EP2946115A2 - Spiralverdichter - Google Patents

Spiralverdichter

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EP2946115A2
EP2946115A2 EP14700355.2A EP14700355A EP2946115A2 EP 2946115 A2 EP2946115 A2 EP 2946115A2 EP 14700355 A EP14700355 A EP 14700355A EP 2946115 A2 EP2946115 A2 EP 2946115A2
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EP
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pendulum
spiral
scroll compressor
inner ring
compressor according
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EP14700355.2A
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English (en)
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EP2946115B1 (de
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Steve Beez
Marius Dusik
Jochen Eggler
Alfred ELSÄSSER
Sebastian EWERT
Achim Gommel
Karl-Heinz Hanslik
Ian JAGO
Volker Kirschner
Ottokar Kunberger
Ian Reynolds
Thomas Schmidt
Sascha Senjic
Hans Christian UIBELEISEN
Cihan Yilmaz
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Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor having a fixed first scroll and an orbiting second scroll engaging therein according to the preamble of claim 1.
  • Scroll compressors commonly called scroll compressors, are machines that can compress gases. They consist of two nested spirals whose opposite movement compresses the gas. Scroll compressors work according to the displacement principle, wherein one of the two spirals is stationary, while the other is guided over an eccentric drive on a circular path. In this case, the spirals touch each other several times and form within the turns several constantly smaller chambers, whereby the gas to be pumped sucked in the outside, compressed inside the pump and discharged through a connection in the middle of the coil. Such scroll compressors are also commonly used for compressors in refrigerators or heat pumps.
  • a generic scroll compressor for compressing a fluid comprising a housing means for forming an outer backbone of the compressor, which is provided with an inlet opening for introducing the fluid into the compressor and an outlet.
  • the rotation preventing means for this purpose has a plurality of pin and ring compositions, each having a pair of pins, each mounted on a compressor housing and the spiral. This is essentially intended to load on each pair of pins of the plurality of pin and ring assemblies.
  • the present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for a scroll compressor of the generic type, which is characterized in particular by an alternative construction of a Rotationsverhinde- tion device.
  • the present invention is based on the general idea, in a per se known scroll compressor having a fixed first spiral and an orbiting second spiral engaging therein, a previously used rotation prevention device or antirotation device which generates the orbiting movement of the second spiral to replace a pendulum slide mechanism.
  • a pendulum slide mechanism offers the great advantage of being able to realize the orbiting movement of the second spiral with comparatively small moving masses and low noise development.
  • a scroll compressor with such a pendulum slide mechanism offers a high degree of efficiency compared to previous scroll compressors.
  • roller compressor is to be understood explicitly not only a compressor, which increases the density of the fluid to be pumped, for example, the gas to be conveyed, but in the same way, an expansion machine, which by expanding the gas in the spiral spaces the density In this way, for example, an electric motor can be used as a generator,
  • volute compressor can be used by the terms “volute compressor” “Compressor” or “expansion machine” are replaced.
  • the pendulum slide mechanism now has an inner ring and a pendulum connected and fixed / stationary outer ring, wherein the inner ring is on the one hand rotatably connected to an eccentric drive and on the other hand firmly connected to the second spiral, so that in a drive of the eccentric, the second spiral due to the pendulum slide mechanism performs the required orbiting movement, in particular with respect to the first spiral.
  • the invention thus replaces the previously required to generate the orbiting movement scroll transmission through the pendulum slide mechanism.
  • the pendulum are pivotally mounted on the inner ring and guided in extending in the radial direction Pendel arrangementsnuten in the outer ring.
  • the pendulum is articulated mounted on the outer ring and guided in the radial direction pendulum guide in the inner ring.
  • the pendulum guide grooves expediently have lateral groove walls with a sliding radius in the entry area.
  • a sliding radius which is formed in the manner of rounded groove walls, allows a particularly smooth movement of the pendulum slide mechanism, whereby in particular the efficiency of the scroll compressor according to the invention can be increased.
  • the pendulum are designed as double pendulum with an inner leg and an outer leg hinged thereto.
  • pendulum guide grooves are arranged neither in the inner ring nor in the outer ring, but the Pendulum hinged to the inner ring or to the outer ring.
