EP3491245B1

EP3491245B1 - Kompressor

Info

Publication number: EP3491245B1
Application number: EP16748088.8A
Authority: EP
Inventors: Dimitri Gossen
Original assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: CN109312745A; US11326593B2; US20190170139A1; WO2018019372A1; EP3491245A1; CN109312745B

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor, umfassend ein Kompressorgehäuse, eine in dem Kompressorgehäuse angeordnete Spiralverdichtereinheit mit einem ersten, stationär angeordneten Verdichterkörper und einem zweiten, relativ zum stationär angeordneten Verdichterkörper bewegbaren Verdichterkörper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete erste und zweite Spiralrippen unter Bildung von Verdichterkammern ineinandergreifen, wenn der zweite Verdichterkörper relativ zum ersten Verdichterkörper auf einer Orbitalbahn bewegt wird, eine Axialführung, welche den bewegbaren Verdichterkörper gegenüber Bewegungen in Richtung parallel zu einer Mittelachse des stationär angeordneten Verdichterkörpers abstützt und bei Bewegungen in Richtung quer zu der Mittelachse führt, einen Exzenterantrieb für die Spiralverdichtereinheit, der einen von einem Antriebsmotor angetriebenen und einen auf der Orbitalbahn um die Mittelachse einer Antriebswelle umlaufenden Mitnehmer aufweist, der seinerseits mit einer Mitnehmeraufnahme des zweiten Verdichterkörpers zusammenwirkt, eine einer Unwucht durch den sich auf der Orbitalbahn bewegenden Verdichterkörper entgegenwirkende Orbitalbahnausgleichsmasse und eine eine Selbstdrehung des zweiten Verdichterkörpers verhindernde Kupplung.
Derartige Kompressoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. JPS59126096A offenbart einen Spiralkompressor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Antriebsmotor für einen derartigen Kompressor kann drehzahlvariabel, beispielsweise mittels eines Umrichters, oder bei einer konstanten Drehzahl betrieben werden.
Bei diesen Kompressoren besteht - insbesondere bei hohen Drehzahlen, die beispielsweise über 6.000 Umdrehungen pro Minute liegen können - das Problem, dass die Führung des Mitnehmers in der Mitnehmeraufnahme, eine geringe Langzeitstabilität aufweist, insbesondere, wenn in der Mitnehmeraufnahme ein Wälzkörperlager, beispielsweise ein Zylinderrollenlager, zur Lagerung des Mitnehmers vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass auch bei hohen Drehzahlen die Langzeitstabilität der Führung des Mitnehmers in der Mitnehmeraufnahme gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Kompressor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse mit dem Exzenterantrieb so gekoppelt ist, dass sie sich entsprechend der Bewegung des Mitnehmers auf der Orbitalbahn bewegt, jedoch hinsichtlich der Übertragung von Kippmomenten auf den Mitnehmer entkoppelt ist.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt somit die aus dem Stand der Technik unbekannte Erkenntnis zugrunde, dass bei den bekannten Lösungen mit einer starren Verbindung vom Mitnehmer und Orbitalbahnausgleichsmasse bei den hohen Drehzahlen die Orbitalbahnausgleichsmasse mit hohen Kippmomenten auf den Mitnehmer wirkt und somit die Lagerung des Mitnehmers in der Mitnehmeraufnahme, insbesondere wenn diese durch ein Wälzkörperlager, beispielsweise ein Zylinderrollenlager, erfolgt, einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist, da derartige Lager bei auftretenden Kippmomenten einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind.
Die erfindungsgemäße Lösung löst nun das bei den bekannten Lösungen bestehende Problem der auf den Mitnehmer mit Kippmomenten einwirkenden Orbitalbahnausgleichsmasse durch eine Entkopplung des Mitnehmers von der Orbitalbahnausgleichsmasse dergestalt, dass diese nicht mehr mit nennenswerten Kippmomenten auf den Mitnehmer einwirken kann.
Hinsichtlich der Führung der Orbitalbahnausgleichsmasse wurden dabei keine näheren Angaben gemacht.
Prinzipiell wäre es denkbar, durch ein an der Antriebswelle vorgesehenes Lagerelement die Orbitalbahnausgleichsmasse relativ zur Antriebswelle zu lagern und zu führen.
Eine besonders einfache und konstruktiv günstige Lösung sieht vor, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse durch einen zwischen dem Mitnehmer und der Antriebswelle wirkenden Exzenterantriebszapfen auf der Orbitalbahn geführt ist.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass der ohnehin vorhandene Exzenterantriebszapfen, der zwischen dem Mitnehmer und der Antriebswelle wirksam ist, dazu eingesetzt werden kann, die Orbitalbahnausgleichsmasse so zu führen, dass diese der Orbitalbahn des Mitnehmers folgt, um den erforderlichen Massenausgleich aufgrund der Exzentrizität der Orbitalbahn des Mitnehmers auf die Antriebswelle zu bewirken, ohne dass eine Übertragung von Kippmomenten von der Orbitalbahnausgleichsmasse auf den Mitnehmer erfolgt.
Alternativ oder ergänzend wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse mit einem Führungskörper an dem Exzenterantriebszapfen angreift, insbesondere an diesem drehbar gelagert ist.
In diesem Fall ist eine besonders einfache Verbindung zwischen der Orbitalbahnausgleichsmasse und dem Exzenterantriebszapfen herstellbar.
Vorzugsweise ist hierzu der Führungskörper fest mit der Orbitalbahnausgleichsmasse verbunden.
Besonders günstig ist es, wenn der Exzenterantriebszapfen eine Zapfenaufnahme des Führungskörpers durchsetzt.
Eine konstruktiv besonders günstige Lösung sieht vor, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse mittels eines mit der Antriebswelle zusammenwirkenden Führungskörpers an der Antriebswelle geführt ist.
Diese Lösung schafft eine zusätzliche Entlastung des Exzenterantriebszapfens, dadurch, dass nunmehr noch eine zusätzliche Führung des Führungskörpers relativ zur Antriebswelle möglich ist.
Somit dient die Einwirkung des Exzenterantriebszapfens auf den Führungskörper im Wesentlichen dazu, den Führungskörper mit der Orbitalbahnausgleichsmasse so zu bewegen, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse der Orbitalbahn des Mitnehmers folgt und den erforderlichen Massenausgleich herstellt.
Gemäß der Erfindung, ist die Orbitalbahnausgleichsmasse durch den an der Antriebswelle angreifenden Führungskörper auf einer Bahn geführt, die in einer Bahnebene verläuft, welche parallel zu einer senkrecht zur Mittelachse der Antriebswelle verlaufenden Ausrichtebene verläuft.
Damit wird durch die Wechselwirkung zwischen dem Führungskörper und der Antriebswelle erreicht, dass gegebenenfalls noch auftretende Kippmomente von der Orbitalbahnausgleichsmasse mittels des Führungskörpers auf die Antriebswelle übertragen werden und somit im Wesentlichen keine auf die Exzenterantriebswelle wirkende Kippmomente erzeugen.
Die Führung des Führungskörpers an der Antriebswelle lässt sich in unterschiedlichster Art und Weise realisieren.
Gemäß der Erfindung, ist der Führungskörper mit einer Führungsfläche an einer Ausrichtfläche der Antriebswelle geführt.
Hinsichtlich der an der Antriebswelle vorgesehenen Ausrichtfläche wäre es beispielsweise denkbar, die Ausrichtfläche an einem Bund der Antriebswelle anzuordnen.
Eine besonders einfache und auch hinsichtlich der Führung des Führungskörpers stabile Lösung sieht vor, dass die an der Antriebswelle vorgesehene Ausrichtfläche eine Stirnfläche der Antriebswelle ist.
Ferner lässt sich der Führungskörper optimal an der Ausrichtfläche abstützen, wenn der Führungskörper die Ausrichtfläche übergreifend angeordnet ist. Hinsichtlich der Anordnung des Führungskörpers ist es ferner aus räumlichen Gründen günstig, wenn der Führungskörper zwischen der Ausrichtfläche der Antriebswelle und dem Mitnehmer angeordnet ist.
In diesem Fall besteht die Möglichkeit trotz des Vorsehens des Führungskörpers den Exzenterantrieb räumlich klein bauend auszuführen.
Besonders günstig ist es, wenn dabei der Führungskörper plattenförmig ausgebildet ist, das heißt in Richtung der Mittelachsen eine bezogen auf seine Ausdehnung quer zur Mittelachse möglichst geringe Ausdehnung aufweist. Um die Führung des Führungskörpers durch die Antriebswelle sicherzustellen und insbesondere in möglichst allen Betriebszuständen zu gewährleisten ist vorgesehen, dass der Führungskörper relativ zur Antriebswelle durch eine Axialführung geführt ist.
Dabei ist die Axialführung so ausgebildet, dass diese die Führungsfläche des Führungskörpers in Anlage an der Ausrichtfläche der Antriebswelle hält, um eine ausreichend präzise Führung des Führungskörpers und somit der Orbitalbahnausgleichsmasse relativ zur Antriebswelle zu gewährleisten.
Die Axialführung kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Axialführung so ausgebildet, dass sie ein den Führungskörper auf einer der Führungsfläche gegenüberliegenden Seite beaufschlagendes Element umfasst.
Ein derartiges Element kann in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Element ein Schraubenkopf einer in die Antriebswelle eingreifenden Schraube ist.
Eine andere Lösung sieht vor, dass das Element ein relativ zur Antriebswelle fixierter Sicherungsring ist.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Element eine an dem Exzenterantriebszapfen angeordnete Auskragung ist.
Beispielsweise lässt sich die Axialführung mittels einer an der Antriebswelle angreifenden Schraube und/oder einem Bund am Exzenterantriebszapfen und/oder einem an die Antriebswelle angeformten Zapfen mit einem Sicherungsring realisieren.
Um ferner dem Führungskörper und der Orbitalbahnausgleichsmasse die Möglichkeit zu geben, sich relativ zum Exzenterantriebszapfen entsprechend der jeweiligen Unwucht ausrichten zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Führungskörper relativ zum Exzenterantriebszapfen begrenzt drehbar ist.
