DE112014003869B4

DE112014003869B4 - Spiralverdichter

Info

Publication number: DE112014003869B4
Application number: DE112014003869.5T
Authority: DE
Inventors: Yuki Ichise; Goshi IKETAKA; Takayuki Suzuki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: US20160160861A1; CN105452664B; WO2015025502A1; CN105452664A; JP6190663B2; US9739279B2; DE112014003869T5; JP2015040537A

Abstract

Horizontaler Spiralverdichter (1), welcher Folgendes umfasst:
einen Verdichtungsmechanismus (20), welcher eine umlaufende Schnecke (25) umfasst, welche konfiguriert ist, um in eine rotierende umlaufende Bewegung versetzt zu werden,
eine Hauptwelle (30), welche konfiguriert ist, um eine von einer Antriebsquelle erzeugte Rotationskraft an die umlaufende Schnecke (25) zu übertragen,
ein Lager (35), welches die Hauptwelle (30) drehbar lagert,
einen Ölvorratsbehälter (13), welcher konfiguriert ist, um im Betrieb temporär Schmieröl, das von durch den Verdichtungsmechanismus (20) geleitetem Kältemittel abgeschieden wurde, aufzunehmen,
einen Ölrücklaufkanal (24,15) zur Rückleitung des im Ölvorratsbehälter (13) gelagerten Schmieröls zu einer Stelle, die weiter vorgelagert ist als der Verdichtungsmechanismus (20),
wobei das Lager (35) mittels einer Spielpassung in eine Haltefläche (14a), welche einer Außenumfangsfläche des Lagers (35) zugewandt ist und das Lager hält, eingesetzt ist, und das im Ölvorratsbehälter (13) gelagerte Schmieröl einem Bereich der Passung über den Ölrücklaufkanal (24,15) zugeführt werden kann, und
einen Ableitungskanal (14d), welcher konfiguriert ist, um das zugeführte Schmieröl in einer Axialrichtung des Lagers (35), zwischen der Haltefläche (14a) und der Außenumfangsfläche des Lagers (35), welche der Haltefläche (14a) zugewandt ist, abzuleiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, welcher beispielsweise in einer Klimaanlage eines Fahrzeugs eingesetzt wird.
Ein in einem Klimatisierungsapparat verwendeter Spiralverdichter umfasst eine stationäre Schnecke und eine umlaufende Schnecke, wobei jede Schnecke eine Spiralhülle aufweist, wie beispielsweise in der JP 2008-208 717 A dargelegt. Sodann wird die umlaufende Schnecke in eine sich drehend umlaufende Bewegung bezüglich der stationären Schnecke versetzt, und das Fassungsvermögen einer Druckkammer, welche zwischen beiden Schneckenseitenwänden ausgestaltet ist, wird vermindert, wodurch ein Kältemittel im Inneren der Druckkammer verdichtet wird.
Wenn die umlaufende Schnecke in die umlaufende Bewegung versetzt wird, führt dies im Spiralverdichter zu Vibrationen. Diese Vibrationen gründen auf verschiedenen Schwingungsquellen, wie Drehmomentänderung der umlaufenden Schnecke und Druckimpulsen des Kältemittels, wenn das Kältemittel verdichtet wird. Die Vibrationen aus den Schwingungsquellen pflanzen sich zu einer Hauptwelle (Kurbelwelle) fort, welche eine Drehantriebskraft von einer Antriebsstromversorgung an die umlaufende Schnecke überträgt, und werden weiter an ein Gehäuse, welches eine Außenhülle des Spiralverdichters bildet, über ein Lager, welches die Hauptwelle rotierbar lagert, übertragen, und nach außerhalb des Spiralverdichters geleitet.
Die DE 60 2004 009 026 T2 offenbart einen Spiralverdichter mit einem Gehäuse, in dem ein Spiral-Verdichtungsmechanismus und ein Antriebsmotor vorgesehen sind. Eine Hauptwelle des Verdichtungsmechanismus ist an einem Hauptlager gelagert und durch den Elektromotor angetrieben.
Die DE 102 13 256 A1 offenbart einen elektrisch angetriebenen Spiralverdichter und ein Verfahren zum Zirkulieren von Schmieröl im Gehäuse, um eine Schnecke des Verdichtungsmechanismus und ein Lager zu schmieren.
Die DE 40 92 019 C2 offenbart einen weiteren Spiralverdichter mit einem Gehäuse, in dem ein Spiral-Verdichtungsmechanismus und ein Elektromotor zum Antrieb desselben angeordnet sind. Die Druckschrift befasst sich auch mit der Schmierung eines Lagers der Hauptwelle im Gehäuse.
Die DE 38 25 690 C2 offenbart eine Ölzuführungsvorrichtung für einen Spiralverdichter.
Die US 2013/0189143 A1 offenbart einen weiteren motorgetriebenen Spiralverdichter.
Die US 8202071 B2 offenbart ebenfalls einen weiteren motorgetriebenen Spiralverdichter.