  • the advantage of such a double pendulum lies in particular in a low-wear and smooth movement.
  • the pendulums are hingedly connected to a sliding element which is guided in the respective pendulum guide groove.
  • a sliding element facilitates the sliding movement of the pendulum in the radial groove and, in addition, due to a piston-like design, enables a separate compression or expansion of a further fluid or the provision of a further compression / expansion stage.
  • two further compression stages can be realized by the pendulum slide mechanism, namely the first between the inner ring and the outer ring and the second between the pendulum and the Pendel arrangementsnut, so that together with the first and second spiral purely theoretically a three-stage compressor can be provided or theoretically three separate fluids can be compressed or expanded.
  • the inner ring is formed in one piece or in one piece with the second spiral. This eliminates the need to assemble the second spiral on the inner ring, since they are made together in a one-piece design together from a single piece.
  • a one-piece design of the two components mentioned is conceivable, so that the spiral can be connected directly or indirectly via an intermediate piece with the inner ring.
  • FIG. 1 is a sectional view through a scroll compressor according to the invention
  • 4a is an illustration of the pendulum slider mechanism with an asymmetric pendulum
  • FIG. 6 is a view as in Fig. 5, but wherein the outer ring is integrated in a housing
  • FIG. 7 is a partially sectioned view of the scroll compressor with inner ring and separately formed second spiral, which are interconnected via a connecting element
  • 8 is a view as in FIG. 7, but with the inner ring and the second spiral formed in one piece
  • FIG. 7 is a partially sectioned view of the scroll compressor with inner ring and separately formed second spiral, which are interconnected via a connecting element
  • 8 is a view as in FIG. 7, but with the inner ring and the second spiral formed in one piece
  • Fig. 9 is a similar view as in Fig. 7, but wherein the inner ring of
  • Pendulum slide mechanism is directly connected to the second spiral
  • Fig. 10 is a further partially sectioned view of the invention
  • Fig. 1 1 is a representation as in Fig. 10, in which, however, the outer ring, the
  • Pendulum and the inner ring of the pendulum slide mechanism are located in different levels.
  • a volute compressor 1 according to the invention has a fixed first volute 2 and an orbiting second volute 3 engaging therein.
  • the area around the spirals 2, 3 is closed by a cover 24.
  • the scroll compressor 1 can be operated by a switching operation, that is, a reversal of rotation, as an expansion machine, so that in the following, although always from the scroll compressor 1 is mentioned, but of course, an expansion machine 1 can fall.
  • a scrolling mechanism previously used for this purpose is replaced by a pendulum slide mechanism 4 which has an inner ring 5 and a fixed outer ring 7 connected thereto via pendulum 6.
  • the inner ring 5 is on the one hand rotatably drivingly connected to an eccentric 8, which in turn rotatably connected to a shaft 9, for example, driven by an electric motor 10 or a pulley, not shown.
  • the inner ring 5 is fixedly connected to the second spiral 3, so that, when the eccentric 8 is driven, the second spiral 3, due to the pendulum slide mechanism 4, has the required orbiting movement the first spiral 2 executes.
  • the pendulum slide mechanism 4 as a rotation prevention device for the second spiral 3, a smooth-running and low-noise operation of the scroll compressor 1 or the expansion machine 1 can be achieved.
  • the pendulum slide mechanism 4 also has significantly lower moving masses, as a result of which less energy has to be expended for operating the scroll compressor 1.
  • FIGS. 2a to 2c show different embodiments of the pendulum slide mechanism 4 according to the invention.
  • the pendulums 6 are articulated on the outer ring 7 and guided in the inner ring 5 in pendulum guide grooves 1 1 extending in the radial direction.
  • FIG. 2b shows the reverse embodiment in which the pendulums 6 are articulated on the inner ring 5 and guided in the outer ring 7 in pendulum guide grooves 11 extending in the radial direction.
  • the pendulum slide mechanism 4 should have at least three pendulums 6, but preferably it has more, in particular six or seven pendulum 6.
  • the pendulum 6 are designed as a double pendulum, each with an inner leg 12 and an outer leg 13.
