DE10105502A1 - Spiralfluidverdrängungsgerät - Google Patents

Abstract

Ein Spiralkompressor weist eine feste und eine umlaufende Spirale (13, 14) auf, von denen jede eine Endplatte (13b, 14b) und ein Spiralelement (13a, 14a) auf der Endplatte aufweist, die ineinander greifen. Eine erste Übergangslinie an einem Weitenstartabschnitt des Spiralelementes (13a, 14a) zwischen einer Innenwand (s) und einer Spitzenoberfläche (u) weist einen ersten oberen Bogen (Ru), der mit einem oberen Inneninvolutenwandstartpunkt (Pi) verbunden ist, und einen zweiten oberen Bogen (ru), der mit einem oberen Außeninvolutenwandstartpunkt (Po) verbunden ist, und eine gerade Linie (Lu) auf. Eine zweite Übergangslinie an dem Weitenstartabschnitt zwischen der Innenwand (s) und einer Basisoberfläche (b) weist einen ersten unteren Bogen (Rb), der mit einem unteren Inneninvolutenwandstartpunkt (Pi') verbunden ist, und einen zweiten unteren Bogen (Rb), der mit einem unteren Außeninvolutenwandstartpunkt (Po') verbunden ist, und eine gerade Linie (Lb) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spiralfluidver­ drängungsgerät und insbesondere auf den Startabschnitt einer festen und einer umlaufenden Spirale darin.

Spiralfluidverdrängungsgeräte sind im Stand der Technik be­ kannt. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent 5 037 279, das hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird, Spiralabschnitte ei­ ner festen Spirale und einer umlaufenden Spirale.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 5 bis 7a-d, eine umlaufende Spirale 50 weist eine Endplatte 50a auf. Ein Involuten-(Evol­ venten-)Spiralelement 50b erstreckt sich von einer ersten Sei­ te der Endplatte 50a. Ein ringförmiger Vorsprung 50c erstreckt sich von einer zweiten Seite der Endplatte 50a. Das Involuten­ spiralelement 40b einer festen Spirale (nicht gezeigt) ist auf einer Endplatte der festen Spirale gebildet und ist symmetrisch zu dem Spiralelement 50b der umlaufenden Spirale 50. Die umlau­ fende Spirale 50 ist durch ein Gehäuse durch einen Oldham- Kuppelmechanismus getragen, der aus einem Oldham-Koppelring und Oldham-Koppelteilen besteht. Der Oldham-Koppelmechanismus ver­ hindert die Drehung der umlaufenden Spirale 50 auf ihrer Achse und erzeugt eine umlaufende Bewegung in bezug auf die feste Spirale.

Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, weist ein erweiterter Star­ tabschnitt 500c des Spiralelementes 50b der umlaufenden Spirale 50 eine Querschnittsform auf, bei der die Dicke größer an der Basisoberfläche und geringer an der Spitzenoberfläche ist (d. h. die Dicke nimmt von der Basisoberfläche zu der Spitzenoberflä­ che ab, oder das Spiralelement verjüngt sich zu dem von der Endplatte abgewandten Ende). Eine Außenkurve 506, die eine ra­ dial äußere Kurve zwischen einem ersten Spitzenpunkt 501 an der Spitze und einem ersten erweiterten Startpunkt 503 an der Ba­ sisoberfläche ist, ist eine Involutenkurve. Eine Innenkurve 507, die eine radial innere Kurve zwischen einem zweiten Spit­ zenpunkt 502 an der Spitzenoberfläche und einem zweiten erwei­ terten Startpunkt 505 an der Basisoberfläche ist, ist ebenfalls eine Involutenkurve 9. Ein Spiralbasisabschnitt zwischen dem Punkt 503 und dem Punkt 505 ist aus einer gekrümmten Linie zu­ sammengesetzt, die unten beschrieben ist. Ein Bereich zwischen dem Punkt 503 und dem Punkt 504 ist durch einen ersten Konvex­ bogen 509 definiert. Der Radius r des Konvexbogens 509 ist durch die folgende Gleichung definiert:

worin:
a der Radius des Involutenbasiskreises ist,
λ₁ ein Winkel am weiten Start ist und
ε ein Umlaufradius ist.

