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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die betreffende Erfindung bezieht
sich im Allgemeinen auf Spiralmaschinen. Insbesondere bezieht sich
die betreffende Erfindung auf eine Vorrichtung, die das Geräusch beseitigt,
das typischerweise während
der Gegendrehung von Spiralverdichtern, wie sowohl jenen, die benutzt
werden, um Kältemittel in
der Kälteerzeugung,
der Klimatisierung und in Wärmepumpensystemen
zu komprimieren, als auch Verdichtern, die in Drucklufterzeugungssystemen verwendet
werden, erzeugt wird.
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HINTERGRUND
UND KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Spiralmaschinen werden in erster
Linie auf Grund ihrer Fähigkeit
zu einem äußerst wirksamen Betrieb
für die
Verwendung als Verdichter sowohl bei der Kälteerzeugung als auch bei der
Klimatisierung und bei Wärmepumpenanwendungen
immer interessanter. Im Allgemeinen integrieren diese Maschinen ein
Paar ineinander greifende Spiralumhüllungen, wobei bewirkt wird,
dass sich eine von ihnen in Bezug auf die andere in einer Umlaufbahn
befindet, um eine oder mehrere sich bewegende Kammern zu definieren,
die, wenn sie sich von einer äußeren Saugöffnung in
Richtung einer mittigen Abzugsöffnung
bewegen, fortschreitend in der Größe abnehmen. Ein Elektromotor,
der in Betrieb ist, um das sich in einer Umlaufbahn befindende Spiralelement über eine
geeignete Antriebswelle anzutreiben, wird bereitgestellt.
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Weil Spiralverdichter von einer Dichtung
abhängen,
die zwischen den gegenüberliegenden
Flankenflächen
der Umhüllungen
gebildet wird, um aufeinander folgende Kammern für die Verdichtung zu definieren,
sind Saug- und Abzugsventile im Allgemeinen nicht erforderlich.
Wenn jedoch der Betrieb solcher Verdichter eingestellt wird, entweder
absichtlich im Ergebnis der befriedigten Nachfrage oder unabsichtlich
im Ergebnis eines Stromausfalls, haben die Überdruckkammern und/oder der
Rückstrom
des komprimierten Gases aus der Abzugskammer eine starke Tendenz,
eine Gegenorbitalbewegung des sich in einer Umlaufbahn befindenden
Spiralelements und seiner zugehörigen
Antriebswelle zu bewirken. Diese entgegen gesetzte Bewegung erzeugt oft unangenehme
Geräusche
oder Rumpeln und kann den Verdichter möglicherweise beschädigen.
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WO-A-94/10425 offenbart einen Spiralverdichter,
der eine Bremse aufweist. Der Verdichter umfasst erste und zweite
Spiralelemente, die je eine Spiralumhüllung darauf aufweisen. Der
Verdichter umfasst auch ein starres Befestigungsmittel für das Befestigen
des Spiralelements, so dass das zweite Spiralelement sich in Bezug
auf das erste Spiralelement in einer Umlaufbahn befindet, wobei
ihre Spiralumhüllungen
auf solch eine Weise im Eingriff sind, dass Taschen mit sich zunehmend änderndem
Volumen zwischen den Spiralelementen als Reaktion auf die Orbitalbewegung
in einer Vorwärtsrichtung
gebildet werden. Eine Bremsfläche
ist auf dem Befestigungsmittel definiert, und ein Anschlagmittel
ist angepasst, mit dieser Bremsfläche als Reaktion auf den erfassten
anfänglichen
Betrieb des Verdichters in einer Gegenrichtung in Eingriff zu gelangen,
um den Betrieb in Gegenrichtung anzuhalten.
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US-A-5 433 589 offenbart einen Spiralverdichter,
der mit einem Läufer
versehen ist, der drehbar in dem sich in einer Umlaufbahn befindenden
Lager untergebracht ist. Eine Gleitfläche des Läufers ist in der Weise angeordnet,
dass sie einen Winkel aufweist, so dass der Läufer dort entlang in der Richtung bewegt
wird, in welcher der Umdrehungsradius der sich in einer Umlaufbahn
befindenden Spirale (während
der Gegendrehung des Verdichters) vermindert ist. Auf diese Weise
wird bei der Gegendrehung ein lichter Abstand zwischen der feststehenden
Spirale und der sich in einer Umlaufbahn befindenden Spirale erzeugt.
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US-A-5 503 541 offenbart eine die
Gegendrehung verhindernde Kupplung für das Verhindern der Gegendrehung
in einem Verdichter. Die begrenzte relative Bewegung zwischen einer
Welle und einem Gegengewicht lässt
dazwischen eine relative Beschleunigung und Verlangsamung zu. Von
dem Gegengewicht getragene zylindrische Bolzen verkeilen sich zwischen
dem Gegengewicht und der Nabe des Kurbelwellengehäuses, wenn
sich die Welle und dadurch das Gegengewicht in der Gegenrichtung
bewegen, um die Gegendrehung zu verhindern.
