DE3345684C2

DE3345684C2 -

Info

Publication number: DE3345684C2
Application number: DE3345684A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Ibaraki Jp Hazaki; Hiroaki Kuno; Naoshi Uchikawa; Takahiro Tamura; Akira Murayama; Takao Shimizu Jp Mizuno
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1988-06-01
Also published as: KR840007150A; USRE33236E; US4551082A; JPH0119076B2; KR880000225B1; JPS59115488A; DE3345684A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor in Spiralbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem solchen, aus der DE-OS 32 13 888 bekannten Kom pressor ist der Kurbelwellenabschnitt in zwei im Abstand angeordneten Gleitlagern gelagert. Aufgrund der im Betrieb auftretenden Kräfte und der dadurch an der Kurbelwelle wirkenden Momente ergibt sich eine unsymmetrische Bela stung des oberen Gleitlagers. Es bilden sich Druckkeile. Aufgrund des im Schmiermittel eingeschlossenen Kühlmit tels ist die Viskosität des Schmiermittels gering. Ins gesamt gesehen ist dadurch der Verschleiß am oberen Gleit lager sehr groß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Kompressor der im Oberbegriff des Patent anspruchs bezeichneten Art zu schaffen, bei dem insbe sondere am oberen Kurbelwellenlager Lagerreibung und der Verschleiß verringert werden.

Diese Aufgabe wird bei dem Kompressor der eingangs genannten Art mit den im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkma len gelöst.

Aus der DE-OS 31 09 301 ist es zwar bereits bekannt, bei einem ähnlich gebauten Kompressor die Kurbelwelle am Rah men durch ein oberes und unteres Kugellager zu lagern.

Dazu muß jedoch an der Kurbelwelle eine Buchse befestigt werden, um ein Kugellager mit einem relativ großen In nendurchmesser verwenden zu können, wodurch zwar eine bestimmte Kippstabilität der Kurbelwelle gewährleistet wird, die Baugröße gesehen in Richtung des Durchmessers jedoch relativ groß wird. Außerdem ergeben sich Probleme bei der Schmierung dieses Kugellagers.

Erfindungsgemäß wird nun trotz Verwendung eines Kugella gers mit einem relativ kleinen Innendurchmesser eine aus gezeichnete Schmierung der Lagerbauteile dadurch erreicht, daß das in die Buchse zwischen dem unteren Gleitlager und dem Wälzlager zugeführte, Kältemittel enthaltende Öl durch die Ringnut zum Hochdruckraum im Gehäuse hin abgedichtet ist, so daß aufgrund des in der Axialnut der Buchse herrschenden Zwischendrucks eine Ausgasung von Kältemittel erfolgt, die zur Bildung eines Ölnebels führt, der die gewünschte Schmierung bewirkt. Außerdem ist die Viskosität des Öls ausreichend hoch, da sich seine Tem peratur beim Ausgasen des Kältemittels verringert. Durch die geringen Spalte aufgrund der Anordnung des Wälzla gers sind die Kippmöglichkeiten der Kurbelwelle stark eingeschränkt.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform des Kompressors,

Fig. 2 im Axialschnitt die Kurbelwelle des Kompressors von Fig. 1 und ihre Lagerung und

Fig. 3 in einer Ansicht wie Fig. 2 eine weitere Ausfüh rungsform der Kurbelwellenlagerung.