Ein Bereich zwischen dem Punkt 504 und dem Punkt 505 ist durch einen zweiten Konkavbogen 510 definiert. Der Radius R des Kon­ kavbogens 510 ist durch die folgende Gleichung definiert:

R = r + ε.

Andererseits ist der Bereich zwischen dem Punkt 501 und dem Punkt 502 an der Spitze des Spiralelementes 50b durch einen Bo­ gen 508 definiert, dessen Durchmesser im wesentlichen einem Ab­ stand zwischen gegenüberstehenden Wänden der Involutenkurve des Spiralelementes 50b entspricht. Eine Kurve entlang der Basis von dem Punkt 503 zu dem Punkt 505 und eine Kurve entlang der Spitze von dem Punkt 501 zu dem Punkt 502 sind durch eine glat­ te geneigte Wand verbunden.

Es wird Bezug genommen auf den Kompressions- und Ausgabehub des Spiralkompressors, Fig. 7a zeigt den Kompressor in einem Zu­ stand, in dem der Ansaughub beendet worden ist und der Kompres­ sionshub gerade begonnen hat. Danach gehen die Hübe in der Rei­ henfolge voran, wie in Fig. 7b, 7c und 7d gezeigt ist, und eine Kompressionskammer 60 bewegt sich allmählich zu dem Zen­ trum wie eine Kompressionskammer 60', wie in Fig. 7a gezeigt ist, während ihr Volumen abnimmt. Folglich wird komprimiertes Gas durch eine Ausgabeöffnung 61 ausgegeben.

Bei dem Spiralfluidverdrängungsgerät verbleibt jedoch, wie in dem Zentralabschnitt von Fig. 7d gezeigt ist, wenn die Kom­ pression beendet ist, Fluid in einem toten Volumen, das durch eine geneigte Wand des Spiralelementes 50b der umlaufenden Spi­ rale 50 und eine geneigte Wand des Spiralelementes 40b der fe­ sten Spirale abgegrenzt ist. Das Fluid in diesem toten Volumen expandiert und unterbricht das Einziehen neuen Fluids in die Kompressionskammer 60. Als Resultat kann die Kompressionswirk­ samkeit des Spiralfluidverdrängungsgerätes verschlechtert wer­ den.

Weiter weist jeder der Spitzenpunkte des Spiralelementes 50b der umlaufenden Spirale 50 und des Spiralelementes 40b der fe­ sten Spirale eine scharfe Kantenform auf. Wenn daher die umlau­ fende Spirale 50 und die feste Spirale in dem Kompressions- und Ausgabehub betätigt werden, können Schäden an den Spitzenpunk­ ten eines jeden Spiralelementes erzeugt werden, da die beiden Spiralelemente in Eingriff miteinander stehen.

Es ist daher eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, die oben beschriebenen Nachteile, denen bei den Spirale­ lementen des bekannten Spiralfluidverdrängungsgerätes begegnet wird, zu verringern oder auszuschließen, insbesondere soll die Stärke in dem Zentralabschnitten der Spiralelemente einer um­ laufenden Spirale und einer festen Spirale verstärkt werden, wobei die volumetrische Wirksamkeit z. B. die Kompressionswirk­ samkeit, die Expansionswirksamkeit und die Ausgabewirksamkeit verbessert werden sollen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Spiralfluidverdrängungsge­ rät nach Anspruch 1.

