WO1997017543A1 - Spiralverdichter - Google Patents

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WO1997017543A1
WO1997017543A1 PCT/EP1996/004750 EP9604750W WO9717543A1 WO 1997017543 A1 WO1997017543 A1 WO 1997017543A1 EP 9604750 W EP9604750 W EP 9604750W WO 9717543 A1 WO9717543 A1 WO 9717543A1
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WO
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compressor
pressure
compressor according
outlet
sealing force
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PCT/EP1996/004750
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Inventor
Wolfgang SANDKÖTTER
Otfried Schwarzkopf
Original Assignee
Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh
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    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/001—Radial sealings for working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
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    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
    • F04C18/0292—Ports or channels located in the wrap
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0057—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement

Definitions

  • the invention relates to a compressor comprising a scroll compressor with a first compressor body and a second compressor body, the spiral ribs of which are designed in the form of a circular involute and which can be moved relative to one another in a movement orbiting about an axis, with a medium to be compressed being sucked in on the input side chambers formed between the compressor bodies are successively compressed and released on the output side, a drive motor and an eccentric driven by the drive motor for generating the orbital movement of one of the compressor bodies.
  • the invention is therefore based on the object of improving a compressor of the generic type with regard to the isotropic overall efficiency.
  • the object according to the invention is achieved according to the invention in a compressor of the type described in the introduction in that one of the compressor bodies has a spiral rib with an outlet channel lying in the region of the inner end, into which an outlet opening lying in a wall of the end opens.
  • This solution according to the invention has the great advantage that it opens up a completely new type of outlet of the compressed medium, in particular of the compressed gaseous medium, because by arranging the outlet opening in the wall of the end of the spiral rib, the outlet opening is removed from the bottom surface of the relocated a compressor body and thus there is no control of the outlet cross section and also of the outlet as a whole by the orbiting movement.
  • this arrangement of the outlet creates the possibility of allowing the medium to be compressed to emerge under optimal spatial conditions, in particular when the spiral ribs are high, since the medium to be compressed does not have to exceed the entire height at the outlet of the spiral ribs flow to the outlet opening arranged in a bottom surface of a compressor body, but the maximum path that the compressed medium has to travel can be reduced in a simple manner to a fraction of the maximum height of the spiral rib.
  • outlet opening opening into the outlet channel is arranged in a central region of the wall, since this ensures that the maximum distance that the compressed medium has to travel when it flows out is a maximum of corresponds to half the height of the spiral rib or half the extent of the spiral rib in the direction of the axis.
  • outlet channel is formed by a cavity in the end of the spiral rib, this cavity preferably providing a flow cross section which is larger than the flow cross section provided by the outlet opening, so that the compressed medium only has to flow through the outlet opening as a flow-preventing element, but then again has the largest possible flow cross-section, which does not prevent the compressed medium from flowing out of the one chamber formed between the ends.
  • a guide pocket surrounding the outlet opening is provided in the spiral rib having the outlet opening.
  • the guide pocket serves, in particular, to guide the compressed medium flowing to the outlet opening to the outlet opening with as little deflection as possible and with as little turbulence as possible.
  • the guide pocket provides the possibility in a simple manner of making available a residual volume between the ends of the spiral ribs, so that the advantages already described above can also be achieved hereby.
  • a particularly expedient solution provides that the guide pocket is arranged at the end of the spiral rib in such a way that in an end position of the orbiting movement the spiral rib of the other compressor body rests sealingly with its end on both sides of the guide pocket in linear areas.
  • This solution ensures that the guide pocket forms at least part of the remaining volume and thus exactly in the end position of the orbiting movement, in which has achieved the highest compression of the medium to be compressed, is available with its full cross section in order to guide the compressed medium to the outlet opening.
  • each of the ends has a guide pocket and these are arranged opposite one another in the end position.
  • This control could take place, for example, via a valve controlled by a control, the control being able to determine control times according to different parameters.
  • a particularly advantageous embodiment provides that the outlet valve is pressure controlled.
  • This simple solution opens up the possibility of making the outflow of the compressed medium dependent on the pressure reached and thus of being able to do so completely independently of the pressure orbiting movement when the desired pressure is reached to open the outlet opening and later to close it accordingly.
  • a particularly direct valve action can be achieved if the outlet valve overlaps the outlet opening with a valve body and is thus directly assigned to the outlet opening.
  • this requires the outlet valve to be arranged such that it projects at least with the valve body overlapping the outlet opening into the outlet channel or the cavity in the end.
  • an alternative solution provides that the anchoring element of the outlet valve is arranged outside the outlet channel in the end of the spiral rib and sits, for example, over a rear end face of the compressor body carrying the outlet opening.
  • the suitability of the solution according to the invention described above for pressure ratios of 5 to 20 is improved in particular in that an inner end of at least one spiral rib is thickened, since this solution opens up the possibility of precisely defining the final volume during compression and thus also the output side To set the pressure exactly without having to run the spiral ribs up to the beginning of the circular involute, which would in particular raise production problems with regard to the shapes to be produced.
  • the inner thickened end of at least one of the spiral ribs opens up the possibility of leaving the involute shape near the end due to the thickened shape.
  • Such thickened ends can be designed in a wide variety of ways, for example US-A-4,781,549 describes a type of forming such thickened ends. Further types of forming such thickened ends can be found in US-A-3, 802, 809, EP-A-0 122 722, US-A-4, 547, 137 and US-A-4, 558, 997.
  • Both spiral ribs are preferably formed with a thickened inner end, the thickened ends in particular having identical shapes.
  • a particularly preferred variant of the solution according to the invention provides that the spiral ribs are designed in such a way that in the region of the thickened ends the two chambers forming on the input side between the spiral ribs unite to form a chamber which is reduced to a residual volume between the ends.
  • This solution according to the invention has the great advantage that, in contrast to some solutions known from the prior art, the thickened ends do not aim to ultimately reduce the size of one chamber formed between them to a volume which theoretically is one Corresponds to zero volume, but in spite of the thickened ends a residual volume between them is intentionally sought, which corresponds to the smallest volume of the chamber which arises when the spiral ribs of the two compressor bodies are still sealingly adjacent to one another, immediately before the ends of the spiral ribs lift off one another and combine the two subsequent chambers with the chamber reduced to the residual volume in order to reduce the common volume to the residual volume in the further orbiting movement.
  • a particularly advantageous solution provides that the residual volume extends at least over a cross section of an outlet opening, and thus in particular also serves to provide a sufficient cross section for displaced gas in order to reach the outlet opening.
  • a particularly preferred embodiment of the solution according to the invention provides that the outlet opening lies outside a region of the bottom surface of the stationary compressor body which is covered by the end of the orbiting spiral rib.
  • This solution according to the invention has the great advantage that with this arrangement of the outlet opening It is possible to deviate from the previously known working principles of the spiral compressor insofar as an outflow of the compressed medium, in particular the compressed gas medium, is no longer dependent on the position of the end of the orbiting spiral rib and thus the path control caused thereby the exit of the medium to be compressed due to the orbiting movement is eliminated.
  • the outlet cross section of compressed medium can thus be controlled completely independently of the orbiting movement.
  • the invention further relates to a compressor comprising a scroll compressor with a first compressor body and a second compressor body, the spiral ribs of which are designed in the form of a circular involute and which are movable relative to one another in an orbital motion about an axis, with a medium to be compressed Sucked in on the outlet side, successively compressed in chambers formed between the compressor bodies and discharged on the outlet side, a drive motor and an eccentric driven by the drive motor for generating the orbital movement of one of the compressor bodies, with a radial and an axial sealing force between the compressor bodies works.
  • Such compressors are known for example from US-A-4,781,549 or CN-A-2,063, 232 or 2,060,807.
  • a deterioration in the sealing of the chambers formed between the compressor bodies reduces the volume capacity of the scroll compressor less, but does result in an increase in the shaft power required for driving the scroll compressor and to be applied by the drive motor.
  • the above-mentioned object is further achieved according to the invention in a compressor of the type described above in that between the eccentric and the orbiting compressor body a sealing force generating unit generating radial sealing force is provided, in the pressure chamber of which a pressure medium acts which acts under a pressure is proportional to the output-side pressure of the medium to be compressed.
  • the solution according to the invention thus not only uses the force resulting from the inertia of the orbiting compressor body to generate the radial sealing force, as is known from the prior art, but also enables a defined pressure to be applied to the output side by the sealing force generating unit to generate proportional additional radial sealing force of the scroll compressor.
  • this solution has the further advantage that the additional radial sealing force is independent of the rotational frequency of the orbiting In contrast to the use of the inertia known from the prior art, movement is.
  • a particularly advantageous solution provides that the sealing force generating unit rotates with the eccentric around the axis.
  • This solution has the great advantage that it can be ensured that the sealing force generated by the sealing force generating unit acts exactly in the desired direction, because it is possible to exactly determine the direction of action of the sealing force generated by the sealing force generating unit Align direction of eccentricity.
  • the radial sealing force acts exactly in the direction of the eccentricity of the eccentric relative to the axis.
  • a particularly advantageous variant of the solution according to the invention provides that the sealing force generating unit is designed as a double cylinder with two pressure chambers acting counter to one another and that the pressure proportional to the pressure on the outlet side acts in one of the pressure chambers and a reference pressure in the other.
  • This solution opens up the possibility of not only defining the pressure in a pressure chamber as a pressure proportional to the outlet-side pressure, but also the possibility of defining the reference pressure exactly by the sealing force defined by the pressure difference in the two pressure chambers acting against each other not to be subjected to any undefined influences, as would be the case, for example, if no clear reference print were available.
  • a particularly advantageous solution provides that the reference pressure is a pressure proportional to the pressure on the inlet side.
