DE69504233T2

DE69504233T2 - Spiralverdichter

Info

Publication number: DE69504233T2
Application number: DE69504233T
Authority: DE
Inventors: Tetsuhiko C/O K.K. Toyoda Kariya-Shi Aichi Fukanuma; Shigeru Kariya-Shi Aichi Hisanaga; Tsuyoshi Kouta-Cho Nukata-Gun Aichi Takemoto; Shinichi 3-805 Okehazamasou Nagoya-Shi Aichi Watanabe; Shinya C/O K.K. Toyoda Kariya-Shi Aichi Yamamoto; Yuuji Toyota-Shi Aichi Yamamoto
Original assignee: Denso Corp; Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Denso Corp
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: KR950033098A; US5575635A; DE69504233D1; EP0682181A3; EP0682181B1; KR100214369B1; EP0682181A2; TW316941B

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiralkompressor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein solcher Spiralkompressor ist aus JP-A-2-176 179 bekannt. Dieser bekannte Spiralkompressor besitzt ein zentrales Gehäuseteil, in dem stationäre und bewegbare Spiralelemente so angeordnet sind, daß Kompressionskammern zwischen den Spiralelementen ausgebildet sind. Ein vorderes Gehäuseteil ist mit dem zentralen Gehäuseteil verbunden. Eine Drehwelle besitzt einen Bereich mit einem großen Durchmesser, der in dem vorderen Gehäuseteil mittels eines Radiallagers drehbar gelagert ist. Eine exzentrische Welle ist mit dem inneren Ende der Drehwelle fest verbunden, an welcher exzentrischen Welle ein bewegbares Spiralelement mittels der Buchse 6 und eines zweites Radiallagers drehbar gelagert ist. Des weiteren ist eine Einrichtung zur Sperrung einer Selbstdrehung des bewegbaren Spiralelements zwischen dem vorderen Gehäuseteil und dem bewegbaren Spiralelement angeordnet, so daß eine Selbstdrehung des bewegbaren Spiralelementes angeordnet, so daß keine Selbstdrehung des bewegbaren Spiralelements um seine eigene Achse auftritt. Eine Drehung der sich drehenden Welle bewirkt, daß die exzentrische Welle, die zu der Welle exzentrisch ist, um die Achse der Welle gedreht wird. Auf diese Weise bewirkt das bewegbare Spiralelement, das an der Buchse drehbar gelagert ist, eine Orbitalbewegung um die Achse der Welle, so daß die Kompressionskammern radial einwärts bewegt werden, während das Volumen der Kammern verkleinert wird, wodurch das Gas in den Kompressionskammern komprimiert wird. Während der Orbitalbewegung ist eine radiale Relativbewegung der exzentrischen Welle gegenüber der Buchse infolge der Kompressions-Reaktionskraft gestattet, wodurch eine gewünschte Radialberührungskraft zwischen dem bewegbaren Spiralelement und dem stationären Spiralelement erreicht wird.
Bei dem Spiralkompressor des Standes der Technik ist, damit die Buchse an einem Abziehen von der exzentrischen Welle gehindert ist, während eine radiale Relativbewegung zwischen der Buchse und der exzentrischen Welle gestattet ist, eine Scheibe an der exzentrischen Welle von deren freien Ende aus eingesetzt, das von dem im Durchmesser großen Bereich der Welle abgelegen ist, und ist ein Schnappring an der Welle angebracht, und steht dieser mit einer Nut im Eingriff, die an der exzentrischen Welle ausgebildet ist. Jedoch ist durch diese Bauweise ein nach außen verschlossener Raum zwischen der exzentrischen Welle und der Buchse geschaffen. Somit beruht die Schmierung des Gleit- bzw. Schiebeteils zwischen der exzentrischen Welle und der Buchse ausschließlich auf dem in dem Raum aufgenommenen bzw. enthaltenen Schmiermittel. Auf diese Weise ist die Schmierung der Gleit- bzw. Schiebeflächen wahrscheinlich ungenügend.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spiralkompressor zu schaffen, der die obenangegebenen Nachteile des Standes der Technik überwinden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Spiralkompressor zu schaffen, der die Schmierleistung an den radialen Gleit- bzw. Schiebeflächen zwischen der exzentrischen Welle und der Buchse vergrößern kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den Spiralkompressor der Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs von Fig. 1 zur Erläuterung einer im Umlauf geführten Strömung eines Gases in einer Kurbeleinrichtung;
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht mit der Darstellung einer Bauweise der Kurbeleinrichtung;
Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 1;
Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 1;
Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine Buchse bei einer Modifikation;
Fig. 7 ist ähnlich zu Fig. 2, zeigt jedoch eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Buchse von Fig. 7;
Fig. 9 ist ähnlich zu Fig. 8, zeigt jedoch eine dritte Ausführungsform;
Fig. 10 ist ähnlich zu Fig. 9, zeigt jedoch eine vierte Ausführungsform;
Fig. 11 ist ähnlich zu Fig. 2, zeigt jedoch eine fünfte Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 12 ist ein Schnitt durch die Buchse von Fig. 11;
Fig. 13 ist ähnlich zu Fig. 12, zeigt jedoch eine Modifikation;
Fig. 14 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Welle und einer Buchse einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 15 ist ein Längsschnitt durch eine noch weitere Ausführungsform;
