WO2024086860A1

WO2024086860A1 - Spiralverdichter

Info

Publication number: WO2024086860A1
Application number: PCT/AT2022/000014
Authority: WO
Inventors: Florian Karl AUSSERER
Original assignee: Ausserer Florian Karl
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Spiralverdichter (1) zum Verdichten eines Fluids, wobei der Spiralverdichter (1) ein Verdichtergehäuse (2) mit einer Fluideinströmöffnung (3) und einer Fluidausströmöffnung (4) sowie einen gehäusefesten Spiralträger (5) mit einer gehäusefesten Spirale (6) und einen bewegbaren Spiralträger (7) mit einer bewegbaren Spirale (8) aufweist, wobei zum Verdichten des Fluids ein Fluidströmungskanal (10) von der Fluideinströmöffnung (3) durch Zwischenräume (11) zwischen den Spiralen (6, 8) hindurch zur Fluidausströmöffnung (4) führt und in der bewegbaren Spirale (8) eine erste Dichtungsaufnahmenut (13) mit einer darin angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung (14) mit einer ersten Dichtungsfläche (15) ausgebildet ist, und in der gehäusefesten Spirale (6) eine zweite Dichtungsaufnahmenut (17) mit einer darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung (18) mit einer zweiten Dichtungsfläche (19) ausgebildet ist, wobei jeweils Druckbeaufschlagungsleitungen (20, 21) auf einer der jeweiligen Dichtungsfläche (15, 19) gegenünberliegenden Seite der jeweiligen spiralförmigen Dichtung (14, 18) in die jeweilige Dichtungsaufnahmenut (13) münden.

Description

Spiralverdichter

Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter zum Verdichten eines Fluids, insbesondere eines Gases, wobei der Spiralverdichter ein Verdichtergehäuse mit einer Fluideinströmöffnung und einer Fluidausströmöffnung aufweist, und ein gehäusefester Spiralträger mit einer gehäusefesten Spirale ortsfest im Verdichtergehäuse und ein bewegbarer Spiralträger mit einer bewegbaren Spirale bewegbar im Verdichtergehäuse angeordnet sind und die bewegbare Spirale mittels eines Exzenters des Spiralverdichters antreibbar ist, wobei zum Verdichten des Fluids ein Fluidströmungskanal von der Fluideinströmöffnung durch Zwischenräume zwischen den Spiralen hindurch zur Fluidausströmöffnung führt und in einer vom bewegbaren Spiralträger weg weisenden Stirnfläche der bewegbaren Spirale eine erste Dichtungsaufnahmenut mit einer darin angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung ausgebildet ist, wobei die bewegbare Spirale mit einer ersten Dichtungsfläche der ersten spiralförmigen Dichtung am gehäusefesten Spiralträger anliegt, und in einer vom gehäusefesten Spiralträger weg weisenden Stirnfläche der gehäusefesten Spirale eine zweite Dichtungsaufnahmenut mit einer darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung ausgebildet ist, wobei die gehäusefeste Spirale mit einer zweiten Dichtungsfläche der zweiten spiralförmigen Dichtung am bewegbaren Spiralträger anliegt, und wobei erste Druckbeaufschlagungsleitungen von den Zwischenräumen durch die bewegbare Spirale hindurch in die erste Dichtungsaufnahmenut und zweite Druckbeaufschlagungsleitungen von den Zwischenräumen durch die gehäusefeste Spirale hindurch in die zweite Dichtungsaufnahmenut führen.

Solche Spiralverdichter sind beim Stand der Technik bekannt. Sie werden auch häufig als Scrollverdichter bezeichnet. Gattungsgemäßen Stand der Technik zeigt die CN 109058111 A.

In dieser Schrift mündet die Druckbeaufschlagungsleitung jeweils seitlich in die Dichtungsaufnahmenut. Dabei ist es bei dieser Schrift von der Stellung der spiralförmigen Dichtung in der Dichtungsaufnahmenut abhängig, ob die Druckbeaufschlagungsleitung von der spiralförmigen Dichtung abgedeckt wird oder nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spiralverdichter der eingangs genannten Art zu verbessern.

Hierfür schlägt die Erfindung vor, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen auf einer der ersten Dichtungsfläche gegenüberliegenden Seite der ersten spiralförmigen Dichtung in die erste Dichtungsaufnahmenut münden und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen auf einer der zweiten Dichtungsfläche gegenüberliegenden Seite der zweiten spiralförmigen Dichtung in die zweite Dichtungsaufnahmenut münden.

Ein wesentlicher Vorteil davon, dass die jeweiligen Druckbeaufschlagungsleitungen auf der der jeweiligen Dichtungsfläche gegenüberliegenden Seite der jeweiligen spiralförmigen Dichtung in die jeweilige Dichtungsaufnahmenut münden, besteht darin, dass die spiralförmige Dichtung unabhängig von ihrer Stellung in der Dichtungsaufnahmenut auf ihrer der Dichtungsfläche entgegenliegenden Seite über die jeweilige Druckbeaufschlagungsleitung mit Druck beaufschlagt werden kann. Es kann im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik nicht dazu kommen, dass die jeweilige spiralförmige Dichtung die jeweilige Druckbeaufschlagungsleitung so abdeckt bzw. so verschließt, dass eine Druckbeaufschlagung über die Druckbeaufschlagungsleitung verhindert ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die jeweilige spiralförmige Dichtung in der jeweiligen Dichtungsaufnahmenut auch im Ruhezustand vorgespannt eingebaut werden kann. Außerdem erlaubt es die Erfindung, dass die spiralförmige Dichtung über ihren gesamten Lebenszyklus auch bei Verschleiß automatisch nachreguliert wird, da immer sichergestellt ist, dass die jeweilige spiralförmige Dichtung auf der der jeweiligen Dichtungsfläche gegenüberliegenden Seite mit Druck beaufschlagt werden kann.