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US-A-5 496 157 offenbart ein weiteres
die Gegendrehung verhinderndes Mittel für einen Spiralverdichter. Das
Mittel bildet unter Bedingungen, die normaler weise zur Gegenströmung durch
den Verdichter führen
können,
einen kontinuierlichen, ungehinderten Strömungsweg durch die Umhüllungen.
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Gemäß der betreffenden Erfindung
wird ein Spiralverdichter bereitgestellt umfassend:
ein erstes
Spiralelement, das eine Spiralumhüllung darauf aufweist;
ein
zweites Spiralelement, das eine Spiralumhüllung darauf aufweist;
ein
Gehäuse
zum Befestigen der Spiralelemente, so dass das zweite Spiralelement
sich in Bezug auf das erste Spiralelement in einer Umlaufbahn befindet; wobei
die jeweiligen Spiralumhüllungen
jedes Spiralelements auf eine Weise ineinander eingreifen, dass Taschen
mit sich zunehmend änderndem
Volumen zwischen den Spiralelementen gebildet werden als Reaktion
auf die Orbitalbewegung in einer Vorwärtsrichtung;
eine motorisch
betriebene drehbare Welle, die sich normalerweise in einer Vorwärtsrichtung
dreht, um die Orbitalbewegung in der Vorwärtsrichtung zu bewirken; und
eine
Vorrichtung, die mit einem Achszapfen an einem Außendurchmesser
der Welle befestigt ist und konstruiert ist und angeordnet ist,
um die Spiralumhüllungen
während
eines längeren
Betriebs des Verdichters in einer Gegenrichtung zu trennen, wobei
die Vorrichtung auf eine anfängliche
Gegendrehung der Welle reagiert.
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Die bevorzugte Konstruktion für die Vorrichtung
der betreffenden Erfindung befindet sich in einer entlastenden Keilnocke,
die leicht in einem herkömmlichen
Gasverdichter vom Spiraltyp ohne bedeutende Änderung der allgemeinen Verdichterkonstruktion
zusammengebaut werden kann, wobei sie bei der Betriebseinstellung
des Verdichters derart funktioniert, dass sie die sich in einer
Umlaufbahn befindende Spirale entlastet, so dass sich der Abzugsgasdruck
mit dem Sauggasdruck ausgleichen kann. Die Vorrichtung ermöglicht,
dass der Abzugsgasdruck den Verdichter in die Gegenrichtung antreibt, während die
Keilnocke die Spiralumhüllungen
der Spiralelemente, die sich in einer Umlaufbahn befinden, und der
Spiralelemente, die sich nicht in einer Umlaufbahn be finden, trennt,
auf diese Art das normale mit der Gegendrehung verbundene Betriebseinstellungsgeräusch beseitigt.
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Die bevorzugte Konstruktion der entlastenden
Keilnocke kann sich ohne Schaden auf eine längere motorisch betriebene
Umkehrung des Verdichters einstellen, die auftreten kann, wenn ein
falsch verkabelter Drehstrommotor die Leistungsquelle ist.
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Der bevorzugte Konstruktion der Vorrichtung wird
von dem Verdichterlaufwerk drehbar angetrieben, und unter den richtigen
Bedingungen hindern Keile zwischen einer festen Wand des Lagergehäuses und
der Nabe der sich in einer Umlaufbahn befindenden Spirale physisch
die Flankenflächen
der Spiralumhüllungen
an der Berührung
während
der Gegendrehung. Die Vorrichtung ist eine Keilnocke, die an dem
oberen Ende der Kurbelwelle mit einem Achszapfen befestigt ist.