  • the outer leg 13 is pivotally connected to the outer ring 7 and at the same time pivotally connected to the inner leg 12, whereas the inner leg 12 is connected via a kind of knee joint articulated to the outer leg 13 and on the other hand hinged to the inner ring 5.
  • Pendel operationsnuten 1 1 are not required in this embodiment of the pendulum slide mechanism 4. Trained as a double pendulum pendulum 6 allow a very low-wear operation, since the previously occurring friction between the pendulum 6 and the outer ring 7 can be significantly reduced by trained as a double pendulum pendulum 6.
  • the scroll compressor 1 according to the invention is also characterized by a smooth running.
  • the pendulum 6 according to Figures 2a, 2b, 3 and 4b are also formed symmetrically, of course, asymmetric pendulum 6 can be used, as shown for example in Figure 4a.
  • the pendulum guide grooves 1 1 in the input area can have lateral groove walls 14 with a sliding radius 15, as shown in detail in FIG. 4 b.
  • the outer ring 7 is a separate component with respect to a housing 17 of the scroll compressor 1, whereas in the illustration according to the figure 6, the outer ring 7 is part of the housing 17 of the scroll compressor 1.
  • the inner ring 5 is connected to the second spiral 3 via a connecting element 18, whereas in FIG. 8 the inner ring 5 is formed integrally with the second spiral 3.
  • FIG. 9 A further alternative embodiment for this purpose is shown in FIG. 9, in which the inner ring 5 is connected directly to the second spiral 3, for example via a joint 19.
  • a joint 19 can be, for example, a thermal joint or a joint by means of welding, soldering or gluing be.
  • the pendulums 6 extend between two planes, wherein in the first plane part of the pendulum 6 and the inner ring 5 of the pendulum slide mechanism 4 are arranged, whereas in the second plane also a part of the pendulum 6 and the outer ring 7 are arranged.
  • the inner ring 5 and the outer ring 7 are thus operatively connected to each other via the pendulum 6 extending over both planes.
  • a scroll compressor 1 or an expansion machine 1 are created, which requires less energy to drive due to low moving masses and at the same time quiet and works with high efficiency.
  • the spiral compressor 1 according to the invention can thus compress or expand a gas in first chambers 21 and in second chambers 22 or third chambers 23 further fluids.
  • the first spaces 21 lie between the first and second spiral 2, 3, whereas the second spaces between the inner ring 5, the outer ring 7 and the pendulums 6 are arranged.
  • the third chambers 23 in turn are bounded on the one hand by the pendulum 6 or sliding element 16 and on the other hand by the pendulum guide groove 1 1.
  • up to three separate fluids can be compressed or expanded with the scroll compressor 1 according to the invention, it being alternatively also conceivable that the first, second and third Rooms 21, 22 and 23 represent consecutive compression or expansion stages.
  • the scroll compressor 1 according to the invention can be used, for example, as a compressor in the field of air conditioners or refrigerating machines, in particular also in motor vehicles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter (1) mit einer feststehenden ersten Spirale (2) und einer darin eingreifenden, orbitierenden zweiten Spirale (3). Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine Pendelschiebermechanik (4) mit einem In- nenring (5) und einem damit über Pendel (6) verbundenen feststehenden Außenring (7) vorgesehen ist, wobei der Innenring (5) einerseits mit einem Exzenter (8) antriebsverbunden ist und anderseits fest mit der zweiten Spirale (3) verbunden ist, so dass bei einem Antrieb des Exzenters (8) die zweite Spirale (3) aufgrund der Pendelschiebermechanik (4) die erforderliche orbitierende Bewegung bezüglich der ersten Spirale (2) ausführt.