Der in Fig. 1 gezeigte Kompressor in Spiralbauweise hat ein Gehäuse 1 mit einer Kammer 1 a, in welcher ein statio näres Spiralelement 2 und ein umlaufendes Spiralelement 3 angeordnet sind. Das stationäre Spiralelement 2 hat ei ne scheibenförmige Stirnplatte 4 und eine davon abstehen de Spiralwand 6. Das umlaufende Spiralelement 3 hat eine scheibenförmige Stirnplatte 5 und eine davon abstehende Spiralwand 7. Das stationäre Spiralelement 2 und das um laufende Spiralelement 3 greifen unter Bildung einer Ar beitskammer ineinander. Das umlaufende Spiralelement 3 hat an seiner Unterseite ein Gleitlager 8, in dem ein Kurbelabschnitt 9 b einer Kurbelwelle 9 gelagert ist, de ren Schaftabschnitt 9 a zum Kurbelabschnitt 9 b exzentrisch ist. Der Schaftabschnitt 9 a der Kurbelwelle 9 ist an sei nem oberen Teil durch ein an einem Rahmen 10 gehaltenes Wälzlager 11 und an seinem unteren Teil durch ein eben falls am Rahmen 10 sitzendes Gleitlager 12 gelagert. Die Kurbelwelle 9 wird von einem elektrischen Antriebsmotor 13 in Drehung versetzt. Die Drehung der Kurbelwelle 9 sorgt dafür, daß sich das umlaufende Spiralelement 3 auf einer Umlaufbahn bewegt, sich jedoch wegen der Anordnung eines Oldham-Rings 14 und eines Oldham-Keils 15 nicht um seine eigene Achse drehen kann. Aufgrund der Bewe gung des umlaufenden Spiralelements 3 verringert sich das Volumen der Arbeitskammer, die zwischen dem statio nären Spiralelement 2 und dem umlaufenden Spiralelement 3 gebildet wird, wodurch ein darin durch ein Ansaugrohr 16 eingeführtes gasförmiges Kältemittel komprimiert wird. Das komprimierte Gas wird durch eine zentrale Öffnung 17 in der Stirnplatte 4 des stationären Spiralelements 2 in die Kammer 1 A des Gehäuses 1 und, wie durch die Pfeile in Fig. 1 veranschaulicht ist, zum elektrischen Antriebsmotor 13 für dessen Kühlung geführt. Das kompri mierte Gas wird dann aus dem Gehäuse durch ein Abführ rohr 18 abgeführt. An dem Schaftabschnitt 9 a der Kurbel welle 9 ist ein Rotor 30 des elektrischen Antriebsmotors befestigt und durch einen Luftspalt 40 von dem das Gleit lager 12 aufnehmenden Abschnitt des Rahmens 10 getrennt. Für die Schmierung des Gleitlagers 12 ist in dem Schaft abschnitt 9 a ein exzentrischer Ölzuführkanal 19 A vorge sehen. Für die Schmierung des Wälzlagers 11 und des Gleit lagers 8 in dem Kurbelabschnitt 9 b dient ein exzentrischer Ölzuführkanal 19, der sich durch den Schaftabschnitt 9 a und den Kurbelabschnitt 9 b hindurch mit zu diesem hin zunehmender Exzentrizität erstreckt.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist zwischen dem Gleitla ger 8 des Kurbelabschnitts 9 b und dem Wälzlager 11 des Schaftabschnitts 9 a ein Ausgleichsgewicht 22 vorgesehen. Zwischen dem Rahmen 10 und dem umlaufenden Spiralelement 3 ist eine Zwischendruckkammer 25 ausgebildet, die über Kanäle 33 mit der einen Zwischendruck aufweisenden Ar beitskammer verbunden ist.

Aufgrund des in der Arbeitskammer bei der Kompression aufgebauten Drucks des komprimierten Gases ergibt sich eine Kraft, die als resultierende Kraft P am Gleitlager 8 in dessen Längsmitte angreift, wie dies in Fig. 2 ge zeigt ist. Die Kraft P bedingt ein Kippen der Kurbelwel le 9 in ihrer Längsrichtung zwischen ihren Wälzlager 11 und dem unteren Gleitlager 12, wodurch jeweils in ihrer Längsmitte an dem Wälzlager 11 eine Kraft F ₃ und am Gleit lager 12 eine Kraft F ₄ wirkt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, beträgt der Abstand zwischen den Wirkungsebenen der Kräfte P und F ₃ bzw. zwischen den Längsmitten des Gleit lagers 8 und des Wälzlagers 11 l ₃. Der Abstand zwischen den Wirkungsebenen der Kräfte F ₃ und F ₄ bzw. zwischen den Längsmitten des Wälzlagers 11 und des unteren Gleitlagers 12 beträgt l ₄. Ausgehend von diesen Längenbeziehungen und der Kraft P ergeben sich dann die Größen für die Kraft

F ₃ = (1 + l ₃/l ₄)P und
F ₄ = Pl ₃/l ₄.

Man sieht aus Fig. 2, daß die Kraft F ₄ verglichen mit der Kraft F ₃ relativ klein ist. Da das Wälzlager 11 einen sehr kleinen Lagerspalt hat, kommt die Kipptendenz auf grund der KraftP der Kurbelwelle kaum zum tragen, so daß die Lagerreibungen und dadurch der Lagerverschleiß auf ein Minimum reduziert sind.

Die Schmierung zwischen dem Gleitlager 8 und dem Kurbel abschnitt 9 b erfolgt über den Ölzuführkanal 19, der auf grund der Exzenterpumpwirkung Öl in eine Kammer 20 zwi schen der Stirnplatte 5 des umlaufenden Spiralelements 3 und der Stirnseite des Kurbelabschnitts 9 b fördert so wie durch einen Kanal 21 A, der in eine Axialnut 21 am Kurbelabschnitt 9 b mündet, durch den das Öl über eine Ringnut 23 einem am Gleitlager 8 angeformten Drucklager 24 zugeführt wird, von wo aus das Öl dann in die Zwischen druckkammer 25 und von dort über die Bohrungen 33 abströ men kann.

Die Schmierung des unteren Gleitlagers 12 des Schaftab schnitts 9 a der Kurbelwelle 9 erfolgt über den Ölzuführ kanal 19 A und einen Verbindungskanal 34, der in eine Axialnut 35 im Schaftabschnitt 9 a mündet. Das Öl strömt aus dem Lagerspalt des Gleitlagers 12 und aus der Axial nut 35 in einen zwischen dem Gleitlager 12 und einer darüber angeordneten Buchse 26 gebildeten Ringraum 31 und von dort über eine Bohrung 32 im Rahmen 10 in die Kammer 1 A.

