DE3603546C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kompressor in Spiralbauweise,
insbesondere zum Verdichten von gasförmigem Helium, nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen, aus JP 56-85 087 U bekannten Kompressor in
Spiralbauweise wird Öl in die Arbeitskammern zur Kühlung des
darin bereits auf einem Zwischendruck verdichteten Gases ein
gespritzt. Dabei ist die Einspritzöffnung nicht größer als die
Dicke der Spiralwand. Beim Anlauf und beim Stoppen eines
solchen Spiralkompressors ergibt sich jedoch das Problem,
daß das Öl die Arbeitskammern füllt, was beim Wiederanlauf
zu einem extremen Druckanstieg in den Arbeitskammern und so
zu einer Anlaufstörung oder auch zum Bruch der Spiralwände
führen kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin,
den Kompressor in Spiralbauweise der gattungsgemäßen Art so
auszubilden, daß bei Aufrechterhaltung eines für die Kühlung
ausreichend großen einzuspritzenden Ölmengenstroms ein zu
hoher Druckanstieg und unerwünschte Druckpulsationen vermieden
werden.
Diese Aufgabe wird bei dem Kompressor in Spiralbauweise der
gattungsgemäßen Art mit den im Kennzeichen des Patentan
spruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteran
sprüchen 2 bis 5 vorteilhaft weitergebildet sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Kompressor in Spiralbauweise ist es
möglich, das der Verdichtung unterliegende Gas, insbesondere
gasförmiges Helium, durch das eingespritzte Öl ausreichend
zu Kühlen, ohne daß die Öleinspritzöffnung durch die axiale
Stirnfläche der Spiralwand des umlaufenden Spiralelements ver
schlossen wird, so daß Druckpulsationen in der Öleinspritz
leitung vermieden und das Öl zum Kühlen mit einem großen
Mengenstrom zugeführt werden kann. Da die Öleinspritzöffnung
aufgrund ihrer Anordnung intermittierend mit der Ansaugkammer
des Kompressors in Verbindung kommt, wird auch das Gas bereits
gekühlt, das sich noch auf einem niedrigen Druck befindet.
Aus der DE-OS 33 41 637 (Fig. 6) ist es zwar bereits
bekannt, Öleinspritzöffnungen so anzuordnen, daß eine Ver
bindung mit der Ansaugkammer besteht. Die Öleinspritzung er
folgt dort jedoch auf andere Weise über eine Zwischendruck
kammer und an der Stirnplatte des umlaufenden Spiralelements.
Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er
findung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Kompressors in Spiral
bauweise im Axialschnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das stationäre Spiralelement
des Kompressors,
Fig. 3a und 3b jeweils einen Querschnitt durch die Arbeits
kammern des Kompressors in verschiedenen Ver
dichtungszuständen,
Fig. 4 in einer Einzelheit im Schnitt das stationäre
Spiralelement mit einer Öleinspritzöffnung,
Fig. 5 in einem Indikatordiagramm die Änderung des Drucks
in einer Arbeitskammer abhängig von der Position
der Öleinspritzöffnung,
Fig. 6 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Größe
der Öleinspritzöffnung und der Kompressorleistung,
Fig. 7a und 7b in Ansichten wie Fig. 3a bzw. 3b eine weitere
Ausführungsform eines Kompressors,
Fig. 8 in einer Ansicht wie Fig. 4 eine anders ge
staltete Einspritzöffnung,
Fig. 9 in einer Ansicht wie Fig. 7a eine dritte Aus
führungsform des Kompressors,
Fig. 10 in einer Ansicht wie Fig. 8 eine dritte
Ausführungsform der Einspritzöffnung,
Fig. 11 in einer Teilansicht im Querschnitt eine
vierte Ausführungsform der Einspritzöffnung
und
Fig. 12 die Einspritzöffnung von Fig. 11 in einer
Ansicht wie Fig. 8.
Der in Fig. 1 gezeigte Kompressor in Spiralbauweise dient
zum Verdichten von gasförmigem Helium. Der Kompressor hat
einen Behälter 1 mit einem oberen Kompressorabschnitt 2
und einem unteren Elektromotorabschnitt 3. Der Kompressor
abschnitt besteht aus einem stationären Spiralelement 5
und einem umlaufenden Spiralelement 6, aus einem Mechanis
mus 6 d zur Unterbindung einer Rotation des umlaufenden
Spiralelements 6 um seine eigene Achse, aus einer Kurbel
welle 7 mit einem Kurbelabschnitt 7 a für den Eingriff mit
dem umlaufenden Spiralelement 6 und aus Lagern, welche die
Kurbelwelle 7 lagern, nämlich einem Lager 6 c am umlaufenden
Spiralelement 6, einem Hauptlager 4 a an einem Rahmen 4 und
einem Hilfslager 4 b unter dem Hauptlager 4 a. Die dicht
abgeschlossene Kompressoreinheit ist in Hochdruckkammerbau
weise ausgeführt, bei welcher der Raum in dem Behälter 1
auf dem gleichen Niveau wie die Hochdruckseite des Kom
pressors gehalten ist, d. h. auf dem gleichen Niveau wie der
Förderdruck des Kompressors. Das stationäre Spiralelement 5 und
das umlaufende Spiralelement 6 haben dem Verlauf einer Evolven
tenkurve oder einer ähnlichen Kurve entsprechende ineinander
greifende Spiralwände 5 b bzw. 6 b.