Bevorzugt mündet die jeweilige Druckbeaufschlagungsleitung an ihrem, der jeweiligen Dichtungsaufnahmenut gegenüberliegenden Ende im Bereich einer Seitenwand der jeweiligen Spirale, welche zu einem Zwischenraum zwischen den Spiralen weist und zwischen der jeweiligen Stirnfläche der jeweiligen Spirale und dem jeweiligen Spiralträger der jeweiligen Spirale angeordnet ist. Dies gilt sowohl für die bewegbare Spirale mit ihrem bewegbaren Spiralträger und der vom bewegbaren Spiralträger weg weisenden Stirnfläche sowie der dort angeordneten ersten Dichtungsaufnahmenut, wie auch für die gehäusefeste Spirale mit dem gehäusefesten Spiralträger und der vom gehäusefesten Spiralträger weg weisenden Stirnfläche und der dort angeordneten zweiten Dichtungsaufnahmenut.

Auch erfindungsgemäße Spiralverdichter können als sogenannte Scrollverdichter bezeichnet werden. Sie dienen vorranging dem Verdichten von Gas, wobei der Begriff des Gases auch Gemische von verschiedenen Gasen mit umfasst. Bei dem mittels erfindungsgemäßer Spiralverdichter zu verdichtenden Fluid kann es sich aber auch um ein Medium handeln, welches sowohl gasförmige als auch flüssige Phasen aufweist. Als Beispiel hierfür kann transkritisches Kohlendioxid genannt werden.

Bevorzugte Varianten der Erfindung sehen vor, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils als zumindest eine Bohrung in der bewegbaren Spirale und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils als zumindest eine Bohrung in der gehäusefesten Spirale ausgebildet sind.

Günstig ist es auch, wenn die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils einen abgewinkelten, vorzugsweise einen L-förmigen, Verlauf aufweisen. Insbesondere kann es sich hier um einen, in einem orthogonalen Winkel abgewinkelten Verlauf handeln.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Druckbeaufschlagungsleitungen auf beiden Seiten der Abwinkelung den gleichen Durchmesser aufweisen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils auf einer Seite einer Abwinkelung in ihrem Verlauf einen anderen Durchmesser aufweisen als auf einer dazu gegenüberliegenden Seite. Eine mögliche Ausgestaltungsform sieht z.B. vor, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen und die zweiten

Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils auf einer zum jeweiligen Zwischenraum weisenden Seite einer Abwinkelung in ihrem Verlauf einen größeren Durchmesser aufweisen als auf einer dazu gegenüberliegenden Seite. Um die bewegbare Spirale in der gewünschten Art und Weise zu bewegen, sehen besonders bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vor, dass der Spiralverdichter einen Verbindungsbolzen aufweist, welcher in einem Langloch im gehäusefesten Spiralträger verschiebbar gelagert ist und in einem Langloch im bewegbaren Spiralträger verschiebbar gelagert ist. Hierbei ist günstigerweise vorgesehen, dass die Langlöcher, in einer Draufsicht gesehen, relativ zueinander in einem spitzen Winkel angeordnet sind. Durch das Zusammenwirken des in den Langlöchern geführten Verbindungsbolzens mit dem Exzenter, welcher die bewegbare Spirale antreibt, kann sichergestellt werden, dass die bewegbare Spirale orbitierend im Verdichtergehäuse und damit auch in der gehäusefesten Spirale bewegt wird. Man könnte in diesem Fall somit bei der bewegbaren Spirale auch von einer orbitierenden Spirale und beim bewegbaren Spiralträger von einem orbitierenden Spiralträger sprechen. Der Exzenter sitzt günstigerweise exzentrisch auf einer Antriebswelle, welche durch ihre Drehung um ihre Längsachse eine entsprechend exzentrische Bewegung des Exzenters und damit die entsprechende Bewegung der bewegbaren Spirale hervorruft. An dieser Antriebswelle können eigene Motoren des Spiralverdichters, aber auch externe Motoren oder sonstige Antriebe angeschlossen werden. Natürlich wäre es auch denkbar, den Exzenter direkt ohne eine entsprechende Antriebswelle anzutreiben.

Eine erste Gruppe von erfindungsgemäßen Spiralverdichtern sieht vor, dass in der ersten Dichtungsaufnahmenut zwischen der darin angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung und den in,die erste Dichtungsaufnahmenut mündenden ersten Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils ein die jeweilige erste Druckbeaufschlagungsleitung abdeckender Deckel angeordnet ist und in der zweiten Dichtungsaufnahmenut zwischen der darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung und den in die zweite Dichtungsaufnahmenut mündenden zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen jeweils ein die jeweilige zweite Druckbeaufschlagungsleitung abdeckender Deckel angeordnet ist. Diese, die jeweilige Druckbeaufschlagungsleitung abdeckenden, Deckel sind günstigerweise bewegbar an oder in der Druckbeaufschlagungsleitung gelagert, sodass über sie entsprechend in der jeweiligen Druckbeaufschlagungsleitung vorhandener Druck auf die entsprechende spiralförmige Dichtung übertragen werden kann. Man könnte auch davon sprechen, dass die abdeckenden Deckel auf die Druckbeaufschlagungsleitung nur aufgelegt oder in diese nur locker eingesteckt sind.

