Claims (1)
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 1 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 1 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
10 Selbstabdichtender Spiralradverdichter10 Self-sealing spiral wheel compressor
12 Art der Erfindung12 Nature of the invention
14 Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen14 The present invention is a
15 Spiralradverdichter und insbesondere um einen selbstab-15 spiral wheel compressors and in particular a self-
16 dichtenden Spiralradverdichter mit axialem Trennspalt zwi-16 sealing spiral wheel compressor with axial separation gap between
17 sehen dem stationären und dem kreisenden Spiralrad und mit17 see the stationary and the rotating spiral wheel and with
18 einem auf die Spiralräder wirkenden Gegendruck auf geeigne-18 a counterpressure acting on the spiral wheels on suitable
19 tem Druckniveau.
2019 tem pressure level.
20
21 Hintergrund der Erfindung21 Background of the invention
23 U Die Verwendung von Spiralrad-ähnlichen Scheiben für die23 U The use of spiral wheel-like discs for the
24 Verdichtung von Fluiden ist schon seit alters her bekannt.24 Compression of fluids has been known since ancient times.
25 Es wurde jedoch erst 1886 eine einem Spiralrad ähnliche25 However, it was not until 1886 that a spiral wheel-like mechanism was
26 Verdichtungsvorrichtung zur Behandlung von Fluiden ent-26 Compression device for the treatment of fluids
27 wickelt. Ein früheres Patent (US-Patent Nr. 801,182,27. An earlier patent (US Patent No. 801,182,
28 "Rotary Engine"), das 1905 Leon Creux erteilt wurde, offen-28 "Rotary Engine"), which was granted to Leon Creux in 1905,
29 bart diese Art von Verdichtungsvorrichtung. Später, 1970,29 shows this type of compaction device. Later, in 1970,
30 bot das US-Patent Nr. 3.884,599 die Grundlage für die30, US Patent No. 3,884,599 provided the basis for the
31 Kommerzialisierung derartiger Rotationsfluidmaschinen.31 Commercialization of such rotary fluid machines.
32 Seither wurde der Entwicklung solcher Maschinen immer mehr32 Since then, the development of such machines has been increasingly
33 Untersuchung und Forschung gewidmet. 3433 Dedicated to investigation and research. 34
35 Der Verdichtungsmechanismus des Spiralradverdichters be-35 The compression mechanism of the spiral wheel compressor
36 steht zumindest aus einem Gehäuse oder einem Rahmen, in dem36 consists at least of a housing or a frame in which
37 das stationäre Spiralrad befestigt ist, aus einer Kur-37 the stationary spiral wheel is attached, consisting of a curve
38 beiwelle, die von einer eine Rotationsbewegung erzeugenden38 shaft, which is driven by a rotary motion generating
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 2 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 2 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 Vorrichtung, wie z.B. einem elektrischen Motor, angetrieben1 device, such as an electric motor, driven
2 wird, um ein kreisendes Spiralrad, das um den Mittelpunkt2 is a rotating spiral wheel that revolves around the center
3 der stationären Spiralradhülle kreist, anzutreiben, und aus3 of the stationary spiral wheel shell, and from
4 einem Oldham-Kupplungsring, der sich zwischen dem Rahmen4 an Oldham coupling ring located between the frame
5 und dem kreisenden Spiralradteil befindet, um als Gegenro-5 and the rotating spiral wheel part to act as a counter-rotor
6 tationsverbindungsglied zu dienen. Beide Spiralräder werden6 tation link. Both spiral wheels are
7 gebildet aus einer Endscheibe, auf der normalerweise eine7 formed by an end plate on which normally a
8 evolventenförmige Hülle befestigt ist. 98 involute-shaped shell is attached. 9
10 Die evolventenförmigen Hüllen von beiden Spiralscheiben hall ben den gleichen Abstand, so daß beim gegenseitigen Ein-10 The involute shells of both spiral discs maintain the same distance, so that when they are inserted into each other,
12 griff der gegenüberliegenden Hüllscheiben der Spiralscheibe12 handle of the opposite envelope discs of the spiral disc
13 von den Endteilen und den Hüllscheiben der Spiralscheibe13 from the end parts and the envelope discs of the spiral disc
14 eine geschlossene Kammer gebildet wird. Wie im US-Patent14 a closed chamber is formed. As in the US patent
15 Nr. 3,884,559, das Young et al erteilt wurde, erläutert,15 No. 3,884,559, granted to Young et al.,
16 ist die Wirkungsweise der Spiralradverdichtungsvorrichtung16 is the mode of operation of the spiral wheel compaction device
17 so, daß eine geschlossene Kammer, in der das zu ver-17 so that a closed chamber in which the
18 dichtende Fluid hermetisch festgehalten wird, von einem Be-18 sealing fluid is hermetically held by a
19 reich zum anderen Bereich bewegt wird, wobei der Druck19 area to the other area, whereby the pressure
20 unterschiedlich sein kann. Wenn das Fluid von einem Bereich20 can be different. If the fluid is from one area
21 mit niedrigem Druck zu einem Bereich mit höherem Druck be-21 with low pressure to an area with higher pressure
22 wegt wird, dient der Apparat als Verdichter, umgekehrt22 is moved, the device serves as a compressor, vice versa
23 dient er als Entspanner.
2423 it serves as a relaxer.
24
25 Die Bewegung der geschlossenen Fluidkammer wird durch die25 The movement of the closed fluid chamber is controlled by the
26 Kreisbewegung eines Spiralrades um den Mittelpunkt eines26 Circular movement of a spiral wheel around the center of a
27 anderen Spiralrades bewirkt. Wenn durch die Bewegung das27 other spiral wheel. If the movement causes the
28 Volumen der geschlossenen Kammer allmählich reduziert wird,28 Volume of the closed chamber is gradually reduced,
29 vergrößert sich der Druck der darin enthaltenen Fluid. 3029 the pressure of the fluid contained therein increases. 30
31 Beim herkömmlichen Spiralradverdichter erweist sich das Ab-31 In the conventional spiral wheel compressor, the
32 dichten und die Abnutzung, die im allgemeinen die Effizienz32 seals and wear, which generally reduces the efficiency
33 des Gerätes einschränken, als problematisch. Das Abdich-33 of the device, as problematic. The sealing
34 tungsproblem resultiert aus der Tatsache, daß bei einer34 problem results from the fact that in a
35 Druckerhöhung der eingeschlossenen Fluid die dadurch ent-35 Pressure increase of the enclosed fluid which thereby
36 stehende, auf die Spiralscheiben wirkende Kraft, immer36 standing force acting on the spiral discs, always
37 stärker wird und es zu einem Auseinandergehen dieser Spi-37 becomes stronger and there is a divergence of these
38 ralscheiben kommt, wobei der Spalt zwischen den Scheiben38 ral discs, whereby the gap between the discs
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 3 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 3 7 August 1992
Az. 92545-7 ·="-. -'%Ref. 92545-7 ·="-. -'%
1 immer größer wird. Unter diesen Umständen ist das Fluid,1 is getting bigger. Under these circumstances, the fluid,
2 das in den abgedichteten Kammern enthalten ist, nicht2 contained in the sealed chambers, not
3 vollständig eingeschlossen.
43 completely enclosed.
4
5 Das Abnutzungsproblem resultiert aus dem Abdichtungspr&ogr;-5 The wear problem results from the sealing process
6 blem. Zur Überwindung des Abdichtungsproblems wirkt eine6 blem. To overcome the sealing problem, a
7 äußere Kraft, die mindestens größer ist, als die größte,7 external force that is at least greater than the largest,
8 aus dem Fluiddruck resultierende Kraft, auf die Spi-8 force resulting from the fluid pressure on the spin
9 ralscheibe ein, um sie zusammenzuhalten. Dadurch entsteht9 ral disc to hold them together. This creates
10 eine Reibung zwischen den Spiralscheiben, die beim Betrieb10 friction between the spiral discs, which during operation
11 der Maschine zu einem Verschleiß zwischen den festen und11 of the machine to wear between the fixed and
12 den beweglichen Teilen führt.
1312 the moving parts.
13
14 Unter den Patenten, die sich mit Spiralradverdichtern be-14 Among the patents relating to spiral wheel compressors,
15 fassen, beschreibt das US-Patent Nr. 4,846,639 die Verwen-15, US Patent No. 4,846,639 describes the use
16 dung von Federn oder äußeren Druckkraftquellen zur Erzeu-16 Use of springs or external pressure sources to generate
17 gung einer äußeren Kraft, die die Spiralscheibe zu-17 application of an external force that causes the spiral disc to
18 sammenhalten soll. Wie im vorherigen Abschnitt beschrieben,18 together. As described in the previous section,
19 entsteht durch eine solche äußere Kraft eine größere Rei-19 Such an external force creates a greater friction
20 bung, wodurch ein größeres Anfahr-Drehmoment benötigt wird,20 exercise, which requires a larger starting torque,
21 um die Maschine in Gang zu setzen. 2221 to start the machine. 22
23 Eine weitere Möglichkeit zur Lösung des Abdichtungsproblems23 Another way to solve the sealing problem
24 ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr.24 is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Application No.
