DE3704874A1 - Spiralkompressor - Google Patents
SpiralkompressorInfo
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Landscapes
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spiralkompressor der
Bauart mit einer treibenden und einer getriebenen
Spirale, welche beide drehen.
Das Grundprinzip des Spiralkompressors ist bekannt.
Der Spiralkompressor ist ein Kompressor der Verdrän
gerbauart, bei dem ein Paar Spiralen so miteinander
zusammenwirken, daß sie eine Verdichtung eines
Fluids bewirken.
Bei einem gewöhnlichen Spiralkompressor steht eine
der Spiralen still und die andere macht eine Umlauf
bewegung relativ zu der stillstehenden Spirale,
um die Verdichtung zu bewirken.
Grundsätzlich ist auch ein Spiralkompressor bekannt,
bei welchem beide Spiralen um ihre eigenen Mitten
drehen.
Fig. 6 zeigt das Prinzip eines Spiralkompressors,
bei dem beide Spiralen drehen. Eine treibende Spirale
1 wird zu einer Drehung um ihre axiale Mitte 0 1
mittels eines Antriebes wie eines Motors, einer
Brennkraftmaschine, einer Turbine oder dgl. veranlaßt.
Eine getriebene Spirale 2 wird ebenfalls dazu veran
laßt, um ihre axiale Mitte 0 2 synchron mit der
treibenden Spirale 1 zu rotieren. Eine Kompressions
kammer 3, welche durch Kombinieren der treibenden
und getriebenen Spiralen 1, 2 gebildet ist, bewegt
sich während der Rotation der beiden Spiralen in
Richtung zu deren Drehmitten hin, wobei das Volumen
der Kammer 3 fortschreitend vermindert wird. Der
in der Kompressionskammer 3 herrschende Gasdruck
steigt an, und ein hochverdichtetes Gas wird über
die Auslaßöffnung 2 c ausgeschoben.
Fig. 6a zeigt einen Zustand der treibenden und
getriebenen Spiralen 1, 2 in Phasenstellung 0°,
bei welcher Gas in die Kompressionskammer 3 eingesaugt
ist. Aufgrund der Rotation der Spiralen passieren
diese nacheinander die Bewegungsphasen 90°, 180°,
270° und 360° (0°), wobei sich die Kompressionskammer
3 fortschreitend zu den Drehmitten hin mit dem
Ergebnis verlagert, daß das Gasvolumen vermindert
wird. Die beiden Spiralen 1, 2 bilden Abdichtungen
aufgrund der gegenseitigen Berührung der Seiten
oder Kontaktflächen der Spiralplatten 1 a, 2 a der
Spiralen 1, 2. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind die Dicht
zonen S radial zu den treibenden und getriebenen
Spiralen 1, 2 aufeinander ausgerichtet, d.h. stehen
im statischen Zustand der Spiralen stets in gleicher
Lagebeziehung.
US-PS 38 84 599 zeigt schematisch einen konventionellen
Spiralkompressor der Bauart, bei dem beide Spiralen
drehen. Dabei ist eine Oldham-Kupplung verwendet,
um eine vorgegebene Phase zwischen der treibenden
Spirale und der getriebenen Spirale einzuhalten
und so ein Drehmoment zu übertragen.
Der konventionelle Spiralkompressor hat folgende
Nachteile. Er weist eine Gleitbaugruppe auf, in
welcher die Konstruktionselemente eine hin- und
hergehende Gleitbewegung zwischen aufeinandergleiten
den Oberflächen erfahren. Demgemäß ist die Masse
groß, und der bekannte Kompressor ist nicht für
hohe Drehzahlen geeignet.
Da eine Oldham-Kupplung um beide Spiralen herum
angeordnet ist, ist der Raumbedarf des Spiralkompres
sors groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Spiralkompressor mit einer verminderten Anzahl
von Bauteilen, einfachem Aufbau und schwingungsarmem
Lauf zu schaffen, der für Hochleistungsbetrieb
bei hohen Drehzahlen geeignet ist.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merk
malen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren
Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführung
eines Spiralkompressors gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführung einer
treibenden Spirale zur Anwendung bei der
Erfindung;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die treibende Spirale
nach Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kombination
aus treibender und getriebener Spirale,
wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwen
det ist;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die wesentlichen
Teile eines Spiralkompressors gemäß einer
anderen Ausführung der Erfindung und
Fig. 6 eine schematische Darstellung, welche das
Funktionsprinzip eines typischen Spiralkompres
sors zeigt, bei dem beide Spiralen rotieren.
