite des Spiegelfläche, an
welcher die Spiralformwindung ausgebildet ist. Der Schaftteil wird
an einer Position entfernt von der Spiralformwindung, welche mit
der Last des komprimierten Fluids beaufschlagt wird, in einer auskragenden
Konstruktion gelagert. Somit kann der Moment auftreten, bei dem
das Spiralelement unstabil wird.
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Zusätzlich wird
bei der Radialdichtungstechnik in dem Kompressionsraum der Spiralen
die Zentrifugalkraft für
den Fall des Gleittyps, wie im dritten Stand der Technik beschrieben,
ausgenutzt. Bei dem Rotationstyp kann jedoch nicht die Zentrifugalkraft ausgenutzt
werden, da beide Spiralformwindungen gedreht werden. Somit sollte
zur Verbesserung der Effizienz der Spalt in der radialen Richtung
minimiert werden. Bei dem herkömmlichen,
feststehenden exzentrischen System war die Montagegenauigkeit sehr
wichtig.
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Die
EP 0 478 795 offenbart einen
Spiralverdichter mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß dem rotierenden
Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung sind rotierende Schaftteile, die
durch die radiale Kraft eines rotierenden Antriebsspiralteils beeinflusst
werden, und ein Folgerspiralteil an den oberen und unteren Windungen
angeordnet und Aufnahmelager sind an den oberen und unteren Teilen
der Spiralwindungen angeordnet. Somit kann das unstabile Moment
vollständig
entfernt werden und dadurch können
die Spiralelemente stabil betrieben werden.
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Da
zusätzlich
der Schaft, welcher eine Spirale trägt, radial gegenüber dem
Lager, welches die andere Spirale trägt, verschoben ist, wird der
Schaft, der die erste Spirale trägt,
entsprechend der Last des komprimierten Fluids radial gegen das
Lager, welches die zweite Spirale trägt, bewegt. Da der radiale Spalt
leicht entfernt werden kann, kann somit das Gerät ohne große Zusammenbaugenauigkeit wirksam betrieben
werden.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer besten Ausführungsform
derselben, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt ist,
hervor.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine vertikale Schnittansicht eines rotierenden Spiralverdichters
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung, 2A ist
ein vergrößerter Vertikalschnitt durch
einen Spiralteil, 2B ist ein Schnitt entlang der
Schnittlinie X-X in 2A;
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3 ist ein rotierender Spiralverdichter
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung; 3A ist
eine vergrößerte Ansicht
im Vertikalschnitt eines Spiralteils, 3B ist
ein Schnitt entlang der Schnittlinie Y-Y in 3A;
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4 ist ein rotierender Spiralverdichter
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 4A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt, 4B ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 4A, 4C ist
ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Last, mit der ein
Spiralelement beaufschlagt wird;
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5 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 5A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt, 5B ist
eine Ansicht entlang der Linie C-C in 5A;
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6 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 6A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt, 6B ist
eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie D-D in 6A;
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7 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 7A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt, 7B ist
eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie E-E in 7A;
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8 zeigt einen herkömmlichen Spiralverdichter, 8A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt, 8B ist
eine Ansicht im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 8A;
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9 ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt eines weiteren, herkömmlichen
Spiralverdichters; und
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10 ist
eine Ansicht im Horizontalschnitt eines Spiralteils eines herkömmlichen
spiralförmigen Fluidausgabegerätes.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt, die einen rotierenden Spiralverdichter
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Einfachheit halber
sind in der 1 die gleichen Teile wie bei
der in der 8 gezeigten Konstruktion
mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es werden nur die unterschiedlichen
Punkte beschrieben.
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Ein
Antriebsspiralelement (erste Spirale) 14 hat eine Spiralformwindung 17 und
einen rotierenden Schaftteil (rotierenden Schaft) 18. Die
Spiralformwindung 17 ist an einer Endplatte 16 angeordnet.
Der rotierende Schaft 18 ist an der gegenüberliegenden Seite
der Spiralformwindung 17 angeordnet. An der Seite der Spiralformwindung
des äußeren Umfangsteils
der Endplatte 16 erstreckt sich ein vertikales Element 16a.
Eine rotierende ringförmige
Platte 53 ist an dem vertikalen Element 16a mittels
eines Schraubbolzens 13b befestigt. Die zentrale Rotationsachse des
Lagerteils 54 der Rotationsringplatte 53 stimmt mit
der zentralen Rotationsachse des rotierenden Schaftes 18 überein.
Das Antriebsspiralelement 14 ist durch ein unteres Hauptlager 9b und
ein oberes Lagerelement 10b aufgenommen und wird durch
den rotierenden Schaft 18 gedreht. Das obere Lagerelement 10b dreht
die innere zylindrische Lagerfläche 54 des
oberen Lagerteils 53 des Antriebsspiralelementes 14 an
einer äußeren Zylindrischen
Lagerfläche 10ba.
Zusätzlich
lagern das obere Lagerelement 10b und eine innere zylindrische
Lagerfläche 10bb die äußere zylindrische
Lagerfläche 30 des
rotierenden Schaftteils 22 des Folgerspiralelementes (zweite Spirale) 15.