Durch eine derartige begrenzte Drehbarkeit ist einerseits sichergestellt, dass die Ausrichtung des Führungskörpers und somit der Orbitalbahnausgleichsmasse relativ zum Exzenterantriebszapfen im Rahmen einer zulässigen Verdrehung, beispielsweise beim Stillstand des Kompressors bleibt, andererseits hat dadurch aber der Führungskörper mit der Orbitalbahnausgleichsmasse die Möglichkeit sich entsprechend der durch die Bewegung des Mitnehmers auf der Orbitalbahn erzeugten Unwucht auszurichten, um dieser so gut wie möglich entgegenzuwirken.
Hierzu ist vorzugsweise zwischen der Antriebswelle und dem Führungskörper eine erste Bewegungsbegrenzungseinheit wirksam, welche eine begrenzte freie Drehbarkeit des Führungskörpers um die Exzenterzapfenachse zulässt.
Dabei liegt die begrenzte freie Drehbarkeit im Bereich von 0,5° (Winkelgrad) bis 5°, vorzugsweise im Bereich von 1° bis 3°.
Die Bewegungsbegrenzungseinheit kann dabei durch eigenständige Elemente realisiert werden.
Eine besonders günstige Ausführungsform der Bewegungsbegrenzungseinheit sieht vor, dass die erste Bewegungsbegrenzungseinheit durch einen am Führungskörper oder der Antriebswelle gehaltenen Anschlagkörper und eine den Anschlagkörper aufnehmende und an der Antriebswelle beziehungsweise dem Führungskörper angeordnete Ausnehmung gebildet ist.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, dass die Bewegungsbegrenzungseinheit durch die Elemente der Axialführung realisiert ist, so dass die Axialführung einerseits die Bewegung des Führungskörpers in axialer Richtung, das heißt, in Richtung der Mittelachsen entweder der Antriebswelle oder des zweiten bewegbaren Verdichterkörpers bewirkt und andererseits gleichzeitig als Bewegungsbegrenzungseinheit dient.
Ferner ist es günstig, wenn die Orbitalbahnausgleichsmasse auf einer dem Exzenterantriebszapfen gegenüberliegenden Seite einer senkrecht zur Massenausgleichsebene und durch die Mittelachse der Antriebswelle verlaufenden geometrischen Querebene angeordnet ist.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Merkmalen einer erfindungsgemäßen Lösung sieht eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe vor, dass der Exzenterantriebszapfen in der Antriebswelle festsitzend angeordnet ist und in eine Antriebszapfenaufnahme im Mitnehmer eingreift, so dass der Mitnehmer durch Einwirkung des Exzenterantriebszapfens auf diesen innerhalb der Antriebszapfenaufnahme angetrieben wird.
In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn der Exzenterantriebszapfen und die Antriebszapfenaufnahme in einem Kontaktbereich zusammenwirken, der von einer Mittelebene durchsetzt ist, die senkrecht zur Mittelachse des bewegbaren zweiten Verdichterkörpers sowie in Richtung der Mittelachse mittig eines zwischen dem zweiten Verdichterkörper und dem Mitnehmer wirkenden Drehlagers für den Mitnehmer verläuft und dass beiderseits des Kontaktbereichs ein Spalt zwischen dem Exzenterantriebszapfen und der Antriebszapfenaufnahme vorliegt.
Alternativ dazu lässt sich die Lage der Mittelebene auch dadurch definieren, dass diese senkrecht zur Exzenterzapfenachse sowie in Richtung der Exzenterzapfenachse mittig durch das Drehlager für den Mitnehmer verläuft.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass der Exzenterantriebszapfen mit seiner den Mitnehmer auf der Orbitalbahn bewegenden Kraft möglichst nahe dieser Mittelebene des Drehlagers einwirkt und somit bewirkt, dass die Krafteinwirkung des Exzenterantriebszapfens nicht zu auf den Mitnehmer wirkenden Kippmomenten führt, die wiederum eine Reduzierung der Standfestigkeit des Drehlagers für den Mitnehmer zur Folge haben.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Exzenterantriebszapfen und die Antriebszapfenaufnahme in einem Mittelabschnitt der Antriebszapfenaufnahme zusammenwirken, wobei insbesondere der Mittelabschnitt dadurch definiert ist, dass dieser von der Mittelebene durchsetzt ist.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Antriebszapfenaufnahme im Mittelabschnitt einen geringeren Durchmesser aufweist, als in beiderseits des Mittelabschnitts liegenden und jeweils einen Spalt bildenden Endabschnitten der Antriebszapfenaufnahme.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Mittelabschnitt der Antriebszapfenaufnahme sich maximal über die Hälfte, noch besser maximal über ein Drittel, der Erstreckung der Antriebszapfenaufnahme in Richtung der Exzenterzapfenachse ausdehnt.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die beiderseits des Mittelabschnitts angeordneten Endabschnitte sich hinsichtlich ihrer Erstreckung in Richtung der Exzenterzapfenachse maximal um einen Faktor 2 unterscheiden.
Hierdurch ist sichergestellt, dass der Kontaktbereich, in welchem der Exzenterantriebszapfen auf die Antriebszapfenaufnahme wirkt, möglichst nahe der Mittelebene lokalisiert ist.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Lösungen sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse mittels eines Kopplungskörpers mit dem Mitnehmer zur Drehmitnahme durch den Mitnehmer bei einer Drehbewegung desselben um den Exzenterantriebszapfen gekoppelt ist.
Der Vorteil dieser Lösung ist somit darin zu sehen, dass damit die Orbitalbahnausgleichsmasse stets so ausgerichtet ist, dass sie die durch die Anordnung und Ausrichtung des Mitnehmers bedingte exzentrische Bewegung des bewegbaren Verdichterkörpers mitsamt dem Mitnehmer und der Mitnehmeraufnahme ausgleicht.
Besonders einfach lässt sich dies dadurch realisieren, dass der Kopplungskörper zwischen dem Führungskörper und dem Mitnehmer wirksam ist.
Dabei ist vorzugsweise der Kopplungskörper an einem von Führungskörper und Mitnehmer festsitzend angeordnet und greift in eine Ausnehmung in dem anderen von Führungskörper und Mitnehmer ein.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Kopplungskörper mit Spiel in der Ausnehmung angeordnet ist.
Ein derartiges Spiel ist vorteilhafterweise vorgesehen, wenn sowohl der Führungskörper mit der Orbitalbahnausgleichsmasse als auch der Mitnehmer jeweils drehbar zum Exzenterantriebszapfen angeordnet sind und somit der Kopplungskörper in einem Abstand von dem Exzenterantriebszapfen anzuordnen ist, so dass ein fehlendes Spiel zwischen dem Kopplungskörper und der Ausnehmung somit eine Überbestimmung der Verbindung zwischen der Position des Kopplungskörpers und der Ausnehmung relativ zum Exzenterantriebszapfen zur Folge hätte.
Das vorgesehene Spiel vermeidet somit die Überbestimmung und dient auch noch dazu, die Schmierung zu erleichtern.
Dabei sind insbesondere der Kopplungskörper und die Ausnehmung so angeordnet, dass der Kopplungskörper im Normalbetrieb des Kompressors an einem Teilbereich einer Wandfläche der Ausnehmung anliegt und folglich auch ohne eine überbestimmte Positionierung von Kopplungskörper und Ausnehmung dennoch eine definierte Ausrichtung der Orbitalbahnmasse relativ zum Mitnehmer vorliegt.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, dass der Kopplungskörper als Kopplungszapfen ausgebildet ist, mit dem sich in einfacher Weise die Verbindung zur Drehmitnahme zwischen der Orbitalbahnausgleichsmasse und dem Mitnehmer realisieren lässt.
Ferner sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung vor, dass der Kopplungszapfen an dem Führungskörper festsitzend angeordnet ist und in die Ausnehmung im Mitnehmer eingreift.
Um zu vermeiden, dass über den Kopplungszapfen Kippmomente auf den Mitnehmer wirken ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kopplungszapfen und die Ausnehmung in einem Kontaktbereich zusammenwirken, der von einer Mittelebene durchsetzt ist, die senkrecht zur Zapfenachse des Kopplungszapfens und in Richtung des Kopplungszapfens mittig eines zwischen dem zweiten Verdichterkörper und dem Mitnehmer wirksamen Drehlagers für den Mitnehmer verläuft, und dass beiderseits des Kontaktbereichs ein Spalt zwischen dem Kopplungszapfen und der Ausnehmung vorliegt.
Damit kann in gleicher Weise wie bei dem Antrieb des Mitnehmers durch den Exzenterantriebszapfen eine Übertragung von Kippmomenten weitgehend vermieden werden.
Insbesondere ist dabei vorzugsweise vorgesehen, dass der Kopplungszapfen und die Ausnehmung in einem Mittelabschnitt der Ausnehmung zusammenwirken.
Dies lässt sich beispielsweise einfach dadurch realisieren, dass die Ausnehmung im Mittelabschnitt einen geringeren Durchmesser aufweist als in den beiderseits des Mittelabschnitts liegenden und jeweils einen Spalt bildenden Endabschnitten der Ausnehmung.
Hinsichtlich der Ausdehnung des Mittelabschnitts wurden ebenfalls im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen keine näheren Anmerkungen gemacht.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Mittelabschnitt der Ausnehmung sich maximal über die Hälfte der Erstreckung der Ausnehmung in Richtung der Zapfenachse ausdehnt.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die beiderseits des Mittelabschnitts angeordneten Endabschnitte sich hinsichtlich ihrer Erstreckung in Richtung der Zapfenachse maximal um einen Faktor 2 unterscheiden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner alternativ oder ergänzend zu den bislang beschriebenen Lösungen dadurch gelöst, dass der Exzenterantrieb den den Mitnehmer antreibenden Exzenterantriebszapfen und einen die Orbitalbahnausgleichsmasse mit dem Mitnehmer koppelnden Kopplungskörper aufweist.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Kopplungskörper auch einen Massenausgleichskörper darstellt. Mit dieser Lösung lässt sich insbesondere die durch den Exzenterantriebszapfen bedingte und zur Massenausgleichsebene asymmetrische Unwucht des Exzenterantriebszapfens in einfacher Weise kompensieren und somit die Laufruhe des Kompressors verbessern.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Exzenterantriebszapfen und der Kopplungskörper auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Massenausgleichsebene angeordnet sind, um in einfacher Weise neben der Kopplung der Orbitalbahnausgleichsmasse mit dem Mitnehmer auch noch die durch den Exzenterantriebszapfen bedingte Unwucht auszugleichen und die Laufruhe zu verbessern.