Anhand der Fig. 1 sei eine Ausführung des Spiralkom
pressors gemäß der Erfindung beschrieben.
Bezugszahl 6 bezeichnet ein dichtendes Gehäuse.
Innerhalb des Gehäuses 6 ist ein oberer Lagerträger
11 mit der Innenwand des Gehäuses 6 mittels Schrauben
13 und eines Trägers 12 verbunden. Der obere Lager
träger 11 lagert eine getriebene Spirale 2 über
Axiallager 14, um die vertikale Position der getriebe
nen Spirale 2 festzulegen, und unterstützt die
Welle 5 der getriebenen Spirale 2 mittels Radiallagern
15, 16, um die radiale Position festzulegen.
Ein unterer Lagerträger 7 ist ebenfalls mit der
Innenwand des Gehäuses 6 in einem gewissen Abstand
und gegenüber vom oberen Lagerträger 11 verbunden.
Der untere Lagerträger 7 unterstützt den Boden
der treibenden Spirale 1 von unten über Axiallager
8. Er unterstützt auch die Welle 4 der treibenden
Spirale 1 über Radiallager 9, 10, um die Position
der treibenden Welle 4 in radialer Richtung festzu
legen.
Die treibende Spirale umfaßt eine Kreisplatte 1 b,
eine Spiralplatte 1 a, die auf einer Oberfläche
der Kreisplatte 1 b ausgebildet ist, und die treibende
Welle 4, die von der anderen Oberfläche der Kreis
platte 1 b wegragt.
Die getriebene Spirale umfaßt eine Kreisplatte
2 b, eine Spiralplatte 2 a, die auf einer Oberfläche
der Kreisplatte 2 b ausgebildet ist, und die getriebene
Welle 5, welche von der anderen Oberfläche der
Kreisplatte 2 b wegragt. Die Spiralplatten 1 a, 2 a
der treibenden und getriebenen Spiralen 1, 2 sind
miteinander so kombiniert bzw. zusammengesteckt,
daß eine Kompressionskammer 3 zwischen gegenüberliegen
den Flächen der treibenden und getriebenen Spiralen
1, 2 und den Spiralplatten 1 a, 2 a der Spiralen gebildet
ist. In der getriebenen Welle 5 ist ein Auslaßkanal
2 c ausgebildet, der sich in Achsrichtung der Welle
erstreckt und die Kompressionskammer 3 mit einer
Auslaßöffnung verbindet.
Die treibenden und getriebenen Spiralen 1, 2 sind
relativ zueinander um einen Abstand L=p/2-t ver
setzt, worin L der Abstand zwischen der axialen
Mitte 0 1 der treibenden Spirale 1 und der axialen
Mitte 0 2 der getriebenen Spirale, p die Steigung
der Spiralkurve der Spiralplatte und t die Stärke
der Spiralplatte bedeuten.
Ein als Antrieb 17 fungierender Elektromotor umfaßt
einen Stator-Eisenkern 18, in dem Statorwicklungen
19 montiert sind, wobei der Eisenkern 18 vom Gehäuse
6 über ein Stützglied 32 unterstützt ist, sowie
einen fest mit der treibenden Welle 4 verbundenen
Rotor 20.
Im oberen Teil des oberen Lagerträgers 11 ist ein
Ölreservoir 21 ausgebildet. Eine Endplatte 22 zum
Abdecken des Ölreservoirs 21 ist mit dem oberen
Ende des Lagerträgers 11 verbunden. Auf der Welle
5 ist eine rotierende mechanische Dichtung 24 mon
tiert, und eine feststehende mechanische Dichtung
25 ist an der Endplatte 22 so montiert, daß sie
in Berührung mit der mechanischen Dichtung 24 steht,
um ein Lecken von verdichtetem Gas zu verhindern.