Ein derartiges Spiralfluidverdrängungsgerät oder Spiralfluid­ kompressor weist ein hinteres Gehäuse und ein vorderes Gehäuse, eine feste Spirale und eine umlaufende Spirale, einen Antriebs­ mechanismus und einen Rotationsverhinderungsmechanismus auf. Das hintere Gehäuse weist ein offenes Ende und eine Einlaßöff­ nung und eine Auslaßöffnung auf. Das vordere Gehäuse schließt das offene Ende des hinteren Gehäuses. Die feste Spirale weist eine erste Endplatte und ein Spiralelement auf, das auf einer ersten Seite der ersten Endplatte gebildet ist und sich davon erstreckt. Die feste Spirale ist an dem hinteren Gehäuse ange­ bracht. Die umlaufende Spirale weist eine zweite Endplatte und ein zweites Spiralelement auf, das auf einer ersten Seite der zweiten Endplatte gebildet ist und sich davon erstreckt. Die beiden Spiralelemente greifen mit einer winkelmäßigen und ra­ dialen Versetzung zum Bilden einer Mehrzahl von Linienkontakten zum Abgrenzen von mindestens einem Paar von abgedichteten Flu­ idtaschen ineinander. Der Antriebsmechanismus weist eine An­ triebswelle auf, die drehbar von dem vorderen Gehäuse gelagert ist, zum Bewirken der umlaufenden Bewegung der umlaufenden Spi­ rale durch die Drehung der Antriebswelle, wodurch das Volumen der Fluidtaschen geändert wird. Der Rotationsverhinderungsme­ chanismus verhindert die Drehung der umlaufenden Spirale. Eine Innenwand eines breiten Startabschnittes in dem Zentrum eines jeden Spiralelementes ist so geneigt, daß die Dicke der Ba­ sisoberfläche, die mit der Endplatte verbunden ist, des breiten Startabschnittes größer ist als die Dicke an einer Spitzenober­ fläche, die der Endplatte abgewandt ist, und die Dicke des breiten Startabschnittes nimmt allmählich von der Basisoberflä­ che zu der Spitzenoberfläche des breiten Startabschnittes ab. Eine erste Übergangslinie zwischen der Innenwand und der Spit­ zenoberfläche weist einen ersten oberen Bogen auf, der an einem oberen Inneninvolutenwandstartpunkt endet, und weist einen zweiten oberen Bogen auf, der an einem oberen Außeninvoluten­ wandstartpunkt beginnt. Eine zweite Übergangslinie zwischen der Innenwand und der Basisoberfläche weist einen ersten unteren Bogen auf, der an dem unteren Inneninvolutenwandstartpunkt en­ det, und weist einen zweiten unteren (kleinen) Bogen auf, der an einem unteren Außeninvolutenwandstartpunkt beginnt.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Spiral­ fluidverdrängungsgerätes gemäß einer Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2a und 2b vergrößerte, detaillierte Teilansichten eines Spiralelementes einer umlaufenden Spirale, wobei Fig. 2a eine Draufsicht ist und Fig. 2b eine perspektivische An­ sicht des Spiralelementes der umlaufenden Spirale ist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von Räumen zwischen der umlaufenden Spirale und einer festen Spirale, von denen jede doppelte Korrekturwerte zeigt;

Fig. 4 eine Draufsicht des Spiralelementes der umlaufenden Spirale des Spiralfluidver­ drängungsgerätes gemäß einer anderen Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer umlau­ fenden Spirale eines Spiralfluidverdrän­ gungsgerätes;

Fig. 6 eine Draufsicht, die den Kompressions- und Ausgabehub des Spiralfluidverdrängungsge­ rätes von Fig. 5 darstellt; und

Fig. 7a-7d Betriebsdiagramme, die den Kompressions- und Ausgabehub des Spiralfluidverdrän­ gungsgerätes von Fig. 6 darstellen.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, der dort gezeigte Spiral­ kompressor (Spiralfluidverdrängungsgerät) enthält ein Gehäuse 10 mit einem vorderen Gehäuse 11 und einem becherförmigen hin­ teren Gehäuse 12. Das vordere Gehäuse 11 ist an dem hinteren Gehäuse 12 durch eine Mehrzahl von Schrauben 22 befestigt. Eine feste Spirale 13 und eine umlaufende Spirale 14 sind in dem Ge­ häuse 10 angeordnet.

Die feste Spirale 13 weist eine plattenförmige erste Endplatte 13b und ein erstes Spiralelement 13a, das auf einer ersten Sei­ te der ersten Endplatte 13b gebildet ist, und einen Fußab­ schnitt 13c, der auf einer zweiten Seite der ersten Endplatte 13b gebildet ist, auf. Eine Ausgabeöffnung 13d ist an dem Zen­ tralabschnitt der ersten Endplatte 13b gebildet. Der Fußab­ schnitt 13c ist fest an einer Innenseitenwand eines Bodenab­ schnittes des hinteren Gehäuses 12 durch eine Mehrzahl von Schrauben 15 befestigt, die das hintere Gehäuse 12 von außen durchdringen. Die erste Endplatte 13b der festen Spirale 13 ist an einer Innenseitenwand des hinteren Gehäuses 12 befestigt und unterteilt die Innenkammer des hinteren Gehäuses 12 in eine An­ saugkammer 17 und eine Ausgabekammer 16. Ein Abdichtteil 28 dichtet einen Außenumfang der ersten Endplatte 13b und der In­ nenseitenwand des hinteren Gehäuses 12 ab.