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Diese und andere Merkmale der betreffenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich, die
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen, welche die, derzeitig betrachtet,
beste Ausführungsart
für das
Ausführen der
betreffenden Erfindung zeigen, ist:
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1 eine
senkrechte Teilschnittansicht durch den oberen Abschnitt eines Spiralverdichters, der
eine Keilnocke in Übereinstimmung
mit der betreffenden Erfindung integriert;
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2 eine
vergrößerte fragmentarische
Ansicht eines Abschnitts der in 1 gezeigten
Gleitflächendichtung;
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3 eine
Schnittansicht längs
der Linie 3-3 in 1;
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4 eine
Schnittansicht längs
der Linie 4-4 in 1;
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5 eine
Perspektivenansicht, welche die Kurbelwelle und den Bolzen, die
Keilnocke und die Antriebslaufbuchse der betreffenden Erfindung
zeigt;
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6 eine
Draufsicht einer Keilnocke, welche die Prinzipien der betreffenden
Erfindung verkörpert;
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7 eine
Unteransicht der Keilnocke aus 6:
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8 eine
Seitenansicht der Keilnocke aus 6;
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9 eine
grafische Abbildung, wie die Keilnocke der betreffenden Erfindung
im Normalbetrieb des Verdichters funktioniert;
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10 eine
grafische Abbildung, wie die Keilnocke der betreffenden Erfindung
während
der anfänglichen
Gegendrehung des Verdichters funktioniert;
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11 eine
grafische Abbildung, wie die Keilnocke der betreffenden Erfindung
während
der bleibenden Gegendrehung des Verdichters funktioniert; und
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12 eine
der 3 ähnliche
Ansicht, die jedoch eine zusätzliche
Ausführungsform
der betreffenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Während
die betreffende Erfindung für
die Integration in vielen verschiedenen Typen von Spiralmaschinen
geeignet ist, wird sie hierin, für
beispielhafte Zwecke, integriert in einem Spiral-Kältemittelverdichter
der teilweise in 1 gezeigten
allgemeinen Konstruktion beschrieben. Allgemein gesprochen umfasst
der Verdichter ein im Allgemeinen zylindrisches hermetisches Gehäuse 10,
das einen an sein oberes Ende geschweißten Deckel 12 aufweist, der
mit einer Kältemittel-Abzugsarmatur 14 versehen ist,
die darin wahlweise das übliche
Abzugsventil aufweist, und das einen (nicht gezeigten) geschlossenen
Boden aufweist. An dem Gehäuse
befestigte andere Elemente umfassen eine sich im Allgemeinen quer
erstreckende Zwischenwand 16, die um ihren Umfang an demselben
Punkt verschweißt
ist, an dem der Deckel 12 an das Gehäuse 10 geschweißt ist,
ein Hauptlagergehäuse 18,
das an dem Gehäuse 10 in einer beliebigen
erwünschten
Art und Weise befestigt ist, und eine Sauggas-Einlassarmatur 20,
die mit der Innenseite des Gehäuses
in Verbindung steht.
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Ein Motor-Stator 22 ist
an dem Gehäuse 10 auf
jede geeignete Art und Weise befestigt. Eine Kurbelwelle 24,
die an ihrem oberen Ende einen exzentrischen Kurbelzapfen 26 aufweist,
ist benachbart ihrem oberen Ende drehbar in einem Lager 28 im
Lagergehäuse 18 und
an ihrem unteren Ende in einem zweiten Lager, das nahe dem Boden
des (nicht gezeigten) Gehäuses 10 angeordnet
ist, gelagert. Das untere Ende der Kurbelwelle 24 weist
die übliche (nicht
gezeigte) Ölpumpbohrung
mit einem relativ großen
Durchmesser auf, die mit einer radial nach außen hin geneigten Bohrung 30 mit
einem kleineren Durchmesser, die sich davon nach oben bis zu dem oberen
Ende der Kurbelwelle 24 erstreckt, in Verbindung steht.
Der untere Abschnitt des inneren Gehäuses 10 ist auf die übliche Art
mit Schmieröl
gefüllt, und
die Pumpbohrung an dem Boden der Kurbelwelle ist die Hauptpumpe,
die in Verbindung mit der Bohrung 30, die als eine sekundäre Pumpe
wirkt, um schmierendes Fluid zu allen der mehreren bzw. verschiedenen
Bestandteile des Verdichters, die Schmierung erfordern, zu pumpen,
wirkt.
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Die Kurbelwelle 24 wird
von einem elektrischen Motor, einschließlich Stator 22, Windungen 32, die
dadurch verlaufen, und einem (nicht gezeigten) Rotor, mit Presspassung
an der Kurbelwelle 24, drehbar angetrieben. Ein Gegengewicht 34 ist
auch an der Welle befestigt. Eine Motorsicherung 36 der üblichen
Art kann in nächster
Nähe zu
den Motorwindungen 32 bereitgestellt sein, so dass, wenn
der Motor seinen normalen Temperaturbereich überschreitet, die Sicherung 36 den
Motor abschaltet. Obwohl die elektrischen Leitungen in den Zeichnungen
zum Zweck der Klarheit weggelassen sind, ist eine Reihenklemme 38 in
der Wand des Gehäuses 10 befestigt,
um Energie für
den Motor bereitzustellen.