  • the radial sealing force can be achieved with this solution in a particularly suitable manner to ideally adapt to the pressures counteracting the seal between the compressor bodies, namely the outlet-side pressure and the inlet-side pressure, since the sealing force is defined both by a pressure proportional to the inlet-side pressure and to the outlet-side pressure and thus always adjusts itself so that it fully takes into account the forces counteracting these seals.
  • the sealing force generating unit can in principle be designed in a wide variety of ways.
  • a particularly advantageous exemplary embodiment provides that the sealing force generating unit has an inner body and an outer body, which are displaceable relative to one another and one of which is seated on the eccentric pin in a rotationally fixed manner.
  • the sealing force generating unit preferably comprises an inner body and an outer body which is displaceable in one direction with respect to this, the inner body being seated in a rotationally fixed manner on the eccentric pin.
  • the direction in which the radial sealing force acts can be precisely determined by the displaceability of the outer body relative to the inner body, since, on the other hand, the inner body is seated on the eccentric pin in a rotationally fixed manner and can therefore be exactly aligned relative to the eccentricity.
  • No further statements have so far been made with regard to the action of the outer body of the sealing force generating unit on the orbiting compressor body.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that the outer body acts on the movable compressor body via a rotary bearing. This ensures that the entire sealing force generating unit also rotates with the eccentric pin and, on the other hand, the movable compressor body carries out an essentially orbital movement, preferably fixed by a so-called Oldham coupling.
  • a particularly advantageous embodiment of the sealing force generating unit according to the invention provides that the pressure difference between the pressure chambers acts on the outer body relative to the inner body radially to the axis and in the direction of the eccentricity of the eccentric.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that one of the compressor bodies is acted upon in the direction of the other by a medium whose pressure is proportional to the pressure on the outlet side.
  • the axial sealing force can be generated particularly expediently if an axial pressure chamber is arranged above a rear end face of the compressor body, in which the pressure proportional to the pressure on the outlet side can then be generated.
  • This axial pressure chamber can advantageously be implemented in that it has a sealing ring which can be displaced telescopically in the axial direction and which follows the movement of the compressor body in the axial direction.
  • This sealing ring is preferably spring-loaded in the axial direction, in order to enable the same to rest securely in all axial positions.
  • a particularly advantageous solution provides that the sealing force generating unit is arranged within the axial pressure chamber, which creates a particularly compact solution.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a scroll compressor according to the invention
  • FIG. 2 shows a detail of the area around FIG. 1 around the sealing force generating unit
  • Fig. 3 is a section along line 3-3 in Fig. 1;
  • Fig. 4 is a section along line 4-4 in Fig. 1; 19 -
  • Fig. 5 is a section along line 5-5 in Fig. 1;
  • FIG. 6 shows a detail of a first exemplary embodiment of thickened ends of spiral ribs
  • FIG. 7 shows a detail of a second exemplary embodiment of thickened ends of the spiral ribs
  • FIG. 9 shows a section along line 9-9 in FIG. 8.
  • An embodiment of a compressor according to the invention in particular a refrigerant compressor for normal and deep-freezing, preferably operating at pressure ratios of approximately 5 to approximately 20, shown in FIG. 1, comprises a housing, designated as a whole by 10, in which a drive motor 12 is mounted.
  • the drive motor 12 comprises a stator 14 and a rotor 18 rotatable about an axis 16, which is rotatably supported on both sides of the stator 14 by means of bearings 20 and 22 in a bearing plate 24 and 26 arranged in the interior of the housing 10.
  • an eccentric gear designated as a whole by 30, which comprises an eccentric pin 34 arranged eccentrically with respect to the axis 16 on a shaft 32 of the rotor 18, which in turn is designed as a sealing force generating unit
  • Eccentric bearing 36 engages, which in turn acts via an eccentric bearing receptacle 38 on a compressor body 42 which can be moved in an orbiting manner relative to a stationary compressor body 40.
  • the stationary compressor body 40 is fixedly arranged in the housing 10 and extends over an entire cross section thereof transverse to the axis 16. Between the stationary compressor body 40 and a front-side housing cover 44 there is an outlet pressure chamber 46 in which the material to be compressed is located Medium with outlet pressure is present.
  • the outlet pressure chamber 46 is connected via a longitudinal channel 48 passing through an outer region of the stationary compressor body 40 to a motor chamber 50 receiving the drive motor 12, the motor chamber 50 also being under outlet pressure.
  • an oil sump 52 of lubricating oil is formed therein, the longitudinal channel 48 likewise being located in the oil sump 52.
  • an oil channel 54 leads to the bearing 22 in the bearing plate 26 and opens there into an annular channel 56 surrounding a supported section 58 of the shaft 32, so that the lubricating oil passes from the annular channel 56 into an annular channel 62 in the section 58 of the shaft 32 can.
  • a branch channel 64 running radially to the axis 16 leads into an interior of the shaft 32, merges there into a longitudinal channel 66 running towards the eccentric pin 34, from which in turn a radial branch channel 68 in the eccentric pin 34 leads to an opening 70 leads in an outer peripheral surface 72 of the eccentric pin 34.
  • the eccentric bearing 36 designed as a sealing force generating unit comprises an inner body 80 which is provided with a receptacle 82 for the eccentric pin 34 designed as a mating surface for the outer peripheral surface 72 of the eccentric pin 34.
  • the inner body 80 is fixed in a rotationally fixed manner on the eccentric pin 34 by means of a wedge 84.
  • Two pistons 86 and 88 are firmly connected to the inner body 80, preferably integrally formed thereon, in which a puncture channel 90, which is aligned with the puncture channel 68 and continues in the latter beyond the mouth opening 70, is provided in the piston 86, which in turn has a Mouth opening 92 ends in a piston crown 94. Both pistons 86 and 88 each lie in a cylinder chamber 96 and 98, both of which are arranged in an outer part 100 of the eccentric bearing 36.
  • the piston 86 delimits a pressure chamber 102 in the cylinder chamber 96
  • the piston 88 delimits a pressure chamber 104 in the cylinder chamber 98, the outer part 100 being displaced relative to the inner part 80 in accordance with the pressure difference in the pressure chambers 102 and 104.
  • the inner part 80 is preferably guided via guide surfaces 109 and 111 running parallel to a direction of movement 106 of the pistons 86 and 88 on corresponding guide surfaces 113 and 115 in the outer part 100, the guide surfaces 109 and 111 being arranged on both sides of the receptacle 82 are.
  • an axial pressure channel 108 leads from the pressure chamber 102 into an annular space 110, from which a throttle channel 112 leads to the pressure chamber 104 in the area of the pressure chamber 104.
  • a pressure equalization channel 114 leads from the pressure chamber 104 into a low-pressure chamber 116 located on the end face of the eccentric bearing 36, which in turn is connected to a low-pressure channel 118 which runs through the compressor body 42 and extends, for example, via axial embroidery channels 120 is connected to a radially outer suction side of the two compressor bodies 40, 42 which is under inlet pressure.
  • Lubricating oil is now pressed out of the oil sump 52 through the oil channel 34 via the ring channels 56 and 62, the channels 64, 66 and 68 and the channel 90 into the pressure chamber 102, so that there is also output pressure in this. Furthermore, the oil has the possibility of entering the pressure chamber 104 via the axial channel 108, the ring channel 110 and the throttle channel 112, the throttle channel 112 reducing the pressure, for example to a low pressure level which is slightly above the inlet pressure but appreciably below the Output pressure is so that the oil from the pressure chamber 104 via the pressure equalization channel 114, the low pressure chamber 116, the low pressure channel 118 and the branch channel 120 is injected between the compressor body for lubrication.
  • the piston 86 is arranged in such a way that the direction 106 corresponds to the direction of the eccentricity of the eccentric pin 34 relative to the shaft 32, so that the outer part 100, which is rotated together with the inner part 80 by the eccentric pin 34, always with an in Direction 106 of the eccentricity force acts on the eccentric bearing receptacle 38.
  • the outer part 100 is surrounded by a bearing ring 122, which rotates the eccentric bearing 36 in the eccentric bearing receptacle 38 about an eccentric bearing axis 124 allowed.
  • the eccentric axis 124 moves on an arc around the axis 16, so that the orbiting compressor body 42 carrying the eccentric bearing receptacle 38 moves orbiting about the axis 16 in accordance with this circular path, the compressor body 42 being non-rotatable by means of an Oldham coupling 126 which allows an orbiting movement is guided relative to the stationary compressor body 40.
  • the orbiting compressor body 42 is movable in the direction of the axis 16 and is therefore subjected to an axial force in the direction of the stationary compressor body 40.
  • This force is achieved by applying an outlet pressure to an inner region 130 which comprises the eccentric bearing receptacle 38 with the eccentric bearing 36.
  • This inner region 130 is separated from an outer region 132 by an axial ring seal 134 which has a sealing ring 136 which can be displaced in the direction of the axis 16 and which is acted upon by a spring assembly 138 in the direction of a rear end face 140 of the orbiting compressor body 42 and also one on the front End shield 26 molded - 25th
  • Guide ring 146 engages sealingly around it in the radial direction, the guide ring 146 simultaneously serving to guide the sealing ring 136 in the axial direction.
  • the sealing ring 136 is preferably also provided with a radially narrower bearing ring 144 which in turn rests on the rear end face 140 of the orbiting compressor body 42.
  • the spring assembly 138 is also preferably guided through the guide ring 146 and is supported on a flange surface 142 of the front bearing plate 26.
  • the front bearing plate carrying the guide ring 146 forms an axial pressure chamber 148 which lies above the inner region 130 and which, owing to a connecting channel 149, connects to the
  • Motor chamber 50 is connected so that it is present in this initial pressure.
  • the outer area 132 of the orbiting compressor body 42 lying outside the sealing ring 136 lies in an inlet pressure chamber 150 which is also formed by the front bearing plate and into which an inlet nozzle 152 opens.
  • the inlet pressure chamber 150 is also connected to an outer side of the compressor bodies 40 and 42.