Wenn der Spiralverdichter in einem Klimatisierungsapparat eines Fahrzeugs eingesetzt wird, müssen die Vibrationen und das mit den Vibrationen verbundene Geräusch vermindert werden, um Geräuschlosigkeit im Fahrzeuginnenraum sicherzustellen. Deshalb wurden bis in die heutige Zeit verschiedene Vorschläge unterbreitet, die Vibrationen im Spiralverdichter für ein Fahrzeug zu vermindern. Beispielsweise schlägt die JP 2008-208 717 A die Unterdrückung des Auftretens von Geräuschen bei Elementen, welche die Hauptwelle bilden, vor. Trotz der Vorschläge bis zum heutigen Tag ist es jedoch nicht einfach, Vibrationen und Geräusche zu unterdrücken.
Demzufolge ist es angesichts des vorstehend genannten Vibrationsübertragungswegs ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Spiralverdichter bereitzustellen, welcher dazu fähig ist, Vibrationen und Geräusche vom Spiralverdichter durch Unterdrückung der Übertragung von Vibrationen von einem Lager an ein Gehäuse zu vermindern.
Auf Grundlage eines solchen Ziels umfasst ein horizontaler Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung die Merkmale des Patentanspruches 1, umfassend: einen Verdichtungsmechanismus, welcher eine umlaufende Schnecke aufweist, die in eine sich drehend umlaufende Bewegung versetzt wird, eine Hauptwelle, welche eine durch eine Antriebsquelle erzeugte Rotationskraft an die umlaufende Schnecke überträgt, einen Ölvorratsbehälter, in welchem temporär Schmieröl, das von durch den Verdichtungsmechanismus geleitetem Kältemittel abgeschieden wurde, gelagert wird, sowie einen Ölrücklaufkanal, durch den im Ölvorratsbehälter gelagertes Schmieröl an einen dem Verdichtungsmechanismus vorgelagerten Ort zurückbefördert wird.
Im Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung wird ein Lager mittels einer Spielpassung in eine Haltefläche, welche einer Außenumfangsfläche des Lagers zugewandt ist und das Lager hält, eingepasst, und im Ölvorratsbehälter gelagertes Schmieröl wird an einen Bereich der Passung über den Ölrücklaufkanal zugeführt.
Es sollte beachtet werden, dass sich in der vorliegenden Erfindung „vorgelagert“ und „nachgelagert“ auf die Flussrichtung des Kältemittels beziehen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zur Passung des Lagers, welches eine Spielpassung ist, das Schmieröl, welches in dem im horizontalen Spiralverdichter enthaltenen Ölvorratsbehälter gelagert wird, dem Bereich der Passung zugeführt, wodurch in diesem Bereich ein Ölfilm gebildet wird. Dieser Ölfilm wirkt als ein Dämpfer, welcher die Vibrationen des Lagers abschwächt und dadurch die Übertragung der Vibrationen vom Lager an das Gehäuse unterdrückt, wodurch es möglich wird, die Vibrationen und Geräusche vom Spiralverdichter zu vermindern.
Im Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Ölrille, welche sich in einer Umfangsrichtung erstreckt, an einer oder beiden der Haltefläche und der Außenumfangsfläche des Lagers, welche der Haltefläche zugewandt ist, ausgeformt.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wächst eine Menge des im Bereich der Passung gelagerten Schmieröls um die Menge der Ölrille an, wodurch die sich aus dem Ölfilm ergebende Dämpfungswirkung verstärkt wird.
Im Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung ist ein Ableitungskanal, welcher das zugeführte Schmieröl in einer Axialrichtung vom Lager ableitet, zwischen der Haltefläche und der Außenumfangsfläche des Lagers, welche der Haltefläche zugewandt ist, vorgesehen.
Gemäß der Erfindung ist der Ableitungskanal vorgesehen, wodurch es möglich wird, das Schmieröl, welches als ein Dämpfer für mechanische Elemente, die Schmierung benötigen, wirkt, gezielt zuzuführen.
Im Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung ist, wenn vorzugsweise ein Sprengring, der den Abstand in Axialrichtung vom Lager reguliert, vorgesehen ist, der Sprengring so vorgesehen, dass der Sprengring, mit Ausnahme einer Spaltöffnung davon, den Bereich der Passung von der Axialrichtung blockiert, und die Spaltöffnung sich mit dem Ableitungskanal deckt.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Abschnitt, durch den das Schmieröl, welches den Ölfilm gebildet hat, abgeleitet wird, begrenzt, wodurch es möglich wird, das Schmieröl dem benötigten Bereich zuzuführen.
