DE69618612T2

DE69618612T2 - Einrichtung zur erzeugung einer nachgiebigen radialen andruckkraft mit hilfe eines gleitenden blocks für spiral verdrängermaschine

Info

Publication number: DE69618612T2
Application number: DE69618612T
Authority: DE
Inventors: M. Lin; P. Mackelfresh; E. Utter
Original assignee: Alliance Compressors Inc
Current assignee: Alliance Compressors Inc
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-11-02
Also published as: EP0859913B1; AU7483096A; WO1997017544A1; EP0859913A1; CN1127623C; US5609478A; DE69618612D1; US5713731A; ATE212107T1; CN1204385A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschine mit einem von einer Gehäusevorrichtung gelagerten ersten und zweiten Spiralelement gemäß Definition in dem Oberbegriff des Anspruches 1.

HINTERGRUND

Spiralmaschinen zur Fluidkompression oder -expansion sind durch zwei entgegengesetzt verschachtelte spiroidale Hüllen, typischerweise als involute Spiroide um entsprechende Achsen erzeugt, gekennzeichnet. Jede spiroidale Hülle ist auf einer Endplatte montiert und weist eine Spitze auf, die in Kontakt oder nahem Kontakt mit der Endplatte der anderen Hülle angeordnet ist, und jede Hülle weist ferner Flankenoberflächen auf, welche an die Flankenoberflächen der anderen Hülle angrenzen, um eine Vielzahl sich bewegender Fluidkompressions- oder Expansionskammern zu erzeugen.
In einer relativ weit entwickelten Konfiguration einer Sprialmaschine ist eine der Spiralen im Bezug auf ein Lagerungsgehäuse fixiert, und die andere Spirale ist mit einer Antriebswelle, indem Falle eines Kompressors, oder einer Leistungsabgabewelle in dem Falle eines Expanders verbunden, und eine relativ komplexe Verbindung ist für die Umwandlung der Orbitalbewegung der beweglichen Spirale in eine Rotationsbewegung der Welle vorgesehen. Ein solcher Mechanismus umfaßt ein exzentrisches Antriebselement und einen Kopplungsmechanismus, wie z. B. eine Kreuzgelenk-(Oldham)-Kupplung, um eine Orbitalbewegung der beweglichen Spirale ohne eine Rotation derselben im Bezug auf das Maschinengehäuse zu ermöglichen.
Alternativ kann eines der Spiralelemente, welches üblicherweise als die Mitläuferspirale bezeichnet wird, mit dem antreibenden oder angetriebenen Spiralelement über ein Kreuzgelenk verbunden sein, und beide Elemente werden gedreht, um ein Zusammenwirken zwischen den Spiralelementen für die Erzeugung der sich bewegenden Kompressions- oder Expansionskammern zu erzeugen. Dieser Typ einer Spiralmaschine wird typischerweise als ein co-rotierender oder co-rotationaler Typ bezeichnet.
Eine co-rotierende Spiralexpansions- oder Kompressionsmaschine ist inhärent mechanisch weniger kompliziert, erzeugt weniger mechanische Vibration und erzeugt üblicherweise wenig Geräusch als die sogenannte Festspiralen-Maschine. Die letzteren zwei Vorteile von co-rotierenden Spiralmaschinen sind insbesondere in Anwendungen von Spiralmaschinen als Kompressoren wichtig, welche in kommerziellen sowie in Haushalts Klimatisierungs- und Gefriersystemen als Dampfkompressoren eingesetzt werden.
Ein wichtiger Faktor bei der Bereitstellung einer effizienten und mechanisch zuverlässigen Spiralmaschine ist die Sicherstellung eines einwandfreien Abdichtungseingriffes zwischen den zusammenwirkenden gegenüberliegenden Spiralhüllen, um eine ungewollte Fluidleckage aus den Expansions- oder Kompressionskammern zu verhindern. Eine Leckage kann an den Kontaktlinien entlang den Flankenoberflächen der zusammenarbeitenden Spiralen, sowie an den axialen Seitenkanten oder Spitzen der Spiralhüllen entstehen, wenn keine präzise Dimensionsierung und Positionierung der Hüllen erzielt werden kann, und/oder Kräfte, welche die Spiralflanken zu trennen versuchen, beispielsweise aufgrund der Auslenkung von Maschinenkomponenten und von Bearbeitungstoleranzen nicht überwunden werden können. Obwohl der Kontakt zwischen den Spiralflankenoberflächen der entsprechenden Spiralhüllen die Fluidleckagen minimieren soll, sollte die Kontaktkraft so beschränkt sein, daß der Verschleiß zwischen den Spiralhüllen minimiert wird. Andererseits ist es in einer Fluidförderungsmaschine, in welcher Flüssigkeitsschwalle durch die Kompressions- oder Expansionskammern von Zeit zu Zeit durchgeleitet werden müssen, erforderlich, eine gewisse momentane Trennung der Spiralen zu erlauben, um eine mechanische Beschädigung an den Spiralen zu verhindern. Dieses ist insbesondere in Kompressoren wichtig, welche in Dampfkompressionsgefriersystemen eingesetzt werden, in welchen ein Schmieröl in die sich bewegenden Kammern eingespritzt wird, um die Dichtfunktion zu unterstützen, die Kompressionsarbeit zu verringern und eine Schmierung für die Spiralhüllen und andere Komponenten in dem System bereitzustellen.
Mechanismen mit radialer Nachgiebigkeit wurden für sogenannte Festspiralen-Fluidförderungsmaschinen entwickelt, um die vorstehend erwähnten Probleme bei der Bereitstellung einer angemessenen Abdichtung unter gleichzeitigen Zulassung einer Bewegung der Spiralhüllen im Bezug zueinander zur Handhabung von Flüssigkeitsschwallen und zur Reduzierung des Startdrehmoments der Maschinen, wie z. B. Kompressoren zu lösen. Jedoch wurde in co-rotierenden Spiralmaschinen festgestellt, daß es erwünschter ist, eine eingeschränkte radiale Bewegung zwischen der antreibenden oder angetriebenen Spirale und der rotierenden Mitlaufspirale bereitzustellen, indem eine Bewegung des Rotationsmittelspunktes oder der Mittenachse der Mitläuferspirale im Bezug auf die Achse der antreibenden oder angetriebenen Spirale erlaubt wird. Die Bereitstellung eines Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit, welcher eine eingeschränkte Bewegung der Mittenachse der Mitläuferspirale erlaubt, ergibt eine mechanisch einfachere und zuverlässigere Maschine, als sie durch die Verwendung von herkömmlichen Mechanismen mit radialer Nachgiebigkeit möglich ist, welche mit einer kreisenden antreibenden oder angetriebenen Spirale verbunden sind. Für diese Zwecke wurde die vorliegende Erfindung entwickelt.
EP 0 678 673 A1 offenbart einen herkömmlichen Spiralkompressor, in welchem das Mitläuferspiralelement für eine eingeschränkte Bewegung durch einen innerhalb der geschlossenen Schale des Kompressors angeordneten Hilfsrahmen gelagert ist, welcher in einigen Ausführungsformen nicht die axiale Bewegung des Spiralelementes beschränkt und in anderen Ausführungsformen erfordert, daß eine Lagerbuchse für die Unterstützung des zweiten Spiralelementes gegen eine axiale Bewegung durch einen Flansch auf der Lagerbuchse gehalten wird und keine günstige Verbindung für das Schmiermittel oder das Arbeitsdruckfluid zu den Lageroberflächen bereitstellt, welche das zweite Spiralelement lagern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht iri der Verbesserung der Einrichtung mit radialer Nachgiebigkeit. Dieses Problem wird durch die in dem gekennzeichneten Abschnitt von Anspruch 1 enthaltenen Lehren gelöst.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt einen Mechanismus mit verbesserter radialer Nachgiebigkeit in einer Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschine bereit. Insbesondere stellt die Erfindung einen Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit für eine co-rotierende Spiralmaschine bereit, welche eine rotierende Antriebs- oder angetriebene Spirale und eine co- rotierende Mitläuferspirale aufweist. Insbesondere stellt die Erfindung einen Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit für einen Spiralkompressor mit co-rotationalen Spiralelementen bereit.