Hinsichtlich des Verlaufes der Massenausgleichsebene wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Massenausgleichsebene durch die Mittelachse der Antriebswelle und die Mittelachse des orbitierend bewegbaren Verdichterkörpers hindurchverläuft und durch diese beiden Mittelachsen in ihrer Lage und Ausrichtung exakt definiert ist.
Um eine möglichst große Laufruhe zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kopplungskörper eine Masse aufweist, die maximal 20%, noch besser maximal 10%, von der Masse des Exzenterantriebszapfens abweicht, um eine möglichst weitgehende Kompensation der durch den Exzenterantriebszapfen bedingten Unwucht zu erreichen.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kopplungskörper im Wesentlichen dieselbe Masse, insbesondere dieselbe Masse, wie der Exzenterantriebszapfen aufweist.
Um auch hinsichtlich der Massenverteilung möglichst gleiche Verhältnisse wie beim Exzenterantriebszapfen zu schaffen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Kopplungskörper als Massenausgleichszapfen ausgebildet ist.
Hinsichtlich der Anordnung der Achsen des Massenausgleichszapfens und des Exzenterantriebszapfens ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Zapfenachse des Massenausgleichszapfens in demselben Abstand von der Massenausgleichsebene angeordnet ist, wie eine Exzenterzapfenachse des Exzenterantriebszapfens.
Ferner wurden hinsichtlich der Ausrichtung der Achsen ebenfalls bislang keine näheren Angaben gemacht.
Besonders günstig ist es, wenn die Zapfenachse des Massenausgleichszapfens im Wesentlichen parallel, vorzugsweise parallel, zu der Exzenterantriebsachse des Exzenterzapfens verläuft.
Ferner ist es besonders günstig, wenn die Zapfenachse des Massenausgleichszapfens sowie die Exzenterzapfenachse des Exzenterzapfens parallel zur Massenausgleichsebene verlaufen.
Hinsichtlich der Anordnung des Massenausgleichzapfens wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So wäre es beispielsweise denkbar, den Massenausgleichszapfen an der Antriebswelle oder an dem Mitnehmer anzuordnen.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass der Massenausgleichszapfen an dem Führungskörper der Orbitalbahnausgleichsmasse gehalten ist und somit mit diesem mitbewegt und relativ zum Exzenterantriebszapfen ausgerichtet wird.
Im Fall der Ausbildung des Massenausgleichskörpers als Massenausgleichszapfen ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass der Massenausgleichszapfen in die im Mitnehmer vorgesehene Ausnehmung eingreift.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wurden keine detaillierten Angaben zu dem insgesamt durchgeführten Unwuchtausgleich beschrieben.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die vorstehend beschriebene Orbitalbahnausgleichsmasse symmetrisch zur Massenausgleichsebene angeordnet ist und somit keine unsymmetrische Unwucht zur Massenausgleichsebene hervorruft.
Eine besonders günstige Lösung sieht ferner vor, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse auf einer dem Exzenterantriebszapfen und dem Massenausgleichskörper gegenüberliegenden Seite einer senkrecht zur Massenausgleichsebene und durch die Mittelachse der Antriebswelle verlaufenden geometrischen Querebene angeordnet ist.
Hinsichtlich eines weiteren Unwuchtausgleichs, insbesondere der Antriebswelle, wurden ebenfalls im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Lösungen keine weiteren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Antriebswelle einen verdichterzugewandten Abschnitt aufweist, welcher eine verdichterzugewandte Unwuchtausgleichsmasse und den Exzenterantriebszapfen trägt sowie insbesondere den Massenausgleichskörper und die Orbitalbahnausgleichmasse führt.
Vorzugsweise ist die Unwuchtausgleichsmasse zwischen einem Rotor des Antriebsmotors und einer vorderen Lagereinheit an der Antriebswelle angeordnet.
Ferner sieht eine günstige Lösung vor, dass die Antriebswelle einen verdichterabgewandten Abschnitt aufweist, der eine verdichterabgewandte Unwuchtausgleichsmasse trägt.
Auch bei dieser Unwuchtausgleichsmasse ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese zwischen dem Rotor des Antriebsmotors und einer hinteren Lagereinheit der Antriebswelle angeordnet ist.
Vorzugsweise ist ebenfalls bei diesen Unwuchtausgleichsmassen, die auf der Antriebswelle angeordnet sind, vorgesehen, dass diese ebenfalls symmetrisch zur Massenausgleichsebene ausgebildet und angeordnet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kompressors;
Fig. 2: einen Längsschnitt längs Linie 2-2 in Fig. 4;
Fig. 3: eine schematische Darstellung von ineinandergreifenden Spiralrippen und der orbitierenden Bewegung einer der Spiralrippen und eine Darstellung der Orbitalbahn der bewegbaren Spiralrippe relativ zur stationären Spiralrippe;
Fig. 4: einen Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 2;
Fig. 5: einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 2;
Fig. 6: eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs A in Fig. 5;
Fig. 7: einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. 2;
Fig. 8: eine Explosionsdarstellung eines Zusammenwirkens zwischen einem Exzenterantriebszapfen einer Orbitalbahnausgleichsmasse und einem Mitnehmer bei dem erfindungsgemäßen Kompressor;
Fig. 9: eine schematische geometrische Darstellung der relativen Lage der Mittelachsen der Verdichterkörper und einer Exzenterzapfenachse;
Fig. 10: eine Draufsicht auf einen Führungskörper mit der Orbitalbahnausgleichsmasse in seiner Position auf der Antriebswelle mit den Führungskörper durchgreifendem Exzenterantriebszapfen;
Fig. 11: einen vergrößerten Schnitt längs Linie 11-11 in Fig. 4;
Fig. 12: einen Schnitt längs Linie 12-12 in Fig. 11 allerdings nur mit Darstellung der Unwuchtausgleichsmasse und des Führungskörpers;
Fig. 13: einen Schnitt ähnlich Fig. 12 bei aktiver erster Bewegungsbegrenzungseinheit;
Fig. 14: einen Schnitt längs Linie 14-14 im Bereich einer Mitnehmeraufnahme des bewegbaren Verdichterkörpers mit einem Mitnehmer in Fig. 11 in der Stellung gemäß Fig. 12;
Fig. 15: einen Schnitt ähnlich Fig. 14 in der Stellung gemäß Fig. 13;
Fig. 16: einen vergrößerten Schnitt längs Linie 16-16 in Fig. 4 durch einen Massenausgleichszapfen;
Fig. 17: eine Seitenansicht einer Antriebswelle mit dem von dieser angetriebenen Mitnehmer;
Fig. 18: einen vergrößerten Schnitt längs Linie 18-18 in Fig. 4 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors;
Fig. 19: einen Schnitt ähnlich Fig. 11 durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors und
Fig. 20: einen Schnitt ähnlich Fig. 11 durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors.

Ein in Fig. 1 dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines als Ganzes mit 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Kompressors für ein gasförmiges Medium, insbesondere ein Kältemittel, umfasst ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes Kompressorgehäuse, welches einen ersten endseitigen Gehäuseabschnitt 14, einen zweiten endseitigen Gehäuseabschnitt 16 und einen zwischen den endseitigen Gehäuseabschnitten 14 und 16 angeordneten Zwischenabschnitt 18 aufweist.
Wie in Fig. 2 bis Fig. 7 dargestellt, ist in dem ersten Gehäuseabschnitt 14 eine als Ganzes mit 22 bezeichnete Spiralverdichtereinheit vorgesehen, welche einen ersten im Kompressorgehäuse 12, insbesondere in dem ersten Gehäuseabschnitt 14, stationär angeordneten Verdichterkörper 24 sowie einen zweiten relativ zum stationär angeordneten Verdichterkörper 24 bewegbaren Verdichterkörper 26 aufweist.
Der erste Verdichterkörper 24 umfasst eine Verdichterkörperbasis 32, über welcher sich eine erste Spiralrippe 34 erhebt und der zweite Verdichterkörper 26 umfasst ebenfalls eine Verdichterkörperbasis 36, über welcher sich eine zweite Spiralrippe 38 erhebt.
Die Verdichterkörper 24 und 26 sind relativ zueinander so angeordnet, dass die Spiralrippen 34, 38 ineinander greifen um, wie in Fig. 3 dargestellt, zwischen sich mindestens eine, vorzugsweise mehrere Verdichterkammern 42 zu bilden, in welchen ein Verdichten des gasförmigen Mediums, beispielsweise von Kältemittel, dadurch erfolgt, dass der zweite Verdichterkörper 26 sich mit seiner Mittelachse 46 um eine Mittelachse 44 des ersten Verdichterkörpers 24 auf einer Orbitalbahn 48 mit einem Verdichterorbitalbahnradius VOR bewegt, wobei das Volumen der Verdichterkammern 42 verkleinert wird und letztlich verdichtetes gasförmiges Medium durch einen zentralen Auslass 52 (Fig. 2) austritt, während anzusaugendes gasförmiges Medium durch sich umfangseitig öffnende Verdichterkammern 42 radial außenliegend bezogen auf die Mittelachse 44 angesaugt wird.
Die Abdichtung der Verdichterkammern 42 relativ zueinander erfolgt insbesondere auch dadurch, dass die Spiralrippen 34, 38 stirnseitig mit Axialdichtelementen 54 bzw. 58 versehen sind, die an der jeweiligen Bodenfläche 62, 64 des jeweils anderen Verdichterkörpers 26, 24 dichtend anliegen, wobei die Bodenflächen 62, 64 durch die jeweilige Verdichterkörperbasis 36 bzw. 32 gebildet werden und jeweils in einer senkrecht zur Mittelachse 44 verlaufenden Ebene liegen.
Die Spiralverdichtereinheit 22 ist als Ganzes in einem ersten Gehäusekörper 72 des Kompressorgehäuses 12 aufgenommen, welcher einen stirnseitigen Deckelabschnitt 74 sowie einen den stirnseitigen Deckelabschnitt 74 einstückig angeformten zylindrischen Ringabschnitt 76 aufweist, welcher seinerseits mit einem Ringansatz in einen Hülsenkörper 82 des Gehäusekörpers 72 eingreift, der an einen den Zwischenabschnitt 18 bildenden zentralen Gehäusekörper 84 angeformt ist, wobei der zentrale Gehäusekörper 84 auf einer dem ersten Gehäusekörper 72 gegenüberliegenden Seite durch einen zweiten Gehäusekörper 86 abgeschlossen ist, der eine Einlasskammer 88 für das gasförmige Medium bildet.
