DE60006866T2

DE60006866T2 - Spiralverdichter

Info

Publication number: DE60006866T2
Application number: DE60006866T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Kariya-shi Nakane; Toshiro Kariya-shi Fujii; Kazuo Kariya-shi Murakami; Naoya Kariya-shi Yokomachi
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: DE60006866D1; EP1026402A3; JP2000220584A; EP1026402A2; US6264444B1; EP1026402B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scrollkompressor, bei dem eine feststehende Spirale mit einer feststehenden Spiralbasisplatte und einer an der feststehenden Spiralbasisplatte gebildeten feststehenden Spiralwand gegenüber einer beweglichen Spirale mit einer beweglichen Spiralbasisplatte und einer an der beweglichen Spiralbasisplatte gebildeten beweglichen Spiralwand angeordnet ist, so dass geschlossene Räume, deren Volumina bei Orbitalrotation der beweglichen Spirale verringert werden, zwischen der feststehenden Spiralwand und der beweglichen Spiralwand der beweglichen Spirale, welche eine orbitale Rotationsbewegung, aber keine Rotation um ihre eigene Achse ausführt, gebildet werden, wobei die bewegliche Spirale rotiert durch Übertragung der Rotationskraft einer drehbaren Welle auf den Orbitalrotationsmechanismus zum Rotierenlassen der beweglichen Spirale.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die geschlossenen Räume werden in Richtung zu den inneren Enden der Spiralwände der feststehenden Spirale und der beweglichen Spirale bei der Rotation der beweglichen Spirale verkleinert. Bei den Scrollkompressoren, wie sie in den Offenlegungsschriften der japanischen Patentanmeldungen (Kokai) Nr. 56-165787, Nr. 56-165788, Nr. 61-98987 und Nr. 3-92502 offenbart sind, wird ein zwischen der beweglichen Spirale und der feststehenden Spirale komprimiertes Gas über eine Öffnung, die sich durch die feststehende Spiralbasisplatte erstreckt, zur Hinterflächenseite der feststehenden Spirale hin ausgestoßen.
Aus der japanischen Patentveröffentlichung JP 04311691 sowie der internationalen Patentanmeldung WO 96/20345 sind Scrollkompressoren bekannt geworden, bei denen der Orbitalrotationsmechanismus und die drehbare Welle auf der Seite der beweglichen Spiralwand angeordnet sind, bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte.
Als eine Möglichkeit zur Ausbildung des Scrollkompressors mit kompakten Abmessungen sind Mittel vorgeschlagen worden, gemäß welchen die feststehende Spirale als Teil des Gehäuses des Kompressors ausgebildet ist, wie beispielsweise in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 56-165787 offenbart. Es ist jedoch schwierig, den Scrollkompressor mit noch kompakteren Abmessungen auszubilden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Scrollkompressor mit noch kompakteren Abmessungen zu bauen.
Ein erfindungsgemäßer Scrollkompressor umfasst eine drehbare Welle mit einer Achse, eine feststehende Spirale mit einer feststehenden Spiralbasisplatte und einer an der feststehenden Spiralbasisplatte gebildeten feststehenden Spiralwand und eine bewegliche Spirale mit einer beweglichen Spiralbasisplatte und einer an der beweglichen Spiralbasisplatte gebildeten beweglichen Spiralwand, wobei die bewegliche Spirale der feststehenden Spirale gegenüberliegt, so dass geschlossene Räume zwischen der feststehenden Spiralwand und der beweglichen Spiralwand definiert sind, wobei die bewegliche Spirale eine Achse aufweist, welche mit der Achse der drehbaren Welle nicht zusammenfällt. Ferner sind vorgesehen: ein Orbitalrotationsmechanismus zum Umlaufenlassen der beweglichen Spirale um die Achse der drehbaren Welle und ein Rotationsverhinderungsmechanismus zum Verhindern der Rotation der beweglichen Spirale um die Achse der beweglichen Spirale. Die geschlossenen Räume haben Volumina, welche sich verkleinern, während die bewegliche Spirale um die Achse der drehbaren Welle rotiert und an der Rotation um die Achse der beweglichen Spirale gehindert wird. Der Orbitalrotationsmechanismus und die drehbare Welle sind auf der Seite der beweglichen Spiralwand angeordnet, bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte. Der Kompressor ist dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine die bewegliche Spiralbasisplatte durchsetzende Ausstoßöffnung zum Ausstoßen eines Fluids aus dem letzten geschlossenen Raum in eine Ausstoßkammer und ein an der Hinterfläche der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnetes Ausstoßventil zum Öffnen und Schließen der Ausstoßöffnung aufweist.
In Einklang mit dem endungsgemäßen Aufbau, welcher sich von konventionellen Aufbauten, bei welchen ein Orbitalrotationsmechanismus und eine drehbare Welle auf der Hinterflächenseite der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnet sind, unterscheidet, ist es möglich, die Größe des Scrollkompressors in Axialrichtung der drehbaren Welle zu verkürzen.
