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Dokumentenidentifikation DE10062593B4 29.06.2006
Titel Spiralverdichter
Anmelder Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya, Aichi, JP
Erfinder Fujii, Toshiro, Kariya, Aichi, JP;
Murakami, Kazuo, Kariya, Aichi, JP;
Nakane, Yoshiyuki, Kariya, Aichi, JP;
Tarao, Susumu, Kariya, Aichi, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 15.12.2000
DE-Aktenzeichen 10062593
Offenlegungstag 12.07.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse F04C 18/04(2006.01)A, F, I, 20060102, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60H 1/32(2006.01)A, L, I, 20060102, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Spiralverdichter zum Komprimieren von Fluiden, wie z.B. einem Kühlmittel, und derartige Spiralverdichter können beispielsweise in Klimatisierungs- und Kühlsystemen verwendet werden.

Die japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Nr. 5-312156 offenbart einen bekannten Spiralverdichter. Wie in 6 gezeigt ist, weist der bekannte Spiralverdichter ein ortsfestes Spiralelement 110 und ein orbitierendes Spiralelement 120 auf. Das orbitierende Spiralelement 120 bewegt sich in einer Kreisbewegung um das ortsfeste Spiralelement 110. Das ortsfeste Spiralelement 110 weist eine Spiralwand 112 auf, die sich von einer Basisplatte 111 erstreckt, und das orbitierende Spiralelement 120 weist eine Spiralwand 122 auf, die sich von einer Basisplatte 121 erstreckt. Die Spiralelemente 110, 120 sind auf derartige Weise angeordnet, dass die jeweiligen Spiralwände 112, 122 aneinander anliegend bezüglich einander angeordnet sind und zum Komprimieren eines Fluids zusammenwirken. Mehrere Kompressionskammern 114 sind zwischen dem ortsfesten Spiralelement 110 und dem orbitierenden Spiralelement 120 definiert. Mit der kreisenden Bewegung des orbitierenden Elements 120 bezüglich des ortsfesten Spiralelements 110 wird Fluid in die Kompressionskammer 114 gezogen und komprimiert, wenn sich die Kompressionskammern 114 in Richtung der Mitte der Spiralelemente 110 und 120 versetzen, wodurch der Raum innerhalb der Kompressionskammern 114 verkleinert wird.

Bei dem bekannten Spiralverdichter wird ein hoher Druck in den Kompressionskammern 114 erzeugt, wenn das Fluid komprimiert wird. Der hohe Druck wird gegen das ortsfeste Spiralelement 110 und das orbitierende Spiralelement 120 ausgeübt. Der Druck in der Kompressionskammer 114 wird höher, wenn sich die Kompressionskammer 114 von dem äußeren Rand in Richtung der Mitte der Spiralelemente verlagert. Im Ergebnis wird sich, wie in übertriebener Form in 6 gezeigt ist, das orbitierende Spiralelement 120 verformen, so dass sein zentraler Bereich in Richtung der rechten Seite, wie in 6 gezeigt, ausgebaucht wird. Weil die Endfläche des äußeren Randabschnitts 113 des orbitierenden Spiralelements 120 und die Endfläche 123 des ortsfesten Spiralelements 110 miteinander infolge der Verformung des orbitierenden Spiralelements 120 in Berührung kommen, wird eine Reibung zwischen dem orbitierenden Spiralelement 120 und dem ortsfesten Spiralelement 110 erzeugt. Deshalb kann durch diese Reibung ein Energieverlust und ein Ortsfestfressen bewirkt werden.

Ein Spiralverdichter gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6 ist aus der WO 98/16745 bekannt. Die Basisplatte des orbitierenden Spiralelements weist in ihrem im Randbereich eine Ausnehmung auf, die so angeordnet und ausgestaltet ist, dass ein Hebelarm eines Moments zwischen den beiden Spiralelementen verkürzt wird. Das Moment entsteht durch die Differenz zwischen einer von dem Gas zwischen den beiden Spiralelementen erzeugten Axialkraft und einer vom einem unter Druck stehenden Kühlmittel erzeugten, entgegengesetzten Axialkraft. Die beiden Basisplatten geraten jedoch auch hier in Berührung miteinander.