Im Spiralverdichter der vorliegenden Erfindung ist der Ableitungskanal vorzugsweise zu einem höchsten Bereich in einer Höhenrichtung vorgesehen.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, den mechanischen Elementen, welche unterhalb des Ableitungskanals vorgesehen sind, Schmieröl effizienter zuzuführen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zum Sitz des Lagers, welches eine Spielpassung ist, das Schmieröl, welches in dem im horizontalen Spiralverdichter enthaltenen Ölvorratsbehälter gelagert wird, dem Bereich der Passung zugeführt, wodurch es für den Ölfilm, welcher sich in dem Bereich gebildet hat, möglich wird, als ein Dämpfer zu wirken, der die Vibrationen des Lagers abschwächt. Somit wird gemäß dem Verdichter der vorliegenden Erfindung die Übertragung von Vibrationen vom Lager an das Gehäuse unterdrückt, wodurch es möglich wird, die Vibrationen und Geräusche vom Spiralverdichter zu vermindern.

ist ein teilweiser Längsschnitt, welcher einen elektrischen horizontalen Spiralverdichter der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
ist eine vergrößerte Teilansicht von .
ist eine vergrößerte Ansicht, welche eine nahe Umgebung eines Außenrings eines Hauptlagers der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, welcher entspricht, und die eine Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform, bei der ein Sprengring vorgesehen ist, veranschaulicht.
ist eine Querschnittsansicht der in veranschaulichten Abwandlung.
und sind vergrößerte Ansichten eines Abschnitts, welcher entspricht, und die eine Abwandlung der vorliegenden Ausführungsform, bei der eine Ölrille vorgesehen ist, veranschaulicht.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei welchem die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Spiralverdichter 1 des Horizontaltyps mit Energieversorgung über einen Wechselrichter angewandt wird.
Zuerst wird die Konfiguration des elektrischen Verdichters 1 mit Bezug auf und beschrieben.
Der elektrische Verdichter 1 umfasst ein Gehäuse 10, welches eine Außenhülle davon bildet, einen Verdichtungsmechanismus 20, welcher eine stationäre Schnecke 21 und eine umlaufende Schnecke 25, welche in der Klimaanlage eines Fahrzeugs genutztes Kältemittel verdichten, aufweist, eine Hauptwelle 30, welche die umlaufende Schnecke 25 antreibt, sowie einen Elektromotor 40, der die Hauptwelle 30 antreibt.
Das Gehäuse 10 weist eine dreiteilige Konstruktion auf, welche durch ein Kompressorgehäuse 11, ein Innengehäuse 14 sowie ein Motorgehäuse 16 gebildet wird. Jedes der Elemente wird durch Druckgießen, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellt. Die stationäre Schnecke 21 und die umlaufende Schnecke 25 werden durch Schmieden hergestellt.
Das Kompressorgehäuse 11 ist ein Element, welches in eine mit Boden versehene zylindrische Form ausgeformt wird, und die stationäre Schnecke 21 wird an der Bodenoberfläche befestigt. Eine Ableitungskammer 12, in welche von der stationären Schnecke 21 und der umlaufenden Schnecke 25 verdichtetes Kältemittel fließt, wird zwischen dem Kompressorgehäuse 11 und der stationären Schnecke 21 ausgeformt.
Ferner ist ein Ölvorratsbehälter 13 zwischen dem Kompressorgehäuse 11 und der stationären Schnecke 21 vorgesehen. Der Ölvorratsbehälter 13 ist ein Freiraum, welcher zwischen dem Kompressorgehäuse 11 und der stationären Schnecke 21 ausgeformt ist, und er nimmt das im aus einer Ableitungsöffnung 28 ausgeleiteten Kältemittel enthaltene Schmieröl vorübergehend auf. Es sollte beachtet werden, dass das im Kältemittel enthaltene Schmieröl durch einen Ölabscheider (nicht dargestellt) abgeschieden und dann zum Ölvorratsbehälter 13 geleitet wird. Das im Ölvorratsbehälter 13 gelagerte Schmieröl fließt durch einen Ölrücklaufkanal 24, welcher in der stationären Schnecke 21 ausgeformt ist, kehrt zu einer vorgelagerten Seite des elektrischen Verdichters 1 zurück, und wird in das Kältemittel eingebracht. Das Kältemittel, welches das Schmieröl enthält, wird durch den Verdichtungsmechanismus 20 verdichtet und dann in die Ableitungskammer 12 abgeleitet. Somit schmiert das Schmieröl gleitende Teile, wie ein Hauptlager 35, ein Sub-Lager 34, die stationäre Schnecke 21 und die umlaufende Schnecke 25, während es durch das Innere des elektrischen Verdichters 1 zirkuliert.
Es sollte beachtet werden, dass sich in der vorliegenden Ausführungsform „vorgelagert“ und „nachgelagert“ auf die Flussrichtung des Kältemittels beziehen.
Das Innengehäuse 14 ist so angeordnet, dass es zwischen dem Kompressorgehäuse 11 und dem Motorgehäuse 16 eingesetzt wird.
Das Hauptlager 35, welches die Hauptwelle 30 rotierbar lagert, wird am Innengehäuse 14 fixiert.