Fig. 16 zeigt eine weitere Anordnung einer exzentrischen Welle in Hinblick auf eine Buchse.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
In Fig. 1 bis 5, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigen, bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein stationäres Spiralelement, das einstückig mit einem zentralen Gehäuseteil 1d ausgebildet ist, mit dem ein vorderes Gehäuseteil 2 mit Hilfe eines geeigneten Mittels, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben und Muttern, fest verbunden ist. Ein bewegbares Spiralelement 8 ist in dem Gehäuseteil bewegbar angeordnet. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Drehwelle (oder Antriebswelle), die mit einem im Durchmesser großen Bereich 3a und mit einem im Durchmesser kleinen Bereich 3b ausgebildet ist, der sich einstückig von dem im Durchmesser großen Bereich 3a aus erstreckt.
Das vordere Gehäuseteil 2 ist mit einem Ansatzbereich ausgebildet, in dem axiale Öffnungen 2-1 und 2-2 ausgebildet sind. Der im Durchmesser großen Bereich 3a der Antriebswelle 3 ist an der Öffnung 2-1 des vorderen Gehäuseteils 2 über eine erste Radiallagereinheit, beispielsweise eine Kugellagereinheit 4, eingesetzt.
Das bewegbare Spiralelement ist des weiteren mit einem rohrförmigen Ansatzbereich 8c ausgestattet, der sich einstückig von dem Ende der Basisplatte 8a aus erstreckt, das von Spiralbereich 8b abgelegen angeordnet ist.
Eine Kurbeleinrichtung K&sub2; ist für die Erzielung einer Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 8 gegenüber dem stationären Spiralelement 1 vorgesehen. Die Kurbeleinrichtung K&sub2; besteht aus einer exzentrischen Welle 5, einer Buchse 6 und einem zweiten Radiallager 7, beispielsweise einer Nadellagereinheit. Die exzentrische Welle 5 ist einstückig hinsichtlich der Welle 3 ausgebildet und erstreckt sich von dem im Durchmesser großen Bereich 3a entgegengesetzt zu dem im Durchmesser kleinen Bereich 3b gemäß Darstellung in Fig. 3. Die exzentrische Welle 5 befindet sich in einer exzentrischen Anordnung in Hinblick auf die Drehwelle 3. Gemäß Darstellung in Fig. 3 bildet die Antriebswelle 5 einen Pfeiler mit einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsgestalt. Die Welle 5 besitzt äußere Flächen 5a, die in einem Abstand zueinander parallel angeordnet sind, und äußere abgerundete Flächen 5b, die die Flächen 5a miteinander verbinden. Die Buchse 6 ist gemäß Darstellung in Fig. 3 mit einem Loch 6a mit einer abgerundeten rechteckigen Querschnittsgestalt ausgebildet, die der Gestalt der exzentrischen Welle 5 entspricht. Das Loch 6a besitzt innere Flächen 6b, die in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, und innere Flächen 6j, die die Flächen 6b miteinander verbinden. Demzufolge ist die exzentrische Welle 5 an dem Loch 6a der Buchse 6 radial verschiebbar eingesetzt, während eine Drehbewegung der Drehwelle 3 an die Buchse 6 übertragen wird, und zwar infolge des Umstandes, daß die äußeren parallelen Flächen 5a der exzentrischen Welle 5 mit den inneren parallelen Flächen 5b des Lochs 6 in Eingriff bzw. in Berührung stehen. Siehe auch Fig. 4.
Das bewegbare Spiralelement 8 ist exzentrisch zu dem stationären Spiralelement 1 angeordnet. Das stationäre Spiralelement 1 besteht gemäß Darstellung in Fig. 1 aus einem Basisplattenbereich 1a und einem Spiralbereich 1b, der sich in axialer Richtung einstückig von der Basisplatte 1a aus erstreckt. Das bewegbare Spiralelement 8 besteht auch aus einer Basisplatte 8a und einem Spiralbereich 8b, der sich einstückig von der Basisplatte 8a aus erstreckt. Die Anordnung des stationären und des bewegbaren Spiralelements 1 bzw. 8 ist eine solche, daß die Spiralbereiche 1b und 8b in einer in radialer Richtung berührenden Beziehung stehen, während ein Axialende des Spiralbereichs 1b des stationären Spiralelements mit der Basisplatte 8a des bewegbaren Spiralelements in Berührung steht und ein axiales Ende des Spiralbereichs 8b des bewegbaren Spiralelements mit der Basisplatte 1a des stationären Spiralelements in Berührung steht. Demzufolge ist in wohlbekannter Weise und gemäß Darstellung in Fig. 5 eine Vielzahl von radial beabstandeten Kompressionskammern P zwischen dem stationären und dem bewegbaren Spiralelement 1 bzw. 8 ausgebildet.
Gemäß Fig. 1 ist die Buchse 6 an dem rohrförmigen Ansatzbereich 8c über die Nadellagereinheit 7 eingesetzt, so daß das bewegbare Spiralelement 8 drehbar an der Buchse 6 abgestützt bzw. gelagert ist. Der Ansatzbereich 8c ist mit einer axialen Öffnung 8c-1 (Fig. 2) ausgebildet, während das Nadellager 7 aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Nadeln 7-1 und einem Käfig 7-2 zur Aufnahme der Nadeln 7-1 besteht. Der Käfig 7-2 ist an der Öffnung 8c-1 angebracht, und ein Schnappring 7A ist an einer ringförmigen Nut an einer inneren zylindrischen Wand der Öffnung 8c-1 angebracht, um eine feststehende Lage der Nadellagereinheit 7 zu erreichen. Gemäß Darstellung in Fig. 2 schafft eine Anordnung der Buchse 6 an dem Ende der exzentrischen Welle 5 in der Öffnung 8c-1 des Ansatzbereichs 8c einen Raum 24, der zwischen der hinteren Fläche der exzentrischen Welle 5 und einer inneren axialen Bodenfläche der Aussparung 8c-2 begrenzt bzw. eingeschlossen ist.