DE 196 20 482 C2 offenbart einen weiteren Spiralkompressor mit einer Schrägfläche an einem Spiralteil.

Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiralverdichter zu schaffen, bei welchem auch bei einem hohen Druck in den Kompressionskammern der Energieverlust minimiert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spiralverdichter gemäß dem Patentanspruch 1 oder 6.

Weil sich das orbitierende Spiralelement des bekannten Spiralverdichters verformt, wenn der Druck des Fluids in der Kompressionskammer erhöht wird, unterliegt der bekannte Spiralverdichter einem Energieverlust und einem Ortsfestfressen, wenn sich die Kompressionskammer unter hohem Druck befindet. Derartige Probleme werden durch den erfindungsgemäßen Spiralverdichter überwunden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Spiralverdichter ein ortsfestes Spiralelement, ein orbitierendes Spiralelement und mehrere Kompressionskammern auf, die zwischen den beiden Spiralelementen definiert sind. Wenn sich der Druck in den Kompressionskammern erhöht, wird sich das orbitierende Spiralelement verformen. Deshalb sind Endabschnitte der Basisplatten der Spiralelemente so angeordnet und gestaltet, dass eine Berührung vermieden wird, wenn sich das orbitierende Spiralelement verformt. Deshalb kann durch die Gestaltung der Endabschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung ein Energieverlust und ein Ortsfestfressen vermieden werden, wodurch die Kompressionseffizienz verbessert wird.

Die Endabschnitte weisen eine Gestalt zur Vermeidung einer Berührung auf, in der wenigstens einer der Endabschnitte der Basisplatten der Spiralelemente eine Form aufweist, die eine Berührung mit dem Endabschnitt des anderen Spiralelements vermeidet, wenn sich das orbitierende Spiralelement verformt. Obwohl die Gestalt zur Vermeidung einer Berührung vergleichsweise einfach sein kann, ist sie zur Verhinderung einer Berührung zwischen dem Endabschnitt des ortsfesten Spiralelements und dem Endabschnitt des orbitierenden Spiralelements während des Betriebs unter hohem Druck wirksam.

Derartige Spiralverdichter können vorzugsweise Kohlendioxid (CO2) als ein Kühlmittel komprimieren. Der Druckunterschied von CO2 zwischen seinem niedrigeren Druck und dem höheren Druck kann beispielsweise mehr als 5 MPa (Megapascal) betragen. D.h., wenn das Kohlendioxid komprimiert wird, unterliegt die Kompressionskammer einem höheren Druck als gewöhnlich, und das orbitierende Spiralelement verformt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit. Jedoch kann, auch wenn sich das orbitierende Spiralelement verformt, bei den Spiralverdichtern gemäß der vorliegenden Erfindung wirksam verhindert werden, dass das orbitierende Spiralelement das ortsfeste Spiralelement berührt.

Beispielsweise können die Spiralverdichter vorzugsweise in Luftklimatisierungssystemen und in Kühlsystemen verwendet werden. Bevorzugt können die Spiralverdichter in Fahrzeug-Klimatisierungssystemen verwendet werden, wie im Anspruch 5 beansprucht ist.

1 zeigt den inneren Querschnitt eines Spiralverdichters gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Darstellung eines Randes eines Endabschnitts des orbitierenden Spiralelements gemäß 1 und zeigt die relativen Positionen zwischen dem ortsfesten Spiralelement und dem orbitierenden Spiralelement.

3 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Darstellung eines Randes eines Endabschnitts des orbitierenden Spiralelements gemäß 1 und zeigt die relativen Positionen zwischen dem ortsfesten Spiralelement und dem orbitierenden Spiralelement.

4 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Darstellung eines Randes eines Endabschnitts des orbitierenden Spiralelements gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform und zeigt die relativen Positionen zwischen dem ortsfesten Spiralelement und dem orbitierenden Spiralelement.

5 ist eine vergrößerte Teilansicht zur Darstellung eines orbitierenden Basisplattenelements, das in seinem äußeren Randabschnitt eine Stufenform aufweist.

6 ist eine Querschnittsansicht zur schematischen Darstellung eines bekannten Spiralverdichters.