Die Bezugsziffer 31b bezeichnet eine Buchse. Die zentrale
Achslinie der äußeren zylindrischen
Lagerfläche 10ba des
oberen Lagerelementes 10b und die zentrale Achslinie der
inneren zylindrischen Lagerfläche 10bb sind
entsprechend des Exzentermaßes
der Spiralelemente 14 bzw. 15 exzentrisch ausgebildet.
Die rotierende Ringplatte 52 ist ein Hilfslager des Antriebsspiralelementes 14.
Die rotierende Ringplatte 53 klemmt axial das Spiralelement 15 und
dient als ein begrenzendes Element gegenüber der Axialbewegung. Zusätzlich verhindert
die rotierende Ringplatte 53, dass die Gefrierleistung
beim Anfangsbetrieb des Gerätes
sinkt. Eine ringförmige Zwischendruckkammer 55 ist
zwischen dem Hilfslagerelement 53 und der Endplatte 19 ausgebildet.
Die Zwischenkammer 55 hat ein Dichtungselement 55b mit
einem O-Ring. Die Zwischenkammer 55 ist über ein
kleines Loch 55a mit dem Kompressionsraum 23 verbunden.
Somit wird auf das Spiralfolgerelement ein Gegendruck beaufschlagt,
um die Last in der Druckrichtung zu verringern.
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Da
die Radiallast für
die Spiralen arbeitet, kann die Konstruktion mit den an den oberen
und unteren Teilen der Spiralen angeordneten Lager der Rotationsbetrieb
stabiler als bei der herkömmlichen
fliegenden Konstruktion durchgeführt
werden.
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2 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung. 2A ist
eine vergrößerte Ansicht
im Vertikalschnitt, die einen Spiralteil zeigt. 2B ist
eine Ansicht im Schnitt entlang der Schnittlinie X-X in 2A.
Die Konstruktion ist nahezu die gleiche, wie die in der 1 gezeigte.
Der Einfachheit halber sind gleiche Teile wie bei der Konstruktion
gemäß der ersten
Ausführungsform
mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es werden nur die unterschiedlichen Punkte
beschrieben.
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Ein
oberes Lagerelement 10c ist in einem Teil 10'ca, der eine äußere zylindrische
Lagerfläche 10ca enthält und einen
Teil 10'cb unterteilt,
der eine innere zylindrische Lagerfläche 10cb enthält. Beide Teile
sind mittels Schraubbolzen 56 gesichert. Wie in der 2B gezeigt,
weicht eine zentrale Achslinie B des Teils 10'ca, der die äußere zylindrische
Lagerfläche 10ca enthält, von
einer zentralen Achslinie A des Teils 10'ca, der die innere zylindrische
Lagerfläche 10cb enthält, ab.
Somit werden durch Drehen des Teils 10'cb, der die innere zylindrische
Lagerfläche 10cb enthält und Einstellen
eines Exzentermaßes
E eines Hauptantriebsschaftes 18 gegenüber der zentralen Achslinie
A eines Folgerschaftes 22 die Bolzen 56 (siehe 2A)
angezogen, um diese miteinander zu verbinden.
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3 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
außerhalb
des Umfangs der vorliegenden Erfindung. 3A ist
eine vergrößerte Ansicht
im Vertikalschnitt eines Spiralteils. 3B ist
eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie Y-Y der 3A.
Die Konstruktion ist nahezu die gleiche wie die in der 1 gezeigte.
Der Einfachheit halber sind die gleichen Teile wie bei der in der 1 gezeigten
Konstruktion mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es werden
nur die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
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Wie
in 2 ist ein oberer Lagerteil 10d in einem
Teil 10'da,
der einen äußeren Umfangsteil 10da enthält und einen
Teil 10'db unterteilt,
der eine innere zylindrische Lagerfläche 10db enthält. Der
Teil 10'db,
der die innere zylindrische Lagerfläche 10db enthält, weicht
von dem Teil 10'da,
der die äußere zylindrische
Lagerfläche 10da enthält, ab.
Der Teil 10'db ist
relativ zu dem Teil 10'da um
eine vorbestimmte Länge
verschoben. Im Betrieb des Gerätes ist
bei der Last des radialen Fluids, die für das Spiralelement 15 arbeitet,
eine zentrale Achslinie A der inneren zylindrischen Lagerfläche 10db so
gesetzt, dass ein Exzentermaß E
(siehe 3B) des Teils 10'da, der die äußere zylindrische
Lagerfläche 10da enthält, gegenüber der
inneren zylindrischen Lagerfläche 10db infolge
der radialen Last des Fluids, welche für das Spiralelement 15 arbeitet,
erhöht
ist. Somit bewirkt der Fluiddruck während des Betriebes des Gerätes, dass
der Teil 10'da,
der die äußere zylindrische
Lagerfläche 10da enthält, und
der Teil 10'db,
der die innere zylindrische Lagerfläche 10db enthält, in der
Richtung rotieren, in welcher der Abstand zwischen A und B größer wird.