Eine Drehbewegung der Welle 3 bewirkt, daß das bewegbare Spiralelement 8 eine Orbitalbewegung um die Achse der Welle 3 ausführt, und zwar infolge des Umstandes, daß die exzentrische Antriebswelle 5 mit dem Loch 6a der Buchse 6 im Eingriff steht. Als Folge der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements wird eine Kompressionskammer P (Fig. 5) in wohlbekannter Weise von einer radial äußeren Stellung aus, in der die Kompressionskammer mit einem vergrößerten Volumen zu einem Einlaß des zu komprimierenden Gases hin geöffnet ist, zu einer radial inneren Stellung bewegt, in der die Kompressionskammer mit einem verkleinerten Volumen zu einem Auslaß 1c des komprimierten Gases hin geöffnet ist.
Gemäß Fig. 3 ist die Buchse 6 einstückig mit einer sich radial erstreckenden Konsole 6-1 an einer Stelle diametral der exzentrischen Welle 5 gegenüberliegend ausgebildet, an der ein bogenförmiges Ausgleichsgewicht 9 einstückig ausgebildet ist. Die Anordnung der Ausgleichsgewichtselemente 9 dient der Überwindung eines dynamischen Ungleichgewichts, das durch die Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 8 erzeugt wird, das gegenüber der Achse der Drehwelle 3 exzentrisch ist.
Eine Selbstdrehungs-Sperreinrichtung K&sub1; (Fig. 1) ist zwischen der Fläche 8d der Basisplatte 8a des bewegbaren Spiralelements 8 (einer Druckaufnahmefläche an der bewegbaren Seite), die von dem Spiralbereich 8b abgelegen ist, und der Fläche 2a des vorderen Gehäuseteils 2 angeordnet, das dem bewegbaren Spiralelement 8 (einer Druckaufnahmefläche an der unbewegbaren Seite) zugewandt ist. Die Selbstdrehungs-Sperreinrichtung K&sub1; dient zur Verhinderung, daß das bewegbare Spiralelement 8 um seine eigene Achse gedreht wird, während es zuläßt, daß das bewegbare Element 8 eine Orbitalbewegung um die Achse der Drehwelle 3 ausführt. Die Selbstdrehungs-Sperreinrichtung K&sub1; besteht aus einem Selbstdrehungs-Sperr-Ring 11 und einer Vielzahl von in Umfangsrichtung und in gleichen Winkelabständen angeordneten Selbstdrehungs-Sperrstiften 12, die in entsprechende Löcher in dem Ring 11 frei eingesetzt sind. Gemäß Fig. 1 bildet das vordere Gehäuseteil 2 an der Druckaufnahmefläche 2a an der unbewegbaren Seite eine vorbestimmte Zahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Aussparungen 2c, beispielsweise vier Aussparungen, während das bewegbare Spiralelement 8 an der Druckaufnahmefläche 8d an der bewegbaren Seite in Umfangsrichtung und in gleichen Winkeln beabstandete Aussparungen 8e einer gleichen Anzahl bildet. Mit anderen Worten sind vier Sätze von in Umfangsrichtung und unter gleichen Winkeln beabstandeten und einander entgegengesetzt zugewandten Aussparungen 2c und 8e vorgesehen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Stifte 12 stehen an ihren Enden aus dem Ring 11 vor und stehen mit den Aussparungen 2c und 8e der entsprechenden Paare an ihren radial gegenüberliegenden Flächen im Eingriff.
Zwischen den Stellen, an denen die Stifte 12 vorgesehen ist, ist der Ring 11 mit Druckaufnahmebereichen 11a ausgebildet (Fig. 1), die an ihren inneren und äußeren Flächen mit der Druckaufnahmefläche 8d an der bewegbaren Seite bzw. der Druckaufnahmefläche 2a an der unbewegbaren Seite in Berührung stehen. Demzufolge wird die Reaktionskraft, die durch die Kompression in den Kompressionskammern P erzeugt wird, von der Fläche 8d aus an die Fläche 2a mittels der Druckaufnahmebereiche 11a übertragen.
In dem Gehäuse ist eine Kurbelkammer R innerhalb des Rings 11 und zwischen dem vorderen Gehäuseteil 2 und dem bewegbaren Spiralelement 8 eingeschlossen bzw. begrenzt. Die Kurbeleinrichtung K&sub2; bewirkt die Orbitalbewegung in der Kurbelkammer R.
Eine Einlaßkammer 13 ist zwischen dem bewegbaren Spiralelement und einer inneren Umfangswand des zentrale Gehäuseteils 1d ausgebildet. Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist das zentralen Gehäuseteil 1d mit einem Einlaßanschluß 1e, der zu einer äußeren Quelle (einem Verdampfer in einem Kühlsystem) für das zu komprimierende Gas hin geöffnet ist, einerseits und mit einer Einlaßkammer 13 andererseits ausgebildet, so daß das Kühlmittelgas von der Quelle aus in die Einlaßkammer 13 eingeführt wird. Das Gas in der Einlaßkammer 13 wird hauptsächlich der Kompression in den Kompressionskammern P unterzogen. Jedoch wird, wie noch detailliert beschrieben wird, das Gas in der Einlaßkammer 13 teil weise in die Kurbelkammer R über Spalten in der Selbstdrehungs-Sperreinrichtung K&sub1; eingeführt.
Ein rückwärtiges Gehäuseteil 14 ist mit dem rückwärtigen Ende des stationären Spiralelements 1 verbunden, so daß eine Auslaßkammer 15 zwischen der Basisplatte 1a des stationären Spiralelements 1 und dem rückwärtigen Gehäuseteil 14 geschaffen ist. Ein Auslaßventil 16, das in der Auslaßkammer 15 angeordnet ist, umfaßt ein Reedventil 16-1, eine Anschlagplatte 16-2 und eine Schraube 16-3 zum Verbinden eines Endes des Reedventils 16-1 mit der Basisplatte 1a zusammen mit der Anschlagplatte 16-2. Das Reedventil 16-1 befindet sich infolge seiner Nachgiebigkeit üblicherweise an einer Stelle, an der der Auslaßanschluß 1c geschlossen ist. Die Basisplatte 1a des stationären Spiralelements 1 ist mit einem rohrförmigen Flanschbereich 14a ausgebildet, der eine zu der Auslaßkammer 15 hin geöffnete Öffnung bildet. Der rohrförmige Flansch 14a steht mit einem Kondensator (nicht dargestellt) in einem Kühlkreis in Verbindung.