Das komprimierte Gas in dem letzten geschlossenen Raum wird durch Drücken des Ausstoßventils, welches sich zusammenhängend mit der rotierenden beweglichen Spirale dreht, in die Ausstoßkammer ausgestoßen.
Bevorzugt ist die bewegliche Spirale zwischen der feststehenden Spirale und dem vorderen Gehäuse angeordnet. Das vordere Gehäuse bildet einen Teil des Gehäuses zum Halten der rotierenden beweglichen Spirale.
Bevorzugt ist die Ausstoßkammer auf der Hinterflächenseite der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnet, und ein komprimiertes Gas wird aus dem letzten geschlossenen Raum in die Ausstoßkammer ausgestoßen, so dass der Druck in der Ausstoßkammer auf die Hinterfläche der beweglichen Spiralbasisplatte wirkt.
Die Ausstoßkammer ist ein Ausstoßdruckgebiet, und der Druck in dem Ausstoßdruckgebiet wirkt als Rückdruck auf die bewegliche Spiralbasisplatte.
Bevorzugt ist die Ausstoßkammer in dem vorderen Gehäuse gebildet. Das Innere des vorderen Gehäuses ist am geeignetsten als Platz zum Bilden der Ausblaskammer.
Bevorzugt ist die Ausstoßkammer von einer Dichtungsvorrichtung umgeben, welche zwischen dem vorderen Gehäuse und der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnet ist.
Die Dichtungsvorrichtung verhindert Leckage des komprimierten Gases aus der Ausstoßkammer über einen Spalt zwischen dem vorderen Gehäuse und der beweglichen Spiralbasisplatte.
Bevorzugt ist eine Druckaufnahmeplatte zwischen dem vorderen Gehäuse und der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnet.
Wenn das vordere Gehäuse und die bewegliche Spirale z. B. aus einem Aluminium enthaltenden Material hergestellt sind, um eine Gewichtsverringerung zu erzielen, ergibt sich Gleitkontakt zwischen gleichgearteten Werkstoffen, was nicht erwünscht ist. Die Druckaufnahmeplatte, welche in Gleitkontakt mit der beweglichen Spirale kommt, ist zum Beispiel aus einem Eisenwerkstoff hergestellt, um Gleitkontakt zwischen gleichgearteten Materialien zu vermeiden.
Bevorzugt umfasst die Dichtungsvorrichtung einen ersten Dichtring, welcher zwischen dem vorderen Gehäuse und der Druckaufnahmeplatte angeordnet ist, und einen zweiten Dichtring, welcher zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte und der Druckaufnahmeplatte angeordnet ist.
Der erste und der zweite Dichtring verhindern die Leckage des komprimierten Gases aus der Ausstoßkammer über einen Spalt zwischen dem vorderen Gehäuse und der beweglichen Spiralbasisplatte.
Bevorzugt ist die feststehende Spirale zwischen der beweglichen Spirale und einem hinteren Gehäuse angeordnet. Das hintere Gehäuse bildet Teil des Gehäuses zum Halten der umlaufenden beweglichen Spirale.
Bevorzugt trägt das hintere Gehäuse ein Ende der drehbaren Welle über ein Radiallager. Die Anordnung zum Lagern der drehbaren Welle über das hintere Gehäuse ist einfach. Das andere Ende der drehbaren Welle ist in einem mit dem hinteren Gehäuse verbundenen Motorgehäuse gelagert.
Bevorzugt umfasst der Orbitalrotationsmechanismus eine Exzenterwelle, welche zusammenhängend mit der drehbaren Welle rotiert, und zwischen der beweglichen Spirale und der Exzenterwelle angeordnete Lagermittel, wobei die Lagermittel in einem vorspringenden Bereich gehalten sind, welcher von der beweglichen Spiralbasisplatte in Richtung der beweglichen Spiralwand absteht.
Bevorzugt umgibt die feststehende Spiralbasisplatte den Zylinder.
Bevorzugt ist der Rotationsverhinderungsmechanismus zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte und dem vorderen Gehäuse angeordnet, um die Rotation der rotierenden beweglichen Spirale zu verhindern.
Bevorzugt weist der Rotationsverhinderungsmechanismus Stifte von zylinderförmiger Gestalt auf, die entweder an dem vorderen Gehäuse oder an der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnet sind, und Löcher von kreisförmiger Gestalt, die am jeweils anderen Bauteil – vorderes Gehäuse oder bewegliche Spiralbasisplatte – gebildet sind, wobei die Stifte so in die Löcher eingefügt sind, dass ihre äußeren peripheren Oberflächen die inneren peripheren Oberflächen der Löcher berühren.