Ein Ölrücklaufkanal 15 ist im Innengehäuse 14 ausgeformt. Der Ölrücklaufkanal 15 ist mit dem Ölrücklaufkanal 24 in Verbindung gebracht, welcher an einem Ende der stationären Schnecke 21 vorgesehen ist, und sich an einer Haltefläche 14a öffnet, welche der Außenumfangsfläche eines Außenrings 35b ( ) des Hauptlagers 35 am anderen Ende zugewandt ist. Entsprechend umfasst der elektrische Verdichter 1 einen Ölrücklaufkanal für Schmieröl, welcher aus dem Ölrücklaufkanal 24 und dem Ölrücklaufkanal 15 zwischen dem Ölvorratsbehälter 13 und dem Hauptlager 35 (Außenring 35b) besteht.
Ein Stator 43 des Elektromotors 40 ist am Innenraum des Motorgehäuses 16 befestigt. Eine Eintrittsöffnung (nicht dargestellt), in welches das Kältemittel von außen einfließt, sowie ein Wechselrichtergehäusekasten 17 sind für das Motorgehäuse 16 vorgesehen.
Der Wechselrichtergehäusekasten 17 umfasst eine Öffnung, welche einen oberen, von einem Deckel 18 geschlossenen Teil aufweist, und beherbergt eine Wechselrichtervorrichtung 45, welche den Antrieb des Elektromotors 40 im Inneren des geschlossenen Raums steuert.
Die stationäre Schnecke 21 und die umlaufende Schnecke 25, welche den Verdichtungsmechanismus 20 bilden, gestalten eine geschlossene Druckkammer C, wie in veranschaulicht, und verdichten das Kältemittel.
Die stationäre Schnecke 21 umfasst eine befestigte Abschlussplatte 22 und eine spiralförmige fixierte Umwicklung 23, welche sich von der befestigten Abschlussplatte 22 hin zur umlaufenden Schnecke 25 erstreckt. Der Ölrücklaufkanal 24 ist in der befestigten Abschlussplatte 22 ausgeformt. Der Ölrücklaufkanal 24 ist an einem Ende mit dem Ölvorratsbehälter 13 und am anderen Ende mit dem Ölrücklaufkanal 15, welcher im Innengehäuse 14 ausgeformt ist, in Verbindung gebracht.
Die Ableitungsöffnung 28 ist in einem Mittelabschnitt der befestigten Abschlussplatte 22 vorgesehen, und das in der Druckkammer C verdichtete Kältemittel wird über die Ableitungsöffnung 28 in die Ableitungskammer 12 abgeleitet.
Die umlaufende Schnecke 25 umfasst eine umlaufende Abschlussplatte 26 und eine spiralförmige umlaufende Umwicklung 27, welche sich von der umlaufenden Abschlussplatte 26 hin zur stationären Schnecke 21 erstreckt. Die umlaufende Schnecke 25 wird von der Hauptwelle 30 und einem rotationsverhindernden Teil (Oldham-Ring) 39 gelagert, so dass sie in der Lage ist, umzulaufen.
Die umlaufende Abschlussplatte 26 umfasst eine zylindrische Nabe 29, welche sich zur Hauptwelle 30 hin auf eine Oberfläche, welcher der Hauptwelle 30 zugewandt ist, erstreckt. Ein Nadellager 38, welches eine Hülse 36, an welche die umlaufende Antriebskraft durch die Hauptwelle 30 übertragen wird, rotierbar lagert, ist auf der Nabe 29 angeordnet.
Die Hauptwelle 30 ist ein zylindrisches Element, welches vom Elektromotor 40 zur umlaufenden Schnecke 25 eingerichtet ist, und durch das Kompressorgehäuse 11 über das Sub-Lager 34 und das Hauptlager 35 gelagert wird, damit sie frei rotieren kann. Die Hauptwelle 30 umfasst eine zylindrische Kurbelwelle 30a, welche an einem Rotor 41 befestigt ist, ein scheibenförmiges Passstück 30b, welches einen größeren Durchmesser als jenen der Kurbelwelle 30a aufweist, sowie einen Kurbelzapfen 30c, welcher sich entlang einer Mittelachse von einer exzentrischen Position bezüglich der Mittelachse zur Kurbelwelle 30a erstreckt.
Die Kurbelwelle 30a ist so angebracht, dass die Mittelachse davon im Wesentlichen horizontal angeordnet ist, und die vom Rotor 41 und dem Stator 43 erzeugte Drehantriebskraft an die umlaufende Schnecke 25 überträgt.
Das Passstück 30b ist ein Teil, welches an das Hauptlager 35 angepasst ist und von diesem gelagert wird, und die Kurbelwelle 30a ist an einer ersten Oberflächenseite vorgesehen und der Kurbelzapfen 30c ist an einer zweiten Oberflächenseite in der Axialrichtung vorgesehen. Es sollte beachtet werden, dass das Passstück 30b durch das Hauptlager 35 gelagert wird, indem es in die Innenseite des Innenrings 35a ( ) des Hauptlagers 35 eingepresst wird.
Der Kurbelzapfen 30c überträgt die an die Kurbelwelle 30a übertragene Drehantriebskraft an die umlaufende Schnecke 25, wodurch sie die umlaufende Schnecke 25 zum Umlaufen antreibt. Der Kurbelzapfen 30c erstreckt sich von einer exzentrischen Position bezüglich der Mitte des Passstücks 30b entlang der Mittelachse der Kurbelwelle 30a hin zur umlaufenden Schnecke 25.
