DE19959417C2 - Spiralkompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spiralkom­ pressor, und insbesondere auf einen Spiralkompressor, bei dem Öl von einer Ansaugöffnung in das Innere eines Gehäuses einge­ führt wird, wenn der Kompressor zusammengesetzt ist.

Als Spiralkompressor ist ein Fluidverdrängungsgerät, bei dem ein Paar von Spiralelementen ineinander mit einer winkelmäßi­ gen und radialen Versetzung eingreifen. Die umlaufende Bewe­ gung zwischen dem Paar von Spiralelementen erzeugt Fluidta­ schen, die sich nach innen bewegen und sich im Volumen ändern, so daß ein aus einer Ansaugkammer in die Fluidtaschen ange­ saugtes Fluid komprimiert wird. Das komprimierte Fluid wird von den Fluidtaschen zu einer Auslaßkammer ausgegeben.

Ein gattungsgemäßer Spiralkompressor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus der DE 199 47 132 A1 be­ kannt.

Zum Beispiel weist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein bekannter Spiralkompressor ein Gehäuse 10 auf. Das Gehäuse 10 weist ein hinteres Gehäuse 101 und ein vorderes Gehäuse 100 auf. Das vordere Gehäuse 100 weist einen zylindrischen Abschnitt großen Durchmessers 103, der an einem offenen Ende des hinteren Ge­ häuses 101 befestigt ist, und einen zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers 104 auf. Das hintere Gehäuse 101 und das vordere Gehäuse 100 sind miteinander koaxial ausgerichtet.

Eine Antriebswelle 11 ist auf einer Mittelachse X des Gehäuses 10 vorgesehen. Die Antriebswelle 11 erstreckt sich in das In­ nere des Gehäuses 10 durch den zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers 105 des vorderen Gehäuses 100. Die Antriebswelle 11 weist einen Abschnitt kleinen Durchmessers 11a, der von dem zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers 105 des vorderen Gehäuses 100 umgeben ist, und einen Abschnitt großen Durchmes­ sers 11b, der von dem zylindrischen Abschnitt großen Durchmes­ sers 103 des vorderen Gehäuses 100 umgeben ist, auf. Ein An­ triebszapfen 12 ist an dem Ende des Abschnittes großen Durch­ messers 11b befestigt. Der Antriebszapfen 12 erstreckt sich parallel zu der Achse X und an einer Position exzentrisch zu der Achse X. Der Abschnitt großen Durchmessers 11b ist drehbar in dem zylindrischen Abschnitt großen Durchmessers 103 über ein Nadellager 13 gelagert. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 11a ist drehbar in dem zylindrischen Abschnitt kleinen Durch­ messers 105 über ein Kugellager 14 gelagert.

Eine elektromagnetische Kupplung 15 ist auf der äußeren Ober­ fläche des zylindrischen Abschnittes kleinen Durchmesser 105 gelagert und dreht sich mittels eines Lagers 15d. Die elektro­ magnetische Kupplung 15 weist eine Riemenscheibe 15a, die mit einer externen Antriebsquelle (nicht gezeigt) über einen V- Riemen (nicht gezeigt) verbunden ist, und eine Rotationsübertragungsplatte 15c, die an dem Ende des Abschnittes kleinen Durchmessers 11a befestigt ist, auf. Die Antriebswelle 11 wird durch die externe Antriebsquelle über den Kupplungsmechanismus angetrieben.

