DE10213244A1 - Spiralverdichter mit Schmierversorgung - Google Patents

Abstract

Ein Spiralverdichter mit einer stationären Spirale und einer bewegbaren Spirale ist vorgesehen. Eine Verdichtungskammer ist zwischen einer stationären Spirale und einer bewegbaren Spirale definiert. Ein Kühlmitteldurchgang ist in der bewegbaren Spirale zum Einführen eines Kühlmittels von der Verdichtungskammer zu einem Antriebsmechanismus ausgebildet. Das verdichtete Kühlmittel, das ein durch den Durchgang eingeführtes Schmiermittel aufweist, ist wirksam, um den Antriebsmechanismus zu schmieren. Der Verdichter kann auch einen Sumpf haben, um das Schmiermittel zu sammeln, das den Antriebsmechanismus verlässt. Das gesammelte Schmiermittel wird wieder in den Verdichtungsbereich über einen Ansaugbereich des Verdichters eingeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter mit bewegbaren und stationären Spiralen und insbesondere eine verbesserte Schmieranordnung sowie ein Verfahren zum Schmieren der Bauteile des Spiralverdichters.

Eine Bauart eines Spiralverdichters, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, hat einen Ausstoßanschluss des verdichteten Gases in der stationären Spirale. Die ungeprüfte Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 58-117380 offenbart diese Bauart des Verdichters. Das Schmiersystem dieses Verdichters setzt einen Ölsumpf an dem Boden eines Gehäuses ein, das einen Elektromotor zum Antreiben der bewegbaren Spirale aufnimmt. Das Öl in dem Ölsumpf wird von einer Ölpumpe durch einen Öldurchgang gepumpt, der exzentrisch an der Motorwelle ausgebildet ist (Antriebswelle der bewegbaren Spirale). Der Öldurchgang führt das Öl in ein Lager ein, das zwischen der Motorwelle und der bewegbaren Spirale gelegen ist. Dann wird das Öl in dem Lager radial von dem Lager zu einem Druckstützelement eingeführt, das die bewegbare Spirale drehbar stützt, und schmiert das Stützelement. Schließlich wird das Öl durch ein Rückgewinnungsloch gesammelt und sinkt zu dem Ölsumpf durch die Schwerkraft ab.

Gemäß der vorstehend genannten Anmeldung ist es notwendig, eine Ölpumpe einzubauen, um eine ausreichende Zufuhr des Öls zu den Gleitflächen des Lagers sicherzustellen. Das Erfordernis einer Ölpumpe erhöht die Kosten des Verdichters und führt weitere Bauteile ein, die eine Fehlerquelle bilden könnten. Es ist daher wünschenswert, eine Schmierung des Verdichters ohne Einbauen einer getrennten Ölpumpe zu erzielen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiralverdichter und ein Schmierverfahren desselben vorzusehen, die den Bedarf nach eine Ölpumpe überflüssig macht. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die Schmierung eines Spiralverdichters durch Einführen eines Kühlmittels einschließlich eines Schmiermittels in die Bauteile, die zu schmieren sind, durch eine Druckdifferenz zu bewerkstelligen, der zwischen zwei oder mehreren Bereichen des Verdichters existiert.

Um das vorstehend Genannte zu erzielen, beinhaltet die vorliegende Erfindung das Einführen von Durchgängen zum Einführen von Schmiermittel enthaltendem Kühlmittel aus einer Verdichtungskammer des Spiralverdichters zu einem Niederdruckbereich, bei dem das Schmiermittel die Bauteile des Antriebsmechanismus schmieren kann. Zumindest ein Teil des Einführungsdurchgangs ist wirksam, um die Strömungsrate des Kühlmittels zu beschränken. Der Einführdurchgang kann an bzw. in der Spiralwand der bewegbaren Spirale gelegen sein, oder kann in bzw. an der Basisplatte der bewegbaren Spirale gelegen sein. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel hat auch einen Schmiermittelsumpf zum Sammeln des verwendeten Schmiermittels in einem Niederdruckbereich des Verdichters zum Wiedereinführen in eine Ansaugzone des Verdichters über einen Schmiermitteldurchgang, der diese zwei Zonen verbindet.