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung wird ein Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit bereitgestellt, in welchem das Mitläuferspiralelement für die Bewegung seiner Lagerwelle entlang einer Linie gelagert ist, welche einen Winkel im Bezug auf eine Linie bildet, welche durch den Rotationsmittelpunkt der Mitläuferspirale und den Rotationsmittelpunkt der antreibenden oder angetriebenen Spirale so verläuft, daß eine Kraft entgegengesetzt zu der Kraft wirkt, welche die Spiralhüllen voneinander zu trennen versucht, so daß die Hüllen in einen abdichtenden Kontakt zueinander über einen relativ weiten Bereich von Betriebsbedingungen der Vorrichtung gezwungen werden. Die Bewegung der Mitläuferspirale und ihrer Lagerwelle wird entlang einer Linie parallel zu der vorstehend erwähnten Wirkungslinie oder durch eine Schwenkbewegung der Lagerwelle um einen festen Punkt erzielt, der so angeordnet ist, daß eine Linie durch den festen Punkt und den Mittelpunkt der Mitläuferspirale einen rechten Winkel an einem Schnittpunkt mit der Wirkungslinie ergibt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Vorsehen eines Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit für eine corotierende Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschine, in welcher die Lagerwelle der Mitläuferspirale in einer Laufbüchse gelagert ist, welche von dem Maschinengehäuse für die Schwenkbewegung zwischen Begrenzungspositionen gelagert wird, um die Position des Mittelpunktes der Lagerwelle der Mitläuferspiralen einzustellen, um einen Dichtkontakt zwischen den Spiralhüllen bereitzustellen, um Flüssigkeitsschwalle, die in den Kompressions- oder Expansionskammern eingeschlossen sind aufzunehmen, und um die Startleistung für eine derartige Maschine zu minimieren, wenn sie als ein Kompressor betrieben wird. Spezifische Ausführungsformen der Erfindung werden bereitgestellt, in welchen die Lagerwelle der Mitläuferspirale so konfiguriert sein kann, daß sie in einer Buchse über der Laufbüchse gelagert ist, und dadurch innerhalb einer Lagerbohrung, die in der Schwenklaufbüchse ausgebildet ist, gelagert oder befestigt wird. Die Schwenklaufbüchse weist darauf ausgebildete Anschlagflächen auf, welche mit Anschlagflächen zusammenarbeiten können, die auf einer Lagerwelle oder einem Lager für die Schwenklaufbüchseangeordnet sind, um die Bewegung des Mittelpunktes des Mitläuferspiral zu begrenzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit für eine co-rotierende Spiralmaschine bereitgestellt, in welcher die Lagerwelle der Mitläuferspiralen von einem Laufbüchsenelement gelagert wird, welches für eine im wesentlichen geradlinige Gleitbewegung auf einem Stützelement befestigt ist, welches in dem Maschinengehäuse angeordnet ist, und eine Bewegung der Laufbüchse entlang der vorstehend erwähnten Wirkungslinie ermöglicht. Die Laufbüchse kann eine oder mehrere im allgemeinen ebene Lagerungsoberflächen aufweisen, welche mit einer im allgemeinen geradlinigen Lageroberfläche oder Oberflächen, die von dem Maschinengehäuse unterstützt oder gebildet werden, in Eingriff stehen können. Spezifische Ausführungsformen sind vorgesehen, in welchem die Lagerwelle der Mitläuferspirale in der Gleitlaufbüchse gelagert sein kann, welche in einem Kanal gleiten kann, oder die Welle kann einen hohlen Lagerungsbohrungsabschnitt für die Lagerung der Gleitlaufbüchse aufweisen, und die Gleitlaufbüchse ist wiederum auf einem auf dem Maschinengehäuse ausgebildeten Vorsprung oder Drehzapfen verschiebbar. Das Lagerungselement kann drehbar einstellbar sein, um den zwischen der Wirkungslinie und einer Linie, welche durch die entsprechenden Spiralmittelpunkte oder Rotationsachsen verläuft, zu variieren.
Die Erfindung stellt einen außergewöhnlichen Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit für co-rotierende Fluidförderungs-Spiralverdrängermäschinen bereit. Der Nachgiebigkeitsmechanismus eliminiert die Notwendigkeit für eine genaue Radiusanpassung des Spiralkreisbahn zum Zeitpunkt der Herstellung der Maschine und kann Veränderungen in den Spiraltrennungskräften, welche bei unterschiedlichen Arbeitsdruckbedingungen auftreten können, kompensieren, das Startdrehmoment eines Kompressorantriebsmotors reduzieren und die Belastung auf die Spiralhüllen während einer Flutung mit oder einem Durchschwallen einer in das Arbeitsfluid gemischten Flüssigkeit verringern. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird ferner die Vorteile und überlegenen Merkmale der Erfindung bei dem Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen erkennen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine vertikale Mittenquerschnittsansicht durch einen motorbetriebenen co-rotierenden Spiralkühlkompressor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht, welche Merkmale der Schwenklaufbüchse und der Lagerungsstummelwelle des unteren Gehäuses für die Lagerungsanordnung der Mitläuferspirale der Ausführungsform von Fig. 1 darstellt;
Fig. 4 eine schematische Skizze, welche die Lage der Wirkungslinie im Bezug auf die Rotationsmittelpunkte der angetriebenen Spirale und der Mitläuferspirale der in Fig. 1 dargestellten Maschine darstellt;
Fig. 5 eine detaillierte Querschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Kompressors, welche eine Modifikation der Schwenklagerungsanordnung für die Mitläuferspirale darstellt;
Fig. 6 eine Querschnittansicht im allgemeinen entlang der Linie 6-6 von Fig. 5;
Fig. 7 eine detaillierte perspektivische Explosionsansicht der Schwenklaufbüchse der Ausführungsform von Fig. 5 und eine Darstellung der modifizierten unteren Gehäuselagerung für die Schwenklaufbüchse;
Fig. 8 eine Längsmittenquerschnittsansicht eines Kompressors ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Kompressor und mit einer weiteren Ausführungsform eines Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9A eine Schnittansicht im allgemeinen entlang der Linie 9-9 von Fig. 8;
Fig. 9B eine Schnittansicht im allgemeinen entlang derselben Linie wie von Fig. 9A, welche eine modifizierte Lagerungslaufbüchse und geradlinige Lagerungsoberflächenanordnung darstellt;
Fig. 10 eine detaillierte Querschnittsansicht des Kompressors von Fig. 8, welche die Anordnung für das Einführen von Druckschmiermittel in das Lager, und eine Lagerung für die Mitläuferspiralenwelle darstellt;
Fig. 11 eine detaillierte Querschnittsansicht entlang der Linie 11-11 von Fig. 9;
Fig. 12 eine detaillierte Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 von Fig. 9;
Fig. 13 eine detaillierte Querschnittsansicht eines unteren Abschnittes der in Fig. 8 dargestellten Kompressorausführung, welche eine Modifikation der Lagerungswelle der Mitläuferspirale und der Unterstützungslageranordnung darstellt;
Fig. 14A eine Querschnittansicht entlang der Linie 14-14 von Fig. 13;
Fig. 14B eine Querschnittansicht im allgemeinen entlang derselben Linie wie in Fig. 14A, und welche eine modifizierte Unterstützungslaufbüchsen- und Drehzapfenanordnung darstellt;
Fig. 15 eine detaillierte Querschnittsansicht entlang der Linie 15-15 von Fig. 14; und
Fig. 16 eine detaillierte Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 von Fig. 14.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