Eine erste Lippendichtung 26 ist in eine Spiralnut
1 c eingepaßt, welche in der oberen Stirnfläche
der Spiralplatte 1 a ausgebildet ist. Eine zweite
Lippendichtung 27 ist in eine Spiralnut 2 d eingepaßt,
welche in der unteren Stirnfläche der Spiralplatte
2 a ausgebildet ist. Auf dem Boden des Gehäuses
6 ist eine Ölpumpe 28 plaziert, welche von der
treibenden Welle 4 angetrieben ist, so daß Schmieröl
über eine Ölspeiseleitung 29 zum Ölreservoir 21
gefördert wird. In das Gehäuse 6 mündet ein Einlaß
rohr zum Einführen von Gas in die Spiralen 1, 2.
Bezugszahl 31 bezeichnet ein mit der Endplatte
32 verbundenes Auslaßrohr zum Auslassen des in
den Spiralen verdichteten Gases zur Außenseite
des Behälters 6 über den Auslaßkanal 2 c, und Bezugs
zahl 33 bezeichnet das im Boden des Gehäuses 6
gespeicherte Schmieröl.
Es sei nun der Betrieb des Spiralkompressors mit
dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
Bei Betätigung des Motors 17 wird die treibende
Spirale 1 um ihre axiale Mitte 0 1 gedreht. Ein
Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Spiralplatte
2 a der getriebenen Spirale ist gemäß Fig. 6 insbeson
dere am Punkt A von den Dichtzonen S aufgrund
des gegenseitigen Kontakts der Spiralen 1, 2 in
Kontakt mit einem Abschnitt der inneren Umfangsfläche
der Spiralplatte 1 a der treibenden Spirale. Der
innere Umfangsabschnitt der Spiralplatte 1 a wird
bezüglich des Punktes A so verlagert, daß der Abstand
zwischen der axialen Mitte 0 1 und dem inneren Umfangs
abschnitt am Punkt A der Spiralplatte 1 a in Richtung
von der axialen Mitte 0 1 gesehen reduziert wird.
Demgemäß kommt der Abschnitt in Kontakt mit dem
äußeren Umfangsabschnitt der Spiralplatte 2 a, wodurch
die getriebene Spirale 2 entsprechend der Drehung
der treibenden Spirale 1 bewegt wird.
Falls die getriebene Spirale 2 der Drehung der
treibenden Spirale 1 folgt, wenn die Drehzahl der
treibenden Spirale 2 höher als diejenige der treibenden
Spirale 1 ist, wird ein Spalt am Punkt A erzeugt
(Fig. 6b), und eine Antriebskraft wird nicht übertra
gen. Falls die getriebene Spirale 2 der treibenden
Spirale folgt, vermindert sich jedoch der von der
axialen Mitte 0 2 der getriebenen Spirale 2 zur
inneren Umfangsfläche der Spiralplatte 2 a am Punkt
B sich erstreckende Radius fortschreitend mit Drehung
der Spirale, während der von der axialen Mitte
0 1 der treibenden Spirale 1 zum Punkt B an der
äußeren Umfangsfläche der Spiralplatte 1 a weisende
Radius sich vergrößert. Demgemäß kommen die Spiral
platten 1 a, 2 a in wechselseitigen Kontakt, wodurch
die Drehzahl der Spirale 2, sofern sie höher als
die Drehzahl der Spirale 1 ist, selbsttätig einge
stellt wird. Somit wird durch Anordnen der treibenden
und getriebenen Spiralen 1, 2 derart, daß die inneren
und äußeren Umfangsteile der Spiralplatten 1 a, 2 a
miteinander an den Punkten A oder B in Kontakt
kommen, d.h. in Positionen auf gemeinsamen Durchmes
sern, synchrone Drehung der Spiralen 1, 2 erreicht,
ohne daß eine Oldham-Kupplung benötigt wird. Die
Erfindung verkörpert diesen oben beschriebenen
Grundgedanken.