Ein Spalt zwischen dem vorderen Gehäuse und der beweglichen Spiralbasisplatte ist am geeignetsten zum Anordnen des Rotationsverhinderungsmechanismus.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte zeichnerische Darstellung noch näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:
1 eine im Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine im Schnitt ausgeführte Darstellung entlang der Linie II-II von 1;
3 eine im Schnitt ausgeführte Darstellung entlang der Linie III-III von 1;
4 eine im Schnitt ausgeführte Darstellung entlang der Linie IV-IV von 1;
5 eine im Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Hauptteils eines Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine im Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Hauptteils eines Kompressors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine im Schnitt ausgeführte Darstellung entlang der Linie VII-VII von 6; und
8 eine im Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Hauptteils des Kompressors gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, gemäß welcher der Kompressor ein vorderes Gehäuse 10, eine feststehende Spirale 11, eine bewegliche Spirale 20, ein hinteres Gehäuse 12 und ein Motorgehäuse 13 umfasst. Das hintere Gehäuse 12 ist mit dem Motorgehäuse 13 verbunden, und zwischen den einander benachbarten Oberflächen des Motorgehäuses 13 und des hinteren Gehäuses 12 ist ein Dichtring 40 angeordnet. Die feststehende Spirale 11 ist mit dem hinteren Gehäuse 12 verbunden, und zwischen dem hinteren Gehäuse 12 und der feststehenden Spirale 11 ist ein Dichtring 41 angeordnet. Das vordere Gehäuse 10 ist mit der feststehenden Spirale 11 verbunden, und zwischen den einander benachbarten Oberflächen der feststehenden Spirale 11 und des vorderen Gehäuses 10 ist ein Dichtring 42 angeordnet. Eine drehbare Welle 14 ist in dem hinteren Gehäuse 12 und dem Motorgehäuse 13 mittels Radiallager 15 und 16 drehbar gelagert. Eine Exzenterwelle 17 ist integral mit der drehbaren Welle 14 geformt. Ein Gegengewicht 18 und eine Hülse 19 werden von der Exzenterwelle 17 getragen.
Die feststehende Spirale 11 weist eine feststehende Spiralbasisplatte 31 und eine an der feststehenden Spiralbasisplatte 31 integral geformte feststehende Spiralwand 32 auf. Ähnlich weist die bewegliche Spirale 20 eine bewegliche Spiralbasisplatte 33 und eine an der beweglichen Spiralbasisplatte 33 integral geformte bewegliche Spiralwand 34 auf. Der äußere periphere Bereich der feststehenden Spirale 11 bildet Teil des Gehäuses des Kompressors.
Die bewegliche Spirale 20 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 10 und der feststehenden Spirale 11, Letzterer gegenüberliegend angeordnet, so dass die bewegliche Spiralwand 34 mit der feststehenden Spiralwand 32 in Eingriff ist. Die bewegliche Spirale 20 weist einen vorspringenden Bereich 201 auf der Seite einer beweglichen Spiralwand 34 auf. Die Hülse 19 ist an der Exzenterwelle 17 angeordnet und in den Hohlraum des vorspringenden Bereichs 201 eingefügt, wobei zwischen der Hülse 19 und der Innenoberfläche des Hohlraumes des vorspringenden Bereichs 201 ein Nadellager 21 angeordnet ist. Das heißt, die bewegliche Spirale 20 wird von der Hülse 19 so getragen, dass sie relativ zu Letzterer via vorspringenden Bereich 201 und Nadellager 21, welches Lagermittel darstellt, rotiert. Die feststehende Basisplatte 31, die feststehende Spiralwand 32 der feststehenden Spirale 11, die bewegliche Spiralbasisplatte 33 und die bewegliche Spiralwand 34 der beweglichen Spirale 20 bilden geschlossene Räume S0, S1 und S2. Die bewegliche Spirale 20 führt während der Rotation der Exzenterwelle 17 eine orbitale Rotationsbewegung um die Achse der Achse der drehbaren Welle 14 aus, wobei das Gegengewicht 18 eine infolge der Rotation der beweglichen Spirale 20 erzeugte Zentrifugalkraft aufhebt.
Eine Mehrzahl von Rotationsverhinderungsstiften 23 von zylinderförmiger Gestalt (vier Stück in der vorliegenden Ausführungsform) sind mit der Hinterfläche der beweglichen Spiralbasisplatte 33 verbunden. Eine Druckaufnahmeplatte 24 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 10 und der beweglichen Spiralbasisplatte 33 angeordnet. Es wird nun auf 4 Bezug genommen, gemäß welcher Rotationsverhinderungslöcher 22, deren Zahl der der Rotationsverhinderungsstifte 23 entspricht, in Umfangsrichtung in der Druckaufnahmeplatte 24 und im vorderen Gehäuse 10 angeordnet sind. Die Rotationsverhinderungslöcher 22 sind in Positionen angeordnet, die einen gleichen Abstand oder Winkel halten, und die Enden der Rotationsverhinderungsstifte 23 sind in die Rotationsverhinderungslöcher 22 eingefügt. Das vordere Gehäuse 10 bildet Teil des Gehäuses zum Aufnehmen der beweglichen Spirale 20. Ferner bilden die feststehende Spirale 11 und das hintere Gehäuse 12 Teile des Gehäuses zum Aufnehmen der beweglichen Spirale 20.