In der nachstehenden Beschreibung sind gleiche Teile durchgängig durch die Spezifikation und die Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Zeichnungsfiguren sind im Interesse der Klarheit und Exaktheit nicht notwendigerweise maßstäblich. Bestimmte Merkmale sind dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt, und können ebenfalls im Interesse der Klarheit und Exaktheit in einer etwas schematischen oder verallgemeinerten Form dargestellt sein.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer co- rotierenden Fluidfördetungs-Spiralverdrängermaschine gemäß der Erfindung dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Die Maschine 20 ist durch ein oberes im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 22, ein Zwischengehäuse 24 und ein unteres Gehäuse 26 gekennzeichnet, welche alle innerhalb eines hermetisch abgedichteten, mehrteiligen Außenmantels angeordnet sind, welcher eine obere Endabdeckung 28, ein zylindrisches Zwischenmantelelement 30 und ein unteres Abdeckelement 32 mit einem damit verbundenen geeigneten Lagerungsrahmen 34 aufweist. Das obere Gehäuse 22 und das Zwischengehäuse 24 weisen darin gelagerte zylindrische Zapfenlager 36, bzw. 38 für die Lagerung einer drehbaren Welle 40 auf. Die Welle 40 ist mit einem Rotor 42 eines elektrischen Antriebsmotors verbunden, welcher auch ein Statorelement 44 herkömmlicher Konstruktion aufweist. Ein Ende der Welle 40 ist in geeigneter Weise mit einer Antriebsspirale verbunden oder in einem Stück damit ausgebildet, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet ist und eine im allgemeinen ebene Querendplatte 48 und ein Involuten-Spiralhüllenelement 50 aufweist, welches sich axial daraus hervorerstreckt. Die Welle 40 und die Antriebsspirale 46 sind in den Lagern 36 und 38 für eine Rotation um eine Mittenachse 52 angeordnet.
Die Antriebsspirale 46 ist antreibbar mit einem Mitläufersprialelement 54 verbunden, welches in der in den Fig. 1 bis 3 einen hohlen zylindrischen Wellenabschnitt 56 enthält, welcher sich von einer Querendplatte 58 aus erstreckt und eine zentrale Rotationsachse 60 aufweist. Die Mitnehmerspirale 54 enthält eine axial hervorstehende Spiralhülle 62, welche mit der Spiralhülle 50 in bekannter Weise zusammenwirken kann, um eine Vielzahl expansibler Kammern für die Kompression von Kühlmittelfluiddampf zur Abgabe durch einen axialen Kanal 41, der in der Welle 40 ausgebildet ist, bereitzustellen. Der Kanal 41 öffnet sich eine Ölabscheidekammer 43, welche in Verbindung mit einer Kammer 29 steht, die zwischen den Gehäusen 22 und 24 ausgebildet ist, und zur Führung von Hochdruckkühlmittelfluid durch einen geeigneten Hochdruckausgabeauslaß 64 dient. Niederdruckkühlmitteldampf wird in eine Kammer 66, die zwischen dem Zwischengehäuse 24 und dem Abdeckelement 32 ausgebildet ist, mittels eines Fluideinlaßanschlusses 68 eingelassen. Das Gehäuse 26 weist geeignete, darin ausgebildete Einlässe 26a auf, wovon sich ein dargestellter in die Kammer 66 öffnet.
Demzufolge wird Kühlmittelfluid in die Kammer 66 für einen Einschluß zwischen den Spiralhüllen 50 und 62 zur Kompression und Abgabe durch den Kanal 41 in bekannter Weise eingelassen. Der Kanal 41 öffnet sich direkt in die Ölabscheidekammer 43, welche zwischen einem oberen Ende der Welle 40 und einer Ablenkeinrichtung 45 ausgebildet ist, in welcher das innerhalb der Kompressorschale 28, 30, 32 angeordnete Schmieröl von dem komprimierten Kühlmittelgas getrennt wird und nach unten fließen und in die Kammer 31 eintreten kann. Die Handhabung des Schmieröls wird in bekannter Weise ausgeführt, um zur Bereitstellung einer Abdichtung zwischen den zusammenwirkenden Spiralhüllen 50 und 62 beizutragen, um die die Spiralen 46 und 54 tragenden Lager zu schmieren und um die Kompressionsarbeit an dem Kühlmittelfluid zu reduzieren.
Die Geometrie der Spiralhüllen 50 und 52 kann von bekannter Art sein, welche entsprechende Involuten oder Bögen eines Kreises aufweist, und bevorzugt beispielsweise etwa zweieinhalb Spiralen um die Achsen 52, bzw. 60 aufweist. Die Mitläuferspirale 54 wird drehbar durch die angetriebene Spirale 46 über einen Kreuzkupplungsring 70 angetrieben, welcher in nicht dargestellte zusammenwirkende Schlitze eingreifen kann, die auf den entsprechenden Spiralen ausgebildet sind, um eine Rotation der Mitläuferspirale 54 zu ermöglichen, obwohl die entsprechenden Rotationsachsen 52 und 76 der Antriebsspirale und der Mitläuferspirale versetzt sind, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Eine weitere Beschreibung der Kreuzkupplung 70 wird für das Verständnis der vorliegenden Erfindung für nicht erforderlich betrachtet.
Die Mitläuferspirale 54 ist zwischen der Endplatte 48, der Antriebsspirale 46 und einem im allgemeinen zylindrischen Druckplattenelement 72 angeordnet, welches von der Antriebsspirale 46 zur Drehung damit durch eine Vielzahl am Umfang beabstandet verschraubter Befestigungselemente 74 und Abstandselemente 76 gelagert wird, wovon jeweils eines in Fig. 1 zwischen der Endplatte 48 und der Druckplatte 72 angeordnet dargestellt ist. Weitere Einrichtungen für die Lagerung der Mitläuferspirale 54 im Bezug auf die Antriebsspirale 46 können verwendet werden, einschließlich derjenigen, die in dem U. S. Patent 4,927,339 für Riffe et al. und erteilt am 22. Mai 1990 offenbart sind. Ein Bezug auf dieses Patent kann auch zur Diskussion und Veranschaulichung einer typischen Konfiguration der Antriebs- und Mitläuferspiralgeometrien genommen werden.
Die untere Querfläche 59 der Endplatte 58 enthält eine darin ausgebildete kreisförmige Nut 78 zur Aufnahme eines elastischen ringförmigen Dichtelementes 80. Eine geeignete Kanaleinrichtung 82 steht mit einer der Spiralkompressionskammern 84 in Verbindung, um Druckfluid zu transportieren, um das Dichtelement 80 in einen Eingriff mit einer auf einer Fläche 73 der Druckplatte 72 ausgebildeten Dichtfläche zu drücken, und um die Leerlaufspirale 54 axial so auf die Endplatte 48 zu drücken, daß eine axiale Abdichtung an den Spitzen 50a und 62a der entsprechenden Spiralhüllen 50 und 72 bewirkt wird, um eine Fluidleckage aus den vorstehend erwähnten Kompressionskammern zu minimieren.