Der Hülsenkörper 82 umschließt dabei die Spiralverdichtereinheit 22, deren erster Verdichterkörper 24 sich mit an die Verdichterkörperbasis 32 angeformten Stützfingern 92 auf einer Anlagefläche 94 im Gehäusekörper 72 abstützt.
Insbesondere wird der erste Verdichterkörper 24 in dem Gehäusekörper 72 gegen alle Bewegungen parallel zur Auflagefläche 94 unbeweglich fixiert.
Damit ist der erste Verdichterkörper 24 innerhalb des ersten Gehäusekörpers 72 und somit auch innerhalb des Kompressorgehäuses 12 in einer exakt definierten Position stationär fixiert.
Der zweite bewegbare Verdichterkörper 26, der sich auf der Orbitalbahn 48 um die Mittelachse 44 relativ zum ersten Verdichterkörper 24 bewegen muss, ist bezogen auf die Mittelachse 44 in axialer Richtung durch eine als Ganzes mit 96 bezeichnete Axialführung geführt, welche die Verdichterkörperbasis 36 an einer der Spiralrippe 38 abgewandten Unterseite 98, und zwar im Bereich einer Axialstützfläche 102, abstützt und führt, so dass die Verdichterkörperbasis 36 des zweiten Verdichterkörpers 26 relativ zum stationär in dem Kompressorgehäuse 12 positionierten ersten Verdichterkörper 24 und in Richtung parallel zur Mittelachse 44 derart abgestützt ist, dass die Axialdichtelemente 58 auf der Bodenfläche 64 verbleiben und nicht von dieser abheben, wobei gleichzeitig die Verdichterkörperbasis 36 mit der Axialstützfläche 102 sich quer zur Mittelachse 44 gleitend relativ zur Axialführung 96 bewegen kann (Fig. 2 und 4).
Hierzu ist, wie in Fig. 2 dargestellt, die Axialführung 96 gebildet durch ein Trägerelement 112, das eine der Axialstützfläche 102 (Fig. 2, 5) zugewandte Trägerfläche 114 aufweist, auf welcher jedoch nicht die Verdichterkörperbasis 36 mit der Axialstützfläche 102 aufliegt, sondern auf welcher ein als Ganzes mit 116 bezeichneter insbesondere plattenförmig ausgebildeter Gleitkörper 116 mit einer Gleitauflagefläche 118 aufliegt, wobei der Gleitkörper 116 mit einer der Gleitauflagefläche 118 gegenüberliegenden Gleitstützfläche 122 (Fig. 2 und 5) die Axialstützfläche 102 (Fig. 2 und 4) gegen Bewegungen parallel zur Mittelachse 44 abstützt jedoch gleitend hinsichtlich Bewegungen quer zur Mittelachse 44 abgestützt führt.
Damit wird eine Axialbewegung des zweiten Verdichterkörpers 26 in Richtung der Mittelachse 44 verhindert, eine Bewegung in einer Ebene quer, insbesondere senkrecht, zur Mittelachse 44 jedoch ermöglicht.
Die Axialführung 96 gemäß der vorliegenden Erfindung sieht dabei vor, dass bei einer Bewegung des zweiten Verdichterkörpers 26 auf der Orbitalbahn 48 um die Mittelachse 44 des ersten Verdichterkörpers 24 einerseits der zweite Verdichterkörper 26 mit der Verdichterkörperbasis 36 und dessen Axialstützfläche 102 sich relativ zum Gleitkörper 116 bewegt, wobei sich andererseits der Gleitkörper 116 seinerseits wiederum relativ zum Trägerelement 118 bewegt.
Somit findet ein Gleiten zwischen der Verdichterkörperbasis 36 und dem Gleitkörper 116 durch eine Bewegung der Axialstützfläche 102 relativ zur Gleitstützfläche 122 des Gleitkörpers 116 statt und außerdem erfolgt ein Gleiten der Gleitauflagefläche 118 des Gleitkörpers 116 relativ zur Trägerfläche 114 des Trägerelements 112.
Um die begrenzte zweidimensionale Bewegbarkeit des Gleitkörpers 116 parallel zu einer zur Mittelachse 44 senkrechten Ebene relativ zum Trägerelement 112 vorzugeben, ist der Gleitkörper 116 durch eine in Fig. 5 und 6 dargestellte und als Ganzes mit 132 bezeichnete Führung mit Spiel relativ zum Trägerelement 112 geführt, wobei die Führung mit Spiel 132 eine im Gleitkörper 116 vorgesehene Führungsausnehmung 134 umfasst, die einen Durchmesser DF aufweist, sowie einen in dem Trägerelement 112 verankerten Führungsstift 136 umfasst, dessen Durchmesser DS kleiner ist als der Durchmesser DF, so dass die Hälfte der Differenz DF-DS einen Führungsorbitalradius definiert, mit welchem der Gleitkörper 116 eine orbitierende Bewegung relativ zum Trägerelement 112 durchführen kann.
Durch die Bewegungen des Gleitkörpers 116 erfolgt ein Aufbau eines ausreichenden Schmierfilms zwischen der Axialstützfläche 102 der Verdichterkörperbasis 36 und der Gleitstützfläche 122 des Gleitkörpers 116 sowie der Trägerfläche 114 und der Gleitauflagefläche 118.
Für einen stabilen Schmierfilm ist es ausreichend, wenn der Führungsorbitalradius FOR das 0,01-fache des Verdichterorbitalradius oder mehr, insbesondere das 0,05-fache des Verdichterorbitalradius oder mehr, beträgt.
Ferner ist beispielsweise aufgrund der Tatsache, dass das Trägerelement 112 zumindest im Bereich der Trägerfläche 114 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, zusätzlich eine verbesserte Schmierung dadurch sichergestellt, dass Schmiermittel in die Poren des Trägerelements 112 eintritt und somit über die beispielsweise vorgesehene Oberflächenstrukturen des Trägerelements 112 im Bereich der Trägerfläche 114 zum Aufbau des Schmierfilms in dem Zwischenraum zur Verfügung steht.
Dadurch, dass der Gleitkörper 116 selbst als plattenförmiges, ringförmiges Teil aus Federstahl ausgebildet ist und somit die der Trägerfläche 114 zugewandte Gleitauflagefläche 118 eine glatte Federstahloberfläche darstellt, wird die Ausbildung des Schmierfilms zusätzlich gefördert.
Ferner hat die Werkstoffpaarung aus der Aluminiumlegierung, die im Bereich der Trägerfläche 114 weicher ist als Federstahl, und dem Federstahl im Bereich der Gleitauflagefläche 118 aufgrund der Verschleißfestigkeit vorteilhafte Dauerlaufeigenschaften.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das Trägerelement 112 nicht nur mit der Trägerfläche 114 versehen, auf welcher der Gleitkörper 116 aufliegt, sondern auch mit den Auflageflächen 94 auf denen sich die Stützfinger 92 des ersten Verdichterkörpers 24 abstützen.
Damit besteht die Möglichkeit, die Position des ersten Verdichterkörper 24 und die Position des zweiten Verdichterkörper 26 in Richtung der Mittelachse 44 relativ zueinander durch geeignete Ausbildung des Trägerelements 112 festzulegen, wobei dies insbesondere durch eine einzige Fläche des Trägerelements 112, welche sowohl die Trägerfläche 114 als auch die Auflageflächen 94 umfasst, erfolgt.
Ferner erfolgt (wie in Fig. 2 und 4 bis 6 dargestellt) die drehfeste Festlegung der Stützfinger 92 relativ zum Trägerelement 112 durch sowohl das Trägerelement 112 als auch die Stützfinger 92 durchsetzende Positionierstifte 142.
Das Trägerelement 112 ist ferner sowohl axial in Richtung der Mittelachse 44 als auch gegen Drehbewegungen um die Mittelachse 44 festsitzend in den Gehäusekörper 72 angeordnet.
Um ferner den Aufbau eines Schmierfilms aus Schmiermittel zwischen der Gleitstützfläche 122 und der Axialstützfläche 102 sicherzustellen, ist die Verdichterkörperbasis 36 in einem radial innenliegenden Randbereich 152 und in einem radial außenliegenden Randbereich 154 mit einer relativ zur Axialstützfläche 102 geneigt verlaufenden und gegenüber Axialstützfläche 102, zurückgesetzt verlaufenden Randfläche 156 bzw. 158 versehen, die zusammen mit der Gleitauflagefläche 122 zu einem sich keilförmig radial nach außen oder radial nach innen öffnenden Zwischenraum führt, welcher den Zutritt von Schmiermittel erleichtert.
Ferner wird der Aufbau des Schmierfilms zwischen der Gleitstützfläche 122 und der Axialstützfläche 102 dadurch gefördert, dass die Gleitstützfläche 122 und die Axialstützfläche 102, in dem Überlappungsbereich in dem sie zusammenwirken als zusammenhängende, das heißt in Umlaufrichtung U um die Mittelachse und in ihrer gesamten radialen Ausdehnung nicht unterbrochene Ringflächen 124 bzw. 126 ausgebildet sind, wobei sich insbesondere die Ringfläche 126 der Axialstützfläche 102 von einer Innenkontur IK mit einem Radius IR derselben ausgehend bis zu einer Außenkontur AK erstreckt, wobei der Radius IR weniger als zweidrittel eines Außenradius AR beträgt.
Ferner ist die Ringfläche 124 der Gleitstützfläche 122 so dimensioniert, dass die Ringfläche 126 der Axialstützfläche 102 bei allen Relativbewegungen zur Gleitstützfläche 122 stets vollflächig auf dieser aufliegt.
Wie in den Fig. 2 bis 6 dargestellt, liegen die Axialstützfläche 102 und die mit dieser zusammenwirkende Gleitstützfläche 122 sowie die Trägerfläche 114 und die mit dieser zusammenwirkende Gleitauflagefläche 118 alle radial innerhalb von einer mehrere Kupplungselementensätze 162 aufweisende Kupplung 164, die in gleichen radialen Abständen von der Mittelachse 44 und in gleichen Winkelabständen in der Umlaufrichtung U um die Mittelachse 44 angeordnet sind und zusammen eine Kupplung 164 bilden, welche eine Selbstrotation des zweiten bewegbaren Verdichterkörpers 26 verhindert.
Jeder dieser Kupplungselementensätze 162 umfasst, wie in den Fig. 2, 6 und 7 dargestellt, als erstes Kupplungselement 172 einen Stiftkörper 174, welcher eine zylindrische Mantelfläche 176 aufweist und mit dieser zylindrischen Mantelfläche 176 in ein zweites Kupplungselement 182 eingreift.