Das gasförmige Helium mit niedriger Temperatur und niedrigem
Druck gelangt in die von den Spiralelementen 5 und 6 gebilde
ten Arbeitskammern 8 über ein Ansaugrohr 11, einen Ansaugver
bindungsstutzen 12, ein Rückschlagventil 13 und über eine An
saugöffnung 14, die in dem stationären Spiralelement 5 ausge
bildet ist, was durch die mit ausgezogenen Linien gezeigten
Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist. Das umlaufende Spiralelement
6 wird so angetrieben, daß es eine Umlaufbewegung ausführt,
wobei verhindert wird, daß es eine Drehung um seine eigene
Achse ausführt. Dadurch werden die Arbeitskammern 8 zwischen
den Spiralelementen 5 und 6 allmählich zur Mitte der Spirale
hin bewegt, wobei ihre Volumina fortlaufend abnehmen. Als
Folge wird das in jeder Arbeitskammer 8 eingeschlossene Gas
allmählich komprimiert. Wenn die Arbeitskammer 8 in Verbin
dung mit einer Förderöffnung 10 im Mittelabschnitt des statio
nären Spiralelements gelangt, wird das komprimierte Gas über
die Förderöffnung 10 abgeführt. Das abgeführte Gas mit hoher
Temperatur und hohem Druck wird in einen oberen Raum 1 a in dem
luftdicht abgeschlossenen Behälter 1 eingeführt und nach Fül
len eines Raums 1 b im Elektromotorabschnitt 3 über Kanäle 16 a,
16 b nach außen aus dem Kompressor durch ein Rohr 18 mit einem
Förderdruck Pd abgeführt. In der Stirnplatte 5 a des stationä
ren Spiralelements 5 ist eine Öleinspritzöffnung 22 ausgebil
det, mit der eine Öleinspritzleitung 21 verbunden ist.
Bei konstantem Kompressorbetrieb wird von der Öleinspritz
leitung 21 zugeführtes Öl in die Arbeitskammern 8 über die
Öleinspritzöffnung 22 eingespritzt, wodurch das in ihnen be
findliche Gas 8 gekühlt wird. Das eingespritzte Öl wird mit
dem Gas vermischt und durch die Förderöffnung 10 in den För
derraum 1 a zusammen mit dem komprimierten Gas abgeführt. Das
Öl wird dann durch die Kanäle 16 a und 16 b in den Raum 1 b ge
führt, wo es vom Gas getrennt wird. Das abgetrennte Öl tropft
in eine Ölwanne am Boden des Behälters 1. Das Gas mit verrin
gertem Ölgehalt wird dann aus dem Behälter 1 durch das Rohr 18
zu einem äußeren Ölabscheider 23 geführt, wo das noch im Gas
verbliebene Öl separiert wird. Das im Ölabscheider 23 abge
trennte Öl wird dann wieder zur Öleinspritzleitung 21 über
Ölleitungen 24, 25, einen Ölkühler 26 und ein Ölmengenstrom
steuerventil 27 geführt. In die Ölleitungen 24 und 25 mündet
ein Ölabzugsrohr 28, das mit dem Boden des Behälters 1 ver
bunden ist. In Fig. 1 sind der Gasstrom durch Pfeile mit aus
gezogenem Schaft, der Ölstrom durch Pfeile mit gestricheltem
Schaft gezeigt. Das vom Öl im Ölseparator 23 abgetrennte Gas
wird über einen Gaskühler 30 zu einer Außenleitung geführt.
Fig. 2 zeigt in der Draufsicht auf das stationäre Spiralele
ment 5 die Position der Öleinspritzöffnung 22, wobei die
Spiralwandenden der Spiralwand 5 b des stationären Spiralele
ments 5 mit 5 e und 5 e′ bezeichnet sind. Die Öleinspritzöff
nung 22 ist im wesentlichen im Mittelabschnitt der Oberflä
che 5 g der Stirnplatte 5 a zwischen benachbarten Windungen
der Spiralwand 5 b des stationären Spiralelements 5 ausgebil
det.
Wie aus Fig. 3a zu ersehen ist, mündet die Öleinspritzöff
nung 22 in eine geschlossene Arbeitskammer 8 a, die sich in
der Kompressionsphase befindet. Bei dem in Fig. 3b gezeigten
Zustand steht jedoch die Öleinspritzöffnung 22 auch mit einer
Ansaugkammer 5 f über einen Ansaugraum in Verbindung, der mit
der Ansaugkammer 5 f oder der geschlossenen Arbeitskammer 8 in
Verbindung steht, was von der Umlaufstellung des umlaufenden
Spiralelements 6 abhängt. Die Öleinspritzöffnung 22 ist also
dort positioniert, wo sie intermittierend über den Ansaugraum
8 b mit der Ansaugkammer 5 f in Verbindung steht, die am Außenum
fang der beiden Spiralwände 5 b und 6 b ausgebildet ist.