Außerdem kann Druckschmierfluid aus einer in der Schale 30 zwischen den Gehäuseeinrichtungen 22 und 24 ausgebildeten Kammer 31 zum Schmieren von Lagern, welche die Mitläuferspiralwelle 56 lagern, transportiert werden. Das Schmiermittelfluid sammelt sich in einem von dem Zwischengehäuse 24 ausgebildeten Hohlraum 25 nach der Abscheidung in der Abscheidekammer 43 und fließt aufgrund des Druckunterschiedes zwischen den Kammern 29, 31 und der Kammer 66 unter hohen Druck durch einen Kanal 27 in dem Gehäuse 24, welcher mit einem in dem Gehäuse 26 ausgebildeten Kanal 90 in Verbindung steht. Der Kanal 90 steht mit einem auf einem in einem Stück ausgebildeten Wellenstummel 94 in Verbindung, welcher sich axial von einer quer erstreckenden Endwand 94 des unteren Gehäuses 26 nach oben erstreckt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Das Druckschmiermittel übt eine aufwärts wirkende Kraft auf die Anordnung der Antriebsspirale 46, die angetriebene oder Mitläuferspirale 54, die Druckplatte 72, die Weile 40 und den Motorrotor 42 aus. Jedoch wird eine zusätzliche Vorspannkraft durch ein Druckfluid geliefert, welches durch den Kanal 82 fließt, um in der vorstehend beschriebenen Weise zum axialen Andrücken der Mitläuferspirale 54 gegen die Antriebsspirale 46 zu wirken.
Ferner wird gemäß Fig. 1, 2 und 3 die Mitläuferspiralenwelle 56 auf einer außergewöhnlichen Schwenklaufbüchse, welche insgesamt mit den Bezugszeichen 98 bezeichnet ist, gelagert, welche für eine eingeschränkte Rotation auf der Stummelwelle 94 gelagert ist und ein Lager für die hohle zylindrische Welle 56 bildet. Eine derartige Lagerung wird durch eine äußere Umfangszylinderoberfläche 100 der Laufbüchse 98 definiert. Die Laufbüchse 98 ist mit einer zylindrischen Bohrung 102, Fig. 3, versehen, deren Mittelpunkt 104 im Bezug auf die Mittenachse 106 der Lagerfläche 100 und die Bohrung 57 der Mitläuferspiralwelle 56 exzentrisch liegt. Die Achse 106 fällt mit der Achse 60 zusammen.
Gemäß weiterem Bezug auf Fig. 3 enthält die Stummelwelle 94 eine untere, quer verlaufende Lagerfläche 110, welche um diese herum angeordnet ist, und ein stufenförmiges distales Ende 112, welches eine quer verlaufende, diametrale Anschlagsfläche 114 bildet. Quer verlaufende Anschlagflächen 116 und 118 sind auf der Schwenklaufbüchse 98 gemäß Darstellung in Fig. 3 ausgebildet. Die Anschlagflächen 116 und 118 liegen nicht in einer Ebene und bilden einen spitzen Winkel A im Bezug zueinander, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Demzufolge kann, wenn die Schwenklaufbüchse 98 auf die Stummelwelle 94 aufgesteckt wird, eine Schwenkbewegung der Laufbüchse um die Achse 104 beschränkt durch die Anschlagflächen 116 und 118, welche in die zusammenarbeitende Anschlagfläche 114 eingreifen, erfolgen.
Wie vorstehend erwähnt, kann Druckschmiermittel durch den Kanal 92 in eine zwischen der Laufbüchse 98 und dem Abschnitt der Endfläche 59, welche die Lagerungsbohrung 57 begrenzt, ausgebildete Kammer eingeführt werden, um die Spirale 54 gegen die Spirale 46 zu drücken, um zwischen der Oberfläche 100 und der Bohrung 57 zu fließen, um das dadurch gebildete Lager für die Mitläuferspirale 54 zu schmieren. Eine umlaufende Lippendichtung 119, Fig. 1, ist auf der Stummelwelle 94 angeordnet und ist so betreibbar, daß sie den Schmiermittelfluß aus dem Kanal 92 begrenzt. Der Druck des auf die Fläche 59 wirkenden Schmiermittels kann ausreichend sein, um die gesamte Anordnung der Spiralen 54 und 46 nach oben zu drücken, wie es in Fig. 1 zu sehen ist.
Die Konfiguration der Ausführungsform der in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen Erfindung ist von der Erkenntnis abgeleitet, daß eine resultierende Kraft zwischen den Spiralelementen 46 und 54 hauptsächlich aufgrund der Gasdruckkräfte wirkt, welche auf die Hüllen 50 und 62 einwirken, und dadurch versuchen, die Achse 60 zu der Achse 52 zu verschieben. Dieses resultierende Kraft wird beispielsweise durch den Kraftvektor 122 in Fig. 4 dargestellt. Die Richtung dieses Kraftvektors ist im wesentlichen unverändert, beispielsweise kleiner als etwa 10º bis 12º im Bezug auf eine Linie zwischen den Achsen 52 und 60 über einen weiten Bereich von Betriebsdruckbedingungen eines typischen Dampfkompressions-Kühlsystemkompressors, wie z. B. dem Kompressor 20. Dieses resultierende Kraft 122 weist eine radiale Gaskraft 122r, welche durch die Achse oder durch den Mittelpunkt 60 auf die Schwenkachse 52 wirkt, und eine im wesentlichen tangentiale Gaskraft 122t auf, welche in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Achse 52 und tangential zu dem Kreisbahnradius 124 der Mitläuferrotationsachse 60 wirkt. Die radiale Nachgiebigkeit oder zulässige Bewegung der Achsen 52 und 60 im Bezug zueinander, kann erzielt werden, um eine geeignete Kraft bereitzustellen, die zur Sicherstellung eines Dichtkontaktes zwischen den Flankenoberfläche der Spiralhüllen 50 und 63 ausgeübt wird, um die Trennung der Spiralhüllen in dem Falle eines Durchflusses von in den entsprechenden Kompressionskammer eingeschlossener Flüssigkeitsschwallen aufzunehmen, und das Erfordernis der Genauigkeit und Positionierung der Mittelpunkte 52 und 60 im Bezug zueinander und die Geometrie der Spiralhüllen in der Herstellung einer Spiralmaschine, wie z. B. dem Kompressor 20 in der Herstellung zu reduzieren.
Demzufolge kann gemäß Darstellung in Fig. 4 eine Wirkungslinie 126 gewählt werden, welche durch die Mitläuferrotationsachse oder den Mittelpunkt 60 hindurchtritt. Der für die Linie 126 im Bezug auf eine Linie 127, welche sich zwischen den Mittelpunkten 52 und 60 erstreckt, gewählte Winkel ist so, daß er eine auf die Mitläuferspiralenhülle 62 wirkende Kraftkomponente bereitstellt, um diese in einen Dichtkontakt mit der Antriebsspiralenhülle 50 zu drücken, mit anderen Worten, eine radiale Bewegung des Mittelpunktes 60 weg von dem Mittelpunkt 52 erzeugt.
