DE69212222T2

DE69212222T2 - Spiralverdrängungsanlage für Fluid mit Mengenregelungeinrichtung

Info

Publication number: DE69212222T2
Application number: DE69212222T
Authority: DE
Inventors: Jiro Iizuka; Yoshihiro Ochiai
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1991-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2012-05-16
Also published as: EP0513827A1; DE69212222D1; JPH04339189A; KR100192687B1; CA2068776C; US5269661A; US5362211A; KR920021434A; EP0513827B1; CA2068776A1; AU1630392A; AU661308B2

Description

Spiralfluidverdränger mit Mengenregelungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralfluidverdränger und insbesondere eine Vorrichtung zum Verhindern des Auftretens einer übermäßigen Fördermenge und eines übermäßigen Drucks in einem derartigen Fluidverdränger.
Sprialfluidverdränger sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Spiralfluidverdränger weist allgemein ein erstes Spiralelement mit einem ersten Spiralteil und ein zweites Spiralelement mit einem zweiten Spiralteil auf. Das erste und zweite Spiralteil greifen mit einer winkelmäßigen und radialen Versetzung ineinander und bilden so eine Mehrzahl von Linienkontakten, die zumindest ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen begrenzen. Durch die relative Umlaufbewegung der ersten und zweiten Spiralteile werden die Fluidtaschen entlang der Spiralteile nach innen bewegt und volumenmäßig verändert oder verdrängt. Der Spiralfluidverdränger weist eine in einem Gehäuse gebildete Ansaugkammer zum Erhalten des Fluids, das die Fluidtaschen bildet, und eine im Gehäuse gebildete Auslaßkainmer zum Ausstoß des verdrängten Fluids auf.
Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Spiralfluidverdrängern. Eine Bauart ist ein Spiralfluidverdränger der ortsfesten Art. Bei dieser Bauart eines Spiralfluidverdrängers ist ein Spiralelement im Gehäuse ortsfest angeordnet (das "feststehende Spiralelement") und das andere Spiralelement ist so angeordnet, daß es relativ zum ortsfesten Spiralelement eine nichtrotierende Umlaufbewegung durchführt (das "umlaufende Spiralelement¹¹) Die andere Bauart des Spiralfluidverdrängers ist ein Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ. Bei dieser Bauart eines Spiralfluidverdrängers drehen sich beide Spiralelemente.
Die Drehachse des ersten Spiralelements ist von der Drehachse des zweiten Spiralelements um einen Betrag versetzt, der dem Radius der relativen Umlaufbewegung der Spiralelemente entspricht. Die Spiralelemente drehen sich während ihrer relativen Umlaufbewegung im wesentlichen synchron.
Bei einem herkömmlichen spiralfluidverdränger, insbesondere bei dem herkömmlichen Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ, der als Verdichter in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet werden kann, steigen die Fördermenge und Leistungsaufnahme des Verdichters in ungewunschter Weise an, wenn der Verdichter mit hoher Drehzahl gedreht wird. Als Folge davon steigt die Belastung des Fahrzeugmotors an und es wird schwierig für die Klimaanlage, ein angenehmes Maß an Klimatisierung zu liefern. Ferner kann bei beiden Bauarten der herkömmliche Spiralfluidverdränger beschädigt werden, wenn der Fluiddruck deutlich ansteigt, d.h. wenn eine übermäßige Verdichtung des Fluids stattfindet. Das Auftreten eines übermäßigen Drucks verringert die Lebensdauer der Vorrichtung.
Bei Spiralfluidverdränger vom ortsfesten Typ wurden Vorrichtungen zur Verringerung der Fördermenge des Verdichters bei hoher Drehzahl des Verdichters entwickelt. Eine derartige Vorrichtung ist in der EP-A-0009350 beschrieben und in Figur 3 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Im Verdichter nach Fig. 3 ist eine Fördermengen-Verringerungsvorrichtung 301 zum Druckablaß vorgesehen. Diese Vorrichtung, die eine Öffnung 302, eine Kugel 303 und eine Feder 304 aufweist, ist in einem Mittelbereich der Stimplatte 305 des umlaufenden Spiralteils 306 angeordnet. Die Öffnung 302 schafft eine Fluidverbindung zwischen der Fluidtasche 307 und der Ansaugkammer 308, wenn die durch die Feder 304 vorgespannte Kugel 303 aufgrund von Zentrifugalkräften in Radialrichtung bewegt wird.