Die Erfindung gemeinsam mit der Aufgabe, ihren Zielen und ihren Vorteilen kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Spiralverdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der stationären Spirale und der bewegbaren Spirale, wobei die Umrisslinie der stationären Spirale mit dünnen Linien gezeigt ist und die Umrisslinie der bewegbaren Spirale mit durchgezogenen Linien gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine Endansicht der stationären Spirale, die eine Orbitierbahn eines Verbindungslochs durch die bewegbare Spirale zum Einführen des Kühlmittelgases darstellt;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Zentralabschnitts der stationären und der bewegbaren Spirale des Verdichters;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Spiralverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht eines zentralen Abschnitts der stationären und der bewegbaren Spiralen eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel eines motorbetriebenen Spiralverdichters (im Folgenden Verdichter genannt) mit dem verbesserten Schmierverfahren der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 bis 4 gezeigt. Der Verdichter wird typischer Weise zum Verdichten eines Kühlmittelgases verwendet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Endfläche einer stationären Spirale 2 mit einer Endfläche eines Zentralgehäuses 4 verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Zentralgehäuses 4 ist mit einem Motorgehäuse 6 verbunden. Die stationäre Spirale 2, das Zentralgehäuse 4 und das Motorgehäuse 6 bilden einen Verdichterkörper 7. Eine Antriebswelle 8 ist drehbar durch das Zentralgehäuse 4 und das Motorgehäuse 6 durch Radiallager 10, 12 gestützt. Eine exzentrische Welle 14 ist einstückig mit dem Ende der Antriebswelle 8 ausgebildet.

Eine Buchse 16 ist an die exzentrische Welle 14 gepasst, um sich damit einstückig zu drehen. Ein Ausgleichsgewicht 18 ist an das Ende der Buchse 16 gepasst, so dass das Ausgleichsgewicht 18 sich einstückig mit der Buchse 16 dreht. Die bewegbare Spirale 20 ist an der Buchse 16 über ein Nadellager 22 gestützt, so dass die bewegbare Spirale 20 der stationären Spirale 2 gegenübersteht. Eine zylindrische Nabe 24a erstreckt sich Richtung der Rückseite (rechte Seite in Fig. 1) einer Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale und nimmt das Nadellager 22 auf. Es ist entnehmbar, dass eine Drehung der Motorwelle 8 verursacht, dass die exzentrische Welle 14 einer orbitierenden Bewegung folgt, die auf die bewegbare Spirale 20 auf eine herkömmliche Weise übertragen wird.

Die stationäre Spirale 2 hat eine Wand 28 der stationären Spirale, die an einer Seite der Basisplatte 26 der stationären Spirale ausgebildet ist. In ähnlicher Weise hat die bewegbare Spirale 20 eine Wand 30 der bewegbaren Spirale, die an einer Seite einer Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale ausgebildet ist. Die stationäre Spirale 2 und die bewegbare Spirale 20 sind so angeordnet, dass die Wand 28 der stationären Spirale und die Wand 30 der bewegbaren Spirale miteinander im Eingriff stehen. Eine Spitzendichtung 28a ist an die Endfläche der Wand 28 der stationären Spirale angepasst, während eine Spitzendichtung 30a an die Endfläche der Wand 30 der bewegbaren Spirale angepasst ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind sichelförmige Verdichtungskammern (geschlossenen Räume) 32 zwischen der Wand 28 der stationären Spirale und der Wand 30 der bewegbaren Spirale ausgebildet. Diese zwei Wände berühren einander entlang Linien, die sich von dem äußeren Umfang zum dem inneren Teil der Wand der stationären Spirale bewegen, wenn die bewegbare Spirale einer orbitierenden Bewegung während des Betriebs des Motors folgt. Wie vorstehend angemerkt, bringt die orbitierende Bewegung der exzentrischen Welle 14 die orbitierende Bewegung der bewegbaren Spirale 20 mit sich. Das Ausgleichsgewicht 18 hat die Zentrifugalkraft auf, die durch die orbitierende Bewegung der bewegbaren Spirale 20 verursacht wird.

