BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsmechanismus für eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter, sowie eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip mit einem solchen Ausgleichsmechanismus.

Aus dem Stand der Technik sind Scrollverdichter bekannt, die ein Fluid dadurch verdichten, dass das Fluid zwischen zwei ineinander verschachtelten Verdrängerspiralen geführt und darin komprimiert wird. Die Scrollverdichter weisen eine feststehende Verdrängerspirale und eine bewegliche, insbesondere orbitierende, Verdrängerspirale auf, wobei zwischen den Spiralwänden ein Verdichtungsraum ausgebildet ist, dessen Volumen sich durch die Bewegung der beweglichen Verdrängerspirale ändert. Durch diese Volumenänderung wird das darin geführte Fluid verdichtet.

Für eine gute Verdichtungsfunktion ist es wichtig, dass die den Verdichtungsraum begrenzenden Spiralwände der feststehenden Verdrängerspirale und der beweglichen Verdrängerspirale gut abdichtend aneinander anliegen. Diese Abdichtung bereitet in der Praxis jedoch Schwierigkeiten. Einerseits können Fertigungstoleranzen zu einer Undichtigkeit führen. Andererseits oder zusätzlich sind Gaskräfte, die durch das sich verdichtende Fluid auf die beiden ineinandergreifenden Verdrängerspiralen ausgeübt werden, zu beachten. Durch die Gaskräfte können die Spiralwände der beiden ineinandergreifenden Verdrängerspiralen auseinandergedrängt werden, so dass der Verdichtungsraum nicht mehr ausreichend abgedichtet ist. Dadurch kann Gas aus dem Verdichtungsraum entweichen, wodurch die Gaskräfte reduziert werden und die Spiralwände daraufhin wieder aneinander anliegen. Dieses Wechselspiel kann zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung und insbesondere Vibrationen führen, die insgesamt den Betrieb und die Effizienz des Scrollverdichters stören.

Die bewegliche Verdrängerspirale ist üblicherweise durch eine Antriebswelle angetrieben, wobei die bewegliche Verdrängerspirale exzentrisch auf der Antriebswelle gelagert ist. Eine Drehung der Antriebswelle wird so in eine orbitierende Bewegung der beweglichen Verdrängerspirale umgesetzt. Dazu ist auf der Antriebswelle eine Drehachse vorgesehen, die zur Mittelachse der Antriebswelle außermittig angeordnet ist. Auf der Drehachse ist die bewegliche Verdrängerspirale gelagert.

Um die aufgrund der Gaskräfte und der Fertigungstoleranzen auftretenden Vibrationen zu reduzieren und die Dichtigkeit zwischen den Spiralwänden zu verbessern, schlägt US 4,824,346 A einen Ausgleichsmechanismus vor. Der bekannte Ausgleichsmechanismus umfasst eine Ausgleichsmasse, die exzentrisch auf der Drehachse der beweglichen Verdrängerspirale angeordnet ist und um die Drehachse schwingen kann. Durch die schwingende Bewegung, die sich anhand der Fliehkräfte selbsttätig einstellt, werden die Gaskräfte und auch Fertigungstoleranzen ausgeglichen, so dass die Dichtigkeit des Verdichtungsraums zwischen den beiden Verdrängerspiralen und somit die Effizienz des Scrollverdichters verbessert werden. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist jedoch die relativ hohe Ausgleichsmasse, die einerseits einen hohen Bauraumbedarf im Scrollverdichter aufweist und andererseits zu einer Unwucht führt, die insbesondere bei Scrollverdichtern, die mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden, zu einer hohen Geräuschentwicklung durch auftretende Vibrationen führen kann.

Diesen Nachteilen begegnet DE 10 2019 108 079 Al, indem das schwingende Ausgleichselement so angeordnet wird, dass dessen Schwerpunkt auf derselben Seite einer gemeinsamen Mittelebene der Antriebswelle und der beweglichen Verdrängerspirale angeordnet ist, wie die Mittelachse der Drehachse der beweglichen Verdrängerspirale. Auf diese Weise treten im Betrieb am Ausgleichselement zusätzlich Momente auf, die den Ausgleich von Fertigungstoleranzen und Gaskräften bewirken. In der Folge kann die Ausgleichsmasse des Ausgleichselements reduziert werden, wodurch ein Bauraumbedarf und das Auftreten von Vibrationen bei unterschiedlichen Drehzahlen des Scrollverdichters reduziert werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auch hier Grenzen gesetzt sind, insbesondere im Hinblick auf die Mindest- Ausgleichsmasse, die weiterhin benötigt wird, um eine gute Wirkung des Ausgleichsmechanismus aufrechtzuerhalten. Insbesondere bei Scrollverdichtern, die über ein breites Drehzahlband betrieben werden, treten dabei weiterhin spürbare Vibrationen auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik darin, einen Ausgleichsmechanismus für eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter, anzugeben, die eine weitere Effizienzsteigerung von Verdrängermaschinen nach dem Spiralprinzip begünstigt und das Auftreten von Vibrationen weiter reduziert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter, mit einem solchen Ausgleichsmechanismus anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Ausgleichsmechanismus durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf die Verdrängermaschine durch den Gegenstand des Patentanspruchs 13 gelöst.