Bei diesem Verdichter gibt es jedoch eine Anzahl von Nachteilen der Verwendung der Fördermengen-Verringerungsvorrichtung 301. Zunächst kann, da die Fördermengen-Verringerungsvorrichtung 301 im Zentralbereich des Spiralelements vorgesehen ist, der hohe Druck des verdichteten Fluids nicht verringert werden, bis das verdichtete Fluid den Zentralbereich erreicht. Wenn ein übermäßiger Druck entsteht, bevor das verdichtete Fluid den Zentralbereich erreicht, dann wirkt der übermäßige Druck immer noch auf die Spiralelemente einschließlich des feststehenden Spiralelements 309. Ferner tritt Fluid mit hoher Temperatur und hohem Druck in die Ansaugkammer ein, da die Fördermengen-Verringerung durch Auslaß des verdichteten Fluids in die Ansaugkammer 309 durch die Öffnung 302 nach der erfolgten Verdichtung stattfindet. Als Folge davon steigt die Temperatur des Verdichters übermäßig an und seine Lebensdauer wird verringert. Schließlich ist festzustellen, daß die Richtung der Zentrifugalkraft zum Bewegen der Kugel 303 sich von der Wirkrichtung der Feder 304 unterscheidet. Daher ist es schwierig, das Öffnen und Schließen der Öffnung 302 mit der Kugel 303 in Abhängigkeit der Drehzahl geeignet zu steuern.
Es ist deshalb wünschenswert, einen Spiralfluidverdränger mit einer Vorrichtung zu schaffen, die verhindern kann, daß der Fluidverdränger einer übermäßigen Fördermenge und einem übermäßigen Druck unterliegt, wodurch die zum Antrieb des Fluidverdrängers erforderliche Leistung verringert und die Lebensdauer des Fluidverdrängers erhöht wird.
Es wird ein Spiralfluidverdränger gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen. Der Spiralfluidverdränger umfaßt ein Gehäuse mit einer Ansaugkammer und ein Auslaßkammer darin, einem im Gehäuse angeordneten ersten Spiralelement, das eine erste Stirnplatte aufweist, von der sich ein erstes Spiralteil in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses erstreckt, und ein zweites Spiralelement, das so angeordnet ist, daß es sich mit nichtrotierender Umlaufbewegung relativ zum ersten Spiralelement bewegt, und das eine zweite Stimplatte aufweist, von der ein zweites Spiralteil sich in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses erstreckt. Das erste und zweite Spiralteil greifen mit einer winkelmäßigen und radialen Versetzung ineinander und bilden so eine Mehrzahl von Linienkontakten, die zumindest ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen umgrenzen. Eine Antriebsvorrichtung ist wirkungsmäßig mit zumindest einem des ersten und zweiten Spiralelements verbunden, um eine Umlaufbewegung des ersten Spiralelements relativ zum zweiten Spiralelements und die Linienkontakte zu bewirken, wodurch sich die Fluidtaschen nach innen bewegen und volumeninäßig verändern. Fluid wird von der Ansaugkammer in die Fluidtaschen eingesaugt und von den Fluidtaschen in die Auslaßkammer ausgestoßen. In der Wandung von zumindest einem der ersten und zweiten Spiralteile ist eine Bypassöffnung zu Verbindung von zumindest einer der Fluidtaschen mit der Ansaugkammer vorgesehen. Eine Ventilvorrichtung steuert das Öffnen und schließen der Bypassöffnung in Abhängigkeit der Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelements und/oder in Abhängigkeit des Drucks in der Fluidtasche.
Beim Spiralfluidverdränger nach der vorliegenden Erfindung ist die genannte Bypassöffnung in einer sich axial erstreckenden Wandung von zumindest einem des ersten und zweiten Spiralteils gebildet. Die Ventilvorrichtung steuert das Öffnen und Schließen der Bypassöffnung. Bei einem Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ ist die Ventilvorrichtung von der Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelements und/oder dem Druck in zumindest einer der Fluidtaschen abhängig. Bei einem Spiralfluidverdränger vom feststehenden Typ ist die Ventilvorrichtung vom Druck in zumindest einer der Fluidtaschen abhängig.