Eine Wellen-Abdichtungseinheit 17 ist an dem Loch 2-2 des vorderen Gehäuseteils 2 angebracht und in der Nähe der ersten Radiallagereinheit 4 angeordnet, so daß eine Wellen-Abdichtungskammer 18 innerhalb des Gehäuseteils an einer Stelle zwischen der Wellen-Abdichtungseinheit 17 und der ersten Radiallagereinheit 4 ausgebildet ist. Die erste Radiallagereinheit 4 besteht aus einer inneren Lauffläche 4-1, einer äußeren Lauffläche 4-2 und einer Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Kugeln 4-3. Ein Spalt G&sub4; ist zwischen der inneren und der äußeren Lauffläche 4-1 und 4-2 ausgebildet. Der Spalt G&sub4; gestattet es, daß die Wellen-Abdichtungskammer 18 und die Kurbelkammer R miteinander in Verbindung stehen. Demzufolge wird gasförmiges Medium in die Kurbelkammer R der Wellen-Abdichtungskammer 18 über den Spalt G&sub4; zugeführt.
Gemäß Fig. 3 steht die pfeilerförmig gestaltete exzentrische Welle 5 mit rechteckiger Querschnittsgestalt, die hinsichtlich des Lochs 6a in der Buchse 6 über die einander zugewandten Paare der Gleit- bzw. Schiebeflächen 5a und 6b radial verschiebbar ist, aus dem Loch 6a in einer solchen Weise vor, daß die vordere Stirnfläche 6c der Buchse mit der hinteren Stirnfläche 3c mit dem im Durchmesser größeren Bereich 3a der Welle 3 gemäß Darstellung in Fig. 2 axial in Berührung steht. An dem Ende der exzentrischen Welle 5, das aus dem Loch 6a vorsteht, ist eine scheibenförmige gestaltete Scheibe 21 mit einer rechteckigen Öffnung so eingesetzt, daß die Scheibe 21 mit der rückwärtigen Stirnfläche 6d der Buchse 6 axial in Berührung steht. Gemäß Darstellung in Fig. 3 ist die exzentrische Welle 5 an ihrem rückwärtigen Ende, das aus dem Loch 6a der Buchse 6 vorsteht, mit einem Paar von einander radial gegenüberliegenden Flächen 5b ausgebildet, an denen Nuten 5b-1 ausgebildet sind. Ein Sprengring 22 ist an den Nuten 5b-1 angesetzt, so daß die Buchse 5 zusammen mit der Scheibe 1 an dem Herunterziehen von der exzentrischen Welle 5 gehindert ist.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 ist ein Paar von einander gegenüberliegenden Räumen 23 in radialer Richtung zwischen den zugewandten Flächen 5b und 6j der exzentrischen Welle 5 und des Lochs 6a in radialer Richtung begrenzt, was es gestattet, daß sich das exzentrische Element 5 in Hinblick auf die Buchse 6 radial verschieben kann. Infolge einer solchen radialen Schiebebewegung der Buchse 6 gegenüber der exzentrischen Welle 5 bewirkt die Kompressionskraft in der Kompressionskammer P, daß die Spiralwand 8b des bewegbaren Spiralelements 8 mit der Spiralwand 1b des stationären Spiralelements radial in Berührung steht, wodurch ein gewünschter Abdichtungseffekt zwischen den Spiralelementen 1 und 8 erhalten ist. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert worden ist, steht die rückwärtige Stirnfläche 3c mit dem im Durchmesser größeren Bereich 3a der Welle 3 mit der vorderen Stirnfläche 6c der Buchse 6 in schiebender bzw. Gleitberührung, während die hintere Stirnfläche 6d der Buchse 6 mit der Scheibe 21 in Berührung steht, mit der der Sprengring 22 in einem axial zugewandten Berührungszustand steht. Demzufolge ist irgendein Mittel notwendig, damit die Kammern 23 mit der Kurbelkammer R in Verbindung stehen können, was andererseits eine Verschlechterung der Schmierung bewirkt. In Hinblick hierauf ist erfindungsgemäß gemäß Darstellung in Fig. 3 die Scheibe 21 an vier Ecken der Öffnung 21a für das Einsetzen der exzentrischen Welle 5 mit Aussparungen 21b ausgebildet, die zu den Kammern 23 hin gemäß Darstellung in Fig. 2 geöffnet sind. Des weiteren ist zwischen der Scheibe 21 und dem Sprengring 22 ein kleiner Spalt unvermeidbar geschaffen, der es gestattet, daß die Kammern 23 mit dem axial begrenzten Raum 24 zwischen der rückwärtigen Stirnfläche 6d und einer ausgesparten Stirnfläche 8c-2 des Ansatzbereichs 8c in Verbindung stehen. Ein erster Kanal 25 (Fig. 2) ist somit geschaffen, damit die Radialbewegung es möglich macht, daß die Kammern 23 mit dem Raum 24 in Verbindung stehen. Des weiteren ist gemäß Darstellung in Fig. 3 zwischen dem rückwärtigen Ende der Buchse 6 und der zugewandten Fläche der Aussparung 8c-1 ein ringförmiger Spalt 26 geschaffen, der es zuläßt, daß der Raum 24 mit der Kurbelkammer R über den Spalt G&sub7; in dem Nadellager 6 in Verbindung steht. Des weiteren ist die Buchse 6 mit mindestens einer radialen Öffnung 27 ausgebildet, deren inneres Ende zu der radialen Kammer 23 hin und deren äußeres Ende zu der Kurbelkammer R hin geöffnet sind.