Ein Antriebsmechanismus 23, der eine Drehkraft der Antriebswelle 8 auf die bewegbare Spirale als die orbitierende Bewegung überträgt, weist die exzentrische Welle 14, die Buchse 16, das Nadellager 22 und die Radiallager 10, 12 auf.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind mehrere gleichmäßig beabstandete Löcher 34 (beispielsweise vier Löcher) an dem vorderen Ende des Zentralgehäuses 4 um seinen Umfang gelegen. (Nur ein Loch 34 ist in Fig. 1 sichtbar). Stationäre Stifte 36 kleinen Durchmessers sind an dem Zentralgehäuse 4 gestützt und erstrecken sich in die Löcher 34. In ähnlicher Weise erstrecken sich Stifte 38, die an der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale befestigt sind, auch in die Löcher 34, aber von der entgegengesetzten Richtung. Während sich die exzentrische Welle 14 dreht, neigt die bewegbare Spirale 20 dazu, sich um die Achse der Buchse 16 zu drehen. Die Stifte 36 und 38 verhindern, dass sich die bewegbare Spirale 20 während der Drehung der exzentrischen Welle 14 selbst dreht. Somit bilden die Löcher 34 und die Stifte 36 sowie 38 einen Drehungsverhinderungsmechanismus zum Beschränken der Drehung der orbitierenden bewegbaren Spirale 20 während des Betriebs des Verdichters.

Eine Druckplatte 25 ist an der bewegbaren Spirale 24 befestigt und zwischen die Rückseite der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale und der gegenüberliegenden, nach vorn weisenden Endfläche des Zentralgehäuses 4 zwischengesetzt. Die Druckplatte 25 erhält den geeigneten Zwischenraum bzw. Abstand zwischen den Basisplatten 24, 26 der Spiralen und den Wänden 28, 30 der Spiralen aufrecht. Die Wand 30 der bewegbaren Spirale ist gegenüber der oberen Fläche der Basisplatte 26 der stationären Spirale über die Spitzendichtung 30a abgedichtet, die in einer Vertiefung in einer Endfläche der Wand 30 der bewegbaren Spirale liegt. Der Kontaktdruck der Wand 30 der bewegbaren Spirale ist durch die Dicke der vorstehend genannten Druckplatte 25 eingestellt.

Der Verdichter wird durch einen Elektromotor 26 angetrieben, von welchem der Motorstator 24 in einer geschlossenen Motorkammer 48 des Motorgehäuses 6 gesichert ist, wobei der Motorrotor 45 an der Antriebswelle 8 befestigt ist.

Wie vorstehend erwähnt ist, ergibt die Drehung der Welle 8 die Drehung der exzentrischen Welle 14, was zu der orbitierenden Bewegung der bewegbaren Spirale 20 führt. Das zu verdichtende Gas, beispielsweise ein Kühlmittel, tritt in einen Einlass 42 ein, der an bzw. in der stationären Spirale 2 ausgebildet ist, und strömt von dem Umfang der Spiralen 2, 20 in einen Einschnitt, der zwischen den Basisplatten 24, 26 und den Wänden 28, 30 der Spiralen definiert ist. Dann dichtet die orbitierende Bewegung der bewegbaren Spirale 20 die Wände 28, 30 der Spiralen ab, um Verdichtungskammern 32 auszubilden, um das Kühlmittel zu verdichten. Die Verdichtungskammern 32 bewegen sich fortschreitend nach innen in Richtung der Mitte der Spirale 2, 20, wobei dadurch das Volumen des Gases verringert wird, das darin eingeschlossen ist, und ein sich daraus ergebende Verdichtung des Gases bewirkt wird.

Ein Ausstoßanschluss 50, der an dem Zentralabschnitt der Basisplatte 26 der stationären Spirale ausgebildet ist, steht in Verbindung mit der Verdichtungskammer 32 an der Mitte der Spirale. Eine Ausstoßkammer 52 ist an der Rückseite der Basisplatte 26 der stationären Spirale ausgebildet, und ein Ausstoßventil 54 zum Öffnen und Schließen des Ausstoßanschlusses 50 ist an der Ausstoßkammer 52 angeordnet. Das Ausstoßventil 54 weist ein Blattventil 56 und einen Halter 58 auf. Ein Auslass 51a an der Rückseitenabdeckung 51 der Ausstoßkammer 52 wird mit einer externen Kühlmittel-Ausstoßleitung verbunden (in den Zeichnungen nicht gezeigt).