In der Buchse 26 ist in dem dem Gleitlager 12 zugewandten Abschnitt eine Ringnut 27 ausgespart, die über einen Ka nal 28 mit dem Ölzuführkanal 19 verbunden ist. Das dadurch in die Ringnut 27 eingeführte Öl sorgt für eine Abdich tung des Bereichs oberhalb der Buchse 26 gegenüber dem unterhalb der Ringnut 27 befindlichen Bereich mit hohem Druck. Die Ringnut 27 kann auch in dem Schaftabschnitt 9 a ausgebildet sein.

In Strömungsrichtung des Öls im Ölzuführkanal 19 ist strom ab vom Kanal 28 ein weiterer Kanal 30 vorgesehen, der Öl einer Axialnut 29 im Schaftabschnitt 9 a zuführt, das aus der Axialnut 29 oberhalb der Buchse 26 in einen Raum zwischen dem Rahmen 10 und dem Schaftabschnitt 9 a austritt und von dort aus zum Wälzlager 11 in Form eines Ölnebels gelangt, der alle Teile des Lagers 11 ausgezeich net schmiert. Dieser Ölnebel bildet sich aufgrund des in der Axialnut 29 aus dem Öl ausgasenden Kältemittels, da dort nicht mehr der Förderdruck, sondern nur noch der Zwischendruck des komprimierten Gases herrscht. Dabei verringert sich auch die Temperatur des Öls, wodurch sei ne Viskosität größer und die Schmierwirkung im Wälzla ger 11 besser wird. Die Axialnuten 21, 29 und 35 sowie die Kanäle 30 und 34 sind in der Richtung versetzt vor gesehen, in der der Druck des komprimierten Gases radial auf die Kurbelwelle 9 wirkt.

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung eignet sich für einen großvolumigen Kompressor, bei welchem die resultierende Kraft P groß ist. Bei dieser Anordnung ist das Gleitla ger 8 des Kurbelabschnitts 9 b von Fig. 2 durch ein ra diales Wälzlager 36 zwischen einer radialen Nabe des umlaufenden Spiralelements 3 und dem Kurbelabschnitt 9 b ersetzt, während das Drucklager 24 von Fig. 2 durch ein Axialwälzlager 37 ersetzt ist, das zwischen der Stirnsei te des Kurbelabschnitts 9 b und der Rückseite des umlaufen den Spiralelements 3 angeordnet ist. Um das Öl für die Schmierung der Wälzlager 36 und 37 aus dem Ölzuführkanal 19 in die Kammer 20 mit einem Zwischendruck zur Bildung des Ölnebels austreten zu lassen, ist vor der Mündung des Ölzuführkanals 19 eine Drossel 38 ausgebildet. Mit dieser Anordnung kann die Ölzufuhr über die Drossel 38 gesteuert werden.

Claims

Kompressor in Spiralbauweise mit einem abgedichteten Gehäuse, in dem im oberen Teil ein Kompressorabschnitt, der ein stationäres Spiralelement und ein umlaufendes Spiralelement aufweist, und im unteren Teil ein elektrischer Antriebsmotor angeordnet ist, mit einer Kurbelwelle, welche einen dem um laufenden Spiralelement zugeordneten Kurbelabschnitt und einen Schaftabschnitt aufweist, der in einem Rahmen zweifach gelagert ist, wovon die untere Lagerung ein Gleitlager ist, mit einer Zwischendruckkammer, die zwischen dem umlaufenden Spiralelement und dem Rahmen gebildet wird und einen Druck aufweist, der zwischen einem Abgabedruck und einem Ansaugdruck liegt, mit einer radialen und axialen Lagerung des Kurbelab schnitts am umlaufenden Spiralelement und mit wenigstens einem sich durch den Schaftabschnitt und den Kurbelab schnitt erstreckenden Ölzuführkanal für die Ölschmierung der Lagerungen über Verbindungskanäle und Axialnuten, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Schaftab schnitts (9 a) am oberen Abschnitt ein nahe am Kurbelabschnitt (9 b) angeordnetes Wälzlager (11) ist, daß axial zwischen dem Wälzlager (11) und dem Gleitlager (12) am unteren Abschnitt des Schaftabschnitts (9 a) und radial zwischen dem Rahmen (11) und dem Schaftabschnitt (9 a) eine Buchse (26) vorge sehen ist, daß zwischen dem oberen, zum Wälzlager (11) ge richteten Teil der Buchse (26) und dem Schaftabschnitt (9 a) eine Axialnut (29) für die Ölzufuhr zum Ölzuführkanal (19) über einen Verbindungskanal (30) zum Wälzlager (11) vorge sehen ist und daß in der Buchse (26) im Abstand unter der Axialnut (29) eine Ringnut (27) ausgespart ist, die über einen Verbindungskanal (28) an den Ölzuführkanal (19) angeschlossen ist.