25 55-46081 beschrieben. Bei dieser Lösung werden Präzisions-25 55-46081. This solution uses precision
26 teile zusammengebaut, um sehr kleine Spalte zwischen den26 parts assembled to create very small gaps between the
27 Spiralscheiben zu bilden. Solche kleinen Spalte werden mit27 spiral discs. Such small gaps are filled with
28 einem Schmiermittel gefüllt, wodurch ein dünner Film ent-28 filled with a lubricant, which creates a thin film
29 steht, der die Spalte schließt, durch die die verdichtete29, which closes the gap through which the condensed
30 und unter Druck gesetzte Fluid austreten kann. 3130 and pressurized fluid can escape. 31
32 Von Nachteil hierbei ist, daß bei längeren Laufzeiten der32 The disadvantage here is that with longer running times the
33 Maschine, die Temperatur der verdichteten und unter Druck33 Machine, the temperature of the compressed and pressurized
34 gesetzten Fluid ansteigt und so zu einem signifikanten Tem-34 set fluid rises and thus to a significant temperature
35 peraturanstieg in den Spiralscheiben führt. Als Folge ist35 temperature increase in the spiral discs. As a result,
36 eine durch Wärme verursachte Ausdehnung der Spiralscheibe36 an expansion of the spiral disc caused by heat
37 unvermeidbar, wodurch die Spalte zwischen den Spiralschei-37 unavoidable, whereby the gap between the spiral discs
38 ben vollständig geschlossen werden kann. In diesem Fall38 ben can be closed completely. In this case
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 4 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 4 7 August 1992
Az. 92545-7 / . ' ..··,Ref. No. 92545-7 / . ' ..··,
1 kommt es zu Verschleiß mit der Folge eines steigenden1 wear occurs, resulting in an increasing
2 Drehmoments und möglicherweise eines Ausbrennens der Spi-2 torque and possibly a burnout of the spinner
3 ralscheibe.
43 ral disc.
4
5 Ein weiterer Weg zur Lösung des Abdichtungsproblems ist die5 Another way to solve the sealing problem is to
6 Verwendung von Kopfdichtungen. Im US-Patent 801,182 wird6 Use of head gaskets. In US Patent 801,182
7 von Creux schon die Verwendung von Kopfdichtungen zur Be-7 by Creux already the use of head gaskets for
8 wältigung des Dichtungsproblems beschrieben. Unter den Pa-8 described the solution to the sealing problem. Among the pa-
9 tenten bezüglich Spiralradverdichtern wird in den US-Paten-9 regarding spiral compressors is described in the US patents
10 ten Nr. 4,564,343; 4,740,143 und 4,864,639 und den10 ten Nos. 4,564,343; 4,740,143 and 4,864,639 and the
11 veröffentlichten japanischen Patent Anmeldungen Nr. 51-11 published Japanese Patent Application No. 51-
12 1173.4 und Nr. 57-180.182 zur Abdichtung der Spalte zwi-12 1173.4 and No. 57-180.182 for sealing the gap between
13 sehen den Spiralscheiben die Verwendung von Kopfdichtungen13 see the use of head gaskets for the spiral discs
14 beschrieben, jedoch sind diese anders konstruiert. In der14, but these are constructed differently. In the
15 taiwanesischen Gebrauchsmuster-Anmeldung Nr. 77206560 wird15 Taiwanese utility model application No. 77206560 is
16 auch eine andere Konstruktion der Kopfdichtungen für Spi-16 also a different design of head gaskets for Spi-
17 ralradverdichter dargestellt. Der Nachteil bei der Ver-17 wheel compressors. The disadvantage of the compressor
18 wendung von Kopfdichtungen besteht in einem wachsenden Rei-18 use of head gaskets is a growing series
19 bungswiderstand und im Verschleiß der Dichtung. Manchmal19 resistance and wear of the seal. Sometimes
20 ist auch Präzisionsarbeit zum Einbau der Kopfdichtungen er-20 also requires precision work for the installation of the head gaskets.
21 forderlich.
2221 required.
22
23 Durch die Verwendung von Hochdruckfluid, das vom Verdichter23 By using high-pressure fluid from the compressor
24 selbst erzeugt wird, kann das Verdichtungsproblem auch ge-24 itself, the compaction problem can also be
25 löst werden. Diese Konstruktion ist in den US-Patenten Nr.25. This design is described in US Patent Nos.
26 3,600,114 und Nr. 4,365,941 und in den japanischen26 3,600,114 and No. 4,365,941 and in the Japanese
27 offengelegten Patentanmeldungen Nr. 62-18758 und 62-3723827 published patent applications Nos. 62-18758 and 62-37238
28 veröffentlicht. Dies geschieht gewöhnlich durch den Trans-28. This is usually done through the trans-
29 fer von Hochdruckfluid. Dabei kann es sich um ein anderes29 fer of high pressure fluid. This can be another
30 Fluid handeln als das durch die Bewegung der Spiralscheibe30 Fluid act as the movement of the spiral disc
31 in eine Gegendruckkammer verdichtete Fluid, welches so eine31 fluid compressed into a counter pressure chamber, which thus creates a
32 Kraft erzeugt, die auf das kreisende Spiralrad einwirkt.32 force is generated which acts on the rotating spiral wheel.
33 Dabei bewegt sich dieses auf das stationäre Spiralrad zu33 This moves towards the stationary spiral wheel
34 und verringert dadurch den Spalt zwischen diesen beiden.34 and thereby reduces the gap between the two.
35 Der Nachteil hierbei besteht darin, daß unter einem konti-35 The disadvantage here is that under a continuous
36 nuierliehen Abfluß des Fluids in die Gegendruckkammer der36 Nuclear outflow of fluid into the back pressure chamber of the
37 Durchsatz und damit der Wirkungsgrad des Verdichters beein-37 Throughput and thus the efficiency of the compressor are affected
38 trächtigt sind.38 are pregnant.
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 5 .7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 5 .7 . August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
2 Darüberhinaus beeinflussen die unterschiedlichen Druck-2 In addition, the different pressure
3 Verhältnisse während des Verdichtungszyklus die Stabilität3 Conditions during the compaction cycle the stability
4 des Gegendruckes und machen deshalb den Einsatz einer Ver-4 of the counter pressure and therefore make the use of a
5 dxchtungsvorrichtung erforderlich, die unter sehr hohem5 dxchtung device required, which under very high
6 Druck steht, um eine ausreichend große Abdichtungskraft zu6 Pressure is present to ensure a sufficiently large sealing force
7 gewährleisten. Hierdurch wird eine unnötige Reibung zwi-7. This will prevent unnecessary friction between
8 sehen den Spiralscheiben erzeugt. Dies wiederum führt zu8 see the spiral discs. This in turn leads to
9 einer Energieverschwendung.
109 a waste of energy.
10
11 Wünschenswert ist deshalb ein einen Gegendruck erzeugender,11 It is therefore desirable to have a counter-pressure generating,
12 selbstabdichtender Spiralradverdichter, bei dem der Druck12 self-sealing spiral compressor, in which the pressure
13 der Verdichtungsfluid in die Gegendruckkammer abgeleitet13 the compression fluid is discharged into the counter pressure chamber
14 wird, um den hermetischen Kontakt zwischen den Spiralschei-14 is used to ensure hermetic contact between the spiral discs
15 ben aufrechtzuerhalten und dadurch ein Auslaufen der Fluid15 ben and thereby prevent leakage of fluid
16 auszuschließen. Während einerseits ein genügend großer16. While on the one hand a sufficiently large
17 Spalt zwischen den Spiralrädern beibehalten wird, um Rei-17 gap between the spiral wheels is maintained to ensure
18 bungskontakte zu vermeiden, wird andererseits ein dick-18 To avoid contact with the skin, a thick
19 flüssiges Fluid, vorzugsweise das Schmiermittel für den19 liquid fluid, preferably the lubricant for the
20 Verdichter, in den Spalt zwischen den Spiralscheiben einge-20 compressors, installed in the gap between the spiral discs
21 füllt, um einen den Spalt schließenden Film zu bilden als21 to form a gap-closing film as
22 weiteren Abschluß für das Fluid, der infolge der Leckage22 further closure for the fluid, which as a result of the leakage
23 durch den Spalt zusammengedrückt wird. 2423 is compressed by the gap. 24
26 ^ Aufgabe der Erfindung26 ^ Object of the invention
28 Die vornehmliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es28 The primary object of the present invention is
29 deshalb, einen gegendruckerzeugenden, selbstabdichtenden29 Therefore, a counter-pressure generating, self-sealing
30 Spiralradverdichter zu schaffen, bei dem der Druck des ver-30 spiral wheel compressor, in which the pressure of the
31 dichteten Fluids in eine Gegendruckkammer durch ein dic-31 sealed fluids into a back pressure chamber through a dense
32 keres Fluid, vorzugsweise ein Schmiermittel für den32 keres Fluid, preferably a lubricant for the
33 Verdichter, weitergeleitet wird, um eine hermetische Ab-33 compressors, to ensure hermetic sealing
34 dichtung zwischen den Spiralscheiben zu erhalten und da-34 seal between the spiral discs and thereby
35 durch zu verhindern, daß das verdichtete Fluid ausläuft. 3635 to prevent the compressed fluid from leaking out. 36
37 Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaf-37 Another object of the present invention is to provide
38 fung eines gegendruckerzeugenden, selbstabdichtenden Spi-38 formation of a counter-pressure generating, self-sealing spigot
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 6 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 6 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 ralradverdichters, bei dem der Spalt zwischen den Spi-1 ral wheel compressor, in which the gap between the spiral
2 ralscheiben mit einem dickflüssigen Fluid gefüllt ist, das2 ral discs filled with a viscous fluid that
3 durch Bildung eines Fluidfilms deren Reibung reduzieren3 reduce friction by forming a fluid film
4 soll.