Ein Verdichtungsmechanismus 20, der die Spiralen 2, 20 aufweist und die Motorkammer 48 sind durch das Zentralgehäuse 4 unterteilt. Ein Verbindungsdurchgang 49 in dem Zentralgehäuse 4 verbindet einen Ansaugbereich in der Kühlmittelströmung mit der Motorkammer 48. So ist der Einlass 42 mit einem Raum 49a um den Umfang der bewegbaren Spirale 20 verbunden, der wiederum mit der Motorkammer 48 über ein Verbindungsloch 49b an dem Zentralgehäuse 4 in Verbindung steht. Der Raum 49a und das Verbindungsloch 49b bilden zusammen den Verbindungsdurchgang 49, der ungeachtet der Orbitierposition der bewegbaren Spirale 20 offen bleibt. Eine flache bzw. ebene Montierfläche 7a ist an der äußeren Umfangsfläche des Verdichterkörpers 7 zum Montieren eines Wandlergehäuses 70 ausgebildet. Steuerungselemente bzw. Regelungselemente einschließlich eines Wandlers 60 zum Regeln des Elektromotors 46 sind innerhalb des Gehäuses 70 aufgenommen. Hochtemperaturelemente des Wandlers 60, wie z. B. Schaltvorrichtungen 62, sind von Niedertemperaturteilen getrennt, wie z. B. Kondensatoren 64. Die Schaltvorrichtungen 62 sind in einem zylindrischen Abschnitt 70a des Gehäuses 70 gelegen und durch eine äußere Fläche eines zylindrischen Körpers 63 in dem zylindrischen Abschnitt 70a gestützt.

Der zylindrische Körper 63 hat einen Einlassdurchgang 63a, der mit dem Einlass 42 verbunden ist, und des weiteren wird der Durchgang 63a mit einer externen Kühlmittelansaugleitung verbunden (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Vorzugsweise besteht das Wandlergehäuse 70 aus einem wärmeisolierenden Material, wie z. B. synthetischem Harz. Die Bodenplatte 70b des Wandlergehäuses 70 ist an die flache bzw. ebene Montierfläche 7a über einen Schenkelabschnitt 70c mit einem Abstand bzw. einem Zwischenraum C montiert, der als ein Wärmeisolierungsbereich funktioniert.

Eine elektrische Leistung für den Motor wird von den Schaltvorrichtungen 62 zugeführt, die mit dem Elektromotor 46 über Leitungsdrähte 67, 68 über drei Leitungsstifte 66 verbunden sind, die sich durch die Wände des Motorgehäuses 6 und das Wandlergehäuse 70 erstrecken.

Erfindungsgemäß und wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, erstreckt sich ein Kühlmittel-Einführdurchgang 80 durch die Wand 30 der bewegbaren Spirale und die Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale. Während des Betriebs des Verdichters führt er eine geringe Menge verdichteten Kühlmittels von der innersten Verdichtungskammer 32 in einen Raum 81 ein, der im Wesentlichen an der Rückseite der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale in der Nähe der Nabe 24a ausgebildet ist. Der Einführdurchgang 80, der durch die Wand 30 der bewegbaren Spirale gebohrt ist, hat ein Öffnungsende in der Endfläche der Wand 30 der bewegbaren Spirale, und das andere Öffnungsende in der Rückseitenfläche der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale, um sich mit dem Raum 81 zu verbinden.

Wie am besten der Fig. 4 entnehmbar ist, steht die Spitzendichtung 30a geringfügig über das Ende der bewegbaren Wand 30 der bewegbaren Spirale vor. Demgemäß wird ein Zwischenraum C1 zwischen der Endfläche der Wand 30 der bewegbaren Spirale, wo die Spitzendichtung 30a nicht vorhanden ist, und der Fläche der Basisplatte 26 der stationären Spirale gebildet.

Demgemäß weist der Kühlmitteleinführdurchgang 80 den Zwischenraum C1 auf und steht ständig in Verbindung mit der Verdichtungskammer 32, um zu ermöglichen, dass verdichtetes Kühlmittel in den Raum 81 strömt. Der Zwischenraum C1 beschränkt im Wesentlichen die Strömungsrate des eingeführten Kühlmittelgases von der Verdichtungskammer 32 zum dem Raum 81.

Eine Druckplatte 25 stellt den Kontaktdruck der Wand 30 der bewegbaren Spirale über die Spitzendichtung 30a ein.

Der Kühlmitteleinführdurchgang 80 orbitiert mit der bewegbaren Spirale 20, wobei seine Orbitierbahn in Fig. 3 durch die scheinbare kreisförmige Linie gezeigt ist. Es ist der Fig. 3 ebenso zu entnehmen, dass der Durchgang 80 positioniert ist, um nicht in Verbindung mit dem Ausstoßanschluss 50 zu stehen. Demgemäß kann ein Hochdruckkühlmittel in der Ausstoßkammer 52 nicht direkt in den Raum 81 durch den Kühlmitteleinführdurchgang 80 strömen.