Das zweite Kupplungselement 182 wird durch einen Ringkörper 184 gebildet, welcher eine zylindrische Innenfläche 186 und eine zylindrische Außenfläche 188 aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind.
Dieses zweite Kupplungselement 182 wird in einem dritten Kupplungselement 192 geführt, welches als eine in dem Trägerelement 112 vorgesehene Aufnahme 194 für den Ringkörper 184 ausgebildet ist und welches eine zylindrische Innenwandfläche 196 aufweist.
Dabei ist insbesondere ein Durchmesser DI der Innenwandfläche 196 größer als ein Durchmesser DRA der zylindrischen Außenfläche 188 des Ringkörpers 184 und ein Durchmesser DRI der zylindrischen Innenfläche 186 zwangsläufig kleiner als der Durchmesser DRA der zylindrischen Außenflächen 188 des Ringkörpers 184, wobei außerdem der Durchmesser DRI der zylindrischen Innenfläche 186 größer ist als ein Durchmesser DSK der zylindrischen Mantelfläche 176 des Stiftkörpers 174.
Somit bildet jeder Kupplungselementensatz 162 seinerseits eine Orbitalführung, deren maximaler Orbitalradius OR für die orbitierende Bewegung DI/2-(DRA-DRI)/2-DSK/2 entspricht.
Durch die Dimensionierung des Orbitalradius OR der Kupplungselementensätze 162 derart, dass dieser geringfügig größer ist als der Verdichterorbitalbahnradius VOR, definiert durch die Verdichterkörper 24 und 26 der Spiralverdichtereinheit 22, erfolgt eine Führung des bewegbaren Verdichterkörpers 26 relativ zum stationären Verdichterkörper 24 durch die Kupplung 164 dergestalt, dass, jeweils einer der Kupplungselementensätze 162 wirksam ist, um die Selbstrotation des zweiten bewegbaren Verdichterkörpers 26 zu verhindern, wobei beispielsweise bei sechs Kupplungselementensätzen 162 nach Durchlaufen eines Winkelbereichs von 60° die Wirksamkeit eines jeden Kupplungselementensatzes 162 von einem Kupplungselementensatz 162 zum in Drehrichtung nächstfolgenden Kupplungselementensatz 162 wechselt.
Aufgrund der Tatsache, dass jeder Kupplungselementensatz 162 drei Kupplungselemente 172, 182 und 192 aufweist und insbesondere ein Ringkörper 184 zwischen dem jeweiligen Stiftkörper 174 und der jeweiligen Aufnahme 194 wirksam ist, wird einerseits die Verschleißfestigkeit der Kupplungselementensätze 162 verbessert, andererseits die Schmierung im Bereich derselben verbessert und darüber hinaus auch noch die Geräuschbildung durch die Kupplungselementensätze 162 reduziert, die durch den Wechsel der Wirksamkeit von einem Kupplungselementensatz 162 zum anderen Kupplungselementensatz 162 entsteht.
Dabei ist es insbesondere essentiell, dass die Kupplungselementensätze 162 eine ausreichende Schmierung erfahren, insbesondere eine Schmierung zwischen der zylindrischen Mantelfläche 176 des Stiftkörpers 174 und der zylindrischen Innenfläche 186 des Ringkörpers 184 sowie eine Schmierung zwischen der zylindrischen Außenfläche 188 des Ringkörpers 184 und der zylindrischen Innenwandfläche 196 der Aufnahme 194.
Zur optimalen Schmierung der Kupplungselementensätze 162 sind die Aufnahmen 194 in dem Trägerelement 112 in axialer Richtung beidseitig offen, wobei die Ringkörper 184 durch auf ihren dem zweiten Verdichterkörper 26 abgewandten Seiten durch ein radial nach innen überstehenden Anschlagelement 198 gehalten sind.
Außerdem sind in dem Trägerelement 112 noch weitere Durchgangsöffnungen 202, 204 vorgesehen, die einen Durchtritt von Schmiermittel und angesaugtem Kältemittel erlauben.
Zur Aufnahme der als Stiftkörper 174 ausgebildeten Kupplungselemente 172 ist die Verdichterkörperbasis 36 mit sternförmigen sich radial nach außen erstreckenden Fortsätzen 212 versehen, die in Zwischenräume 214 zwischen in einer Umlaufrichtung U um die Mittelachse 44 aufeinanderfolgenden Stützfingern 92 eingreifen, so dass die Kupplungselemente 172 ebenfalls in diesen Zwischenräumen 214 liegen und damit innerhalb des Gehäusekörpers 72 in einem möglichst großen radialen Abstand von der Mittelachse 44 angeordnet sind (Fig. 7).
Diese durch den möglichst großen radialen Abstand der Kupplungselemente 172 vorgegebene Positionierung der Kupplungselementensätze 162 in einem ebenfalls möglichst großen radialen Abstand von der Mittelachse 44 hat den Vorteil, dass dadurch aufgrund des großen Hebelarms die auf die Kupplungselementensätze 162 wirkenden Kräfte so klein wie möglich gehalten werden können, was sich vorteilhaft auf die Bauteildimensionierung auswirkt.
Das erfindungsgemäße Konzept der Schmierung der Axialführung 96 und der Kupplungselementensätze 162 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Mittelachsen 44 und 46 der Verdichterkörper 24 und 26 im Normalfall liegend, das heißt maximal mit einem Winkel von 30° zu einer Horizontalen, verlaufen, wobei sich in dem Kompressorgehäuse 12, insbesondere im Bereich des ersten Gehäusekörpers 72 an einer in Schwerkraftrichtung tiefstliegenden Stelle ein Schmiermittelbad 210 ausbildet, aus dem im Betrieb Schmiermittel aufgewirbelt und dabei in der beschriebenen Art und Weise aufgenommen und verteilt wird.
Der Antrieb des bewegbaren Verdichterkörpers 24 erfolgt (wie in Fig. 2 dargestellt) durch einen als Ganzes mit 222 bezeichneten Antriebsmotor, beispielsweise einen Elektromotor, welcher insbesondere einen in dem zentralen Gehäusekörper 84 gehaltenen Stator 224 und einen innerhalb des Stators 224 angeordneten Rotor 226 aufweist, der auf einer Antriebswelle 228 angeordnet ist, die koaxial zur Mittelachse 44 des stationären Verdichterkörpers 24 verläuft.
Die Antriebswelle 228 ist einerseits in einer zwischen dem Antriebsmotor 222 und der Spiralverdichtereinheit 22 und in dem zentralen Gehäusekörper 84 angeordneten verdichterzugewandten Lagereinheit 232 gelagert und andererseits in einer verdichterabgewandten Lagereinheit 234, welche auf einer der Lagereinheit 232 gegenüberliegenden Seite des Antriebsmotors 222 angeordnet ist.
Die verdichterabgewandte Lagereinheit 234 ist dabei beispielsweise in dem zweiten Gehäusekörper 86 gelagert, welcher den zentralen Gehäusekörper 84 auf einer dem ersten Gehäusekörper 72 gegenüberliegenden Seite abschließt.
Von der vom zweiten Gehäusekörper 86 gebildeten Einlasskammer 88 strömt dabei angesaugtes Medium, insbesondere das Kältemittel, durch den Antriebsmotor 222 in Richtung der verdichterzugewandten Lagereinheit 232, umströmt diese und strömt dann in Richtung der Spiralverdichtereinheit 22.
Die Antriebswelle 228 treibt über einen als Ganzes mit 242 bezeichneten Exzenterantrieb den bewegbaren Verdichterkörper 26 an, der sich orbitierend um die Mittelachse 44 des stationären Verdichterkörpers 24 bewegt.
Der Exzenterantrieb 242 umfasst insbesondere einen in der Antriebswelle 228 gehaltenen Exzenterantriebszapfen 244, welcher einen Mitnehmer 246 auf der Orbitalbahn 48 um die Mittelachse 44 bewegt, der seinerseits durch eine drehbare Aufnahme des Exzenterantriebszapfens 244 in einer Antriebszapfenaufnahme 247 im Mitnehmer 246 um eine Exzenterzapfenachse 245 drehbar an dem Exzenterantriebszapfen 244 gelagert ist und außerdem um die Mittelachse 46 des orbitierend bewegbaren Verdichterkörpers 26 drehbar in einem Drehlager 248, insbesondere einem als Festlager ausgebildeten Wälzkörperlager, gelagert ist, wobei das Drehlager 248 ein Drehen des Mitnehmers 246 relativ zu dem orbitierend bewegbaren Verdichterkörper 26 um die Mittelachse 46 erlaubt, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt.
Zur Aufnahme des Drehlagers 248 ist, wie in den Fig. 11 dargestellt, der zweite Verdichterkörper 26 mit einer integrierten Mitnehmeraufnahme 249 versehen, welche das Drehlager 248 aufnimmt.
Die Mitnehmeraufnahme 249 ist dabei relativ zu der Flachseite 98 der Verdichterkörperbasis 36 zurückgesetzt und somit in der Verdichterkörperbasis 36 integriert angeordnet, so dass die auf den bewegbaren Verdichterkörper 26 wirkenden Antriebskräfte auf einer der Spiralrippe 38 zugewandten Seite der Flachseite 98 der Verdichterkörperbasis 36 wirksam sind und somit mit geringem Kippmoment den bewegbaren Verdichterkörper 26 antreiben, der durch die Axialführung 96 in Richtung der Mittelachse 44 gesehen zwischen der Mitnehmeraufnahme 249 und dem Antriebsmotor 222 an der Axialstützfläche 102 axial abgestützt und quer zur Mittelachse 44 bewegbar geführt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Mitnehmeraufnahme 249, wie in den Fig. 2 und 11 dargestellt von der in radialer Richtung zur Mittelachse 46 außenliegenden Axialstützfläche 102 umgeben und die Axialstützfläche 102 ist ihrerseits von den in radialer Richtung zur Mittelachse 44 außenliegenden Kupplungselementsätzen 162 der die Selbstdrehung des zweiten Verdichterkörpers 26 verhindernden Kupplung 164 umgeben.