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Die obere Oberfläche des Hauptlagergehäuses 18 ist
mit einer ringförmigen
flachen Axiallageroberfläche 40 versehen,
auf der ein sich in einer Umlaufbahn befindendes Spiralelement 42,
das eine Kopfplatte 44 umfasst, welche an ihrer oberen
Oberfläche
die übliche
Spiralschaufel oder -hülle 46 und an
ihrer unteren Oberfläche
eine ringförmige
flache Anlauffläche 48,
die mit der Oberfläche 40 in
Eingriff ist und nach unten daraus vorsteht, aufweist, und eine
zylindrische Nabe 50, die eine äußere zylindrische Oberfläche 52 und
ein inneres Wellenlager 54 aufweist, in dem eine Antriebslaufbuchse 56 drehbar angeordnet
ist, die eine innere Bohrung 58 aufweist, in welcher der
Kurbelzapfen 26 treibend angeordnet ist, angeordnet sind.
Der Kurbelzapfen 26 weist eine flache Oberfläche 60 auf,
die treibend mit einer flachen Oberfläche 62 in der Bohrung 58 (3 und 5) in Eingriff gelangt, so dass eine
radialkonforme Antriebsanordnung bereitgestellt wird, um zu bewirken, dass
sich das in einer Umlaufbahn befindende Spiralelement 42 in
einem solchen Umlaufweg, wie in der U.S.-Patentschrift Nr. 4,877,382
des Rechtsnachfolgers des Antragsstellers, ihre Offenbarung wird
hiermit durch Literaturhinweis hierin eingefügt, gezeigt, bewegt. Die Nabe 50 weist
eine äußere kreisförmige zylindrische
Oberfläche 52 auf
und ist in einer Vertiefung 18 in dem Lagergehäuse angeordnet,
die durch eine kreisförmige
Wand 66, die mit der Drehachse der Kurbelwelle 24 konzentrisch
ist, definiert ist.
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Von dem oberen Ende der Bohrung 30 in
der Kurbelwelle 24 wird Schmieröl zu der Bohrung 58 der Laufbuchse 56 zugeführt. Das Öl, das von
der Bohrung 30 hereingebracht wird, sammelt sich auch in
einem Schlitz 68 an der oberen Kante der Laufbuchse 56,
von der es durch einen Verbindungsgang, der von einer Abflachung 70 an
der äußeren Oberfläche der Laufbuchse 56 für den Zweck,
das Lager 54 zu schmieren, geschaffenen wird, nach unten
fließen kann.
Zusätzliche
Information über
das Schmiersystem sind in der oben erwähnten Patentschrift Nr. 4,877,382
zu finden.
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Die Hülle 46 greift mit
einer sich nicht in einer Umlaufbahn befinden Spiralumhüllung 72 ineinander, die
einen Teil des sich nicht in einer Umlaufbahn befinden Spiralelements 74 bildet,
das an dem Hauptlagergehäuse 18 auf
jede gewünschte
Art befestigt ist, was eine begrenzte axiale (und keine drehende)
Bewegung des Spiralelements 74 erzeugt. Die besondere Art
solcher Befestigung ist für
die betreffende Erfindung nicht entscheidend, für beispielhafte Zwecke ist
jedoch in der betreffenden Ausführungsform das
sich nicht in einer Umlaufbahn befindende Spiralelement 74 auf
die im Detail in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,102,316 des Rechtsnachfolgers
des Antragsstellers, ihre Offenbarung wird hiermit durch Literaturhinweis
hierin eingefügt,
beschriebenen Art befestigt.
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Das sich nicht in einer Umlaufbahn
befindende Spiralelement 74 weist einen zentral angeordneten
Abzugsdurchgang 76 auf, der mit einer nach oben offenen
Vertiefung 78, die über
eine Öffnung 80 in
Abschnitt 16 mit der Abzugs-Schalldämpferkammer 82, die
durch den Deckel 12 und den Abschnitt 16 definiert
ist, in Fluidverbindung steht, in Verbindung steht. Der Eingang
zur Öffnung 80 weist
dort herum einen ringförmigen
Auflageabschnitt 84 auf. Das sich nicht in einer Umlaufbahn
befindende Spiralelement 74 weist an seiner oberen Oberfläche eine ringförmige Vertiefung 86 auf,
die parallele koaxiale Seitenwände
aufweist, in denen für
die relative axiale Bewegung eine ringförmige Gleitflächendichtung 88 dichtend
angeordnet ist, die dazu dient, den Boden der Vertiefung 86 von
der Anwesenheit des Gases unter dem Saugdruck bei 90 und
dem Abzugsdruck bei 92 zu isolieren, so dass er mittels
eines Durchgangs 94 (1)
mit einer Quelle des mittleren Fluiddrucks in Fluidverbindung gestellt
werden kann. Das sich nicht in einer Umlaufbahn befindende Spiralelement 74 ist
somit gegen das sich in einer Umlaufbahn befindende Spiralelement 42 axial
vorbelastet, um die Umhüllungskopfdichtung
durch die Kräfte, die
durch den Abzugsgasdruck, der an dem mittleren Abschnitt des sich
nicht in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelements 74 wirkt,
und durch die Kräfte,
die durch den mittleren Fluiddruck, der an dem Boden der Vertiefung 86 wirkt,
erzeugt werden, zu verbessern. Das Abzugsgas in der Vertiefung 78 und in
der Öffnung 80 wird
auch von dem Gas unter dem Saugdruck in dem Gehäuse mittels einer Dichtung 88,
die bei 96 gegen die Auflagefläche 84 (1 und 2) wirkt, abgedichtet. Diese axiale Druckvorbelastung und
das Funktionieren der Gleitflächendichtung 88 sind
detaillierter in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,156,539 des Rechtsnachfolgers
des Antragsstellers, ihre Offenbarung wird hiermit durch Literaturhinweis
hierin eingefügt,
offenbart.