  • the two compressor bodies 40 and 42 are each provided with a spiral rib 160 and 162, which rise above a bottom surface 164 and 166 of the respective compressor body 40 and 42, and each have an outer wall surface 168a and 170a and an inner wall surface 168b and 170b, which rise from the respective bottom surfaces 164 and 166, which run perpendicular to the axis 16, parallel to the direction of the axis 16 over a height of preferably more than 30 mm and also run along a circular involute, which lies in a plane parallel to the bottom surface 164 or 166.
  • spiral-shaped ribs 160 and 162 can be placed against one another by the orbital movement of the movable compressor body 42 relative to the stationary compressor body 40 with their rib wall surfaces 168a and 168b or 370a and 170b, crescent-shaped chambers 172 and 174 being formed between them which the medium to be compressed is conveyed from a radially outer inlet area 176 to a radially inner outlet area 178 and is compressed in the process.
  • Scroll compressors are described in detail, for example, in the article "Scroll Compressor Design and Application Characteristics for Airconditioning, Heat Pump and Refrigeration Applications, by JPElson, GF Hundi and KJ Moniet, published in Proceedings of the Institute of Refrigeration, Session 1990-1991, pages 2-1 to 2-10 or U.S. Patent 4,781,549 to which full reference is made.
  • the spirally shaped ribs 160 and 162 are provided with thickened radially inner ends 180, 182, with which there is the possibility of compressing the medium to be compressed as high as possible without the spiral ribs 160 and 162 must be guided as close as possible to the base circle of the involute.
  • the configuration of such thickened ends 180 and 182 is described, for example, in EP-A-0 122 722, US-A-4,547,137, and US Pat. No. 4,558,997 or US Pat. No. 4,781,549.
  • the thickened end 180 of the spiral rib 160 has an inner cavity 184 which, as shown in FIG. 1, thickened from an opening 188 in a rear end face 186 of the stationary compressor body 40 End 180 of the rib 160 extends into it and is preferably closed toward the orbiting compressor body 42.
  • this cavity 184 opens an outlet opening 190, which is arranged in a wall 192 of the thickened end 180 of the rib 160 facing the thickened end 182, specifically with respect to the extent of the wall 192 in the direction parallel to the axis 16 in an approximately central region, so that the outlet opening 190 lies in a surface parallel to the axis 16 and enables the compressed medium to escape in the radial direction to the axis 16.
  • the wall 192 is provided with an inner contour facing the end 182, which on the one hand, in an end position of the orbiting movement of the orbiting compressor body 42 shown in FIG. 6, relative to the stationary compressor body, in which the ends 180 and 182 just abut one another and still do not lift off, form two linear regions 194 and 196, in which a wall 198 of the thickened end 182 faces the wall 192, and also form a guide pocket 200 between these linear regions 194 and 196, the inner contour 204 of which is linear relative to a connecting straight line 201 between these Areas 194 and 196 set back extend into the wall 192 opposite the connecting straight line 201 and merge into the outlet opening 190 in the area of their greatest distance from the connecting straight line 201. Furthermore, the guide pocket extends in the direction of the linear regions 194 and 196 over the Outlet opening 190 and its inner contour 204 gradually approaches the line-shaped regions 194 and 196 of the connecting straight line 201 with increasing proximity.
  • the inner contour 204 of the guide pocket 200 is preferably of an arcuate cross-section lying between the linear regions 194 and 196, the connecting straight line 201 forming an arch chord.
  • This guide pocket 200 serves, on the one hand, to guide the compressed medium present between the walls 192 and 198 as closely as possible and as short as possible to the outlet opening 190 when the ends 180 and 182 approach each other, and on the other hand to ensure that in the end position described above of ends 180 and 182 relative to each other there is an appreciably large space for receiving displaced oil or displaced liquefied medium, and in this end position between ends 180 and 182 there is just no residual volume towards zero, as is the case in the US -A-4, 781, 549 is sought.
  • an even more advantageous embodiment of the solution according to the invention shown in FIG. 7, also has a guide pocket 202 in the wall 198, which in the described end position of the ends 180 and 182 of the guide pocket 200 is exactly opposite and is also formed with its inner contour 208 'in an arc shape with respect to the connecting straight line 201.
  • the outlet opening 190 is provided with a pressure-controlled outlet valve 210, which in the exemplary embodiment shown has a lamella 212 provided with a front flexible area 211, the opening movement of which is limited by a catch 214 is.
  • the lamella 212 and catcher 214 are anchored, for example, with an anchoring element 216, for example a screw, in the wall 192, preferably in a thickened region 218 opposite the guide pocket 200 with respect to the linear region 194.
  • the lamella 212 in turn lies against a wall surface 220 of the cavity 184 in the region of the wall 192, the front region 211 of the lamella 212 engaging over the outlet opening 190 in the region of its confluence with the cavity 184.
  • the lamella valve 210 ' is arranged such that the lamella 212 with its front region 211 also abuts the outlet opening 190 in the cavity 184 on the wall surface 220.
  • the lamella 212 extends from its front region 211 in the direction of the rear end face 186 of the compressor body 40 and out of the opening 188 and the anchoring element 216, which engages with a projection 222 which rises above the end face 186, so that the anchoring element 216 over the back 186 is freely accessible, which facilitates assembly of the lamella valve 210 '.
  • the catcher 214 extends in the same way as the slats 212, so that the slats 212 and catcher 214 only protrude with their front regions through the opening 188 into the cavity 184 and are therefore easy to assemble.

Abstract

Um einen Kompressor umfassend einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichterkörper und einem zweiten Verdichterkörper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete Spiralrippen ineinandergreifen und relativ zueinander in einer um eine Achse orbitierenden Bewegung bewegbar sind, wobei ein zu verdichtendes Medium eingangsseitig angesaugt, in zwischen den Verdichterkörpern gebildeten Kammern sukzessive verdichtet und ausgangsseitig abgegeben wird, einen Antriebsmotor und einen vom Antriebsmotor getriebenen Exzenter zum Erzeugen der orbitierenden Bewegung eines der Verdichterkörper, derart zu verbessern, daß der isentrope Gesamtwirkungsgrad möglichst hoch ist, wird vorgeschlagen, daß eines der Verdichterelemente eine Spiralrippe mit einem im Bereich eines inneren Endes liegenden Auslaßkanal aufweist, in welchen eine in einer Wand des Endes liegende Auslaßöffnung mündet.

Description

SPIRALVERDICHTER
Die Erfindung betrifft einen Kompressor, umfassend einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichterkörper und einem zweiten Verdichterkörper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete Spiralrippen ineinandergreifen und relativ zueinander in einer um eine Achse orbitierenden Bewegung bewegbar sind, wobei ein zu verdichtendes Medium eingangs¬ seitig angesaugt, in zwischen den Verdichterkörpern gebilde¬ ten Kammern sukzessive verdichtet und ausgangsseitig abge¬ geben wird, einen Antriebsmotor und einen vom Antriebsmotor getriebenen Exzenter zum Erzeugen der orbitierenden Bewegung eines der Verdichterkörper.
Bei den bekannten Kompressoren besteht das Problem - insbesondere bei hohen Druckverhältnissen - daß die Ausla߬ öffnung in einem Boden eines der Verdichterkörper angeordnet ist und daher das verdichtete Medium zum Teil über die ge¬ samte Höhe der Spiralrippen zur Auslaßöffnung strömen muß, so daß der isentrope Gesamtwirkungsgrad nicht optimal sein kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der gattungsgemäßen Art hinsichtlich des isen- tropen Gesamtwirkungsgrades zu verbessern. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einem Kompressor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einer der Verdichterkörper eine Spiralrippe mit einem im Bereich des inneren Endes liegenden Auslaßkanal aufweist, in welchen eine in einer Wand des Endes liegende Auslaßöffnung mündet.
Diese erfindungsgemäße Lösung hat den großen Vorteil, daß sie eine völlig neue Art des Auslasses des verdichteten Mediums, insbesondere des verdichteten gasförmigen Mediums, eröffnet, denn durch die Anordnung der Auslaßöffnung in der Wand des Endes der Spiralrippe wird die Auslaßöffnung von der Boden¬ fläche des einen Verdichterkörpers weg verlegt und es ent¬ fällt somit die Steuerung des Auslaßquerschnittes und auch des Auslasses insgesamt durch die orbitierende Bewegung.
Darüber hinaus wird durch diese Anordnung des Auslasses die Möglichkeit geschaffen, das zu verdichtende Medium unter optimalen räumlichen Bedingungen, insbesondere bei großer Höhe des Spiralrippen, austreten zu lassen, denn das zu ver¬ dichtende Medium muß beim Auslaß nicht maximal über die ge¬ samte Höhe der Spiralrippen zu der in einer Bodenfläche eines Verdichterkörpers angeordneten Auslaßöffnung strömen, sondern es läßt sich in einfacher Weise der maximale Weg, den das verdichtete Medium zurücklegen muß, auf einen Bruchteil der maximalen Höhe der Spiralrippe reduzieren. Dies eröffnet die Möglichkeit, den isentropen Gesamtwirkungs¬ grad eines erfindungsgemäßen Kompressors zu verbessern, denn damit werden die Abdichtungen zwischen den Kammern aufhebende Rückwirkungen des zu verdichtenden Mediums bei der Endver¬ dichtung vermieden, die insbesondere bei all den Lösungen auftreten, bei welchen die eine sich zwischen den Enden bildende Kammer auf ein sich auf ein unwesentlich über dem Volumen Null liegendes Volumen verdichtet werden, da bei einem derart kleinen Volumen das letzte, aus der Kammer noch ausströmende verdichtete Medium keinen ausreichend großen Querschnitt mehr zur Verfügung hat.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die in den Ausla߬ kanal mündende Auslaßöffnung in Richtung der Achse gesehen in einem mittigen Bereich der Wand angeordnet ist, denn damit wird erreicht, daß der maximale Weg, den das verdichtete Medium bei Ausströmen zurückzulegen hat, maximal der halben Höhe der Spiralrippe oder der halben Erstreckung der Spiral¬ rippe in Richtung der Achse entspricht.