Während der Verdichtung eines Gases durch das Zusammen
wirken der treibenden und getriebenen Spiralen
1, 2 wird jeweils die Hälfte des durch die Verdichtung
erzeugten Drehmomentes von der treibenden und der
getriebenen Spirale aufgenommen. Da die treibende
Spirale 1 vom Motor 17 angetrieben ist, nimmt die
Spirale 2 nur das Verdichtungsmoment mit dem Ergebnis
auf, daß die getriebene Spirale 2 zu einer Drehung
um die axiale Mitte 0 2 in entgegengesetzter Richtung
zur treibenden Spirale 1 tendiert. In diesem Fall
kommt die getriebene Spirale 2 an den Punkten A
gemäß Fig. 6b in Kontakt mit der treibenden Spirale
1, wodurch die umgekehrte Drehung der getriebenen
Spirale 2 verhindert und das Verdichten fortgesetzt
wird.
Wenn die treibende Spirale 1 aufgrund irgendeiner
Ursache verzögert wird, wird die getriebene Spirale
2 aufgrund des Trägheitsmomentes zu einer Rotation
mit relativ hoher Drehzahl veranlaßt. Jedoch werden
sogar in diesem Fall beide Spiralen 1, 2 synchron
miteinander gedreht, solange sie an den Punkten
B gemäß Fig. 6b in Kontakt sind.
Die Phasenbeziehung der beiden Spiralen wird selbst
verständlich in dem Fall aufrechterhalten, daß
irgendwelche radiale Spalte an den Dichtstellen
S zwischen der treibenden Spirale 1 und der getriebe
nen Spirale 2 entstehen. Tatsächlich bestehen jedoch
geringfügige Spalte ε den beiden Spiralglie
dern, was zu einer der Spaltgröße entsprechenden
Phasenverschiebung führt. Da die Spiralplatten
1 a, 2 a mit Evolventenkurven ausgebildet sind, ergibt
sich aus der geometrischen Beziehung a ΔR = e (ΔR
ist die Winkelverlagerung zwischen den beiden Spiralgliedern):
ΔR = ε/a,
worin a der Radius des Grundkreises der Evolventenkurve ist.
Die relative Bewegung der treibenden Spirale 1
und der getriebenen Spirale 2 schaffen die Wirkungen
des Ansaugens, Verdichtens und Ausschiebens gemäß
der Darstellung in Fig. 6. Verdichtetes Gas wird
über die Auslaßöffnung 2 c ausgeschoben. Bei der
Drehung der getriebenen Spirale 2 verhindern die
Gleitzonen zwischen der Welle 5 der getriebenen
Spirale und der mechanischen drehenden Dichtung
24 sowie der feststehenden mechanischen Dichtung
25 Lecken des verdichteten Gases. Die Drehung der
Spiralen 1, 2 saugt das Gas in das Gehäuse 6 über
das Einlaßrohr 30, was den Motor 17 und die Lager
über die oberen und unteren Lagerträger 11, 7 kühlt
(der Gasdurchlaß ist in Fig. 1 allerdings nicht
gezeichnet), und das Gas wird in die Kompressionskam
mer 3 eingeführt, welche von den Spiralen 1, 2 gebildet
wird.
Die Drehung der treibenden Welle 4 veranlaßt die
Ölpumpe 28 zum Speisen von Schmieröl 33 zum Ölreser
voir 21 über die Ölspeiseleitung 29. Das Öl 33
schmiert die mechanischen Dichtungen 24, 25 und
die Lager 15, 16, 14, 8, 9, 10 und wird schließlich
zum Boden des Gehäuses 6 zurückgeführt.
Bei dieser Ausführung ist eine Oldham-Kupplung
vermieden, und die getriebene Spirale 2 wird von
der treibenden Spirale 1 vermittels direktem Kontakt
zwischen den Spiralplatten 1 a, 2 a angetrieben. Hierzu
haben die für die Spiralen verwendeten Werkstoffe
unterschiedliche Härte, um den Verschleiß der Kontakt
zonen (Zonen A, B in Fig. 6) zu vermindern. Die Auswahl
der Werkstoffe wird so getroffen, daß der Verschleiß
minimiert wird.
Als alternative Möglichkeit werden die Kontaktflächen
der beiden Spiralplatten 1 a, 2 a mit Werkstoffen
unterschiedlicher Verschleißfestigkeit beschichtet.