Ein erstes Spiralteil 16, das als ein festes Spiralteil be­ kannt ist, und ein zweites Spiralteil 20, das als ein umlau­ fendes Spiralteil bekannt ist, sind in dem hinteren Gehäuse 101 vor­ ge­ sehen. Das erste Spiralteil 16 weist eine scheibenartige erste Endplatte 16a, die koaxial entlang der Achse X vorgesehen ist und in das hintere Gehäuse 101 eingepaßt ist, und ein erstes Spiralelement 16b, das sich axial in ein Inneres des hinteren Gehäuses 101 von einer Oberfläche der ersten Endplatte 16a er­ streckt, auf. Ein Vorsprung 16c ist auf einer gegenüberliegen­ den Oberfläche der ersten Endplatte 16a gebildet. Die obere Oberfläche des Vorsprungs 16c steht in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Bodenabschnittes 101a. Das erste Spiralteil 16 ist an dem hinteren Gehäuse 101 durch eine in den Vorsprung 16c durch einen Bodenabschnitt 101a eingeführte Schraube 17 befestigt. Das Innere des hinteren Gehäuses 101 ist in eine Ansaugkammer 18 und eine Auslaßkammer 19 durch die erste End­ platte 16a des ersten Spiralteiles 16 unterteilt.

Das zweite Spiralteil 20 ist benachbart zu dem ersten Spi­ ralteil 16 in dem hinteren Gehäuse 101 vorgesehen. Das Spi­ ralteil 20 weist eine scheibenartige zweite Endplatte 20a, die entlang einer Achse Y vorgesehen ist, die radial von der Achse X um einen Betrag rs versetzt ist, und ein zweites Spiralele­ ment 20b, das sich axial in das Innere des hinteren Gehäuses 101 von einer Oberfläche der, zweiten Endplatte 20a erstreckt, auf. Weiter weist das zweite Spiralteil 20 einen ringförmigen Vorsprung 20c auf, der auf einer gegenüberliegenden Oberfläche der zweiten Endplatte 20a gebildet ist. Die Achse Y der zweiten Endplatte 20a ist exzentrisch von der Achse X um den Be­ trag rs versetzt. Das zweite Spiralelement 20b des zweiten Spiralteiles 20 steht in Eingriff mit einem ersten Spiralele­ ment 16b des ersten Spiralteiles 16 mit einer Winkelversetzung von 180 Grad.

Eine Ansaugöffnung 18a, die mit der Ansaugkammer 18 in Verbin­ dung steht, und eine Auslaßöffnung 19a, die mit der Auslaßkam­ mer 19 in Verbindung steht, sind in dem hinteren Gehäuse 101 vorgesehen. Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, die Ansaugöff­ nung 18a öffnet sich vor dem zweiten Spiralelement 20b des zweiten Spiralteiles 20. Obwohl sich das zweite Spiralteil 20 gemäß einer Umlaufbewegung bewegt, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das zweite Spiralelement 20b an einer Position nahe der Ansaugöffnung 18a derart angeordnet, daß die Ansaugöffnung 18a fast von der äußeren Oberfläche des zweiten Spiralelementes 20b geschlossen ist. Solch eine Ausrichtung kann in einem Kom­ pressor für eine Klimaanlage für Fahrzeuge so verwendet wer­ den, daß die Kompressorgröße verringert ist. Typischerweise wird Öl anfänglich in die Ansaugkammer 18 durch die Ansaugöff­ nung 18a eingegeben und in dem Gehäuse 100 eingeschlossen, wenn der Kompressor zusammengesetzt wird.

Eine exzentrische Buchse 21 ist drehbar in dem Vorsprung 20c über ein Nadellager 22 vorgesehen. Die exzentrische Buchse 21 ist als ein zylindrischer Körper mit einer relativ großen Dic­ ke gebildet und koaxial zu der zweiten Endplatte 20a vorgese­ hen. Ein exzentrisches Durchgangsloch 21a erstreckt sich par­ allel zu der Achse X und ist in der exzentrischen Buchse 21 definiert. Ein Gegengewicht 23 ist an der exzentrischen Buchse 21 befestigt. Das Gegengewicht 23 erstreckt sich in die radia­ le Richtung der exzentrischen Buchse 21. Der Antriebszapfen 12 ist an dem Ende des Abschnittes großen Durchmessers 11b der Antriebswelle 11 befestigt und ist gleitfähig in das Durch­ gangsloch 21a der exzentrischen Buchse 21 eingeführt. Ein Zapfen 21b ist an der exzentrischen Buchse 21 befestigt und ver­ bindet die exzentrische Buchse 21 und das Gegengewicht 23 mit­ einander.

