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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spiralverdichter, insbesondere auf einen Spiral-Kältemittelverdichter.
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Wie bekannt, umfasst ein Spiralverdichter:
- - eine feste Spirale mit einer festen Endplatte und einer festen Spiralwicklung, die sich von der festen Endplatte aus erstreckt,
- - eine umlaufende Spirale mit einer umlaufenden Endplatte und einer umlaufenden Spiralwicklung, die sich von der umlaufenden Endplatte erstreckt, wobei die feststehende Spiralwicklung und die umlaufende Spiralwicklung miteinander in Eingriff stehen, um Verdichtungskammern zu bilden,
- - eine vertikale Antriebswelle mit einem Kurbelzapfen an einem oberen Endabschnitt der vertikalen Antriebswelle, wobei der Kurbelzapfen eine Außenumfangsfläche aufweist, die mit einem umlaufenden Spirallager zusammenwirkt, das an der umlaufenden Spirale vorgesehen ist.
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Im Allgemeinen neigt die umlaufende Spirale dazu, während des Betriebs des Spiralverdichters eine Kipp- oder Taumelbewegung auszuführen. Dies ist auf ein Kippmoment zurückzuführen, das aus unterschiedlichen Kräften resultiert, die an verschiedenen axialen und/oder radialen Positionen auf die umlaufende Spirale wirken, wie z.B. Gaskräfte in den Verdichtungsräumen, Reibungskräfte, die in den vertikalen Antriebswellenlagern erzeugt werden, oder Trägheitskräfte.
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Diese Taumelbewegung kann aufgrund der Verformung der vertikalen Antriebswelle selbst zu unerwünschten Belastungen der Antriebswellenlager führen, die in statischen Verdichterteilen montiert sind (insbesondere in einem unteren Lagerbock und einem oberen Hauptlagerbock).
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Weiterhin wird eine erhebliche Kantenbelastung zwischen dem umlaufenden Spirallager, das in einem Verbindungshülsenteil, auch Nabenteil genannt, der umlaufenden Spirale und dem Kurbelzapfen der vertikalen Antriebswelle beobachtet, was die Integrität des umlaufenden Spirallagers beeinträchtigen kann.
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Aus der Druckschrift
EP 3 287 638 A1 ist beispielsweise ein Spiralkompressor bekannt, der einen Kompressionsmechanismus zum Komprimieren von Arbeitsflüssigkeit und eine Antriebswelle zum Antreiben des Kompressionsmechanismus umfasst. Die Antriebswelle umfasst einen exzentrischen Kurbelzapfen. Zwischen dem Kompressionsmechanismus und dem exzentrischen Kurbelzapfen ist eine Entlastungsbuchse angeordnet, so dass der exzentrische Kurbelzapfen über die Entlastungsbuchse den Kompressionsmechanismus antreibt, um eine Radialbewegung zu realisieren Flexibilität des Kompressionsmechanismus. Der exzentrische Kurbelzapfen umfasst ein exzentrisches Kurbelzapfen-Passteil, das mit der Entlastungsbuchse in Kontakt steht und sich relativ dazu verschiebt. Die Entlastungsbuchse umfasst ein zur Entlastungsbuchse passendes Teil, das mit dem exzentrischen Kurbelzapfen in Kontakt steht und sich relativ dazu verschiebt. Eine verschleißfeste Schicht ist auf mindestens einem Teil des exzentrischen Kurbelzapfen-Anpassteils und/oder des Entlastungsbuchsen-Anpassteils angeordnet.