Description

Spiralverdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter mit einer feststehenden ersten Spirale und einer darin eingreifenden, orbitierenden zweiten Spirale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Spiralverdichter, üblicherweise auch Scroll-Verdichter genannt, sind Maschinen, die Gase verdichten können. Sie bestehen aus zwei ineinander verschachtelten Spiralen, deren gegenläufige Bewegung das Gas verdichtet. Spiralverdichter arbeiten dabei nach dem Verdrängerprinzip, wobei eine der beiden Spiralen stationär ist, während die andere über einen Exzenterantrieb auf einer kreisförmigen Bahn geführt wird. Dabei berühren sich die Spiralen mehrfach und bilden innerhalb der Windungen mehrere ständig kleiner werdende Kammern, wodurch das zu pumpende Gas außen angesaugt, innerhalb der Pumpe verdichtet und über einen Anschluss in der Spiralenmitte ausgestoßen wird. Derartige Spiralverdichter werden üblicherweise auch für Kompressoren bei Kältemaschinen oder Wärmepumpen eingesetzt.
Aus der DE 696 31 306 T2 ist ein gattungsgemäßer Spiralverdichter zum Verdichten eines Fluids bekannt, umfassend eine Gehäuseeinrichtung zum Ausbilden eines äußeren Grundgerüsts des Verdichters, welche mit einer Einlassöffnung zum Einleiten des Fluides in den Verdichter und einem Auslass versehen ist. Mittels einer Rotationsverhinderungseinrichtung wird dabei eine zweite bewegliche Spirale zu einer orbitierenden Bewegung gezwungen. Die Rotationsverhinderungs- einrichtung besitzt hierzu eine Mehrzahl von Stift- und Ringzusammensetzungen, wobei jedes ein Paar von Stiften aufweist, die jeweils auf einem Verdichtergehäuse und der Spirale angebracht sind. Hierdurch soll im Wesentlichen eine identi- sehe Belastung auf jedes Paar von Stiften der Mehrzahl von Stift- und Ringzu- sammensetzungen einwirken.
Aus der US 801 ,182 ist ebenfalls ein gattungsgemäßer Spiralverdichter bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Spiralverdichter der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen alternativen Aufbau einer Rotationsverhinde- rungseinrichtung auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Spiralverdichter mit einer feststehenden ersten Spirale und einer darin eingreifenden, orbitierenden zweiten Spirale eine bisher verwendete Rotati- onsverhinderungseinrichtung bzw. Antirotationseinrichtung, welche die orbitieren- de Bewegung der zweiten Spirale erzeugt, durch eine Pendelschiebermechanik zu ersetzen. Eine derartige Pendelschiebermechanik bietet den großen Vorteil, die orbitierende Bewegung der zweiten Spirale mit vergleichsweise kleinen bewegten Massen und einer geringen Geräuschentwicklung realisieren zu können. Gleichzeitig bietet ein Spiralverdichter mit einer derartigen Pendelschiebermechanik einen hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu bisherigen Spiralverdichtern. Unter dem Begriff„Spiralverdichter" soll dabei ausdrücklich nicht nur ein Kompressor verstanden werden, welcher die Dichte des zu fördernden Fluides, beispielsweise des zu fördernden Gases, erhöht, sondern in gleicher Weise auch eine Expansionsmaschine, welche durch Expandieren des Gases in den Spiralräumen die Dichte des zu fördernden Fluids verringert. Hierdurch kann beispielsweise ein Elektromotor als Generator genutzt werden. In der gesamten vorliegenden Patentanmeldung kann somit der Begriff„Spiralverdichter" durch die Begriffe „Kompressor" oder„Expansionsmaschine" ersetzt werden. Erfindungsgemäß weist nun die Pendelschiebermechanik einen Innenring und einen damit über Pendel verbundenen und feststehenden/stationären Außenring auf, wobei der Innenring einerseits drehbar mit einem Exzenter antriebsverbunden ist und andererseits fest mit der zweiten Spirale verbunden ist, so dass bei einem Antrieb des Exzenters die zweite Spirale aufgrund der Pendelschiebermechanik die erforderliche orbitierende Bewegung, insbesondere bezüglich der ersten Spirale, ausführt. Die Erfindung ersetzt somit das bisher zum Erzeugen der orbitierenden Bewegung erforderliche Scroll-Getriebe durch die Pendelschiebermechanik.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Pendel gelenkig am Innenring gelagert und in in Radialrichtung verlaufenden Pendelführungsnuten im Außenring geführt. Gleichfalls ist auch eine umgekehrte Bauweise denkbar, bei welcher die Pendel gelenkig am Außenring gelagert und in in Radialrichtung verlaufenden Pendelführungsnuten im Innenring geführt sind. Beide Ausführungsformen erlauben dabei die Bereitstellung einer Rotationsver- hinderungseinrichtung für die zweite Spirale, wobei rein theoretisch die Pendelschiebermechanik zusätzlich zur Förderung eines Fluides, beispielsweise eines separaten Fluides oder aber zur Vorverdichtung des im Spiralverdichter nachverdichteten Fluides ausgeführt sein können.
