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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Anmeldung betrifft die korrekte Positionierung eines Spiralverdichter-Kurbelgehäuses und einer nicht umlaufenden Spirale. Es werden axiale Abstände aufrechterhalten, um einen effizienten Betrieb des Spiralverdichters sicherzustellen.
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Spiralverdichter werden zunehmend bei Kältemittelverdichtungsanwendungen eingesetzt. Bei einem typischen Spiralverdichter weist ein erstes Spiralelement eine Basis mit einer sich von der Basis erstreckenden insgesamt spiralförmigen Windung auf. Ein zweites Spiralelement besitzt ebenfalls eine Basis und eine sich von seiner Basis erstreckende, insgesamt spiralförmige Windung. Die beiden Windungen passen ineinander, um Verdichtungskammern zu definieren. Eines der beiden Spiralelemente wird relativ zu dem anderen kreisen gelassen, und während sie kreisen, verringert sich die Größe der Verdichtungskammern, so dass ein eingeschlossenes Kältemittel verdichtet wird.
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Durch das verdichtete Kältemittel wird eine Trennkraft erzeugt, die dazu neigt, die beiden Spiralelemente voneinander weg zu schieben. Um Kältemittel einzuschließen und eine Verdichtungskammer zu definieren, muss die Windung jedes Spiralelements mit der Basis des anderen Spiralelements in Kontakt stehen. Die Trennkraft neigt dazu, die Windungen außer Eingriff zu bewegen, und verhindert so eine Verdichtung. Das umlaufende Spiralelement ruht auf einem Kurbelgehäuse in dem Spiralverdichter. Das Kurbelgehäuse hält das umlaufende Spiralelement gegenüber dem nicht umlaufenden Spiralelement in Position.
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Eine Schwierigkeit bei Spiralverdichtern besteht darin, dass das Kurbelgehäuse einen kritischen axialen Abstand zu dem nicht umlaufenden Spiralelement aufrechterhalten muss. Dabei stellen das Kurbelgehäuse und das nicht umlaufende Spiralelement einen entsprechenden Abstand für die Bewegung des umlaufenden Spiralelements bereit. Um den entsprechenden Abstand aufrechtzuerhalten, weisen einige Kurbelgehäuse Vorsprünge auf, die sich an dem umlaufenden Spiralelement vorbei erstrecken, um mit dem nicht umlaufenden Spiralelement in Kontakt zu kommen. Diese Vorsprünge sind oft schwer zu gießen und zu bearbeiten. Ferner bedingt die Bereitstellung des Bauraums für die Vorsprünge eine Beschränkung der Größe und Bauweise anderer Bauteile des Verdichters. Es wäre wünschenswert, einen entsprechenden Abstand für das umlaufende Spiralelement ohne Verwendung von Vorsprüngen an dem Kurbelgehäuse aufrechtzuerhalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung ist ein nicht umlaufendes Spiralelement an einer mittleren Schale des Verdichters befestigt und sorgt für einen entsprechenden Abstand für die Bewegung eines umlaufenden Spiralelements. Ein Kurbelgehäuse stützt das umlaufende Spiralelement, aber das Kurbelgehäuse kommt nicht mit dem nicht umlaufenden Spiralelement in Kontakt. Stattdessen wird die Position des Kurbelgehäuses relativ zu dem nicht umlaufenden Spiralelement mit Hilfe eingebauter Fixiermittel oder Abstandshalter kontrolliert.
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Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren zur Aufrechterhaltung eines entsprechenden Abstands für die Bewegung des umlaufenden Spiralelements bereit, ohne auf den Kontakt zwischen dem Kurbelgehäuse und dem nicht umlaufenden Spiralelement angewiesen zu sein.
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Merkmale der vorliegenden Erfindung umfassen die Kontrolle der Einbauposition des Kurbelgehäuses in einer mittleren Schale des Verdichters mit Hilfe eines eingebauten Fixiermittels. Typischerweise wird ein Presswerkzeug eingesetzt, um das Kurbelgehäuse in der mittleren Schale des Verdichters zu montieren. Während der Montage stellt das Presswerkzeug die Einbauposition des Kurbelgehäuses aufgrund der Lage des eingebauten Fixiermittels her. In einem Beispiel kommt eine Stufe, eine Art eingebautes Fixiermittel, an dem Presswerkzeug mit einem Rand der mittleren Schale des Verdichters in Kontakt, um den Einbau des Kurbelgehäuses zu begrenzen. Wenn sich das nicht umlaufende Spiralelement an dem Rand anlegt, werden die entsprechenden Abstände aufrechterhalten.