Hinsichtlich der Art des in dem Ende der Spiralrippe vorzu¬ sehenden Auslaßkanals wurden im Zusammenhang mit den bisher beschriebenen Lösungen keine näheren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn der Auslaßkanal durch einen Hohlraum in dem Ende der Spiralrippe gebildet ist, wobei dieser Hohlraum vorzugsweise einen Strömungsquerschnitt zur Verfügung stellt, welcher größer als der durch die Ausla߬ öffnung zur Verfügung gestellte Strömungsquerschnitt ist, so daß das verdichtete Medium lediglich die Auslaßöffnung als die Strömung hinderndes Element durchströmen muß, dann aber wiederum einen möglichst großen Strömungsquerschnitt vor¬ findet, welcher das Ausströmen des verdichteten Mediums aus der zwischen den Enden gebildeten einen Kammer nicht be¬ hindert.
Besonders zweckmäßig ist es ferner, wenn in der die Ausla߬ öffnung aufweisenden Spiralrippe eine die Auslaßöffnung umge¬ bende Führungstasche vorgesehen ist. Die Führungstasche dient dabei insbesondere dazu, das zur Auslaßöffnung strömende ver¬ dichtete Medium mit möglichst geringer Umlenkung und mög¬ lichst turbulenzarm zur Auslaßöffnung zu führen. Darüber hinaus schafft die Führungstasche in einfacher Weise die Mög¬ lichkeit, ein Restvolumen zwischen den Enden der Spiralrippen zur Verfügung zu stellen, so daß die bereits vorstehend be¬ schriebenen Vorteile hiermit ebenfalls erreichbar sind.
Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Füh¬ rungstasche so an dem Ende der Spiralrippe angeordnet ist, daß in einer Endstellung der orbitierenden Bewegung die Spiralrippe des anderen Verdichterkörpers mit ihrem Ende beiderseits der Führungstasche in linienförmigen Bereichen dichtend anliegt. Mit dieser Lösung ist sichergestellt, daß die Führungstasche zumindest Teil des Restvolumens bildet und somit genau in der Endstellung der orbitierenden Bewegung, in welcher die höchste Verdichtung des zu verdichtenden Mediums erreicht ist, mit ihrem vollen Querschnitt zur Verfügung steht, um das verdichtete Medium zur Auslaßöffnung zu führen.
Besonders vorteilhaft ist eine weitere Lösung, bei welcher jedes der Enden eine Führungstasche aufweist und diese in der Endstellung einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lösung, insbesondere eine Fortbildung der Lösung, bei welcher die Auslaßöffnung außerhalb des von dem Ende der orbitieren¬ den Spiralrippe überstrichenen Bereichs der Bodenfläche des stationären Verdichterkörpers liegt, sieht vor, daß der Aus¬ laßöffnung ein Auslaßventil zugeordnet ist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, das Ausströmen des verdichteten Mediums de¬ finiert zu steuern.
Diese Steuerung könnte beispielsweise über ein mittels einer Steuerung gesteuertes Ventil erfolgen, wobei die Steuerung Steuerzeiten nach unterschiedlichen Parametern festlegen kann.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht jedoch vor, daß das Auslaßventil druckgesteuert ist. Diese einfache Lösung eröffnet die Möglichkeit, das Ausströmen des ver¬ dichteten Mediums von dem erreichten Druck abhängig zu machen und somit die Möglichkeit zu haben, völlig unabhängig von der orbitierenden Bewegung bei Erreichen des gewünschten Drucks die Auslaßöffnung zu öffnen und später entsprechend zu ver¬ schließen.
Eine besonders unmittelbare Ventilwirkung ist dann erreich¬ bar, wenn das Auslaßventil die Auslaßöffnung mit einem Ven¬ tilkörper übergreift, und somit unmittelbar der Auslaßöffnung zugeordnet ist. Dies erfordert es, im Fall einer in der Wand des verdickten Endes angeordneten Auslaßöffnung das Ausla߬ ventil so anzuordnen, daß dieses zumindest mit dem die Aus¬ laßöffnung übergreifenden Ventilkörper in den Auslaßkanal oder den Hohlraum in dem Ende hineinragt.
Beim Vorsehen eines derartigen druckgesteuerten Auslaßventils ist es außerdem erforderlich, ein Verankerungselement des Ventils vorzusehen. Es besteht die Möglichkeit, dieses Ver¬ ankerungselement des Ventils in dem Auslaßkanal in dem Ende der Spiralrippe anzuordnen. In diesem Fall ist vorteilhafter¬ weise das gesamte Auslaßventil in dem Hohlraum des Endes der Spiralrippe angeordnet.
Um jedoch insbesondere für Wartung und Montage vorteilhafte Verhältnisse zu schaffen, sieht eine alternative Lösung vor, daß das Verankerungselement des Auslaßventils außerhalb des Auslaßkanals im Ende der Spiralrippe angeordnet ist und bei¬ spielsweise über einer rückseitigen Stirnfläche des die Aus¬ laßöffnung tragenden Verdichterkörpers sitzt. Die Eignung der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung für Druckverhältnisse von 5 bis 20 wird insbesondere dadurch noch verbessert, daß ein inneres Ende mindestens einer Spiralrippen verdickt ausgebildet ist, da diese Lösung die Möglichkeit eröffnet, das Endvolumen bei der Verdichtung exakt zu definieren und somit auch den ausgangsseitigen Druck exakt festzulegen, ohne die Spiralrippen bis zum Anfang der Kreisevolvente ausführen zu müssen, was insbesondere produk¬ tionstechnische Probleme im Hinblick auf die herzustellenden Formen aufwerfen würde. Durch das innere verdickte Ende min¬ destens einer der Spiralrippe wird die Möglichkeit eröffnet, die Evolventenform nahe des Endes durch die verdickte Form zu verlassen.
Derartige verdickte Enden können in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein, so ist beispielsweise in der US- A-4,781,549 eine Art der Ausbildung derartiger verdickter Enden beschrieben, weitere Arten der Ausbildung derartiger verdickten Enden finden sich in der US-A-3, 802, 809, der EP-A- 0 122 722, der US-A-4, 547, 137 und der US-A-4, 558, 997.
Vorzugsweise sind beide Spiralrippen mit einem verdickten inneren Ende ausgebildet, wobei insbesondere die verdickten Enden identische Formen aufweisen.
Eine besonders bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Lösung sieht dabei vor, daß die Spiralrippen so ausgebildet sind, daß sich im Bereich der verdickten Enden die zwei sich eingangsseitig zwischen den Spiralrippen bildenden Kammer zu einer Kammer vereinigen, welche zwischen den Enden bis zu einem Restvolumen verkleinert wird. Diese erfindungsgemäße Lösung hat den großen Vorteil, daß im Gegensatz zu einigen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen durch die ver¬ dickten Enden nicht angestrebt wird, daß die zwischen diesen gebildete eine Kammer letztlich bis zu einem Volumen ver¬ kleinert wird, das theoretisch einem Nullvolumen entspricht, sondern trotz der verdickten Enden bewußt ein Restvolumen zwischen diesen angestrebt wird, welches dem kleinsten Volu¬ men der Kammer entspricht, die bei noch aneinander dichtend anliegenden Spiralrippen der beiden Verdichterkörper ent- steht, unmittelbar bevor die Enden der Spiralrippen vonein¬ ander abheben und sich die beiden nachfolgenden Kammern mit der zum Restvolumen verkleinerten Kammer vereinigen, um bei der weiteren orbitierenden Bewegung das gemeinsame Volumen wiederum auf das Restvolumen zu verkleinern.
Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß sie Undichtigkeiten zwischen den Verdichterkörpern vermeidet, die dadurch ent¬ stehen, daß bei dem letzten Verdichtungszyklus in der einen zwischen den Enden liegenden Kammer ein Überdruck auftritt, der dazu führt, daß sich die Verdichterkörper relativ zuein¬ ander bewegen und dabei die Abdichtung aller zwischen den Spiralrippen gebildeten Kammern reduziert wird. Ein der¬ artiger Überdruck muß nicht nur dadurch erfolgen, daß dieser in dem zu verdichtenden Medium auftritt, er kann dadurch erfolgen, daß in den zu verdichtenden Medium Flüssigkeit oder öl mitgefördert wird, welches bei Anstreben eines Volumens Null zwischen den verdickten Enden nicht schnell genug, das heißt nicht so schnell wie das zu verdichtende, vorzugsweise gasförmige Medium, verdrängt werden kann und somit dem Er¬ reichen des theoretisch zu Null werdende Endvolumens dadurch entgegenwirkt, daß die verdickten Enden sich nicht schnell genug aufeinander zu bewegen können. In diesem Fall tritt dann gerade die vorstehend beschriebene Reduzierung der Ab¬ dichtung zwischen allen zwischen den Spiralrippen gebildeten Kammern auf.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, daß das Restvolumen sich mindestens über einen Querschnitt einer Aus¬ laßöffnung erstreckt, und somit insbesondere auch dazu dient, verdrängtem Gas einen ausreichenden Querschnitt noch zur Ver¬ fügung zu stellen, um die Auslaßöffnung zu erreichen.
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Lösung sieht vor, daß die Auslaßöffnung außer¬ halb eines von dem Ende der orbitierenden Spiralrippe über- strichenen Bereichs der Bodenfläche des stationären Ver¬ dichterkörpers liegt. Diese erfindungsgemäße Lösung hat den großen Vorteil, daß mit dieser Anordnung der Auslaßöffnung von den bisher bekannten Arbeitsprinzipien des Spiralver¬ dichters insoweit abgewichen werden kann, als ein Ausströmen des verdichteten Mediums, insbesondere des verdichteten Gas¬ mediums, nicht mehr von der Position des Endes der orbitie¬ renden Spiralrippe abhängig ist und somit die dadurch be¬ dingte Wegsteuerung des Austritts des zu verdichtenden Mediums durch die orbitierende Bewegung entfällt. Damit kann der Auslaßquerschnitt verdichteten Mediums völlig unabhängig von der orbitierenden Bewegung gesteuert werden.