Zweckmäßig weisen die Pendelführungsnuten im Eingangsbereich seitliche Nutwände mit einem Abgleitradius auf. Ein derartiger Abgleitradius, der in der Art von ausgerundeten Nutwänden ausgebildet ist, ermöglicht eine besonders leichtgängige Bewegung der Pendelschiebermechanik, wodurch insbesondere der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Spiralverdichters erhöht werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Pendel als Doppelpendel mit einem Innenschenkel und einem damit gelenkig verbundenen Außenschenkel ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind weder im Innenring noch im Außenring Pendelführungsnuten angeordnet, sondern die Pendel jeweils am Innenring bzw. am Außenring gelenkig angebunden. Der Vorteil eines derartigen Doppelpendels liegt insbesondere in einer verschleißarmen und leichtgängigen Bewegung.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Pendel mit einem Gleitelement gelenkig verbunden, welches in der jeweiligen Pendelführungsnut geführt ist. Ein derartiges Gleitelement erleichtert unter Umständen die Gleitbewegung des Pendels in der Radialnut und ermöglicht darüber hinaus aufgrund einer kolbenmäßigen Ausbildung ein separates Verdichten bzw. Expandieren eines weiteren Fluids bzw. das Bereitstellen einer weiteren Verdichtungs-/Expansionsstufe. Durch die Pendelschiebermechanik lassen sich dabei prinzipiell zwei weitere Verdichtungsstufen realisieren, nämlich die erste zwischen dem Innenring und dem Außenring und die zweite zwischen dem Pendel und der Pendelführungsnut, so dass zusammen mit der ersten und zweiten Spirale rein theoretisch ein dreistufiger Verdichter bereitgestellt werden kann oder aber rein theoretisch drei separate Fluide verdichtet bzw. expandiert werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Innenring einstückig oder einteilig mit der zweiten Spirale ausgebildet. Hierdurch erübrigt sich eine Montage der zweiten Spirale am Innenring, da diese bei einer einstückigen Ausbildung zusammen aus einem einzigen Stück hergestellt werden. Selbstverständlich ist auch eine einteilige Ausbildung der beiden genannten Komponenten denkbar, so dass die Spirale direkt oder indirekt über ein Zwischenstück mit dem Innenring verbunden werden kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter,
Fig. 2a-c unterschiedliche mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Pendelschiebermechanik,
Fig. 3 eine Darstellung eines Pendels mit zusätzlichem Gleitelement,
Fig. 4a eine Darstellung der Pendelschiebermechanik mit einem asymmetrischen Pendel,
Fig. 4b ein symmetrisches Pendel wie es in einer Pendelführungsnut mit Abgleitradius geführt ist,
Fig. 5 eine Pendelschiebermechanik mit separatem Außenring,
Fig. 6 eine Darstellung wie in Fig. 5, wobei jedoch der Außenring in ein Gehäuse integriert ist,
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht auf den Spiralverdichter mit Innenring und separat dazu ausgebildeter zweiter Spirale, die über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, Fig. 8 eine Darstellung wie in Fig. 7, wobei jedoch Innenring und zweite Spirale einstückig ausgebildet sind,
Fig. 9 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 7, wobei jedoch der Innenring der
Pendelschiebernnechanik direkt mit der zweiten Spirale verbunden ist,
Fig. 10 eine weitere teilweise geschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen
Spiralverdichters, bei welcher sich Innenring, Pendel, Pendelführungsnuten und Außenring in einer Ebene befinden,
Fig. 1 1 eine Darstellung wie in Fig. 10, bei der sich jedoch der Außenring, die
Pendel und der Innenring der Pendelschiebermechanik in unterschiedlichen Ebenen befinden.