Demzufolge wird ein Wert für den Kraftvektor 122 für die angenommenen Betriebsbedingungen des Kompressors 20 und die Richtung des Vektors bestimmt, und die Wirkungslinie 126 dann so gewählt, daß sie eine Kraftkomponente erzeugt, die auf die Mitläuferspirale 54 so wirkt, daß sich die Spirale im allgemeinen entlang der Linie 126 im Gegensatz zu den Gaskräften bewegt, welche den Mittelpunkt 60 Mitläuferspirale zu dem Mittelpunkt 52 drücken. Diese radiale Bewegung des Mittelpunktes 60 der Mitläuferspirale kann erzielt werden, indem man den Mittelpunkt 60 erlaubt, sich um einen Schwenkpunkt so zu schwenken, daß der Schwenkpunkt 104 die Schwenkachse der Stummelwellenlagerung 94 des unteren Gehäuses umfaßt, oder indem eine Gleitlagerlagerung für die Mitläuferlagerungswelle vorgesehen wird, welches sich entlang der Linie 126 bewegen kann. Durch Auswahl der Position der Achse 104 entlang einer Linie, welches durch die Senkrechte oder ideale Position der Achse oder des Mittelpunktes 60 verläuft und senkrecht zu der Linie 126 ist, stellt der eben vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 beschriebene Mechanismus der Zeichnung eine Bewegung des Mittelpunktes 60 eines Bogens eines Kreises 126a bereit, welcher eine Tangente zu der Linie 126 an dem Schnittpunkt der Linie 126 mit der Linie 127 an der normalen Position des Mittelpunktes 60 ist. Somit hat der Bogen 126a seinen Mittelpunkt bei 104. Demzufolge ist die Mitläuferspirale 54 für eine eingeschränkte Bewegung im wesentlichen entlang der Linie 126 innerhalb der von den zusammenwirkenden Anschlagflächen 114, 116 und 118 gegebenen Grenzen angeordnet. Eine derartige Aktion erlaubt eine nachgebende Bewegung der Mitläuferspirale 54 im Bezug auf die Antriebsspirale 46, um einen angemessenen Dichtkontakt zwischen den Spiralhüllen zu bewahren, um in den Spiralkompressionskammern eingeschlossene Flüssigkeitsschwalle aufzunehmen und um das Kompressionskammervolumen zu minimieren, welches während des Startvorgangs des Kompressors unter Druck steht und dadurch das Motorstartdrehmoment und die Lagerbelastungen während des Startes zu reduzieren.
Wenn die Kraft 122r so wirkt, daß sie die Spiralhüllen 50 und 62 trennt, tendiert der Mittelpunkt oder die Achse 60 dazu sich auf den Mittelpunkt oder die Achse 20 hin zu bewegen. Die resultierende Kraft 122 erzeugt jedoch auch einen Moment um die Achse 104, welches versucht, die Laufbüchse 98 zu drehen und die Achse 60 der Spirale 54 in ihre normale Position auf dem Kreisbandradius 124 zurückzubewegen. Alternativ kann der Schwenkpunkt oder die Achse 104 bei 104a, Fig. 4, angeordnet sein, und der Kraftvektor 122 kann ein Moment erzeugen, welches versucht, den Mittelpunkt 60 in eine Richtung im Uhrzeiger, in der Sicht von Fig. 4, um die Achse 104a zu drehen. Demzufolge stellt der vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 bis Fig. 3 beschriebene Mechanismus für eine radiale Nachgiebigkeit eine vorteilhafte Weise für die Bereitstellung einer Bewegung der Mitläuferspirale 54 im Bezug auf die Antriebsspirale 46 bereit. Für einen Kompressor mit corotierenden Spiralen der vorstehend erwähnten Konfiguration kann der spitze Winkel zwischen den Linien 126 und 127 in einem Bereich von etwa 12 bis 18 Grad liegen.
Eine Modifikation der Schwenklaufbüchsenlagerungsanordnung für eine co-rotierende Spiralmaschine ist in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt. In der in Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform ist eine modifizierte untere Gehäuseeinrichtung 130 für den Kompressor 20 mit einer nach oben ragenden zylindrischen integralen darauf ausgebildeten und eine Lagerungsbohrung 134 bildenden Lagerungslaufbüchse 132 vorgesehen. Gemäß Darstellung in Fig. 7 ist die Laufbüchse 132 mit gegenüberliegenden Anschlagflächen 136a und 136b versehen, welche, wie dargestellt, durch Aussparen der oberen Querkante 138 der Hülle 132 bei 140 gebildet werden. Eine zylindrische Schwenklaufbüchse 142 ist für eine Anordnung in der Lagerungsbohrung 134 angepaßt und ist mit einem halbzylindrischen Bund 144 an einem oberen distalen Ende 146 mit sich axial und radial erstreckenden Anschlagflächen 148a und 148b, welche einen Winkel im Bezug zueinander ausbilden, so versehen, daß der Winkel A auch zwischen den Oberflächen 116 und 118 der Schwenklaufbüchse 98 ausgebildet wird. Die Oberflächen 136a und 136b liegen in einer Ebene und können mit der Schwenklaufbüchse 142 zusammenwirken, wenn diese in der Bohrung 134 angeordnet ist, um die Schwenkbewegung um eine Mittenachse 150 der Bohrung 134, siehe Fig. 6, zu begrenzen.
In der in Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform ist eine Mitläuferspirale 154, Fig. 5, mit einer Endplatte 158 und einer sich axial erstreckenden Stützwelle 160 mit einer zylindrischen Lagerfläche 162 vorgesehen, deren Mittenachse den Mittelpunkt oder die Rotationsachse 60 der Mitläuferspiralen aufweist. Die Welle 160 ist so betreibbar, daß sie in einer von einer Bohrung 163, Fig. 7, ausgebildeten Lager gelagert wird, das in der Laufbüchse 142 ausgebildet ist und eine Mittenachse zusammenfallend mit der Achse 60 und exzentrisch im Bezug auf die Achse 150 der Laufbüchsenlagerungsoberfläche 142a aufweist. Demzufolge ist die Rotation der Laufbüchse 142 in der Lagerungsbohrung 134 so durchführbar, daß sie die Achse 60 um die Achse 150 verschiebt. Durch das Verschieben der Mitnehmerspirale 54, der Laufbüchse 58 und der unteren Gehäuseeinrichtung 26 mit den in Fig. 5 bis 7 dargestellten entsprechenden Teilen ist die in diesen Figuren dargestellte Kompressorausführung ansonsten identisch zu der in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform.
Gemäß Darstellung in Fig. 5 weist die Schwenklaufbüchse 142 eine quer verlaufende untere Endwand 143 mit einem darin ausgebildeten zentralen Kanal 145 in Verbindung mit einem in der Gehäuseeinrichtung 130 ausgebildeten Schmiermittelzuführungskanal 147 auf. Eine Lippendichtung 149 kann an der Außenlageroberfläche 142a der Schwenklaufbüchse 142, siehe Fig. 6, ebenfalls angeordnet sein, um den Schmiermittelfluß zwischen der Schwenklaufbüchse 142 und der Bohrung 134 der Lagerungslaufbüchse 132 zu beschränken. Das durch die Kanäle 145, 147 eingeführte Druckschmiermittel wirkt auf die Querendfläche 160a der Welle 160, so daß sie die Spirale 154 zu der Spirale 46 drückt, und das zwischen der Oberfläche 142 und der Bohrung 163 ausgebildete Lager schmiert.
Der Betrieb der in Verbindung mit Fig. 5, 6 und 7 beschriebenen Ausführungsform ist im wesentlichen gleich dem der in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsform. Eine Komponente einer auf die Mitläuferspirale 154 einwirkenden resultierenden Kraft kann ein Rotieren der Schwenklaufbüchse 142 um die Achse 150, welche der Achse 104 entspricht, bewirken, und so eine Verschiebung der Achse 60 der Mitläuferwelle 162 entlang einem dem Bogen 126a, siehe Fig. 4, entsprechenden kreisförmigen Bogen bewirken, um eine radiale Nachgiebigkeit für die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Ausführungsform bereitzustellen. Als Folge einer beispielsweise in den Spiralkompressionskammer eingeschlossenen Flüssigkeit kann die Schwenklaufbüchse 142 in die entgegengesetzte Richtung drehen, um die Achse 60 entlang dem vorstehend erwähnten Bogen zu der Achse 52 zu verschieben. Die Anschlagflächen 136a und 148a können zusammenwirken, um die Verschiebung der Mitläuferspirale 154 und ihres Mittelpunktes 60 entlang dem vorstehend erwähnten Bogen 126a, welcher eine Tangente zu der Linie 126 ist, zu beschränken.