Diese Lösung eröffnet somit die Möglichkeit, die Auslaßbe¬ dingungen für das verdichtete Medium völlig unabhängig von der orbitierenden Bewegung festzulegen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kompressor, umfassend einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichterkörper und einem zweiten Verdichterkörper, deren in Form einer Kreis¬ evolvente ausgebildete Spiralrippen ineinandergreifen und relativ zueinander in einer um eine Achse orbitierenden Bewe¬ gung bewegbar sind, wobei ein zu verdichtendes Medium ein¬ gangsseitig angesaugt, in zwischen den Verdichterkörpern ge¬ bildeten Kammern sukzessive verdichtet und ausgangsseitig abgegeben wird, einen Antriebsmotor und einen vom Antriebs¬ motor getriebenen Exzenter zum Erzeugen der orbitierenden Bewegung eines der Verdichterkörper, wobei zwischen den Ver¬ dichterkörpern eine radiale und eine axiale Dichtkraft wirkt. Derartige Kompressoren sind beispielsweise aus der US- A-4,781,549 oder den CN-A-2,063, 232 oder 2,060,807 bekannt.
Bei diesen Kompressoren besteht generell das Problem der Ab¬ dichtung zwischen den Verdichterkörpern, wobei diese Probleme insbesondere bei den für Kältemittelkompressoren üblichen Be¬ dingungen, insbesondere bei großen Druckverhältnissen, vor¬ zugsweise bei Druckverhältnissen von mehr als ungefähr 5 bis beispielsweise ungefähr 20, verstärkt auftreten.
Eine Verschlechterung der Abdichtung der zwischen den Ver¬ dichterkörpern gebildeten Kammern senkt zwar weniger die Volumenleistung des Spiralverdichters, hat jedoch eine Er¬ höhung der für den Antrieb des Spiralverdichters erforder¬ lichen und durch den Antriebsmotor aufzubringenden Wellen¬ leistung zur Folge.
Aus diesem Grund sinkt der isentrope Gesamtwirkungsgrad der¬ artiger Kompressoren.
Die eingangs genannte Aufgabe wird bei einem Kompressor der vorstehend beschriebenen Art ferner erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Exzenter und dem orbitierenden Ver¬ dichterkörper eine die zur Achse radiale Dichtkraft erzeu¬ gende Dichtkrafterzeugungseinheit vorgesehen ist, in deren Druckraum ein Druckmedium wirkt, welches unter einem zum aus- gangsseitigen Druck des zu verdichtenden Mediums proportio¬ nalen Druck steht. Die erfindungsgemäße Lösung verwendet somit zur Erzeugung der radialen Dichtkraft nicht nur die durch die Massenträgheit des orbitierenden Verdichterkörpers sich ergebende Kraft, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, sondern ermög¬ licht es durch die Dichtkrafterzeugungseinheit, eine defi¬ nierte, zum ausgangsseitigen Druck des Spiralverdichters pro¬ portionale zusätzliche radiale Dichtkraft zu erzeugen.
Diese Lösung hat neben der Tatsache, daß eine weit höhere Dichtkraft erzeugt werden kann, als dies bei vernünftigen Massen der orbitierenden Verdichterkörper durch die Träg¬ heitskraft möglich ist, noch den weiteren Vorteil, daß die zusätzliche radiale Dichtkraft unabhängig von der Rotations¬ frequenz der orbitierenden Bewegung ist, im Gegensatz zu der Verwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Massen¬ trägheitskraft.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, daß die Dichtkrafterzeugungseinheit mit dem Exzenter um die Achse mitrotiert. Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß damit sichergestellt werden kann, daß die von der Dichtkrafter¬ zeugungseinheit erzeugte Dichtkraft genau in der gewünschten Richtung wirkt, denn es besteht die Möglichkeit, die Wir¬ kungsrichtung der von der Dichtkrafterzeugungseinheit erzeug¬ ten Dichtkraft exakt relativ zur Richtung der Exzentrizität auszurichten. Im einfachsten Fall wirkt die radiale Dichtkraft genau in Richtung der Exzentrizität des Exzenters relativ zur Achse. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es aber auch möglich, die Richtung der Dichtkraft relativ zur Richtung der Exzen¬ trizität abweichend hiervon festzulegen, um gegebenenfalls zusätzlich zwischen den Verdichterkörpern wirkenden Kräften Rechnung zu tragen.
Eine besonders vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß die Dichtkrafterzeugungseinheit als Doppelzylinder mit zwei gegeneinander wirkenden Druckräumen ausgebildet ist und daß in einem der Druckräume der zum aus¬ gangsseitigen Druck proportionale Druck wirkt und in dem anderen ein Referenzdruck.
Diese Lösung eröffnet die Möglichkeit, nicht nur den Druck in einem Druckraum als zum ausgangsseitigen Druck proportionalen Druck zu definieren, sondern andererseits auch die Möglich¬ keit, den Referenzdruck exakt festzulegen, um die durch die Druckdifferenz in den beiden gegeneinander wirkenden Druck¬ räumen definierte Dichtkraft keinerlei Undefinierten Ein¬ flüssen zu unterwerfen, wie dies beispielsweise dann der Fall wäre, wenn kein eindeutiger Referenzdruck zur Verfügung stehen würde.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß der Referenzdruck ein zum eingangsseitigen Druck proportionaler Druck ist. Mit dieser Lösung läßt sich die radiale Dichtkraft in besonders geeigneter Weise an die der Abdichtung zwischen den Verdichterkörpern entgegenwirkenden Drücke, nämlich den ausgangsseitigen Druck und den eingangsseitigen Druck, in idealer Weise anpassen, da die Dichtkraft dabei sowohl durch einen zum eingangsseitigen Druck als auch zum ausgangs¬ seitigen Druck proportionalen Druck definiert ist und somit sich stets so einstellt, daß sie den durch diese Drücke einer Abdichtung entgegenwirkenden Kräften voll Rechnung trägt.
Die Dichtkrafterzeugungseinheit kann prinzipiell in unter¬ schiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Dicht¬ krafterzeugungseinheit einen Innenkörper und einen Außen¬ körper aufweist, die relativ zueinander verschiebbar sind und von denen einer drehfest auf dem Exzenterzapfen sitzt.
Vorzugsweise umfaßt dabei die Dichtkrafterzeugungseinheit einen Innenkörper und einen in einer Richtung gegenüber diesem verschiebbaren Außenkörper wobei der Innenkörper dreh¬ fest auf dem Exzenterzapfen sitzt. Bei dieser Lösung läßt sich durch die Verschiebbarkeit des Außenkörpers relativ zum Innenkörper die Richtung, in welcher die radiale Dichtkraft wirkt, exakt festlegen, da andererseits der Innenkörper dreh¬ fest auf dem Exzenterzapfen sitzt und somit relativ zur Exzentrizität exakt ausrichtbar ist. Hinsichtlich der Einwirkung des Außenkörpers der Dichtkraft¬ erzeugungseinheit auf den orbitierenden Verdichterkörper wurden bislang keine näheren Aussagen gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Außenkörper über ein Drehlager auf den bewegbaren Verdichterkörper wirkt. Damit ist sichergestellt, daß die gesamte Dichtkrafterzeu¬ gungseinheit mit dem Exzenterzapfen mitrotiert und anderer¬ seits der bewegbare Verdichterkörper eine im wesentlichen orbitierende Bewegung, vorzugsweise festgelegt durch eine sogenannte Oldhamkupplung, durchführt.
Eine besonders vorteilhaft arbeitende Ausführung der erfin¬ dungsgemäßen Dichtkrafterzeugungseinheit sieht vor, daß die Druckdifferenz zwischen den Druckräumen den Außenkörper re¬ lativ zum Innenkörper radial zur Achse und in Richtung der Exzentrizität des Exzenters beaufschlagt.
Im Rahmen der bisherigen Erläuterung der Druckkrafter¬ zeugungseinheit wurde nicht im einzelnen darauf eingegangen, wie der Druckraum vorteilhafterweise mit dem zum ausgangs¬ seitigen Druck proportionalen Druck beaufschlagt werden kann, insbesondere dann, wenn die Dichtkrafterzeugungseinheit drehfest auf dem Exzenter sitzt und mit diesem mitrotiert. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß eine Druckleitung zu dem unter dem ausgangsseitigen Druck proportionalen Druck stehenden Druckraum durch den Exzenter führt, und vorzugs¬ weise auch durch die den Exzenter tragende Welle, wodurch die Möglichkeit eröffnet wird, die Druckleitung über eine die Welle umgebende Ringnut zu versorgen.
Im Rahmen der bislang erläuterten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden keine näheren Angaben darüber gemacht, wie die axiale Dichtkraft, welche die Verdichter¬ körper gegeneinander beaufschlagt, erzeugt ist. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß einer der Ver¬ dichterkörper in Richtung des anderen mit einem Medium beauf¬ schlagt ist, dessen Druck proportional zum ausgangsseitigen Druck ist.
Vorzugsweise erfolgt dies bei dem Verdichterkörper, der die orbitierende Bewegung ausführt, so daß die Möglichkeit be¬ steht, einen der Verdichterkörper stationär in einem Gehäuse des Kompressors anzuordnen, während der andere Verdichter¬ körper einerseits orbitiert und somit die axiale Dichtkraft als auch die radiale Dichtkraft durch die erfindungsgemäße Dichtkrafterzeugungseinheit erfährt.