Somit können die
Spiralformwindungen 17 und 21 in der radialen Richtung
vollständig
abgedichtet werden.
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4 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 4A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt. 4B ist
eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 4A. 4C ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Last, mit der ein
Spiralelement beaufschlagt wird. Die Konstruktion dieser Ausführungsform
ist nahezu die gleiche wie die in den 8A und 8B gezeigte.
Der Einfachheit halber wurden die gleichen Teile wie bei der in
den 8A und 8B gezeigten
Konstruktion mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es werden
nur die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
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Ein
Lagerelement 29 wird in einer Richtung mit einem Winkel
von θ (siehe 4B)
zu einer Exzenterrichtung B →A
zwischen den Mittellinien B und A der beiden Spiralelemente 14 und 15 durch
eine Gleitnut 11 eines Hilfsgehäuses 10 gerade bewegt. Wie
in der 4C gezeigt, ist eine Komponente
der Last FG in der Gleitrichtung gleich Sinus θ der Last FG in der Radialrichtung,
die nahezu rechtwinkelig zu B → A
wirkt. Das Spiralfolgerelement 15 wird so lange gedrückt, bis
eine Seitenwand 21a der Windung 21 mit einer Seitenwand 17a der
Windung 17 in Berührung
gelangt, wodurch die Windung 17 in Radialrichtung abgedichtet
wird.
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5 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. 5A ist eine Ansicht in Vertikalschnitt. 5B ist
eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 5A.
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Die
Konstruktion der zweiten Ausführungsform
ist nahezu die gleiche wie die in der 4 gezeigte.
Es werden nur unterschiedliche Punkte beschrieben. Ein Lagerelement 29a hat
eine oben geschlossene Kammer 61. Hochdruck, der komprimiert ist
oder der komprimiert worden ist, wird von einem Kompressionsraum 23 durch
ein kleines Loch 60, das in einem Folgerschaft 22 ausgebildet
ist, geliefert. Durch Anlegen eines Rückdruckes auf das Spiralfolgerelement 15 wird
die Last in der Druckrichtung des Spiralfolgerelementes 15 reduziert.
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6 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 6A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt. 6B ist
eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 6A.
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Die
Konstruktion der dritten Ausführungsform
ist nahezu die gleiche wie die in den 4A und 4B gezeigte.
Es werden nur unterschiedliche Punkte beschrieben. Ein Lagerelement 29 ist
durch eine Gleitnut 11 eines Hilfsgehäuses 10 zu einem Hauptlager 9 bewegbar.
Eine Feder 59 spannt das Lagerelement 29 und ein
Spiralfolgerelement 15 in einer solchen Richtung vor, dass
ein Exzentermaß e (siehe 6B)
größer wird.
Das Spiralfolgerelement 15 wird solange gedrückt, bis
eine Windung 21 mit einer Windung 17 eines Antriebsspiralelementes 14 in Berührung gelangt.
Somit werden die Seitenwände 21a und 17a der
Windungen abgedichtet. Wenn die Feder 59 das Spiralfolgerelement 15 spannt,
spannt die Feder 58 das Lagerelement 29 in der
entgegen gesetzten Richtung zur Spannung der Feder 59,
um zu verhindern, dass das Spiralfolgerelement 15 in Folge
des Drehmomentes des Abstandes L1 zu dem Windungsberührungspunkt
mit der Feder 59 geneigt wird. Eine Kraft F58 der Feder 58 und
eine Kraft F59 der Feder 59 sind durch die folgenden Gleichungen gegeben. F59 × L1
= F58 × L2 (1) F = F59 – F58 (2)
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Somit
werden die folgenden Gleichungen erhalten. F59
= F/(1 – L1/L2) F58 = F59 – F
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7 zeigt einen rotierenden Spiralverdichter
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 7A ist
eine Ansicht im Vertikalschnitt. 7B ist
eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 7A.
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Die
Konstruktion der vierten Ausführungsform
ist durch die Verwendung der in der 5 gezeigten
Konstruktion bei der in der 6 gezeigten Konstruktion
gebildet. Der Einfachheit halber wird die detaillierte Beschreibung
der vierten Ausführungsform
weggelassen.
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Bei
den rotierenden Spiralverdichtern gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie sie in den vorstehenden verschiedenen Ausführungsformen beschrieben worden
sind, wird mit einer relativ einfachen Änderung der Konstruktion der
Betrieb des Spiralelementes stabil, wodurch das Geräusch verhindert
wird und ein Verschleiß des
Gerätes
verringert wird. Zusätzlich
kann der Spalt zwischen den Spiralen leicht ohne hohe Montagegenauigkeit
eingestellt werden. Somit können
die Bearbeitungsschritte und Montageschritte verringert werden,
so dass die Kosten des Gerätes verringert
werden können.
Darüber
hinaus kann der Kompressionskoeffizient (C.O.P) verbessert werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine beste Ausführungsform
derselben beschrieben worden ist, ist für den Fachmann zu ersehen,
dass die vorstehenden und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und
Hinzufügungen
in der Form und im Detail derselben durchgeführt werden können, ohne
dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.