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In einem weiteren Beispiel weist die mittlere Schale des Verdichters eine Stufe auf, um den Einbau des Kurbelgehäuses zu begrenzen. Die Lage der Stufe in der Schale des Verdichters basiert auf der Lage des Randes der mittleren Schale des Verdichters. Die Stufe kann zusammen mit dem Rand der mittleren Schale des Verdichters hergestellt werden. Wenn sich das nicht umlaufende Spiralelement an dem Rand anlegt, werden die entsprechenden Abstände aufrechterhalten.
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Abstandshalter können verwendet werden, um das Kurbelgehäuse relativ zu dem nicht umlaufenden Spiralelement zu positionieren. Ein Abstandshalter, wie zum Beispiel ein Ring, der zwischen dem Kurbelgehäuse und dem nicht umlaufenden Spiralelement positioniert ist, kann das Kurbelgehäuse in Position drücken, wenn das nicht umlaufende Spiralelement montiert wird. Analog dazu können Fortsätze an mindestens einem von dem Kurbelgehäuse, dem umlaufenden Spiralelement oder dem nicht umlaufenden Spiralelement die entsprechenden Abstände herstellen. In diesen Beispielen werden die Fortsätze durch Reibkontakt abgetragen, und nach einer ausreichenden Bewegung des umlaufenden Spiralelements bleibt noch ein entsprechender Abstand.
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Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung und den Zeichnungen am besten verständlich, die nachfolgend kurz beschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt einen Abschnitt einer Spiralverdichterkonstruktion nach dem Stand der Technik.
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2 zeigt einen Abschnitt der Spiralverdichterkonstruktion mit einem Abstand.
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A von 2 während der Montage, in der eine Ausführungsform zur Aufrechterhaltung des Abstands dargestellt ist.
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4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A von 2, in der eine alternative Ausführungsform zur Aufrechterhaltung des Abstands dargestellt ist.
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A von 2, in der eine weitere alternative Ausführungsform zur Aufrechterhaltung des Abstands dargestellt ist.
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6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A von 2, in der eine weitere alternative Ausführungsform zur Aufrechterhaltung des Abstands dargestellt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein Spiralverdichter 10 ist in 1 dargestellt. In bekannter Weise ist ein Motor 14 vorgesehen, um eine Welle 18 anzutreiben. Ein umlaufendes Spiralelement 22 wird durch die Welle 18 angetrieben, um relativ zu einem nicht umlaufenden Spiralelement 26 zu kreisen. Eine Oldham-Kupplung 30 wandelt die Drehung der Welle 18 in eine kreisende Bewegung des umlaufenden Spiralelements 22 um. Wie ebenfalls bekannt ist, lässt ein Ansaugstutzen 34 Kältemittel in den Verdichter 10 eintreten, und ein Auslassstutzen 38 befördert verdichtetes Kältemittel zu einem stromabwärtigen Verbraucher, wie zum Beispiel einem Kondensator in einem Kühlsystem.
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Ein Kurbelgehäuse 42 stützt das umlaufende Spiralelement 22. Ein vorspringender Abschnitt 46 des Kurbelgehäuses 42 steht mit dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 in Kontakt. Dabei hält der vorspringende Abschnitt 46 einen entsprechenden Abstand zwischen dem Kurbelgehäuse 42 und dem nicht umlaufenden Spiralelement 26, was die Bewegung des umlaufenden Spiralelements 22 ermöglicht. Die Größe des Abstands richtet sich nach der Lage einer das nicht umlaufende Spiralelement 26 berührenden, vorspringenden Fläche 50 relativ zur Lage einer das umlaufende Spiralelement 22 stützenden Kurbelgehäusefläche 54. Das umlaufende Spiralelement 22 wird durch eine Gegendruckkammer 56 in Richtung zu dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 vorgespannt. Über einen Auslass 51 wird verdichtetes Kältemittel in die Kammer 56 abgelassen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorspringenden Abschnitte 46 angewiesen, um den Abstand für die Bewegung des umlaufenden Spiralelements 22 aufrechtzuerhalten. Wie in 2 dargestellt, nutzt stattdessen ein Verdichter 60 der vorliegenden Erfindung alternative Möglichkeiten zur Herstellung eines entsprechenden Abstands. Solche Abstände sind zum Beispiel axiale Abstände des Kurbelgehäuses 42 relativ zu dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 sowie die axiale Ausrichtung mindestens eines die Welle 18 tragenden Lagers 61.