Zum Minimieren des Kontaktgeräusches der beiden
Spiralen 1, 2 kann ein selbstschmierender Werkstoff
auf der Kontaktfläche jeder Spirale 1, 2 aufgebracht
werden, oder es kann mindestens eine der Spiralplatten
von einem selbstschmierenden Werkstoff mit guten
Verschleißeigenschaften gebildet sein.
Bei der oben beschriebenen Ausführung wird der
Abstand zwischen den beiden Wellen der Spiralen
auf einen gegebenen Wert festgelegt, so daß die
getriebene Spirale von der treibenden Spirale syn
chron durch den wechselseitigen Kontakt an den
Dichtstellen der beiden Spiralplatten gedreht wird.
Demgemäß ist eine Oldham-Kupplung überflüssig,
die Anzahl der Bauteile ist zur Verwirklichung
einer einfachen Konstruktion vermindert, die Gesamt
größe der Vorrichtung ist reduziert, die Herstell
kosten sind gesenkt, und die Vorrichtung kann bei
hohen Drehzahlen und mit hohem Wirkungsgrad arbeiten,
wobei Schwingungen im Betrieb unterdrückt sind.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen eine zweite Ausführung,
welche eine Abwandlung der ersten Ausführung nach
Fig. 1 darstellt. In den Figuren bezeichnen gleiche
Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Bauteile.
Die zweite Ausführung hat den Zweck, Schwierigkeiten
zu vermeiden, wenn die treibende und die getriebene
Spirale 1, 2 so angeordnet sind, daß die Spiralplatten
1 a, 2 a symmetrisch bezüglich der Drehmitte rotieren,
nämlich große Schwingungen und Geräusche zu vermeiden,
die aufgrund unausgeglichener Zentrifugalkräfte
hervorgerufen werden, welche aus der Tatsache resultie
ren, daß der Schwerpunkt jeder Spirale 1, 2 außerhalb
der Drehmitte liegt. Es besteht ferner die Schwierig
keit, daß eine verstärkte Belastung auf jedes Lager
der Wellen wirkt.
In den Fig. 2 bis 5 umfaßt eine treibende Spirale
1 eine Kreisplatte 1 b, einen Ansatz 1 f, der von
einer Oberfläche der Kreisplatte 1 b wegragt, und
zwei Spiralplatten 1 e, die von der anderen Oberfläche
der Kreisplatte 1 b wegragen. Die beiden Spiralplatten
1 e haben gleiche Konfiguration, sind symmetrisch
bezüglich der axialen Drehmitte 0 1 angeordnet und
haben gleiche Steigung in Umfangsrichtung, um bei
Drehung eine ausgeglichene Zentrifugalkraft zu
erzielen. Der Ansatz 1 f weist eine Vertiefung auf,
in die eine Welle eingepaßt ist.
Fig. 4 zeigt schematisch die Kombination aus einer
getriebenen Spirale 2 mit der treibenden Spirale
nach Fig. 3. Zur Vereinfachung ist die Windungs
bzw. Umlaufzahl der Spiralplatten in Fig. 4 vermindert.
Die getriebene Spirale 2 umfaßt auch eine Kreisplatte
2 b und zwei Spiralplatten 2 e gleicher Gestalt wie
bei der treibenden Spirale und in einer Anordnung
symmetrisch bezüglich der axialen Drehmitte 0 2
und mit gleicher Steigung in Umfangsrichtung, um
eine ausgeglichene Zentrifugalkraft zu erzielen.
Fig. 4 zeigt einen Zustand, bei welchem der Ansaug
schritt durch die Kompressionskammer 3 vollendet
ist. Bezugszahl 3 a bezeichnet die Kompressionskammer
vor dem Verdichten. Fig. 4 zeigt, daß der Saugschritt
während einer Drehung viermal ausgeführt wird,
d.h. die Saugphasen jeweils um ein Viertel (90°)
einer Umdrehung verlagert sind.