Wenn der Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ mit hoher Drehzahl betrieben wird, dann öffnet die Ventilvorrichtung die Bypassöffnung in Abhängig der Zentrifugalkraft. Da die Bypassöffnung in einer sich axial erstreckenden Wandung eines Spiralteils gebildet ist, hat die Bypassöffnung eine radiale Ausdehnung. Daher wirkt die Zentrifugalkraft auf die Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen einer derartigen radialen Bypassöffnung wirksam ein. Wenn die Ventilvorrichtung die Bypassöffnung öffnet, dann bewirkt die Bypassöffnung eine Fluidverbindung zwischen zumindest einer der Fluidtaschen und der Ansaugkammer, so daß verdichtete Fluid in der Fluidtasche in die Ansaugkammer ausströmen kann. Daher wird die Fördermenge des Fluidverdrängers wesentlich verringert, wenn der Verdränger mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird. Als Folge davon kann die zum Antrieb des Fluidverdrängers erforderliche Last, beispielsweise ein Fahrzeugmotor, verringert werden.
Sowohl beim Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ als auch beim Spiralfluidverdränger vom feststehenden Typ öffnet die oben beschriebene Ventilvorrichtung die Bypassöffnung bei übermäßigem Druck. Der übermäßige Druck in den Fluidtaschen wird durch die geöffnete Bypassöffnung in die Ansaugkammer entladen. Daher verringert sich der Druck in den Fluidtaschen. Dadurch kann die Standfestigkeit der Spiralelemente und des Fluidverdrängers erhöht werden.
Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die nur beispielhaft sein und nicht die Erfindung beschränken sollen.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Spiralfluidverdränger vom feststehenden Typ gemäß einer zweiten Ausführungsform. der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch einen herkömmlichen Spiralverdichter vom feststehenden Typ.
Fig. 1 zeigt einen Spiralfluidverdränger vom vollrotierenden Typ gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Vorrichtung ist zum Betrieb als Spiralverdichter entwickelt. Der Verdichter umfaßt ein Gehäuse 3 mit einem Gehäusekörper 1 und einen Zylinderkopf 2. An einem Ende des Gehäusekörpers 1 ist ein Ansatz 4 gebildet. Zwischen dem Gehäusekörper 1 und dem Zylinderkopf 2 ist eine Trennplatte 5 angeordnet. Das Innere des Gehäuses 3 ist in eine Ansaugkammer 10 und eine Auslaßkammer 11 unterteilt. Am Mittenbereich der Trennplatte 5 ist ein Lagerbereich 12 gebildet, in dem eine Öffnung 13 begrenzt ist. Auf der den Zylinderkopf zugewandten Fläche der Trennplatte 5 ist ein Befestigungsbereich 14 gebildet. Am Befestigungsbereich 14 ist ein Zungenventil 15 und ein Ventilhalter 16 zur Steuerung der Bewegung des Zungenventils mittels einer Schraube 17 befestigt.
Im Ansatz 4 ist eine Hauptwelle 20 drehbar vorgesehen. Die Hauptwelle 20 besitzt an ihrem einen Ende einen Kupplungsbereich 21, der in einem Nadellager 22 drehbar gelagert ist, welches im Ansatz 4 angebracht ist. Zwischen dem Ansatz 4 und der Hauptwelle 20 sind ein Verdichtungselement 23 und ein Filzelement 24 vorgesehen.
Auf dem Ansatz 4 des Gehäusekörpers 1 ist über ein Kugellager 31 ein Kupplungsrotor 30 drehbar gelagert. Der Kupplungsrotor 30 besitzt eine V-förmige Rille 32 und wird von einer Antriebsquelle über einen (nicht gezeigten) V-Riehmen in Drehung versetzt. Die Antriebsquelle kann eine exteme Maschine wie zum Beispiel der Motor eines Automobils sein.
Auf dem Ansatz 4 ist ein Joch 33 vorgesehen, das als ringförmiges Element ausgebildet ist und entlang demselben eine Nut 34 besitzt. In der Nut 34 ist eine ringförmige Spule 35 vorgesehen. Eine Ringplatte 36 ist an der Innenfläche des Jochs 33 befestigt. Das Joch 33 ist am Ansatz 4 über die Ringplatte 36 mittels eines Sprengrings 37 befestigt.
Am Endbereich der Hauptwelle ist ein Ankeransatz 40 mittels einer Mutter 41 befestigt. An der seitlichen Oberfläche des Ankeransatzes 40 ist mittels unter Zwischenlage eines Endes einer Blattfeder 32 und eines Distanzstücks 43 eine Anschlagplatte 44 mittels eines Niets 45 befestigt. Am anderen Ende der Blattfeder 42 ist über einen Niet 51 ein ringförmiger Anker 50 befestigt. Damit ist der Anker 50 über die Blattfeder 42 elastisch aufgehängt und kann sich in Richtung der Achse der Hauptwelle 20 bewegen. Der Anker 50 liegt der Stirnfläche des Kupplungsrotors 30 gegenüber. Der Anker 50 kann aufgrund der Axialbewegung des Ankers an der Stirnfläche des Kupplungsrotors 30 anliegen oder von dieser getrennt sein. Der Kupplungsrotor 30, das Joch 33, die Spule 35, der Ankeransatz 40 und der Anker 50 usw. bilden eine elektromagnetische Kupplung 52.