So beruht die Erfindung konkret auf dem Gedanken, einen Ausgleichsmechanismus für eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter, anzugeben, wobei der Ausgleichsmechanismus eine Antriebswelle, ein erstes Ausgleichselement und ein zweites Ausgleichselement aufweist. Das erste Ausgleichselement weist einen zylindrischen Nabenabschnitt und einen ersten Kraftübertragungsabschnitt auf und steht über eine erste Drehachse drehbar mit der Antriebswelle in Kontakt. Das zweite Ausgleichselement steht über eine zweite Drehachse drehbar mit der Antriebswelle in Kontakt. Eine Mittelachse S der Antriebswelle und eine Mittelachse C des zylindrischen Nabenabschnitts sind auf einer ersten Referenzlinie CS angeordnet. Ein Schwerpunkt J des ersten Ausgleichselements und ein Schwerpunkt K des zweiten Ausgleichselements sind auf einer anderen Seite der ersten Referenzlinie CS angeordnet als eine Mittelachse P der ersten Drehachse.

Die erste Drehachse und die zweite Drehachse sind vorzugsweise jeweils exzentrisch bzw. außermittig zur Mittelachse S der Antriebswelle angeordnet. Die Ausgleichselemente können jeweils über die ihnen zugeordneten Drehachsen mittelbar oder unmittelbar bzw. direkt oder indirekt mit der Antriebswelle in Kontakt stehen bzw. mit der Antriebswelle verbunden sein. Die Drehachsen können somit jeweils Verbindungsglieder bilden, die die Verbindung zwischen dem jeweiligen Ausgleichselement und der Antriebswelle herstellen. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Verbindung über die Drehachsen indirekt erfolgt, d.h. dass weitere Bauteile an der Verbindung teilhaben bzw. zwischen dem jeweiligen Ausgleichselement und der Antriebswelle angeordnet sind.

Im Hinblick auf das erste Ausgleichselement ist es bevorzugt, wenn dessen Nabenabschnitt über die erste Drehachse mit der Antriebswelle in Kontakt steht bzw. verbunden ist.

Die Erfindung nutzt also ein zweites Ausgleichselement, das im Betrieb einer Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip ebenfalls schwingen kann. Auf diese Weise werden weitere Momente erzeugt, die einen zusätzlichen Ausgleich von Gaskräften und Fertigungstoleranzen bewirken. Durch entsprechende Auslegung der Ausgleichsmasse und der Position der entsprechenden Schwerpunkte kann somit sehr viel feinteiliger eine Anpassung des Ausgleichs von Gaskräften und Fertigungstoleranzen erfolgen. Im Ergebnis bewirkt der erfindungsgemäße Ausgleichsmechanismus eine verbesserte Laufruhe einer Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere auch wenn die Verdrängermaschine mit hohen Drehzahldifferenzen betrieben wird. Das erhöht die Effizienz der Verdrängermaschine, da eine Abdichtung zwischen den Verdrängerspiralen der Verdrängermaschine und somit des Verdichtungsraums über ein breites Drehzahlband gewährleistet ist.