Wenn zwei Spiralplatten auf der Kreisplatte jeder
Spirale 1, 2 ausgebildet sind, muß eine Verbindung
zwischen Kompressionskammer 3 a und Auslaßkammer
34 während des Ansaugens bei jedem Drehwinkel vermieden
werden. Demgemäß beträgt bei der Ausführung nach
Fig. 4 die Windungszahl der Spiralplatten minde
stens 1 1/4. Es ist klar, daß dies der geometrisch
kleinste Wert ist. Wenn die Windungszahl 1 1/4
beträgt, beträgt das Volumenverhältnis der Kammer
1. In diesem Fall wird eine Verdichtung theoretisch
nicht erzeugt, und die Vorrichtung funktioniert
als Pumpe. Wenn demgemäß zwei Spiralplatten zu
jeder Spirale gehören, muß die Umlaufzahl oder
Windungszahl gleich oder größer 1 1/4 (1 1/4)
sein.
Wenn allgemein N (N1) Spiralplatten auf jeder
Spirale angeordnet sind, muß die Windungszahl größer
oder gleich 1 1/2N (1 1/2N).
Wenn N Spiralplatten auf der treibenden und der
getriebenen Spirale 1, 2 vorgesehen sind, findet
ein Ansaugen zu 2N Zeiten während einer Umdrehung
statt, und der Phasenwinkel des Saugschrittes ist
um 360°/(2N) verlagert. Wenn sehr viele Spiralplatten
auf den Spiralen angeordnet sind (N→∞), geht
die Mindestumlaufzahl gegen 1.
Der Spiralkompressor mit zwei Spiralplatten 1 e, 2 e
gemäß Fig. 4 vollführt ein Ansaugen viermal während
einer Umdrehung im Vergleich zu dem konventionellen
Spiralkompressor gemäß Fig. 6, der nur einmal während
eines Umlaufes ansaugt. Demgemäß vermindert der
Spiralkompressor nach der zweiten Ausführung das
Pulsieren des verdichteten Gases mit dem Ergebnis,
daß die Drehmoment- und Schwingungsschwankungen
des Kompressors merklich gesenkt werden.
Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch den Spiralkompressor
nach Fig. 4, bei welchem die treibende und die
getriebene Spirale miteinander kombiniert sind.
Die treibende Spirale 1 hat zwei Spiralplatten
1 e auf der Kreisplatte 1 b. Die getriebene Spirale
2 hat zwei Spiralplatten 2 e auf der Kreisplatte
2 b. Die hohle Welle 5 mit Auslaßkanal 2 c ist fest
verbunden oder einstückig mit der getriebenen Spirale
2. Ein Motor 17, der als Antrieb fungiert, ist
an einem Flansch 38 befestigt, der seinerseits
am Gehäuse 6 mittels Schrauben 44 festgelegt ist.
Der Ansatz 1 f der treibenden Spirale 1 kann mit
der Welle 4 mittels einer Befestigungsschraube
46 verbunden sein. Der obere Lagerträger 11 ist
mit dem Gehäuse 6 mittels Befestigungsschrauben
45 so verbunden, daß er dem Motor 17 unter Zwischenfü
gung der Spiralen 1, 2 gegenübersteht. Ein zylindrischer
Ansatz 41 ist mit der Oberseite des Lagerträgers
11 fest verbunden oder einstückig. In die Innenwand
des zylindrischen Ansatzes ist ein Lager 42 eingepaßt,
welches die Welle 5 unterstützt und ein Radial-Axial
lager sein kann, wenn in der Kompressionskammer
eine hohe Verdichtungskraft erzeugt wird. Die Bezugs
zahl 43 bezeichnet eine Wellendichtung für die
in den Ansatz eingepaßte Welle 5, Bezugszahl 47
bezeichnet ein fest mit dem Gehäuse 6 verbundenes
Einlaßrohr zum Einführen von Gas, und Bezugszahl
48 bezeichnet ein Auslaßrohr, das fest mit dem
Ansatz 41 des oberen Lagerträgers 14 verbunden
ist, um verdichtetes Gas abzuführen. Lippendichtungen
26, 27 sind in die Spiralnuten in den oberen Stirnflä
chen der Spiralplatten 1 e, 2 e eingepaßt. Die Lippen
dichtungen 26, 27 können weggelassen sein, wenn
der Druck des Gases in der Kompressionskammer 3
niedrig ist.