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Die Druckschrift
EP 2 700 818 B1 offenbart einen Spiralverdichter, umfassend: eine feststehende Spirale; eine umlaufende Spirale; eine Kurbelwelle mit einem exzentrischen Abschnitt an einem Endabschnitt; ein Ölzuführungsloch, das eine Innenseite der Kurbelwelle in einer axialen Richtung durchdringt und einen Öffnungsabschnitt an einer Endfläche des exzentrischen Abschnitts aufweist; ein umlaufendes Gleitlager, das an der umlaufenden Spirale vorgesehen ist und durch Eingriff mit dem exzentrischen Abschnitt gleitet; und einen Ölzuführungsdurchgang, der an einem Außenumfang des exzentrischen Abschnitts vorgesehen ist. Der Spiralverdichter ist so aufgebaut, dass er einen Spalt zwischen dem exzentrischen Abschnitt und dem umlaufenden Gleitlager durch Schmieröl schmiert, das durch die Ölzufuhröffnung zugeführt wird. Am Außenumfang des exzentrischen Abschnitts ist eine axiale Verlustreduzierungsnut getrennt vom Ölzufuhrkanal vorgesehen, und Dichtungsabschnitte sind an mindestens einer der Endflächenseiten und einer Basisendseite des exzentrischen Abschnitts der Verlustreduzierungsnut vorgesehen. Mit dieser Konfiguration kann der Scherwiderstand eines Ölfilms durch das Schmieröl, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche des exzentrischen Abschnitts der Kurbelwelle und einer inneren Umfangsfläche des umlaufenden Gleitlagers besteht, reduziert werden, und ein Lagerverlust während der Flüssigkeitsschmierung kann verringert werden.
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Die Druckschrift
US 2014 / 0 234 147 A1 offenbart einen Rotationskompressor umfassend einen Antriebsmechanismus mit einer Antriebswelle mit einem exzentrischen Teil und einen Kompressionsmechanismus. Der Kompressionsmechanismus umfasst einen rohrförmigen Zylinder, der einen Außenumfang des exzentrischen Teils abdeckt, einen im Zylinder angeordneten und auf dem exzentrischen Teil angebrachten Kolben, eine obere Endplatte, die ein oberes Ende des Zylinders verschließt, und eine untere Endplatte, die ein unteres Ende des Zylinders verschließt. Eine untere Endfläche des exzentrischen Teils definiert eine Drucklagerfläche, die gleitend mit einer oberen Endfläche der unteren Endplatte in Kontakt steht. Die Antriebswelle verfügt über einen Ölweg, durch den Schmieröl zirkuliert. Der exzentrische Teil weist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Druckreduzierungsnut auf, die sich an einem Teil der Axiallageroberfläche nahe einer Innenumfangsseite öffnet, um den Druck des Schmieröls zu verringern, das von der Ölleitung zur Druckreduzierungsnut zugeführt wird.
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Die Druckschrift
US 2007 / 0 077 160 A1 offenbart einen Scrollkompressor mit einem neuartigen Gleitblock mit einer oberen Fläche, die sich über eine größere Ausdehnung als üblich erstreckt. Durch die Verlängerung dieser oberen Fläche ist die obere Fläche besser in der Lage, der Abnutzung des Gleitblocks während der Lebensdauer des Scrollverdichters standzuhalten.
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Die Druckschrift
US 2007 / 0 003 424 A1 offenbart einen Spiralkompressor, bei dem die Schmierung der Lagerflächen durch eine Entlüftungsanordnung verbessert wird, die eine erhöhte Zentrifugalkraft nutzt, indem der Auslass der Entlüftungsanordnung radial außerhalb des Nennumfangs der Antriebswelle des Kompressors angeordnet wird, um Kältemittelgas aus Kompressorbereichen zu entfernen, an denen dieses Gas den Fluss und die Zufuhr von Schmiermittel zu solchen Oberflächen behindern und den Schmiermittelauftrieb aus dem Schmiermittelsumpf des Kompressors erhöhen kann. Das auf der Oberseite der Kompressorantriebswelle zurückgehaltene Öl steht beim Starten des Kompressors sofort zur Lagerschmierung zur Verfügung, um die Kompressorschmierung weiter zu verbessern.
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Die Druckschrift
JP 2005- 201 148 A offenbart eine Spiral-Fluidmaschine mit verbesserter Lagerzuverlässigkeit. Die Spiral-Fluidmaschineumfasst umfass eine Gleitbuchse, die zwischen einem Exzentrizitätsabschnitt einer drehbeweglichen Antriebswelle und einer beweglichen Spirale, die sich dreht, so montiert ist, dass sie in radialer Richtung des Exzentrizitätsabschnitts gleiten kann. Die Gleitbuchse ist so gestaltet, dass sie sich auch dann nicht neigt, wenn sich der Exzentrizitätsabschnitt so biegt, dass mindestens eine Seite eines in der Gleitbuchse gebildeten hülsenseitigen ebenen Abschnitts nicht geneigt ist. Ein antriebswellenseitiger ebener Abschnitt, der im Exzentrizitätsabschnitt der Antriebswelle ausgebildet ist, ist als geneigte Ebene ausgebildet, wobei ein Zwischenraum zwischen beiden ebenen Abschnitten so beschaffen istm dass er größer kann werden, wenn er sich weiter von einer Spitzenseite zu einer Basisendseite des oben erwähnten Exzentrizitätsabschnitts bewegt.