Durch die Drehbarkeit des Mitnehmers 246 um die Exzenterzapfenachse 245 und um die Mittelachse 46 ist insbesondere der Verdichterorbitalradius VOR, definiert durch den Abstand der Mittelachse 46 des bewegbaren Verdichterkörpers 24 von der Mittelachse 44 des stationären Verdichterkörpers 24 und der Antriebswelle 228, variabel einstellbar, so dass sich der bewegbare Verdichterkörper 26, und somit auch die Mittelachse 46, jeweils so weit von der Mittelachse 44 weg radial nach außen bewegen kann, dass die Spiralrippen 34, 38 aneinander anliegen und die Verdichterkammern 42 dicht abschließen.
Hierzu ist insbesondere der Abstand der Exzenterzapfenachse 245 von der Mittelachse 44 des stationären Verdichterkörpers 24 größer gewählt als der vorgesehene Verdichterorbitalradius VOR, das heißt, der Abstand der Mittelachsen 44 und 46 voneinander, und so groß dass die Exzenterzapfenachse 245 außerhalb einer durch die beiden Mittelachsen 44 und 46 hindurch verlaufenden Mittelachsenebene ME und entgegengesetzt zu einer Drehrichtung D der Antriebswelle 228 im Abstand von dieser liegt (Fig. 9).
Aufgrund dieser Anordnung der Mittelachsen 44 und 46 und der Exzenterzapfenachse 245 bewirkt die daraus resultierende exzentrische Einwirkung des Exzenterantriebszapfens 244 auf den Mitnehmer 246, eine Kraft FA, welche bezogen auf die Mittelachse 46 des Mitnehmers 246 zu einer auf die Mittelachse 46 wirkenden und den Mitnehmer 246 mitsamt dem bewegbaren Verdichterkörper 26 radial zur Mittelachse 44 nach außen bewegenden Kraft FC führt, die in der durch die Mittelachse 44 und die Mittelachse 46 verlaufenden Mittelachsenebene ME wirkt, und zu welcher einer tangential zur Orbitalbahn 48 wirkenden Kraft FO führt, die den Mitnehmer 246 mitsamt dem bewegbaren Verdichterkörper 26 auf der Orbitalbahn 48 um die Mittelachse 44 bewegt (Fig. 9).
Die durch die Mittelachsen 44 und 46 definierten Mittelachsenebene ME stellt eine Symmetrieebene zu einem System, gebildet aus der Masse der Antriebswelle 228 und der Masse des bewegbaren Verdichterkörper 26 mitsamt der Masse des Mitnehmers 246, dar und wird auch als Massenausgleichsebene ME bezeichnet.
Zum Massenausgleich ist noch zusätzlich eine Orbitalbahnausgleichsmasse 252 vorgesehen, die der Unwucht durch den sich auf der Orbitalbahn 48 bewegenden Verdichterkörper 26 entgegenwirkt und diese möglichst ausgleicht, wobei auch die Orbitalbahnausgleichsmasse 252 symmetrisch zur Massenausgleichsebene ME ausgebildet und angeordnet ist, wie in Fig. 10 dargestellt.
Dabei liegt die Orbitalbahnausgleichsmasse 252 insbesondere auf einer dem Exzenterantriebszapfen 244 abgewandten Seite einer senkrecht zur Massenausgleichsebene ME und durch die Mittelachse 44 verlaufenden Querebene QE.
Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist die Orbitalbahnausgleichsmasse 252 nicht an dem Mitnehmer 246 gehalten, sondern mit einem Führungskörper 254 an der Antriebswelle 228 gelagert, insbesondere an dem Exzenterantriebszapfen 244.
Hierzu umfasst der Führungskörper 254 eine Zapfenaufnahme 256, die der Exzenterantriebszapfen 244 durchgreift, um den Lagerkörper 254 um die Exzenterzapfenachse 245 drehbar aufzunehmen.
Ferner ist der Führungskörper 254 an einer diesem zugewandten, beispielsweise stirnseitig der Antriebswelle 228 angeordneten Ausrichtfläche 262 der Antriebswelle 228 mit einer der Ausrichtfläche 262 zugewandten Führungsfläche 264 des Führungskörpers 254 parallel zu einer senkrecht zur Mittelachse 44 der Antriebswelle 228 verlaufenden Ausrichtebene 266 gleitend geführt, so dass bei allen Drehbewegungen um die Exzenterzapfenachse 245 die parallele Ausrichtung des Führungskörpers 245 zur Ausrichtebene 266 erhalten bleibt und sich somit die Orbitalbahnausgleichsmasse 252 auf einer Bahn 268 um die Antriebswelle 228 bewegt, die in einer zur Ausrichtebene 266 parallelen Bahnebene 269 verläuft.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse 252 von dem Mitnehmer 246 völlig zu entkoppeln ist und dadurch nicht mehr in der Lage ist, Kippmomente bezüglich der Mittelachsen 44, 46 auf den Mitnehmer 246 zu übertragen.
Vielmehr wird durch die Führung des Führungskörpers 254 relativ zur Antriebswelle 228 auch bereits die Übertragung von Kippmomenten von dem Führungskörper 254 auf den Exzenterantriebszapfen 244 weitgehend vermieden.
Um die Führungsfläche 264 in Anlage an der Stirnfläche 262 zu halten, ist eine Axialführung 272 für den Führungskörper 254 relativ zur Antriebswelle 228 vorgesehen, welche bei einem ersten Ausführungsbeispiel als Schraube 274 ausgebildet ist, welche eine Ausnehmung oder einen Durchbruch 276 des Führungskörpers 254 mit einem Schaftabschnitt 278 durchsetzt, mit einem Gewindeabschnitt 282 in Linie zur Mittelachse 44 koaxiale Gewindebohrung 284 in der Antriebswelle 228 eingreift und mit einem Schraubenkopf 286 den Durchbruch 276 auf einer dem Mitnehmer 246 zugewandten Seite 287 des Führungskörpers 254 übergreift, um den Führungskörper 254 mittels der Führungsfläche 264 in Anlage an der Ausrichtfläche 262 zu halten.
Dabei ist allerdings der Durchbruch 276 so groß dimensioniert, dass eine begrenzte Relativbewegung des Führungskörpers 254 zur Schraube 274 und somit auch eine begrenzte Relativdrehung der Einheit aus Orbitalbahnausgleichsmasse 252 und Führungskörper 254 um die Exzenterzapfenachse 244 möglich ist, wie in Fig. 13 dargestellt.
Somit bilden die Ausnehmung oder der Durchbruch 276 und der Schaftabschnitt 278 der Schraube 274 eine erste Bewegungsbegrenzungseinheit 288 für die Relativbewegung des Führungskörpers 254 zur Antriebswelle 228.
Die Bewegungsbegrenzungseinheit 288 erlaubt vorzugsweise eine Relativdrehung des Führungskörpers 254 relativ zur Exzenterantriebszapfenachse 245 die im Bereich von mindestens ± 1° (Winkelgrad) bis maximal ± 3° (Winkelgrad) noch besser maximal ± 2° (Winkelgrad) um einen Toleranzausgleich zu ermöglichen, wenn die Orbitalbahnausgleichsmasse 252 das Bestreben hat sich so einzustellen, dass ein möglichst optimaler Orbitalmassenausgleich erfolgt.
Um eine Drehmitnahme zwischen der Orbitalbahnausgleichsmasse 252 und dem relativ zum Exzenterantriebszapfen 244 drehbaren Mitnehmer 246 sicherzustellen ist als Kopplungskörper ein Kopplungszapfen 292 vorgesehen, der an dem Führungskörper 254 festsitzend angeordnet ist.
Um die Verbindung des Kopplungszapfens 292 mit dem Mitnehmer 246 zu realisieren, ist der Mitnehmer 246 mit einer Ausnehmung 296 versehen, die den Kopplungszapfen 292 mit Spiel aufnimmt, so dass dadurch eine Drehbewegung des Mitnehmers 246 um die Exzenterzapfenachse 245 zur Vermeidung einer toleranzempfindlichen und gegebenenfalls auch überbestimmten Verbindung des Mitnehmers 246 drehbare durch die einerseits präzise Lagerung des Mitnehmers 246 relativ zum Exzenterantriebszapfen 244 und die zusätzliche Verbindung des Mitnehmers 246 mit dem Kopplungszapfen 292, der seinerseits ebenfalls um den Exzenterantriebszapfen 244 drehbar gelagert ist zu erreichen.
Vorzugsweise sind der Kopplungszapfen 292 und die Ausnehmung 296 so angeordnet, dass der Kopplungszapfen 292 im Normalbetrieb an einem in Drehrichtung vorne liegenden Teilbereich einer inneren Wandfläche 298 der Ausnehmung 296 anliegt.
Die bei dem vorstehend beschriebenen Massenausgleich nicht berücksichtigte Masse ist die Masse des Exzenterantriebszapfens 244, die asymmetrisch zur Massenausgleichsebene ME angeordnet ist und insbesondere bei hohen Drehzahlen der Antriebswelle 228 zu Schwingungen führt.
Aus diesem Grund ist zusätzlich zum in die Antriebswelle 228 eingreifenden Exzenterantriebszapfen 244 noch der am Führungskörper 254 festsitzend angeordnete Kopplungszapfen 292 als Massenausgleichskörper (Fig. 8), der an dem Führungskörper 254 auf einer dem Exzenterantriebszapfen 244 gegenüberliegenden Seite der Massenausgleichsebene ME angeordnet ist (Fig. 10) und somit mit dem Exzenterantriebszapfen 244 zusammen wiederum zu einer zur Massenausgleichsebene ME zumindest näherungsweise symmetrischen Massenverteilung führt.
Vorzugsweise sind eine Zapfenachse 294 des Kopplungszapfens 292 und die Exzenterzapfenachse 245 spiegelsymmetrisch zu der Massenausgleichsebene ME angeordnet und außerdem weisen vorzugsweise der Exzenterantriebszapfen 244 und der Kopplungszapfen 292 näherungsweise dieselbe Masse auf (Fig. 10).
Beispielsweise erfolgt die Fixierung des Kopplungszapfens 292 an dem Führungskörper 254 dadurch, dass der Kopplungszapfen 292 eine Aufnahmebohrung 312 im Führungskörper 254 durchsetzt und in diesem durch einen Presssitz fixiert ist.
Zur axialen Festlegung der Position des Kopplungszapfens 292 am Führungskörper 254 ist der Kopplungszapfen 292 noch mit einem Kopf 314 versehen, welcher auf einer dem Mitnehmer 246 abgewandten Seite des Führungskörpers 254 anliegt (Fig. 16).