Bezugszahl 51 bezeichnet eine Saugkammer, die vom
Gehäuse, vom oberen Teil des Motors 17 und vom
unteren Teil des oberen Lagerträgers 11 begrenzt
ist.
Der Betrieb des Spiralkompressors gemäß der zweiten
Ausführung sei nun beschrieben.
Bei Betätigung des Motors 17 wird die treibende
Spirale 1 um die axiale Mitte 0 1 mit der Folge
gedreht, daß die getriebene Spirale 2 um die axiale
Mitte 0 2 durch den wechselseitigen Kontakt zwischen
den Spiralplatten 1 e, 2 e gedreht wird. Die verbundene
Drehung der Spiralen bewirkt das Ansaugen, Verdichten
und Ausschieben des Gases wie im Prinzip in Fig.
6 dargestellt ist.
Das Gas wird in die Saugkammer 51 über das Einlaßrohr
47 aufgrund der Drehung der Spiralen 1, 2 eingesaugt,
dann in der Kompressionskammer 3 verdichtet und
schließlich in verdichtetem Zustand aus dem Kompressor
über den Auslaßkanal 2 c und das Auslaßrohr 48 nach
außen gefördert.
Die Wellendichtung 43, die zwischen der äußeren
Umfangsfläche der Welle 5 der getriebenen Spirale
2 und der inneren Umfangsfläche des zylindrischen
Ansatzes 41 des oberen Lagerträgers 11 angeordnet
ist, hindert das verdichtete Gas an einem Lecken
in die Saugkammer 51. Die Wellendichtung 43 kann
weggelassen sein, wenn der Druck des in der Kompres
sionskammer verdichteten Gases niedrig ist.
Wie oben beschrieben sind bei der zweiten Ausführung
der Erfindung mehrere Spiralplatten auf jeder Spirale
um die jeweilige axiale Drehmitte herum angeordnet,
die gleiche Steigungen in Umfangsrichtung haben.
Demgemäß wird die durch Drehung der Spiralen erzeugte
Zentrifugalkraft ausgeglichen, was zu einer "weichen"
Umdrehung der Spiralen und damit zu verminderter
Lagerbelastung der Lager führt. Da ferner während
einer Umdrehung mehrere Ansaugvorgänge stattfinden,
werden Drehmomentschwankungen vermindert und Schwingun
gen und Geräusche wesentlich abgesenkt. Der Spiral
kompressor nach der Erfindung ist insbesondere
für den Betrieb bei sehr hohen Drehzahlen mit Vorteil
einsetzbar.
Claims (7)
1. Spiralkompressor, gekennzeichnet
durch
ein dichtendes Gehäuse (6),
ein erstes feststehendes Bauteil (7) im Gehäuse,
eine treibende Spirale (1) mit einer Kreisplatte (1 b), einer Spiralplatte (1 a, 1 e), welche von einer Oberfläche der Kreisplatte wegragt, und
einer Welle (4), die von der anderen Oberfläche der Kreisplatte wegragt und drehbar in dem ersten feststehenden Bauteil (7) gelagert ist,
ein zweites feststehendes Bauteil (11) im Gehäuse, welches im Abstand gegenüber dem ersten feststehen den Bauteil angeordnet ist,
eine getriebene Spirale (2) mit einer Kreisplatte (2 b), einer Spiralplatte (2 a, 2 e), welche von einer Oberfläche der Kreisplatte wegragt, und
einer Welle (5), die von der anderen Oberfläche der Kreisplatte in entgegengesetzter Richtung zur Welle (4) der treibenden Spirale (1) wegragt,
wobei die Welle (5) der getriebenen Spirale (2) drehbar durch das zweite feststehende Bauteil (11) unterstützt ist, wobei die Drehachse dieser Welle (5) gegenüber der Drehachse der treibenden Spirale (1) versetzt ist (um den Abstand L);
wobei ferner die Spiralplatten (1 a, 2 a; 1 e, 2 e) der treibenden und getriebenen Spiralen (1, 2) miteinander so zu wechselseitigem Zusammenwirken kombiniert sind, daß die in Berührung kommenden Teile der Seitenflächen der Spiralplatten (1 a, 2 a; 1 e, 2 e) eine Kompressionskammer (3) bilden, und
wobei die getriebene Spirale (2) direkt von der treibenden Spirale (1) synchron angetrieben ist, so daß bei Bewegung der Kompressionskammer in Richtung zu den Mitten (0 1, 0 2) der Spiralen (1, 2) Fluid komprimiert wird.