Ein erstes Spiralelement 60 weist eine erste Stimplatte 61 und ein erstes Spiralteil 62 auf. Die erste Stimplatte 61 ist als kreisförmige Platte ausgebildet. Das er&te Spiralteil 62 ist an einer Fläche der ersten Stimplatte 61 derart vorgesehen, daß sich das erste Spiralteil 62 in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses 3 hineinerstreckt. An der äußeren Oberfläche der ersten Stimplatte 61 ist ein Wellenbereich 63 vorgesehen. Der Wellenbereich 63 ist im Kupplungsteils 21 der Hauptwelle 20 angeordnet und mit diesem über einen Stift 64 verbunden. Das erste Spiralelement 60 dreht sich aufgrund dieser Verbindung zusammen mit der Hauptwelle 20. Zwischen der anderen Oberfläche der ersten Stimplatte 61 und der Innenoberfläche des Gehäuses 1 ist ein Drucknadellager 65 angeordnet.
Das zweite Spiralelement 70 weist eine zweite Stimplatte 71 und ein zweites Spiralteil 72 auf. Das erste Spiralteil 62 des ersten Spiralelements 60 und das zweite Spiralteil 72 des zweiten Spiralelements 70 greifen mit einer winkelmäßigen und radialen Versetzung ineinander und bilden so eine Mehrzahl von Linienkontakten, die zumindest ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen 73 begrenzen. Die zweite Stimplatte 71 ist als kreisförmige Scheibe gebildet. Das zweite Spiralteil 72 ist an einer Oberfläche der zweiten Stimplatte 71 derart vorgesehen, daß sich das zweite Spiralteil 72 in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses 3 hineinerstreckt. An der anderen Oberfläche der zweiten Stimplatte 71 ist ein Wellenbereich 74 gebildet. Der Wellenbereich 74 ist in einen Distanzring 75 eingesetzt, der in einem Nadellager 80 vorgesehen ist, welches in dem Lagerbereich 12 der Trennplatte 5 vorgesehen ist. Aufgrund dieser Lageranordnung kann sich das zweite Spiralelement 70 drehen. Die Drehachse des zweiten Spiralelements 70 ist relativ zur Drehachse des ersten Spiralelements 60 versetzt. Der Versatz ist gleich dem Radius, der relativen Umlaufbewegung und von erstem und zweitem Spiralelement.
Der Wellenbereich 74 ist hohl. Der Hohlbereich 76 steht mit der Fluidtasche 73 über eine Verbindungsöffnung 81 und mit der Auslaßkammer 11 über die Öffnung 13 in Verbindung. Der Hohlbereich 76, die Verbindungsöffnung 81 und die Öffnung 13 bilden einen Verbindungsweg 82, der eine Fluidverbindung zwischen der Fluidtasche 73 und der Auslaßkammer 11 schafft und das verdichtete Fluid in der Fluidtasche in die Auslaßkammer fördert. Zwischen der zweiten Stimplatte 71 und der Trennplatte 5 ist ein Drucknadellager 83 vorgesehen.
Am radial äußersten Bereich des ersten Spiralteils 62 ist ein Haltebereich 90 mit einem Hohlraum 131 gebildet. Der Hohlraum 131 steht mit der Ansaugkammer über eine Verbindungsöffnung 132 in Verbindung. Im seitlichen Bereich des Haltebereichs 90 ist ein erster Seitenstift 91 vorgesehen, der sich in Richtung der Achse der Hauptwelle 20 erstreckt. Ein weiterer erster Seitenstift 92, der sich in Richtung der Achse der Hauptwelle 20 erstreckt, ist am radial äußersten Bereich der ersten Stimplatte 61 vorgesehen. Die Stifte 91 und 92 sind in einer Ebene angeordnet, die durch die Drehachse des ersten Spiralelements 60 hindurchgeht.
Ein zweiter Seitenstift 100, der sich in Richtung der Achse der Hauptwelle 20 erstreckt, ist am radial äußersten Bereich der zweiten Stimplatte 71 entsprechend dem ersten Seitenstift 91 vorgesehen. Am radial äußersten Bereich des zweiten Stirnteils 72 ist ein Haltebereich 101 mit einem Hohlraum 133 gebildet. Der Hohlraum 133 steht mit der Ansaugkammer 10 über eine Verbingungsöffnung 134 in Verbindung. Ein zweiter Seitenstift 102, der sich in Richtung der Achse der Hauptwelle 20 erstreckt, ist an dem Seitenbereich des Haltebereichs 101 entsprechend dem ersten Seitenstift 92 vorgesehen. Die Stifte 100 und 102 sind in einer Ebene angeordnet, die durch die Drehachse des zweiten Spiralelements 70 hindurchgeht.