Spiralverdichter werden gelehrt, die ein ortsfestes Spiralelement mit einer Basisplatte mit einer Endfläche aufweisen können. Ein orbitierendes Spiralelement mit einer Basisplatte mit einem äußeren Randabschnitt kann in einer gegenüberliegenden Beziehung zu dem ortsfesten Spiralelement angeordnet sein. Mehrere Kompressionskammern können zwischen dem ortsfesten Spiralelement und dem orbitierenden Spiralelement definiert sein. Die Kompressionskammern sind derart ausgebildet, dass sie ein Fluid, wie z.B. ein Gas, komprimieren. Vorzugsweise weisen entweder eine oder beide Endflächen des ortsfesten Spiralelements und/oder der äußere Randabschnitt des orbitierenden Spiralelements eine Gestalt zur Vermeidung einer Berührung auf. Bei bekannten Spiralverdichter werden, was durch die Kompression des Fluids erzeugt wird, der Rand des orbitierenden Spiralelements und die Endfläche des ortsfesten Spiralelements einander berühren. Jedoch wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Endfläche des ortsfesten Spiralelements den Rand des orbitierenden Spiralelements nicht berühren, wenn sich die Kompressionskammer unter hohem Druck befindet. D.h., die Endfläche des ortsfesten Spiralelements und der Rand des orbitierenden Spiralelements sind vorzugsweise derart konstruiert und angeordnet, dass eine Berührung vermieden wird, wenn sich das orbitierende Spiralelement als Antwort auf einen Zustand hohen Druckes in der Kompressionskammer verformt.

Beispielsweise kann die Gestalt zur Vermeidung einer Berührung eine sich verjüngende Form aufweisen, die in der Endfläche des ortsfesten Spiralelements ausgebildet ist, und die sich verjüngende Form kann in Richtung der äußeren Randrichtung geneigt sein. Alternativ kann die Gestalt zur Vermeidung einer Berührung eine Ausnehmungsform sein, die in dem Rand des orbitierenden Spiralelements ausgebildet ist. Ferner kann die Gestalt zur Vermeidung einer Berührung eine Stufenform sein, die in der Endfläche des ortsfesten Spiralelements ausgebildet ist. Natürlich können verschiedene andere Gestaltungen zum Vermeiden von Berührung zwischen dem Rand des orbitierenden Spiralelements und der Endfläche des ortsfesten Spiralelements gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Vorzugsweise kann ein derartiger Spiralverdichter verwendet werden, um Kohlendioxid zu komprimieren, und kann beispielsweise in einem Automobil-Klimatisierungssystem verwendet werden.

Verfahren zum Komprimieren eines Fluids in derartigen Spiralverdichter können das Ziehen eines Fluids in die Kompressionskammer, das Komprimieren des Fluids und das Abgeben des unter hohen Druck gesetzten Fluids aufweisen. Vorzugsweise berühren sich die Endabschnitte der Spiralelemente nicht, wenn das Fluid unter Druck gesetzt wird, und sich das orbitierende Spiralelement unter Druck verformt.

Weitere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese ausführliche Beschreibung dient lediglich dazu, einem Fachmann weitere Details zur Realisierung bevorzugter Aspekte der vorliegenden Erfindung zu lehren, und soll nicht dazu dienen, den Bereich der Erfindung zu begrenzen. Lediglich die Ansprüche definieren den Bereich der beanspruchten Erfindung. Deshalb müssen Kombinationen von Merkmalen und Aspekten, die in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind, nicht notwendig sein, um die Erfindung in ihrem breitesten Sinn auszuführen, und lehren anstelle dessen lediglich eine Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen. Darüber hinaus können verschiedene Merkmale der bevorzugten Ausführungsformen auf Arten und Weisen kombiniert werden, die nicht im Einzelnen aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu bieten.

Ein Spiralverdichter gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Dieser Spiralverdichter kann als ein Kühlmittelkompressor in einer Klimaanlage oder einer Kühlmaschine verwendet werden und komprimiert bevorzugt ein Kühlgas, bevor das komprimierte Kühlgas abgegeben wird. Beispielsweise kann der Spiralverdichter in einer Klimaanlage für Fahrzeuge verwendet werden.