Entsprechend den Figuren 1 sowie 5 bis 1 1 , weist ein erfindungsgemäßer Spiralverdichter 1 eine feststehende erste Spirale 2 sowie eine darin eingreifende, orbitierende zweite Spirale 3 auf. Der Bereich um die Spiralen 2,3 ist dabei von einem Deckel 24 abgeschlossen. Der Spiralverdichter 1 kann dabei durch einen Umschaltvorgang, das heißt eine Drehrichtungsumkehr, auch als Expansionsmaschine betrieben werden, so dass im Nachfolgenden zwar stets vom Spiralverdichter 1 die Rede ist, hierunter aber selbstverständlich auch eine Expansionsmaschine 1 fallen kann. Um nun die orbitierende Bewegung der zweiten Spirale 3 relativ zur ersten Spirale 2 zu realisieren, wird erfindungsgemäß ein bisher hierfür eingesetztes Scroll-Getriebe durch eine Pendelschiebermechanik 4 ersetzt, die einen Innenring 5 sowie einen damit über Pendel 6 verbundenen feststehenden Außenring 7 aufweist. Der Innenring 5 ist dabei einerseits drehbar mit einem Exzenter 8 antriebsverbunden, der seinerseits drehfest mit einer Welle 9, beispielsweise angetrieben von einem Elektromotor 10 oder einer nicht gezeigten Riemenscheibe verbunden ist. Der Innenring 5 ist andererseits fest mit der zweiten Spirale 3 verbunden, so dass bei einem Antrieb des Exzenters 8 die zweite Spirale 3 aufgrund der Pendelschiebermechanik 4 die erforderliche orbitierende Bewegung bezüglich der ersten Spirale 2 ausführt. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der Pendelschiebermechanik 4 als Rotationsverhinderungseinrichtung für die zweite Spirale 3 kann ein leicht laufender und geräuscharmer Betrieb des Spiralverdichters 1 bzw. der Expansionsmaschine 1 erreicht werden. Im Vergleich zu einem bisher hier eingesetzten Scroll-Getriebe besitzt die Pendelschiebermechanik 4 auch deutlich geringere bewegte Massen, wodurch weniger Energie zum Betrieb des Spiralverdichters 1 aufgewendet werden muss.
In den Figuren 2a bis 2c sind unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pendelschiebermechanik 4 dargestellt. Gemäß der Figur 2a sind die Pendel 6 gelenkig am Außenring 7 gelagert und in in Radialrichtung verlaufenden Pendelführungsnuten 1 1 im Innenring 5 geführt. Figur 2b zeigt hierzu die umgekehrte Ausführungsform, bei welcher die Pendel 6 gelenkig am Innenring 5 gelagert und in in Radialrichtung verlaufenden Pendelführungsnuten 1 1 im Außenring 7 geführt sind. Generell sollte die Pendelschiebermechanik 4 zumindest drei Pendel 6 aufweisen, vorzugsweise weist sie jedoch mehr, insbesondere sechs oder sieben Pendel 6 auf.
Betrachtet man die Figur 2c, so kann man erkennen, dass die Pendel 6 als Doppelpendel mit jeweils einem Innenschenkel 12 und einem Außenschenkel 13 ausgebildet sind. Bei diesen Doppelpendeln ist der Außenschenkel 13 gelenkig mit dem Außenring 7 und gleichzeitig gelenkig mit dem Innenschenkel 12 verbunden, wogegen der Innenschenkel 12 über eine Art Kniegelenk gelenkig mit dem Außenschenkel 13 und andererseits gelenkig mit dem Innenring 5 verbunden ist. Pendelführungsnuten 1 1 sind bei dieser Ausführungsform der Pendelschiebermechanik 4 nicht erforderlich. Die als Doppelpendel ausgebildete Pendel 6 ermöglichen einen sehr verschleißarmen Betrieb, da durch die als Doppelpendel ausgebildeten Pendel 6 die bisher auftretende Reibung zwischen den Pendeln 6 und dem Außenring 7 deutlich reduziert werden kann. Der erfindungsgemäße Spiralverdichter 1 zeichnet sich auch durch einen ruhigen Lauf aus. Die Pendel 6 gemäß den Figuren 2a, 2b, 3 und 4b sind darüber hinaus symmetrisch ausgebildet, wobei selbstverständlich auch asymmetrische Pendel 6 zum Einsatz kommen können, wie dies beispielsweise gemäß der Figur 4a dargestellt ist. Um darüber hinaus einen leichtgängigen Betrieb der Pendelschiebermechanik 4 zu gewährleisten, können die Pendelführungsnuten 1 1 im Eingangsbereich seitliche Nutwände 14 mit einem Abgleitradius 15 aufweisen, wie dies gemäß der Detaildarstellung in Figur 4b dargestellt ist.