In anderen Ausgestaltungsformen der Erfindung kann auf diese abdeckenden Deckel aber auch ganz verzichtet werden. Dies ist z.B. dann möglich, wenn die erste spiralförmige Dichtung als Einlegeteil ausgebildet und in die erste Dichtungsaufnahmenut eingelegt ist und die zweite spiralförmige Dichtung als Einlegeteil ausgebildet und in die zweite Dichtungsaufnahmenut eingelegt ist.

Alternativ ist es aber auch möglich, dass die erste spiralförmige Dichtung in die erste Dichtungsaufnahmenut als Spritzgussteil eingespritzt ist oder als 3D-Druck-Teil eingedruckt ist, und/oder dass die zweite spiralförmige Dichtung in die zweite Dichtungsaufnahmenut als Spritzgussteil eingespritzt oder als 3D-Druck-Teil eingedruckt ist. In diesem Fall, in der die jeweilige spiralförmige Dichtung in die jeweilige Dichtungsnut eingespritzt oder eingedruckt wird, kann mit den Deckeln verhindert werden, dass bei dem Spritzgussvorgang bzw. 3D- Druck-Vorgang Material der jeweiligen spiralförmigen Dichtung unbeabsichtigt in die jeweilige Druckbeaufschlagungsleitung eindringt.

Sowohl die erste spiralförmige Dichtung als auch die zweite spiralförmige Dichtung besteht günstigerweise aus einem Polymer oder aus einem Polymer mit einem Trockengleitstoff und/oder mit Verstärkungsfasern. Als Polymere können z.B. Polyetheretherketon, Polyamidimid, Polyoximethylen, Polykethon, Polyamid oder auch Polyethylentereftalat zum Einsatz kommen. Als Trockengleitstoffe können z.B. Polytetraflurethylen oder Molypdendisulphit verwendet werden. Als Verstärkungsfasern kommen z.B. Glasfasern oder Kohlefasern in Frage.

Der gehäusefeste Spiralträger mit der gehäusefesten Spirale wie auch der bewegbare Spiralträger mit der bewegbaren Spirale sowie auch die verschiedenen Bestandteile des Verdichtergehäuses können bevorzugt jeweils einen Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Gusseisen aufweisen. Bevorzugt ist auf diesen Grundkörper eine Beschichtung aufgebracht. Bei der Beschichtung kann es sich z.B. um eine Nickelphosphorschicht, um eine Aluminiumoxidschicht oder auch um eine trockenschmierende Gleitlackschicht handeln. Auch eine Kombination aus zumindest zwei dieser Schichten ist möglich. Diese Beschichtungen können direkt auf den jeweiligen Grundkörper aufgebracht sein. Es kann auf dem Grundkörper aber auch eine offenporige Haftschicht vorhanden sein, auf der dann die Beschichtung aufgebracht ist.

Bei einem Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung kann es sich bei der Haftschicht z.B. um eine offenporige Aluminiumoxidschicht, wie z.B. Eloxal oder um verdichtetes Harteloxal handeln. Eine andere Variante einer Träger- bzw. verdichterst besteht in einer offenporigen plasmachemisch oxidierten Aluminiumschicht. Bei Grundkörpern aus Gusseisen können die Träger bzw. Haftschichten z.B. durch Phosphatieren oder Sandstrahlen ausgebildet sein.

Soweit nicht sinnentfremdend sind die hier verwendeten Begriffe „ein" bzw. „eine" auch im Sinne von „zumindest ein" bzw. „zumindest eine" zu verstehen. Die Bezeichnungen „erste" und „zweite" bei den Begriffen der Dichtungsaufnahmenut, der spiralförmigen Dichtung, der Dichtungsfläche und der Druckbeaufschlagungsleitung usw. dienen rein der Unterscheidbarkeit und haben sonst keine tiefere Bedeutung. Sie könnten auch vertauscht verwendet werden.

Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der Erfindung werden exemplarisch in der nachfolgenden Figurenbeschreibung anhand von verschiedenen Ausführungsvarianten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 22 Darstellungen zu einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eines Spiralverdichters;

Fig. 23 bis 29 Darstellungen zu einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eines Spiralverdichters

Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters 1 in einer Seitenansicht auf das Verdichtergehäuse 2, welches hier in diesem Beispiel aus drei Gehäuseteilen 5, 32 und 33 zusammengesetzt ist. In das Gehäuseteil 5 ist der gehäusefeste Spiralträger in beiden Ausführungsbeispielen integriert, sodass bei diesem Gehäuseteil fortan gleich vom gehäusefesten Spiralträger 5 gesprochen wird. Der gehäusefeste Spiralträger 5 könnte mit der gehäusefesten Spirale 6 aber auch als zunächst separates Teil gefertigt und dann ortsfest im Verdichtergehäuse 2 angeordnet werden. Auf der Unterseite steht aus dem Verdichtergehäuse 2 die Antriebswelle 34 hervor. An diese Antriebswelle 34 kann ein beliebiger Drehantrieb wie z.B. ein Elektromotor oder dergleichen angeschlossen werden, um den bewegbaren Spiralträger 7 mit der bewegbaren Spirale 8 in der weiter unten noch näher geschilderten Art und Weise innerhalb des Verdichtergehäuses 2 zu bewegen.

In Fig. 1 sieht man auch die Fluideinströmöffnung 3 im Bereich des gehäusefesten Spiralträgers 5 sowie die oben aus dem Verdichtergehäuse 2 herausführende Fluidausströmöffnung 4 .

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Spiralverdichter 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels. Außer den bereits genannten Teilen sind hier auch die Schrauben 35 zu sehen, mit denen der gehäusefeste Spiralträger 5 am Gehäuseteil 32 befestigt ist. Außerdem ist in Fig. 2 die Schnittlinie A-A eingezeichnet. Den Vertikalschnitt entlang dieser Schnittlinie A-A durch den Spiralverdichter 1 gemäß Fig. 2 sieht man in Fig. 3.