Die umlaufende Spirale 14 enthält eine plattenförmige zweite Endplatte 14b und ein zweites Spiralelement 14a, das sich von einer Seite der zweiten Endplatte 14b erstreckt, und einen ringförmigen Vorsprung 21, der auf einer zweiten Seite der zweiten Endplatte 14b gebildet ist und axial davon vorsteht. Das erste Spiralelement 13a der festen Spirale 13 und das zwei­ te Spiralelement 14a der umlaufenden Spirale 14 greifen mit ei­ ner winkelmäßigen Versetzung von ungefähr 180 Grad und einer vorbestimmten radialen Versetzung ineinander. Mindestens ein Paar von Fluidtaschen ist zwischen der festen Spirale 13 und der umlaufenden Spirale 14 abgegrenzt.

Eine Antriebswelle 18 ist in dem Gehäuse 10 vorgesehen und drehbar von dem vorderen Gehäuse 11 durch ein erstes Radialla­ ger 23 gelagert. Eine elektromagnetische Kupplung 24 ist dreh­ bar durch das vordere Gehäuse 11 durch ein zweites Radiallager 25 gelagert und mit einem Endabschnitt der Antriebswelle 18 verbunden. Ein Kurbelzapfen 26 ist exzentrisch mit dem anderen Ende der Antriebswelle 18 verbunden. Der Kurbelzapfen 26 ist in den ringförmigen Vorsprung 21 der umlaufenden Spirale 14 einge­ führt, und er ist in eine plattenförmige exzentrische Buchse 27 eingeführt. Die exzentrische Buchse 27 ist drehbar in dem ring­ förmigen Vorsprung 21 durch ein drittes Radiallager 28 vorgese­ hen. Ein Rotationsverhinderungsmechanismus 29 ist zwischen ei­ ner Oberfläche der umlaufenden Spirale 14 und der Endoberfläche des vorderen Gehäuses 11 vorgesehen. Der Rotationsverhinde­ rungsmechanismus 29 verhindert die Drehung der umlaufenden Spi­ rale 14 in bezug auf die feste Spirale 13, wenn sich die umlau­ fende Spirale 14 auf einer umlaufenden Bewegung an einem vorbe­ stimmten Umlaufradius in bezug auf das Zentrum der festen Spi­ rale 13 bewegt.

Wenn eine Antriebskraft von einer externen Antriebsquelle (z. B. ein Motor eines Fahrzeuges) über die elektromagnetische Kupp­ lung 24 übertragen wird, wird die Antriebswelle 18 gedreht, und die umlaufende Spirale 14, die von dem Kurbelzapfen 26 getragen wird, wird in einer umlaufenden Bewegung durch die Drehung der Antriebswelle 18 angetrieben. Wenn die umlaufende Spirale 14 in einer umlaufenden Bewegung angetrieben wird, bewegen sich Flu­ idtaschen, die zwischen dem ersten Spiralelement 13a der festen Spirale 13 und dem zweiten Spiralelement 14a der umlaufenden Spirale 14 abgegrenzt sind, von den äußeren oder Umfangsab­ schnitten der Spiralelemente zu dem Zentrumsabschnitt der Spi­ ralelemente. Kühlmittelgas, das in die Ansaugkammer 17 durch eine Einlaßöffnung 19 eintritt, die in dem hinteren Gehäuse 12 gebildet ist, fließt in eine der Fluidtaschen. Wenn sich die Fluidtaschen von den äußeren Abschnitten der Spiralelemente zu dem Zentrumsabschnitt der Spiralelemente bewegen, wird das Vo­ lumen der Fluidtaschen verringert, und das Kühlmittelgas in den Fluidtaschen wird komprimiert. Komprimiertes Kühlmittelgas, das in den Fluidtaschen eingeschlossen ist, bewegt sich durch die Ausgabeöffnung 13d, öffnet ein Reedventil 30 und wird in die Ausgabekammer 16 ausgegeben. Schließlich wird das komprimierte Kühlmittelgas in einen externen Kühlmittelkreislauf (nicht ge­ zeigt) durch eine Auslaßöffnung 20 ausgegeben, die in dem hin­ teren Gehäuse 12 gebildet ist.