Besonders zweckmäßig läßt sich die axiale Dichtkraft dann erzeugen, wenn über einer rückseitigen Stirnfläche des Ver¬ dichterkörpers eine Axialdruckkammer angeordnet ist, in welcher dann der zum ausgangsseitigen Druck proportionale Druck erzeugbar ist. Diese Axialdruckkammer läßt sich vorteilhafterweise dadurch ausführen, daß sie einen in axialer Richtung teleskopähnlich verschiebbaren Dichtring aufweist, welcher der Bewegung des Verdichterkörpers in axialer Richtung folgt.
Vorzugsweise ist dieser Dichtring in der axialen Richtung federbeaufschlagt, um ein sicheres Anliegen desselben in sämtlichen Axialstellungen zu ermöglichen.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht dabei vor, daß innerhalb der Axialdruckkammer die Dichtkrafterzeugungsein¬ heit angeordnet ist, wodurch eine besonders kompakte Lösung geschaffen ist.
Die erfindungsgemäßen Lösungen, bei welchen die radiale Dichtkraft und/oder die axiale Dichtkraft jeweils mittels eines zum ausgangsseitigen Druck proportionalen Drucks erzeugt werden, haben nicht nur den Vorteil, - wie bereits ausführlich beschrieben - eine definierbare Dichtkraft zur Verfügung steht, um die Verdichterkörper in relativ zuein¬ ander abdichtenden Stellungen zu halten. Diese Lösungen haben insbesondere auch den großen Vorteil, daß dann, sollte - beispielsweise durch Überverdichtung in dem Spiralver¬ dichter - ein Überdruck in diesem auftreten, die relative Beweglichkeit zwischen den Verdichterkörpern, die erforder¬ lich ist, um die radiale Dichtkraft und/oder die axiale Dichtkraft wirksam werden zu lassen, die Möglichkeit er¬ öffnet, daß die Abdichtung zwischen den beiden Verdichter¬ körpern kurzfristig gewollt aufgehoben werden kann, um den durch eine Überverdichtung sich aufbauenden Überdruck zu kom¬ pensieren, wobei bei der erfindungsgemäßen Lösung die Kompensation eines derartigen Überdrucks dadurch genau fest¬ legbar ist, daß sich die wirksamen radialen und/oder axialen Dichtkräfte exakt festlegen lassen, die dann eine Schwelle für den Fall darstellen, daß in den zwischen den Verdichter¬ körpern gebildeten Kammern Überdruck entsteht.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs¬ gemäßen Spiralverdichters;
Fig. 2 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung des Bereichs in Fig. 1 um die Dichtkrafter¬ zeugungseinheit;
Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 1; 19 -
Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 1;
Fig. 6 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels von ver¬ dickten Enden von Spiralrippen;
Fig. 7 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels von ver¬ dickten Enden der Spiralrippen;
Fig. 8 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels von ver¬ dickten Enden der Spiralrippen und
Fig. 9 einen Schnitt längs Linie 9-9 in Fig. 8.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kompressors, insbesondere eines Kältemittelkompressors für Normal- und Tiefkühlung, vorzugsweise bei Druckverhältnissen von ungefähr 5 bis ungefähr 20 arbeitend, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Gehäuse, in welchem ein Antriebsmotor 12 gelagert ist.
Der Antriebsmotor 12 umfaßt einen Stator 14 und einen um eine Achse 16 drehbaren Rotor 18, welcher beiderseits des Stators 14 mittels Lagern 20 und 22 jeweils in einem im Inneren des Gehäuses 10 angeordneten Lagerschild 24 bzw. 26 drehbar ge¬ lagert ist. Auf einer dem Stator 14 abgewandten Seite des Lagers 22 ist ein als Ganzes mit 30 bezeichnetes Exzentergetriebe ange¬ ordnet, welches einen exzentrisch bezüglich der Achse 16 an einer Welle 32 des Rotors 18 angeordneten Exzenterzapfen 34 umfaßt, der seinerseits in ein als Dichtkrafterzeugungsein¬ heit ausgebildetes Exzenterlager 36 eingreift, das wiederum über eine Exzenterlageraufnahme 38 auf einen relativ zu einem stationären Verdichterkörper 40 orbitierend bewegbaren Ver¬ dichterkörper 42 wirkt. Dabei ist der stationäre Verdichter¬ körper 40 fest in dem Gehäuse 10 angeordnet und erstreckt sich über einen gesamten Querschnitt desselben quer zur Achse 16. Zwischen dem stationären Verdichterkörper 40 und einem frontseitigen Gehäusedeckel 44 liegt dabei eine Ausgangs¬ druckkammer 46, in welcher das zu verdichtende Medium mit Ausgangsdruck vorliegt.
Die Ausgangsdruckkammer 46 steht über einen einen Außen¬ bereich des stationären Verdichterkörpers 40 durchsetzenden Längskanal 48 in Verbindung mit einer den Antriebsmotor 12 aufnehmenden Motorkammer 50, wobei auch die Motorkammer 50 unter Ausgangsdruck steht.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß sich bei mit liegender Achse 16 angeordnetem Gehäuse 10 in diesem ein Ölsumpf 52 von Schmieröl ausbildet, wobei der Längskanal 48 ebenfalls im Ölsumpf 52 liegt. Von dem Ölsumpf 52 führt im Lagerschild 26 ein Ölkanal 54 zum Lager 22 und mündet dort in einen einen gelagerten Abschnitt 58 der Welle 32 umgebenden Ringkanal 56, so daß das Schmieröl von dem Ringkanal 56 in einen Ringkanal 62 in dem Abschnitt 58 der Welle 32 übertreten kann.
Von diesem Ringkanal 62 führt ein radial zur Achse 16 ver¬ laufender Stichkanal 64 in ein Inneres der Welle 32, geht dort in einen zum Exzenterzapfen 34 hin verlaufenden Längs¬ kanal 66 über, von welchem seinerseits im Exzenterzapfen 34 ein radialer Stichkanal 68 zu einer Mündungsöffnung 70 in einer Außenumfangsflache 72 des Exzenterzapfens 34 führt.
Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt umfaßt das als Dichtkrafter¬ zeugungseinheit ausgebildete Exzenterlager 36 einen Innen¬ körper 80, welcher mit einer als Passfläche für die Außenum- fangsfläche 72 des Exzenterzapfens 34 ausgebildeten Aufnahme 82 für den Exzenterzapfen 34 versehen ist. Der Innenkörper 80 ist dabei über einen Keil 84 drehfest auf dem Exzenterzapfen 34 fixiert.
Mit dem Innenkörper 80 sind zwei Kolben 86 und 88 fest ver¬ bunden, vorzugsweise an diesen angeformt, wobei in dem Kolben 86 ein mit dem Stichkanal 68 fluchtender und sich in diesem über die Mündungsöffnung 70 hinaus fortsetzender Stichkanal 90 vorgesehen ist, welcher seinerseits mit einer Mündungs¬ öffnung 92 in einem Kolbenboden 94 endet. Beide Kolben 86 und 88 liegen jeweils in einer Zylinderkammer 96 bzw. 98, die beide in einem Außenteil 100 des Exzenter¬ lagers 36 angeordnet sind. Damit begrenzt der Kolben 86 in der Zylinderkammer 96 einen Druckraum 102 während der Kolben 88 in der Zylinderkammer 98 einen Druckraum 104 begrenzt, wobei sich das Außenteil 100 entsprechend der Druckdifferenz in den Druckräumen 102 und 104 relativ zum Innenteil 80 ver¬ schiebt.
Vorzugsweise ist ferner das Innenteil 80 über parallel zu einer Bewegungsrichtung 106 der Kolben 86 und 88 verlaufende Führungsflächen 109 und 111 an korrespondierenden Führungs¬ flächen 113 und 115 im Außenteil 100 geführt, wobei die Füh¬ rungsflächen 109 und 111 beiderseits der Aufnahme 82 ange¬ ordnet sind.
Von dem Druckraum 102 führt, wie in Fig. 2 dargestellt, ein axialer Druckkanal 108 in einen Ringraum 110, von welchem ausgehend in im Bereich des Druckraums 104 ein Drosselkanal 112 zu dem Druckraum 104 führt. Ferner führt von dem Druck¬ raum 104 ein Druckausgleichskanal 114 in einen stirnseitig des Exzenterlagers 36 liegenden Niederdruckraum 116, welcher seinerseits mit einem quer zur Achse 16 durch den Verdichter¬ körper 42 hindurch verlaufenden Niederdruckkanal 118 in Ver¬ bindung steht, der beispielsweise über axiale Stickkanäle 120 mit einer radial außenliegenden und unter Eingangsdruck stehenden Ansaugseite der beiden Verdichterkörper 40, 42 in Verbindung steht. Aus dem Ölsumpf 52 wird nun durch den Ölkanal 34 Schmieröl über die Ringkanäle 56 und 62, die Kanäle 64, 66 und 68 sowie den Kanal 90 unter Ausgangsdruck stehendes Öl in den Druck¬ raum 102 gedrückt, so daß in diesem ebenfalls Ausgangsdruck vorliegt. Ferner hat das Öl die Möglichkeit, über den axialen Kanal 108, den Ringkanal 110 und den Drosselkanal 112 in den Druckraum 104 einzutreten, wobei der Drosselkanal 112 eine Druckabsenkung, beispielsweise auf ein Niederdruckniveau, welches geringfügig über dem Eingangsdruck, jedoch nennens¬ wert unterhalb des Ausgangsdrucks liegt, so daß das Öl aus dem Druckraum 104 über den Druckausgleichskanal 114, den Niederdruckraum 116, den Niederdruckkanal 118 und den Stich¬ kanal 120 zwischen die Verdichterkörper eingangsseitig zur Schmierung eingespritzt wird.
Gleichzeitig erfolgt aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druckraum 102 und dem Druckraum 104 eine Kraftwirkung auf das Außenteil 100 derart, daß sich dieses in Richtung 106 vom Kolben 86 wegbewegt.