Zum weitergehenden Massenausgleich ist die Antriebswelle 228 noch mit einer verdichterzugewandten Unwuchtausgleichsmasse 322 und einer verdichterabgewandten Unwuchtausgleichsmasse 324 versehen (Fig. 2 und 17).
Die verdichterzugewandte Unwuchtausgleichsmasse 322 ist vorzugsweise zwischen dem Antriebsmotor 222 und der verdichterzugewandten Lagereinheit 232 auf einem verdichterzugewandten Abschnitt 326 der Antriebswelle 228 und radial innerhalb von Wicklungsköpfen 332 einer Statorwicklung angeordnet, diese liegt auf derselben Seite der Querebene QE wie die Orbitalbahnausgleichsnasse 252 und ist symmetrisch zur Massenausgleichsebene ME angeordnet.
Die verdichterabgewandte Unwuchtausgleichsmasse 324 liegt vorzugsweise auf einem verdichterabgewandten Abschnitt 328 der Antriebswelle 228 und zwischen dem Antriebsmotor 222 und der verdichterabgewandten Lagereinheit 234, sowie radial innerhalb von Wicklungsköpfen 334 der Statorwicklung.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung, dargestellt in Fig. 18, ist die Axialführung 272' für den Führungskörper 254 durch einen an die Antriebswelle 228' angeformten Zapfen 342 gebildet, der mit einem Schaftabschnitt 344 den Durchbruch 276 des Führungskörpers 254 durchgreift und einen Sicherungsring 346 trägt, der den Durchbruch 276 radial übergreifend auf der dem Mitnehmer 246 zugewandten Seite 287 angeordnet ist und somit den Führungskörper 254 in gleicher Weise wie der Schraubenkopf 286 so positioniert, dass die Führungsfläche 264 an der Ausrichtfläche 262 in Anlage gehalten ist.
Somit wirkt auch der Schaftabschnitt 344 mit dem Durchbruch 276 zusammen und bildet die erste Bewegungsbegrenzungseinheit 288'.
Alle übrigen Merkmale des zweiten Ausführungsbeispiels sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung ist die Axialführung 272" für den Führungskörper 254 durch eine Auskragung 352, insbesondere einen Bund, gebildet, der an den Exzenterantriebszapfen 244" angeformt ist und, wie in Fig. 19 dargestellt, den Führungskörper 254 gegen eine Bewegung in Richtung der Mittelachse 44 von der Ausrichtfläche 262 weg sichert und hierzu beispielsweise in eine Vertiefung 354 eingreift, die sich von einer dem Mitnehmer 246 zugewandten Seite 287 in dem Führungskörper 254 hinein erstreckt (Fig. 19).
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die erste Bewegungsbegrenzungseinheit 288" ferner durch den Kopf 314 des Massenausgleichszapfens 292 gebildet, der mit Spiel in eine stirnseitige Ausnehmung oder Vertiefung 362 in der Antriebswelle 228 eingreift. Somit wird durch die relative Dimension des Kopfes 314 und der Vertiefung 362 die begrenzte Drehbarkeit des Führungskörpers 254 relativ zur Antriebswelle 228 festgelegt.
Im Übrigen sind alle übrigen Elemente des dritten Ausführungsbeispiels mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung, dargestellt in Fig. 20, erfolgt ein Zusammenwirken des Exzenterantriebszapfens 244 mit der Antriebszapfenaufnahme 247‴ lediglich in einen Mittelabschnitt 372 derselben, der so in Richtung der Exzenterzapfenachse 245 in der Antriebszapfenaufnahme 247‴ angeordnet ist, dass dieser von einer senkrecht zu einer Mittelachse 46 des bewegbaren zweiten Verdichterkörpers 26 oder senkrecht zur Exzenterzapfenachse 245 verlaufenden Mittelebene 374 des Drehlagers 248, die mittig zwischen dessen Stirnseite 376 und 378 liegt, geschnitten wird.
Der Mittelabschnitt 372 hat dabei eine Erstreckung in Richtung der Exzenterzapfenachse 245 die maximal der Hälfte, noch besser maximal einem Drittel der Erstreckung der Antriebszapfenaufnahme 247"' in dieser Richtung entspricht.
Beidseitig des Mittelabschnitts 372 sind Endabschnitte 382 und 384 der Antriebszapfenaufnahme 247‴ angeordnet, deren Durchmesser größer ist als der des Mittelabschnitts 372 und die sich in Richtung der Exzenterzapfenachse 245 näherungsweise mit derselben Ausdehnung erstrecken, was bedeutet, dass sich insbesondere die Endabschnitte 382, 384 um weniger als einen Faktor 2 in ihrer Erstreckung unterscheiden, so dass im Bereich derselben jeweils ein Spalt 386, 388 zwischen den Endabschnitten 382 und 384 und dem Exzenterantriebszapfen 244 verbleibt.
Somit beaufschlagt der Exzenterantriebszapfen 244 bei diesem Ausführungsbeispiel den Mitnehmer 246 lediglich in dem Mittelabschnitt 372 und somit lediglich im Bereich der Mittelebene 374, so dass dadurch das Drehlager 248 durch die Einwirkung des Exzenterantriebszapfens 244 auch den Mitnehmer 246 keine Kippmomente erfährt.
In gleicher Weise ist auch die Ausnehmung 296‴ zur Aufnahme des Kopplungszapfens 292 so ausgebildet, dass der Kopplungszapfen 292 in einem Mittelabschnitt 392 der Ausdehnung 296‴ auf diese einwirkt, wobei der mittelabschnitt 392 eine ähnliche oder vergleichbare Erstreckung in Richtung der Zapfenachse 294 wie der Mittelabschnitt 372 der Antriebszapfenaufnahme 247‴.
Ferner sind ebenfalls beiderseits des Mittelabschnitts 392 Endabschnitte 394 und 396 der Ausnehmung 296‴ vorgesehen, deren Durchmesser größer ist als der des Mittelabschnitts 392, so dass sich ebenfalls zwischen den Endabschnitten 394 und 396 Spalte 402 und 404 bilden.
Die Endabschnitte 394 und 396 erstrecken sich in Richtung der Zapfenachse 294 näherungsweise mit derselben Ausdehnung wie die Endabschnitte 382 und 384, so dass relativ zum Mittelabschnitt 392 dieselben Relationen vorliegen wie zwischen dem Mittelabschnitt 372 und den Endabschnitten 382 und 384.
Somit beaufschlagt der Kopplungszapfen 292 bei diesem Ausführungsbeispiel den Mitnehmer 246 ebenfalls lediglich in dem Mittelabschnitt 392 und somit lediglich im Bereich der Mittelebene 374, so dass durch den Kopplungszapfen 292 ebenfalls kein Kippmoment auf den Mitnehmer 246 wirkt.
Damit ist bei diesem Ausführungsbeispiel sichergestellt, dass das Drehlager 248, selbst wenn im Bereich der Antriebswelle 228 Kippmomente auftreten und durch den Exzenterantriebszapfen 244 übertragen werden sollten und selbst wenn durch den Führungskörper 254 mit der Orbitalausgleichsmasse 252 Kippmomente auftreten und durch den Kopplungszapfen 292 übertragen werden sollten, im Wesentlichen frei von derartigen Kippmomenten drehen kann und somit keine Kippmomentbedingte Reduktion seiner Lebensdauer erfährt.

Claims

Kompressor umfassend ein Kompressorgehäuse (12), eine in dem Kompressorgehäuse (12) angeordnete Spiralverdichtereinheit (22) mit einem ersten, stationär angeordneten Verdichterkörper (24) und einem zweiten, relativ zum stationär angeordneten Verdichterkörper (24) bewegbaren Verdichterkörper (26), deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete erste und zweite Spiralrippen (34, 38) unter Bildung von Verdichterkammern (42) ineinander greifen, wenn der zweite Verdichterkörper (26) relativ zum ersten Verdichterkörper (24) auf einer Orbitalbahn (48) bewegt wird, eine Axialführung (96), welche den bewegbaren Verdichterkörper (26) gegen Bewegungen in Richtung parallel zu einer Mittelachse (44) des stationär angeordneten Verdichterkörpers (24) abstützt und bei Bewegungen in Richtung quer zu der Mittelachse (44) führt, einen Exzenterantrieb (242) für die Spiralverdichtereinheit (22), der einen von einem Antriebsmotor (222) angetriebenen und einen auf der Orbitalbahn (48) um die Mittelachse (44) einer Antriebswelle (228) umlaufenden Mitnehmer (246) aufweist, der seinerseits mit einer Mitnehmeraufnahme (249) des zweiten Verdichterkörpers (26) zusammenwirkt, eine einer Unwucht durch den sich auf der Orbitalbahn (48) bewegenden Verdichterkörper (26) entgegenwirkende Orbitalbahnausgleichsmasse (252) und eine eine Selbstdrehung des zweiten Verdichterkörpers (26) verhindernde Kupplung (164),
dadurch gekennzeichnet , dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) mit dem Exzenterantrieb (242) so gekoppelt ist, dass sie sich entsprechend der Bewegung des Mitnehmers (246) auf der Orbitalbahn (48) bewegt, jedoch hinsichtlich der Übertragung von Kippmomenten auf den Mitnehmer (246) entkoppelt ist, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) mittels eines mit der Antriebswelle (228) zusammenwirkenden Führungskörpers (254) an der Antriebswelle (228) geführt ist, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) durch den an der Antriebswelle (228) angreifenden Führungskörper (254) auf einer Bahn (268) geführt ist, die in einer Bahnebene (269) verläuft, welche parallel zu einer senkrecht zur Mittelachse (44) der Antriebswelle (228) verlaufenden Ausrichtebene (266) verläuft, dass der Führungskörper (254) mit einer Führungsfläche (264) an einer Ausrichtfläche (262) der Antriebswelle (228) geführt ist, dass der Führungskörper (254) relativ zur Antriebswelle (228) durch eine Axialführung (272) geführt ist, dass die Axialführung (272) die Führungsfläche (264) des Führungskörpers (254) in Anlage an der Ausrichtfläche (262) der Antriebswelle (228) hält.
Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) durch einen zwischen dem Mitnehmer (246) und der Antriebswelle (228) wirkenden Exzenterantriebszapfen (244) auf der Orbitalbahn (48) geführt ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) mit einem Führungskörper (254) an dem Exzenterantriebszapfen (244) angreift, insbesondere an diesem drehbar gelagert ist, dass insbesondere der Führungskörper (254) fest mit der Orbitalbahnausgleichsmasse verbunden ist, und/oder dass insbesondere der Exzenterantriebszapfen (244) eine Zapfenaufnahme (256) des Führungskörpers (254) durchsetzt.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere die an der Antriebswelle (228) vorgesehene Ausrichtfläche (262) eine Stirnfläche der Antriebswelle (228) ist, und/oder dass insbesondere der Führungskörper (254) die Ausrichtfläche (262) übergreifend angeordnet ist, und/oder dass insbesondere der Führungskörper (254) zwischen der Ausrichtfläche (262) der Antriebswelle (228) und dem Mitnehmer (246) angeordnet ist, und dass insbesondere der Führungskörper (254) plattenförmig ausgebildet ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere die Axialführung (272) ein den Führungskörper (254) auf einer der Führungsfläche (264) gegenüberliegenden Seite beaufschlagendes Element (286, 346, 352) umfasst, dass insbesondere das Element ein Schraubenkopf (286) einer in die Antriebswelle (228) eingreifenden Schraube (274) ist oder dass insbesondere das Element ein relativ zur Antriebswelle (228) fixierter Sicherungsring (346) ist oder dass insbesondere das Element eine an dem Exzenterantriebszapfen (244) angeordnete Auskragung (352) ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (254) relativ zum Exzenterantriebszapfen (244) begrenzt drehbar ist, dass insbesondere zwischen der Antriebswelle (228) und dem Führungskörper (254) eine erste Bewegungsbegrenzungseinheit (288) wirksam ist, dass insbesondere die erste Bewegungsbegrenzungseinheit (288) eine freie Drehbarkeit des Führungskörpers (254) relativ zur Antriebswelle im Bereich von 0,5° (Winkelgrad) bis 5° (Winkelgrad) zulässt, und/oder dass insbesondere die erste Bewegungsbegrenzungseinheit (288) durch einen am Führungskörper (254) oder der Antriebswelle (228) gehaltenen Anschlagkörper (314, 278, 342) und eine den Anschlagkörper (314, 278, 342) aufnehmende und an der Antriebswelle (228) beziehungsweise dem Führungskörper (254) angeordnete Ausnehmung (362, 276) gebildet ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebswelle (228) und dem Führungskörper (254) eine erste Bewegungsbegrenzungseinheit (288) wirksam ist, welche eine begrenzte freie Drehbarkeit des Führungskörpers (254) um eine Exzenterzapfenachse (245) zulässt.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) symmetrisch zu einer Massenausgleichsebene (ME) angeordnet ist, die durch die Mittelachse (44) der Antriebswelle (228) und die Mittelachse (46) des bewegbaren zweiten Verdichterkörpers (26) hindurch verläuft, dass insbesondere die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) auf einer dem Exzenterantriebszapfen (244) gegenüberliegenden Seite einer senkrecht zur Massenausgleichsebene (ME) und durch die Mittelachse (44) der Antriebswelle (228) verlaufenden geometrischen Querebene (QE) angeordnet ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterantriebszapfen (244) in der Antriebswelle (228) festsitzend angeordnet ist und in eine Antriebszapfenaufnahme (247) im Mitnehmer (246) eingreift.
Kompressor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterantriebszapfen (244) und die Antriebszapfenaufnahme (247) in einem Kontaktbereich (372) zusammenwirken, der von einer senkrecht zur Mittelachse (46) des bewegbaren zweiten Verdichterkörpers (26) und in Richtung der Mittelachse (46) mittig eines zwischen dem zweiten Verdichterkörper (26) und dem Mitnehmer (246) wirksamen Drehlagers (248) für den Mitnehmer (246) verlaufenden Mittelebene (374) durchsetzt ist und dass beiderseits des Kontaktbereichs (372) ein Spalt (386, 388) zwischen dem Exzenterantriebszapfen (244) und der Antriebszapfenaufnahme (247) vorliegt.
Kompressor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterantriebszapfen (244) und die Antriebszapfenaufnahme (247) in einem Mittelabschnitt (372) der Antriebszapfenaufnahme (247) zusammenwirken, und/oder dass insbesondere die Antriebszapfenaufnahme (247) im Mittelabschnitt (372) einen geringeren Durchmesser aufweist als in beiderseits des Mittelabschnitts (372) liegenden und jeweils einen Spalt (386, 388) bildenden Endabschnitten (382, 384) der Antriebszapfenaufnahme (247), und/oder dass insbesondere der Mittelabschnitt (372) der Antriebszapfenaufnahme (247) sich maximal über die Hälfte der Erstreckung der Antriebszapfenaufnahme (247) in Richtung der Exzenterzapfenachse (245) ausdehnt, dass insbesondere die beiderseits des Mittelabschnitts (372) angeordneten Endabschnitte (382, 384) sich hinsichtlich ihrer Erstreckung in Richtung der Exzenterzapfenachse (245) maximal um einen Faktor 2 unterscheiden.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) mittels eines Kopplungskörpers (292) mit dem Mitnehmer (246) zur Drehmitnahme durch den Mitnehmer (246) bei einer Drehbewegung des Mitnehmers (246) um den Exzenterantriebszapfen (244) gekoppelt ist, dass insbesondere der Kopplungskörper (292) zwischen dem Führungskörper (254) und dem Mitnehmer (246) wirksam ist, und/oder dass insbesondere der Kopplungskörper (292) an einem von Führungskörper (254) und Mitnehmer (246) festsitzend angeordnet ist und in eine Ausnehmung (296) in den anderen von Führungskörper (254) und Mitnehmer (246) eingreift, und/oder dass insbesondere der Kopplungskörper (292) mit Spiel in der Ausnehmung (296) angeordnet ist und/oder dass insbesondere der Kopplungskörper (292) als Kopplungszapfen ausgebildet ist, dass insbesondere der Kopplungszapfen (292) an dem Führungskörper festsitzend angeordnet ist und in die Ausnehmung (296) im Mitnehmer (246) eingreift, dass insbesondere der Kopplungszapfen (292) und die Ausnehmung (296) in einem Kontaktbereich (392) zusammenwirken, der von einer senkrecht zur Zapfenachse (294) des Kopplungszapfens (292) und in Richtung der Zapfenachse (294) mittig eines zwischen dem zweiten Verdichterkörper (26) und dem Mitnehmer (246) wirksamen Drehlagers (248) für den Mitnehmer (246) verlaufenden Mittelebene (374) durchsetzt ist und dass beiderseits des Kontaktbereichs (392) ein Spalt (402, 404) zwischen dem Kopplungszapfen (292) und der Ausnehmung (296) vorliegt, und/oder dass insbesondere der Kopplungszapfen (292) und die Ausnehmung (296) in einem Mittelabschnitt (392) der Ausnehmung (296) zusammenwirken, und/oder dass insbesondere die Ausnehmung (296) im Mittelabschnitt (392) einen geringeren Durchmesser aufweist als in beiderseits des Mittelabschnitts (392) liegenden und jeweils einen Spalt (402, 404) bildenden Endabschnitten (394, 396) der Ausnehmung (296) und/oder dass insbesondere der Mittelabschnitt (392) der Ausnehmung (296) sich maximal über die Hälfte der Erstreckung der Ausnehmung (296) in Richtung der Zapfenachse (294) ausdehnt, dass insbesondere die beiderseits des Mittelabschnitts (392) angeordneten Endabschnitte (394, 396) sich hinsichtlich ihrer Erstreckung in Richtung der Zapfenachse (294) maximal um einen Faktor 2 unterscheiden.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterantrieb (242) den den Mitnehmer (246) antreibenden Exzenterantriebszapfen (244) und einen die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) mit dem Mitnehmer (246) koppelnden Kopplungskörper (292) aufweist, dass insbesondere der Kopplungskörper (292) auch einen Massenausgleichskörper darstellt, dass insbesondere der Exzenterantriebszapfen (244) und der Kopplungskörper (292) auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Massenausgleichsebene (ME) angeordnet sind, dass insbesondere die Massenausgleichsebene (ME) durch die Mittelachse (44) der Antriebswelle (228) und die Mittelachse (44) des orbitierend bewegbaren Verdichterkörpers hindurch verläuft, und/oder dass insbesondere der Kopplungskörper (292) eine Masse aufweist, die um maximal 20 % von der Masse des Exzenterantriebszapfens (244) abweicht, dass insbesondere der Kopplungskörper (292) im Wesentlichen dieselbe Masse wie der Exzenterantriebszapfen (244) aufweist, und/oder dass insbesondere der Kopplungskörper als Massenausgleichszapfen (292) ausgebildet ist, dass insbesondere eine Zapfenachse (294) des Massenausgleichszapfens (292) in demselben Abstand von der Massenausgleichsebene (ME) angeordnet ist wie eine Exzenterzapfenachse (245) des Exzenterantriebszapfens, dass insbesondere die Zapfenachse (294) des Massenausgleichszapfens (292) im Wesentlichen parallel zur Exzenterzapfenachse (245) des Exzenterantriebszapfens (244) verläuft, und/oder dass insbesondere eine Zapfenachse (294) des Massenausgleichszapfens (292) sowie die Exzenterzapfenachse (245) des Exzenterantriebszapfens (244) parallel zur Massenausgleichsebene (ME) verlaufen.
Kompressor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) auf einer dem Exzenterantriebszapfen (244) und dem Massenausgleichskörper (254) gegenüberliegenden Seite einer senkrecht zur Massenausgleichsebene (ME) und durch die Mittelachse (44) der Antriebswelle (228) verlaufenden geometrischen Querebene (QE) angeordnet ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (228) einen verdichterzugewandten Abschnitt (326) aufweist, welcher eine verdichterzugewandte Unwuchtausgleichsmasse (322) und den Exzenterantriebszapfen (244) trägt sowie insbesondere den Massenausgleichskörper (292), und die Orbitalbahnausgleichsmasse (252) führt, dass insbesondere die verdichterzugewandte Unwuchtausgleichsmasse (322) zwischen einem Rotor (226) des Antriebsmotors (222) und einer vorderen Lagereinheit (232) an der Antriebswelle (228) angeordnet ist.
Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (228) einen verdichterabgewandten Abschnitt (328) aufweist, der eine verdichterabgewandte Unwuchtausgleichsmasse (324) trägt, dass insbesondere die verdichterabgewandte Unwuchtausgleichsmasse (324) zwischen dem Rotor (226) des Antriebsmotors (222) und einer hinteren Lagereinheit (234) der Antriebswelle (228) angeordnet ist.