Der Aufbau einer umlaufenden Spirale eines Spiralfluidverdrän­ gungsgerätes gemäß einer ersten Ausführungsform ist in Fig. 2a-b und 3 gezeigt. Da die umlaufende Spirale und die feste Spirale ineinander eingreifen, sind die Formen der Spiralele­ mente der umlaufenden Spirale und der festen Spirale symme­ trisch.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 2a und 2b, wenn ein Kreis 14c der Basisinvolutenkreis ist, weist eine erste Übergangsli­ nie zwischen der Innenseitenwand s und der Spitzenoberfläche u, die an dem Zentrum des Spiralelementes 14a gebildet ist, einen ersten oberen Bogen Ru, einen zweiten oberen Bogen ru und eine gerade Linie Lu, die den ersten oberen Bogen Ru mit dem zweiten oberen Bogen ru verbindet, auf. Der erste obere Bogen Ru ist mit einer Inneninvolutenwand 14d an einem oberen Inneninvolu­ tenwandstartpunkt Pi verbunden. Der zweite obere Bogen ru ist mit einer Außeninvolutenwand 14e an einem oberen Außeninvolu­ tenwandstartpunkt Po verbunden. Eine zweite Übergangslinie zwi­ schen der Innenseitenwand s und der Basisoberfläche b weist ei­ nen ersten unteren Bogen Rb, einen zweiten unteren Bogen rb und eine gerade Linie Lb, die den ersten unteren Bogen Rb mit zwei­ ten unteren Bogen rb verbindet, auf. Der erste untere Bogen Rb ist mit der Inneninvolutenwand 14d an einem unteren Inneninvo­ lutenwandstartpunkt Pi' verbunden. Der zweite untere Bogen rb ist mit der Außeninvolutenwand 14e an einem unteren Außeninvo­ lutenwandstartpunkt Po' verbunden.

Die Innenseitenwand s ist geneigt, so daß sie eine Dicke auf­ weist, die größer an der Basisoberfläche b als an der Spit­ zenoberfläche u ist. Die Dicke der Innenseitenwand s nimmt all­ mählich von der Basisoberfläche b zu der Spitzenoberfläche u ab, sie ist angeschrägt oder verjüngt sich. Daher kann die Fe­ stigkeit der Wand des Spiralelementes 14a größer sein als die eines Spiralelementes in bisherigen Spiralkompressoren. Die oben erwähnten Elemente wie der erste untere Bogen Rb, der er­ ste obere Bogen Ru und ähnliches sind durch die folgenden Glei­ chungen und Beziehungen (Ungleichungen) definiert:

Rb = ru + Ror + α;
Ru = rb + Ror + α;
ru < rb;
Ru < Rb; und
ϕPi - ϕPo = 180° (ϕPi' - ϕPo' = 180°),

worin
Rb, ru, Ru und rb die Radien für die entsprechenden Bögen sind;
Ror der Umlaufradius der umlaufenden Spirale 14 ist;
α ein Korrekturwert ist, der eine gegenseitige Kollision zwischen der umlaufenden Spirale 14 und der festen Spirale 13 vermeidet;
ϕPi (ϕPi') der Startwinkel der Inneninvolutenwand an dem Weitenabschnitt ist; und
ϕPo (ϕPo') der Startwinkel der Außeninvolutenwand an dem Weitenabschnitt ist.

Eine Oberfläche zwischen der Inneninvolutenwand 14d des Spira­ lelementes 14a und der Außeninvolutenwand 14e des Spiralelemen­ tes 14a ist eine Abdichtoberfläche. Eine Oberfläche zwischen einer Kante, die den ersten oberen Bogen Ru, den zweiten oberen Bogen ru und die gerade Linie Lu aufweist, und einer Kante, die den ersten unteren Bogen Rb, den zweiten unteren Bogen rb und die gerade Linie Lb aufweist, braucht keine Wirkung auf den Kompressionsmechanismus und den Abdichtmechanismus aufzuweisen, da sie keine Abdichtoberfläche ist.