Die Antriebswelle kann stirnseitig eine erste Drehachse aufweisen, auf der ein erstes Ausgleichselement mit einem zylindrischen Nabenabschnitt und einem ersten Kraftübertragungsabschnitt gelagert ist. Die Antriebswelle kann auch eine zweite Drehachse aufweisen, auf der ein zweites Ausgleichselement gelagert ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Nabenabschnitt des ersten Ausgleichselements ein exzentrisch angeordnetes Passloch auf, in das die erste Drehachse greift. Ferner kann das zweite Ausgleichselement ein Eingriffsloch aufweisen, in das die zweite Drehachse eingreift. Vorzugsweise besteht zwischen dem Passloch und der ersten Drehachse und/oder zwischen dem Eingriffsloch und der zweiten Drehachse jeweils ein gewisses Spiel insoweit, dass der Nabenabschnitt um die erste Drehachse und das zweite Ausgleichselement um die zweite Drehachse schwingen kann. Die Verbindung zwischen der ersten Drehachse und dem Passloch sowie die Verbindung zwischen der zweiten Drehachse und dem Eingriffsloch ist also jeweils formschlüssig, jedoch nicht kraftschlüssig. So bildet sich zwischen dem Passloch und der ersten Drehachse und zwischen dem Eingriffsloch und der zweiten Drehachse im Wesentlichen ein Dreh-Gleitlager.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Drehachse fest mit dem ersten Ausgleichselement und die zweite Drehachse fest mit dem zweiten Ausgleichselement verbunden ist. Insbesondere können die Drehachsen jeweils monolithisch mit dem zugehörigen Ausgleichselement ausgebildet sein. Die Ausgleichselemente können also jeweils einen Stiftfortsatz aufweisen, der die jeweilige Drehachse bildet. Die erste Drehachse, die am ersten Ausgleichselement angeordnet sein kann, ist vorzugsweise exzentrisch zum Nabenabschnitt bzw. dessen Mittelachse angeordnet und fest mit dem Nabenabschnitt verbunden oder monolithisch mit diesem ausgebildet. Um eine Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung der Ausgleichselemente zuzulassen, ist insofern bevorzugt vorgesehen, dass die Antriebswelle entsprechende Sacklöcher aufweist, in welche die Drehachsen eingreifen. So kann ein erstes Sackloch vorgesehen sein, in das die erste Drehachse eingreift. Ein zweites Sackloch kann die zweite Drehachse aufnehmen. Vorzugsweise sind die Drehachsen jeweils drehbar in den zugehörigen Sacklöchern gelagert. Insofern besteht vorzugsweise ein Dreh- Gleitlager zwischen der jeweiligen Drehachse und dem zugehörigen Sackloch.

Insgesamt kann das erste Ausgleichselement über die erste Drehachse drehbar mit der Antriebswelle verbunden sein, wobei die erste Drehachse entweder mit dem Ausgleichselement drehfest und der Antriebwelle drehbar oder, umgekehrt, mit der Antriebswelle drehfest und dem Ausgleichselement drehbar verbunden ist. Entsprechend gilt für das zweite Ausgleichselement, dass dieses über die zweite Drehachse drehbar mit der Antriebswelle verbunden sein kann, wobei die zweite Drehachse entweder mit dem Ausgleichselement drehfest und der Antriebswelle drehbar oder, umgekehrt, mit der Antriebswelle drehfest und dem Ausgleichselement drehbar verbunden ist.

Im Hinblick auf eine kompakte Bauform des Ausgleichsmechanismus ist es bevorzugt, wenn das zweite Ausgleichselement zwischen dem ersten Ausgleichselement und einem scrollseitigen Antriebswellenlager angeordnet ist. Dabei können sich in Längsrichtung der Antriebswelle einzelne Abschnitte des ersten Ausgleichselements und des zweiten Ausgleichselements überlappen, so dass die Baugröße bzw. Bauhöhe des Ausgleichsmechanismus weiter reduziert ist.

Das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement sind jeweils vorzugsweise einstückig bzw. monolithisch ausgebildet.

Das erste Ausgleichselement weist ersten Kraftübertragungsabschnitt auf. Ferner kann vorgesehen sein, dass das zweite Ausgleichselement einen Masseabschnitt und einen zweiten Kraftübertragungsabschnitt aufweist, wobei der Masseabschnitt und der zweite Kraftübertragungsabschnitt auf derselben Seite einer zweiten Referenzlinie PQ angeordnet sind, die die Mittelachse P der ersten Drehachse und eine Mittelachse Q der zweiten Drehachse verbindet.

Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung liegt der zweite Kraftübertragungsabschnitt des zweiten Ausgleichselements an dem ersten Kraftübertragungsabschnitt des ersten Ausgleichselements kraftübertragend an. So werden fliehkraftbedingte Auslenkungen des ersten Ausgleichselements gut auf das zweite Ausgleichselement übertragen. Diese Kopplung der Ausgleichselemente sorgt für einen besonders ruhigen Lauf der Verdrängermaschine.

Die Antriebswelle kann ferner ein Distanzelement aufweisen, das sich um die erste Drehachse erstreckt und eine Höhe aufweist, die größer als die Dicke des zweiten Ausgleichselements im Bereich des Eingriffslochs ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich das erste Ausgleichselement und das zweite Ausgleichselement jeweils auf unterschiedlichen Höhen befinden und sich gegenseitig nicht blockieren können.

Um eine schwingende Bewegung des zweiten Ausgleichselements zu begrenzen, weist das erste Ausgleichselement einen sich zur Antriebswelle erhebenden Steg auf, der einen Anschlag für den Masseabschnitt des zweiten Ausgleichselements bildet. Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter, mit einem zuvor beschriebenen Ausgleichsmechanismus.