Demzufolge ist ein geschlossener Kreis für das gasförmige Schmiermittel geschaffen, der in dieser Reihenfolge gebildet ist durch die Kurbelkammer R, den Spalt G&sub7; in der zweiten Radiallagereinheit 7, den ringförmigen Spalt 26, den Raum 24, den ersten Verbindungskanal 25, den radialen Raum 23, den zweiten Verbindungskanal 27 und die Kurbelkammer R.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Spiralkompressors erläutert.
Eine Drehbewegung von einer Drehbewegungsquelle, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, wird an die Drehwelle 3 übertragen, die veranlaßt, daß die exzentrische Welle 5 sowie die Buchse 6 um die Achse O&sub1; der Welle 3 gemäß Darstellung in Fig. 4 übertragen wird. Demzufolge führt das bewegbare Spiralelement 8, das an der Buchse 6 drehbar angebracht ist, eine Orbitalbewegung um die Achse O&sub1; der Welle 3 mit einem Radius in der Größe des Abstandes S1 zwischen der Achse O&sub1; und der Achse O&sub2; der Buchse 6 durch, während die Selbstdrehungs-Sperreinrichtung K&sub1; die Selbstdrehungsbewegung des bewegbaren Spiralelements 8 um dessen eigene Achse O&sub2; sperrt. Infolge einer Anordnung einer Vielzahl (von vier) in Umfangsrichtung beabstandeten Stiften 12, die in radialer Richtung mit gegenüberliegenden Paaren von Aussparungen 2c und 8e lose im Eingriff stehen, stützen die Stifte 12 das bewegbare Spiralelement 8 an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen in radialer Richtung ab, wodurch verhindert wird, daß das bewegbare Spiralelement 8 um seine eigene Achse O&sub2; gedreht wird. Während der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 8 bewirkt der Ring 10, an dem die Stifte 12 frei eingesetzt sind, eine Orbitalbewegung mit einem Radius, der ausgedrückt wird durch 2 · (R - r), wobei R der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung 2c und 8c ist und r der Durchmesser des Stifts 12 ist.
Die Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 8 bewirkt in erster Linie, daß die Einlaßkammer 13 als eine Kompressionskammer P abgedichtet wird, und bewirkt in zweiter Hinsicht, daß die Kompressionskammer P in radialer Richtung einwärts verschoben wird, während das Volumen verkleinert wird. Somit wird das gasförmige Kühlmittel, das von einem Verdampfer (nicht dargestellt) aus in einem Kühlsystem in die Einlaßkammer 13 über den Einlaßanschluß 1e eingeführt wird, einer Kompression in der Kompressionskammer P unterzogen und schließlich über den Auslaßanschluß 1c in die Auslaßkammer 15 durch Verschieben bzw. Verstellen des Reedventils 16-1 gegen die Elastizitätskraft des Reedventils 16-1 abgegeben. Dann wird das gasförmige Kühlmittel aus der Auslaßkammer 15 über den Auslaßflansch 14a in einen Kondensator (nicht dargestellt) in dem Kühlkreis abgegeben.
Während des Vorgangs der Kompression des Gases in den Kompressionskammern P wird eine Kompressionsreaktionskraft an dem bewegbaren Spiralelement 8 erzeugt, die von dem vorderen Gehäuseteil 2 über die Druckaufnahmebereiche 11a des Rings 11 aufgenommen wird, der mit dem bewegbaren Spiralelement 8 an der auf der bewegbaren Seite gelegenen Druckaufnahmefläche 8d einerseits und mit der auf der unbewegbaren Seite gelegenen Druckaufnahmefläche 2a andererseits in Berührung steht.
Während des Vorgangs der Kompression des Kühlmittelgases bewirkt eine Zentrifugalkraft, die durch die Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements 8 erzeugt wird, daß die Spiralwand 8b mit der Spiralwand 1b des stationären Spiralelements 1 an Punkten, wie beispielsweise durch P&sub1; und P&sub2; in Fig. 5 dargestellt, radial in Berührung gebracht wird. Diese Berührungspunkte übernehmen die Funktion der Abdichtung der Kompressionskammern P und werden entlang der Involuten- bzw. Evolventenkurve der Spiralwand 1b des stationären Spiralelements 1 während der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements bewegt. Jedoch sind die Berührungspunkte zwischen den Spiralwänden 1b und 8b von der Involuten- bzw. Evolventenkurve infolge von Fehlern etwas beabstandet, die unvermeidlich bewirkt werden, wenn die Teile maschinell bearbeitet werden oder wenn die Teile zusammengebaut werden. Demzufolge findet eine radiale Relativbewegung der Spiralwand 8b des bewegbaren Spiralelements 8 gegenüber der Spiralwand 1b des stationären Spiralelements statt. Eine solche Relativbewegung kann auch infolge einer Flüssigkeitskompression stattfinden. Eine radiale Relativbewegung der Buchse 6 gegenüber der exzentrischen Welle 5 ist innerhalb eines eingeschränkten Bereichs infolge der Ausbildung der Schiebe- bzw. Gleitflächen 5a und 6b und des radialen Raums 23 gestattet. In Hinblick hierauf ist eine geeignete Schmierung notwendig, um eine glatte Radialbewegung insbesondere an den radialen Schiebe- bzw. Gleitflächen 5a und 6b zwischen der exzentrischen Welle 5 und der Buchse 6 und den Schiebe- bzw. Gleitflächen 3c und 6c zwischen dem im Durchmessergroßen Bereich 3a der Drehwelle 3 und der Buchse 6 zu erreichen.