Der Korrekturwert α wird angenommen zum Vermeiden einer gegen­ seitigen Störung zwischen der festen Spirale 13 und der umlau­ fenden Spirale 14, die ineinandergreifen, während des Herstel­ lens des Spiralkompressors. Wenn der Korrekturwert α gleich x (ein willkürlich zugeordneter Wert) ist, nimmt ein Raum, der zwischen der festen Spirale 13 und der umlaufenden Spirale 14 erzeugt wird, an einem Umlaufwinkel der umlaufenden Spirale 14 in einem Bereich zwischen dem oberen Inneninvolutenwandstart­ punkt Pi und dem oberen Außeninvolutenwandstartpunkt Po konti­ nuierlich in einem Bereich zwischen 0 und 2x zu und ab. Ein be­ vorzugter numerischer Wert des willkürlich zugeordneten Wertes x liegt zwischen ungefähr 0,050 mm und ungefähr 0,100 mm. Eine perspektivische Ansicht ist in Fig. 3 gezeigt, wenn der Raum zwischen der festen Spirale 13 und der umlaufenden Spirale 14 gerade 2x ist.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 4, eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Wenn ein Kreis 14c der Basisinvolutenkreis ist, weist eine erste Übergangslinie zwi­ schen der Innenseitenwand s und der Spitzenoberfläche u, die an dem Zentrum des Spiralelementes 14a gebildet sind, einen ersten oberen Bogen Ru und einen zweiten oberen Bogen ru auf. Der er­ ste obere Bogen Ru ist mit der Inneninvolutenwand 14d an dem oberen Inneninvolutenwandstartpunkt Pi verbunden. Der zweite obere Bogen ru ist mit der Außeninvolutenwand 14e an dem oberen Außeninvolutenwandstartpunkt Po verbunden. Eine zweite Über­ gangslinie zwischen der Innenseitenwand s und der Basisoberflä­ che b weist einen ersten unteren Bogen Rb und einen zweiten un­ teren Bogen rb auf. Der erste untere Bogen Rb ist mit der In­ neninvolutenwand 14d an dem unteren Inneninvolutenwandstart­ punkt Pi' verbunden. Der zweite untere Bogen rb ist mit der Au­ ßeninvolutenwand 14e an dem unteren Außeninvolutenwandstart­ punkt Po' verbunden. Mit anderen Worten, bei der umlaufenden Spirale (und auch bei der festen Spirale) der zweiten Ausfüh­ rungsform sind die geraden Linienabschnitte Lu und Lb von der umlaufenden Spirale (und auch der festen Spirale) der ersten Ausführungsform entfernt.

Wenn der Korrekturwert α gleich 0 ist (ein willkürlich zuge­ ordneter Wert) werden die feste Spirale 13 und die umlaufende Spirale 14 so betätigt, daß sie ihren Nullraum ohne Lecken des komprimierten Gases und gegenseitiger Störung zu jedem Umlauf­ winkel der umlaufenden Spirale 14 aufrecht halten. Ein totes Volumen der festen Spirale 13 und der umlaufenden Spirale wird null, und sowohl maximale Kompressionswirksamkeit als auch er­ höhte Festigkeit der Spiralelemente beider Spiralen können gleichzeitig realisiert werden.

Wie oben in bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eines Spiralfluidverdrängungsgerätes beschrieben wur­ de, kann die Festigkeit der Zentralabschnitte der Spiralelemen­ te der festen Spirale 13 und der umlaufenden Spirale 14 vergrö­ ßert werden, ohne daß volumetrische Wirksamkeit geopfert wird, wobei der Zentralabschnitt der Spiralen eine erhöhte oder maxi­ male Last hoher Temperaturen und hoher Drucke empfängt, wenn das Spiralfluidverdrängungsgerät betätigt wird, das heißt die Kompressionswirksamkeit, die Expansionswirksamkeit und Ausgabe­ wirksamkeit werden aufrecht erhalten. Weiter kann bei dem Her­ stellen des Spiralfluidverdrängungsgerätes der Korrekturwert α, der ein Faktor zum Bestimmen der Konfiguration der Spirale­ lemente der festen Spirale 13 und der umlaufenden Spirale 14 ist, geeignet eingestellt werden. Als Resultat können sowohl die feste Spirale 13 als auch die umlaufende Spirale 14 eine vergrößerte oder maximale volumetrische Wirksamkeit in Abhän­ gigkeit von der Bearbeitungsgenauigkeit erzielen.