Betrachtet man Fig. 3, so sieht man dort den gehäusefesten Spiralträger 5 mit der gehäusefesten Spirale 6. Beide sind ortsfest im Verdichtergehäuse 2 angeordnet. Man sieht auch den bewegbaren Spiralträger 7 mit der bewegbaren Spirale 8.

Diese beiden Teile sind bewegbar im Verdichtergehäuse 2 angeordnet. Die bewegbare Spirale 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel zusammen mit dem bewegbaren Spiralträger 7 mittels eines Exzenters 9 antreibbar. Dieser Exzenter 9 sitzt exzentrisch auf der Antriebswelle 34. Die Antriebswelle 34 ist sowohl durch das Gehäuseteil 32 als auch durch das Gehäuseteil 33 hindurchgeführt und dort mit entsprechenden Lagern 39, welche hier als Kugellager ausgeführt sind, drehbar gelagert. Der Sprengring 40 hält eines der Lager 39 im Gehäuseteil 32 fest.

Der Exzenter 9 greift mittels eines Lagers 39, welches hier ebenfalls als Kugellager ausgeführt ist, in den bewegbaren Spiralträger 7 ein. Der bewegbare Spiralträger 7 ist zusammen mit der bewegbaren Spirale 8 in einem entsprechenden Freiraum sowohl des Gehäuseteils 32 als auch des gehäusefesten Spiralträgers 5 angeordnet und dort mittels des Exzenters 9 bzw. der Antriebswelle 34 bewegbar gelagert. Der Dichtungsring 25 sorgt für eine entsprechende Abdichtung gegen das Gehäuseteil 32.

Zum Verdichten des Fluids führt ein Fluidströmungskanal 10 von der Fluideinströmöffnung 3 durch Zwischenräume 11 zwischen den Spiralen 6 und 8 hindurch zur zentral über dem gehäusefesten Spiralträger 5 angeordneten Fluidausströmöffnung 4.

Im Bereich der Fluidausströmöffnung 4 befindet sich in bevorzugten Ausgestaltungsformen, wie hier dargestellt, ein Überdruckventil 36, welches nur dann öffnet, wenn das zwischen den Spiralen 6 und 8 verdichtete Fluid unter einem entsprechend hohen Druck steht. Ist das Überdruckventil 36 geöffnet, so kann das entsprechend verdichtete Fluid über die Fluidausströmöffnung 4 ausströmen.

Konkret weist dieses Überdruckventil 36 in diesem

Ausführungsbeispiel einen Verschlussstift 37 auf, welcher den

Fluidströmungskanal 10 entsprechend verschließen kann. Dieser Verschlussstift 37 ist mittels einer Druckfeder 38 an dem mit dem Verdichtergehäuse 2 fix verbundenen Stützkörper 41 abgestützt. Die Druckfeder 38 spannt den Verschlussstift 37 in Richtung hin zur Schließstellung des Überdruckventils 36 vor. Durch die Auswahl einer entsprechenden Druckfeder 38 kann so der Druckschwellwert eingestellt werden, ab dem das Überdruckventil 36 öffnet. Natürlich könnten an dieser Stelle auch anderweitig ausgebildete Überdruckventile 36 zum Einsatz kommen. Die hier gezeigte Variante ist natürlich nur ein Beispiel .

In der vom bewegbaren Spiralträger 7 weg weisenden Stirnfläche 12 der bewegbaren Spirale 8 befindet sich eine erste Dichtungsaufnahmenut 13 mit einer darin angeordneten, ersten spiralförmigen Dichtung 14. Die bewegbare Spirale 8 liegt mit einer ersten Dichtungsfläche 15 der ersten spiralförmigen Dichtung 14 am gehäusefesten Spiralträger 5 an. Der bewegbare Spiralträger 7 dieses ersten Ausführungsbeispiels ist separat in Fig. 19 dargestellt.

In einer vom gehäusefesten Spiralträger 5 weg weisenden Stirnfläche 16 der gehäusefesten Spirale 6 ist eine zweite Dichtungsaufnahmenut 17 mit einer darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung 18 ausgebildet. Die gehäusefeste Spirale 6 liegt mit einer zweiten Dichtungsfläche 19 der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 am bewegbaren Spiralträger 7 an. Der gehäusefeste Spiralträger 5 dieses ersten Ausführungsbeispiels ist separat in Fig. 9 dargestellt. Die spiralförmigen Dichtungen 14 und 18 mit ihren

Dichtungsflächen 15 und 19 sorgen für eine entsprechende Abdichtung der jeweiligen Spiralen 6 und 8 gegen die jeweils anderen Spiralträger 5 und 7. Um die spiralförmigen Dichtungen 14 und 18 mit ihren jeweiligen Dichtungsflächen 15 und 19 gegen die entsprechenden Spiralträger 5 und 7 zu drücken, werden sie mit Druck aus den Zwischenräumen 11 beaufschlagt. Hierzu führen erste Druckbeaufschlagungsleitungen 20 von den Zwischenräumen 11 durch die bewegbare Spirale 8 hindurch in die erste Dichtungsaufnahmenut 13. Zweite

Druckbeaufschlagungsleitungen 21 führen entsprechend von den Zwischenräumen 11 durch die gehäusefeste Spirale 6 in die zweite Dichtungsaufnahmenut 17. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen 20 auf einer der ersten Dichtungsfläche 15 gegenüberliegenden Seite der ersten spiralförmigen Dichtung 14 in die erste Dichtungsaufnahmenut 13 münden und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen 21 auf einer der zweiten Dichtungsfläche 19 gegenüberliegenden Seite der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 in die zweite Dichtungsaufnahmenut 17 münden.