Bei der erfindungsgemäßen Verdrängermaschine ist in einer bevorzugten Variante vorgesehen, dass der Nabenabschnitt ein Scrolllager trägt, das mit einer beweglichen, insbesondere im Betrieb orbitierenden, Verdrängerspirale verbunden ist, wobei die bewegliche Verdrängerspirale in eine stationäre Verdrängerspirale eingreift.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme schematischer Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ausgleichsmechanismus im eingebauten Zustand innerhalb einer Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip;

Fig. 2 eine perspektivische Draufsicht auf den Ausgleichsmechanismus gemäß Fig. 1 im eingebauten Zustand;

Fig. 3 eine perspektivische Seitenansicht des Ausgleichsmechanismus gemäß Fig. 1, wobei zusätzlich ein Scrolllager einer beweglichen Verdrängerspirale der Verdrängermaschine gezeigt ist;

Fig. 4 eine perspektivische Detailansicht des Ausgleichsmechanismus gemäß Fig. 1, wobei zur verbesserten Darstellung des zweiten Ausgleichselements das erste Ausgleichselement ausgeblendet ist;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Ausgleichsmechanismus gemäß Fig. 1 mit beiden Ausgleichselementen;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Ausgleichsmechanismus gemäß Fig. 5; und

Fig. 7 eine geometrische Darstellung der Lage der Mittelachsen und

Schwerpunkte unterschiedlicher Bauteile des Ausgleichsmechanismus gemäß Fig. 1, wobei auch auftretende Kräfte dargestellt sind. In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Ausgleichsmechanismus nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Ausgleichsmechanismus umfasst eine Antriebswelle 10, die über ein scrollseitiges Antriebswellenlager 34 in einer Trennwand 42 eines Verdichtergehäuses gelagert ist. Die Antriebswelle 10 ist ferner an einem gegenüberliegenden Ende ebenfalls in einem gehäuseseitigen Wellenlager gelagert, das aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Trennwand 42 ist üblicherweise in einem Außengehäuse einer Verdrängermaschine, vorzugsweise einer Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere einem Scrollverdichter, fest angeordnet. Die Trennwand 42 trennt einen Verdichterbereich von einem Antriebsbereich innerhalb der Verdrängermaschine. Im Antriebsbereich ist der Großteil der Antriebswelle 10 angeordnet, die mechanisch oder besonders bevorzugt elektrisch, insbesondere durch einen Elektromotor, angetrieben wird. Der Elektromotor ist vorzugsweise ebenfalls im Antriebsbereich angeordnet ist.

Im Antriebsbereich weist die Antriebswelle 10 außerdem zwei Ausgleichsgewichte 14, 15 auf. Dabei ist ein erstes Ausgleichsgewicht 14 an einem vom Verdichtungsbereich abgewandten Ende der Antriebswelle 10 angeordnet und fest mit der Antriebswelle 10 verbunden. Ein zweites Ausgleichsgewicht 15 ist auf einer dem Verdichtungsbereich zugewandten Seite der Antriebswelle 10 angeordnet, insbesondere in unmittelbarer Nähe zur Trennwand 42. Das zweite Ausgleichsgewicht 15 ist ebenfalls fest mit der Antriebswelle 10 verbunden. Die Ausgleichsgewichte 14, 15 rotieren im Betrieb also mit der Antriebswelle 10 und gleichen so Unwuchten aus.

Das Antriebswellenlager 34 ist in der Trennwand 42 gehalten. Insbesondere kann das Antriebswellenlager 34 mit der Trennwand 42, die dafür eine entsprechende Ausnehmung aufweist, pressverbunden sein. Ferner kann die Antriebswelle 10 in das Antriebswellenlager 34 eingepresst sein. Das Antriebswellenlager 34 ist vorzugsweise als Kugellager ausgebildet.

An dem dem Verdichtungsbereich zugewandten Ende der Antriebswelle 10 sind zwei Sacklöcher 16, 17 vorgesehen. Ein erstes Sackloch 16 nimmt eine erste Drehachse 11 auf. Ein zweites Sackloch 17 nimmt eine zweite Drehachse 12 auf. Das erste Sackloch 16 weist vorzugsweise einen größeren Querschnittsdurchmesser als das zweite Sackloch 17 auf. Die Drehachsen 11, 12 sind in ihre jeweiligen Sacklöcher 16, 17 jeweils eingepresst. So besteht eine kraftschlüssige, drehfeste Verbindung zwischen der jeweilige Drehachse 11, 12 und dem zugehörigen Sackloch 16, 17.

In Fig. 1 ist außerdem gut erkennbar, dass die Sacklöcher 16, 17 bzw. Drehachsen 11, 12 bezogen auf eine Mittelachse der Antriebswelle 10 außermittig angeordnet sind. Die Drehachsen 11, 12 sind also nicht koaxial zur Antriebswelle 10 ausgerichtet, sondern im Wesentlichen exzentrisch zur Mittelachse der Antriebswelle 10 versetzt.