Wie in 1 gezeigt ist, kann der Spiralverdichter 1 einen Rollmechanismus-Bereich 2, der innerhalb eines hermetisch abgeschlossenen Gehäuses angeordnet ist, und einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus-Bereich zum Antreiben des Rollmechanismus-Bereichs 2 aufweisen. Der Rollmechanismus-Bereich 2 kann ein ortsfestes Spiralelement 10, ein orbitierendes Spiralelement 20, ein Stützelement 24 zum drehbaren Lagern des orbitierenden Spiralelements 20 und andere Gestaltungen, die in der Technik bekannt sind, aufweisen. Das ortsfeste Spiralelement 10 kann eine spiralförmige ortsfeste Spiralwand 12 aufweisen, die sich von einer Oberfläche einer ortsfesten Basisplatte 11 in Form einer kreisförmigen Platte erstreckt. Das orbitierende Spiralelement 20 kann ebenso eine spiralförmige orbitierende Spiralwand 22 aufweisen, die sich von einer Oberfläche einer orbitierenden Basisplatte 21 in Form einer kreisförmigen Platte erstreckt. Die Spiralwände 12, 22 der jeweiligen Spiralelemente sind miteinander in Eingriff. An den Enden der Spiralwände 12, 22 sind jeweilige Dichtungen 12a, 22a vorgesehen, welche Dichtungen 12a, 22a vorzugsweise die Spiralwände 12, 22 während des Betriebs abdichten.

Das orbitierende Spiralelement 20 kann durch das Stützelement 24 gestützt sein und kann durch einen Kurbelmechanismus 30 an eine Antriebswelle 31 des Antriebsmechanismus-Bereichs gekoppelt sein. Eine Kurbelwelle 30a des Kurbelmechanismus 30 ist an einer Stelle Q vorgesehen, die von einer Achse P der Antriebswelle 31 exzentrisch ist. Infolge der Exzentrizität der Kurbelwelle 30a wird die orbitierende Spiralwand 22 des orbitierenden Spiralelements 20 in Berührung mit der ortsfesten Spiralwand 12 des ortsfesten Spiralelements 10 an mehreren Abschnitten der jeweiligen Wandflächen an einer inneren Umfangsseite und einer äußeren Umfangsseite in Berührung gebracht. In der Kompressionskammer 14, die durch die Spiralwände 12, 22 definiert ist, kann ein Kühlmittel, beispielsweise Kohlendioxid (CO2), komprimiert werden. Die Antriebswelle 31 kann sich um die Achse P drehen und ist vorzugsweise mit einer (nicht gezeigten) Drehantriebsquelle gekoppelt.

Das Kühlmittel in einem Niederdruckbereich 14a der Kompressionskammer 14 wird in der Richtung in Richtung der Mitte des orbitierenden Spiralelements 20 gezogen, während das Kühlmittel zunehmend in Verbindung mit der Kreisbewegung des orbitierenden Spiralelements 20 derart komprimiert wird, dass ein Hochdruckbereich 14b ausgebildet wird. In dem Hochdruckbereich 14b wird das Kühlmittel unter hohen Druck gesetzt. Dem unter hohen Druck gesetzten Gas wird dann erlaubt, durch eine Abgabeöffnung 15 und einen Abgabe-Ventilmechanismus 17 (d.h. ein Absperrventil) in eine Abgabekammer 16 zu fließen. Die Abgabeöffnung 15 und der Abgabe-Ventilmechanismus 17 öffnen sich bei einem vorbestimmten Druck und sind in dem mittleren Bereich der Basisplatte 11 des ortsfesten Spiralelements 10 angeordnet. Das komprimierte Gas wird dann zu der Außenseite des Kompressors (z.B. einem Kühlkreislauf) abgegeben.