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Die relative Drehung der Spiralelemente
wird von einer Oldhamkupplung verhindert, die einen Ring 98 umfasst,
der ein erstes Paar Längskeile 100 (von denen
einer gezeigt ist), das verschiebbar in diametral gegenüberliegenden
Schlitzen 102 (von denen einer gezeigt ist) in dem sich
nicht in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelement 74 angeordnet
ist, und ein zweites Paar (nicht gezeigte) Längskeile, das verschiebbar
in diametral gegenüberliegenden
(nicht gezeigten) Schlitzen in dem sich in einer Umlaufbahn befindenden
Spiralelement 42 angeordnet ist, das 90° von den Schlitzen 102 umgelegt
ist, wie im Detail in der U.S.-Patentschrift Nr. 5,320,506 des Rechtsnachfolgers
des Antragsstellers beschrieben, ihre Offenbarung wird hiermit durch
Literaturhinweis hierin eingefügt,
aufweist.
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Der Verdichter ist vorzugsweise von
dem "Unterseiten"-Typ in welchem dem
Sauggas, das über
die Öffnung 20 eintritt,
teilweise ermöglicht
wird, in das Gehäuse
zu entweichen und beim Abkühlen des
Motors zu helfen. So lange eine hinreichende Strömung von dem zurückströmenden Sauggas
vorhanden ist, bleibt der Motor innerhalb der gewünschten
Temperaturgrenzen. Wenn diese Strömung jedoch aufhört, bewirkt
der Verlust der Kühlung
das Auslösen
der Motorsicherung 36 und die Betriebseinstellung der Maschine.
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Der Spiralverdichter, wie somit sehr
breit beschrieben, ist entweder im Stand der Technik bekannt oder
das Thema des Materials von anderen schwebenden Anmeldungen eines
Patentes oder mehrerer Patente des Rechtsnachfolgers des Antragsstellers.
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Wie angemerkt, nutzt die betreffende
Erfindung eine sehr einfache Keilnockenvorrichtung, die drehbar
von der Kurbelwelle angetrieben wird, und die unter den richtigen
Bedingungen mit der Wand 66 des Lagergehäuses 18 und
der äußeren Oberfläche 52 der
Nabe 50 des sich in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelements 42 funktionell
in Eingriff gelangt, um physisch den Kontakt zwischen der Umhüllung 46 und
der Umhüllung 72 während der
Gegenorbitalbewegung des sich in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelements 42 zu
verhindern. Es wird geglaubt, dass die betreffende Erfindung auf
jeden Typ des Spiralverdichters, der eine sich in einer Umlaufbahn
befindende und eine sich nicht in einer Umlaufbahn befindende Spiralumhüllung nutzt,
vollständig anwendbar
ist, ohne Rücksicht,
ob es dort irgendeine Druckvorbelastung gibt, um die Kopfdichtung
zu verbessern.
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Die betreffende Erfindung ist in 1 bis 11 gezeigt, und die Keilnocke, gekennzeichnet
mit 110, ist am besten in den 5 bis 8 zu
sehen. Die Keilnocke 110 umfasst eine ringförmige Grundfläche 112,
die eine bogenförmige
keilförmige
Wand 114 aufweist, die sich zu der Grundfläche 112 im
Allgemeinen senkrecht erstreckt.
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Die Ringförmige Grundfläche 112 der
Keilnocke 110 ist mit einer unregelmäßig geformten Öffnung 116 versehen,
die einen flachen angetriebenen Abschnitt 118 und einen
bogenförmigen
angetriebenen Abschnitt 120 definiert. Der flache angetriebene Abschnitt 118 ist
dafür entworfen,
dass er von einer flachen Oberfläche 60 auf
dem Kurbelzapfen 26 angetrieben wird, und ein bogen förmiger angetriebener Abschnitt 120 ist
dafür entworfen,
dass er von einem bogenförmigen
Antriebsabschnitt 122 des Kurbelzapfens 26 angetrieben
wird. Die Nocke 110 liegt auf dem im Allgemeinen flachen
oberen kreisförmigen
Abschnitt 124 der Kurbelwelle 24 auf, wobei sich der
Kurbelzapfen 26 durch die Öffnung 116 der Nocke 110 erstreckt.
