DE2301609A1

DE2301609A1 - Drehkolbenkompressor

Info

Publication number: DE2301609A1
Application number: DE2301609A
Authority: DE
Inventors: Dean Cecil Rinehart
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-01-18
Filing date: 1973-01-13
Publication date: 1973-07-26
Also published as: FR2168794A5; IT978144B; JPS5610474B2; US3743454A; JPS4882413A

Description

Drehkolbenkompressor

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenkompressoren und insbesondere auf hermetisch abgeschlossene Drehkolbenkompressoren, wie sie insbesondere in Gefriersystemen und ähnlichem verwendet werden

Eine bekannte Art von Drehkolbenkompressoren enthält eine zylinderförmige Wand, die einen Kompressionszylinder umgibt, einen Rotor, der in dem Zylinder exzentrisch angebracht ist, und eine Schaufel oder Platte, die auf der Zylinderwänd gleitend angebracht ist, so daß ihr Innenende mit dem Umfang des Rotors in Eingriff steht, um den Zylinder in eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite zu unterteilen. Im Betrieb eines derartigen Kompressors muß die Schaufel in einem kontinuierlichen, dichtenden Eingriff mit der Rotoroberfläche gehalten werden. Zu diesem Zweck werden normalerweise eine oder mehrere Druckfedern verwendet, die zwischen dem Außen-ende der Schaufel und einer geeigneten

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starren Halterung angeordnet sind. Derartige Federn sind für Drehkolbenkompressoren mit kleiner Verschiebung zufriedenstellend gewesen, in denen der maximale Abstand zwischen dem Rotor und der Zylinde¹"wand relativ klein ist. Dann bewegt sich während der exzentrischen Rotation des Rotors die Schaufel nur über eine relativ kurze Strecke, um mit dem Rotor in Kontakt zu bleiben. Bei Drehkolbenkompressoren mit größerer Verschiebung jedoch, in denen der maximale Abstand zwischen dem exzentrischen Rotor und der Zylinderwand erheblich ist, muß sich die Schaufel während jeder Umdrehung des Rotors über einen längeren Hub bewegen. Um unter diesen Umständen die erforderliche Vorspannwirkung zu erhalten, müssen die Schaufelfedern steifer und größer sein, und wenn kein zusätzlicher Raum für diese Federn geschaffen werden kann,können die Grenzen der zulässigen Beanspruchung für die Feder überschritten werden, wobei dann ein Bruch der Feder erfolgt.

448 In den US-Patentschriften 3 423 013 und 3 532vsind Beispiele für bekannte Lösungen beschrieben, wobei Schaufelvorspannmittel verwendet werden, die nicht die gewöhnlichen Kompressionsfedern enthalten, um die Schaufel mit dem Rotor in Kontakt zu halten. Derartige Anordnungen sind jedoch übermäßig kompliziert, so daß ihre Anfangskosten sehr hoch und sie sehr störanfällig sind.

Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung eines Drehkolbenkompressors gerichtet, der Schaufelvorspannmittel enthält, die aus einer einzelnen Schaufelfeder außerhalb der Kompressorwandstruktur bestehen und eine derartige Form oder Konfiguration be-"sitzen, daß im wesentlichen alle auf die Schaufel ausgeübten Federkräfte mit deren Verlauf der Hin- und Herbewegung auf einer Linie liegen. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das den Drehkolbenkompressor enthaltende Gehäuse durch einen radial vorstehenden Abschnitt auf dem Gehäuse zentrisch gehaltert¹ in einem Mantel- öder Außengehäuse.

Der Drehkolbenkompressor umfaßt zylinderförmige und endseitige Wände, die einen Kompressorzylinder umgrenzen, einen Rotor, der

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in dem Zylinder exzentrisch drehbar ist, und einen radialen Schlitz in der zylinderförmigen Wand, der eine radial verlaufende Schaufel gleitend aufnimmt, deren Innen'ende kontinuierlich mit dem Umfang des Rotors in Eingriff steht, um den Kompressionszylinder in eine Hoch- und eine Niederdruckseite zu unterteilen. Der radial vorstehende Abschnitt enthält eine eine Feder aufnehmende Vertiefung, deren Achse zur Kompressorachse parallel verläuft. Die Schaufel wird mittels einer C-förmigen Feder mit dem Rotor in Eingriff gehalten.' Das eine Ende der Feder ist in der Vertiefung angeordnet, und das andere Ende greift an dem Außenende der Schaufel an.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht von einem die Erfindung verkörpernden, hermetisch abgeschlossenen Kühlkompressor.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1.

In den Figuren 1 und 2 ist ein hermetisch abgeschlossenes Kompressormantelgehäuse 10 gezeigt, in dem eine Drehkolben-Kompressoreinheit 11 angeordnet ist, die durch eine Antriebswelle 12 mit einem Elektromotor 13 verbunden ist.