Ein Stator 27 ist mit der inneren peripheren Oberfläche des Motorgehäuses 13 verbunden, und ein Rotor 28 ist von der drehbaren Welle 14 getragen. Bei Beaufschlagung des Stators 27 mit elektrischem Strom drehen sich Rotor 28 und drehbare Welle 14 gemeinsam.
Die bewegliche Spirale 20 führt eine orbitale Rotationsbewegung um die Achse der drehbaren Welle 14 aus, während die integral mit der drehbaren Welle 14 geformte Exzenterwelle 17 rotiert, und ein in einen Einlass 111 in der peripheren Wandung der feststehenden Spirale 11 eingeführtes Kühlmittelgas strömt in einen Raum zwischen der feststehenden Spiralbasisplatte 31 und der beweglichen Spiralbasisplatte 33 im peripheren Bereich der feststehenden und der beweglichen Spirale 11 und 20. Das Innere des vorspringenden Bereichs 201 ist als Saugdruckgebiet gehalten. Bei Rotation der beweglichen Spirale 20 kommen die äußeren peripheren Oberflächen der Rotationsverhinderungsstifte 23 in Gleitkontakt mit den inneren peripheren Oberflächen der Rotationsverhinderungslöcher 22. Zwischen dem Durchmesser D der Rotationsverhinderungslöcher 22, dem Durchmesser d der Rotationsverhinderungsstifte 23 und dem Radius r der Rotation der Hülse 19 wird die Beziehung D = d + 2r gehalten. Infolge dieser Beziehung ist der Radius der Rotation der beweglichen Spirale 20 mit r spezifiziert.
Die bewegliche Spirale 20 hat die Neigung, um die Mittelachse der Hülse 19, d. h. die Mittelachse 171 der Exzenterwelle 17, zu rotieren. Weil aber nicht weniger als drei mit der beweglichen Spiralbasisplatte 33 verbundene Rotationsverhinderungsstifte 23 in Kontakt mit den inneren peripheren Oberflächen der Rotationsverhinderungslöcher 22 sind, rotiert die bewegliche Spirale 20 nicht um die Mittelachse der Hülse 19. Das heißt, die bewegliche Spirale 20 führt keine Rotationsbewegung um ihre eigene Achse aus, sondern führt nur eine orbitale Rotationsbewegung aus.
In dem vorderen Gehäuse 10 ist radial mittig eine Ausstoßkammer 25 gebildet. Ein Ausstoßventil 26 und ein Begrenzer 30 sind mit der Hinterfläche der beweglichen Spiralbasisplatte 33 in der Ausstoßkammer 25 mit Hilfe einer Schraube 39 verbunden. Die Volumina der geschlossenen Räume S2, S1 und S0 vermindern sich bei Rotation der beweglichen Spirale 20 und verkleinern sich in Richtung der inneren Enden der Spiralwände 32 und 34 der beiden Spiralen 11 und 20. Das komprimierte Kühlmittelgas wird aus dem letzten geschlossenen Raum durch die Ausstoßöffnung 331 in der beweglichen Spiralbasisplatte 33 in die Ausstoßkammer 25 ausgestoßen durch Drücken und Öffnen des Ausstoßventils 26. Der Öffnungsgrad des Ausstoßventils 26 ist durch den Begrenzer 30 begrenzt. Die auf die bewegliche Spirale 20 wirkende Reaktionskraft infolge der Kompressionswirkung in den geschlossenen Räumen S2, S1 und S0 wird durch das vordere Gehäuse 10 über die Druckaufnahmeplatte 24 aufgenommen.
Ein erster Dichtring 43 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 10 und der Druckaufnahmeplatte 24 so angeordnet, dass er die Ausstoßkammer 25 umgibt. Ein zweiter Dichtring 44 ist zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte 33 und der Druckaufnahmeplatte 24 so angeordnet, dass er die Ausstoßkammer 25 umgibt. Die Dichtringe 43 und 44 haben die Funktion, die Leckage von Gas aus der Ausstoßkammer 25, welche ein unter hohem Druck stehendes Ausstoßdruckgebiet darstellt, zu einem Niederdruckgebiet zwischen der feststehende Spirale 11 und der beweglichen Spirale 20 zu verhindern.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, gemäß welcher das Innere des Motorgehäuses 13 über einen Ausstoßkanal 29 mit der Ausstoßkammer 25 verbunden ist. Das Kühlmittelgas in der Ausstoßkammer 25 wird über den Ausstoßkanal 29 in das Motorgehäuse 13 ausgestoßen. Das Kühlmittelgas in dem Motorgehäuse 13, welches das Ausstoßdruckgebiet bildet, geht über einen Kanal 141 in der drehbaren Welle 14 und einen Auslass 131 in der Endwandung des Motorgehäuses 13 zu einem externen Kühlmittelkreislauf.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, gemäß welcher ein aus einem Kunststoffmaterial hergestelltes Spiraldichtungsglied 37 in die Endoberfläche der feststehenden Spiralwand 32 gefügt und von dieser gehalten ist. Es wird nun auf 2 Bezug genommen, gemäß welcher ein aus einem Kunststoffmaterial hergestelltes Spiraldichtungsglied 38 in die Endoberfläche der beweglichen Spiralwand 34 gefügt und von dieser gehalten ist. Die Drücke in den geschlossenen Räumen S0, S1 und S2 sind verschieden. Ein Unterschied in dem Druck zwischen den einander benachbarten geschlossenen Räumen S0, S1 und S2 drückt das Dichtungsglied 37 gegen die bewegliche Spiralbasisplatte 33 und drückt das Spiraldichtungsglied 38 gegen die feststehende Spiralbasisplatte 31. Diese Druckwirkungen verbessern das Dichtverhalten der geschlossenen Räume S0, S1 und S2.