Der Verlauf der Druckbeaufschlagungsleitungen 20 und 21 wird weiter hinten noch im Detail erläutert.

Fig. 4 zeigt eine Explosionsdarstellung der einzelnen Teile des Spiralverdichters 1 dieses ersten Ausführungsbeispiels.

Zum Verdichten des Fluids führt die bewegbare Spirale 8 mit dem bewegbaren Spiralträger 7 in an sich beim Stand der Technik bekannter Art und Weise eine sogenannte orbitierende Bewegung aus, welche durch das Zusammenspiel der Bewegung des Exzenters 9 mit der weiter hinten noch geschilderten Verbindung des bewegbaren Spiralträgers 7 über den Verbindungsbolzen 28 mit dem gehäusefesten Spiralträger 5 hervorgerufen wird. Durch diese orbitierende Bewegung der bewegbaren Spirale 8 verändern sich permanent die Zwischenräume 11 zwischen der gehäusefesten Spirale 6 und der bewegbaren Spirale 8 in der Art und Weise, dass über die Fluideinströmöffnung 3 angesaugtes Fluid entlang des Fluidströmungskanals 10 in den Zwischenräumen 11 zwischen den Spiralen 6 und 8 transportiert und gleichzeitig verdichtet wird, sodass es im verdichteten Zustand aus dem zentralen Bereich zwischen den Spiralen 6 und 8 bei entsprechend geöffnetem Überdruckventil 36 aus der Fluidausströmöffnung 4 ausströmen kann.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen jeweils Horizontalschnitte durch den gehäusefesten Spiralträger 5 und die Spiralen 6 und 8 entlang der Schnittlinie B-B aus Fig. 3, wobei in den Fig. 5 bis 8 verschiedene Relativstellungen zwischen den Spiralen 6 und 8 in Form von Momentaufnahmen der orbitierenden Bewegung dargestellt sind. Da diese Art der Verdichtung von Fluiden mittels entsprechender Spiralverdichter 1 an sich bekannt ist, muss dies nicht weiter erläutert werden.

Die Fig. 9 bis 15 zeigen nun verschiedene Darstellungen des gehäusefesten Spiralträgers 5 mit der gehäusefesten Spirale sowie der ersten spiralförmigen Dichtung 14 dieses ersten Ausführungsbeispiels. Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf den gehäusefesten Spiralträger 5, wobei die zweite spiralförmige Dichtung 18 und auch die weiter hinten noch erläuterten Deckel 31 explosionsartig aus dem gehäusefesten Spiralträger 5 herausgelöst dargestellt sind. Fig. 10 zeigt eine Ansicht von unten auf den gehäusefesten Spiralträger 5. Fig. 11 zeigt den Schnitt entlang der Schnittlinie C-C aus Fig. 10, Fig. 12 den Schnitt entlang der Schnittlinie D-D aus Fig. 10, Fig. 13 den Bereich G aus Fig. 12 vergrößert und Fig. 14 einen Schnitt entlang der Schnittlinie E-E aus Fig. 10. Fig. 15 zeigt das Detail F aus Fig. 10 vergrößert und Fig. 16 eine Ansicht auf die zweite spiralförmige Dichtung 18 losgelöst vom gehäusefesten Spiralträger 5.

In den Schnitten entlang der Schnittlinien C-C und D-D in Fig. 11 und 12 sieht man gut, wie die zweite spiralförmige Dichtung 18 in der zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 der gehäusefesten Spirale 6 angeordnet ist. Die zweite Dichtungsfläche der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 weist aus der zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 heraus, sodass sie in der in Fig. 3 bereits dargestellten Art und Weise abdichtend am bewegbaren Spiralträger 7 anliegen kann. In Fig. 13 sieht man vergrößert, wie die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 auf einer der zweiten Dichtungsfläche 19 gegenüberliegenden Seite der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 in die zweite Dichtungsaufnahmenut 17 mündet. Im Bereich dieser Mündung ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel ein hier pilzförmig ausgebildeter Deckel 31 angeordnet, welcher die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 abdeckt und auf dieser beweglich aufliegt, sodass der Deckel 31 den auf ihn wirkenden Druck in der Druckbeaufschlagungsleitung 21 auf die zweite spiralförmige Dichtung 18 überträgt, um diese so mit ihrer Dichtungsfläche 19 gegen den bewegbaren Spiralträger 7 zu drücken. Mit seinem, der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 gegenüberliegenden Ende mündet die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 im Bereich einer Seitenwand 27 der gehäusefesten Spirale 6 in einen der Zwischenräume 11, sodass Druck aus dem Zwischenraum 11 durch die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 über den Deckel 31 auf die zweite spiralförmige Dichtung 18 in der geschilderten Art und Weise einwirken kann. Die Druckbeaufschlagungsleitung 21 dient also somit dazu, den Druck aus dem Zwischenraum 11 zum Andrücken der spiralförmigen Dichtung 18 mit ihrer zweiten Dichtungsfläche 19 gegen den bewegbaren Spiralträger 7 zu nutzen. Die Seitenwand 27, in welche die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 mündet, befindet sich zwischen der Stirnfläche 16 der gehäusefesten Spirale 6 und dem gehäusefesten Spiralträger 5.