Der Kompressor 11 enthält ein zylinderförmiges Gehäuse 14, das in dem Mantelgehäuse 10 durch radial vorstehende Abschnitte oder Arme 16 und 17 zentrisch gehaltert ist, die auf dem Bodenteil des Gehäuses 14 ausgebildet sind, um so die obere Fläche 18 etwa in der axialen Mitte des Gehäuses 1*1 anzuordnen. Konzentrisch in dem Gehäuse/Vist eine innere zylindrische Wand 19 angeordnet, die zusammen mit den oberen und unteren Endwänden oder Platten 21 und 22 eine ringförmige Kompressions- oder Zylinderkammer 23 bildet. In der Kammer 23 befindet sich ein Rotor 24, der von einem Exzenter 25 auf der Welle 12 angetrieben wird. Ein Blatt bzw. eine

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Schaufel 26, die in einem radialen Schlitz 27 gleitend angeordnet ist, greift an dem Umfang des Rotors 24 an und unterteilt den Zylinder in eine Niederdruckseite 28 und eine Hochdruckseite 29. Der Schlitz 27 führt durch die Wand 19 des Gehäuses 14 hindurch und in den Arm 17 hinein, so daß der untere Abschnitt der Schaufel 26, die über den Umfang des Gehäuses 14 hinaus angeordnet ist, in

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dem Schlitsvgehalten ist.

Ein derartiger hermetisch abgeschlossener Kompressor ist besonders geeignet, um mit einem Kühlsystem verbunden zu werden, um ein einen niedrigen Druck aufweisendes oder gasförmiges Kühlmittel durch eine Saugleitung 31 mit einer Auslaßöffnung 32, die mit der Niederdruckseite 28 der Kompressionskammer über ein Ventil 33 in Verbindung steht, aus dem System abzuziehen und hohen Druck aufweisendes Kühlmittel über eine ventilgesteuerte Auslaßöffnung 34 und den Innenraum des Mantelgehäuses 10 auszustoßen.

Um eine Leckage von Hochdruck-Kühlmittel von der Hochdruckseite 29 zur Niederdruckseite 28 während einer Rotation des Rotors 24 bei in Figur 2 gezeigten Relationen im Uhrzeigersinn zu verhindern, muß die Vorderkante 36 der Schaufel 26 in einem kontinuierlichen dichtenden Eingriff mit dem Umfang des Rotors gehalten werden, und zwar unabhängig von der Lage des rotierenden Rotors innerhalb der Kammer 23. Deshalb muß sich während jeder Umdrehung des Rotors die Schaufel zwischen einer vorderen Stellung, in der sich die Schaufel in die Kompressionskammer hineinerstreckt, wie es in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist, und einer zurückgezogenen Stellung hin- und herbewegen, in der die Vorderkante der Schaufel mit der zylinderförmigen Kompressorwand 19 im wesentlichen bündig abschließt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Einrichtung vorgesehen, um die Schaufel 26 in einen Eingriff mit dem Rotor 24 vorzuspannen, die keinen Raum innerhalb der den Kompressionszylinder bildenden Gehäusestruktur erfordert und die nicht die Anbringung eines Stößels erforderlich macht, wie es in der US-Patentschrift 3 423 013 beschrieben ist, um die Ausübung in Längs-

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ri chtung wirkender Vorspannkräfte auf die Schaufeln sicherzustellen, oder die Spiralfederstruktur benötigt, die in der US-Patentschrift 3 532 488 beschrieben ist;

Genauer gesagt, umfaßt diese Einrichtung zur Aufrechterhaltung des Eingriffes der Schaufel 26 mit dem Rotor 24 eine im allgemeinen C-förmige Feder 37> von der das eine Ende 38 l8O° von der Schaufel 26 entfernt angeordnet ist und deren anderes Ende 39 mit dem Außenende der Schaufel 26 in Eingriff steht, um sich mit diesem zu bewegen. In dem Abschnitt 16 des Gehäuses 14 ist diametral gegenüber der Schaufel 26 ein Loch oder eine Vertiefung 41 angeordnet, die durch das Gehäuse 14 hindurchführt und zur Achse der Welle 12 parallel verläuft. In der Vertiefung 4l ist ei,n Arm 42 angeordnet, der an dem Ende 38 der Feder 37 ausgebildet ist. Der Arm 42 verläuft quer zur Feder 37 und führt von dem Ende 38 nach unten. Vom Ende 39 der Feder 37 ist ein Arm 43 radial nach innen gebogen (siehe Fig.2), der in einer Vertiefung 44 aufgenommen ist, die auf der Außenfläche der Schaufel 26 ausgebildet ist. Der zwischen den Enden 38 und 39 liegende Abschnitt der Feder ist von der Umfangswand des Gehäuses 14 radial beabstandet und liegt parallel zu einer benachbarten Oberfläche 18 der Arme 16 und 17. Somit ist die Feder 37 in einer Lage gehalten, um die Vorderkante der Schaufel 26 während des Betriebes des Kompressors effektiv in. einem konstanten Kontakt mit der Umfangsfläche des Rotors 24 zu halten. Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist die Feder 37 im zusammengebauten Zustand senkrecht zur Achse der Welle 12 und in einer Ebene angeordnet, die die Kompressionskammer 23 einschließlich des Rotors 24 und der Schaufel 26 in zwei Teile schneidet bzw. halbiert. Mit dieser Anordnung ist die Kraft der Feder 37 auf die Außenkante der Schaufel 26 direkt auf die axiale Ausdehnung der Schaufel gerichtet, so daß zwischen der äußeren Oberfläche des Rotors 24 und der gesamten in Kontakt stehenden Innenfläche 36 der Schaufel 26 eine gleiche Kraft ausgeübt wird.

