DE3704874A1

DE3704874A1 - Spiralkompressor

Info

Publication number: DE3704874A1
Application number: DE19873704874
Authority: DE
Inventors: Etsuo Morishita; Masayuki Kakuda; Masahiro Sugihara; Tsutomu Inaba; Toshiyuki Nakamura; Tadashi Kimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1987-09-17
Also published as: KR870008118A; KR890004524B1; US4781550A

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

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.

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.