Dieses hier dargestellte Beispiel zeigt, dass die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 in Form von Bohrungen in der gehäusefesten Spirale 6 ausgebildet sein kann, siehe insbesondere Fig. 13. Im hier konkret gezeigten Beispiel ist die Druckbeaufschlagungsleitung 21 aus zwei ineinander mündenden Bohrungen ausgebildet. Diese sind so zueinander angeordnet, dass die Druckbeaufschlagungsleitung 21 hier in diesem Beispiel einen abgewinkelten Lauf aufweist. Die Abwinkelung 22 bildet einen rechten Winkel. Man kann also auch von einer Druckbeaufschlagungsleitung 21 mit einem L- förmigen Verlauf sprechen, wie dies in Fig. 13 gut zu sehen ist.

In Fig. 13 ist auch gut zu sehen, dass die Druckbeaufschlagungsleitung 21 auf einer Seite der Abwinkelung 22 einen anderen Durchmesser aufweisen kann, als auf einer dazu gegenüberliegenden Seite. Dies ist in Fig. 13 an den beiden Durchmessern 23 und 24 gut zu erkennen. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Druckbeaufschlagungsleitung 21 auf der zum Zwischenraum 11 weisenden Seite der Abwinkelung 22 einen größeren Durchmesser 24 aufweist, als auf der dazu gegenüberliegenden Seite.

Fig. 16 zeigt eine perspektivische Draufsicht von schräg oben auf die der zweiten Dichtungsfläche 19 gegenüberliegende Seite der zweiten spiralförmigen Dichtung 18, mit der diese in die zweite Dichtungsaufnahmenut 17 eingeführt wird. Zu erkennen sind hier die Ansatzpunkte 26 für die Deckel 31 dieses Ausführungsbeispiels. Außerdem sieht man die Trennkörper 43, welche dazu dienen, den mit Druck beaufschlagten Zwischenraum zwischen der zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 und der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 in voneinander drucktechnisch getrennte Bereiche zu unterteilen. Die Trennkörper 43 greifen hierzu in die in Fig. 14 und 15 dargestellten Trennkörperaufnahmen 42 in der gehäusefesten Spirale 6 ein. Die Trennkörper 43 sind in diesem Ausführungsbeispiel an der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 angeformt. Es ist natürlich auch eine Lösung andersherum denkbar, bei der entsprechende Trennkörperaufnahmen an der zweiten spiralförmigen Dichtung

18 ausgebildet sind und die Trennkörper als Vorsprünge in der zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 ausgebildet sind.

Fig. 17 zeigt eine Schnittdarstellung zum ersten Ausführungsbeispiel analog zu Fig. 3. Der Bereich H aus Fig. 17 ist in Fig. 18 dargestellt. Hier ist noch einmal zu sehen, wie die gehäusefeste Spirale 6 mittels der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 und deren zweiten Dichtungsflächen

19 gegen den bewegbaren Spiralträger 7 abgedichtet ist. Außerdem zeigt Fig. 18 auch, wie die bewegbare Spirale 8 mit der in der ersten Dichtungsaufnahmenut 13 in der Stirnfläche

12 angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung 14 und deren erster Dichtungsfläche 15 abdichtenden gehäusefesten Spiralträger 5 anliegt.

Fig. 19 zeigt nun in einer analogen Darstellung zu Fig. 9 den bewegbaren Spiralträger 7 mit der bewegbaren Spirale 8 und der, in deren Stirnfläche 12 ausgebildeten ersten Dichtungsaufnahmenut 13. Die dort angeordnete erste spiralförmige Dichtung 14 und die Deckel 31 sind in Fig. 19 wiederum explosionsartig aus der ersten Dichtungsaufnahmenut

13 herausgehoben dargestellt. An der ersten spiralförmigen Dichtung 14 sind wiederum entsprechende Trennkörper 43 ausgebildet, welche wiederum in entsprechende Trennkörperaufnahmen 42 der ersten Dichtungsaufnahmenut 13 eingreifen, womit derselbe technische Effekt, wie er zur zweiten spiralförmigen Dichtung 18 und zur zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 oben geschildert wurde. Auch die Ausbildung der ersten Druckbeaufschlagungsleitung 20 sowie ihr technischer Effekt der Druckbeaufschlagung der ersten spiralförmigen Dichtung 14 über die Deckel 31 entspricht dem, wie dies bei der gehäusefesten Spirale 6 umgesetzt und anhand der Fig. 9 bis 15 erläutert wurde, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen in Analogie auf das oben Geschilderte verwiesen wird. In Fig. 19 ist auch noch das Langloch 30 im bewegbaren Spiralträger 7 zu sehen, in dem der Verbindungsbolzen 28 verschiebbar gelagert ist.

Fig. 20 zeigt einen zu Fig. 3 analogen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel und Fig. 21 den Bereich I aus Fig. 20 vergrößert. In Fig. 21 ist noch einmal gut zu sehen, wie die in den Stirnseiten 12 der bewegbaren Spirale 8 in der dort vorgesehenen ersten Dichtungsaufnahmenut 13 angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung 14 mit ihren ersten Dichtungsflächen 15 am gehäusefesten Spiralträger 5 abdichtend anliegt. Für alle Details ist bei der bewegbaren Spirale 8 analog das vorab Gesagte zur gehäusefesten Spirale 6 mit ihrer zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 und der darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung 18 und der zweiten Druckbeaufschlagungsleitung 21 anzuwenden.