Im Betrieb ändert sich die Ausdehnung zwischen den Federenden und 39 während jeder Umdrehung des Rotors 24, denn die resultie-

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rende Hin- und Herbewegung der Schaufel 26 bewirkt, daß sich die Feder 37 dehnt, wenn das Ende 39» das auf der Außenkante der sich hin- und herbewegenden Schaufel getragen ist, von dem Ende 38 und dessen Arm 42 weggezogen wird, der in der Vertiefung 41 des feststehenden Abschnittes l6 angeordnet ist. Da sich der Abstand zwischen der Vertiefung 41 und der äußeren Oberfläche der Schaufel 26 mit jeder Umdrehung des Rotors 24 ändert, wird das Ende 38 der Feder 37 gedreht und kann um den Arm 42 auf der Oberfläche der Vertiefung 41 schwenken. Diese'· Schwenkbewegung des Armes 42 auf der Oberfläche der Vertiefung 4l eliminiert jede Verdrehung, die bei einer starr gehalterten Feder vorhanden sein würde. Um sicherzustellen, daß die Feder 37 in ihrer richtigen Lage bleibt, wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Ansatzstück 45 von dem freien Ende des Armes 42 radial nach innen gebogen und im zusammengebauten Zustand radial innen von dem Loch 41 angeordnet.

Beim Einbau der Feder 37 in den Kompressor wird der Arm 43 in die Vertiefung 44 eingesetzt und dann wird der Arm 42 in dem Loch 41 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß- zur Erleichterung des Einbaues des Armes 42 in der Vertiefung 4l die Abmessung der Vertiefung 41 größer ist als das Ansatzstück 45.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfache und billige Schaufelvorspannfeder geschaffen, die sich für Massenproduktionsund Montagetechniken eignet, die bei der derzeitigen Fertigung von Drehkolbenkompressoren angewendet werden.

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Claims

Patentansprüche

Hermetisch abgeschlossener Drehkolbenkompressor mit einem zylinderförmigen Gehäuse, das radial verlaufende Tragearme aufweist, die von dem unteren axialen Endteil des Gehäuses ausgehen, um den Kompressor in einem Mantelgehäuse zu haltern, einer zylinderförmigen Innenwand in dem Gehäuse und Endwänden, die einen Zylinder umgrenzen, einem Rotor, der in dem Zylinder exzentrisch drehbar ist, einem radialen Schlitz, der durch die gesamte axiale Abmessung des Gehäuses durch die zylindrische Wand hindurch und in einen der Tragearme hineinführt, und mit einer Schaufel, die in dem Schlitz gleitend angebracht ist, so daß das Innenende der Schaufel mit dem Umfang des Rotors im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet , daß das äußere Ende der Schaufel (26) eine axial verlaufende Vertiefung (44) aufweist, die über der oberen Fläche (18) der Tragearme (16,17) angeordnet ist, der andere radial verlaufende Arm (16) des Gehäuses (l4) ein Loch (4l) aufweist, das der Schaufel (26) diametral gegenüberliegt und zur Achse des Rotors (12) parallel verläuft und durch den Arm (16) hindurchführt, eine C-förmige Feder (37) in der gleichen Ebene wie die Vertiefung (44) und senkrecht zur Achse des Rotors (12) angeordnet ist, um die Schaufel (26) in einen Eingriff mit dem Rotor (12) vorzuspannen, ein radial nach innen ragender Ansatz (43) an dem einen Ende (39) der Feder (37) in die Vertiefung (44) der Schaufel (26) hineinragt und das andere Ende (38) der Feder (37) einen Abschnitt (42) aufweist, der senkrecht zur Feder (37) nach unten ragt und derart in dem Loch (41) im Gehäuse (14) angeordnet ist, daß er bei Bewegung der Schaufel (26) während jeder Umdrehung des Rotors (12) schwenkbar ist» so daß eine Verdrehung der Feder (37) nahe dem nach unten ragenden Teil (42) verhindert ist.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abschnitt der C-förmigen Feder (37) zwischen ihren Enden (38,39) von der Umfangswand des zylinderförmigen Gehäuses (14) radial beabstandet ist.

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