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So zeigt zum Beispiel 3 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A von Abschnitten des in 2 gezeigten Verdichters 60 während der Montage. In diesem Beispiel ist der Durchmesser des Kurbelgehäuses 42 an einigen Stellen etwas größer als ein Innenmaß der mittleren Schale 58 des Verdichters. Infolgedessen wird das Kurbelgehäuse 42 nach seiner Montage durch den Eingriff zwischen dem Kurbelgehäuse 42 und der mittleren Schale 58 des Verdichters in Position gehalten.
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Zur Montage des Kurbelgehäuses 42 in der mittleren Schale 58 des Verdichters drückt das Presswerkzeug 63 das Kurbelgehäuse 42 in bekannter Weise in die mittlere Schale 58 des Verdichters. In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung weist das Presswerkzeug 63 ein eingebautes Fixiermittel 65 auf, um mit einem Randabschnitt 68 der mittleren Schale 58 des Verdichters in Kontakt zu kommen, um die entsprechende Einbauposition des Kurbelgehäuses 42 herzustellen. Der Kontakt zwischen dem eingebauten Fixiermittel 65 und dem Randabschnitt 68 verhindert, dass das Presswerkzeug 63 das Kurbelgehäuse 42 tiefer in der mittleren Schale 58 des Verdichters montieren kann. Das eingebaute Fixiermittel 65 kann daher physisch verhindern, dass das Kurbelgehäuse 42 tiefer in der mittleren Schale 58 des Verdichters montiert wird.
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Sobald es in der mittleren Schale 58 des Verdichters positioniert ist, wird das Kurbelgehäuse 42 durch den Eingriff zwischen dem Kurbelgehäuse 42 und der mittleren Schale 58 des Verdichters in Position gehalten, und das Presswerkzeug, 63 kann entfernt werden. Als Nächstes wird das nicht umlaufende Spiralelement 26 unter Verwendung einer mit der mittleren Schale 58 des Verdichters verschweißten oberen Schale 69 des Verdichters in Position befestigt (2). Sobald es fixiert ist, steht das nicht umlaufende Spiralelement 26 in direktem Kontakt mit dem Randabschnitt 68. Die Lage des Kurbelgehäuses 42 richtet sich also nach dem Randabschnitt 68, und das nicht umlaufende Spiralelement 26 ist direkt an dem Randabschnitt 68 befestigt. Ein ausreichender Abstand C zwischen dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 und dem Kurbelgehäuse 42 ist sichergestellt, da beide in Bezug auf den Randabschnitt 68 positioniert und befestigt sind. In diesem Beispiel ist das eingebaute Fixiermittel 65 eine Kerbe, doch kann ein Fachmann, der die vorliegende Offenbarung kennt, andere geeignete eingebaute Fixiermittel kennen, die einen tieferen Einbau des Kurbelgehäuses 42 aufgrund des Kontakts zwischen dem eingebauten Fixiermittel und dem Randabschnitt 68 verhindern können.
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4 veranschaulicht ein Beispiel, wo eine Stufe 62 in der mittleren Schale 58 des Verdichters eine Anschlagposition zum Fixieren des Kurbelgehäuses 42 während des Einbaus herstellt. In diesem Beispiel befindet sich das eingebaute Fixiermittel auf der mittleren Schale 58 des Verdichters und nicht auf dem Presswerkzeug. Die Stufe 62 verhindert einen tieferen Einbau des Kurbelgehäuses 42 in die mittlere Schale 58 des Verdichters, und der Eingriff zwischen dem Kurbelgehäuse 42 und der mittleren Schale 58 des Verdichters verhindert, dass sich das Kurbelgehäuse 42 von der Stufe 62 wegbewegt. Die Stufe 62 wirkt also während des Einbaus als Anschlag und stellt die Position des Kurbelgehäuses 42 in der mittleren Schale 58 des Verdichters her.
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Die Position der Stufe 62 wird anhand eines Bezugspunkts 66 hergestellt, der sich typischerweise nahe bei oder an dem Randabschnitt 68 der mittleren Schale 58 des Verdichters befindet. Das Werkzeug, das die mittlere Schale 58 des Verdichters und genauer gesagt den Randabschnitt 68 der mittleren Schale 58 des Verdichters bildet, bildet auch die Stufe 62. Eine Beziehung zwischen der Stufe 62 und dem Bezugspunkt 66 wird also hergestellt, wenn der Randabschnitt 68 der mittleren Schale 58 des Verdichters bearbeitet wird. Während der Montage des Verdichters 60 ist das nicht umlaufende Spiralelement 26 direkt mit der mittleren Schale 58 des Verdichters am Randabschnitt 68 verbunden, der den Bezugspunkt 66 aufweist. Infolgedessen steht die Position der Stufe 62 direkt in Bezug zu der Position des Bezugspunkts 66 und des Randabschnitts 68, wodurch ein entsprechender Abstand zwischen den beiden hergestellt wird.