Die Antriebswelle 10 weist im Bereich der ersten Drehachse 11 überdies eine Verlängerung auf, die ein Distanzelement 13 bildet. Das Distanzelement 13 ist einstückig mit der Antriebswelle 10 ausgebildet. Insbesondere kann das Distanzelement 13 als ringförmiger Vorsprung ausgebildet sein. Das Sackloch 16 erstreckt sich durch das Distanzelement 13, vorzugsweise mit über die gesamte Länge des Sacklochs 16 konstantem Innenquerschnittsdurchmesser.

Die zweite Drehachse 12 ragt über das Längsende der Antriebswelle 10 vor.

Der über das zweite Sackloch 17 vorstehende Abschnitt der zweiten Drehachse 12 umfasst jedoch eine Höhe, die vorzugsweise kleiner als die Höhe des Distanzelements 13 ist. Die beiden Drehachsen 11, 12 nehmen jeweils Ausgleichselemente 20, 30 auf, die nachfolgend näher beschrieben werden.

Auf der ersten Drehachse 11 ist ein erstes Ausgleichselement 20 angeordnet. Das erste Ausgleichselement 20 ist schwenkbar auf der ersten Drehachse 11 gelagert. Konkret weist das erste Ausgleichselement 20 einen Nabenabschnitt 21 auf, der im Wesentlichen zylindrisch ausgeformt ist. Der Nabenabschnitt 21 umfasst ein Passloch 23, in welches die erste Drehachse 11 eingreift. Zwischen der ersten Drehachse 11 und dem Passloch 23 besteht ein Spiel, so dass der Nabenabschnitt 21 bzw. das erste Ausgleichselement 20 allgemein um die erste Drehachse 11 drehen bzw. schwenken kann. Insoweit besteht zwischen dem Passloch 23 und der ersten Drehachse 11 im Wesentlichen ein Gleitlager.

Der Nabenabschnitt 21 erstreckt sich in ein Scrolllager 41 hinein. Mit dem Scrolllager 41 ist der Nabenabschnitt 21 vorzugsweise pressverbunden. Das Scrolllager 41 ist in einer Scrolllageraufnahme einer beweglichen Verdrängerspirale 40 angeordnet. Vorzugsweise ist das Scrolllager 41 durch ein Kugellager gebildet. Das Scrolllager 41 ist vorzugsweise mit der beweglichen Verdrängerspirale 40 pressverbunden.

Die bewegliche Verdrängerspirale 40 ist in Fig. 1 lediglich teilweise gezeigt. Erkennbar ist jedenfalls, dass die bewegliche Verdrängerspirale 40 Spiralwände 44 aufweist, die jedoch in Fig. 1 nur angedeutet sind. Üblicherweise weisen die Spiralwände 44 über eine größere als die hier schematisch dargestellte Höhe auf. Die Spiralwände 44 greifen in entsprechende Spiralwände einer gegenüberliegend angeordneten festen, insbesondere ortsfesten, Verdrängerspirale ein, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellt ist.

Die bewegliche Verdrängerspirale 40 ist durch Führungsstifte 43 geführt, die mit dem Gehäuse des Verdichters fest verbunden sind. Die Führungsstifte greifen in entsprechende Führungsräume 45 der beweglichen Verdrängerspirale 40 ein und verhindern, dass die bewegliche Verdrängerspirale 40 rotiert. Vielmehr soll die bewegliche Verdrängerspirale 40 orbitieren, also einer vorbestimmten, orbitalen Bewegungsbahn folgen.

Fig. 2 zeigt den Ausgleichsmechanismus in einer Draufsicht. Die Blickrichtung in Fig. 2 verläuft im Wesentlichen vom Verdichtungsraum des Verdichters in Richtung zum Antriebsraum des Verdichters. Erkennbar ist insbesondere die Trennwand 42, in welche das Antriebswellenlager 34 eingepresst ist. In einem weiter oberhalb des Antriebswellenlagers 34 vorhandenen Raum in der Trennwand 42 sind die Ausgleichselemente 20, 30 angeordnet. Das erste Ausgleichselement 20 weist den Nabenabschnitt 21 auf, in dem das Passloch 23 ausgebildet ist. Das Passloch 23 ist erkennbar außermittig im Nabenabschnitt 21 ausgerichtet. Die Mittelachse der ersten Drehachse 11 verläuft also nicht fluchtend zur Mittelachse des zylindrischen Nabenabschnitts 21, sondern weist zur Mittelachse des Nabenabschnitts 21 vielmehr einen Abstand auf. Der Nabenabschnitt 21 umfasst vorzugsweise eine Höhe, die der Höhe des über das erste Sackloch 16 vorstehenden Abschnitts der ersten Drehachse 11 entspricht.