Das Hauptlager 35, wie in veranschaulicht, ist ein Radiallager, welches aus einem Innenring 35a, dem Außenring 35b, sowie einer Mehrzahl von kugelförmigen Wälzkörpern 35c, welche zwischen dem Innenring 35a und dem Außenring 35b vorgesehen sind, gefertigt ist. Der Innenring 35a lagert das Passstück 30b der Hauptwelle 30 und rotiert synchron mit der Rotation der Hauptwelle 30. Das Hauptlager 35 wird von einer Spielpassung (JISB0401) im Innengehäuse 14 gelagert und die Anbringung des Hauptlagers 35 und das Innengehäuse 14 sind ein besonderes Merkmal der vorliegenden Ausführungsform.
Die Hülse 36 ist zwischen dem Kurbelzapfen 30c und der Nabe 29 angeordnet. Die Hülse 36 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element, welches die Umlaufantriebskraft an die umlaufende Schnecke 25 überträgt. Ein Loch in der Kurbel 36a, durch welches ein Kurbelzapfen 30c eingeführt wird, ist in einer bezüglich der Mitte der Hülse 36 exzentrischen Position ausgeformt.
Das Nadellager 38, welches die Hülse 36 rotierbar lagert, ist zwischen der Hülse 36 und der Nabe 29 vorgesehen.
Ein Ausgleichsgewicht 37 ist auf dem Außenumfang der Hülse 36 vorgesehen. Das Ausgleichsgewicht 37 ist ein Element, welches eine Presskraft der umlaufenden Schnecke 25 in Bezug auf die stationäre Schnecke 21 reguliert und für Ausgeglichenheit sorgt.
Obwohl nicht dargestellt, sind ein Begrenzungsstift, welcher ein Element darstellt, das einen Rotationsradius der umlaufenden Schnecke 25 reguliert, sowie ein Begrenzungsloch, in welches der Begrenzungsstift eingeführt wird, in der Nähe der Hauptwelle 30 vorgesehen.
Der Elektromotor 40 wird von einem frequenzgeregelten Wechselstrom rotationsbetrieben und ist eine Antriebsquelle, welche die umlaufende Schnecke 25 zu einer sich drehend umlaufenden Bewegung antreibt.
Der Elektromotor 40, wie in veranschaulicht, umfasst den Rotor 41, welcher bewirkt, dass die umlaufende Schnecke 25 sich dreht und um die Hauptwelle 30 und den Stator 43 umläuft. Der Stator 43 wird mit von der Wechselrichtervorrichtung 45 geregeltem Wechselstrom versorgt.
Der Rotor 41 erzeugt durch ein vom Stator 43 gebildetes magnetisches Wechselstromfeld eine Drehantriebskraft und besteht aus einem in einer Zylinderform gestalteten Dauermagneten. Die Kurbelwelle 30a der Hauptwelle 30 ist am Rotor 41 befestigt.
Der Stator 43 bildet das magnetische Wechselstromfeld und dreht den Rotor 41 auf Grundlage des von der Wechselrichtervorrichtung 45 gelieferten Wechselstroms. Der Stator 43 ist an der inneren peripheren Oberfläche des Motorgehäuses 16 mit einem Verfahren wie Aufschrumpfung befestigt.
Die Wechselrichtervorrichtung 45 regelt den an den Stator 43 gelieferten Wechselstrom und ist im Inneren des Wechselrichtergehäusekastens 17 angeordnet. Die Wechselrichtervorrichtung 45 enthält eine Mehrzahl von Substraten, welche elektronische Elemente, wie einen Kondensator und einen Leistungstransistor beinhalten.
Als nächstes wird das Verfahren beschrieben, mit dem der elektrische Verdichter 1, welcher die oben beschriebene Konfiguration aufweist, das Kältemittel verdichtet.
Von außen zugeführter Gleichstrom wird durch ein elektronisches Element, wie dem Leistungstransistor der Wechselrichtervorrichtung 45, der Frequenzregelung unterworfen und an den Stator 43 geliefert.
Der Stator 43 bildet auf Grundlage des der Frequenzregelung unterworfenen Wechselstroms ein magnetisches Wechselstromfeld, und der Rotor 41 erzeugt durch Wechselwirkung mit dem gebildeten magnetischen Wechselstromfeld eine Drehantriebskraft. Die vom Rotor 41 erzeugte Drehantriebskraft wird an die Hauptwelle 30 übertragen.
Die Drehantriebskraft wird an die Kurbelwelle 30a und das Passstück 30b der Hauptwelle 30 übertragen, und der Kurbelzapfen 30c wird durch die Rotation des Passstücks 30b zum Umlauf angetrieben. Die umlaufende Bewegung des Kurbelzapfens 30c wird über die Hülse 36 und die Nabe 29 an die umlaufende Schnecke 25 übertragen. Die umlaufende Schnecke 25 wird angetrieben, sich zu drehen, während die rotierende Bewegung davon durch das rotationsverhindernde Teil 39 reguliert wird.