Der erste Seitenstift 91 und der zweite Seitenstift 100 sind über einen Ring 110 verbunden, der diese Stifte umgibt. In gleicher Weise sind der erste Seitenstift 92 und der zweite Seitenstift 102 über einen diese Stifte umgebenden Ring 111 verbunden.
In den Haltebereichen 90 und 101 sind entsprechende, sich radial erstreckende Bypassöffnungen 120 bzw. 121 vorgesehen. Die Bypassöffnungen 120 und 121 sind in den Wandungen der radial äußersten Bereiche des ersten Spiralteils 62 bzw. des zweiten Spiralteils 72 gebildet. Die Bypassöffnung 120 erlaubt eine Verbindung der Fluidtasche 73 mit dem Hohlraum 131 und die Bypassöffnung 121 erlaubt eine Verbindung der Fluidtasche 73 mit dem Hohlraum 133. In jedem der Hohlräume 131 und 133 ist jeweils eine Ventilvorrichtung zum Steuern des Öffnens und Schließens der entsprechenden Bypassöffnungen 120 bzw. 121 vorgesehen. Eine Ventilvorrichtung weist einen Ventilkörper 122, der die Bypassöffnung 120 öffnet und schließt, sowie eine Feder 124, die den Ventilkörper radial nach innen drückt, so daß die Bypassöffnung normalerweise geschlossen ist, auf. Der Ventilkörper 122 und die Feder 124 sind radial angeordnet. Die andere Ventilvorrichtung weist einen Ventilkörper 123, der die Bypassöffnung 121 öffnet und schießt, sowie eine Feder 125, die den Ventilkörper in eine Richtung radial nach innen drückt, so daß die Bypassöffnung normalerweise geschlossen ist, auf. Der Ventilkörper 123 und die Feder 125 sind radial angeordnet.
Beim oben beschriebenen Verdichter ist der Abstand der Drehachse des ersten Spiralelements 60 (erster Drehachse) vom ersten Seitenstift 91 gleich dem Abstand der Drehachse des zweiten Spiralelements 70 (zweite Drehachse) vom zweiten Seitenstift 100. Der erste Seitenstift 91 und der zweite Seitenstift 100 sind in einer Ebene angeordnet, die durch die erste Drehachse und die zweite Drehachse hindurchgeht. Der erste Seitenstift 91 dreht sich um die erste Drehachse und der zweite Seitenstift 100 dreht sich um die zweite Drehachse. Da der erste Seitenstift 91 und der zweite Seitenstift 100 über den Ring 110 verbunden sind, drehen sich das erste Spiralelement 60 und das zweite Spiralelement 70 synchron, aber exzentrisch. Der zweite Seitenstift 100 bewegt sich mit einer nichtrotierenden Umlaufbewegung relativ zum ersten Seitenstift 91 um diesen herum. In gleicher Weise bewegt sich der erste Seitenstift 91 in einer nichtrotierenden Umlaufbewegung relativ zum zweiten Seitenstift 100 um diesen herum. Damit ergibt sich trotz der Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelements 60 bzw. 70 eine Umlaufbewegung des ersten Spiralelements relativ zum zweiten Spiralelement.
Obwohl bei dieser Ausführungsform die Stifte 91, 92, 100 und 102 sowie die Ringe 110 und 111 als Mittel zum Synchronisieren des ersten und zweiten Spiralelements 60 bzw. 70 verwendet werden, können dafür auch andere Mittel benutzt werden. Beispiels weise können das erste und zweite Spiralelement über Zahnräder oder Steuerriemen synchronisiert werden. Altemativ können das erste und zweite Spiralelement über eine einzige Antriebsquelle angetrieben und synchronisiert werden.
Beim Antrieb des oben beschriebenen Verdichters mittels einer Antriebsquelle, beispielsweise eines Fahrzeugmotors, werden das erste und zweite Spiralelement 60 bzw. 70 synchron zueinander gedreht, während sie relativ zueinander eine Umlaufbewegung durchführen. Das Fluid wird von der Ansaugkammer 10 in die Fluidtaschen 71 eingesaugt. Das eingesaugte Fluid wird zur Bildung von Fluidtaschen 73, die sich nach innen bewegen und volumenmäßig ändern, radial nach innen verdrängt. Das verdrängte Fluid wird bei der Bewegung der Fluidtaschen 73 nach innen verdichtet und das verdichtete Fluid wird in die Auslaßkammer 11 ausgestoßen. Die Ventilkörper 122 und 123 reagieren auf die durch die Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelement 60 bzw. 70 erzeugte Zentrifugalkraft. Wenn die Zentrifugalkraft größer als die Vorspannkraft der Federn 124 und 125 wird, dann bewegen sich die Ventilkörper 122 und 123 radial nach außen und öffnen die Bypassöffnungen 120 und 121. Wenn die Bypassöffnungen 120 und 121 offen sind, dann wird das Fluid in den Fluidtaschen 73 über die geöffneten Bypassöffnungen, die Hohlräume 131 und 133 und die Öffnungen 132 und 134 in die Ansaugkammer 10 freigegeben. Als Folge davon wird die Verdichtungsleistung wesentlich verringert. Damit wird dann, wenn die Antriebsquelle (der Motor) mit hoher Drehzahl läuft (einer für den Verdichter übermäßigen Drehzahl), die Förderleistung des Verdichters automatisch verringert. Damit ergibt sich keine unnötig große Last für den Motor.