Die Grundfläche 112 definiert
eine kreisförmige
Vertiefung 126, die sich in den Boden der Grundfläche 112 erstreckt,
damit sie mit einem kreisförmigen
Abschnitt 124 der Kurbelwelle 24 zusammenpasst.
Mehrere im Allgemeinen trapezförmige
Vertiefungen 128 sind in die Oberseite und die Unterseite
der Grundfläche 112 geformt,
um mehrere Rippen 130 zu bilden, damit Festigkeit für die Grundfläche 112 erzielt
wird. Ein Paar Nasen 132 erstrecken sich von der äußeren Oberfläche der
Grundfläche 112 und
werden während
des Zusammenbaus der Nocke 110 mit der Kurbelwelle 24 benutzt.
Die Nocke 110 wird mit der Kurbelwelle 24 zusammengebaut,
nachdem die Kurbelwelle 24 mit dem Hauptlagergehäuse 18 zusammengebaut
ist. Wegen dem Versatz des Kurbelzapfens 26 von der Mitte
der Kurbelwelle 24 und der Lage der Öffnung 116 in der Grundfläche 112 der
Nocke 110 ist es möglich,
die Nocke 110 über
dem Kurbelzapfen 26 zu installieren, ohne dass die Vertiefung 126 mit
dem kreisförmigen Abschnitt 124 der
Kurbelwelle 24 in Eingriff gelangt. Dieser falsche Zusammenbau
würde unerkannt
bleiben, bis zusätzliche
Bestandteile des Verdichters zusammengebaut sind. Damit diese Möglichkeit
des falschen Zusammenbaus beseitigt wird, wirken die Nasen 132,
um die Nocke 110 in der Vertiefung 18 des Lagergehäuses, die
durch die kreisförmige
Wand 66 definiert ist, zu zentrieren, und somit den Eingriff zwischen
der Vertiefung 126 der Nocke 110 und dem kreisförmigem Abschnitt 124 zu
sichern. Die Nasen 132 umfassen eine winkelige Oberfläche, die
bei der Verteilung des Schmieröls
in der durch die kreisförmige
Wand 66 definierten Vertiefung hilft.
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Während
der Vorwärtsdrehung
der Kurbelwelle 24 gelangt die flache Antriebsfläche 60 des Kurbelzapfens 26 mit
der flachen angetriebenen Oberfläche 118 des
Nockens 110 in Eingriff. Während der Gegendrehung der
Kurbelwelle 24 gelangt der bogenförmige Antriebsabschnitt 122 des
Kurbelzapfens 26 mit dem bogenförmigen angetriebenen Abschnitt 120 der
Nocke 110 in Eingriff. Das Ergebnis ist im Grunde genommen
eine positive Leerlauf-Antriebsverbindung zwischen der Nocke 110 und
dem Kurbelzapfen 26 der Kurbelwelle 24.
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Die bogenförmige keilförmige Wand 114 umfasst
eine bogenförmige äußere Oberfläche 134 und eine
bogenförmige
innere Oberfläche 136.
Die Mitte der Krümmung
der äußeren Oberfläche 134 ist
von der Mitte der Krümmung
der inneren Oberfläche 136 versetzt,
um die bogenförmige
Keilform für
die Wand 114 zu erzielen. Die bogenförmige äußere Oberfläche 134 ist dafür entworfen,
dass sie mit der kreisförmigen
Wand 66 an dem Lagergehäuse 18 in
Eingriff gelangt. Die bogenförmige
innere Oberfläche 136 ist dafür entworfen,
dass sie mit der kreisförmigen
Oberfläche 52 an
der Nabe 50 der sich in einer Umlaufbahn befindenden Spirale 42 in
Eingriff gelangt. Ein vertiefter Bereich 138 erstreckt
sich entlang der gesamten Länge
der Wand 114, ist an dem Ende der Wand 114 der
Grundfläche 112 benachbart.
Der vertiefte Bereich 138 erleichtert den Ölfluss in
der Vertiefung 18 des Lagergehäuses, die durch die kreisförmige Wand 66 definiert
ist, durch eine Ölrücklauföffnung 140 (1), die sich durch das Lagergehäuse 18 erstreckt
und zu dem Ölsumpf
in dem Boden des Gehäuses 10 führt. Eine
zweite im Allgemeinen dreieckig geformte Vertiefung 142 erstreckt
sich von der äußeren Oberfläche 134 in
die Wand 114. Die Vertiefung 142 bewirkt, dass
Schmieröl
aus dem vertieften Bereich in dem Lagergehäuse 18, der durch
eine kreisförmige
Wand 66 definiert ist, auf die ringförmige Axiallagerfläche 40 und
auf die Anlauffläche 48 zugeführt wird,
um die Schnittstelle zwischen diesen Oberflächen zu schmieren.