Zur Erfüllung der obenangegebenen Notwendigkeit in Hinblick auf die Schmierung ist bei der ersten Ausführungsform der erste Verbindungskanal 25 in der Form der Aussparung 21b (Fig. 3) in der Scheibe 21 vorgesehen, damit die radialen Spalten 23 mit dem axial begrenzten Raum 23 in Verbindung stehen, und ist der zweite Verbindungskanal 27 in der Buchse 6 vorgesehen, damit die radiale Kammer 23 mit der Kurbelkammer R in Verbindung steht, die den Umlaufkreis für das gasförmige Schmiermittel bilden, der in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge gebildet ist durch die Kurbelkammer R, den Spalt G&sub7; in der zweiten Radiallagereinheit 7, den Ringspalt 27, den Raum 24, den ersten Verbindungskanal 25, die radiale Kammer 23, den zweiten Verbindungskanal 27 und die Kurbelkammer R. Während der Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements bewirkt der zweite Verbindungskanal 25 auch eine Orbitalbewegung, die Ursache dafür ist, daß das gasförmige Kühlmittel in dem Kanal 25 infolge der Zentrifugalkraft in radialer Richtung nach außen bewegt wird. Demzufolge wird eine Strömung des gasförmigen Kühlmittels gemäß Darstellung mittels der Pfeile f&sub1;, f&sub2;, f&sub3; und f&sub4; in dem Umlaufkreis erzeugt. Demzufolge wird ein Schmiermittel in einem nebelförmigen Zustand nicht nur der Lagereinheit 7 zugeführt, sondern auch zu den Gleit- bzw. Schiebeflächen 5a und 6b zwischen der exzentrischen Welle 5 und der Buchse 6 sowie zu den Gleit- bzw. Schiebeflächen 3c und 6c zwischen dem im Durchmesser großen Bereich 3a und der Buchse 6, wodurch eine geeignete Schmierung erreicht wird, was verhindert, daß die Teile leicht verschleißen.
Die erste Ausführungsform kann gemäß Darstellung in Fig. 6 modifiziert werden, wobei die exzentrische Welle mit Nuten 5c an ihren Flächen 5a, die mit den zugewandten Flächen des Lochs 6a der Buchse in Berührung stehen, und an ihren Flächen 5c, die den in radialer Richtung begrenzten Räumen 23 benachbart sind, ausgebildet ist. Diese Nuten 5c wirken in Hinblick auf die Erreichung einer vergrößerten Gasströmung in dem Umlaufkreis, wodurch die Schmierleistung erhöht bzw. verbessert wird.
Fig. 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform, bei der die Buchse 6 an der vorderen Stirnfläche 6c mit einem kreisförmigen Ausschnittbereich 6e ausgebildet ist, der sich zu dem Loch 6a hin zur Aufnahme der exzentrischen Welle 6a erstreckt. Die radiale Öffnung 27 (der zweite Verbindungskanal) ist zu dem Ausschnittbereich 6e hin an der inneren Umfangsfläche geöffnet. Im übrigen ist die Bauweise die gleiche wie diejenige für die erste Ausführungsform. Bei dieser zweiten Ausführungsform kann das Vorsehen des Ausschnittbereichs 6e an den vorderen Stirnflächen 6c der Buchse 6 die Radiallänge L&sub2;&sub3; des radialen Raums 23 der kleinen Wirkfläche gemäß Darstellung in Fig. 7 verkürzen. Demzufolge wird die Umlaufführung bzw. Umwälzung des gasförmigen Kühlmittels begünstigt, wo durch eine verbesserte Schmierung zwischen den Schiebe- bzw. Gleitflächen 5a und 6b und 3c und 6c erreicht wird. Somit kann eine verbesserte Standzeit der Kurbeleinrichtung K&sub2; erreicht werden. Des weiteren kann das Vorsehen des Ausschnittbereichs 6e an der vorderen Stirnfläche 6c der Buchse 6 die Fläche der parallelen Schiebe- bzw. Gleitflächen 6b des Lochs 6a verkleinern, wodurch die Produktivität verbessert wird, wenn die Flächen maschinell bearbeitet werden.
Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der die Buchse 6 an dem Loch 6a zur Aufnahme der exzentrischen Welle mit Nuten 6f ausgebildet ist, die sich in axialer Richtung erstrecken. Die Nuten 6f sind an Stellen vorgesehen, die den Enden der Schiebe- bzw. Gleitflächen 6b entsprechen, d. h. den Ecken bei einer rechteckigen Querschnittsgestalt der Öffnung 6b und den mittleren Bereichen der Gleit- bzw. Schiebeflächen 6b. Im übrigen ist die Bauweise die gleiche wie diejenige bei der ersten Ausführungsform. Das Vorsehen der Nuten 6f bei der dritten Ausführungsform kann das Volumen der radialen Räume 23 vergrößern, wodurch eine vergrößerte Menge des gasförmigen Schmiermittels erhalten wird. Auf diese Weise wird eine verbesserte Schmierung einerseits erreicht, und wird eine Verbesserung bzw. Verlängerung der Standzeit der Kurbeleinrichtung K&sub2; andererseits erreicht.
Fig. 10 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei der Ausschnittbereich 6e als die vordere Stirnfläche 6c der Buchse bei der Ausführungsform in Fig. 7 und 8 und die Nuten 6f bei den Ausführungsformen in Fig. 9 kombiniert sind. Der übrige Teil der Bauweise ist der gleiche wie derjenige bei den vorausgehenden Ausführungsformen. Das Vorsehen sowohl des Ausschnittbereichs 6e als auch der Nuten 6f kann zu einer verbesserten Schmierleistung sowie zu einer verbesserten bzw. verlängerten Standzeit der Kurbeleinrichtung K&sub2; führen.
Fig. 11 und 12 zeigen eine fünfte Ausführungsform, bei der anstelle des zweiten Verbindungskanals 27 in der Buchse 6 bei der ersten Ausführungsform der den großen Durchmesser aufweisende Bereich 3a der Drehwelle 3 an der rückwärtigen Stirnfläche 3c mit einer Aussparung 3d ausgebildet ist. Die Aussparung 3d besitzt ein inneres Ende, das mit dem kreisförmigen Ausschnittbereich 6e (Fig. 7 und 8) an der vorderen Stirnfläche der Buchse 6 in Verbindung steht, und ein äußeres Ende, das zu der äußeren Zylinderfläche des im Durchmesser großen Bereichs 3a in Verbindung steht. Gemäß Darstellung in Fig. 12 ist die Nut 3d in radialer Richtung nach außen erweitert. Demzufolge wird die Abgabe gasförmigen Kühlmittels aus der Nut 6e zu der Kurbelkammer R unter der Wirkung der Zentri fugalkraft mittels der Nut 3d begünstigt, wodurch die Schmierleistung der Kurbeleinrichtung K&sub2; vergrößert wird.