54 should.
5
6 Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die6 Another object of the present invention is to
7 Schaffung eines gegendruckerzeugenden, selbstabdichtenden7 Creation of a counter-pressure generating, self-sealing
8 Spiralradverdichters, bei dem eine Fluidverbindung vorgese-8 spiral wheel compressor, in which a fluid connection is provided
9 hen ist zwischen der Gegendruckkammer und einem Einlaß-9 hen is between the back pressure chamber and an inlet
10 punkt für das Fluid, das verdichtet werden soll, um den Gell gendruck selbst zu steuern, wodurch der Druck auf einem an-10 point for the fluid to be compressed in order to control the counter pressure itself, whereby the pressure on an
12 nähernd konstantem Niveau gehalten. Dabei wird die Verbin-12 kept at an almost constant level. The connection
13 dung durch die Bewegung des kreisenden Spiralrades in einem13 tion by the movement of the orbiting spiral wheel in a
14 bestimmten Zyklus unterbrochen und wieder hergestellt. 1514 certain cycle interrupted and restored. 15
16 Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist ein Spiralradver-16 To solve the above task, a spiral wheel drive
17 dichter vorgesehen, der ein Gehäuse aufweist, in dem ein17 seal, which has a housing in which a
18 stationäres Teil des Spiralrades, zu dem eine Endscheibe18 stationary part of the spiral wheel, to which an end plate
19 mit einer daran befestigten, evolventenformigen Hülle ge-19 with an attached, involute-shaped shell
20 hört, und ein Rahmen befestigt sind, zwischen denen ein20 and a frame are attached, between which a
21 ausreichend großer Spalt gebildet wird, um darin ein krei-21 sufficiently large gap is formed to allow a circular
22 sendes Spiralradteil aufzunehmen, das ebenso mit einer End-22 spiral wheel part, which is also equipped with an end
23 scheibe und einer evolventenformigen Hülle versehen ist.23 disc and an involute-shaped shell.
24 Damit ist erreicht, daß das stationäre Spiralrad und das24 This ensures that the stationary spiral wheel and the
25 kreisende Spiralrad ineinandergreifen können und so dazwi-25 orbiting spiral wheels can interlock and thus
26 sehen eine Druckbehälter bilden, in den das zu verdichtende26 see a pressure vessel in which the material to be compressed
27 Fluid läuft. Ein Oldham-Kupplungsring ist zwischen dem Rah-27 Fluid is running. An Oldham coupling ring is fitted between the frame
28 men und dem kreisenden Spiralradteil angebracht, um die28 men and the rotating spiral wheel part to control the
29 Kreisbewegung des kreisenden Spiralradteils um den Mittel-29 Circular movement of the orbiting spiral wheel part around the central
30 punkt der stationären Spiralradhülle zu führen. 3130 point of the stationary spiral wheel casing. 31
32 Ferner wird eine Gegendruckkammer auf der Rückseite des32 Furthermore, a counterpressure chamber is installed on the back of the
33 kreisenden Spiralradteils gebildet, um mittels eines zwei-33 circular spiral wheel part, in order to be able to
34 ten dickflüssigen Fluids, vorzugsweise ein Schmiermittel34 viscous fluid, preferably a lubricant
35 für den Verdichter, sowohl in Druckverbindung zu stehen mit35 for the compressor to be in pressure connection with
36 dem verdichteten Fluid als auch durch einen kapillarartigen36 the compressed fluid as well as through a capillary-like
37 Durchlaß, der auf dem stationären Spiralradteil gebildet37 Passage formed on the stationary spiral wheel part
38 wird, in Fluidverbindung zu stehen mit einem Einlaß für das38 is to be in fluid communication with an inlet for the
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 7 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 7 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 zu verdichtende Fluid. Auf dem Rahmen ist ein Schlitz mit1 fluid to be compressed. On the frame there is a slot with
2 einer Querschnittsabmessung, die größer als der Kapillar-2 a cross-sectional dimension larger than the capillary
3 durchlaß ist, gebildet und zwischen den Kapillardurchlaß3 passage is formed and between the capillary passage
4 und die Gegendruckkammer gesetzt. Der Schlitz ist so ge-4 and the counter pressure chamber. The slot is so
5 staltet, daß er sich beim Kreisen des kreisenden Spiral-5 is designed so that when the circling spiral
6 radteils um den stationären Spiralradteil, zyklisch wieder6 wheel part around the stationary spiral wheel part, cyclically again
7 holt schließt und wieder öffnet. Hierdurch wird ein dyna-7 closes and opens again. This creates a dynamic
8 mischer Fluidwiderstand erzeugt, der zusammen mit dem sta-8 fluid resistance is generated, which together with the static
9 tischen durch den Kapillardurchlaß entstandenen Fluidwider9 fluid resistance caused by the capillary passage
10 stand dazu dient, den Gegendruck auf einem annähernd kon-10 is used to maintain the counter pressure at an approximately con-
11 stanten Niveau zu halten, sowie um so auf das kreisende11 constant level, as well as to respond to the circling
12 Spiralradteil zu wirken und es dadurch auf das stationäre12 spiral wheel part and thereby to the stationary
13 Spiralradteil hinzu zu bewegen. 14 15V Weitere Gegenstände und Vorteile gehen aus der folgenden
Beschreibung einer ausgewählten Ausgestaltung hervor, die13 spiral wheel part. 14 15 V Further objects and advantages will become apparent from the following description of a selected embodiment, which
17 in den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist. 18 1917 can be seen in the attached drawings. 18 19
20 Kurze Beschreibung der Zeichnungen20 Brief description of the drawings
22 Fig. l zeigt in perspektivischer Darstellung ein Spiralrad-22 Fig. l shows a perspective view of a spiral wheel
23 teil eines Spiralradverdichters; 2423 part of a spiral compressor; 24
25 Fig. 2-5 zeigt jeweils in einer Reihenfolge den Arbeitsab-25 Fig. 2-5 shows in sequence the work process
26 lauf eines Spiralradverdichters nur mit den Hüllscheiben26 Running a spiral wheel compressor with only the enveloping discs
27 des Spiralradteils; 2827 of the spiral wheel part; 28
29 Fig. 6 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Spi-29 Fig. 6 shows the cross section of a spiral according to the invention.
30 ralradverdichters, und 3130 wheel compressors, and 31
32 Fig. 7 zeigt in Draufsicht den nach vorliegender Erfindung32 Fig. 7 shows a plan view of the present invention
33 gestalteten dynamischen Fluidwiderstandsschlitz, wobei das33 designed dynamic fluid resistance slot, whereby the
34 Gehäuse und das stationäre Spiralradteil zur Verdeutlichung34 Housing and the stationary spiral wheel part for clarification
35 weggelassen wurden; 3635 were omitted; 36
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 8 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 8 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V von Fig.1 Fig. 8 is a cross section along the line V-V of Fig.
2 7, der den Aufbau des Schlitzes gemäß der vorliegenden Er-2 7, which shows the structure of the slot according to the present
3 findung zeigt.
43 finding shows.