Wenn die umlaufende Schnecke 25 zur Rotation angetrieben wird, erfasst und verdichtet die Druckkammer C, welche zwischen der umlaufenden Schnecke 25 und der stationären Schnecke 21 ausgeformt ist, das vom Motorgehäuse 16 in das Innere des elektrischen Verdichters 1 eingeflossene Kältemittel. Im Besonderen erfasst die Druckkammer C das Kältemittel am äußeren peripheren Ende der stationären Schnecke 21 und der umlaufenden Schnecke 25. Sodann vermindert sich mit der Rotation der umlaufenden Schnecke 25 das Fassungsvermögen der Druckkammer C, während sie sich vom äußeren peripheren Ende hin zu einer mittleren Seite entlang der festen Hülle 23 und der umlaufenden Hülle 27 bewegt.
Das in der Druckkammer C verdichtete Kältemittel wird in die Ableitungskammer 12 über die Ableitungsöffnung 28 der stationären Schnecke 21 abgeleitet und vom Inneren der Ableitungskammer 12 nach außerhalb des Gehäuses 10 (Kompressorgehäuse 11) abgeleitet.
Das vom Kältemittel abgeschiedene Schmieröl, welches in die Ableitungskammer 12 floss, fließt in den Ölvorratsbehälter 13. Hier, während der elektrische Verdichter 1 antreibt, weist das Innere des Gehäuses 10 auf der Seite vorgeschalteter Elemente eine relativ niedrige Druckatmosphäre und auf der Seite nachgeschalteter Elemente eine relativ hohe Druckatmosphäre auf, wobei der Verdichtungsmechanismus 20 als eine Grenze wirkt. Dann wird der Schmieröl-Rücklaufkanal, welcher aus dem Ölrücklaufkanal 24 und dem Ölrücklaufkanal 15, welcher zwischen dem Ölvorratsbehälter 13 und dem Hauptlager 35 (Außenring 35b) vorgesehen ist, besteht, mit der Niederdruckatmosphäre an einem Ende der Seite des Hauptlagers 35 und der Hochdruckatmosphäre an einem Ende der Seite des Ölvorratsbehälters 13 in Verbindung gebracht. Entsprechend fließt das im Ölvorratsbehälter 13 gelagerte Schmieröl aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Hochdruckatmosphäre und der Niederdruckatmosphäre durch den Ölrücklaufkanal 24 und den Ölrücklaufkanal 15, in dieser Folge, und wird von der Haltefläche 14a des Innengehäuses 14 abgeleitet.
Das abgeleitete Schmieröl durchtränkt den Bereich, welcher den Außenring 35b des Hauptlagers 35, der von der Spielpassung auf der Innenseite der Haltefläche 14a gehalten wird, umgibt, und bildet, wie in veranschaulicht, einen Ölfilm OF zwischen dem Hauptlager 35 und der Haltefläche 14a. Dieser Ölfilm OF wirkt als ein Dämpfer in Bezug auf das Hauptlager 35. Entsprechend ist es möglich, zu unterdrücken, dass die im elektrischen Verdichter 1 erzeugten Vibrationen an das Gehäuse 10 über das Hauptlager 35 übertragen werden. Außerdem wird das Schmieröl, welches den Ölfilm OF bildet, kontinuierlich zugeführt, während der elektrische Verdichter 1 antreibt, wodurch es möglich wird, durch Bildung des Ölfilms die Dämpferwirkung in einer stabilen Art und Weise zu erzielen.
Während das Vorstehende die grundlegende Konfiguration und die Auswirkungen des elektrischen Verdichters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben hat, kann die vorliegende Erfindung verschiedene Varianten mit einschließen. Das Folgende beschreibt die Varianten der Reihe nach.
Der elektrische Verdichter 1 kann mit einem Sprengring 32 zum Fixieren des Hauptlagers 35, wie in und beschrieben, vorgesehen werden. Wenn die Temperatur des elektrischen Verdichters 1 während des Antreibens ansteigt, weist das aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Gehäuse 10 ein höheres Ausmaß an thermischer Ausdehnung auf als jenes des Hauptlagers 35, welches aus einer Eisenbasislegierung gefertigt ist, und aus diesem Grund ist der Sprengring 32 vorgesehen, um zu verhindern, dass das Hauptlager 35 aus der Axialrichtung gerät.
Der Sprengring 32 ist ein ringförmiges Metallelement, welches eine Spaltöffnung 32a umfasst, wobei ein Abschnitt davon in der Radialrichtung ausgeschnitten ist. Hier wird eine Außenkantenseite des Sprengrings 32 in eine Halterille 14c, welche dergestalt ausgeformt ist, dass sie sich in der Umfangsrichtung der inneren peripheren Oberfläche des Innengehäuses 14 erstreckt, eingeführt und am Innengehäuse 14 mit einem geeigneten Befestigungsmittel befestigt. Der Sprengring 32 ist dergestalt angeordnet, dass er sich in Berührung mit einer Endfläche in der Axialrichtung des Hauptlagers 35 befindet, wobei er dadurch eine Fixierfunktion des Hauptlagers 35 erfüllt.