Eine Laufbahn 24 ist als eine Ringplatte gebildet und an der Endoberfläche des zylindrischen Abschnittes großen Durchmes­ sers 103 des vorderen Gehäuses 100 befestigt. Eine Laufbahn 25 ist als eine Ringplatte gebildet und so positioniert, daß sie der Laufbahn 24 zugewandt ist. Die Laufbahn 25 ist an der Sei­ tenoberfläche der zweiten Endplatte 20a des zweiten Spiraltei­ les 20 befestigt. Eine Mehrzahl von Kugeln 26 zwischen die Laufbahnen 24 und 25 eingefügt. Die Laufbahnen 24 und 25 und die Kugeln 26 bilden einen Kugelkupplungsmechanismus zum Ver­ hindern der Drehung des zweiten Spiralteiles 20, während der Umlauf des zweiten Spiralteiles 20 ermöglicht ist.

Bei solch einem Spiralkompressor rollen die Kugeln 26 entlang eines kreisförmigen Weges, wie er zwischen den Laufbahnen 25 und 26 definiert ist, der ungefähr den gleichen Radius wie der Radius des Umlaufes rs des zweiten Spiralteiles 20 aufweist. Die Kugeln 26 können rollen, während sie gegen die Laufbahnen 24 und 25 gepreßt werden. Folglich läuft das zweite Spiralteil 20 um, während eine vorbestimmte Winkelbeziehung relativ zu dem vorderen Gehäuse 100 und relativ zu dem ersten Spiralteil 16 aufrechterhalten wird.

Wenn der Spiralkompressor anfänglich zusammengesetzt wird, wird Öl in die Ansaugkammer 18 durch die Ansaugöffnung 18a eingeführt. Wenn jedoch Öl in die Ansaugkammer 18 eingeführt wird, wenn das zweite Spiralelement 20b des zweiten Spiraltei­ les 20 an einer Position nahe der Ansaugöffnung 18a angeordnet ist, so daß die Ansaugöffnung 18a ziemlich durch die äußere Oberfläche des zweiten Spiralelementes 20b geschlossen ist, kann Öl von der Ansaugöffnung 18a zu dem Äußeren des Kompres­ sors überfließen. Dieses Überfließen kann auftreten, da das Öl nicht vollständig in die Ansaugkammer 18 durch die Ansaugöff­ nung 18a eintritt. Insbesondere, wenn Öl mit einer erhöhten Flußrate eingeführt wird, kann Öl von der Ansaugkammer 18a zu dem Äußeren des Kompressors überfließen. Zum Vermeiden des Überfließens wird Öl in die Ansaugkammer 18 eingeführt, nach­ dem die Position des zweiten Spiralelementes 20b des zweiten Spiralteiles 20 von der Ansaugöffnung 18a durch Drehen der An­ triebswelle 11 mit der Hand weg verschoben ist. Solch ein Vor­ gang verbraucht Zeit, wodurch die Produktivität der Zusammen­ bautätigkeiten des Kompressors verringert wird.

Folglich wäre es wünschenswert, einen verbesserten Aufbau für einen Spiralkompressor vorzusehen, der die Einführung von Öl mit einer erhöhten Flußrate unabhängig von der Position des Spiralteiles ermöglicht, wenn der Kompressor zusammengesetzt wird, wodurch die Produktivität der Zusammenbautätigkeiten des Kompressors verbessert werden sollten.