4
6 Ausführliche Beschreibung der ausgewählten Verdichtungsvor-6 Detailed description of the selected compaction processes
7 richtung 87 direction 8
9 Bezogen auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 69 Referring to the drawings and in particular to Fig. 6
10 hiervon, in der ein Querschnitt eines Spiralradverdichters10 thereof, in which a cross section of a spiral compressor
11 gezeigt ist, besteht der Spiralradverdichter im wesentli-11, the spiral compressor essentially consists of
12 chen aus einem Gehäuse 20 in dem ein Rahmen 60 und ein sta-12 chen from a housing 20 in which a frame 60 and a sta-
13 tionäres Spiralradteil 30 starr, d.h. fest gegen13 tional spiral wheel part 30 rigid, i.e. firmly against
14 Relativbewegung zueinander, angeordnet sind. 1514 relative movement to each other. 15
16 Zwischen dem stationären Spiralradteil 30 und dem Rahmen16 Between the stationary spiral wheel part 30 and the frame
17 ist ein Spalt gebildet, der darin ein kreisendes Spiral-17 a gap is formed, which contains a circular spiral
18 radteil 10 aufnimmt, das von einer Drehsicherung oder von18 wheel part 10, which is supported by a rotation lock or by
19 einem Oldham-Kupplungsring 61, die zwischen dem Rahmen 6019 an Oldham coupling ring 61, which is located between the frame 60
20 und dem kreisenden Spiralradteil 10 eingefügt sind, geführt20 and the rotating spiral wheel part 10 are inserted,
21 wird und um den Mittelpunkt des stationären Spiralradteils21 and around the center of the stationary spiral wheel part
22 30 zu umläuft.
2322 30 to orbit.
23
24 Sowohl das stationäre Spiralradteil 30 als auch das krei-24 Both the stationary spiral wheel part 30 and the circular
25 sende Spiralradteil 10 besitzen eine Endscheibe 31 oder25 send spiral wheel part 10 have an end plate 31 or
26 eine Hüllscheibe 32 oder 11, vorzugsweise in der Form einer26 an enveloping disk 32 or 11, preferably in the form of a
27 Evolvente, die quer daraufgesetzt ist, sh. Fig. 1, in der27 involute, which is placed transversely on it, see Fig. 1, in the
28 ein Spiralradteil (das umlaufende Spiralradteil 10) in28 a spiral wheel part (the rotating spiral wheel part 10) in
29 Draufsicht gezeigt ist. Beide Hüllscheiben 32 und 11 haben29 top view. Both envelope disks 32 and 11 have
30 den gleichen Abstand voneinander und greifen so ineinander,30 the same distance from each other and thus interlock,
31 daß ein Paar zueinander passender Spiralscheiben gebildet31 that a pair of matching spiral discs is formed
32 wird. Der Vorgang des Eingreifens ist allgemein bekannt und32. The process of intervention is well known and
33 bedarf keiner weiteren Ausführung. Das Ineinandergreifen33 requires no further elaboration. The interlocking
34 der Spiralscheiben 32 und 11 ist am deutlichsten in den34 of the spiral discs 32 and 11 is most clearly visible in the
35 Fig. 2 bis 5 zu sehen, in denen unterschiedliche Phasen des35 Fig. 2 to 5, showing different phases of the
36 durch die Bewegung des kreisenden Spiralradteils 10 erzeug36 generated by the movement of the rotating spiral wheel part 10
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 9 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 9 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 ten Verdichtungszyklus in Folge dargestellt werden. Das um-1 compression cycle in sequence. The
2 laufende Spiralradteil 10 umkreist den Mittelpunkt der2 running spiral wheel part 10 orbits the center of the
3 Hüllscheibe 32 des stationären Spiralradteils 30. 43 Envelope 32 of the stationary spiral wheel part 30. 4
5 Angenommen, Fig. 2 stellt einen gegebenen Zeitpunkt während5 Suppose Fig. 2 represents a given point in time during
6 der Verdichtungsphase dar, dann stellen Fig. 3, 4 und 5 in6 of the compaction phase, then Fig. 3, 4 and 5 in
7 Folge die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte des gleichen Ver-7 Follow the successive points in time of the same
8 dichtungszyklus von Fig. 2 dar. In der Tat ist jeder ein-8 sealing cycle of Fig. 2. In fact, each
9 zelne Zeitpunkt ein Viertel der Zeit des Umlaufs, der vom9 single point in time a quarter of the time of the orbit, which is
10 kreisenden Spiralradteil vollzogen wird (sh. Zeichnungen).10 orbiting spiral wheel part (see drawings).
11 In anderen Worten, wenn der Verdichtungszyklus mit der11 In other words, if the compression cycle is
12 Phase von Fig. 2 beginnt, so stellt Fig. 3 die Phase dar,12 phase of Fig. 2 begins, Fig. 3 represents the phase
13 die ein Viertel des Zyklus ist, so wie er auf Fig. 2 ge-13 which is a quarter of the cycle as shown in Fig. 2.
14 zeigt wird, und Fig. 4 ist ein weiteres Viertel des Zyklus14 and Fig. 4 is another quarter of the cycle
15 von Fig. 2 und Abb 5 ist ebenfalls ein weiteres Viertel von15 of Fig. 2 and Fig. 5 is also another quarter of
16 Fig. 2, das unter einem anderen Gesichtspunkt betrachtet16 Fig. 2, viewed from a different perspective
17 ist, ein Viertel des Zyklus von Fig. 2. 1817 is a quarter of the cycle of Fig. 2. 18
19 Dies bedeutet, nach Fig. 5 bewegt sich das kreisende Spi-19 This means that according to Fig. 5 the circling spin
20 ralradteil 10 zurück zu der Stelle, die in Fig. 2 gezeigt20 ralradteil 10 back to the place shown in Fig. 2
21 wird. Der Verdichtungszyklus wird dann wiederholt. 2221. The compaction cycle is then repeated. 22
23 Ebenso ist im Gehäuse 20, gegenüber den mit dem Rahmen im23 Likewise, in the housing 20, opposite the frame in the
24 Eingriff befindlichen Spiralradteilen 10 und 30, ein An-24 meshing spiral wheel parts 10 and 30, an
25 triebsmittel zur Erzeugung einer Drehbewegung angeordnet,25 drive means arranged to generate a rotary movement,
26 das bei der in den Figuren gezeigten Ausgestaltung ein26 which in the embodiment shown in the figures is a
27 elektrischer Motor 70 ist. Der Motor 70 weist einen am27 electric motor 70. The motor 70 has a
28 Gehäuse 20 befestigten Stator 70 und einen Rotor 72 auf.28 Housing 20 attached stator 70 and a rotor 72.
29 Wie den Fachleuten bekannt ist, wird der elektrische Motor29 As is known to experts, the electric motor
30 70 durch Anschluß an eine (hier nicht gezeigte) geeignete30 70 by connection to a suitable (not shown here)
31 Stromquelle betätigt und der Rotor in Drehung versetzt.31 Power source is activated and the rotor is set in rotation.
32 Eine Kurbelwelle 50 verläuft koaxial zu dem Rotor und ist32 A crankshaft 50 runs coaxially to the rotor and is
33 daran befestigt, um mit dem Rotor mit zu drehen. 3433 attached to it to rotate with the rotor. 34
35 Die Kurbelwelle 50 mit einer Achse 53 steht entlang der35 The crankshaft 50 with an axis 53 is located along the
36 Richtung der Achse 53 an ihren beiden Enden über. Das erste36 direction of the axis 53 at both ends. The first
37 der beiden Enden reicht in einen Schmierstoff-Vorratsbehäl37 of the two ends reaches into a lubricant reservoir
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 10 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 10 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 ter 24, der einen Teil des Gehäuses 20 ausmacht, vorzugs-1 ter 24, which forms part of the housing 20, preferably
2 weise in dessen schwerkraftabhängig tiefsten Teil, um darin2 way into its deepest part, depending on gravity, in order to
3 Schmierstoff aufzunehmen.
43 To absorb lubricant.
4
5 Die Verbindung zwischen der Kurbelwelle 50 und dem kreisen-5 The connection between the crankshaft 50 and the circular
6 den Spiralradteil 10 wird bewirkt durch eine Einformung 146 the spiral wheel part 10 is effected by a molding 14
7 auf einer Seite des kreisenden Spiralradteils 10 gegenüber7 on one side of the rotating spiral wheel part 10 opposite
8 der kreisenden Spiralradhülle 11 und eine Anformung 54 auf8 of the rotating spiral wheel shell 11 and a molding 54 on
9 dem zweiten Ende der Kurbelwelle, die koaxial in der Ein-10 formung aufgenommen wird.9 the second end of the crankshaft, which is coaxially received in the recess.