Claims (2)

1. Spiralfluidverdrängungsgerät mit:
einem hinteren Gehäuse (12) mit einem offenen Ende und einer Einlaßöffnung (19) und einer Auslaßöffnung (20);
einem das offene Ende schließenden vorderen Gehäuse (11);
einer festen Spirale (13) mit einer ersten Endplatte (13b) und einem ersten Spiralelement (13a), das auf einer ersten Seite der ersten Endplatte (13b) gebildet ist und sich davon er­ streckt, wobei die feste Spirale (13) an dem hinteren Gehäuse (12) angebracht ist;
einer umlaufenden Spirale (14) mit einer zweiten Endplatte (14b) und einem zweiten Spiralelement (14a), das auf einer er­ sten Seite der zweiten Endplatte (14b) gebildet ist und sich davon erstreckt, wobei die Spiralelemente (13a, 14a) mit einer winkelmäßigen und radialen Versetzung zum Bilden einer Mehrzahl von Linienkontakten, die mindestens ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen abgrenzen, ineinandergreifen;
einem Antriebsmechanismus mit einer drehbar durch das vordere Gehäuse (11) gelagerten Antriebswelle (18) zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des umlaufenden Spiralelementes (14a) durch die Drehung der Antriebswelle (18) zum dadurch Andern des Volumens der Fluidtaschen; und
einem Rotationsverhinderungsmechanismus (29), der die umlaufen­ de Spirale (18) an der Drehung hindert;
worin eine Innenseitenwand (s) eines Weitenstartabschnittes ei­ nes jeden der Spiralelemente (13a, 14a) geneigt ist, so daß die Breite der Basisoberfläche (b) des Weitenstartabschnittes grö­ ßer als die Breite an der Spitzenoberfläche (u) ist und die Dicke des Weitenstartabschnittes zu der Spitzenoberfläche (u) des Weitenstartabschnittes allmählich abnimmt,
worin eine erste Übergangslinie zwischen der Innenseitenwand (s) und der Spitzenoberfläche (u) einen ersten oberen Bogen (Ru), der mit einem oberen Inneninvolutenwandstartpunkt (Pi) verbunden ist, und einen zweiten oberen Bogen (ru), der mit ei­ nem oberen Außeninvolutenwandstartpunkt (Po) verbunden ist, aufweist,
worin eine zweite Übergangslinie zwischen der Innenwand (s) und der Basisoberfläche (b) einen ersten unteren Bogen (Rb), der mit einem unteren Inneninvolutenwandstartpunkt (Pi') verbunden ist, und einen zweiten unteren Bogen (rb), der mit einem unte­ ren Außeninvolutenwandstartpunkt (Po') verbunden ist, aufweist und
worin jedes der Elemente durch die folgenden Gleichungen und Beziehungen definiert ist:
Rb = ru + Ror,
Ru = rb + Ror,
ru < rb,
Ru < Rb,
ϕPi - ϕPo = 180°,
wobei
Rb der Radius des ersten unteren Bogens ist,
rb der Radius des zweiten unteren Bogens ist,
Ru der Radius des ersten oberen Bogens ist,
ru der Radius des zweiten oberen Bogens ist,
Ror der Umlaufradius der umlaufenden Spirale ist,
ϕPi der Startwinkel am weiten Bereich der Inneninvolutenwand ist und
ϕPo der Startwinkel am weiten Bereich der Außeninvolutenwand ist.

2. Spiralfluidverdrängungsgerät nach Anspruch 1,
bei dem eine gerade Linie (Lu) zwischen dem ersten oberen Bogen (Ru) und dem zweiten oberen Bogen (ru) verbunden ist,
wobei eine gerade Linie (Lb) zwischen dem ersten unteren Bogen (Rb) und dem zweiten unteren Bogen (rb) verbunden ist und
wobei ein Korrekturwert (α) eine gegenseitige Störung zwischen der festen Spirale (13) und der umlaufenden Spirale (14) ver­ hindert und
wobei der erste untere Bogen (Rb) und der erste obere Bogen (Ru) durch die folgenden Gleichungen definiert sind:
Rb = ru + Ror + α,
Ru = rb + Ror + α,
wobei
α der Korrekturwert ist.