Die folgenden Effekte werden mit der ersten bevorzugten Ausführungsform erhalten.

(1-1) Die Exzenterwelle 17, die Hülse 19 und das Nadellager 21 bilden den Orbitalrotationsmechanismus zum Rotierenlassen der beweglichen Spirale 20 um die Achse der drehbaren Welle. Der Orbitalrotationsmechanismus und die drehbare Welle 14 sind auf der Seite der beweglichen Spiralwand 34 angeordnet, bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte 33, und die feststehende Spiralbasisplatte 31 ist so angeordnet, dass sie den vorspringenden Bereich 201 und die Exzenterwelle 17 umgibt. Das heißt, die feststehende Spiralbasisplatte 31 weist eine Bohrung auf, durch die hindurch der vorspringende Bereich 201 sich drehbar erstreckt. Bei dem konventionellen Mechanismus, bei dem der Orbitalrotationsmechanismus und die drehbare Welle auf der Hinterflächenseite der beweglichen Spiralbasisplatte angeordnet sind, sollte die feststehende Spirale in einer Position nahe der Position des vorderen Gehäuses 10 in 1 angeordnet sein, und es muss ein Raum zum Bilden der Ausstoßkammer auf der weiteren Vorderseite (linke Seite in 2) des vorderen Gehäuses 10 des so ausgeführten Kompressors vorgesehen sein. Demnach ermöglicht es der Aufbau, bei dem der Orbitalrotationsmechanismus und die drehbare Welle 14 auf der Seite der beweglichen Spiralwand 34, bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte 33, angeordnet sind, die Länge des Scrollkompressors in der Axialrichtung der drehbaren Welle 14 zu verkürzen.
(1-2) Der Druck in der Ausstoßkammer 25, welche das Ausstoßdruckgebiet bildet, wirkt auf die Hinterfläche der beweglichen Spiralbasisplatte 33. Dieser Druck dient als Rückdruck gegen den Druck zwischen der feststehenden Spirale 11 und der beweglichen Spirale 20. Der Druck zwischen der feststehenden Spirale 11 und der beweglichen Spirale 20 drückt die bewegliche Spiralbasisplatte 33 auf die Druckaufnahmeplatte 24. Wenn die bewegliche Spiralbasisplatte 33 durch eine starke Kraft auf die Druckaufnahmeplatte 24 gedrückt wird, wird eine erhöhte Last auf das Nadellager 21 und die Hülse 19 ausgeübt, welche den Orbitalrotationsmechanismus bilden. Der Rückdruck vermindert die Druckkraft, und ein Rückgang in der Druckkraft verringert die auf die Hülse 19 und das Nadellager 21 ausgeübte Last. Ein Rückgang in der Last auf den Orbitalrotationsmechanismus hilft, die Zuverlässigkeit des Orbitalrotationsmechanismus zu verbessern. Wenn die drehbare Welle 14 zu rotieren beginnt, d. h. wenn der Kompressor zu arbeiten beginnt, wird das komprimierte Gas prompt in die Ausstoßkammer 25 geschickt, und der Rückdruck wirkt prompt mit Arbeitsbeginn des Kompressors. Dies verbessert die Zuverlässigkeit des Orbitalrotationsmechanismus noch weiter.
(1-3) Das Innere des vorderen Gehäuses 10 ist am geeignetsten zum Bilden der Ausstoßkammer 25, die auch als Rückdruckkammer für die bewegliche Spirale 20 wirkt.
(1-4) Das Ausstoßventil 26 zum Öffnen und Schließen der Ausstoßöffnung 331 ist an der beweglichen Spiralbasisplatte 33 befestigt. Die Aus stoßöffnung 331 wird auf zuverlässige und äußerst einfache Weise geöffnet und geschlossen durch einen Aufbau, bei dem das Ausstoßventil 26 an der beweglichen Spiralbasisplatte 33 befestigt ist, um die Ausstoßöffnung 331, die mit der beweglichen Spirale 20 umläuft, zu öffnen und zu schließen.