Wie übertrieben in 2 gezeigt ist, ist ein äußerer Randabschnitt 23 der Basisplatte 21 des orbitierenden Spiralelements 20 in einer gegenüberliegenden Beziehung bezüglich einer Endfläche 13 der Basisplatte 11 des ortsfesten Spiralelements 10 angeordnet. Vorzugsweise weist die gegenüberliegende Fläche des Randabschnitts 23 eine sich verjüngende oder abgeschrägte Form auf, die in Richtung einer äußeren Randrichtung an dem gesamten Umfang geneigt ist. Der Abstand d1 zwischen der gegenüberliegenden Fläche des äußeren Randabschnitts 23 des orbitierenden Spiralelements 20 und der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 ist vorzugsweise größer als der Abstand d1' zwischen einer Endfläche eines bekannten orbitierenden Spiralelements (das durch alternierende lange und zwei kurze gestrichelte Linien 23a gezeigt ist) und der Endfläche 13 eines ortsfesten Spiralelements 10. Die Gestaltung des äußeren Randabschnitts 23 des orbitierenden Spiralelements 10 entspricht einer jeweiligen Gestalt zur Vermeidung einer Berührung der vorliegenden Erfindung.

Ein beispielhaftes Verfahren zum Komprimieren eines Kühlmittels unter Verwendung des Spiralverdichters 1 wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Wenn die Antriebswelle 31 durch die Antriebsquelle gedreht wird, dreht sich die Kurbelwelle 30a um die Achsenmitte P, und das orbitierende Spiralelement 20 kreist um das ortsfeste Spiralelement 10. Das Kühlmittel wird in die Kompressionskammer 14 gezogen, die an dem äußeren Rand angeordnet ist, und wird komprimiert, wenn sich die Kontaktabschnitte der Spiralwände 12, 22 in Richtung der Mittenrichtung verlagern, und der Raum der Kompressionskammer 14 wird infolge der Kreisbewegung des orbitierenden Spiralelements 20 verringert. Wenn der Raum der Kompressionskammer 14 verringert wird, wird der Druck in der Kompressionskammer 14 allmählich erhöht, und das unter Druck gesetzte Kühlmittel wird von der Abgabeöffnung 15 abgegeben.

Natürlich wird der Druck des unter hohen Druck gesetzten Kühlmittels gegen die Basisplatte 21 des orbitierenden Spiralelements 20 von innerhalb der Kompressionskammer 14 ausgeübt. Der höchste Druck wird gegen den mittleren Abschnitt der Basisplatte 21 ausgeübt. Im Ergebnis nimmt, wie in 2 gezeigt ist, die Mitte der Basisplatte 21 des orbitierenden Spiralelements 20 einen Druck in der Richtung auf, der durch einen Pfeil 40 in 2 gezeigt ist. Somit verformt sich die Basisplatte 21 oder biegt sich als Antwort auf den Druck, wenn sich der mittlere Bereich in Richtung der Richtung verlagert, der durch den Pfeil 40 gezeigt ist. Wie in 3 gezeigt ist, wird der Endabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 von der Ruhestellung (wie durch zwei alternierende lange und zwei kurze gestrichelte Linien 21a gezeigt ist) zu der Position, die näher zu der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 ist, verformt. D.h., wenn das orbitierende Spiralelement 20 einen hohen Druck aufnimmt, biegt sich sein mittlerer Abschnitt von dem ortsfesten Spiralelement 10 weg. Jedoch steht, weil die Bewegung des Abschnitts um den äußeren Randabschnitt 23 der Basisplatte 21 durch das Stützelement 24 eingeschränkt ist, der Randabschnitt 23 in Richtung des ortsfesten Spiralelements 10 von dem Stützelement 24 als einem Basispunkt vor. Dabei kommt, wenn der Abstand d2, um den sich der Randabschnitt 23 verlagert, geringer ist als der Abstand d1, der Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 nicht mit der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 in Berührung. Somit weist der Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 vorzugsweise eine Form auf, die Berührungen zwischen der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 verhindert, auch wenn der Druck in der Kompressionskammer vergrößert wird. Bei dieser Ausführungsform kann der Randabschnitt 23 eine sich verjüngende Form aufweisen, die eine Gestalt zur Vermeidung einer Berührung schafft, und eine Berührung des Randabschnitts 23 des orbitierenden Spiralelements 20 und der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 kann vermieden werden.