Betrachtet man nochmals die Pendelschiebermechaniken 4 gemäß den Figuren 2a bis 2c, so kann man erkennen, dass die einzelnen Pendel 6 symmetrisch über den Umfang verteilt, das heißt gleichmäßig über den Umfang verteilt, am Innenring 5 bzw. am Außenring 7 angeordnet sind, wobei selbstverständlich auch eine nicht gezeigte asymmetrische Anordnung am Umfang des Innenrings 5 bzw. des Außenrings 7 vorstellbar ist. Ebenfalls vorgesehen sein kann ein Gleitelement 16, wie dies gemäß der Figur 3 dargestellt ist, welches kolbenartig in der zugehörigen Pendelführungsnut 1 1 gleitet. In diesem Fall ist somit das Pendel 6 gelenkig am Innenring 5 oder am Außenring 7 und gelenkig am Gleitelement 16 angebunden.
Betrachtet man die Ausführungsformen des Spiralverdichters 1 bzw. der Expansionsmaschine 1 gemäß den Figuren 5 und 6, so kann man in Fig. 5 erkennen, dass der Außenring 7 ein separates Bauteil in Bezug auf ein Gehäuse 17 des Spiralverdichters 1 ist, wogegen in der Darstellung gemäß der Figur 6 der Außenring 7 Bestandteil des Gehäuses 17 des Spiralverdichters 1 ist.
Gemäß der Figur 7 ist der Innenring 5 über ein Verbindungselement 18 mit der zweiten Spirale 3 verbunden, wogegen in Figur 8 der Innenring 5 einstückig mit der zweiten Spirale 3 ausgebildet ist. Eine weitere alternative Ausführungsform hierzu ist in Figur 9 dargestellt, in welcher der Innenring 5 direkt an der zweiten Spirale 3 angebunden ist, beispielsweise über eine Fügeverbindung 19. Eine derartige Fügeverbindung 19 kann beispielsweise eine thermische Fügeverbindung oder aber eine Verbindung mittels Schweißen, Löten oder Kleben sein. Betrachtet man schließlich den Spiralverdichter 1 gemäß der Figur 10, so kann man erkennen, dass bei diesem der Innenring 5, die Pendel 6 sowie Teile des Außenrings 7 in einer Ebene bezogen auf eine Achse 20 des Spiralverdichters 1 liegen. In ähnlicher Weise ist der Spiralverdichter 1 gemäß der Figur 1 1 aufgebaut, wobei dort deutlich erkennbar ist, dass sich die Pendel 6 zwischen zwei Ebenen erstrecken, wobei in der ersten Ebene ein Teil der Pendel 6 und der Innenring 5 der Pendelschiebermechanik 4 angeordnet sind, wogegen in der zweiten Ebene ebenfalls ein Teil der Pendel 6 sowie der Außenring 7 angeordnet sind. Der Innenring 5 und der Außenring 7 sind somit über die sich über beide Ebenen erstreckenden Pendel 6 miteinander wirkverbunden.
Generell kann durch den Ersatz des bisher erforderlichen Scroll-Getriebes zur Erzeugung der orbitierenden Bewegung der zweiten Spirale 3 mittels der erfindungsgemäßen Pendelschiebermechanik 4 ein Spiralverdichter 1 bzw. eine Expansionsmaschine 1 geschaffen werden, die aufgrund geringer bewegter Massen weniger Energie zum Antrieb benötigt und zugleich geräuscharm und mit hohem Wirkungsgrad arbeitet.