Wenn andererseits eine abnorme Fluidverdichtung stattfindet und der Druck in den Fluidtaschen 73 übermäßig groß wird, d.h. einen vorbestimmten Grenzdruck überschreitet, dann bewegen sich die Ventilkörper 122 und 123 gegen die Vorspannkraft der Federn 124 und 125 zum Öffnen der Bypassöffnungen 120 und 121 radial nach außen. Das verdichtete Fluid entweicht dann durch die geöffneten Bypassöffnung, Hohlräume 131 und 133 und Öffnungen 132 und 134 in die Ansaugkammer 10. Als Folge davon verringert sich der Druck in den Fluidtaschen 73 auf einen geeigneten Wert und die Standfestigkeit des Verdichters, insbesondere der Spiralelemente, wird verbessert.
Die Figur 2 zeigt einen Spiralfluidverdränger vom feststehenden Typ gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Vorrichtung ist ebenfalls zum Betrieb als Spiralverdichter ausgebildet. Der Verdichter umfaßt ein Gehäuse 201, ein feststehendes Spiralelement 202 und ein umlaufendes Spiralelement 203. Ein Spiralteil 204 des feststehenden Spiralelements 202 und ein Spiralteil 205 des umlaufenden Spiralelements 203 greifen ineinander. Das umlaufende Spiralelement 203 wird über eine Antriebswelle 206 so angetrieben, daß sich das umlaufende Spiralelement mit einer nichtrotierenden Umlaufbewegung relativ zum feststehenden Spiralelement 202 bewegt. Fluidtaschen 207 wandern bei der Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 203 zum Verdichten des von der Ansaugkammer 208 angesaugten Fluids radial nach innen. Das verdichtete Fluid wird in die Auslaßkammer 209 ausgestoßen.
Beim Spiralverdichter vom feststehenden Typ sind an den Wandungen der radial äußersten Bereiche des Spiralteils 205 des umlaufenden Spiralelements 203 sich radial erstreckende Bypassöffnungen 210 und 211 vorgesehen. Die Bypassöffnung 210 verbindet die Fluidtasche 207 mit einem Hohlraum 212, der mit der Ansaugkammer 208 über eine öffnung 214 in Verbindung steht. Die Bypassöffnung 211 verbindet die Fluidtasche 207 mit einem Hoblraum 213, der mit der Ansaugkammer 208 über eine Öffnung 215 in Verbindung steht. In jedem der Hohlräume 212 und 213 ist jeweils eine Ventilvorrichtung zum Steuern des Öffnens und Schließens der entsprechenden Bypassöffnung 210 bzw. 211 vorgesehen. Eine Ventilvorrichtung umfaßt einen Ventilkörper 216, der die Bypassöffnung 210 öffnet und schließt, sowie eine Feder 218, die den Ventilkörper in einer Richtung radial nach innen, d.h. zum normalen Schließen der Bypassöffnung, vorspannt. Der Ventilkörper 16 und die Feder 218 sind radial angeordnet. Die andere Ventilvorrichtung umfaßt einen Ventilkörper 217, der die Bypassöffnung 211 öffnet und schließt, sowie eine Feder 219, die den Ventilkörper in eine Richtung radial nach innen, d.h. zum normalen Schließen der Bypassöffnung, vorspannt. Der Ventilkörper 217 und die Feder 219 sind radial angeordnet.
Wenn bei einem solchen Verdichter eine abnorme Fluidverdichtung auftritt und der Druck in den Fluidtaschen 207 übermäßig wird, d.h. einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann werden die Ventilkörper 216 und 217 gegen die Vorspannkraft der Federn 218 und 219 zum Öffnen der Bypassöffnungen 210 und 211 radial nach außen bewegt. Damit entweicht das verdichtete Fluid durch die geöffneten Bypassöffnungen, die Hohlräume 212 und 213 sowie die Öffnungen 214 und 215 in die Ansaugkammer 208. Als Folge davon verringert sich der Druck in den Fluidtaschen 207 auf einen geeigneten Wert und die Standfestigkeit des Verdichters, insbesondere der Spiralelemente, wird verbessert.