Der Sprengring 32 ist so angeordnet, dass die Spaltöffnung 32a in einem obersten Bereich in der Höhenrichtung positioniert ist. Entsprechend ist der oberste bei der Spaltöffnung 32a vorgesehene Bereich in einer Lücke zwischen der Haltefläche 14a des Innengehäuses 14 und dem Außenring 35b des Hauptlagers 35 zur Außenseite hin offen, und der Bereich unterhalb dieses Bereichs ist durch den Sprengring 32 abgedichtet. Außerdem ist ein Ableitungskanal 14d auf der Haltefläche 14a des Innengehäuses 14 in Übereinstimmung mit dieser obersten Stellung ausgeformt.
Während das Schmieröl, welches den zwischen der Haltefläche 14a und dem Außenring 35b gebildeten Ölfilm erzeugt, aufgrund des vorstehend genannten Druckunterschieds nach oben in den obersten Bereich gedrückt wird, ist dieser Bereich nach außen hin offen und mit dem Ableitungskanal 14d versehen, wodurch bewirkt wird, dass das aufwärts gedrückte Schmieröl auf einfache Weise nach außen hin abgeleitet wird. Das abgeleitete Schmieröl tröpfelt zu gleitenden Elementen, wie der Hülse 36 und dem Nadellager 38, welche unterhalb der Ableitungsposition angeordnet sind, hin ab.
Wie oben beschrieben, wird die Position der Spaltöffnung 32a des Sprengrings 32, welcher das Hauptlager 35 festhält, gewählt, wodurch es möglich wird, einer Antriebsbuchse in zuverlässiger Art und Weise Schmieröl zuzuführen und somit die Zuverlässigkeit des elektrischen Verdichters 1 sicherzustellen.
Der elektrische Verdichter 1, wie in veranschaulicht, kann mit Ölrillen 35d, 35d vorgesehen werden, welche sich in der Umfangsrichtung der Außenumfangsfläche des Außenrings 35b des Hauptlagers 35 erstrecken. Mit der Maßnahme der Ölrillen 35d, 35d kann die Menge an Schmieröl, welche als ein Ölfilm zwischen der Haltefläche 14a und dem Außenring 35b vorhanden ist, erhöht werden, wodurch es möglich wird, die aus der Bildung des Ölfilms resultierende Dämpfungswirkung zu verbessern.
Die Ölrillen zur Steigerung der Menge an Schmieröl können auch an der Haltefläche 14a des Innengehäuses 14 vorgesehen werden, wie in veranschaulicht. Die Ausformung der Ölrillen 14b, 14b ist im Vergleich zur Ausformung der Ölrillen 35d, 35d auf der Außenumfangsfläche des Außenrings 35b hinsichtlich der mechanischen Bearbeitung einfach. Dies bedeutet, dass das Lager normalerweise mit der flachen Außenumfangsfläche des Außenrings bereitgestellt wird, und deshalb müssen die Ölrillen 35d, 35d durch erneute Ausführung eines Schneideverfahrens ausgeformt werden. Wenn umgekehrt die Ölrillen 14b, 14b auf dem Innengehäuse 14 vorgesehen werden, müssen die Ölrillen 14b, 14b lediglich gleichzeitig mit anderen Abschnitten während des Gießens ausgeformt werden, wodurch eine weitere mechanische Bearbeitung nicht erforderlich ist oder nur in geringem Ausmaß, insoweit die Endbearbeitung von Oberflächen der Ölrillen 14b, 14b notwendig ist, wird.
Die Ölrillen zur Erhöhung der Schmierölmenge können sowohl auf dem Außenring 35b des Hauptlagers 35 als auch der Haltefläche 14a des Innengehäuses 14 ausgeformt werden. Außerdem sind, während hier die Ölrillen in zwei Kanälen ausgeformt werden (Ölrillen 35d, 35d und Ölrillen 14b, 14b), die beiden Kanäle lediglich ein Beispiel. Auch die Ausformung von einem oder drei Kanälen sind möglich.
Während beispielsweise das Gehäuse 10 des elektrischen Verdichters 1 eine dreiteilige Konstruktion bildet, kann die vorliegende Erfindung ebenso auf einen elektrischen Verdichter eines Gehäuses, welches eine zweiteilige Konstruktion aufweist, angewandt werden.
Außerdem ist, während die Antriebsstromversorgung des Verdichtungsmechanismus 20 in der oben genannten Ausführungsform als der Elektromotor 40 dient, die Antriebsstromversorgung nicht darauf beschränkt, wodurch es möglich wird, dass die vorliegende Erfindung für einen Verdichter, welcher beispielsweise einen Automotor als die Antriebsstromversorgung aufweist, zum Einsatz kommen kann.