Bei dem Spiralverdichter gemäß der ersten Ausführungsform wird, wenn das orbitierende Spiralelement 20 bezüglich des ortsfesten Spiralelements 10 verformt wird, keine Reibung zwischen dem Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 und der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 erzeugt. Im Ergebnis kann ein Energieverlust und ein Ortsfestfressen verhindert oder wesentlich verringert werden. Diese Gestaltung ist gegenüber bekannten Gestaltungen zur Vermeidung von Ortsfestfressen vorteilhaft, weil die Gestalt zur Vermeidung einer Berührung der vorliegenden Erfindung leichter zu konstruieren ist als beispielsweise die Vergrößerung der Dicke der Rollwand des orbitierenden Spiralelements 20, um die Rollwand steifer zu machen.

Eine Gestaltung eines Spiralverdichters gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Elemente, welche die gleichen sind wie die in 2 gezeigten Elemente, werden durch die gleichen Referenznummern bezeichnet. Weil der Spiralverdichter gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ähnlich zu der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, werden nur die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen erläutert.

Wie in 4 gezeigt ist, liegt ein äußerer Randabschnitt 23 eines orbitierenden Spiralelements 20 einer Endfläche 13 eines ortsfesten Spiralelements 10 gegenüber. Wie durch alternierende lange und zwei kurze gestrichelte Linien 21a gezeigt ist, ist die Endfläche des Randabschnitts 23 im Wesentlichen eben. Andererseits weist die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 eine ausgenommene Form auf. D.h. bei dieser Ausführungsform weist die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 eine bogenförmige Vertiefung (beispielsweise bei einem Abstand d4 von dem Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20) auf. Zum Vergleich zeigen die alternierenden langen und zwei kurzen gestrichelten Linien 13a die Form, die bei bekannten Spiralverdichter verwendet wird. Somit schafft die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 dieser Ausführungsform ebenso eine Gestalt zur Vermeidung einer Berührung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ähnlich wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform drückt das Hochdruck-Kühlmittel innerhalb der Kompressionskammer 14 gegen die Basisplatte 21 des orbitierenden Spiralelements 20. Im Ergebnis wird der Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 von der Ruheposition, wie durch die alternierenden langen und zwei kurzen gestrichelten Linien 23a gezeigt ist, zu der Position versetzt, die näher zu der Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn der Abstand d3, um den sich der Endabschnitt 23 verlagert, geringer ist als der Abstand d4, der Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 nicht die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 berühren. Somit weist die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 vorzugsweise eine Form auf, die eine Berührung mit dem Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 vermeidet, auch wenn der Druck in der Kompressionskammer erhöht wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Gestalt zur Vermeidung einer Berührung eine Ausnehmung oder Vertiefung, die allgemein verhindert, dass die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 mit dem Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 in Kontakt kommt. Deshalb kann der Spiralverdichter der zweiten beispielhaften Ausführungsform die vorteilhaften Wirkungen umsetzen, die bezüglich der ersten beispielhaften Ausführungsform ortsfestgestellt wurden.

Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und zahlreiche Anwendungen und Modifikationen derselben können verwendet werden. Insbesondere sind die Formen und Positionen der Gestalt zur Vermeidung einer Berührung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können modifiziert werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann, wie in 5 gezeigt ist, der Randabschnitt 23 des orbitierenden Spiralelements 20 an der Stelle, die normalerweise die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 berühren würde, wenn sich das orbitierende Spiralelement 20 verformt, stufenförmig sein. Darüber hinaus können sowohl die Formen des Randabschnitts 23 des orbitierenden Spiralelements 20 als auch die Endfläche 13 des ortsfesten Spiralelements 10 von bekannten Formen verändert werden, um eine Gestalt zur Vermeidung einer Berührung zu schaffen. Ferner kann die vorliegende Erfindung, obwohl die bevorzugten Ausführungsformen zum Komprimieren eines Gases verwendet werden, selbstverständlich verwendet werden, um Kompressoren für andere Anwendungen, wie z.B. Flüssigkeiten, zu gestalten.