In Fig. 8 bis 12 ist nun eine weitere Ausführungsform eines Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit für eine corotationale Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschine dargestellt. In der in Fig. 8 bis 12 dargestellten Ausführungsform ist ein Kompressor 220 dargestellt und enthält Komponenten ähnlich dem Kompressor 20 mit Ausnahme der nachstehenden Darstellung. Gemäß Darstellung in Fig. 8 und 9A enthält der Kompressor 220 ein modifiziertes unteres Gehäuse 222, welches mit einer quer verlaufenden Bodenwand 224 versehen ist, in welcher eine stufenförmige zylindrische Bohrung 225 ausgebildet ist. Eine Einstellaufbüchse 226 mit im allgemeinen zylindrische Wirkungslinie ist in der Bohrung 225 angeordnet und enthält einen radial vorspringenden, darauf ausgebildeten Umfangsflansch 227, siehe Fig. 11 und auch 12. Gemäß Darstellung in Fig. 9A ist die Laufbüchse 226 mit einem länglichen Kanal 228 versehen, welcher darin ausgebildet und durch gegenüberliegende, im wesentlichen ebene Seiten 228a und 228b gebildet wird, welche so betreibbar ist, daß sie im allgemeinen parallel zu der Wirkungslinie wie beispielweise der in Fig. 2 dargestellten Linie 126 liegt, um eine geradlinige Gleitbewegung des Laufbüchsenelementes 230 darin zu ermöglichen. Der Kanal 228 wird durch gegenüberliegende Endwände 229 und 231, Fig. 9A, begrenzt, um die geradlinige Auslenkung der Laufbüchse 230 zu beschränken. Die Laufbüchse 226 ist in der Stufenbohrung 225 durch geeignete Schraubbefestigungselemente 232, Fig. 9A, 11 und 12, befestigt, welche mit der Gehäusebodenwand 224 verschraubt sein können, und durch beabstandete in dem Flansch 227 ausgebildete gekrümmte Schlitze 227a hervorstehen, wie es in Fig. 9A dargestellt ist. Demzufolge kann die Position des in der Laufbüchse 226 ausgebildeten Kanals 228 im Bezug auf die Gehäuseeinrichtung 222 eingestellt werden, um effektiv die Richtung der Wirkungslinie einzustellen, entlang welcher die Laufbüchse 230 betreibbar ist, um sich für einen später hierin erläuterten Zweck zu verschieben. Die Laufbüchse 230 enthält eine darin ausgebildete zylindrische Lagerungsbohrung 233 zum Lagern eines sich axial erstreckenden zylindrischen Lagerwellenteils 234 einer Mitläuferspirale 236, Fig. 8, welche eine darauf ausgebildete und sich von einer Querendwand 237 aus erstreckende Spiralhülle 62 aufweist. Die Mitläuferspirale 236 ist ansonsten ähnlich der Mitläuferspirale 54. Der Wellenteil 234 weist einem Mittelpunkt oder eine Achse 60 in derselben Weise wie die Spirale 54 auf. Gemäß Darstellung in Fig. 8, 9A und 10 bis 12 weist das Laufbüchsenelement 230 eine querverlaufende Bodenwand 235 und entgegengesetzte, im allgemeinen ebene Seitenwände 230a und 230, Fig. 9A und 12, auf, welche so dimensioniert sind, daß sie einen eng begrenzten aber gleitenden Sitz der Laufbüchse 230 in dem Kanal 228 ausbilden. In gleicher Weise ist die Welle 234 so dimensioniert, daß sie einen eng begrenzten aber freien Rotationssitz innerhalb der Laufbüchsenlagerungsbohrung 233 bereitstellt.
Gemäß Fig. 10 wird Schmieröl durch einen in dem Gehäuse 222 ausgebildeten geeigneten Kanal 239 geleitet, wobei der Kanal in Verbindung mit einem Ölzuführungsanschluß steht, welcher einen Wellenabschnitt 242 aufweist, der in einer in der Gehäusebodenwand 224 ausgebildeten geeigneten Bohrung befestigt ist. Das entgegengesetzte Ende des Wellenabschnittes 242 enthält einen seitlich vorspringenden ringförmigen Flansch 244. Ein zentraler Kanal 245 erstreckt sich durch das Anschlußstück 240 von dem Kanal 239 in einen Hohlraum 246 unterhalb der querverlaufenden Endfläche 234a der Welle 234. Eine herkömmliche O-Ring-Dichtung 248 ist auf der Laufbüchsenbodenwand 235 gelagert und greift an den Flansch 244 des Ölzuführungsanschlußstückes an, um eine Leckage des Schmiermittels aus dem Hohlraum 246 durch den langgestreckten Kanal 228 zu verhindern. Die Paßwelle 242 steht durch langgestreckte Schlitze 249a und 249b hervor, welche in der Laufbüchsenbodenwand 235 bzw. der Laufbüchse 226 ausgebildet sind, um die Bewegung dieser Elemente im Bezug auf den Anschlußstück 240 zu ermöglichen. Zusätzlich kann Schmieröl in den Hohlraum 246 über Kanäle 27, 239 und 245 zur Aufwärtsvorspannung der Spiralen 236 und 46 in der Ansicht von Fig. 8, und zur Schmierung der auf der Welle 234 und der Bohrung 233 ausgebildeten Lagerflächen und der Kanalflächen 228a und 228b geführt werden.
Im Betrieb des Kompressors 220 erzeugt die vorstehend erwähnte auf die Mitläuferspirale 236 einwirkende resultierende Kraft während der meisten Betriebsbedingungen eine Kraftkomponente entlang der Wirkungslinie 126, Fig. 9A, welche versucht, die Mittenachse 60 der Spirale entlang der Linie begrenzt durch den Kanal 228 und die Laufbüchse 230 der Wellenlagerungslagerung zu verschieben. Die Laufbüchse 230 kann sich frei in den Kanal 228 zwischen den gegenüberliegenden Endwänden 229 und 231 bewegen, und die Lagen dieser Endwände sind vorbestimmt, um die erforderliche Bewegung der Mitläuferspirale 236 und ihrer Welle 234 zusammen mit der Lagerungslaufbüchse 230 innerhalb des Kanals zu ermöglichen. Demzufolge ergibt die Vorauswahl des Winkels zwischen den Wirkungslinie 126 und einer Linie 127, welche durch die idealisierte Lage der Achsen 52 und 60 verläuft, eine ausreichende auf die Mitläuferspirale 236 wirkende Kraftkomponente, um die Spirale der Linie 126 zu bewegen, um die Hüllen der Spiralen 46 und 236 in einen geeigneten Eingriff zueinander vorzuspannen. Ferner kann die Laufbüchse 226 an dem Gehäuse 222 für eine selektive Positionierung um die nominale oder idealisierte Positionsachse 60 gelagert sein, um den Winkel der Wirkungslinie 126 nach Wunsch zu variieren. In Fig. 9A ist die Rotationsachse des Wellenteils 234 bei 60" für Zwecke der Veranschaulichung dargestellt.