In dem perspektivisch dargestellten Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des Spiralverdichters 1 gemäß Fig. 22 ist zu sehen, wie der Verbindungsbolzen 28 sowohl im Langloch 29 des gehäusefesten Spiralträgers 5 als auch im Langloch 30 des bewegbaren Spiralträgers 7 verschiebbar gelagert ist. Durch das Zusammenwirken dieser verschiebbaren Lagerung des gemeinsamen Verbindungsbolzens 28 in den beiden Langlöchern 30 und 29 mit der exzentrischen Lagerung des bewegbaren Spiralträgers 7 auf dem Exzenter 9 und beim entsprechenden Drehen der Antriebswelle 34 entsteht die gewünschte orbitierende Bewegung der bewegbaren Spirale 8. Bei dieser Bewegung wird der Verbindungsbolzen 28 sowohl im Langloch 29, also im gehäusefesten Spiralträger 5 als auch im Langloch 30, also im bewegbaren Spiralträger 7 verschoben.

In einer Draufsicht gesehen, sind die Langlöcher 29 und 30 relativ zueinander in einem spitzen Winkel angeordnet.

Anhand der Fig. 23 bis 29 wird nun nachfolgend noch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Spiralverdichters 1 erläutert. Dieses entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, sodass auch nur noch auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen wird. Ansonsten wird auf die obigen Schilderungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.

Ein erster wesentlicher Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, dass in dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 23 bis 29 keine Deckel 31 vorhanden sind. Der über die erste Druckbeaufschlagungsleitung 20 und die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 übertragene Druck aus den Zwischenräumen 11 wirkt daher in diesem zweiten Ausführungsbeispiel direkt auf die erste spiralförmige Dichtung 14 bzw. die zweite spiralförmige Dichtung 18 ein, um diese mit ihren ersten und zweiten Dichtungsflächen 15 und 19 an die entsprechenden Spiralträger 5 und 7 anzudrücken. Fig. 23 zeigt wiederum eine Ansicht auf den gehäusefesten Spiralträger 5 dieses zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die zweite spiralförmige Dichtung 18 aus der zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 herausgelöst dargestellt ist. Fig. 24 zeigt die zweite spiralförmige Dichtung 18 dieses zweiten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht auf die, der zweiten Dichtungsfläche 19 gegenüberliegende Seite. Da in diesem Ausführungsbeispiel keine Deckel 31 vorhanden sind, gibt es auf der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 eben auch keine Ansatzpunkte 26. Dasselbe gilt für die zusammen mit dem bewegbaren Spiralträger 7 und der bewegbaren Spirale 8 dieses zweiten Ausführungsbeispiels dargestellte erste spiralförmige Dichtung 14. Fig. 26 zeigt einen entsprechenden Vertikalschnitt durch den Spiralverdichter 1 dieses zweiten Ausführungsbeispiels. Der vergrößerte Bereich J aus Fig. 26 ist in Fig. 27 dargestellt. Hier ist gut zu sehen, wie die zweite spiralförmige Dichtung 18 in der zweiten Dichtungsaufnahmenut 17 der gehäusefesten Spirale 6 angeordnet ist und mit ihrer Dichtungsfläche 19 abdichtend am bewegbaren Spiralträger 7 anliegt. Man sieht in Fig. 27 auch gut, wie die zweite Druckbeaufschlagungsleitung 21 dieses Ausführungsbeispiels direkt bis zu der, der zweiten Dichtungsfläche 19 gegenüberliegenden Seite der zweiten spiralförmigen Dichtung 18 führt.

Fig. 28 zeigt noch einmal einen Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel des Spiralverdichters 1. Der dort gekennzeichnete Bereich K ist in Fig. 29 vergrößert dargestellt. Hier sieht man, wie die in den Stirnflächen 12 der bewegbaren Spirale 8 in der ersten Dichtungsaufnahmenut 13 angeordnete erste spiralförmigen Dichtung 14 mit ihrer ersten Dichtungsfläche 15 abdichtend am gehäusefesten Spiralträger 5 anlieget. Auch hier fehlen, wie gesagt, die Deckel 31, sodass der aus den Zwischenräumen 11 übertragene Druck über die erste Druckbeaufschlagungsleitung 20 jeweils direkt auf die der ersten Dichtungsfläche 15 gegenüberliegenden Seite der ersten spiralförmigen Dichtung 14 einwirkt.

Bei den spiralförmigen Dichtungen 14 und 18 dieses zweiten Ausführungsbeispiels handelt es sich bevorzugt um Einlegeteile, welche zunächst separat gefertigt und dann in die entsprechenden Dichtungsaufnahmenuten 13 und 17 eingelegt werden.

Beim ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spiralverdichters gemäß der Fig. 1 bis 22 kann es sich bei den spiralförmigen Dichtungen 14 und 18 ebenfalls um solche Einlegeteile handeln. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist es aufgrund der Deckel 31 aber auch möglich, die spiralförmigen Dichtungen 14 und 18 als Spritzgussteile oder als 3D-Druck-Teile auszuführen, indem man sie direkt in die jeweiligen Dichtungsaufnahmenuten 13 und 17 einspritzt oder eindruckt.

L e g e n d e zu den Hinweisziffern:

Spiralverdichter 21 zweite Verdichtergehäuse Druckbeaufschlagungs-

Fluideinströmöffnung leitung Fluidausströmöffnung 22 Abwinkelung gehäusefester 23 Durchmesser

Spiralträger 24 Durchmesser gehäusefeste Spirale 25 Dichtungsring bewegbarer Spiralträger 26 Ansatzpunkt bewegbare Spirale 27 Seitenwand Exzenter 28 Verbindungsbolzen

Fluidströmungskanal 29 Langloch Zwischenraum 30 Langloch

Stirnfläche 31 Deckel erste 32 Gehäuseteil

Dichtungsaufnahmenut 33 Gehäuseteil erste spiralförmige 34 Antriebswelle Dichtung 35 Schraube erste Dichtungsfläche 36 Überdruckventil Stirnfläche 37 Verschlussstift zweite 38 Druckfeder