(1-5) Die Schraube 39 zum Befestigen des Ausstoßventils 26 und des Begrenzers 30 an der beweglichen Spiralbasisplatte 33 ist in einer Position eingeschraubt, die außerhalb der Mittelachse 171 der Exzenterwelle 17 in Richtung der Mittelachse 142 der drehbaren Welle 14 liegt. Der Schwerpunkt des Ausstoßventils 26, des Begrenzers 30 und der Schraube 39 als Ganzes liegt außerhalb der Mittelachse 171 der Exzenterwelle 17 in Richtung der Mittelachse 142 der drehbare Welle 14. Deshalb spielen das Ausstoßventil 26, der Begrenzer 30 und die Schraube 39 die gleiche Rolle wie ein Gegengewicht 18.
(1-6) Wenn das vordere Gehäuse 10 und die bewegliche Spirale 20 zum Beispiel aus einem Aluminium enthaltenden Material hergestellt sind, um eine Gewichtsverminderung zu erzielen, kommt es zu Gleitkontakt zwischen den gleichartigen Werkstoffen des vorderen Gehäuses 10 und der beweglichen Spirale 20, was nicht wünschenswert ist. Die bewegliche Spirale 20 kommt in Gleitkontakt mit der Druckaufnahmeplatte 24. Durch Bilden der Druckaufnahmeplatte 24 beispielsweise unter Verwendung eines Eisenwerkstoffs wird Gleitkontakt zwischen gleichgearteten Werkstoffen vermieden.
(1-7) Der erste Dichtring 43 und der zweite Dichtring 44 verhindern die Leckage eines Hochdruckgases aus der Ausstoßkammer 25 durch einen Spalt zwischen dem vorderen Gehäuse 10 und der Druckaufnahmeplatte 24 und zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte 33 und der Druckaufnahmeplatte 24.
(1-8) Ein einfacher Aufbau wird realisiert durch Lagern der drehbaren Welle 14 in dem hinteren Gehäuse 12, welches Teil des die bewegliche Spirale 20 aufnehmenden Gehäuses bildet.
(1-9) Der Rotationsverhinderungsmechanismus ist aufgebaut aus den Rotationsverhinderungslöchern 22 und den Rotationsverhinderungsstiften 23, welche zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte 33 und dem vorderen Gehäuse 10 vorgesehen sind. Ein Spalt zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte 33 und dem vorderen Gehäuse 10 ist am geeignetsten als Ort zum Anordnen des Rotationsverhinderungsmechanismus.

Als nächstes wird im Folgenden die zweite bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die in 5 gezeigt ist. Am Aufbau beteiligte Teile, welche identisch sind mit der ersten Ausführungsform, sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Ausstoßkammer 121 in dem hinteren Gehäuse 12 gebildet, und in der feststehenden Spiralbasisplatte 31 ist eine Ausstoßöffnung 311 gebildet. Das komprimierte Gas in dem letzten geschlossenen Raum wird über die Ausstoßöffnung 311 in die Ausstoßkammer 121 ausgestoßen. Das hintere Gehäuse 12 auf der Hinterflächenseite der feststehenden Spiralbasisplatte 31 trägt – von der Rückseite – die feststehende Spirale 11, welche den Druck in dem geschlossenen Raum aufnimmt, und die durch den Druck in dem geschlossenen Raum verursachte Biegung oder Deformation der feststehenden Spiralbasisplatte 31 wird durch die stützende Wirkung des hinteren Gehäuses 12 unterdrückt. Das hintere Gehäuse 12, welches eine derartige Rolle übernimmt, ist geeignet als Ort zum Ausbilden der Ausstoßkammer 121.
Als nächstes wird die dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. Am Aufbau beteiligte Teile, welche identisch mit der ersten Ausführungsform sind, tragen die gleichen Bezugsziffern.
Eine in dem vorderen Gehäuse 10 gebildete Ausstoßkammer 45 weist eine ringförmige Gestalt auf. Ein Dichtring 47 ist zwischen dem peripheren Bereich der Druckaufnahmeplatte 46 und dem vorderen Gehäuse 10 angeordnet, und zwischen dem peripheren Bereich der Druckaufnahmeplatte 46 und der beweglichen Spiralbasisplatte 33 ist ein Dichtring 48 angeordnet. Ein Spalt zwischen der Druckaufnahmeplatte 46 und dem vorderen Gehäuse 10 und ein Spalt zwischen der Druckaufnahmeplatte 46 und der beweglichen Spiralbasisplatte 33 sind mit einem Ansaug- oder Einlassdruckgebiet in dem vorspringenden Bereich 201 über einen Kanal 49 verbunden. Die Dichtringe 47 und 48 verhindern die Leckage von Gas aus der Ausstoßkammer 45 in das Einlassdruckgebiet.
Die ringförmige Ausstoßkammer 45 ist in einer Position angeordnet, die dem zentrumsseitigen geschlossenen Raum entspricht, und der Druck in der Ausstoßkammer 45 wirkt dem Druck in dem zentrumsseitigen geschlossenen Raum über die bewegliche Spiralbasisplatte 33 entgegen. Der Aufbau, bei dem der hohe Druck in dem zentrumsseitigen geschlossenen Raum dem Druck in der Ausstoßkammer 45 in Axialrichtung der drehbaren Welle 14 entgegenwirkt, ist wirksam, eine Biegung oder Verformung der beweglichen Spiralbasisplatte 33 zu verhindern.