Die gegenüberliegenden Lagerflächen 228a und 228b sind für praktische Zwecke vorgesehen, um die Spirale 236 angemessen gegen eine ungewollte Bewegung, beispielsweise während des Betriebs, des Transports oder einer anderen Handhabung, zu lagern. Tatsächlich ist jedoch nur eine Lagerungsoberfläche erforderlich, um die Mitläuferspirale für eine Bewegung entlang der Wirkungslinie 126 zu positionieren. In Fig. 9B ist beispielsweise eine modifizierte Lagerungslaufbüchse 230c mit nur einer, im wesentlichen ebenen Lagerfläche 230d versehen, welche mit einer ebenen Lagerfläche 228c zusammenarbeiten kann, die in einem Kanal 228d ausgebildet ist, welcher eine gekrümmte Fläche 228e aufweist, die einen Freiraum für die Laufbüchse 230c ausbildet. Der Kanal 228d ist in einer modifizierten Laufbüchse 226a ausgebildet, welche ansonsten ähnlich wie die Laufbüchse 226 konfiguriert ist.
In Fig. 13, 14A, 15 und 16 ist nun eine modifizierte Anordnung der Mitläuferspirale und des unteren Gehäuses für den Kompressor 220 dargestellt, in welcher die Spirale 236 durch eine Spirale 250 mit einer quer verlaufenden Endwand 251 und einem im allgemeinen zylindrischen rohrförmigen Wellenabschnitt 152 ersetzt ist, welcher sich daraus hervor erstreckt und um eine Achse drehbar ist, welche mit der Mittenachse 60 übereinstimmt. Das untere Gehäuse 222 ist durch ein Gehäuse 254 mit einer Querbodenwand 256 mit einem nach oben stehenden, im allgemeinen länglichen Zapfen 258 ersetzt, welcher bevorzugt gegenüberliegende, im allgemeinen ebene Lagerflächen 260 und 262 und entgegengesetzte Endwände 264 und 266, siehe Fig. 14A, aufweist. Ein dazwischen angeordnetes Laufbüchsenelement 168 ist zwischen die Welle 252 und den Zapfen 258 eingefügt und weist einen darin ausgebildeten länglichen Schlitz 270 auf, welcher bevorzugt gegenüberliegende, im wesentlichen ebene Seitenwände 272 und 274 und gegenüberliegende Endwände 276 und 278 besitzt, Fig. 14A, 15 und 16. Der Abstand der Endwände 276 und 278 ist größer als der Abstand zwischen den Endwänden 264 und 266 des Zapfens 258, um eine Gleitbewegung der Laufbüchse 268 auf dem Zapfen entlang der Linie 126 zu ermöglichen, Fig. 14A. Die Laufbüchse 258 weist einen im allgemeinen zylindrischen Außenlagerdurchmesser 280 auf, welcher für eine Anordnung in einer Lagerungsbohrung 253 der Welle 252 zur Lagerung der Welle 252 für eine Rotation darauf betreibbar ist.
Die quer verlaufende Bodenwand 256 des unteren Gehäuses 254 weist einen geeigneten Schmiermittelzuführungskanal 239 darin zur Einführung des Lagerungsschmiermittels durch einen Kanal 271 in dem Zapfen 258 und einen in einer quer verlaufenden Endwand 269 der Laufbüchse 268 ausgebildeten Kanal 273 zum Schmieren der Lagerflächen zwischen der Welle 252 und der Laufbüchse 268, der zusammenwirkenden Lagerflächen des Zapfens und der Laufbüchse auf, und um die Spiralen 250 und 46 in der Ansicht von Fig. 13 nach oben zu drücken. Ein Teil des Schmiermittels fließt auf die zwischen der Laufbüchse 268 und dem Zapfen 258 ausgebildeten Flächen, um eine freie Gleitbewegung der Laufbüchse auf dem Zapfen zu ermöglichen. Demzufolge können die in Fig. 13, 14A, 15 und 16 dargestellte modifizierte Mitläuferspirale 250 und das modifizierte untere Gehäuse 254 die Spirale 236 und das Gehäuse 222 in dem Kompressor 220 ersetzen, wobei sie dem Kompressor ermöglichen, dieselbe radiale nachgiebige Bewegung zwischen der Mitläuferspirale 250 und der Antriebsspirale 46 auszuführen, wie sie bei den anderen Ausführungsformen der hierin beschriebenen Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschine erzielt wird.
Die Ausführungsform des in den Fig. 13, 14A, 15 und 16 dargestellten Mechanismus mit radialer Nachgiebigkeit kann gemäß der Anordnung von Fig. 14B etwas modifiziert werden. Wie bei der in Verbindung mit den Fig. 8 bis 12 beschriebenen Ausführungsform kann nur eine ebene Lagerfläche für die Bereitstellung einer radialen Bewegung der Spirale 250 im Bezug auf die Spirale 46 erforderlich sein. Beispielsweise kann ein Zapfen 258a ausgebildet werden, welcher nur eine ebene Lagerfläche 260a aufweist, die mit einer in einem Schlitz 270a in einer Laufbüchse 268a ausgebildeten Lagerfläche 274a zusammenwirken kann. Die Laufbüchse 268a weist eine gekrümmte Oberfläche 276a auf, welche den Schlitz 270a begrenzt. Die Laufbüchse 268a ist so betreibbar, daß sie den Wellenabschnitt 252 der Spirale 250 darauf in derselben Weise wie die in Fig. 14A dargestellte Anordnung lagert. Die Lagerflächen 260a und 274a erstrecken sich in einer Ebene parallel zu der Wirkungslinie 126.
Die Ausführungsformen der Maschine der in den Fig. 1 bis 16 beschriebenen und dargestellten Erfindung können unter Verwendung herkömmlicher Konstruktionsmaterialien für Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschinen, einschließlich Kompressoren, Expander und Vakuumpumpen aufgebaut werden. Obwohl die Ausführungsformen der beschriebenen Erfindung, insbesondere für den Betrieb als Kompressoren in Dampfkompressions- Kühlsystemen angepaßt sind, und herkömmliche Konstruktionsmaterialien und Herstellungsverfahren, die dem Fachmann auf dem Gebiet derartiger Kompressoren bekannt sind, verwenden können, können die Merkmale der hierin beschriebenen Erfindung auch in andere Typen von Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschinen integriert werden. Ferner wird, obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hierin im Detail beschrieben wurden, der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, daß verschiedene Ersetzungen und Modifikationen an den speziellen Ausführungsformen durchgeführt werden können ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Fluidförderungs-Spiralverdrängermaschine (20, 220), mit einer Gehäuseeinrichtung (30), einem auf der Gehäuseeinrichtung gelagerten ersten Spiralelement (46) zur Rotation bezogen auf die Gehäuseeinrichtung um ein erste Achse (52), wobei das erste Spiralelement (46) eine sich axial erstreckende spiroidale Spiralhülle darauf angeordnet hat, und einem zweiten Spiralelement (54, 154, 236, 250), das auf der Gehäuseeinrichtung angeordnet ist und einen Wellenabschnitt (56, 160, 234, 252) zur Rotation um einen zweite Achse (60, 60") besitzt, die in einem Abstand von und im wesentlichen parallel zu der ersten Achse angeordnet ist, wobei das zweite Spiralelement eine sich axial erstreckende spiroidale Spiralhülle (62) verschachtelt mit der Spiralhülle des ersten Spiralelementes aufweist, um mindestens eine von den Spiralhüllen begrenzte Kammer mit variablem Volumen auszubilden, gekennzeichnet durch:

eine eine Lageroberfläche für den Wellenabschnitt des zweiten Spiralelementes bildende Laufbüchse (98, 142, 230, 268), und ein Stummelwellenteil (94, 132, 258) der Gehäuseeinrichtung zur Lagerung der Laufbüchse und Bereitstellung einer Bewegung des Wellenabschnittes des zweiten Spiralelementes bezogen auf das Stummelwellenabschnitt im wesentlichen entlang einer Wirkungslinie (126), welch einen Winkel bezogen auf eine Linie 127 bildet, welche sich zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse erstreckt, als Reaktion auf eine auf das zweite Spiralelement einwirkende Druckfluidkraft.

2. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

der Wellenabschnitt eine darin ausgebildete Lagerbohrung (57) aufweist und mit der auf der Laufbüchse ausgebildeten Lageroberfläche in Eingriff bringbar ist.

3. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Laufbüchse (98, 142) darauf ausgebildete Oberflächen (116, 118, 148a, 148b) enthält, die mit auf dem Stummelwellenteil ausgebildeten zusammenwirkenden Oberflächen (124, 136a, 136b) in Eingriff bringbar sind, um die Schwenkbewegung der Laufbüchse und die Bewegung der zweite Achse und des zweiten Spiralelementes zu begrenzen.

4. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

einen Schmiermittelkanal (92, 145, 245, 271), ausgebildet in der Gehäuseeinrichtung und in Verbindung mit einer Kammer, die zwischen der Gehäuseeinrichtung und einem Querende des Wellenabschnittes des zweiten Spiralelementes ausgebildet ist, zum Leiten von unter Druck stehendem Schmiermittel, um auf das zweite Spiralelement einzuwirken, um zu einer Vorspannung des zweiten Spiralelementes in einen Eingriff mit dem ersten Spiralelement entlang zusammenwirkender Spitzen der Spiralhüllen beizutragen, und um Schmiermittel zwischen den Lageroberflächen auf dem Wellenabschnitt des zweiten Spiralelementes und der Laufbüchse bereitzustellen.

5. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Wirkungslinie eine Winkel zwischen 12º und 18º bezogen auf die sich zwischen der ersten und zweiten Achse erstreckenden Linie bildet.

6. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Lagerlaufbüchse (268) auf dem Stummelwellenteil (258) angeordnet ist und daran entlang der Wirkungslinie verschiebbar ist, wobei die Lagerlaufbüchse eine Lageroberfläche zur Lagerung des Wellenabschnittes des zweiten Spiralelementes ausbildet.

7. Spiralverdrängermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Lagerlaufbüchse und der Stummelwellenteil zusamenwirkende, im allgemeinen ebene Lageroberflächen (272, 274, 260, 262, zur Lagerung der Lagerlaufbüchse für eine begrenzte, im allgemeinen gerade Bewegung des zweiten Spiralelementes bezogen auf das Gehäuse enthalten.