12 Die Anformung 54 hat eine bezüglich der Achse 53 der Kur-12 The formation 54 has a relative to the axis 53 of the curve
13 belwelle 50 exzentrische Achse 52, so daß bei einer durch13 belwelle 50 eccentric axis 52, so that at a through
14 den Antriebsteil 50 in Rotationsbewegung gebrachte Kurbel-14 the drive part 50 brought into rotational movement crank
15 welle 50 die Achse 52 der Anformung 54 und somit des15 shaft 50 the axis 52 of the formation 54 and thus of the
16 Schlitzes 14 kund das kreisende Spiralradteil 10 um die16 slot 14 k and the orbiting spiral wheel part 10 around the
17 Achse 53 der Kurbelwelle 50 umkreist. 1817 Axis 53 of the crankshaft 50 is encircled. 18
19 Tragende Teile können zur Reduzierung des mechanischen Ver-19 Load-bearing parts can be used to reduce mechanical stress.
20 schleißes zwischen den beweglichen und den starren Teilen20 wear between the moving and the rigid parts
21 an jeder geeigneten Stelle eingebaut werden. Zum Beispiel21 can be installed at any suitable location. For example
22 kann eine Buchse 62 zwischen dem Rahmen 60 und der Kurbel-22, a bushing 62 can be arranged between the frame 60 and the crank
23 welle 50 eingebaut werden, um eine relativ stoßfreie Rota-23 shaft 50 must be installed to ensure a relatively smooth rotation
24 tion dazwischen zu erlangen. Aufgrund der Verengung durch24 tion between them. Due to the narrowing caused by
25 den Oldham-Kupplungsring 61, das umlaufende Spiralradteil25 the Oldham coupling ring 61, the rotating spiral wheel part
26 10 dreht auch gegenüber der Anformung 54 an der Kurbelwelle26 10 also rotates opposite the formation 54 on the crankshaft
27 50, kann eine Buchse 15 zwischen der Einformung 14 und der27 50, a bushing 15 can be inserted between the recess 14 and the
28 Anformung 54 an der Kurbelwelle 50 erforderlich sein. In28 Forming 54 on the crankshaft 50 may be required. In
29 der Kurbelwelle 50 ist ein Schmiermittelkanal 51 gebildet,29 of the crankshaft 50, a lubricant channel 51 is formed,
30 der das Schmiermittel 25, das im Becken 25 gestaut wird,30 of the lubricant 25 which is stored in the basin 25,
31 mindestens bis zu diesen Buchsen zur Schmierung führt. 3231 at least up to these bushings for lubrication. 32
33 Die Endscheiben 12 und 31 und die Hüllscheiben 11 und 3233 The end plates 12 and 31 and the cover plates 11 and 32
34 des Spiralradteils 10 und 30 umgrenzen dazwischen minde-34 of the spiral wheel part 10 and 30 define between them at least
35 stens eine abgedichtete Kammer (der schraffierte Bereich35 at least one sealed chamber (the hatched area
36 auf Fig. 2 bis 5), die sich abhängig von der Bewegung des36 on Fig. 2 to 5), which depends on the movement of the
37 kreisenden Spiralradteils 10 bewegt und ihre Größe verän-37 orbiting spiral wheel part 10 moves and changes its size
38 dert. Eine Saugvorrichtung, vorzugsweise in Form einer38 dert. A suction device, preferably in the form of a
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 11 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 11 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 Röhre 41, die von außerhalb des Gehäuses 20 zu einem Einlaß1 tube 41 leading from outside the housing 20 to an inlet
2 (nicht explizit dargestellt in den Zeichnungen) führt, der2 (not explicitly shown in the drawings), the
3 sich im stationären Spiralradteil 30 in der Nähe eines3 in the stationary spiral wheel part 30 near a
4 Niedrigdruckbereichs in den Spiralrädern befindet, um hier-4 low pressure area in the spiral wheels to
5 durch das zu verdichtende Fluid in die abgedichtete Ver-5 through the fluid to be compressed into the sealed
6 dichtungskammer 90 zu lenken, wird eingebaut, um das zu6 sealing chamber 90 is installed to direct the
7 verdichtende Fluid in die abgedichtete Verdichtungskammer7 compressing fluid into the sealed compression chamber
8 90 zu lenken, wenn sich die abgedichtete Verdichtungskammer8 90 when the sealed compression chamber
9 90 im Niedrigdruckbereich befindet. 109 90 is in the low pressure range. 10
11 Ein Ablaufbereich 33 ist auf den Endscheiben 31 des sta-11 A drainage area 33 is provided on the end plates 31 of the sta-
12 tionären Spiralradteils 30 an einer solchen Stelle gebil-12 tional spiral wheel part 30 is formed at such a location
13 det, um das am höchsten verdichtete Fluid, z.B. das Fluid13 det to the most highly compressed fluid, e.g. the fluid
14 mit dem höchsten Druck in den Spiralscheiben, aus der abge-14 with the highest pressure in the spiral discs, from the
15 dichteten Kammer 90 in einen Auffangbehälter 22 zu leiten,15 sealed chamber 90 into a collecting container 22,
16 welches aus einer Oberfläche des stationären Spiralradteils16 which consists of a surface of the stationary spiral wheel part
17 30 gegenüber der stationären Hüllscheibe 32 und einem17 30 opposite the stationary envelope disk 32 and a
18 Abdeckteil 21, das das Gehäuse 20 hermetisch abdeckt, ge-18 Cover part 21, which hermetically covers the housing 20,
19 bildet wird.
2019 is formed.
20
21 Durch eine vom Auffangbehälter 22 zur gegenüberliegenden21 By a pipe leading from the collecting container 22 to the opposite
22 Seite des Rahmens 60 gebildete Leitung 26 wird das im Auf-22 side of the frame 60 formed line 26 is the in the
23 fangbehälter 22 gestaute Hochdruckfluid entlang der durch23 collecting tank 22 accumulated high pressure fluid along the
24 die Pfeile A gekennzeichneten Richtung geleitet, um den24 the arrows A marked direction to the
25 elektrischen Motor 70 zu kühlen und um seinen Hochdruck25 electric motor 70 to cool and to maintain its high pressure
26 zum Schmiermittel 25 innerhalb des Schmierstoffbehälters26 to the lubricant 25 inside the lubricant container
27 zu übertragen. Das unter Hochdruck stehende Fluid wird dann27. The high-pressure fluid is then
28 aus dem Gehäuse 20 durch eine Verteilungsöffnung 23 entlang28 from the housing 20 through a distribution opening 23 along
29 der durch die Pfeile B gekennzeichneten Richtung hinausbe-29 in the direction indicated by arrows B.
30 fördert, um es jedem entsprechenden nachgeschalteten Teil30 to each corresponding downstream part
31 zuzuleiten.
3231.
32
33 Zwischen der Oberfläche des kreisenden Spiralradteils 1033 Between the surface of the rotating spiral wheel part 10
34 gegenüber der kreisenden Spiralradhülle 11 und dem Rahmen34 opposite the rotating spiral wheel shell 11 and the frame
35 10 wird ein Bereich 63 umgrenzt, der als Gegendruckkammer35 10 defines an area 63 which serves as a counterpressure chamber
36 dienen soll. Die Gegendruckkammer 63 steht in Fluid-36. The counter pressure chamber 63 is in fluid
37 verbindung mit der Einformung 14, z.B. durch einen Durchlaß37 connection with the indentation 14, e.g. through a passage
38 65, die auf der Anformung 54 an der Kurbelwelle 50 gebildet38 65, which is formed on the molding 54 on the crankshaft 50
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 12 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 12 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 wird, und durch den Schmiermittelkanal 53 steht die Einfor-1, and through the lubricant channel 53 the in-
2 mung 14 wiederum in Fluidverbindung mit dem Schmierstoffbe-2 mung 14 in turn in fluid connection with the lubricant
3 hälter 24, so daß das Schmiermittel 25, das durch das Hoch-3 container 24, so that the lubricant 25, which is supplied by the high-
4 druckfluid, das aus der abgedichteten Kammer 90 durch den4 pressurized fluid which is discharged from the sealed chamber 90 through the
5 Abflußbereich 33 und den Durchlaß 26 austritt, unter Druck5 discharge area 33 and the passage 26, under pressure
6 gesetzt wird, zur Einformung 14 und die Gegendruckkammer6 is set, to the molding 14 and the counter pressure chamber
7 beträchtlich gefüllt wird.
87 is filled considerably.