Als nächstes wird im Folgenden die vierte bevorzugte Ausführungsform beschrieben, welche in 8 dargestellt ist. Am Aufbau beteiligte Teile, welche identisch mit der ersten Ausführungsform sind, tragen die gleichen Bezugsziffern.
Bei dieser Ausführungsform dient eine feststehende Spirale 50 auch als das hintere Gehäuse in der ersten Ausführungsform. Dieser kombinierte Aufbau trägt dazu bei, die Zahl der Bauteile des Kompressors zu verringern.
In Einklang mit der vorliegenden Erfindung sind ferner die folgenden Ausführungsformen beinhaltet:

(1) In der zweiten Ausführungsform ist eine Rückdruckkammer auf der Hinterflächenseite der beweglichen Spiralbasisplatte 33 gebildet und steht mit der Ausstoßkammer 121 in Verbindung.
(2) In der dritten Ausführungsform sind die Rotationsverhinderungslöcher 22 im Bereich der Druckaufnahmeplatte 46 ausgebildet.
(3) In der ersten Ausführungsform sind die Rotationsverhinderungslöcher 22 in der beweglichen Spiralbasisplatte 33 gebildet und die Rotationsverhinderungsstifte 23 sind an dem vorderen Gehäuse 10 gesichert.

Die Erfindungen, welche aus den im Vorstehenden erwähnten Ausführungsformen neben den in den Ansprüchen angeführten erkennbar sind, werden im Folgenden zusammen mit ihren Wirkungen beschrieben.

(1) Ein Scrollkompressor, bei dem eine Ausstoßkammer auf der Hinterflächenseite der feststehenden Spiralbasisplatte vorgesehen ist, wobei ein verdichtetes Gas aus dem letzten geschlossenen Raum in die Ausstoßkammer gestoßen wird. Die Hinterflächenseite der feststehenden Spiralbasisplatte ist als Ort zum Ausbilden der Ausstoßkammer geeignet.
(2) Ein Scrollkompressor, bei dem die feststehende Spirale zwischen der beweglichen Spirale und dem hinteren Gehäuse angeordnet ist, wobei die Ausstoßkammer in dem hinteren Gehäuse gebildet ist. Das Innere des hinteren Gehäuses ist als Ort zum Ausbilden der Ausstoßkammer geeignet.

In Einklang mit der vorliegenden Erfindung, wie im Vorstehenden im Detail beschrieben, sind der Orbitalrotationsmechanismus und die drehbare Welle auf der Seite der beweglichen Spiralwand, bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte, angeordnet, was die hervorragende Wirkung bietet, dass der Scrollkompressor mit kompakteren Abmessungen ausgeführt werden kann.

Claims

Scrollkompressor, welcher umfasst: eine drehbare Welle (14) mit einer Achse (142); eine feststehende Spirale (11; 50) mit einer feststehenden Spiralbasisplatte (31) und einer an der feststehenden Spiralbasisplatte (31) gebildeten feststehenden Spiralwand (32); eine bewegliche Spirale (20) mit einer beweglichen Spiralbasisplatte (33) und einer an der beweglichen Spiralbasisplatte (33) gebildeten beweglichen Spiralwand (34), wobei die bewegliche Spirale (20) der feststehenden Spirale (11; 50) gegenüberliegt, so dass geschlossene Räume zwischen der feststehenden Spiralwand (32) und der beweglichen Spiralwand (34) definiert sind, wobei die bewegliche Spirale (20) eine Achse (171) aufweist, welche mit der Achse (142) der drehbaren Welle (14) nicht zusammenfällt; einen Orbitalrotationsmechanismus (17, 19, 21) zum Umlaufenlassen der beweglichen Spirale (20) um die Achse (142) der drehbaren Welle (14); und einen Rotationsverhinderungsmechanismus (22, 23) zum Verhindern der Rotation der beweglichen Spirale (20) um die Achse (171) der beweglichen Spirale (20), wobei die geschlossenen Räume Volumina aufweisen, welche sich verkleinern, während die bewegliche Spirale (20) um die Achse (142) der drehbaren Welle (14) rotiert und an einer Rotation um die Achse (171) der beweglichen Spirale (20) gehindert wird; wobei der Orbitalrotationsmechanismus (17, 19, 21) und die drehbare Welle (14) auf der Seite der beweglichen Spiralwand (34) angeordnet sind, bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte (33); dadurch gekennzeichnet, dass er ferner umfasst: eine die bewegliche Spiralbasisplatte (33) durchsetzende Ausstoßöffnung (331) zum Ausstoßen eines Gases von dem letzten geschlossenen Raum in eine Ausstoßkammer (25; 45) und ein an der hinteren Oberfläche der beweglichen Spiralbasisplatte (33) angeordnetes Ausstoßventil (26) zum Öffnen und Schließen der Ausstoßöffnung (331).