Claims

1. Spiralfluidverdränger mit einem Gehäuse (1), welches eine Ansaugkammer (10) und eine Auslaßkammer (11) darin aufweist, einem ersten Spiralelement (60), das im Gehäuse (1) angeordnet ist und eine erste Stimplatte (61) aufweist, von der sich ein erstes Spiralteil (62) in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses (1) hineinerstreckt, einem zweiten Spiralelement (70), das im Inneren des Gehäuses (1) derart angeordnet ist, daß es eine nichtrotierende Umlaufbewegung relativ zum ersten Spirallement (60) durchführt, und eine zweite Stimplatte (71) aufweist, von der sich ein zweites Spiralteil (72) in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses (1) hineinerstreckt, wobei das erste und zweite Spiralteil (62, 72) mit einem winkelmäßigen und radialen Versatz zur Bildung einer Mehrzahl von Linienkontakten, die zumindest ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen (73) begrenzen, ineinandergreifen, und mit einer Antriebsvorrichtung, die mit zumindest einem der ersten und zweiten Spiralelernente (60,70) derart wirkungsmäßig verbunden ist, daß sie eine relative Umlaufbewegung zwischen dem ersten und zweiten Spiralelement (60, 70) und den Linienkontakten bewirkt, wodurch die Fluidtaschen (73) nach innen wandern und ihr Volumen verändem und ein Fluid von der Ansaugkammer (10) in die Fluidtaschen (73) eingesaugt sowie von den Fluidtaschen (73) in die Auslaßkammer (11) ausgestoßen wird, sowie mit einer Bypassöffnung (120, 121) zum Verbinden von zumindest einer der Fluidtaschen (73) mit der Ansaugkammer (10), sowie mit einer Ventilvorrichtung zum Steuern des Öffnens und Schließens der Bypassöffnung (120, 121),

dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassöffnung (120, 121) an einer Wandung von zumindest einer der ersten und zweiten Spiralteile (62, 72) vorgesehen ist, daß die ersten und zweiten Spiralelemente (60, 70) so angeordnet sind, daß sie eine synchrone Drehbewegung durchführen, und daß die Ventilvorrichtung das Öffnen und Schließen der Bypassöffnung (120, 121) in Abhängigkeit der Drehbewegung steuert.