Das erste Ausgleichselement 20 umfasst ferner einen ersten Kraftübertragungsabschnitt 22, der einstückig mit dem Nabenabschnitt 21 verbunden ist. Der erste Kraftübertragungsabschnitt 22 weist eine erste Vertiefung 22a auf. Die erste Vertiefung 22a ist im Wesentlichen dreiecksförmig, insbesondere rechtwinklig dreiecksförmig ausgebildet. Die erste Vertiefung 22a bildet insoweit einen Bereich mit reduzierter Wandstärke des ersten Kraftübertragungsabschnitts 22, der der Gewichtsreduktion des ersten Kraftübertragungsabschnitts 22 dient. Der erste Kraftübertragungsabschnitt 22 weist insgesamt im Wesentlichen eine L-Form auf, die nach Art eines radial nach außen ragenden Armes vom Nabenabschnitt 21 ausgeht. Das erste Ausgleichselement 20 ist insgesamt einstückig ausgebildet.

An dem ersten Kraftübertragungsabschnitt 22 liegt in Umfangsrichtung ein zweiter Kraftübertragungsabschnitt 32 berührend an. Der zweite Kraftübertragungsabschnitt 32 ist Teil des zweiten Ausgleichselements 30. Das zweite Ausgleichselement 30 umfasst außerdem einen Masseabschnitt 31, der in Umfangsrichtung des Antriebswellenlagers 34 beabstandet von dem zweiten Kraftübertragungsabschnitt 32 angeordnet ist. Bezogen auf die zweite Drehachse 12 sind also der Masseabschnitt 31 und der zweite Kraftübertragungsabschnitt 32 stumpfwinklig zueinander angeordnet. Das zweite Ausgleichselement 30 ist ebenfalls insgesamt einstückig ausgebildet.

In Fig. 2 ist auch erkennbar, dass das zweite Ausgleichselement 30 in längsaxialer Richtung der Antriebswelle 10 zwischen dem Antriebswellenlager 34 und dem ersten Ausgleichselement 20 angeordnet ist. Zumindest in den Kraftübertragungsabschnitten 22, 32 besteht jedoch in längsaxialer Richtung der Antriebswelle 10 eine Überlappung, so dass die Kraftübertragungsabschnitte 22, 32 der beiden Ausgleichselemente 20, 30 aneinander anliegen können. Dabei liegen die Kraftübertragungsabschnitte 22, 32 in Umfangsrichtung bzw. in Rotationsrichtung der Antriebswelle 10 aneinander an. In längsaxialer Richtung der Antriebswelle 10 besteht vorzugsweise kein Kontakt zwischen den Ausgleichselementen 20, 30. Vielmehr sollen die Ausgleichselemente 20, 30 unabhängig voneinander um ihre jeweiligen Drehachsen 11, 12 schwingen können.

In Fig. 2 ist zusätzlich erkennbar, dass der Masseabschnitt 32 des zweiten Ausgleichselements 30 im Wesentlichen eine Verdickung bildet, die das erste Ausgleichselement 20 in längsaxialer Richtung ebenfalls etwas überlappt. Dies ermöglicht einen raumsparenden Einbau des zweiten Ausgleichselements 20, wobei gleichzeitig die für den Ausgleich von Unwuchten erforderliche Masse im Masseabschnitt 31 eingesetzt werden kann.

Der Verbindungsarm zum zweiten Kraftübertragungsabschnitt 32 umfasst eine zweite Vertiefung 32a, die ebenfalls einen Bereich mit reduzierter Wandstärke des zweiten Ausgleichselements 30 bildet. Auf diese Weise wird Material und damit Masse im Bereich des zweiten Kraftübertragungsabschnitts 32 eingespart, was für einen verbesserten Betrieb des Ausgleichsmechanismus sorgt.

Fig. 3 zeigt den Ausgleichsmechanismus nochmals in einer perspektivischen Seitenansicht. Darin ist insbesondere die Gestaltung der Ausgleichsgewichte 14, 15 und deren Position und Ausrichtung an der Antriebswelle 10 gut erkennbar. An einem Längsende der Antriebswelle 10 befinden sich die Ausgleichselemente 20, 30. Dargestellt ist außerdem das Scrolllager 41, das sich an das Längsende der Antriebswelle 10 nach den Ausgleichselementen 20, 30 anschließt.

Im Detail gemäß Fig. 4 ist die Gestaltung und die Position des zweiten Ausgleichselements 30 gut zu sehen. Das zweite Ausgleichselement 30 weist ein Eingriffsloch 33 auf, das vorzugsweise als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Das Eingriffsloch 33 nimmt die zweite Drehachse 12 auf. Vorzugsweise besteht zwischen dem Eingriffsloch 33 und der zweiten Drehachse 12 ein Spiel, so dass im Wesentlichen eine Gleitlagerverbindung zwischen der zweiten Drehachse 12 und dem Eingriffsloch 33 besteht. Auf diese Weise kann das zweite Ausgleichselement 30 um die zweite Drehachse 12 schwingen.