Der Kolben 86 ist in erfindungsgemäßer Weise so angeordnet, daß die Richtung 106 der Richtung der Exzentrizität des Exzenterzapfens 34 relativ zur Welle 32 entspricht, so daß das Außenteil 100, welches gemeinsam mit dem Innenteil 80 von dem Exzenterzapfen 34 mitgedreht wird, stets mit einer in Richtung 106 der Exzentrizität wirkenden Kraft auf die Ex¬ zenterlageraufnahme 38 wirkt. Um ein Drehen des Außenteils 100 gemeinsam mit dem Innenteil 80 und dem Exzenterzapfen 34 relativ zur Exzenterlagerauf¬ nahme 38 zu ermöglichen, ist das Außenteil 100 von einem Lagerring 122 umgeben, welcher eine Drehung des Exzenter¬ lagers 36 in der Exzenterlageraufnahme 38 um eine Exzenter¬ achse 124 erlaubt.
Die Exzenterachse 124 bewegt sich dabei auf einem Kreisbogen um die Achse 16, so daß der die Exzenterlageraufnahme 38 tragende orbitierende Verdichterkörper 42 sich entsprechend dieser Kreisbahn orbitierend um die Achse 16 bewegt, wobei der Verdichterkörper 42 mittels einer eine orbitierende Be¬ wegung zulassenden Oldhamkupplung 126 unverdrehbar relativ zum stationären Verdichterkörper 40 geführt ist.
Ferner ist der orbitierende Verdichterkörper 42 in Richtung der Achse 16 beweglich und daher mit einer axialen Kraft in Richtung des stationären Verdichterkörpers 40 beaufschlagt. Diese Kraft wird durch Beaufschlagung eines inneren, die Extenterlageraufnahme 38 mit dem Exzenterlager 36 umfassenden Bereichs 130 mit Ausgangsdruck erreicht. Dieser innere Bereich 130 wird von einem äußeren Bereich 132 durch eine Axialringdichtung 134 getrennt, welche einen in Richtung der Achse 16 verschiebbaren Dichtring 136 aufweist, welcher durch ein Federpaket 138 in Richtung einer rückseitigen Stirnfläche 140 des orbitierenden Verdichterkörpers 42 beaufschlagt ist und außerdem einen am vorderen Lagerschild 26 angeformten - 25
Führungsring 146 umgreifend an diesem in radialer Richtung dichtend anliegt, wobei der Führungsring 146 gleichzeitig zur Führung des Dichtrings 136 in axialer Richtung dient. Vor¬ zugsweise ist der Dichtring 136 noch mit einem radial schmäler ausgeführten Auflagering 144 versehen, der seiner¬ seits auf der rückseitigen Stirnfläche 140 des orbitierenden Verdichterkörpers 42 aufliegt.
Auch das Federpaket 138 ist vorzugsweise durch den Führungs¬ ring 146 geführt und stützt sich an einer Flanschfläche 142 des vorderen Lagerschildes 26 ab.
Das vordere den Führungsring 146 tragende Lagerschild bildet eine über dem inneren Bereich 130 liegende Axialdruckkammer 148 welcher aufgrund eines Verbindungskanals 149 mit der
Motorkammer 50 verbunden ist, so daß damit in dieser Aus¬ gangsdruck vorliegt.
Der außerhalb des Dichtrings 136 liegende äußere Bereich 132 des orbitierenden Verdichterkörpers 42 liegt in einer eben¬ falls vom vorderen Lagerschild gebildeten Eingangsdruckkammer 150, in welche ein Eingangsstutzen 152 mündet. Die Eingangs¬ druckkammer 150 steht ferner in Verbindung mit einer Außen¬ seite der Verdichterkörper 40 und 42.
Die beiden Verdichterkörper 40 und 42 sind jeweils mit einer spiralförmigen Rippe 160 bzw. 162 versehen, welche sich über einer Bodenfläche 164 bzw. 166 des jeweiligen Verdichter¬ körpers 40 bzw. 42 erheben und jeweils eine äußere Wandfläche 168a bzw. 170a sowie eine innere Wandfläche 168b bzw. 170b aufweisen, die sich von den jeweiligen Bodenflächen 164 bzw. 166, die senkrecht zur Achse 16 verlaufen, parallel zur Rich¬ tung der Achse 16 über eine Höhe von vorzugsweise mehr als 30 mm erheben und außerdem längs einer Kreisevolvente verlaufen, die in einer zur Bodenfläche 164 bzw. 166 parallelen Ebene liegt .
Die spiralförmigen Rippen 160 und 162 sind durch die orbitie¬ rende Bewegung des beweglichen Verdichterkörpers 42 relativ zum stationären Verdichterkörper 40 mit ihren Rippenwand- flachen 168a und 168b bzw. 370a und 170b aneinander anlegbar, wobei sich zwischen diesen sichelförmige Kammern 172 und 174 bilden, in welchen das zu verdichtende Medium von einem radial außenliegenden Einlaßbereich 176 zu einem radial innenliegenden Auslaßbereich 178 gefördert und dabei komprimiert wird.
Diese Kammern 172 und 174 vereinigen sich vor Erreichen des Auslaßbereiches 178 zu einer einzigen Kammer 179.
Derartige Spiralverdichter sind ausführlich beispielsweise in dem Artikel "Scroll Compressor Design and Application Charakteristics for Airconditioning, Heat Pump and Refrigeration Applications, von J. P.Elson, G. F. Hundi und K.J. Moniet, veröffentlicht in der Zeitschrift Proceedings of the Institute of Refrigeration, Session 1990-1991, Seite 2-1 bis 2-10 oder dem US-Patent 4,781,549 beschrieben, auf welche vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die spiralförmig ausgebildeten Rippen 160 und 162 sind, wie in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt, mit verdickten radial innenliegenden Enden 180, 182 versehen, mit welchen die Mög¬ lichkeit besteht, das zu verdichtende Medium möglichst hoch zu verdichten, ohne daß die spiralförmigen Rippen 160 und 162 möglichst nahe an dem Grundkreis der Evolventen geführt werden müssen. Die Ausgestaltung derartiger verdickter Enden 180 und 182 ist beispielsweise in der EP-A-0 122 722, der US- A-4,547,137, sowie der US-PS 4,558,997 oder der US-PS 4,781,549 beschrieben.
Erfindungsgemäß weist bei der in Fig. 6 dargestellten Lösung das verdickte Ende 180 der spiralförmigen Rippe 160 einen inneren Hohlraum 184 auf, welcher, wie in Fig. 1 dargestellt, sich von einer Öffnung 188 in einer rückseitigen Stirnfläche 186 des stationären Verdichterkörpers 40 in das verdickte Ende 180 der Rippe 160 hinein erstreckt und vorzugsweise zum orbitierenden Verdichterkörper 42 hin verschlossen ist. In diesen Hohlraum 184 mündet eine Auslaßöffnung 190, welche in einer dem verdickten Ende 182 zugewandten Wand 192 des verdickten Endes 180 der Rippe 160 angeordnet ist und zwar bezogen auf die Erstreckung der Wand 192 in Richtung parallel zur Achse 16 in einem ungefähr mittigen Bereich, so daß die Auslaßöffnung 190 in einer zur Achse 16 parallelen Fläche liegt und ein Austreten des verdichteten Mediums in radialer Richtung zur Achse 16 ermöglicht..
Ferner ist die Wand 192 mit einer dem Ende 182 zugewandten Innenkontur versehen, welche einerseits in einer in Fig. 6 dargestellten Endstellung der orbitierenden Bewegung des orbitierenden Verdichterkörpers 42 relativ zum stationären Verdichterkörper, in welcher die Enden 180 und 182 gerade noch anliegend aneinander anliegen und noch nicht abheben, zwei linienförmige Bereiche 194 und 196 bildet, in welchen eine der Wand 192 zugewandte Wand 198 des verdickten Endes 182 anliegt, und außerdem zwischen diesen linienförmigen Bereichen 194 und 196 eine Führungstasche 200 bildet, deren Innenkontur 204 gegenüber einer Verbindungsgeraden 201 zwischen diesen linienförmigen Bereichen 194 und 196 zurück¬ gesetzt ist sich dabei gegenüber der Verbindungsgeraden 201 in die Wand 192 hinein erstreckt und im Bereich ihres größten Abstandes von der Verbindungsgeraden 201 in die Auslaßöffnung 190 übergeht. Ferner erstreckt sich die Führungstasche in Richtung der linienförmigen Bereichen 194 und 196 über die Auslaßöffnung 190 hinaus und deren Innenkontur 204 nähert sich sukzessive mit zunehmender Annäherung an die linien¬ förmigen Bereiche 194 und 196 der Verbindungsgeraden 201 an.
Vorzugsweise ist die Innenkontur 204 der Führungstasche 200 im Querschnitt bogenförmig zwischen den linienförmigen Be¬ reichen 194 und 196 liegend ausgebildet, wobei die Ver¬ bindungsgerade 201 eine Bogensehne bildet.
Diese Führungstasche 200 dient dazu, einerseits bei sich aneinander annähernden Enden 180 und 182 das zwischen den Wänden 192 und 198 vorliegende verdichtete Medium möglichst direkt und auf möglichst kurzem Wege zur Auslaßöffnung 190 zu führen und andererseits dazu sicherzustellen, daß in der vor¬ stehend beschriebenen Endstellung der Enden 180 und 182 rela¬ tiv zueinander ein nennenswert großer Raum zur Aufnahme von verdrängtem Öl oder verdrängtem verflüssigtem Medium zur Ver¬ fügung steht und in dieser Endstellung zwischen den Enden 180 und 182 gerade kein gegen Null gehendes Restvolumen vorliegt, wie dies in der US-A-4, 781, 549 angestrebt ist.