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US 5 076 772 A zeigt einen Spiralverdichter mit einer umlaufenden Spirale, die einen Vorsprung aufweist, der in einer Bohrung eines Gleitblocks aufgenommen ist, der in einer länglichen Aussparung aufgenommen ist, die in der axialen Stirnfläche einer vertikalen Antriebswelle vorgesehen ist. Insbesondere umfasst der Gleitblock verformbare Kissen, die in der Kontaktfläche zwischen dem Vorsprung der umlaufenden Spirale und dem Gleitblock in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die verformbaren Kissen bilden zusammen ein Umlenklager, das eine relative Verkantung zwischen der umlaufenden Spirale und der vertikalen Antriebswelle zulässt, ohne Kantenbelastung zu erzeugen, wenn sich die vertikale Antriebswelle um ihre Drehachse dreht.
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Die Herstellungskosten eines solchen Gleitblocks sind jedoch relativ erheblich, was die Herstellungskosten des Spiralverdichters erheblich erhöht.
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Aufgabe dervorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Spiralverdichters, der die Nachteile herkömmlicher Spiralverdichter überwinden kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Spiralverdichters, der einen einfachen und wirtschaftlichen Aufbau hat und gleichzeitig eine erhöhte Lebensdauer des umlaufenden Spirallagers aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spiralverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine vertikale Antriebswelle für einen Spiralverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein solcher Spiralverdichter:
- - eine feststehende Spirale mit einer festen Endplatte und einer festen Spiralwicklung, die sich von der festen Endplatte aus erstreckt,
- - eine umlaufende Spirale mit einer umlaufenden Endplatte und einer umlaufenden Spiralwicklung, die sich von der umlaufenden Endplatte aus erstreckt, wobei die feste Spiralwicklung und die umlaufende Spiralwicklung miteinander in Eingriff stehen, um Verdichtungskammern zu bilden,
- - eine vertikale Antriebswelle mit einem Kurbelzapfen an einem oberen Endabschnitt der vertikalen Antriebswelle, wobei der Kurbelzapfen eine Außenumfangsfläche aufweist, die mit einem umlaufenden Spirallager zusammenwirkt,
wobei der Kurbelzapfen eine in einer axialen Endfläche des Kurbelzapfens ausgebildete Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung und ein oberer Abschnitt der äußeren Umfangsfläche dazwischen eine Umfangswand definieren, die sich entlang mindestens eines Teils des Umfangs des Kurbelzapfens erstreckt, wobei die Umfangswand einen Kurbelzapfenabschnitt mit reduzierter Steifigkeit definiert und während des Betriebs des Spiralverdichters und insbesondere dann, wenn die umlaufende Spirale Kipp- oder Taumelbewegungen ausführt und einen Kontaktdruck auf die Umfangswand ausübt, in einer radialen Richtung bezüglich der Kurbelzapfenachse des Kurbelzapfens verformbar ist, und
wobei sich die Umfangswand über einen Winkel zwischen 90° und 180° zentriert auf einer Kurbelzapfenachse des Kurbelzapfens erstreckt.
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Eine solche Umfangswand, die einen Kurbelzapfenabschnitt mit reduzierter Steifigkeit definiert und die in radialer Richtung verformbar ist, wenn die umlaufende Spirale Kipp- oder Taumelbewegungen ausführt, reduziert den Kontaktdruck zwischen dem Lager der umlaufenden Spirale und der äußeren Umfangsfläche des Kurbelzapfens stark und erhöht somit die Lebensdauer des Lagers der umlaufenden Spirale ohne Verwendung komplexer Antriebswellenlager.
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Der Spiralverdichter kann auch eines oder mehrere der folgenden Merkmale, allein oder in Kombination, aufweisen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Umfangswand eine gekrümmte Form, z.B. eine im Wesentlichen bogenförmige Form oder eine Ringform.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Umfangswand entlang ihres Umfangs eine im Wesentlichen konstante Dicke.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Umfangswand eine innere Umfangswandfläche und eine äußere Umfangswandfläche, wobei die äußere Umfangswandfläche durch die äußere Umfangsfläche des Kurbelzapfens definiert ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die innere Umfangswandfläche und die äußere Umfangswandfläche im Wesentlichen parallel zueinander.