8th
9 Die resultierende Kraft, die auf das kreisende Spiralradt-9 The resulting force acting on the rotating spiral wheel
10 eil 10 in Richtung des stationären Spiralradteils 30 durch10 part 10 in the direction of the stationary spiral wheel part 30 by
11 das verdichtete Schmiermittel wirkt, beaufschlagt dieses11 the compressed lubricant acts, this
12 gegen das stationäre Spiralradteil 30, so daß der Axial-12 against the stationary spiral wheel part 30, so that the axial
13 spalt zwischen dem freien Ende der Spiralradhülle , wie13 gap between the free end of the spiral wheel shell, as
14 z.B. die in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 13 bezeichnete14 e.g. the one designated in Fig. 1 with the reference number 13
15 Hülle, und der Endscheibe gegenüber den freien Ecken ver-15 shell, and the end plate opposite the free corners
16 mindert wird gegen den Druck des Fluids, das innerhalb der16 is reduced against the pressure of the fluid within the
17 abgedichteten Verdichtungskammer 90 verdichtet wird. 1817 sealed compression chamber 90. 18
19 Ebenfalls bezugnehmend auf Fig. 7 und 8 wird mindestens19 Also referring to Fig. 7 and 8, at least
20 eine Einformung 81 auf der Flanschschulter 64 des Rahmens20 a recess 81 on the flange shoulder 64 of the frame
21 60 gebildet. Die Einformung 81 erstreckt sich seitlich in21 60. The indentation 81 extends laterally into
22 die Gegendruckkammer 63, wobei sie eine Öffnung 82 auf-22 the counter pressure chamber 63, opening 82
23 weist, die beim Umkreisen des kreisenden Spiralradteils23, which when orbiting the orbiting spiral wheel part
24 um den Mittelpunkt der stationären Hüllscheibe 32 und beim24 around the center of the stationary envelope disk 32 and at
25 Passieren der seitlichen Öffnung 82 durch den seitlichen25 Passing the side opening 82 through the side
26 Rand der Endscheibe 12 des kreisenden Spiralradteils ver-26 Edge of the end plate 12 of the rotating spiral wheel part
27 deckt wird und dann wieder freigegeben. Wenn also das krei-27 is covered and then released again. So if the circle-
28 sende Spiralradteil 10 den Mittelpunkt der stationären28 send spiral wheel part 10 the center of the stationary
29 Scheibenhülle 32 umkreist, wird die seitliche Öffnung 8229 disc cover 32 is encircled, the side opening 82
30 zyklisch geschlossen und wieder geöffnet. 3130 cyclically closed and reopened. 31
32 Auf dem stationären Spiralradteil 30 wird ein kapillarähn-32 On the stationary spiral wheel part 30 a capillary-like
33 licher Durchlaß 80 gebildet, dessen Querschnittsabmessung33 passage 80 is formed, the cross-sectional dimension
34 weniger als die der Einformung 81 beträgt, um die Einfor-34 less than that of the indentation 81 in order to
35 mung 81 mit dem Saugkanal 41 zu verbinden. Da der Saugkanal35 connection 81 with the suction channel 41. Since the suction channel
36 41 normalerweise unter Niederdruck steht und das36 41 is normally under low pressure and the
37 Schmiermittel 25 unter Hochdruck, beinahe so hoch wie der37 Lubricant 25 under high pressure, almost as high as the
38 Druck des Verdichtungsfluids aus der abgedichteten38 Pressure of the compression fluid from the sealed
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 13 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 13 7 August 1992
Az. 92545-7 .*·, ,-\Ref. No. 92545-7 .*·, ,-\
1 Verdichtungskaminer 90, dienen die Einformung 81 und der1 compression chamber 90, serve the molding 81 and the
2 kapillarähnliche Durchlaß 80 als Verbindung zwischen der2 capillary-like passage 80 as connection between the
3 Gegendruckkammer 63, deren Druckniveau um 50 % über dem des3 Counter pressure chamber 63, whose pressure level is 50 % higher than that of the
4 Saugkanals 41 jedoch unter dem des verdichteten Fluids4 suction channel 41 but below that of the compressed fluid
5 liegt, und dem Niederdruck-Saugkanal 41, so daß bei offen-5 and the low-pressure suction channel 41, so that when open
6 stehender seitlicher Öffnung 82 der Einformung 80 das6 standing lateral opening 82 of the recess 80 the
7 Druckniveau der Gegendruckkammer reduziert wird. Das regel-7 Pressure level of the counter pressure chamber is reduced. The regulated
8 mäßige öffnen und Schließen der Einformung 81 sorgt für8 moderate opening and closing of the molding 81 ensures
9 einen dynamischen Fluidwiderstand gegenüber der Fluidver-9 a dynamic fluid resistance to the fluid distribution
10 bindung zwischen der Gegendruckkammer 63 und dem Saugkanal10 connection between the counter pressure chamber 63 and the suction channel
11 41. Weiter sorgt der kapillarähnliche Durchlaß 80 aufgrund11 41. Furthermore, the capillary-like passage 80 ensures
12 seiner kleinen Querschnittsabmessung für einen statischen12 its small cross-sectional dimensions for a static
13 Fluidwiderstand gegenüber der Fluidverbindung zwischen der13 Fluid resistance to the fluid connection between the
14 Gegendruckkammer 63 und dem Saugkanal 41. Die Kombination14 Counter pressure chamber 63 and the suction channel 41. The combination
15 von dynamischem Fluidwiderstand der Einformung 81 und sta-15 of dynamic fluid resistance of the indentation 81 and sta-
16 tischem Fluidwiderstand des kapillarähnlichen Durchlasses16 fluid resistance of the capillary-like passage
17 80 führt dazu, daß der Druckabfall in der Gegendruckkammer17 80 results in the pressure drop in the back pressure chamber
18 63, der durch die Verbindung mit dem Niederdruckkanal 4118 63, which by connecting to the low pressure channel 41
19 entsteht, kontrollierbar wird und folglich der Gegendruck19 is created, becomes controllable and consequently the counterpressure
20 nicht auf das Druckniveau des Saugkanals abfällt. 2120 does not fall to the pressure level of the suction channel. 21
22 Mit entsprechend großen und entsprechend vielen Einformun-22 With correspondingly large and correspondingly many indentations
23 gen 81 und kapillarähnlichen Durchlassen 80, kann in der23 gen 81 and capillary-like passages 80, can be found in the
24 Gegendruckkammer 63 ein ungefähr konstanter Gegendruck24 Counter pressure chamber 63 an approximately constant counter pressure
25 innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten werden. Aus25 must be kept within a certain range.
26 einem solchen konstanten Gegendruck resultiert eine kon-26 Such a constant counterpressure results in a con-
27 stante Kraft, die auf das kreisende Spiralradteil 10 wirkt27 constant force acting on the rotating spiral wheel part 10
28 und dadurch den Spalt zwischen den freien Ecken der Hüll-28 and thereby the gap between the free corners of the envelope
29 scheiben und der Endscheiben auf einem akzeptablen Niveau29 discs and the end discs at an acceptable level
30 hält, das hoch genug ist, so daß zwischen den Spiralradtei-30, which is high enough so that between the spiral wheel parts
31 len keine Reibung erzeugt wird und klein genug, um die31 len no friction is generated and small enough to
32 Fluid, die dazwischen verdichtet werden soll, gut abzudich-32 Fluid that is to be compressed between them must be well sealed
33 ten.
3433 ten.
34
35 Experimente haben gezeigt, daß der Durchmesser (eines run-35 Experiments have shown that the diameter (of a round
36 den Querschnitts) und die Anzahl der kapillarähnlichen36 the cross-section) and the number of capillary-like
37 Durchlasse den Druckabfall des Gegendrucks bestimmen. Der37 Pass through to determine the pressure drop of the back pressure. The
38 Gegendruck, der im Falle von nur einem kapillarähnlichen38 Counter pressure, which in the case of only one capillary-like
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 14 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 14 7 August 1992
Az. 92545-7 ,: .··. -Ref. No. 92545-7 ,: .··. -
1 Durchlaß mit einem Durchmesser von 4 mm gemessen wird, be-1 passage with a diameter of 4 mm is measured,
2 trägt ungefähr 9,5 Kgf/cm2, während der Druck, der im Falle2 carries approximately 9.5 Kgf/cm 2 , while the pressure in case
3 eines 2 mm breiten Durchlasses gemessen wird, ungefähr 11,53 of a 2 mm wide passage is approximately 11.5
4 Kgf/cm2 beträgt. Der letztere Wert ist annähernd so hoch4 Kgf/cm 2. The latter value is almost as high
5 wie ein theoretischer Gegendruckwert und wie ein Gegen-5 as a theoretical back pressure value and as a counter-
6 druckwert eines kommerziellen Spiralradverdichters. 76 Pressure value of a commercial spiral compressor. 7
8 Da der kapillarähnliche Durchlaß 80 und die Einformung 818 Since the capillary-like passage 80 and the recess 81
9 die Gegendruckkammer 63 mit dem Saugkanal 41 verbindet,9 connects the counterpressure chamber 63 with the suction channel 41,
10 fließt eine geringe Menge an Schmiermittel 25 in den Saug-10 a small amount of lubricant 25 flows into the suction
11 kanal 41 und dann in den Bereich zwischen den Spiralradtei-11 channel 41 and then into the area between the spiral wheel parts
12 len, in denen sich das zu verdichtende Fluid befindet.12 chambers containing the fluid to be compressed.