Fig. 13 zeigt eine Nut 3d, die so modifiziert ist, daß sie mit gegenüberliegenden Rändern 3d-1 und 3d-2 ausgebildet ist, die beide nach vorn in der Richtung der Drehung der Buchse 6 gemäß Darstellung mittels eines Pfeils geneigt sind. Demzufolge bewirkt die Drehung der Buchse 6, daß das Gas in der Kurbelkammer R durch die Nut 3d eingefangen wird, so daß das Gas in der Kurbelkammer R in den Raum 23 eingeführt wird. Mit anderen Worten wird ein im Umlauf geführter Strom des Gases in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen erreicht, die in Hinblick auf die Ausführungsform in Fig. 2 erläutert worden ist.
Fig. 14 zeigt eine sechste Ausführungsform, bei der anstelle einer einstückigen Bauweise der Buchse 6 mit dem Gewicht 9 bei der vorausgehenden Ausführungsform (Fig. 3) das Gewicht 9 von der Buchse 6 getrennt ist. Gemäß Fig. 14 besitzt die Buchse 6 einen vorderen Bereich 6d mit einem verkleinerten Durchmesser, während das Gewichtelement 9 mit einer Öffnung 9c ausgebildet ist, an der der im Durchmesser verkleinerte Bereich 6g der Buchse im Preßsitz angebracht ist. Die Buchse 6 besitzt an ihrer vorderen Stirnfläche eine radiale Aussparung 6h, die als der zweite Verbindungskanal zur Herstellung einer Verbindung der Kurbelkammer R mit dem in radialer Richtung begrenzten Raum 23 zwischen den zugewandten Flächen der exzentrischen Welle 5 und dem Loch 6a der Buchse 6 fungiert. Bei der Ausführungsform strömt das Gas in einem Raum 28 zwischen der äußeren Fläche der Buchse und der inneren Fläche 9b des Gewichtselements 9b. Das Gas wird von dem zweiten Kanal aus nach außen abgegeben. Die Umlaufführung des Gases wird somit begünstigt, wodurch die Schmierleistung an der Kurbeleinrichtung K&sub2; verbessert wird.
Fig. 15 zeigt eine siebte Ausführungsform der Erfindung, bei der der im Durchmesser große Bereich 3a der Welle 3 eine durchgehende Axialbohrung aufweist, die als ein zweiter Verbindungskanal 27 fungiert und die ein zu dem in radialer Richtung begrenzten Raum 23 geöffnetes Ende und ein zweites Ende aufweist, das zu einer vorderen Stirnfläche des im Durchmesser großen Bereichs 3a der Welle 3 hin geöffnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Umlaufkreis für das gasförmige Schmiermittel geschaffen, der in dieser Reihenfolge gebildet ist durch die Kurbelkammer R, den Spalt G&sub7; in der zweiten Radiallagereinheit 7, den in axialer Richtung begrenzten Raum 24, den ersten Verbindungskanal 25, den radialen Raum 23, den zweiten Verbindungskanal 27, die Abdichtungskammer 18, den Spalt G4 in der ersten Radiallagereinheit 4 und die Kurbelkammer R. Demzufolge wird eine verbesserte Schmierung nicht nur für die Kurbeleinrichtung K&sub2;, sondern auch für das Lager 4 und die Wellenabdichtungseinheit 17 erreicht.
Anders als bei den vorausgehenden Ausführungsformen, bei denen die exzentrische Welle 5 auf einer Durchmesserlinie der Buchse 6 angeordnet ist, ist bei der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform die exzentrische Welle 5 an einer von der Durchmesserlinie der Buchse beabstandeten Position angeordnet. Jedoch erstrecken sich in gleicher Weise wie bei den vorausgehenden Ausführungsformen die Paare der Lastaufnahmeflächen 5a und 6b so, daß sie unter einem Winkel in Hinblick auf die Linie geneigt sind, die die Achse O&sub1; der Orbitalbewegung (Achse der Welle) und die Achse O&sub2; der Buchse 6 in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der Drehung der Buchse gemäß Darstellung mittels eines Pfeils R1 geneigt sind. Demzufolge wird eine Kompressionskraft F1 an der Achse O&sub2; der Buchse 6 in einer radial nach außen gerichteten Richtung erzeugt. Diese Kraft wird von den Lastaufnahmeflächen 5a und 6b aufgenommen, die gegenüber der Durchmesserlinie geneigt sind, die die Achse O&sub1; der Welle und die Achse O&sub2; der Buchse 6 verbindet. Auf diese Weise wird in der Richtung parallel zu den Lastaufnahmeflächen 5a und 6b eine Kraftkomponente F1 · sinΘ erzeugt, die bewirkt, daß die bewegbare und die stationäre Spiralwand ihre radiale Berührung aufrechterhalten.
Des weiteren ist bei der Ausführungsform von Fig. 16 die Länge α des Lochs 6a größer als die Länge β der exzentrischen Welle 5, und zwar um einen Wert von 1 mm, und ist die Breite des Lochs 6b etwas größer als die Breite des Lochs 6a, und zwar um einen Wert von 10 um. Demzufolge wird eine glatte Schiebe- bzw. Gleitbewegung der exzentrischen Welle 5 in dem Loch 6a erreicht. In gleicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 5 ist das Loch 6a mit Nuten 6b (Fig. 17) an den Ecken des rechteckigen Querschnitts des Lochs 6a ausgebildet. Demzufolge ist eine vergrößerte Strömungsfläche in dem Raum 23 erreicht.