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Vorteilhafterweise sind die innere und äußere Umfangswandfläche auf der Kurbelzapfenachse des Kurbelzapfens zentriert.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die innere Umfangswandfläche zylindrisch.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die äußere Umfangsfläche des Kurbelzapfens zylindrisch.
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Nach einemerfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel divergiert die innere Umfangswandfläche von einer Bodenfläche der Ausnehmung zur axialen Stirnfläche des Kurbelzapfens hin.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ausnehmung radial von der äußeren Umfangsfläche des Kurbelzapfens versetzt. Eine solche Anordnung der Aussparung gewährleistet, dass die äußere Umfangsfläche des Kurbelzapfens, die mit dem umlaufenden Spirallager zusammenwirkt, erhalten bleibt.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die Umfangswand mindestens in einem Bereich, in dem die auf die Außenumfangsfläche des Kurbelzapfens aufgebrachten Lagerbelastungen maximal sind.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die Umfangswand zwischen einer ersten vorbestimmten Umfangsposition und einer zweiten vorbestimmten Umfangsposition über einen Winkel von mindestens 120°, beispielsweise von etwa 180°, zentriert auf die Kurbelzapfenachse des Kurbelzapfens.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich die erste vorbestimmte Umfangsposition in einem ersten Halbraum, der durch eine Bezugsebene definiert ist, die die Kurbelzapfenachse und eine Drehachse der vertikalen Antriebswelle einschließt, und die zweite vorbestimmte Umfangsposition befindet sich in einem zweiten Halbraum, der durch die Bezugsebene definiert ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung definieren eine erste orthogonale Projektion der ersten vorbestimmten Umfangsposition in einer Projektionsebene, die orthogonal zur Kurbelzapfenachse und zur Drehachse der vertikalen Antriebswelle ist, und eine Bezugshalblinie, die einen Anfangspunkt umfasst, der einer Orthogonalprojektion der Kurbelzapfenachse in der Projektionsebene entspricht und der durch einen Bezugspunkt verläuft, der einer Orthogonalprojektion der Drehachse der vertikalen Antriebswelle in der Projektionsebene entspricht, einen ersten Winkel, der auf den Anfangspunkt zentriert ist und zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 0° und 60°, liegt, wobei der erste Winkel in einer ersten Messrichtung von der Bezugshalblinie aus gemessen wird.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt der erste Winkel zwischen 30° und 60°, vorzugsweise um 45°.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung definieren die Referenzhalblinie und eine zweite orthogonale Projektion der zweiten vorbestimmten Umfangsposition in der Projektionsebene einen zweiten Winkel, der auf den Anfangspunkt zentriert ist und zwischen 90° und 180°, vorzugsweise zwischen 90° und 150°, liegt, wobei der zweite Winkel in einer zweiten Messrichtung von der Referenzhalblinie aus gemessen wird, die der ersten Messrichtung entgegengesetzt ist.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt der zweite Winkel zwischen 110° und 150°, vorzugsweise zwischen 120° oder 135°.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegt der erste Winkel bei etwa 0° und der zweite Winkel bei etwa 120°.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegt der erste Winkel bei etwa 45° und der zweite Winkel bei etwa 135°.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die erste und die zweite vorbestimmte Umfangsposition winkelmäßig zueinander versetzt.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Umfangswand eine Dicke und eine Höhe, die so ausgebildet sind, dass eine rein elastische Verformung der Umfangswand während des Betriebs des Spiralverdichters gewährleistet ist.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Aussparung eine Tiefe, die so ausgebildet ist, dass die Umfangswand mindestens einen Teil des umlaufenden Spirallagers axial überlappt.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Aussparung durch eine Nut, beispielsweise eine Ringnut oder eine halbkreisförmige Nut, gebildet.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Aussparung im Wesentlichen die Form einer Halbscheibe.
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Nach einer erfindungsgemäßen Darstellung der Erfindung hat die Umfangswand einen oberen Rand mit einer konischen oder abgerundeten Form.