Diese Aufgabe wird mittels eines Spiralkompressors gemäß An­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Spiralkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie folgt aufgebaut. Der Spiralkompressor weist ein Gehäuse mit einer Ansaugkammer und einer Auslaßkammer und einer in einer Wand des Gehäuses vorgesehenen Ansaugöffnung auf, die sich in die Ansaugkammer öffnet. Der Kompressor weist ein erstes Spi­ ralteil auf, das in dem Gehäuse vorgesehen ist und eine erste Endplatte aufweist, von der sich ein erstes Spiralelement axial in ein Inneres des Gehäuses erstreckt. Der Kompressor weist auch ein zweites Spiralteil auf, das für eine nicht dre­ hende Umlaufbewegung relativ, zu dem ersten Spiralteil in dem Inneren des Gehäuses vorgesehen ist. Das zweite Spiralteil weist eine zweite Endplatte auf, von der sich ein zweites Spi­ ralelement axial in das Innere des Gehäuses erstreckt. Das erste und das zweite Spiralelement sind mit einer winkelmäßigen und radialen Versetzung zum Herstellen einer Mehrzahl von Li­ nienkontakten ineinander gepaßt, die mindestens ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen abgrenzen. Der Kompressor weist ei­ nen Antriebsmechanismus auf, der betriebsmäßig mindestens mit einem von dem ersten und dem zweiten Spiralteil verbunden ist, zum Bewirken der relativen Umlaufbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Spiralteil und den Linienkontakten, so daß die Fluidtaschen sich nach innen bewegen und sich im Volumen än­ dern. Somit wird ein Fluid aus der Ansaugkammer in die Fluid­ taschen angesaugt und komprimiertes Fluid wird von den Fluid­ taschen in die Auslaßkammer ausgegeben.

Der Spiralkompressor weist eine Rille auf, die auf einer der inneren Oberfläche des Gehäuses und der äußeren Umfangsober­ fläche von dem ersten oder dem zweiten Spiralelement gebildet ist. Die Rille erstreckt sich in Umfangsrichtung im Bereich der Ansaugöffnung zum Bilden eines Ölpfades zum Einführen von Öl in das Innere des Gehäuses.

Bei dem Spiralkompressor kann sich die Rille entlang des ge­ samten Umfanges des Gehäuses erstrecken. Eine kissenförmige Ausbuchtung kann auf einer äußeren Oberfläche des Gehäuses in Höhe der Rille gebildet werden.

Bei dem Spiralkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Rille eingearbeitet, wenn das Gehäuse oder das Spiralele­ ment oder beide bearbeitet werden. Da sich die Rille in der Umfangsrichtung des Gehäuses an einer Position benachbart zu der Ansaugöffnung erstreckt, kann ein Ölpfad so gebildet wer­ den, daß er die Ansaugöffnung mit dem Inneren der Ansaugkammer verbindet unabhängig von der. Position des Spiralelementes, während der Kompressor zusammengesetzt wird. Folglich kann Öl in die Ansaugkammer durch die Ansaugöffnung unabhängig von der Position des Spiralelementes eingefüllt werden, ohne daß das Überfließen des Öles aus der Ansaugöffnung zu der Außenseite des Gehäuses verursacht wird. Selbst wenn daher das Spiralele­ ment an einer Position nahe der Ansaugkammer angeordnet ist, kann der Öleinführungsweg durch die Rille gebildet sein, und Öl kann in die Ansaugkammer eingeführt werden.

Da die innere Umfangsoberfläche des Gehäuses durch Drehen be­ arbeitet wird, kann die sich über den gesamten Umfang der in­ neren Umfangsoberfläche erstreckende Rille auf eine einfache Weise eingearbeitet werden. Wenn weiter die kissenförmige Aus­ buchtung auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses an einer Po­ sition entsprechend der Rille gebildet wird, wobei bevorzugt das gleiche Material wie das des Gehäuses benutzt wird, kann die lokale Festigkeit des Gehäuses verstärkt werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine vertikale Querschnittansicht eines Spiralkompressors gemäß einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines Spiralkom­ pressors gemäß einer anderen Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine vertikale Querschnittsansicht eines bekannten Spiralkompressors.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 1; ein Spiralkompressor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Spiralkompressor 1 einen im wesentlichen ähnlichen Aufbau zu dem des in Fig. 3 gezeig­ ten Spiralkompressors mit der Ausnahme eines Ölpfades 2 und den anderen unten beschriebenen Merkmalen auf. Daher wird in bezug auf jene Merkmale des Spiralkompressors 1 ähnlich zu je­ nen des in Fig. 3 gezeigten Spiralkompressor die Erläuterung dieser Merkmale weggelassen, und die gleichen Bezugszeichen wie jene in Fig. 3 werden zugeordnet.

Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Spiralelement 20b des zweiten Spiralteiles 20 so vorgesehen, daß die äußere Um­ fangsoberfläche des zweiten Spiralelementes 20b der Ansaugöff­ nung 18a zugewandt ist, die in dem hinteren Gehäuse 101 vorge­ sehen ist.

Fig. 1 zeigt, daß das zweite Spiralelement 20b an einer Posi­ tion am nächsten zu der Ansaugöffnung 18a derart angeordnet ist, daß die Ansaugöffnung 18a im wesentlichen durch das zwei­ te Spiralelement 20b während der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles 20 geschlossen ist. Somit kann nur eine kleine Lücke zwischen der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 101 und der äußeren Umfangsoberfläche des zweiten Spiralele­ mentes 20b gebildet werden.

Bei diese Ausführungsform ist eine erste Rille 101g auf der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 101 definiert. Die erste Rille 101g erstreckt sich in der Umfangsrichtung über den gesamten Umfang der inneren Oberfläche des hinteren Gehäu­ ses 101. Weiter ist eine zweite Rille 20g auf der äußeren Um­ fangsoberfläche des zweiten Spiralelementes 20b des zweiten Spiralteiles 20 definiert. Die zweite Rille 20g erstreckt sich in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsoberfläche des zwei­ ten Spiralelementes 20b. Die erste und die zweite Rille 101g und 20g sind von der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 101 bzw. von der äußeren Umfangsoberfläche des zweiten Spira­ lelementes 20b gebildet. Die erste und die zweite Rille 101g und 20g bilden einen Ölpfad 2, der sich in einer Umfangsrich­ tung innerhalb des Gehäuses 10 erstreckt. Der Ölpfad 2 bildet einen Öleinführungsweg, in dem die Ansaugöffnung 18a enthalten ist, der Öl in die Ansaugkammer 18 durch die Ansaugöffnung 18a einführen kann, nachdem der Kompressor 1 zusammengesetzt ist.

Durch die Ansaugöffnung 18a eingeführtes Öl kann in die An­ saugkammer 18 entlang des Ölpfades 2 fließen. Wenn das zweite Spiralteil 20 so angeordnet ist, daß die äußere Umfangsober­ fläche des zweiten Spiralelementes 20b nahe der Ansaugöffnung 18a ist, kann Öl in die Ansaugkammer 18 durch den Ölpfad 2 eingeführt werden, da der Ölpfad 2 so definiert ist, daß der Ölpfad 2 mit der Öffnung der Ansaugöffnung 18a in Verbindung steht. Daher kann Öl unabhängig von der Position des zweiten Spiralteiles 20 eingeführt werden. Folglich ist es nicht not­ wendig, die Position der zweiten Spiralteiles 20 einzustellen, wenn Öl eingeführt wird, wodurch die Zusammenbautätigkeiten vereinfacht werden. Da weiterhin Öl glatt in die Ansaugkammer 18 durch die Ansaugöffnung 18a und entlang des Ölpfades 2 ein­ geführt werden kann, kann das Überfließen des Öles zu der Au­ ßenseite des Gehäuses 10 verhindert werden, selbst bei einer vergrößerten Flußrate für die Öleinführung. Die vergrößerte Flußrate für die Öleinführung kann die Herstellungsproduktivi­ tät des Kompressors 1 vergrößern.