Scrollkompressor nach Anspruch 1, ferner umfassend ein mit der feststehenden Spirale (11; 50) verbundenes vorderes Gehäuse (10), wobei die bewegliche Spirale (20) zwischen der feststehenden Spirale (11; 50) und dem vorderen Gehäuse (10) angeordnet ist.
Scrollkompressor nach Anspruch 2, wobei die Ausstoßkammer (25; 45) auf der hinteren Seite der beweglichen Spiralbasisplatte (33) entgegengesetzt zu der beweglichen Spiralwand (34) angeordnet ist, so dass ein komprimiertes Gas von dem letzten geschlossenen Raum in die Ausstoßkammer (25; 45) ausgestoßen wird und der Druck in der Ausstoßkammer (25; 45) auf die hintere Oberfläche der beweglichen Spiralbasisplatte (33) wirkt.
Scrollkompressor nach Anspruch 3, wobei die Ausstoßkammer (25; 45) in dem vorderen Gehäuse (10) gebildet ist.
Scrollkompressor nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Dichtungsvorrichtung (43; 44), welche zwischen dem vorderen Gehäuse (10) und der beweglichen Spirale (20) angeordnet ist, so dass sie die Ausstoßkammer (25; 45) umgibt.
Scrollkompressor nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zwischen dem vorderen Gehäuse (10) und der beweglichen Spiralbasisplatte (33) angeordnete Druckaufnahmeplatte (24).
Scrollkompressor nach Anspruch 6, bei dem die Dichtungsvorrichtung einen ersten, zwischen dem vorderen Gehäuse (10) und der Druckaufnahmeplatte (24) angeordneten Dichtring (43) und einen zweiten, zwischen der Druckaufnahmeplatte (24) und der beweglichen Spiralbasisplatte (33) angeordneten Dichtring (44) umfasst.
Scrollkompressor nach Anspruch 1, ferner umfassend ein mit der feststehenden Spirale (11) verbundenes hinteres Gehäuse (12), wobei die feststehende Spirale (11) zwischen der beweglichen Spirale (20) und dem hinteren Gehäuse (12) angeordnet ist.
Scrollkompressor nach Anspruch 8, wobei das hintere Gehäuse (12) mindestens ein Ende der drehbaren Welle (14) über ein Radiallager (15) trägt.
Scrollkompressor nach Anspruch 9, ferner umfassend ein mit dem hinteren Gehäuse (12) verbundenes Motorgehäuse (13), wobei das hintere Gehäuse (12) ein Ende der drehbaren Welle (14) über das Radiallager 15) trägt, wobei das Motorgehäuse (13) das andere Ende der drehbaren Welle (14) über ein weiteres Radiallager (16) trägt.
Scrollkompressor nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Spirale (20) einen vorspringenden Bereich (201) auf der Seite der beweglichen Spiralwand (34), bezogen auf die bewegliche Spiralbasisplatte (33), aufweist, wobei der vorspringende Bereich (201) einen Hohlraum aufweist, und wobei der Orbitalrotationsmechanismus (17, 19, 21) eine Exzenterwelle (17) umfasst, welche mit der drehbaren Welle (14) verbunden oder integral mit ihr geformt ist, und eine Lagervorrichtung (21), welche in dem Hohlraum des vorspringenden Bereichs (201) und an der Exzenterwelle (17) angeordnet ist.
Scrollkompressor nach Anspruch 11, wobei die bewegliche Spiralwand (34) um den vorspringenden Bereich (201) herum angeordnet ist.
Scrollkompressor nach Anspruch 12, wobei die feststehende Spiralbasisplatte (31) eine Bohrung aufweist, worin der vorspringende Bereich (201) sich drehbar erstreckt.
Scrollkompressor nach Anspruch 13, ferner umfassend ein mit der feststehenden Spirale (11) verbundenes hinteres Gehäuse (13), wobei das hintere Gehäuse (13) eine Bohrung aufweist, durch die hindurch die drehbare Welle (14) sich erstreckt.
Scrollkompressor nach Anspruch 2, wobei der Rotationsverhinderungsmechanismus (22, 23) zwischen der beweglichen Spiralbasisplatte (33) und dem vorderen Gehäuse (10) angeordnet ist.
Scrollkompressor nach Anspruch 1, wobei der Rotationsverhinderungsmechanismus Stifte (23), welche mit einem der beiden Elemente, welche sind vorderes Gehäuse (10) und bewegliche Spiralbasisplatte (33), verbunden sind, und Löcher (22), welche in dem jeweils anderen der beiden Elemente, welche sind vorderes Gehäuse (10) und bewegliche Spiralbasisplatte (33), angeordnet sind, umfasst, wobei die Stifte (23) in den Löchern (22) angeordnet sind, so dass die äußeren peripheren Oberflächen der Stifte (23) die inneren peripheren Oberflächen der Löcher (22) berühren.