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Nach einer erfindungsgemäßen Darstellung der Erfindung umfasst die vertikale Antriebswelle einen Ölzufuhrkanal, der so ausgebildet ist, dass er mit einem Ölsumpf des Spiralverdichters in Fluidverbindung steht, wobei sich der Ölzufuhrkanal über mindestens einen Teil der Länge der vertikalen Antriebswelle erstreckt und ein oberes Ende aufweist, das in die axiale Stirnfläche des Kurbelzapfens mündet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das umlaufende Spirallager in einem Verbindungshülsenteil der umlaufenden Spirale angeordnet, wobei der Kurbelzapfen 21 in den Verbindungshülsenteil der umlaufenden Spirale eingesetzt ist. Vorteilhafterweise ragt das Verbindungshülsenteil aus der umlaufenden Endplatte heraus.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine vertikale Antriebswelle für einen Spiralverdichter mit einem Kurbelzapfen an einem oberen Endabschnitt der vertikalen Antriebswelle, wobei der Kurbelzapfen eine Außenumfangsfläche aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie mit einem umlaufenden Spirallager zusammenwirkt, wobei der Kurbelzapfen eine in einer axialen Endfläche des Kurbelzapfens ausgebildete Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung und ein oberer Abschnitt der Außenumfangsfläche dazwischen eine Umfangswand definieren, die sich entlang mindestens eines Teils des Umfangs des Kurbelzapfens erstreckt, wobei die Umfangswand einen Kurbelzapfenabschnitt mit reduzierter Steifigkeit definiert und während des Betriebs des Spiralverdichters in einer radialen Richtung verformbar ist, und
wobei sich die Umfangswand (28) über einen Winkel zwischen 90° und 180° zentriert auf einer Kurbelzapfenachse des Kurbelzapfens erstreckt.
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Diese und andere Vorteile werden beim Lesen der folgenden Beschreibung im Hinblick auf die beigefügte Zeichnung deutlich, die nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters darstellen.
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Die folgende detaillierte Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung wird besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei jedoch beachtet werden muss, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die offenbart wurden.
- [1] ist ein Längsschnitt eines Spiralverdichters nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- [2] ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts von 1.
- [3] ist eine Draufsicht auf eine vertikale Antriebswelle des Spiralverdichters aus 1.
- [4] ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von 3.
- [5] ist eine Draufsicht auf eine vertikale Antriebswelle eines Spiralverdichters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- [6] ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI von 5.
- [7] ist die Draufsicht auf eine vertikale Antriebswelle eines Spiralverdichters nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- [8] ist eine Querschnittsansicht entlang der Linien VIII-VIII von 7.
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1 zeigt einen Spiralverdichter 2 mit einem hermetischen Gehäuse 3, das mit einem Saugeinlass 4, der so ausgebildet ist, dass er den Spiralverdichter 2 mit zu verdichtendem Kältemittel versorgt, und mit einem Druckauslass 5 versehen ist, der so ausgebildet ist, dass er verdichtetes Kältemittel abgibt.
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Der Spiralverdichter 2 umfasst auch einen Tragrahmen 6, der innerhalb des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet und an dem hermetischen Gehäuse 3 befestigt ist, und eine Verdichtereinheit 7, die ebenfalls innerhalb des hermetischen Gehäuses 3 angeordnet und über dem Tragrahmen 6 angeordnet ist. Die Verdichtereinheit 7 ist so ausgebildet, dass sie das durch den Saugeinlass 4 zugeführte Kältemittel verdichtet, und umfasst eine feststehende Spirale 8 und eine umlaufende Spirale 9, die ineinander greifen. Insbesondere wird die umlaufende Spirale 9 von einer Oberseite des Tragrahmens 6 getragen und steht mit ihm in Gleitkontakt, und die feste Spirale 8 ist in Bezug auf das hermetische Gehäuse 3 fixiert.