Im Bereich des Masseabschnitts 31 ist außerdem eine dritte Vertiefung 31a erkennbar. Die dritte Vertiefung 31a reduziert das Material des Masseabschnitts 31 bereichsweise, wodurch sich eine verbesserte Masseverteilung im Masseabschnitt 31 ergibt. Diese Masseverteilung hat sich als besonders vorteilhaft für die Reduktion von Vibrationen in einem Scrollverdichter ergeben. In Fig. 4 ist auch erkennbar, dass das Distanzelement 30 eine Höhe aufweist, die größer als die Dicke des zweiten Ausgleichselements 30 im Bereich der Verlängerung der Antriebswelle 10 ist. Dadurch ist sichergestellt, dass das erste Ausgleichselement 20, das auf der erste Drehachse 11 sitzt und an dem Distanzelement 13 anliegt, zum zweiten Ausgleichselement 30 in längsaxialer Richtung der Antriebswelle 10 einen Abstand beibehält. In den Fig. 5 und 6 ist außerdem ersichtlich, dass das erste Ausgleichselement 20 einen Steg 24 aufweist, der sich in längsaxialer Richtung der Antriebswelle 10 zur Antriebswelle 10 hin erstreckt. Der Steg 24 ist an einer Außenseite des ersten Ausgleichselements 20 angeordnet und verläuft im Wesentlichen mit Abstand um den Nabenabstand 21 bis hin zum ersten Kraftübertragungsabschnitt 22. Der Steg 24 bildet in einem dem ersten Kraftübertragungsabschnitt 22 gegenüberliegenden Bereich einen Anschlag 25. Der Anschlag 25 überlappt in längsaxialer Richtung der Antriebswelle 10 den Masseabschnitt 31 des zweiten Ausgleichselements 30, so dass der Masseabschnitt 31 an dem Anschlag 25 anschlagen kann. So wird eine Relativschwingung zwischen dem ersten Ausgleichselement 20 und dem zweiten Ausgleichselement 30 begrenzt. Im Wesentlichen kann das zweite Ausgleichselement 30 relativ zum ersten Ausgleichselement 20 lediglich in einem Bereich schwingen, der von dem Anschlag 25 einerseits und von dem ersten Kraftübertragungsabschnitt 22 andererseits begrenzt ist.

Für die bei der Erfindung besonders vorteilhafte Laufruhe einer Verdrängermaschine, insbesondere eines Scrollverdichters, ist die Lage der Mittelachsen und Schwerpunkte unterschiedlicher Bauteile des Ausgleichsmechanismus von hoher Bedeutung. Diese besondere Anordnung von Mittelachsen bzw. Rotationsachsen und Schwerpunkten soll nachfolgend anhand der geometrischen Darstellung gemäß Fig. 7 näher erläutert werden.

In Fig. 7 sind durch Kreise die Querschnitte der Antriebswelle 10, der ersten Drehachse 11, der zweiten Drehachse 12 und des Nabenabschnitts 21 dargestellt. Zwei weitere Kreise deuten die jeweilige Masse der Kraftübertragungsabschnitte 22, 32 an.

Die Antriebswelle 10 weist eine Mittelachse S auf. Der Nabenabschnitt 21 weist eine Mittelachse C auf. Erkennbar ist in Fig. 7, dass die Mittelachse C des Nabenabschnitts 21 exzentrisch zur Mittelachse S der Antriebswelle 10 angeordnet ist. Die die Mittelachsen C, S der Antriebswelle 10 und des Nabenabschnitts 21 verbindende Linie wird als erste Referenzlinie CS bezeichnet.

Die erste Drehachse 11 weist eine Mittelachse P auf. Die zweite Drehachse 12 umfasst eine Mittelachse Q. Durch die Mittelachsen P, Q der Drehachsen 11, 12 erstreckt sich eine zweite Referenzlinie PQ. Das erste Ausgleichselement 20 weist einen Schwerpunkt J auf, der in Fig. 7 dargestellt ist. Ebenfalls erkennbar ist die auf den Schwerpunkt J wirkende Fliehkraft F _C j.