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In 3 und 4 sind Beispiele veranschaulicht, die einen entsprechenden Abstand unter Verwendung des Randabschnitts 68 der mittleren Schale 58 des Verdichters herstellen. Dem Fachmann ist wohl klar, dass eine Vielzahl von Stellen und Bezugspunkten 66 verwendet werden kann, um einen entsprechenden Abstand herzustellen. Ferner kann der Bezugspunkt 66 weg von dem Randabschnitt 68 angeordnet sind, vorausgesetzt die Position des nicht umlaufenden Spiralelements 26 ergibt sich daraus, wo das nicht umlaufende Spiralelement 26 die mittlere Schale 58 des Verdichters berührt.
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In einem weiteren Beispiel wird der Abstand C mit Hilfe von Abstandshaltern 72 hergestellt, die sich auf dem umlaufenden Spiralelement 22 befinden, wie in 5 dargestellt. Die Abstandshalter 72 sind kleine Fortsätze oder Verdickungen an dem umlaufenden Spiralelement 22, die sich abnutzen, nachdem das umlaufende Spiralelement 22 anfängt, sich relativ zu dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 zu bewegen. Während des Einbaus steht das nicht umlaufende Spiralelement 26 in direktem Kontakt mit den Abstandshaltern 72, und das Kurbelgehäuse 42 steht mit dem umlaufenden Spiralelement 22 in Kontakt, um einen entsprechenden Abstand C herzustellen. Nach Befestigung des nicht umlaufenden Spiralelements 26 an der mittleren Schale 58 des Verdichters werden die Abstandshalter 72 nicht mehr gebraucht, da sowohl das nicht umlaufende Spiralelement 26 als auch das Kurbelgehäuse 42 entsprechend befestigt sind. Durch den Reibkontakt zwischen den Abstandshaltern 72 und dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 werden die Abstandshalter 72 abgetragen. Nach einer ausreichenden Zahl von Umdrehungen sind die Abstandshalter 72 abgetragen, so dass das umlaufende Spiralelement 22 mit einem entsprechenden Abstand C zum Betrieb zurückbleibt.
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Wenngleich die Abstandshalter 72 in diesem Beispiel als Abschnitt des umlaufenden Spiralelements 22 dargestellt sind, sind auch andere Stellen für die Abstandshalter möglich. Zum Beispiel kann die Anbringung der Abstandshalter 72 an dem Kurbelgehäuse 42 oder dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 ähnliche Vorteile bieten.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. In diesem Beispiel stellt ein Ring 76 einen Abstand zwischen dem Kurbelgehäuse 42 und dem nicht umlaufenden Spiralelement 26 her. Nachdem das Kurbelgehäuse 42 teilweise in der mittleren Schale 58 des Verdichters montiert wurde, wird der Ring 76 auf dem Kurbelgehäuse 42 in der Nähe des inneren Randes 80 der mittleren Schale 58 des Verdichters platziert. Das nicht umlaufende Spiralelement 26 wird dann an der mittleren Schale 58 des Verdichters befestigt und ist radial an einem vorderen Rand 84 des Rings 76 angebracht. Die zum Befestigen des nicht umlaufenden Spiralelements 26 in seiner Position verwendeten Kräfte werden durch den Ring 76 auf das Kurbelgehäuse 42 übertragen und drücken das Kurbelgehäuse 42 von einer teilweise eingebauten Position in eine Einbauposition. Sobald das nicht umlaufende Spiralelement 26 mit dem Randabschnitt 68 der mittleren Schale 58 des Verdichters in Kontakt kommt, wird das Kurbelgehäuse 42 nicht mehr durch den Ring 46 bewegt. Der Ring 76 fixiert außerdem das nicht umlaufende Spiralelement 26 zum Einbau, da der Ring 76 eine größere radiale Bewegung des nicht umlaufenden Spiralelements 26 verhindert.
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In diesem Beispiel ist der Ring 76 ein dünner Ring mit einer axialen Dicke kleiner als 1,0 mm. Es sind viele Materialien für den Ring 76 möglich, vorausgesetzt das Material ist in der Lage, das Kurbelgehäuse 42 in eine Einbauposition zu drücken. Es können zum Beispiel Stahl- oder Kunststoffringe verwendet werden.
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Wenngleich eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung offenbart wurde, würde ein Durchschnittsfachmann, der die vorliegende Offenbarung kennt, noch weitere Modifikationen erkennen, die in den Rahmen dieser Erfindung fallen würden. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Deckungsumfang für diese Erfindung zu ermitteln.