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Die feste Spirale 8 hat eine feste Endplatte 11, eine feste Spiralwicklung 12, die von der festen Endplatte 11 in Richtung der umlaufenden Spirale 9 vorsteht. Die umlaufende Spirale 9 hat eine umlaufende Endplatte 13 und eine umlaufende Spiralwicklung 14, die von einer ersten Seite der umlaufenden Endplatte 13 in Richtung der feststehenden Spirale 8 vorsteht. Die umlaufende Spiralwicklung 14 der umlaufenden Spirale 9 greift in die feststehende Spiralwicklung 12 der feststehenden Spirale 8 ein, um zwischen ihnen eine Vielzahl von Verdichtungskammern 15 zu bilden. Die Verdichtungskammern 15 haben ein variables Volumen, das von außen nach innen abnimmt, wenn die umlaufende Spirale 9 relativ zur feststehenden Spirale 8 zu einer Umlaufbewegung angetrieben wird.
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Der Spiralverdichter 2 umfasst ferner einen Elektromotor 16, der unterhalb des Tragrahmens 6 angeordnet ist. Der Elektromotor 16 hat einen Rotor 17 und einen um den Rotor 17 angeordneten Stator 18.
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Darüber hinaus umfasst der Spiralverdichter 2 eine vertikale Antriebswelle 19, die mit dem Rotor 17 des Elektromotors 16 verbunden und so ausgebildet ist, dass sie die umlaufende Spirale 9 zu einer Umlaufbewegung antreibt.
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Die vertikale Antriebswelle 19 umfasst an einem oberen Endabschnitt der vertikalen Antriebswelle 19 einen Kurbelzapfen 21, der exzentrisch zu einer Drehachse A der vertikalen Antriebswelle 19 angeordnet ist und der in ein Verbindungshülsenteil 22 der umlaufenden Spirale 9 eingesetzt ist, so dass die umlaufende Spirale 9 zu einer Umlaufbewegung relativ zu einer feststehenden Spirale 8 angetrieben wird, wenn der Elektromotor 16 betrieben wird. Das Verbindungshülsenteil 22 ragt insbesondere aus einer zweiten Fläche der umlaufenden Endplatte 13 heraus.
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Der Kurbelzapfen 21 weist eine äußere Umfangsfläche 23 auf, die mit einem umlaufenden Spirallager 24 zusammenwirkt, das innerhalb des Verbindungshülsenteils 22 der umlaufenden Spirale 9 montiert ist.
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Der Kurbelzapfen 21 umfasst ferner eine Aussparung 25, die in einer axialen Stirnfläche 26 des Kurbelzapfens 21 ausgebildet ist und die von der äußeren Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21 radial versetzt ist. Mit anderen Worten, die Aussparung 25 tritt nicht in die Außenumfangsfläche 23 ein. Eine solche Anordnung der Aussparung 25 stellt sicher, dass die äußere Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21, die mit dem umlaufenden Spirallager 24 zusammenwirkt, erhalten bleibt. Nach dem in den 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Aussparung 25 durch eine ringförmige Umfangsnut gebildet.
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Vorteilhafterweise definieren die Ausnehmung 25 und ein oberer Teil 27 der äußeren Umfangsfläche 23 zwischen sich eine Umfangswand 28, die eine gekrümmte Form hat und sich zumindest über einen Teil des Umfangs des Kurbelzapfens 21 erstreckt. Gemäß dem in den 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Umfangswand 28 eine Ringform und erstreckt sich in nicht erfindungsgemäßer Weise über den gesamten Umfang des Kurbelzapfens 21. Vorteilhafterweise weist die Umfangswand 28 entlang ihres Umfangs eine konstante Dicke auf.
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Die Umfangswand 28 umfasst eine äußere Umfangswandfläche 28.1, die durch die äußere Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21 definiert ist, und eine innere Umfangswandfläche 28.2, die parallel zur äußeren Umfangswandfläche 28.1 verläuft. Gemäß dem in den 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die äußere und innere Umfangswandflächen 28.1, 28.2 auf die Kurbelzapfenachse B zentriert und zylindrisch. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die innere Umfangswandfläche jedoch von einer Bodenfläche 25.1 der Ausnehmung 25 zur axialen Stirnfläche 26 des Kurbelzapfens 21 hin divergieren.
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Die umlaufende Wand 28 umfasst die Oberkante 29, die eine konische oder abgerundete Form haben kann.
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Insbesondere erstreckt sich die Umfangswand 28 vor allem in einem Bereich 30, in dem die auf die äußere Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21 aufgebrachten Lagerlasten F maximal sind. Vorteilhaftweise hat die Umfangswand 28 eine Dicke und eine Höhe, die so ausgebildet sind, dass eine rein elastische Verformung der Umfangswand 28 während des Betriebs des Spiralverdichters 2 gewährleistet ist, und die Aussparung 25 hat eine Tiefe, die so ausgebildet ist, dass die Umfangswand 28 mindestens einen Teil des umlaufenden Spirallagers 24 axial überlappt.