Obwohl die Rille 101g auf der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 101 definiert ist und die Rille 20g auf der äußeren Umfangsoberfläche des zweiten Spiralelementes 20b definiert ist, braucht nur eine dieser Rillen auf einer der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 101 oder der äußeren Umfangs­ oberfläche des zweiten Spiralelementes 20b definiert zu wer­ den. Weiter kann das erste Spiralelement 16b eine Rille im we­ sentlichen ähnlich zu der Rille 20g enthalten.

Fig. 2 zeigt einen Rillenbildungsabschnitt eines Spiralkom­ pressors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine kissenförmige Ausbuchtung 101m ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des hinteren Gehäuses 101 an einer Po­ sition entsprechend der Rille 101g gebildet. Die kissenförmige Ausbuchtung 101m kann aus dem gleichen Material wie das des hinteren Gehäuses 101 gebildet sein. Bei solch einem Aufbau gewinnt der dünne Abschnitt des hinteren Gehäuses 101, der durch Einarbeiten der Rille 101a gebildet wird, in der Dicke durch den Kissenabschnitt 101m. Wenn daher die Rille 101g in der inneren Oberfläche des hinteren Gehäuses 101 eingearbeitet ist, kann der Rillenabschnitt ausreichend verstärkt werden, wodurch die lokale Festigkeit des Rillenabschnittes vergrößert werden kann.

Claims (3)

1. Spiralkompressor (1) mit:
einem Gehäuse (10, 101) mit einer Ansaugkammer (18) und einer Auslaßkammer (19) darin;
einer in einer Wand des Gehäuses (10, 101) vorgesehenen Ansau­ göffnung (18a), die sich zu der Ansaugkammer (18) öffnet;
einem in dem Gehäuse (10, 101) vorgesehenen ersten Spiralteil (16) mit einer ersten Endplatte (16a), von der sich ein erstes Spiralelement (16b) axial in ein Inneres des Gehäuses (10, 101) erstreckt;
einem zweiten Spiralteil (20), das für eine nicht drehende, umlaufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil (16) in dem Inneren des Gehäuses (10, 101) Vorgesehen ist und eine zweite Endplatte (20a) aufweist, von der sich ein zweites Spi­ ralelement (20b) axial in das Innere des Gehäuses (10, 101) erstreckt;
wobei das erste und das zweite Spiralelement (16b, 20b) mit einer winkelmäßigen und radialen Versetzung ineinandergreifen zum Herstellen einer Mehrzahl von Linienkontakten, die minde­ stens ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen abgrenzen;
einem Antriebsmechanismus, der mit dem ersten oder dem zweiten Spiralteil (16, 20) verbunden ist, zum Bewirken einer relati­ ven Umlaufbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Spi­ ralteil (16, 20) und den Linienkontakten, wodurch sich die Fluidtaschen nach innen bewegen und sich im Volumen derart än­ dern, das ein Fluid von der Ansaugkammer (18) in die Fluidta­ schen angesaugt wird und ein komprimiertes Fluid von den Flu­ idtaschen in die Auslaßkammer (19) ausgegeben wird; gekenn­ zeichnet durch
eine Rille (20g, 101g), die auf einer inneren Umfangsoberflä­ che des Gehäuses (10, 101) und/oder einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten oder zweiten Spiralelementes (166, 20b) ge­ bildet ist;
wobei sich die Rille (20g, 101g) in Umfangsrichtung im Bereich der Ansaugöffnung (18a) zum Bilden eines Ölpfades zum Einfüh­ ren von Öl in das Innere des Gehäuses (10, 101) erstreckt.

2. Spiralkompressor nach Anspruch 1, bei dem die Rille (101g) sich entlang des gesamten Umfanges des Gehäuses (101) erstreckt.

3. Sprialkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem die Wand des Gehäuses (101) in Höhe der Rille (101g) eine kissenförmige Ausbuchtung (101m) aufweist.