Das zweite Ausgleichselement 30 weist einen Schwerpunkt K auf, der zusammen mit der auf ihn wirkenden Fliehkraft FCK in Fig. 7 dargestellt ist. Bei Betrachtung der ersten Referenzlinie CS wird erkennbar, dass die Mittelachse P der ersten Drehachse 11 auf einer Seite der ersten Referenzlinie CS angeordnet ist, wogegen die Schwerpunkte J, K der Ausgleichselemente 20, 30 auf der anderen Seite der ersten Referenzlinie CS angeordnet sind. Damit unterscheidet sich die Anordnung wesentlich vom Stand der Technik gemäß DE 10 2019 108 079 Al, bei welchem der Schwerpunkt eines Ausgleichselements mit dessen Drehmittelachse auf derselben Seite der ersten Referenzlinie angeordnet ist, d.h. beim Stand der Technik liegen also die Mittelachse P und der Schwerpunkt J auf derselben Seite der ersten Referenzlinie CS.

Mit Bezug auf die zweite Referenzlinie PQ, die die Mittelachsen der Drehachsen 11, 12 verbindet, ist ersichtlich, dass der Schwerpunkt K des zweiten Ausgleichselements 30 auf einer Seite der zweiten Referenzlinie PQ angeordnet ist, wogegen der Schwerpunkt J des ersten Ausgleichselements 20 auf der anderen Seite der zweiten Referenzlinie PQ angeordnet ist. Die Mittelachse des Nabenabschnitts 21 des ersten Ausgleichselements 20 ist jedoch auf derselben Seite wie der Schwerpunkt K des zweiten Ausgleichselements 30 bezogen auf die zweite Referenzlinie PQ angeordnet. Demgegenüber ist die Mittelachse S der Antriebswelle 10 auf derselben Seite der zweiten Referenzlinie PQ angeordnet wie der Schwerpunkt J des ersten Ausgleichselements 20.

Mit anderen Worten liegen die Mittelachsen des Nabenabschnitts 21 des ersten Ausgleichselements 20 und der Antriebswelle 10 auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Referenzlinie PQ. Ebenso liegen die Schwerpunkte J, K der Ausgleichselemente 20, 30 auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Referenzlinie PQ. Die Mittelachse S der Antriebswelle 10 und der Schwerpunkt J des ersten Ausgleichselements 20 liegen auf einer Seite der zweiten Referenzlinie PQ, wogegen die Mittelachse C des Nabenabschnitts 21 und der Schwerpunkt K des zweiten Ausgleichselements 30 auf der anderen Seite der zweiten Referenzlinie PQ angeordnet sind. In Fig. 7 ist auch erkennbar, dass der Schwerpunkt K des zweiten Ausgleichselements 30 zur zweiten Referenzlinie PQ einen deutlich größeren Abstand aufweist als der Schwerpunkt J des ersten Ausgleichselements 20. Dasselbe gilt in Bezug auf die erste Referenzlinie CS. Der Schwerpunkt K des zweiten Ausgleichselements 30 weist zur ersten Referenzlinie CS einen größeren Abstand als der Schwerpunkt J des ersten Ausgleichselements 20 auf. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass der Masseabschnitt 31 und der Kraftübertragungsabschnitt 32 des zweiten Ausgleichselements 30 auf derselben Seite der zweiten Referenzlinie PQ angeordnet sind. Vorzugsweise sind der Masseabschnitt 31 und der zweite Kraftübertragungsabschnitt 32 des zweiten Ausgleichselements 30 so ausgerichtet und zueinander angeordnet, dass sie vollständig auf einer Seite der zweiten Referenzlinie PQ angeordnet sind.

Um zu verdeutlichen, dass zwischen den Ausgleichselementen 20, 30 eine mechanische Wechselwirkung besteht, ist in Fig. 7 auch die Kraft FN dargestellt, die durch die Berührung der Kraftübertragungsabschnitte 22, 32 auftritt. Im Betrieb des Ausgleichsmechanismus überträgt also der erste Kraftübertragungsabschnitt 22 eine Kraft auf den zweiten Kraftübertragungsabschnitt 32, die eine entsprechende Gegenkraft erzeugt. Vorzugsweise sind die Kraftübertragungsabschnitte 22, 32 derart ausgebildet, dass sich Kraft und Gegenkraft ausgleichen.

Bezugszeichenliste

10 Antriebswelle

11 erste Drehachse

12 zweite Drehachse

13 Distanzelement

14 erstes Ausgleichsgewicht

15 zweites Ausgleichsgewicht

16 erstes Sackloch

17 zweites Sackloch

20 erstes Ausgleichselement

21 Nabenabschnitt

22 erster Kraftübertragungsabschnitt

22a erste Vertiefung

23 Passloch

24 Steg

25 Anschlag

30 zweites Ausgleichselement

31 Masseabschnitt

31a dritte Vertiefung

32 zweiter Kraftübertragungsabschnitt

32a zweite Vertiefung

33 Eingriffsloch

34 Antriebswellenlager

40 bewegliche Verdrängerspirale

41 Scrolllager

42 Trennwand

43 Führungsstift

44 Spiralwand

45 Führungsraum