Dichtungsaufnahmenut 39 Lager zweite spiralförmige 40 Sprengring Dichtung 41 Stützkörper zweite Dichtungsfläche 42 Trennkörperaufnahme erste 43 Trennkörper

Druckbeaufschlagungs- leitung

Claims

Patentansprüche Spiralverdichter (1) zum Verdichten eines Fluids, insbesondere eines Gases, wobei der Spiralverdichter (1) ein Verdichtergehäuse (2) mit einer Fluideinströmöffnung (3) und einer Fluidausströmöffnung (4) aufweist, und ein gehäusefester Spiralträger (5) mit einer gehäusefesten Spirale (6) ortsfest im Verdichtergehäuse (2) und ein bewegbarer Spiralträger (7) mit einer bewegbaren Spirale (8) bewegbar im Verdichtergehäuse (2) angeordnet sind und die bewegbare Spirale (8) mittels eines Exzenters (9) des Spiralverdichters (1) antreibbar ist, wobei zum Verdichten des Fluids ein Fluidströmungskanal (10) von der Fluideinströmöffnung (3) durch Zwischenräume (11) zwischen den Spiralen (6, 8) hindurch zur Fluidausströmöffnung (4) führt und in einer vom bewegbaren Spiralträger (7) weg weisenden Stirnfläche (12) der bewegbaren Spirale (8) eine erste Dichtungsaufnahmenut (13) mit einer darin angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung (14) ausgebildet ist, wobei die bewegbare Spirale (8) mit einer ersten Dichtungsfläche (15) der ersten spiralförmigen Dichtung (14) am gehäusefesten Spiralträger (5) anliegt, und in einer vom gehäusefesten Spiralträger (5) weg weisenden Stirnfläche (16) der gehäusefesten Spirale (6) eine zweite Dichtungsaufnahmenut (17) mit einer darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung (18) ausgebildet ist, wobei die gehäusefeste Spirale (6) mit einer zweiten Dichtungsfläche (19) der zweiten spiralförmigen Dichtung (18) am bewegbaren Spiralträger (7) anliegt, und wobei erste Druckbeaufschlagungsleitungen (20) von den Zwischenräumen (11) durch die bewegbare Spirale (8) hindurch in die erste Dichtungsaufnahmenut (13) und zweite Druckbeaufschlagungsleitungen (21) von den Zwischenräumen (11) durch die gehäusefeste Spirale (6) hindurch in die zweite Dichtungsaufnahmenut (17) führen, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen (20) auf einer der ersten Dichtungsfläche (15) gegenüberliegenden Seite der ersten spiralförmigen Dichtung (14) in die erste Dichtungsaufnahmenut (13) münden und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen (21) auf einer der zweiten Dichtungsfläche (19) gegenüberliegenden Seite der zweiten spiralförmigen Dichtung (18) in die zweite Dichtungsaufnahmenut (17) münden. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen (20) jeweils als zumindest eine Bohrung in der bewegbaren Spirale (8) und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen (21) jeweils als zumindest eine Bohrung in der gehäusefesten Spirale (6) ausgebildet sind. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen (20) und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen (21) jeweils einen abgewinkelten, vorzugsweise einen L-förmigen, Verlauf aufweisen. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen (20) und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen (21) jeweils auf einer Seite einer Abwinkelung (22) in ihrem Verlauf einen anderen Durchmesser (23, 24) aufweisen als auf einer dazu gegenüberliegenden Seite. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Druckbeaufschlagungsleitungen (20) und die zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen (21) jeweils auf einer zum jeweiligen Zwischenraum (11) weisenden Seite einer Abwinkelung (22) in ihrem Verlauf einen größeren Durchmesser (24) aufweisen als auf einer dazu gegenüberliegenden Seite. Spiralverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralverdichter (1) einen Verbindungsbolzen (28) aufweist, welcher in einem Langloch (29) im gehäusefesten Spiralträger (5) verschiebbar gelagert ist und in einem Langloch (30) im bewegbaren Spiralträger (7) verschiebbar gelagert ist. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Langlöcher (29, 30), in einer Draufsicht gesehen, relativ zueinander in einem spitzen Winkel angeordnet sind. Spiralverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Dichtungsaufnahmenut (13) zwischen der darin angeordneten ersten spiralförmigen Dichtung (14) und den in die erste Dichtungsaufnahmenut (13) mündenden ersten Druckbeaufschlagungsleitungen (20) jeweils ein die jeweilige erste Druckbeaufschlagungsleitung (20) abdeckender Deckel (31) angeordnet ist und in der zweiten Dichtungsaufnahmenut (17) zwischen der darin angeordneten zweiten spiralförmigen Dichtung (18) und den in die zweite Dichtungsaufnahmenut (17) mündenden zweiten Druckbeaufschlagungsleitungen (21) jeweils ein die jeweilige zweite Druckbeaufschlagungsleitung (21) abdeckender Deckel (31) angeordnet ist. Spiralverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste spiralförmige Dichtung (14) als Einlegeteil ausgebildet und in die erste Dichtungsaufnahmenut (13) eingelegt ist und die zweite spiralförmige Dichtung (18) als Einlegeteil ausgebildet und in die zweite Dichtungsaufnahmenut (17) eingelegt ist. Spiralverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste spiralförmige Dichtung (14) in die erste Dichtungsaufnahmenut (13) als Spritzgussteil eingespritzt ist oder als 3D-Druck- Teil eingedruckt ist, und/oder dass die zweite spiralförmige Dichtung (18) in die zweite Dichtungsaufnahmenut (17) als Spritzgussteil eingespritzt oder als 3D-Druck-Teil eingedruckt ist.