Ein Ölsumpf 82 ist an dem Boden der Motorkammer 58 ausgebildet. Der Ölsumpf 82 verbindet einen Ansaugbereich (einen Raum zwischen dem äußeren Umfang der Spiralwände 28, 30) über einen Öldurchgang 83.

Im Betrieb des Verdichters wird es verständlich, dass das in den Einlass 42 eingeführte Kühlmittel in der Verdichtungskammer 32 verdichtet wird und dass das Hochdruckgas durch das Ausstoßventil 54 in die Ausstoßkammer 52 ausgestoßen wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 strömt das Kühlmittel in der innersten Verdichtungskammer 32 in den Raum 81 durch den Zwischenraum C1 und den Kühlmitteleinführdurchgang 80 als Folge des Differenzdrucks zwischen dem Niederdruck in dem Raum 81 und dem Hochdruck in der Verdichtungskammer 32.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 strömt das Kühlmittel mit enthaltenem Öl, das in den Raum 81 eingeführt ist, in die Motorkammer 48 durch die Räume zwischen den Gleitflächen der Elemente des Orbitierantriebsmechanismus 23, wie z. B. das Nadellager 22 und das Radiallager 10, so dass das Öl diese Flächen schmiert. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Öffnung des Kühlmitteleinführdurchgangs 80 in der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale angeordnet sein, ausgebildet oder abgewinkelt auf eine besondere Weise, um Öl zu den notwendigen Teilen zur Schmierung zuzuführen, wie z. B. das Nadellager 22.

Das enthaltene Öl in dem Kühlmittel, das in den Raum 81 geblasen wird, trennt sich von dem Kühlmittel und setzt sich zu dem Ölsumpf 82 an dem Boden der Motorkammer 48 ab. Da der Ansaugbereich an dem Umfang der Spiralwände 28 und 30 sich auf einem niedrigeren Druck als die Motorkammer 48 befindet, strömt in dem Ölsumpf 82 gespeichertes Öl in den Ansaugbereich durch den Öldurchgang 82 und vereinigt sich dort mit dem Kühlmittel und wird in die Verdichtungskammer 32 transportiert. Wie vorstehend behauptet ist, wird etwas von dem verdichteten Kühlmittel in der innersten Verdichtungskammer 32 durch den Durchgang 80 in den Raum 81 als Folge des Differenzdrucks getrieben. Da das Öl in der Strömung durch den Durchgang enthalten ist, schmiert dieses Öl das Nadellager 22 und das Radiallager 10 des Antriebsmechanismus 23. Durch Einsetzen des Differenzdrucks zum Zuführen des Schmieröls kann das Verdichterschmiersystem vereinfacht angetrieben werden, wobei Pumpen nicht mehr notwendig sind. Der Zwischenraum C1 zwischen der Basisplatte 26 der stationären Spirale und der Wand 30 der bewegbaren Spirale ist vorzugsweise so ausgewählt, dass die Kühlmittel-Strömungsrate auf das minimal Notwendige beschränkt wird, um eine ausreichende Schmierung der Lager zu erzielen, um eine Verringerung der Effizienz aufgrund des Ausflusses des Kühlmittels aus der Verdichtungskammer 32 zu verhindern.

Es ist anzumerken, dass, wenn das Kühlmittel in den Durchgang 63a des zylindrischen Körpers 63 in dem Wandlergehäuse 70 von einem Verdampfer in der äußeren Leitung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zu dem Verdichter eintritt, das Kühlmittel den Wandler 60 in dem Wandlergehäuse 70, insbesondere die Schaltvorrichtungen 62 angrenzend an dem zylindrischen Körper 63 kühlt.

Zusätzlich erzeugen während des Betriebs des Verdichters sowohl der Verdichtungsprozess als auch der Elektromotor 46 Wärme in dem Verdichterkörper. Aus diesem Grund ist das Wandlergehäuse 70, das den Wandler 60 aufnimmt, von dem Verdichtergehäuse 7 mit dem Abstand bzw. dem Zwischenraum C beabstandet, um die thermische Isolierung des Gehäuses 70 von dem Verdichterkörper 7 sowohl während dem betriebenem als auch während angehaltenem Verdichter zu verbessern.