ein dichtendes Gehäuse (6),
ein erstes feststehendes Bauteil (7) im Gehäuse,
eine treibende Spirale (1) mit einer Kreisplatte (1 b), einer Spiralplatte (1 a, 1 e), welche von einer Oberfläche der Kreisplatte wegragt, und
einer Welle (4), die von der anderen Oberfläche der Kreisplatte wegragt und drehbar in dem ersten feststehenden Bauteil (7) gelagert ist,
ein zweites feststehendes Bauteil (11) im Gehäuse, welches im Abstand gegenüber dem ersten feststehen den Bauteil angeordnet ist,
eine getriebene Spirale (2) mit einer Kreisplatte (2 b), einer Spiralplatte (2 a, 2 e), welche von einer Oberfläche der Kreisplatte wegragt, und
einer Welle (5), die von der anderen Oberfläche der Kreisplatte in entgegengesetzter Richtung zur Welle (4) der treibenden Spirale (1) wegragt,
wobei die Welle (5) der getriebenen Spirale (2) drehbar durch das zweite feststehende Bauteil (11) unterstützt ist, wobei die Drehachse dieser Welle (5) gegenüber der Drehachse der treibenden Spirale (1) versetzt ist (um den Abstand L);
wobei ferner die Spiralplatten (1 a, 2 a; 1 e, 2 e) der treibenden und getriebenen Spiralen (1, 2) miteinander so zu wechselseitigem Zusammenwirken kombiniert sind, daß die in Berührung kommenden Teile der Seitenflächen der Spiralplatten (1 a, 2 a; 1 e, 2 e) eine Kompressionskammer (3) bilden, und
wobei die getriebene Spirale (2) direkt von der treibenden Spirale (1) synchron angetrieben ist, so daß bei Bewegung der Kompressionskammer in Richtung zu den Mitten (0 1, 0 2) der Spiralen (1, 2) Fluid komprimiert wird.
2. Spiralkompressor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Werkstoff
der Spiralplatte (2 a, 2 e) der getriebenen Spirale
(2) anders als der Werkstoff der Spiralplatte
(1 a, 1 e) der treibenden Spirale (1) ist, so daß
Verschleiß der Spiralplatten aufgrund des wechsel
seitigen Kontaktes vermindert ist.
3. Spiralkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontakt
fläche der Spiralplatte einer oder beider Spiralen
(1, 2) mit einem verschleißfesten Werkstoff über
zogen ist.
4. Spiralkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein selbst
schmierender Werkstoff auf der Kontaktfläche
der Spiralplatte einer oder beider Spiralen
(1, 2) aufgebracht ist.
5. Spiralkompressor nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Spiralen (1, 2) mehrere Spiralplatten
(1 e, 2 e) gleicher Gestalt aufweisen, die in Umfangs
richtung mit gleicher Steigung angeordnet sind.
6. Spiralkompressor nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spiralplatten
(1 e, 2 e) der beiden Spiralen (1, 2) so angeordnet
sind, daß sie eine Windungszahl (T) gemäß
der Gleichung
aufweist, worin die Anzahl
der Spiralplatten der Spirale N (N 1) ist.
7. Spiralkompressor nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (4) der treibenden Spirale (1)
mit einem Motor (17) verbunden ist und daß die
Welle (5) der getriebenen Spirale (2) im zweiten
feststehenden Bauteil (11) mittels mindestens
einem Dichtelement (43) abgedichtet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61032243A JPS62191685A (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | スクロ−ル圧縮機 |
JP61050815A JPS62210276A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | スクロ−ル圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3704874A1 true DE3704874A1 (de) | 1987-09-17 |
Family
ID=26370786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873704874 Ceased DE3704874A1 (de) | 1986-02-17 | 1987-02-17 | Spiralkompressor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4781550A (de) |
KR (1) | KR890004524B1 (de) |
DE (1) | DE3704874A1 (de) |
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