Darüber hinaus ist es mit der erfindungsgemäßen Pendelschiebermechanik 4 möglich, weitere Fluide separat zu demjenigen zu fördern, das mittels der ersten und zweiten Spirale 2, 3 verdichtet bzw. expandiert wird. Der erfindungsgemäße Spiralverdichter 1 kann somit in ersten Räumen 21 ein Gas verdichten bzw. expandieren und in zweiten Räumen 22 bzw. dritten Räumen 23 weitere Fluide. Die ersten Räume 21 liegen dabei zwischen der ersten und zweiten Spirale 2, 3, wogegen die zweiten Räume zwischen dem Innenring 5, dem Außenring 7 und den Pendeln 6 angeordnet sind. Die dritten Räumen 23 wiederum werden einerseits durch das Pendel 6 bzw. Gleitelement 16 und andererseits durch die Pendelführungsnut 1 1 begrenzt. Rein theoretisch können somit mit dem erfindungsgemäßen Spiralverdichter 1 bis zu drei separate Fluide verdichtet bzw. expandiert werden, wobei alternativ auch vorstellbar ist, dass die ersten, zweiten und dritten Räume 21 , 22 und 23 hintereinander geschaltete Verdichtungs- bzw. Expansionsstufen darstellen.
Der erfindungsgemäße Spiralverdichter 1 kann beispielsweise als Kompressor im Bereich von Klimaanlagen bzw. Kältemaschinen, insbesondere auch in Kraftfahrzeugen, eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Spiralverdichter (1 ) mit einer feststehenden ersten Spirale (2) und einer darin
eingreifenden, orbitierenden zweiten Spirale (3),
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Pendelschiebermechanik (4) mit einem Innenring (5) und einem damit über Pendel (6) verbundenen stationären Außenring (7) vorgesehen ist, wobei der Innenring (5) einerseits mit einem Exzenter (8) antriebsverbunden ist und anderseits fest mit der zweiten Spirale (3) verbunden ist, so dass bei einem Antrieb des Exzenters (8) die zweite Spirale (3) aufgrund der Pendelschiebermechanik (4) die erforderliche orbitierende Bewegung bezüglich der ersten Spirale (2) ausführt.
2. Spiralverdichter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pendel (6) gelenkig am Innenring (5) gelagert und in in Radialrichtung verlaufenden Pendelführungsnuten (1 1 ) im Außenring (7) geführt sind, oder umgekehrt.
3. Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pendelführungsnuten (1 1 ) im Eingangsbereich seitliche Nutwände (14) mit einem Abgleitradius (15) aufweisen.
4. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pendel (6) asymmetrisch ausgebildet sind.
5. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pendelführungsnuten (1 1 ) symmetrisch oder asymmetrisch am Umfang des Innenrings (5) oder des Außenrings (7) angeordnet sind.
6. Spiralverdichter nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pendel (6) als Doppelpendel mit einem Innenschenkel (12) und einem damit gelenkig verbundenen Außenschenkel (13) ausgebildet sind.
7. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Außenring (7) ein separates Bauteil ist oder aber einen Bestandteil eines Gehäuses (17) des Spiralverdichters (1 ) bildet.
8. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pendel (6) mit einem Gleitelement (16) gelenkig verbunden sind, welches in der jeweiligen Pendelführungsnut (1 1 ) geführt ist.
9. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Innenring (5) einstückig oder einteilig mit der zweiten Spirale (3) ausgebildet ist, oder
- der lnnenring(5) direkt mit der zweiten Spirale (3) verbunden ist, oder
- der Innenring (5) mittels mindestens einem weiteren Bauteil mit der zweiten Spirale (3) verbunden ist.
10. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Innenring (5), die Pendel (6) und der Außenring (7) in einer Ebene angeordnet sind, oder - zumindest eines dieser Teile (5,6,7) in einer abweichenden Ebene angeordnet ist. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zumindest drei, vorzugsweise sechs, Pendel (6) vorgesehen sind,
- ein Elektromotor (10) oder eine Riemenscheibe zum Antrieb des Exzenters (8) vorgesehen ist.
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