Während des Betriebs des Verdichters ist die Motorkammer 48 ständig mit dem Ansaugbereich des Kühlmittels durch den Verbindungsdurchgang 49 ebenso wie durch den Öldurchgang 83 an dem Boden des Zentralgehäuses 4 verbunden.

Die Wärme wird von dem Kühlmittel in dem Ansaugbereich und dem Kühlmittel in der Motorkammer 48 durch die Durchgänge 49, 83 übertragen, d. h., dass eine große Wärmemenge in dem Kühlmittel in der Motorkammer 48 auf das Kühlmittel in dem Ansaugbereich übertragen wird, und die Wärmeübertragung den Elektromotor 46 kühlt. Zusätzlich strömt Kühlmittel zwischen der Motorkammer 48 und dem Ansaugbereich durch den Verbindungsdurchgang 49 und den Öldurchgang 83, da der Druck in der Motorkammer 48 höher als der des Ansaugbereichs ist. Daher wird Wärme von der Motorkammer 48 zu dem Ansaugbereich durch den Verbindungsdurchgang 49 oder den Öldurchgang 83 mit dem Kühlmittel übertragen. Demgemäß trägt die Kühlmittelströmung zu der Kühlung des Elektromotors 46 bei.

Die vorstehend genannten Kühlwirkungen sind so genannte "Stagnationskühlungen", die ein wenig Kühlmittel betreffen. Das unterscheidet von den herkömmlichen Auslegungen, bei denen die gesamte Motorkammer als ein Kühlmitteldurchgang dienen kann, wobei eine große Kühlmittelmenge strömt. Da nur eine geringe Kühlmittelmenge in dem Ansaugbereich zu der "Stagnationskühlung" beiträgt, ist der Temperaturanstieg in dem Ansaugkühlmittel beschränkt. Demgemäß verhindert die Temperaturbeschränkung, dass das spezifische Volumen des Ansaugkühlmittels sich erhöht, um das Problem einer geringen Verdichtungseffizienz zu lösen.

Es ist anzumerken, dass die thermische Last des Wandlers 60 im Allgemeinen viel geringer als die des Elektromotors 46 ist.

Daher beeinflusst die dem Wandler 60 entzogene thermische Energie nur einen geringfügigen Anstieg der Kühlmitteltemperatur im Vergleich mit Kühlsystemen, bei denen das gesamte Kühlmittel die Motorkammer 48 durchläuft. Daher hat die Anordnung der vorliegenden Erfindung keine geringere Verdichtungseffizienz.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel erzielt eine hohe Kühleffizienz, da das Ansaugkühlmittel zum Kühlen des Elektromotors 46 sich auf einer niedrigeren Temperatur befindet als dasjenige des Ausstoßkühlmittels.

Zusätzlich kann Abdichtungsmaterial um die Antriebswelle 8 zum Abdichten der Motorkammer 48 weggelassen werden, da etwas Kühlmittelströmung von dem Ausstoßbereich in die Motorkammer 48 zum Schmieren verwendet wird und daher nicht von Nachteil ist. Die Erfindung hat daher einen einfachen Aufbau und verringert die Herstellungskosten.

Das zweite Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Nadellager 22 zwischen der Buchse 16 und der Nabe 24a der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale durch ein Drucklager 27 (Gleitlager) ersetzt, um die Abdichtungsfunktion des Gleitlagers 27 zu haben. Die anderen Elemente dieses Ausführungsbeispiels, die ähnlich sind, haben die gleichen Bezugszeichen.

Das zylindrische Gleitlager 27 ist in dem inneren Hohlraum der Nabe 24a pressgepasst und nimmt die Buchse 16 drehbar auf. Der Zwischenraum zwischen der Gleitfläche des Gleitlagers 27 und der Buchse 16 ist ausreichend dicht, um eine Abdichtungswirkung durchzuführen. Die Abdichtungsleistungsfähigkeit hängt von der axialen Länge des Gleitlagers 27 ab. Je länger die axiale Länge ist, um so besser ist die Abdichtungseffizienz. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Gleitlager 27 zu der axialen Länger der Gleitfläche der exzentrischen Welle 14. Während des Betriebs des Verdichters strömt Kühlmittel, das in den Raum 81 von der Verdichtungskammer 33 eintritt, zu dem Radiallager 10 durch den Zwischenraum der Gleitfläche des Gleitlagers 27, um die Gleitfläche mit dem Öl in dem Kühlmittel zu schmieren. Der Ölfilm, der an den Gleitflächen ausgebildet ist, verhindert das Auslaufen des Kühlmittels in die Motorkammer 48. Folglich wird das Kühlmittel in dem Raum 81 sich in einem Hochdruckzustand befinden, der dem Druck in der Verdichtungskammer 32 nah ist.