13 Diese geringe Menge an Schmiermittel 25 füllt den Spalt13 This small amount of lubricant 25 fills the gap
14 zwischen den Hüllscheiben und den Endscheiben aus und ge-14 between the cover discs and the end discs and
15 währleistet so die Schmierung und das Bilden eines Schmier-15 ensures lubrication and the formation of a lubricating
16 mittelfilms zwischen diesen, um den Spalt weiterhin abzu-16 medium films between them to further close the gap.
17 dichten und ein Durchsickern des zu verdichtenden Fluids zu17 and prevent leakage of the fluid to be compressed
18 verhindern.
1918 prevent.
19
20 Obwohl die Erfindung in Verbindung einer ausgewählten Ver-20 Although the invention is in connection with a selected
21 dichtungsvorrichtung beschrieben wurde, ist es für Fach-21 sealing device was described, it is for professionals
22 leute einleuchtend, daß bestimmte Konstruktionsmerkmale der22 people find it obvious that certain design features of the
23 ausgewählten Verdichtungsvorrichtung verändert werden kön-23 selected compaction device can be changed
24 nen, ohne vom Geist der Erfindung, deren Ansprüche im An-24 without departing from the spirit of the invention, the claims of which
25 hang beschrieben werden, abzuweichen und deren Rahmen zu25 described in this document and to extend the scope of
26 verlassen.
2726 left.
27
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 1 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 1 7 August 1992
Ae. 92545-7Ae.92545-7
3 Ansprüche3 Claims
5 1. Selbstabdichtender Spiralradverdichter mit einem in &bgr;&iacgr;&ogr;
nem Gehäuse (20) angeordneten Rahmen (60) und einem statio-5 1. Self-sealing spiral wheel compressor with a frame (60) arranged in a housing (20) and a stationary
7 nären Spiralradteil (30) mit einer Endscheibe (31) und ei-7 nary spiral wheel part (30) with an end plate (31) and a
8 ner senkrecht daran befestigten Hüllscheibe (32), die dem8 a vertically attached cover disc (32) which
9 Rahmen (60) gegenüber sicher mit der Hüllscheibe (32) des9 Frame (60) securely against the cover plate (32) of the
10 stationären Spiralradteils (30) verbunden ist, so daß ein10 stationary spiral wheel part (30) so that a
11 Spalt entsteht zur Aufnahme für ein darin umlaufendes Spi-11 A gap is created to accommodate a rotating spindle.
12 ralradteil (10), welches eine Endscheibe (12) mit einer12 ralradteil (10) which has an end plate (12) with a
13 Hüllscheibe (11) in demselben Abstand mit der Hüllscheibe13 Envelope disc (11) at the same distance with the envelope disc
14 (H) des besagten Spiralradteils (10), das sich von dort14 (H) of said spiral wheel part (10) which extends from there
15 erstreckt, um so wenigstens dazwischen eine abgedichtete15, so as to form at least between them a sealed
16 Verdichtungskammer (90) zu bilden, die beweglich und16 compression chamber (90) which is movable and
17 größenveränderlich ist, welches umlaufende Spiralradteil17 is variable in size, which rotating spiral wheel part
18 (10) von einem Antrieb (70) beaufschlagt um einen Mittel-18 (10) acted upon by a drive (70) to form a central
19 punkt der Hüllscheibe (32) des stationären Spiralradteils19 point of the enveloping disc (32) of the stationary spiral wheel part
20 (30) kreist, mit einer Drehsicherung (61), die zwischen dem20 (30) with a rotation lock (61) which is located between the
21 umlaufenden Spiralradteil (10) und dem Rahmen (60) einge-21 rotating spiral wheel part (10) and the frame (60)
22 fügt ist, um die Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralradt-22 is added to the orbital movement of the orbiting spiral wheel
23 eils (10) zu führen, mit einer zur Ableitung eines zu ver-23 eils (10) to lead, with a to derive a to be
24 dichtenden Fluids, das niedrigen Druck aufweist, in die24 sealing fluid, which has low pressure, into the
25 Verdichtungskammer (90) vorgesehenen Saugöffnung, welche25 compression chamber (90) provided suction opening, which
26 sich infolge der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralradt-26 due to the orbital movement of the rotating spiral wheel
27 eils (10) von einem Niederdruckbereich zu einem Hochdruck-27 parts (10) from a low pressure area to a high pressure
28 bereich bewegt, wobei das Fluid zum Hochdruckbereich mitbe-28 area, whereby the fluid is carried to the high pressure area
29 wegt wird und so auf einen hohen Druck verdichtet wird, so-29 and is compressed to a high pressure, so
30 wie mit einer in dem stationären Spiralradteil (30) vorge-30 as provided in the stationary spiral wheel part (30)
31 sehenen Auslaßöffnung (33) zum Ableiten des ersten in der31 outlet opening (33) for discharging the first in the
32 Verdichtungskammer (90) verdichteten Fluids gekennzeichnet 32 Compression chamber (90) of compressed fluid marked
33 durch
3433 by
34
35 eine Gegendruckkammer (63), die zwischen dem umlaufenden35 a counter pressure chamber (63) which is arranged between the rotating
36 Spiralradteil (10) und dem Rahmen (60) gebildet ist, um36 spiral wheel part (10) and the frame (60) is formed to
37 darin ein zweites Hochdruckfluid aus einer zweiten Fluid-37 therein a second high-pressure fluid from a second fluid
38 quelle (24) aufzunehmen,38 source (24) to record,
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 2 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 2 7 August 1992
Az. 92345-7Ref. No. 92345-7
2 wenigstens einen Schlitz (81), der zur Verbindung mit der2 at least one slot (81) which is designed for connection to the
3 Gegendruckkammer (63) in dem Rahmen (60) mit einer Öffnung3 Counter pressure chamber (63) in the frame (60) with an opening
4 (80) auf eine solche Weise gebildet ist, daß beim Erreichen4 (80) is formed in such a way that when reaching
5 dieser Öffnung (80) während des Umlaufs des von dem Antrieb5 of this opening (80) during the rotation of the drive
6 (70) beaufschlagten umlaufenden Spiralradteils (10) um den6 (70) acted upon rotating spiral wheel part (10) around the
7 Mittelpunkt der stationären Hüllscheibe (32) diese Öffnung7 Center of the stationary envelope disc (32) this opening
8 (80) durch das umlaufende Spiralradteil (10) geschlossen8 (80) closed by the rotating spiral wheel part (10)
9 ist und daß beim Entfernen des umlaufenden Spiralradteils9 and that when removing the rotating spiral wheel part
10 (10) die Öffnung wieder geöffnet ist und in Verbindung10 (10) the opening is reopened and in connection
11 steht mit der Gegendruckkammer (63), 1211 is connected to the counter pressure chamber (63), 12
13 wenigstens einen kapillarähnlichen Durchlaß (80) mit einem13 at least one capillary-like passage (80) with a
14 Querschnitt, dessen Abmessung kleiner ist als besagter14 Cross-section whose dimension is smaller than said
15 Schlitz (81), welcher Durchlaß (80) an dem stationären Spi-15 slot (81), which passage (80) at the stationary spin-
16 ralradteil (30) angeformt ist zur Verbindung mit dem Nied-16 ralradteil (30) is formed for connection with the low-
17 rigdruckbereich, wobei der kapillarähnliche Durchlaß (80)17 rig pressure range, whereby the capillary-like passage (80)
18 eine solch kleine Querschnittsabmessung aufweist, daß sich18 has such a small cross-sectional dimension that
19 innerhalb des kapillarähnlichen Durchlasses (80) bei geöff-19 within the capillary-like passage (80) when opened
20 neter Öffnung (82) für eine Fluidverbindung zwischen der20 neter opening (82) for a fluid connection between the
21 Niederdruck-Saugöffnung (41) und der Gegendruckkammer (63)21 Low pressure suction opening (41) and the counter pressure chamber (63)
22 ein statischer Fluidwiderstand entwickelt, der in Verbin-22 a static fluid resistance is developed, which in conjunction
23 dung mit einem dynamischen Fluidwiderstand infolge des23 tion with a dynamic fluid resistance due to the
24 Schließens und Wiederöffnens der Öffnung (82) dazu dient,24 Closing and reopening of the opening (82) serves to
25 den Gegendruck auf annähernd gleichbleibendem Wert zu hal-25 to keep the back pressure at an approximately constant value
26 ten.
2726 ten.