Vorzugsweise ist die Innenkontur 204 Führungstasche 200 in Richtung der Achse 16 im Querschnitt ebenfalls bogenförmig vertieft ausgebildet, so daß diese einen tiefstliegenden Bereich 206 aufweist, in welchen die Auslaßöffnung 190 mün¬ det. Bei dem in Fig. 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die Wand 198 des verdickten Endes 182 eine im wesent¬ lichen sich gerade zwischen den linienförmigen Anlagebe¬ reichen 194 und 196 in der Endstellung erstreckende Innen¬ kontur 208 auf, welche im wesentlichen der Verbindungsgeraden 201 angenähert ist.
Eine noch vorteilhaftere Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Lösung, dargestellt in Fig. 7 weist im Gegensatz zur in Fig. 6 dargestellten Lösung auch in der Wand 198 eine Füh¬ rungstasche 202 auf, welche in der beschriebenen Endstellung der Enden 180 und 182 der Führungstasche 200 exakt gegenüber¬ liegt und ebenfalls mit ihrer Innenkontur 208' bogenförmig bezüglich der Verbindungsgeraden 201 ausgebildet ist.
Durch diese beiden, einander gegenüberliegenden Führungs¬ taschen 200 und 202 wird erreicht, daß diese in der End¬ stellung der orbitierenden Bewegung in dem der Auslaßöffnung 190 gegenüberliegenden Bereich einen ausreichend großen Gasströmungsquerschnitt für das ausströmende Gas zur Ver¬ fügung stellen, um dieses Gas möglichst strömungsoptimal zur Auslaßöffnung 190 zu führen und außerdem einen nennenswerten Raum zur Aufnahme von verdrängtem Öl oder verdrängtem ver¬ flüssigtem Medium zu bilden, wobei die größte Ansammlung von verdrängtem Öl oder verflüssigtem Medium nahe der Ausla߬ öffnung 190 gebildet wird. Wie sowohl in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt, ist die Ausla߬ öffnung 190 mit einem druckgesteuerten Auslaßventil 210 ver¬ sehen, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel eine mit einem vorderen flexiblen Bereich 211 versehene Lamelle 212 aufweist, deren Öffnungsbewegung durch einen Fänger 214 begrenzt ist. Lamelle 212 und Fänger 214 sind beispielsweise mit einem Verankerungselement 216, beispielsweise einer Schraube, in der Wand 192, vorzugsweise in einem verdickten, bezüglich des linienförmigen Bereichs 194 der Führungstasche 200 gegenüberliegenden Bereich 218 verankert.
Die Lamelle 212 liegt ihrerseits an einer Wandfläche 220 des Hohlraums 184 im Bereich der Wand 192 an, wobei der vordere Bereich 211 der Lamelle 212 die Auslaßöffnung 190 im Bereich ihrer Einmündung in den Hohlraum 184 übergreift.
Alternativ dazu ist es möglich, anstelle des Lamellenventils ein anderes drucksteuerbares Ventil, beispielsweise ein Plattenventil vorzusehen.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 8 und 9 ist das Lamellenventil 210' so angeordnet, daß die Lamelle 212 mit ihrem vorderen Bereich 211 ebenfalls die Aus¬ laßöffnung 190 übergreifend im Hohlraum 184 an der Wandfläche 220 anliegt. Die Lamelle 212 erstreckt sich jedoch, wie in Fig. 9 dargestellt, ausgehend von ihrem vorderen Bereich 211 in Richtung der rückseitigen Stirnfläche 186 des Verdichter¬ körpers 40 und aus der Öffnung 188 heraus u dem Verankerungs¬ element 216, welches an einen sich rückseitig über der Stirn¬ fläche 186 erhebender Vorsprung 222 angreift, so daß das Ver¬ ankerungselement 216 über der Rückseite 186 frei zugänglich liegt, wodurch eine Montage des Lamellenventils 210' erleich¬ tert wird. In gleicher Weise wie die Lamellen 212 erstreckt sich der Fänger 214, so daß Lamelle 212 und Fänger 214 nur mit ihren vorderen Bereichen durch die Öffnung 188 in den Hohlraum 184 hineinragen und somit einfach montierbar sind.

Claims

A N S P R Ü C H E
Kompressor umfassend einen Spiralverdichter mit einem ersten Verdichterkörper und einem zweiten Verdichter¬ körper, deren in Form einer Kreisevolvente ausgebildete Spiralrippen ineinandergreifen und relativ zueinander in einer um eine Achse orbitierenden Bewegung bewegbar sind, wobei ein zu verdichtendes Medium eingangsseitig angesaugt, in zwischen den Verdichterkörpern gebildeten Kammern sukzessive verdichtet und ausgangsseitig abge¬ geben wird, einen Antriebsmotor und einen vom Antriebs¬ motor getriebenen Exzenter zum Erzeugen der orbitieren¬ den Bewegung eines der Verdichterkörper, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eines der Verdichterelemente (40, 42) eine Spiralrippe (160, 162) mit einem im Bereich eines inneren Endes (180, 182) liegenden Auslaßkanal (184) aufweist, in welchen eine in einer Wand (192) des Endes (180) liegende Auslaßöffnung (190) mündet.
Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Auslaßkanal (184) mündende Auslaßöffnung (190) in Richtung der Achse (16) gesehen in einem mittigen Bereich der Wand (192) angeordnet ist. 3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Auslaßkanal durch einen Hohlraum (184) in dem Ende (180) der Spiralrippe (160) gebildet ist.
4. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Auslaßöffnung (190) aufweisenden Spiralrippe (160) eine die Ausla߬ öffnung (190) umgebende Führungstasche (200) vorgesehen ist.
5. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungstasche (200) so an dem Ende (180) der Spiralrippe (160) angeordnet ist, daß in einer Endstellung der orbitierenden Bewegung die Spiralrippe (162) des anderen Verdichterkörpers (42) mit ihrem Ende (182) beiderseits der Führungstasche (200) in linienförmigen Bereichen (194, 196) dichtend anliegt.
6. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßöffnung (190) ein Auslaßventil (210) zugeordnet ist.
7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (210) druckgesteuert ist.
8. Kompressor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Auslaßventil (210) die Auslaßöffnung (190) mit einem Ventilkörper (212) übergreift. 9. Kompressor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verankerungselement (216) des Ventils (210) in dem Auslaßkanal (184) im Ende (180) der Spiralrippe (160) angeordnet ist.
10. Kompressor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement (218) außerhalb des Auslaßkanals (184) angeordnet ist.
11. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein inneres Ende (180, 182) mindestens einer der Spiralrippen (160, 162) verdickt ausgebildet ist.
12. Kompressor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralrippen (160, 162) so ausgebildet sind, daß sich im Bereich der Enden (180, 182) die zwei sich ein¬ gangsseitig zwischen den Spiralrippen (160, 162) bilden¬ den Kammern (172, 174) zu einer Kammer (179) vereinigen, welche zwischen den Enden (180, 182) bis zu einem Rest¬ volumen (200, 202) verkleinert wird.
13. Kompressor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Restvolumen (200, 202) sich mindestens über einen Querschnitt einer Auslaßöffnung (190) erstreckt. 14. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (190) außerhalb eines von dem Ende (182) der orbitierenden Spiralrippe (162) überstrichenen Bereichs der Boden¬ fläche (164) des stationären Verdichterkörpers (40) liegt.
15. Kompressor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verdichter¬ körpern eine radiale und eine axiale Dichtkraft wirkt, daß zwischen dem Exzenter ( 34 ) und dem orbitierenden Verdichterkörper (42) eine die zur Achse (16) radiale Dichtkraft erzeugende Dichtkrafterzeugungseinheit (36) vorgesehen ist, in deren Druckraum (102) ein Druckmedium wirkt, welchesr unter einem zum ausgangsseitigen Druck des zu verdichtenden Mediums proportionalen Druck steht.
16. Kompressor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkrafterzeugungseinheit (36) mit dem Exzenter (34) und die Achse (16) mitrotiert.
17. Kompressor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Dichtkrafterzeugungseinheit (36) als Doppelzylinder mit zwei gegeneinander wirkenden Druck¬ räumen (102, 104) ausgebildet ist und daß in einem der Druckräume (102, 104) der zum ausgangsseitigen Druck proportionale Druck wirkt und in dem anderen ein Referenzdruck. 18. Kompressor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzdruck ein zum ausgangsseitigen Druck propor¬ tionaler Druck ist.
19. Kompressor nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkrafterzeugungseinheit (36) einen Innenkörper (80) und einen Außenkörper ( 100) aufweist, die relativ zueinander in einer Richtung ver¬ schiebbar sind und daß einer derselben drehfest auf dem Exzenterzapfen (34) sitzt.
20. Kompressor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper (100) über ein Drehlager (122) auf den bewegbaren Verdichterkörper (42) wirkt.
21. Kompressor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß aufgrund der Druckdifferenz zwischen den Druckräumen (102, 104) der Außenkörper (100) relativ zum Innenkörper (80) radial zur Achse (16) und in Richtung der Exzentrizität des Exzenters (34) mit der radialen Dichtkraft beaufschlagt ist.
22. Kompressor nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckleitung (64, 66, 68) zu dem unter dem ausgangsseitigen Druck proportionalen Druck stehendem Druckraum (102) durch den Exzenter (34) führt. 23. Kompressor nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Verdichterkörper (42) axial in Richtung des anderen (40) mit einem Medium beaufschlagt ist, dessen Druck proportional zum aus¬ gangsseitigen Druck ist.
24. Kompressor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß über einer rückseitigen Stirnfläche (140) des Ver¬ dichterkörpers (42) eine Axialdruckkammer (148) ange¬ ordnet ist.
25. Kompressor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdruckkammer ( 148 ) einen in axialer Richtung teleskopähnlich verschiebbaren Dichtring (136) aufweist.
26. Kompressor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring ( 136 ) in der axialen Richtung federbeauf¬ schlagt ist.
27. Kompressor nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Axialdruckkammer (148) die Dichtkrafterzeugungseinheit (36) angeordnet ist.
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