Claims

1. Spiralkompressor für ein Gas, mit einem Schmiermittel, umfassend:

ein Gehäuse (1d, 2),

eine Antriebswelle (3) mit einer Achse für eine Drehung, wobei die Antriebswelle einen ersten Bereich (3b) mit einem kleinen Durchmesser und einem zweiten Bereich (3a) mit einem großen Durchmesser aufweist;

ein erstes Radiallager (4) zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse;

ein stationäres Spiralelement (1), das in einer feststehenden Beziehung zu dem Gehäuse steht;

ein bewegbares Spiralelement (8), das exzentrisch zu dem stationären Spiralelement so angeordnet ist, daß eine Vielzahl von Kompressionskammern zwischen den Spiralelementen geschaffen ist;

eine exzentrische Welle (5), die mit der Antriebswelle (3) verbunden ist und exzentrisch zu der Antriebswelle ist;

eine Buchse (6) mit einem Loch (6a) mit einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsgestalt, an dem die exzentrische Welle (5) eingesetzt und in einer feststehenden Position angeordnet ist, während die Drehbewegung der Welle an die Buchse (6) und einen Ansatzbereich (8c) an einer den Kompressionskammern gegenüberliegenden Seite übertragen wird;

ein zweites Radiallager (7), das in dem Ansatzbereich des bewegbaren Spiralelements (8) aufgenommen ist, zum drehbaren Lagern der Buchse gegenüber dem bewegbaren Spiralelement;

einen axial begrenzten Raum (24), der zwischen den einander zugewandten Enden der Buchse (6) und des Ansatzbereichs (8c) so ausgebildet ist, daß der Raum mit dem zweiten Radiallager (7) in Verbindung steht,

eine Selbstdrehungs-Sperreinrichtung (K&sub1;) für das bewegbare Spiralelement (8), die verhindert, daß das bewegbare Spiralelement um seine eigene Achse gedreht wird, so daß die Orbitalbewegung des bewegbaren Spiralelements es gestattet, daß die Kompressionskammern von einer äußeren Stelle zu einer inneren Stellung radial bewegt werden;

ein Einlaßmittel (1e) zum Einführen des Gases, das zu komprimieren ist, in eine Kompressionskammer, wenn diese sich in einer radial äußeren Stellung befindet;

ein Auslaßmittel (16) zum Abgeben des Gases in komprimiertem Zustand, wenn die Kompressionskammer sich an einer radial inneren Stellung befindet;

wobei das Loch (6a) der Buchse (6), die beabstandete innere Gleitflächen (6a, 6b) bildet, während die exzentrische Welle beabstandete äußere Gleitflächen (5a, 5b) bildet, so daß die inneren Flächen mit den zugewandten äußeren Flächen in Berührung stehen, was es gestattet, daß die Drehbewegung der exzentrischen Welle (5) an die Buchse übertragen wird;

das Loch weiter beabstandete innere Flächen (6j) bildet, während die exzentrische Welle beabstandete äußere Flächen (5b) bildet, so daß radial begrenzte Räume (23) zwischen diesen zugewandten inneren und äußeren Flächen geschaffen sind, was es gestattet, daß die Buchse entlang der in Berührung stehenden inneren und äußeren Gleitflächen relativ radial bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

ein erster Kanal (25) zur Erzielung einer Verbindung zwischen den radial begrenzten Räumen (23) und dem axial begrenzten Raum (24) zwischen der hinteren der Stirnfläche (6d) der Buchse (6) und einer ausgesparten Stirnfläche des Ansatzbereichs (8c) geschaffen ist, wodurch eine Übertragung eines Schmiermittels zwischen den Räumen erreicht wird.

2. Spiralkompressor nach Anspruch 1, der weiter umfaßt ein ringförmiges Element (22) zur Erzielung der feststehenden Axialposition der Buchse (6) an der exzentrischen Welle (5), und wobei eine Scheibe (21) entlang ihres Innenumfangs mit mindestens einer Aussparung (21b) zur Ausbildung des ersten Kanals (25) ausgebildet ist.

3. Spiralkompressor nach Anspruch 1, weiter umfassend einen zweiten Kanal (27) zur Erzielung einer Verbindung zwischen dem radialen Raum (23) und dem Einlaßmittel zur Schaffung eines Umlaufkanals für das Schmiermittel.

4. Spiralkompressor nach Anspruch 3, wobei die Buchse (6) an ihrer dem den großen Durchmesser aufweisenden Bereich der Welle (3) zugewandten Stirnfläche einen Ausschnittbereich (6e) aufweist, zu dem hin sowohl der radiale Raum (23) als auch der zweite Kanal (27) geöffnet sind.

5. Spiralkompressor nach Anspruch 3, wobei die Buchse (6) mit einem sich radial erstreckenden Loch (27) mit einem zu dem radialen Raum (23) hin geöffneten ersten Ende und einem zu dem Einlaßmittel hin geöffneten zweiten Ende ausgebildet ist, wobei das Loch den zweiten Kanal bildet.

6. Spiralkompressor nach Anspruch 3, wobei der Bereich (3a) mit dem großen Durchmesser an seiner der Buchse (6) zugewandten Fläche eine sich radial erstreckende Fläche aufweist, die mit einer Aussparung (3d) mit einem zu dem radialen Raum (23) hin geöffneten ersten Ende und einem zu dem Einlaßmittel hin geöffneten zweiten Ende ausgebildet ist, wobei die radiale Aussparung (3d) den zweiten Kanal (27) bildet.

7. Spiralkompressor nach Anspruch 3, wobei der Bereich (3a) mit dem großen Durchmesser der Welle mit einem sich dort axial hindurchstreckenden Loch ausgebildet ist, wobei das Loch ein zu dem radialen Raum hin geöffnetes Ende und ein zu dem Einlaßmittel hin geöffnetes zweites Ende aufweist, wobei das Loch den zweiten Kanal bildet.

8. Spiralkompressor nach Anspruch 1, wobei das Loch der Buchse (6) entlang seiner Innenfläche mindestens eine Nut (6f) zur Vergrößerung der Menge des Stroms des Gases in dem radialen Raum aufweist.

9. Spiralkompressor nach Anspruch 1, wobei die exzentrische Welle (5) in der Buchse (6) an einer von der Achse der Buchse beabstandeten Stelle angeordnet ist.