Ein Vorteil des Ausführungsbeispiels von Fig. 5 ist es, dass der Hochdruck (Gegendruck) in dem Raum 81 eine Kraft auf die Rückseite der Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale in die axiale Richtung in Richtung der stationären Spirale 2 aufbringt. Das verbessert die Abdichtungsleistungsfähigkeit an den Spitzendichtungen 28a und 30a. Des weiteren kann auf Grund dieses Gegendrucks gegen die bewegbare Spirale 20 eine Druckplatte zum Einstellen des Zwischenraums, wie zum Beispiel in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei vielen Beispielen weggelassen werden.

Ein drittes Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme von Fig. 6 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel hat einen engen Durchgang 85 mit einem Loch (Stiftloch) kleinen Durchmessers durch die Basisplatte 24 der bewegbaren Spirale. Der Durchmesser des engen Durchgangs 85 wird ermittelt, um eine notwendige und ausreichende Strömung des Kühlmittels von der Verdichterkammer 32 in den Raum 81 zum Schmieren des Antriebsmechanismus 23 zu erhalten. Der enge Durchgang 85 dient daher selbst als der Beschränkungsdurchgang in diesem Ausführungsbeispiel.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind der Kühlmitteleinführdurchgang 80 und der enge Durchgang 85 in der Wand 30 der bewegbaren Spirale beziehungsweise der Basisplatte 24 ausgebildet. Jedoch ist das Vorsehen des Beschränkungsdurchgangs nicht auf irgendwelche besonderen Lagen innerhalb der bewegbaren Spirale 20 oder der Basisplatte 24 beschränkt, sondern er kann auf der Grundlage der Effizienz hinsichtlich der Ausströmung des Kühlmittels ermittelt werden. Darüber hinaus ist die Erfindung, obwohl der Spiralverdichter als durch einen Elektromotor angetrieben offenbart ist, nicht auf einen Elektromotor als die Antriebskraft beschränkt, sondern sie kann an andere Leistungsquellen, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor oder eine andere mechanische Leistungsquelle angepasst werden.

Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als darstellend und nicht beschränkend zu betrachten und ist die Erfindung nicht auf die hier angegebenen Details zu beschränken, sondern kann innerhalb des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.

Somit ist der Spiralverdichter mit der stationären Spirale und der bewegbaren Spirale versehen. Die Verdichtungskammer ist zwischen der stationären Spirale und der bewegbaren Spirale definiert. Der Kühlmitteldurchgang ist in der bewegbaren Spirale zum Einführen des Kühlmittels von der Verdichtungskammer zu dem Antriebsmechanismus ausgebildet. Das verdichtete Kühlmittel, das ein durch den Durchgang eingeführtes Schmiermittel aufweist, ist wirksam, um den Antriebsmechanismus zu schmieren. Der Verdichter kann auch einen Sumpf haben, um das Schmiermittel zu sammeln, das den Antriebsmechanismus verlässt. Das gesammelte Schmiermittel wird wieder in den Verdichtungsbereich über einen Ansaugbereich des Verdichters eingeführt.

Claims (20)

1. Spiralverdichter mit:
einer stationären Spirale und einer bewegbaren Spirale, wobei die bewegbare Spirale und die stationäre Spirale zumindest eine Verdichtungskammer dazwischen definieren, wobei die Verdichtungskammer ein Kühlmittelgas komprimiert, das ein Schmiermittel enthält;
einem Antriebsmechanismus zum Orbitieren der bewegbaren Spirale, wobei der Antriebsmechanismus in einem Niederdruckbereich angeordnet ist; und
einem Einführdurchgang, der zumindest teilweise durch die bewegbare Spirale hindurch ausgebildet ist und die Verdichtungskammer mit dem Niederdruckbereich verbindet, um zu gestatten, dass etwas Kühlmittel in der Verdichtungskammer in den Niederdruckbereich zum Schmieren des Antriebsmechanismus durch das in dem Kühlmittel enthaltene Schmiermittel strömt, und wobei zumindest ein Teil des Einführdurchgangs wirksam ist, um die Strömungsrate des Kühlmittels durch diesen zu beschränken.

2. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Spirale einer Spiralwand aufweist und der Einführdurchgang in der Spiralwand ausgebildet ist.

3. Spiralverdichter gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Spitzendichtung, die an der Endfläche der Spiralwand der bewegbaren Spirale gepasst ist und von dieser vorsteht, wobei zumindest der Teil des Einführdurchgangs zwischen der Endfläche der Spiralwand und der stationären Spirale an einem Ort definiert ist, der von der Spitzendichtung versetzt ist.

4. Spiralverdichter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Spirale eine Basisplatte hat, die die Spiralwand stützt, und wobei der Einführdurchgang eine Öffnung durch die Spiralwand und die Basisplatte hat.

5. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Spirale eine Basisplatte hat und der Einführdurchgang eine Öffnung durch die Basisplatte aufweist.

6. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine exzentrische Antriebswelle zum Antreiben der bewegbaren Spirale mit einer orbitierenden Bewegung, einer Nabe an der Rückseite der bewegbaren Spirale und einem Lager, das zwischen der Narbe und der Antriebswelle angeordnet ist, wobei das Kühlmittel in einen Raum eingeführt wird, der von der Nabe umgeben ist.

7. Spiralverdichter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel von dem Raum zu der Gleitfläche des Lagers zur Schmierung strömt.

8. Spiralverdichter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum einen hohen Druck durch das von der Verdichtungskammer eingeführte Kühlmittel hat, wobei der Druck die Basisplatte der bewegbaren Spirale zu der Seite der stationären Spirale presst.

9. Spiralverdichter gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass das Lager ein Gleitlager ist, das Gleitflächen hat, die einander ausreichend nah sind, um eine Abdichtungswirkung dazwischen durchzuführen.

10. Spiralverdichter gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Gleitlager ist, das Schmiermittelfilme an den Gleitflächen ausbildet, um eine Abdichtungswirkung dazwischen durchzuführen.

11. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer Motorkammer, die einen Elektromotor als eine Leistungsquelle aufnimmt und mit dem Niederdruckbereich in Verbindung steht.

12. Spiralverdichter gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Schmiermittelsumpf in der Motorkammer, um das Schmiermittel zu sammeln, das von dem Kühlmittel getrennt wird.

13. Spiralverdichter gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Schmiermitteldurchgang zum Einführen von Schmiermittel von dem Sumpf in einen Ansaugbereich des Verdichters.

14. Spiralverdichter gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Verbindungsdurchgang zum Verbinden eines Ansaugbereichs des Verdichters mit der Motorkammer.

15. Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführdurchgang einen engen Durchgang aufweist, um die Kühlmittelströmung durch den Querschnitt des engen Durchgangs zu beschränken.

16. Spiralverdichter gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Spirale eine Spiralwand aufweist und der enge Durchgang in der Spiralwand ausgebildet ist.

17. Spiralverdichter gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Spirale eine Basisplatte hat, die die Spiralwand stützt, und wobei der Einführdurchgang eine Öffnung durch die Spiralwand und die Basisplatte aufweist.

18. Spiralverdichter gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Spirale eine Basisplatte hat, und wobei der Einführdurchgang eine Öffnung durch die Basisplatte aufweist.

19. Verfahren zum Schmieren eines Spiralverdichters, wobei der Spiralverdichter eine stationäre Spirale und eine bewegbare Spirale hat, wobei die bewegbare Spirale und die stationäre Spirale zumindest eine Verdichtungskammer dazwischen definieren, wobei die Verdichtungskammer ein Kühlmittelgas verdichtet, das ein Schmiermittel aufweist, und mit einem Antriebsmechanismus zum Orbitieren der bewegbaren Spirale, wobei der Antriebsmechanismus in einem Niederdruckbereich angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
einen Einführschritt zum Einführen von etwas von dem verdichtetem Kühlmittel in der Verdichtungskammer in den Niederdruckbereich;
einen Beschränkungsschritt zum Beschränken der Kühlmittelströmung in den Niederdruckbereich; und
einen Schmierschritt zum Schmieren des Antriebsmechanismus durch das Schmiermittel in dem Kühlmittel.

20. Verfahren zum Schmieren des Spiralverdichters gemäß Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen Trennungsschritt zum Trennen des Schmiermittels von dem Kühlmittel und einen Sammelprozess zum Sammeln des getrennten Schmiermittels nach der Schmierung.