Anspruch[de]
  1. Spiralverdichter (1) mit einem ortsfesten Spiralelement (10) mit einer ortsfesten Basisplatte (11) und einer ortsfesten Spiralwand (12), die sich von der ortsfesten Basisplatte (11) aus erstreckt, und mit einem orbitierenden Spiralelement (20) mit einer orbitierenden Basisplatte (21) und einer orbitierenden Spiralwand (22), die sich von der orbitierenden Basisplatte (21) aus erstreckt,

    wobei die orbitierende Basisplatte (21) mit dem ortsfesten Spiralelement (10) zum Definieren einer Kompressionskammer (14) zwischen dem orbitierenden Spiralelement (20) und dem ortsfesten Spiralelement (10) in Eingriff ist, und wobei Fluid in der Kompressionskammer (14) unter Druck gesetzt wird, wenn das orbitierende Spiralelement (20) bezüglich des ortsfesten Spiralelements (10) kreist,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die ortsfeste Basisplatte (11) und/oder die orbitierende Basisplatte (21) in einem äußeren Randbereich (23) so gestaltet sind/ist, dass der äußere Randbereich der ortsfesten Basisplatte (11) den äußeren Randbereich der orbitierenden Basisplatte (21) selbst dann nicht berührt, wenn in der Kompressionskammer (14) ein hoher Druck herrscht, und dass

    die orbitierende Basisplatte (21) nicht an dem ortsfesten Spiralelement (10) abgestützt ist.
  2. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1, bei welchem eine sich verjüngende Form im äußeren Randbereich (23) der orbitierenden Basisplatte (21) ausgebildet oder der äußere Randbereich (23) abgeschrägt ist.
  3. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1, bei welchem eine Ausnehmung im äußeren Randbereich der ortsfesten Basisplatte (11) ausgebildet ist.
  4. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1, bei welchem eine Stufe im äußeren Randbereich (23) der orbitierenden Basisplatte (21) ausgebildet ist.
  5. Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Kühlkreislauf und einem Spiralverdichter (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Spiralverdichter (1) Fluid zum Betreiben des Klimatisierungssystems verdichtet.
  6. Spiralverdichter (1) mit einem ortsfesten Spiralelement (10) mit einer ortsfesten Basisplatte (11) und einer ortsfesten Spiralwand (12), die sich von der ortsfesten Basisplatte (11) aus erstreckt, und mit einem orbitierenden Spiralelement (20) mit einer orbitierenden Basisplatte (21) und einer orbitierenden Spiralwand (22), die sich von der orbitierenden Basisplatte (21) aus erstreckt,

    wobei die orbitierende Basisplatte (21) mit dem ortsfesten Spiralelement (10) zum Definieren einer Kompressionskammer (14) zwischen dem orbitierenden Spiralelement (20) und dem ortsfesten Spiralelement (10) in Eingriff ist, und wobei Fluid in der Kompressionskammer (14) unter Druck gesetzt wird, wenn das orbitierende Spiralelement (20) bezüglich des ortsfesten Spiralelements (10) kreist,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    das ortsfeste Spiralelement (10) und das orbitierende Spiralelement derart angeordnet und in ihren äußeren Randbereichen derart gestaltet sind, dass eine Berührung selbst dann vermieden wird, wenn sich das orbitierende Spiralelement aufgrund eines hohen Drucks in der Kompressionskammer (14) verformt, und dass

    die orbitierende Basisplatte (21) nicht an dem ortsfesten Spiralelement (10) abgestützt ist.
  7. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 6, bei welchem der äußere Randbereich (23) der orbitierenden Basisplatte (21) auf der Seite, die zu dem ortsfesten Spiralelement (10) hin gerichtet ist, eine sich verjüngende Form aufweist und in Richtung des äußeren Rands geneigt ist.
  8. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 6, bei welchem der äußere Randbereich der ortsfesten Basisplatte (11) eine Randfläche mit einer Ausnehmung in einem Bereich aufweist, der ohne das Vorhandensein der Ausnehmung den äußeren Randbereich der orbitierenden Basisplatte (21) berühren würde, wenn sich das orbitierende Spiralelement unter hohem Druck verformt.
  9. Spiralverdichter (1) nach Anspruch 6, bei welchem der äußere Randbereich (23) der orbitierenden Basisplatte (21) eine Stufe in einem Bereich aufweist, der ohne das Vorhandensein der Stufe den äußeren Randbereich der ortsfesten Basisplatte (11) berühren würde, wenn sich das orbitierende Spiralelement unter hohem Druck verformt.
  10. Spiralverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 9, bei welchem das Fluid Kohlendioxid ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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