Bezugszeichenliste

1: Elektrischer Verdichter
10: Gehäuse
11: Kompressorgehäuse
12: Ableitungskammer
13: Ölvorratsbehälter
14: Innengehäuse
14a: Haltefläche
14b: Ölrille
14c: Halterille
15, 24: Ölrücklaufkanal
16: Motorgehäuse
17: Wechselrichter-Gehäusekasten
18: Deckel
20: Verdichtungsmechanismus
21: Stationäre Schnecke
22: Befestigte Abschlussplatte
23: Feste Hülle
25: Umlaufende Schnecke
26: Umlaufende Abschlussplatte
27: Umlaufende Hülle
28: Ableitungsöffnung
29: Nabe
30: Hauptwelle
30a: Kurbelwelle
30b: Passstück
30c: Kurbelzapfen
32: Sprengring
32a: Spaltöffnung
34: Sub-Lager
35: Hauptlager
35a: Innenring
35b: Außenring
35c: Wälzkörper
35d, 35d: Ölrille
36: Hülse
36a: Kurbelloch
37: Ausgleichsgewicht
38: Nadellager
39: Rotationsverhinderndes Teil
40: Elektromotor
41: Rotor
43: Stator
45: Wechselrichtervorrichtung
C: Druckkammer

Claims

Horizontaler Spiralverdichter (1), welcher Folgendes umfasst: einen Verdichtungsmechanismus (20), welcher eine umlaufende Schnecke (25) umfasst, welche konfiguriert ist, um in eine rotierende umlaufende Bewegung versetzt zu werden, eine Hauptwelle (30), welche konfiguriert ist, um eine von einer Antriebsquelle erzeugte Rotationskraft an die umlaufende Schnecke (25) zu übertragen, ein Lager (35), welches die Hauptwelle (30) drehbar lagert, einen Ölvorratsbehälter (13), welcher konfiguriert ist, um im Betrieb temporär Schmieröl, das von durch den Verdichtungsmechanismus (20) geleitetem Kältemittel abgeschieden wurde, aufzunehmen, einen Ölrücklaufkanal (24,15) zur Rückleitung des im Ölvorratsbehälter (13) gelagerten Schmieröls zu einer Stelle, die weiter vorgelagert ist als der Verdichtungsmechanismus (20), wobei das Lager (35) mittels einer Spielpassung in eine Haltefläche (14a), welche einer Außenumfangsfläche des Lagers (35) zugewandt ist und das Lager hält, eingesetzt ist, und das im Ölvorratsbehälter (13) gelagerte Schmieröl einem Bereich der Passung über den Ölrücklaufkanal (24,15) zugeführt werden kann, und einen Ableitungskanal (14d), welcher konfiguriert ist, um das zugeführte Schmieröl in einer Axialrichtung des Lagers (35), zwischen der Haltefläche (14a) und der Außenumfangsfläche des Lagers (35), welche der Haltefläche (14a) zugewandt ist, abzuleiten.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1, wobei eine sich in einer Umfangsrichtung erstreckende Ölrille (14b;35d) an einer oder beiden der Haltefläche (14a) und der Außenumfangsfläche des Lagers (35), welche der Haltefläche (14a) zugewandt ist, ausgeformt ist.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1 oder 2, welcher außerdem einen Sprengring (32) umfasst, welcher den Abstand in der Axialrichtung des Lagers (35) reguliert, wobei der Sprengring (32) dergestalt vorgesehen ist, dass der Sprengring (32), wobei eine Spaltöffnung (32a) davon ausgenommen ist, einen Bereich der Passung von der Axialrichtung versperrt, und die Spaltöffnung (32a) sich mit dem Ableitungskanal (14d) deckt.
Spiralverdichter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Ableitungskanal (14d) dergestalt vorgesehen ist, dass eine oberste Position in einer Höhenrichtung einbezogen ist.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 1, welcher außerdem Folgendes umfasst: ein erstes Gehäuse (11), welches den Verdichtungsmechanismus (20) aufnimmt, ein zweites Gehäuse (16), welches die Antriebsquelle aufnimmt, und ein drittes Gehäuse (14), welches dergestalt angeordnet ist, dass es zwischen dem ersten Gehäuse (11) und dem zweiten Gehäuse (16) eingesetzt ist, wobei die Haltefläche (14a) an dem dritten Gehäuse (14) ausgeformt ist.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 5, wobei ein Abschnitt des Ölrücklaufkanals (24,15) im dritten Gehäuse (14) ausgeformt ist.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 6, wobei sich ein Ende des Ölrücklaufkanals (24,25) an der Haltefläche (14a) öffnet.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 5, wobei der Ölvorratsbehälter (13) zwischen dem ersten Gehäuse (11) und einer stationären Schnecke (21), welche einen Teil des Verdichtungsmechanismus (20) bildet, ausgeformt ist.
Spiralverdichter (1) nach Anspruch 8, wobei ein Abschnitt des Ölrücklaufkanals (24,15) in der stationären Schnecke (21) ausgeformt ist.