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Die Nocke 110 funktioniert
bei der Betriebseinstellung des Verdichters durch das Entlasten
des sich in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelements 42 und
dadurch, dass es in einer kontrollierten Position gehalten wird,
während
der Ausgleich des Abzugsgases mit dem Sauggas ermöglicht wird.
Dadurch verhindert die Nocke 110 die Berührung zwischen
den Umhüllungen 46 und 72,
wenn das Abzugsgas den Verdichter in die Gegenrichtung antreibt,
auf diese Art werden die damit verbundenen Betriebseinstellungsgeräusche, die
durch die Berührung
zwischen den gegenüberliegenden
Umhüllungen
erzeugt werden, beseitigt.
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9 zeigt
die Bestandteile in ihren "Normalbetrieb"-Positionen. In 9 sind der Mittelpunkt der
Spiralnabe 50 und der Mittelpunkt der kreisförmigen Oberfläche 64 mit
os gekennzeichnet und der Drehpunkt der Kurbelwelle 24 und
der Mittelpunkt der kreisförmigen
Oberfläche 66 sind
mit cs gekennzeichnet. Die Entfernung zwischen diesen zwei Mittelpunkten
ist r, das ist der Orbitalradius des sich in einer Umlaufbahn befindenden
Spiralelements 42, der von der Spiralflankenberührung aufgrund
des Eingriffs der flachen Antriebsfläche 60 in die flache angetriebene
Oberfläche 62 der
Antriebslaufbuchse 56 bestimmt wird. Im Normalbetrieb dreht
sich die Nocke 110 im Uhrzeigersinn (wie gezeigt) mit der Kurbelwelle 24 und
wird nach Entwurf von der Kurbelwelle 24 über die
Antriebsfläche 60 und
die angetriebene Oberfläche 118 angetrieben.
Folglich gibt es eine relative Drehbewegung zwischen der Nocke 110 und
der Spiralnabe 50 (die sich in einer Umlaufbahn befindet)
und eine relative Bewegung zwischen der äußeren Oberfläche 134 der
Nocke 110 und der kreisförmigen Oberfläche 66 (die
feststehend ist). Die äußere Oberfläche 134 kann
die kreisförmige
Oberfläche 66 berühren, aber
das Schmieröl,
das sich in der Vertiefung 18 des Lagergehäuses befindet,
die durch die kreisförmige
Oberfläche 66 definiert
ist, die Oberflächenbeschaffenheit
der Oberfläche 66 und die
Zusammensetzung des Materials, das zum Herstellen der Nocke 110 verwendet
wird, stellen ein begrenztes Maß an
Widerstand zwischen diesen Bestandteilen während ihrer relativen Drehbewegung sicher.
Die Vertiefung 142 bewirkt während der Vorwärtsdrehung
der Nocke 110 auch, dass Schmieröl auf die Anlaufflächen 40 und 48 zugeführt wird,
während
die Vertiefung 138 den Ölfluss
durch die Rücklauföffnung 140 und
zurück
in den Ölsumpf,
der sich an dem Boden des Gehäuses 10 befindet,
zulässt.
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Nunmehr in 10, bewirken die Überdruckkammern und/oder der
Rückstrom
des komprimierten Gases von der Abzugskammer, nachdem der Verdichter
den Betrieb eingestellt hat, eine Drehung des Kurbelzapfens 26 in
Bezug auf die Nocke 110 gegen den Uhrzeigersinn. Die Nocke 110 schwimmt
in dem Schmieröl,
das sich in der Vertiefung 18 des Lagergehäuses befindet,
die durch die Wand 66 definiert ist, wobei sie anfänglich in
Bezug auf den Kurbelzapfen 26 feststehend bleibt. Die Berührung zwischen
der äußeren Oberfläche 64 an
der Nabe 50 und der inneren Oberfläche 136 an der Nocke 110 tritt
irgendwo zwischen 40° und
50° der
relativen Drehung zwischen dem Kurbelzapfen 26 und der
Nocke 110 auf. Sobald die Berührung zwischen der äußeren Oberfläche 64 und
der inneren Oberfläche 136 hergestellt
ist, bewirkt die anhaltende Drehung zwischen dem Kurbelzapfen 26 und
der Nocke 110 aufgrund der Form der bogenförmigen keilförmigen Wand 114 und
der Bewegung des sich in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelements 42 entlang der
flachen Antriebsfläche 60 des
Kurbelzapfens 26 die Trennung der Spiralumhüllungen 46 und 72.