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Aufgrund einer solchen Konfiguration der Umfangswand 28 ist diese in radialer Richtung verformbar, wenn die umlaufende Spirale 9 Kipp- oder Taumelbewegungen ausführt, insbesondere im Bereich 30, wo die auf die äußere Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21 aufgebrachten Lagerbelastungen F maximal sind.
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Folglich nimmt der Kontaktdruck zwischen dem umlaufenden Spirallager 24 und der äußeren Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21 während des Betriebs des Spiralverdichters 2 stark ab, was die Lebensdauer des umlaufenden Spirallagers 24 erhöht.
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Die vertikale Antriebswelle 19 umfasst außerdem einen Ölversorgungskanal 31, der so ausgebildet ist, dass er mit einem Ölsumpf 32 des Spiralverdichters 2 in Fluidverbindung steht. Insbesondere der Ölzufuhrkanal 31 erstreckt sich über die gesamte Länge der vertikalen Antriebswelle 19 und hat ein oberes Ende, das in die axiale Stirnfläche 26 des Kurbelzapfens 21 mündet.
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Die 5 und 6 stellen die vertikale Antriebswelle 19 eines Spiralverdichters 2 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, die sich von dem Spiralverdichter 2 der 1 bis 4 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Ausnehmung 25 durch eine halbkreisförmige Nut gebildet wird und dass die Umfangswand 28 bogenförmig ist und sich nur über einen Teil des Umfangs des Kurbelzapfens 21 erstreckt.
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Insbesondere erstreckt sich die Umfangswand 28 in dem Bereich 30, wo die auf die äußere Umfangsfläche 23 des Kurbelzapfens 21 aufgebrachten Lagerbelastungen F maximal und zwischen einer ersten vorbestimmten Umfangsposition P1 und einer zweiten vorbestimmten Umfangsposition P2 über einen Winkel von etwa 180° zentriert zur Kurbelzapfenachse sind.
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Nach dem zweiten Ausführungsbespiel der Erfindung befindet sich die erste vorbestimmte Umfangsposition P1 in einem ersten Halbraum, der durch eine die Kurbelzapfenachse B und eine Drehachse A der vertikalen Antriebswelle 19 enthaltende Bezugsebene P definiert ist, und die zweite vorbestimmte Umfangsposition P2 befindet sich in einem zweiten Halbraum, der durch die Bezugsebene P definiert ist.
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Eine erste orthogonale Projektion der ersten vorbestimmten Umfangsposition P1 in einer Projektionsebene, die orthogonal zur Kurbelzapfenachse B und zur Drehachse Ader vertikalen Antriebswelle 19 ist, und einer Bezugshalblinie, die einen Anfangspunkt umfasst, der einer Orthogonalprojektion der Kurbelzapfenachse B in der Projektionsebene entspricht und der durch einen Bezugspunkt verläuft, der einer Orthogonalprojektion der Drehachse A der vertikalen Antriebswelle 19 in der Projektionsebene entspricht, definieren einen ersten Winkel α, der auf den Anfangspunkt zentriert ist und der etwa 45° beträgt, wobei der erste Winkel α in einer ersten Messrichtung von der Bezugshalblinie aus gemessen wird.
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Vorteilhafterweise definieren die Referenzhalblinie und eine zweite orthogonale Projektion der zweiten vorbestimmten Umfangsposition P2 in der Projektionsebene einen zweiten Winkel β, der auf den Anfangspunkt zentriert ist und der etwa 135° beträgt, wobei der zweite Winkel β in einer zweiten Messrichtung von der Referenzhalblinie aus gemessen wird, die der ersten Messrichtung entgegengesetzt ist. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der erste Winkel α etwa 0° und der zweite Winkel β etwa 120° betragen.
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Die 7 und 8 stellen die vertikale Antriebswelle 19 eines Spiralverdichters 2 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, das sich von dem Spiralverdichter 2 der 5 und 6 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Aussparung 25 die Form einer Halbscheibe hat.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst im Gegenteil alle Ausführungsbeispiele.