27
29 2. Spiralradverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn-29 2. Spiral wheel compressor according to claim 1, characterized in
30 zeichnet, daß als Antrieb ein aus einer elektrischen Strom-30 is characterized by the fact that the drive is a motor made of an electric current
31 guelle gespeister Elektromotor (70) mit einem mit dem Ge-31 electric motor (70) fed with a source of
32 häuse fest verbundenen Stator (70) und mit einem mit einer32 housing fixedly connected stator (70) and with a
33 Kurbelwelle (50) koaxial verbundenen Rotor (73) vorgesehen33 Crankshaft (50) coaxially connected rotor (73) provided
34 ist, daß die Kurbelwelle (50) ein erstes Ende und ein ent-34 is that the crankshaft (50) has a first end and a
35 gegengesetztes zweites Ende besitzt, an welches zweite Ende35 opposite second end, to which second end
36 eine Anformung (54) angeformt ist, die in eine auf der36 a formation (54) is formed which is in a
37 Oberfläche des umlaufenden Spiralradteils (10) gegenüber37 Surface of the rotating spiral wheel part (10) opposite
38 der umlaufenden Hüllscheibe (11) eingebrachte Einformung38 the circumferential enveloping disc (11) formed indentation
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 3 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 3 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 (14) reicht zur Bildung einer Übertragungskupplung für die1 (14) is sufficient to form a transmission coupling for the
2 Umlaufbewegung, daß die Anformung (54) eine in bezug auf2 Orbital movement, that the formation (54) has a with respect to
3 die Achse (53) der Kurbelwelle (50) exzentrische Achse auf-3 the axis (53) of the crankshaft (50) eccentric axis
4 weist, so daß während des Antriebs durch den Elektromotor4, so that during the drive by the electric motor
5 (70) beim Drehen die Anformung (54) um die Kurbelwellen-5 (70) when turning the formation (54) around the crankshaft
6 achse (53) umläuft und das umlaufende Spiralradteil (10) um6 axis (53) and the rotating spiral wheel part (10) around
7 den Mittelpunkt der stationären Hüllscheibe (32) kreist. 87 orbits the center of the stationary envelope disk (32). 8
10 3. Spiralradverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn-10 3. Spiral wheel compressor according to claim 1, characterized in
11 zeichnet, daß das zweite Fluid ein Schmierstoff (25) ist,11, characterized in that the second fluid is a lubricant (25),
12 der in einem Schmierstofftank (24) angeordnet ist, der die12 which is arranged in a lubricant tank (24) which
13 zweite Fluidquelle bildet zur Schmierung des Spiralradver-13 second fluid source is used to lubricate the spiral wheel
14 dichters und daß das unter Hochdruck verdichtete erste14 poets and that the first compressed under high pressure
15 Fluid von der an dem stationären Spiralradteil (30) ange-15 Fluid from the stationary spiral wheel part (30)
16 brachten Ablauföffnung (33) durch einen Durchlaß (26) zu16 brought drain opening (33) through a passage (26) to
17 dem Schmierstofftank (24) geleitet wird, um den Schmier-17 the lubricant tank (24) to supply the lubricant
18 stoff unter Druck zu setzen und so den Schmierstoff durch18 material under pressure and thus force the lubricant through
19 einen Schmierstoffkanal (51) in den Schmierstofftank (24)19 a lubricant channel (51) into the lubricant tank (24)
20 zu fördern.
2120 to promote.
21
23 4. Spiralradverdichter nach Anspruch 3, dadurch23 4. Spiral wheel compressor according to claim 3, characterized
24 gekennzeichnet, daß der Schlitz (81) und der kapillarartige24 characterized in that the slot (81) and the capillary-like
25 Durchlaß (80) einen Durchlaßweg bilden für die Förderung25 Passage (80) form a passageway for the conveyance
26 kleiner Mengen an Schmierstoff (25) zwischen den Hüllschei-26 small amounts of lubricant (25) between the envelope discs
27 ben (11, 32) und den Endscheiben (12, 31) der Spiralradt-27 ben (11, 32) and the end plates (12, 31) of the spiral wheel
28 eile (10, 30), um so darin einen Fluidfilm zur Schmierung28 parts (10, 30) in order to form a fluid film for lubrication
29 und zur Minderung der Reibung zwischen den Spiralradteilen29 and to reduce friction between the spiral wheel parts
30 (10, 30) zu bilden.
3130 (10, 30) to form.
31
32 5. Spiralradverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn-32 5. Spiral wheel compressor according to claim 1, characterized in
33 zeichnet, daß der Antrieb ein aus einer elektrischen Strom-33 is characterized in that the drive is a motor consisting of an electric current
34 quelle gespeister Elektromotor (70) mit einem mit dem Ge-34 source-fed electric motor (70) with a connected to the
35 häuse (20) fest verbundenen Stator (70) und mit einem mit35 housing (20) fixedly connected stator (70) and with a
36 einer Kurbelwelle (50) koaxial verbundenen Rotor (73) vor-36 a rotor (73) coaxially connected to a crankshaft (50)
37 gesehen ist, daß die Kurbelwelle (50) ein erstes Ende und37 is seen that the crankshaft (50) has a first end and
38 ein entgegengesetztes zweites Ende besitzt, an welches38 has an opposite second end to which
Patentanwalt Dipl.-Ing. E. Tergau 4 7 . August 1992Patent Attorney Dipl.-Ing. E. Tergau 4 7 August 1992
Az. 92545-7Ref. No. 92545-7
1 zweite Ende eine Anformung (54) angeformt ist, die in eine1 second end a formation (54) is formed, which in a
2 auf der Oberfläche des umlaufenden Spiralradteils (10) ge-2 on the surface of the rotating spiral wheel part (10)
3 genüber der umlaufenden Hüllscheibe (11) eingebrachte Ein-3 recesses placed opposite the rotating enveloping disc (11)
4 formung (14) reicht zur Bildung einer Übertragungskupplung4 forming (14) is sufficient to form a transmission coupling
5 für die Umlaufbewegung, daß die Anformung (54) eine in be-5 for the orbital movement, that the formation (54) has a
6 zug auf die Achse (53) der Kurbelwelle (50) exzentrische6 pull on the axis (53) of the crankshaft (50) eccentric
7 Achse aufweist, so daß während des Antriebs durch den Elek-7 axis, so that during the drive by the electric
8 tromotor (70) beim Drehen die Anformung (54) um die Kurbel-8 tromotor (70) when turning the formation (54) around the crank
9 wellenachse (54) umläuft und das umlaufende Spiralradteil9 shaft axis (54) rotates and the rotating spiral wheel part
10 (10) um den Mittelpunkt der stationären Hüllscheibe (32)10 (10) around the center of the stationary envelope disk (32)
11 und daß das zweite Fluid ein Schmierstoff (25) ist, der in11 and that the second fluid is a lubricant (25) which is
12 einem Schmierstofftank (24) angeordnet ist, der die zweite12 a lubricant tank (24) which contains the second
13 Fluidguelle bildet und in welches das zweite Ende der Kur-13 fluid source and into which the second end of the cure
14 beiwelle (50) zur Schmierung des Spiralradverdichters, und14 auxiliary shaft (50) for lubrication of the spiral compressor, and
15 daß das unter Hochdruck verdichtete erste Fluid von der an15 that the first fluid compressed under high pressure is
16 dem stationären Spiralradteil (30) angebrachten Ablauföff-16 the drain opening attached to the stationary spiral wheel part (30)
17 nung (33) durch einen Durchlaß (26) zu dem Schmierstofftank17 voltage (33) through a passage (26) to the lubricant tank
18 (24) geleitet wird, um den Schmierstoff (25) unter Druck zu18 (24) to pressurize the lubricant (25)
19 setzen und so den Schmierstoff (25) durch einen Schmier-19 and thus the lubricant (25) through a lubricant
20 stoffkanal (51), der in die Kurbelwelle (50) eingeformt20 material channel (51) formed in the crankshaft (50)
21 ist, in den Schmierstofftank (24) zu fördern. 2221 is to be pumped into the lubricant tank (24). 22
24 6. Spiralradverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,24 6. Spiral wheel compressor according to one of claims 1 to 5,
25 dadurch gekennzeichnet, daß als Drehsicherung (61) ein Old-25 characterized in that as anti-rotation device (61) an old-
26 ham-Kupplungsring vorgesehen ist. 2726 ham coupling ring is provided. 27
29 7. Spiralradverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,29 7. Spiral wheel compressor according to one of claims 1 to 6,
30 dadurch gekennzeichnet, daß nur ein kapillarartiger Durch-30 characterized in that only a capillary-like passage
31 laß (80) mit einem Durchmesser von 4mm an dem Rahmen (60)31 holes (80) with a diameter of 4mm on the frame (60)
32 eingeformt ist.
3332 is molded in.
33
35 6. Spiralradverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,35 6. Spiral wheel compressor according to one of claims 1 to 6,
36 dadurch gekennzeichnet, daß zwei kapillarartige Durchlasse36 characterized in that two capillary-like passages
37 (80) mit einem Durchmesser von je 2mm an dem Rahmen (60)37 (80) with a diameter of 2mm each on the frame (60)
38 eingeformt sind.38 are molded in.