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Nunmehr in 11, erreicht die relative Drehung zwischen
dem Kurbelzapfen 26 und der Nocke 110 ihr Maximum
von etwa 104°,
wobei der bogenförmige
Antriebsabschnitt 122 des Kurbelzapfens 26 mit dem
bogenförmigen
angetriebenen Abschnitt 120 der Keilwand 114 der
Nocke 110 zwischen der Oberfläche 66 des Lagergehäuses 18 und
der Oberfläche 64 der
Spiralnabe 50 in Eingriff gelangt. Diese verkeilende Wirkung
verringert die in 9 gezeigte
Entfernung r zu der in 11 gezeigten
Entfernung r'. Die
Form der Wand 114 der Nocke 110 wird in der Weise
gestaltet, dass r' kleiner
als r ist, was somit die Umhüllungen 46 und 72 trennt,
während
eine längere Gegendrehung
(gegen den Uhrzeigersinn wie gezeigt) der Kurbelwelle 24 zugelassen
wird. Diese längere
Gegendrehung bleibt bestehen, bis sich der Abzugsdruck mit dem Saugdruck
ausgleicht. Während dieser
Gegendrehung behält
die Wand 114 der Nocke 110 einen Spalt zwischen
den Umhüllungen 46 und 72 bei,
wobei ein Weg für
das Kältemittel
unter dem Abzugsdruck geschaffen wird, zum Saugdruck auszuströmen, während sichergestellt
ist, dass sich die Umhüllungen 46 und 72 einander
nicht berühren und
nicht das typische Geräusch
erzeugen, das bei der Betriebseinstellung eines Verdichters festgestellt wird.
Das vorhandene Schmieröl,
die Oberflächenbeschaffenheit
der Oberfläche 64,
die Oberflächenbeschaffenheit
der Oberfläche 66 und
das Material, das verwendet wird, um die Nocke 110 herzustellen,
stellen die relativ freie Drehung der Nocke 110 in Bezug auf
das Lagergehäuse 18 sicher.
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Eine weitere Überlegung bei dem Entwurf der
Nocke 110 ist ihr Vermögen,
in dem Fall, dass der Verdichter von einem falsch verkabelten Drehstrommotor
angetrieben wird, der bewirken würde,
dass der Motor in der Gegenrichtung angetrieben wird, nicht beschädigt zu
werden oder Schaden zu verursachen. Der Fall der angetriebenen Umkehrung
ist der Gleiche wie der in 11 gezeigte
Fall der Umkehr bei der Betriebseinstellung. Bei der angetriebenen
Umkehr ermöglicht
die Nocke 110 die Gegendrehung, so dass der Verdichter
ineffizient wirkt, sich überhitzt
und ohne Schaden die Motorsicherung 36 auslöst. Eine
angetriebene Umkehr wird von der Kurbelwelle 24 eingeleitet,
die wiederum eine Folgebewegung bei den anderen Bestandteilen (Keilnocke, Antriebslaufbuchse
und dem sich in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelement) bewirkt.
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Nunmehr in 12, wird eine weitere Ausführungsform
der betreffenden Erfindung gezeigt. Die in 12 gezeigte Ausführungsform ist die Gleiche
wie die oben beschriebene Ausführungsform, aber
zwischen dem Kurbelzapfen 26 und der Antriebslaufbuchse 56 ist
eine Feder 64 angeordnet. Die Feder 64 belastet
die Antriebslaufbuchse 56 vor und somit das sich in einer
Umlaufbahn befindende Spiralelement 42, in einer Richtung
von dem Mittelpunkt des Kurbelzapfens 26 weg und in Richtung
des Mittelpunktes der Kurbelwelle 24. Dieses Vorbelasten
des sich in einer Umlaufbahn befindenden Spiralelements 42 tendiert
folglich dazu, den Umlaufradius zu verringern und die Umhüllungen
der zwei Spiralelemente zu trennen, um sowohl die auf die Nocke 110 ausgeübte Last
zu verringern als auch sicherzustellen, dass die Umhüllungen
während
des Anfahrens des Verdichters getrennt bleiben. Dies ist besonders vorteilhaft
für Verdichter,
die von einphasigen Motoren angetrieben werden.
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Während
die oben genannte detaillierte Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform
der betreffenden Erfindung beschreibt, ist es selbstverständlich,
dass die betreffende Erfindung für
die Änderung,
Abwandlung und Veränderung
zugänglich ist,
ohne von dem Umfang und von der berechtigten Bedeutung der beigefügten Ansprüchen abzuweichen.