2. Spiralfluidverdränger mit einem Gehäuse (201), das eine Ansaugkammer (208) und eine Auslaßkammer (209) darin aufweist, einem ersten Spiralelement (202), das im Gehäuse (201) ortsfest angeordnet ist und eine erste Stimplatte aufweist, von der sich ein erstes Spiralteil (204) axial in das Innere des Gehäuses (201) hineinerstreckt, einem zweiten Spiralelement (203), das im Inneren des Gehäuses (201) derart angeordnet ist, daß es relativ zum ersten Spiralelement (200) eine nichtdrehende Umlaufbewegung durchführt, und eine zweite Stimplatte aufweist, von der sich ein zweites Spiralteil (205) in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses (201) hineinerstreckt, wobei das erste und zweite Spiralteil (204, 205) mit einem winkelmäßigen und radialen Versatz zur Bildung einer Mehrzahl von Linienkontakten, die zumindest ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen (207) begrenzen, ineinandergreifen, sowie mit einer Antriebsvorrichtung, die mit dem zweiten Spiralelement (203) wirkungsmäßig so verbunden ist, daß sie eine relative Umlaufbewegung des zweiten Spiralelements (203) und der Linienkontakte bewirkt, wodurch die Fluidtaschen (207) nach innen wandern und ihr Volumen verändern und ein Fluid aus der Ansaugkammer (208) in die Fluidtaschen (207) eingesaugt und von den Fluidtaschen (207) in die Auslaßkammer (209) ausgestoßen wird, sowie mit einer Bypassöffnung (210, 211) zum Verbinden von zumindest einer der Fluidtaschen (207) mit der Ansaugkammer (208), und einer Ventilvorrichtung zum Steuern des Öffnens und Schließens der Bypassöffnung (210, 211),

dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassöffnung (210, 211) an einer Wandung des Spiralteils (205) des zweiten Spiralelements (203) vorgesehen ist und daß die Ventilvorrichtung das Öffnen und Schließen der Bypassöffnung (210, 211) in Abhängigkeit der Umlaufbewegung des zweiten Spiralelements (203) steuert.

3. Spiralfluidverdränger nach Anspruch 1, wobei die Ventilvorrichtung das Öffnen und Schließen der Bypassöffnung (120, 121) in Abhängigkeit der Drehbewegung des ersten und zweiten Spiralelements (60, 70) und des Betrags des Drucks in der zumindest einen Fluidtasche (73) steuert.

4. Spiralfluidverdränger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bypassöffnung (120, 121, 210, 211) die zumindest eine Fluidtasche (73, 207) mit der Ansaugkammer (10, 208) über einen Holraum (131, 133, 212, 213) verbindet, der in zumindest eineir des ersten und zweiten Spiralelements (60, 70, 202, 203) gebildet ist.

5. Spiralfluidverdränger nach einem der Ansprüche 1 bis 41 wobei die Ventilvorrichtung einen Ventilkörper (122, 123, 216, 217) zum Öffnen und Schließen der Bypassöffnung (120, 121, 21C, 211) und eine Feder (124, 125, 218, 219) zum Vorspannen des Ventilkörpers (122, 123, 216, 217) in einer Richtung derart, daß er die Bypassöffnung (120, 121, 210, 211) normalerweise schließt, aufweist, und der Ventilkörper (122, 123, 216, 217) und die Feder (124, 125, 218, 219) in Radialrichtung angeordnet sind.

6. Spiralfluidverdränger nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, wobei die Bypassöffnung (120, 121) an einer Wandung jedes des ersten und zweiten Spiralteils (62, 72) vorgesehen ist.

7. Spiralfluidverdränger nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, wobei die Bypassöffnung (210, 211) an einer Wandung des zweiten Spiralteils (205) vorgesehen ist.