Die Stelle, an der die Öleinspritzöffnung 22 mündet, d. h. die
Stelle ihrer Mitte, ist beispielsweise so festgelegt, daß sie
etwa 100° von der Stelle unmittelbar nach dem Abschluß der
Ansaugphase entfernt ist, so daß sie intermittierend mit der
Ansaugkammer 5 f in Verbindung kommen kann. Anders ausgedrückt
ist die Öleinspritzöffnung 22 an einer Stelle positioniert,
die bezogen auf die Spiralwandwindung den Wert 0,7 hat, und
zwar gemessen nach innen vom Außenende 5 e der Spiralwand 5 b
des stationären Spiralelements 5.
Da die Position der Öleinspritzöffnung 22 so gewählt ist,
daß sie intermittierend mit der Ansaugkammer 5 f in Verbindung
kommt, kann das Gas, welches durch den Kompressor angesaugt
und erhitzt wird, wirksam durch das Öl gekühlt werden, wel
ches durch die Öleinspritzöffnung 22 eingespritzt wird, wo
durch der volumetrische Wirkungsgrad des Kompressors merk
lich verbessert werden kann.
Um eine Öleinspritzung mit einem ausreichend großen Mengen
strom bzw. mit ausreichend hoher Geschwindigkeit zu ermög
lichen, und um eine Druckpulsation in dem Öleinspritzrohr
leitungssystem zu unterdrücken, hat die Mündung der Ölein
spritzöffnung 22 in der Oberfläche 5 g der Stirnplatte 5 a
des stationären Spiralelements 5 einen Durchmesser d 0, der
größer ist als die Dicke t der Spiralwand, d. h. d 0 < t.
Fig. 4 zeigt im einzelnen den Aufbau um die Öleinspritzöffnung
22 herum. Die Öleinspritzöffnung 22 ist mit der Öleinspritz
leitung 21 über eine Bohrung 40 verbunden. Dabei ist um die
Öleinspritzleitung 21 herum ein O-Ring 41 aufgepaßt. Der
Durchmesser der Bohrung 40 kann kleiner als der der Ölein
spritzöffnung 22 sein, vorausgesetzt, daß der größte Mengen
strom für die Öleinspritzung hindurchgehen kann, der für den
Kompressor erforderlich ist.
Da die Öleinspritzöffnung 22, die in die Stirnplatte 5 a des
stationären Spiralelements 5 mündet, einen Durchmesser d 0
hat, der größer ist als die Stärke der Spiralwand 6 b, wird
eine unerwünschte Blockierung der Öleinspritzöffnung 22 durch
eine axiale Stirnfläche 6 j der Spiralwand 6 b vermieden und
eine fortlaufende Einspritzung von Öl gewährleistet.
Das Öl kann alternierend in die Arbeitskammer 8 a und den An
saugraum 8 b eingespritzt werden, die von den beiden Spiral
wänden 5 b und 6 b gebildet werden, und zwar durch die einzige
Öleinspritzöffnung 22, die sich im wesentlichen im Mittel
abschnitt der Oberfläche 5 g zwischen den benachbarten Win
dungen der Spiralwand 5 b des stationären Spiralelements 5
befindet. Die Öleinspritzöffnung 22 kann aber auch radial
zu dem Mittelabschnitt versetzt sein.
Die ausgezogene Kurve in dem Indikatordiagramm von Fig. 5
zeigt die Druckänderungen, die beobachtet wurden, wenn die
Öleinspritzöffnung 22 sich an einer dem Spiralwinkel λ 02
entsprechenden Stelle befindet. An dem von einem Kreis um
schlossenen Punkt 2 beginnt die Kompression. Eine gestri
chelte Kurve zeigt die Druckänderungen, die beobachtet wer
den, wenn die Öleinspritzöffnung 22 sich an einer Stelle be
findet, die dem Spiralwinkel λ 01 entspricht, wobei λ 01 < λ 02
ist. Andererseits zeigt eine strichpunktierte Kurve die
Druckänderung, die beobachtet wird, wenn die Kompression
ideal adiabat erfolgt. Es zeigt sich, daß der Druck in der
Arbeitskammer unter die strichpunktierte ideale Adiabaten
kurve absinkt, wenn die Kompression des Gases fortschrei
tet, was die Folge der Abkühlung des Gases durch das in die
Kompressionskammer eingespritzte Öl ist.
In Fig. 5 ist λ e der Winkel (rad) des Spiralwandendes der
Spiralwand, also der Spiralwandwinkel an den Positionen 5 e,
5 e′ von Fig. 2, λ 01 der Spiralwandwinkel (rad) an der Posi
tion unmittelbar nach dem Abschluß der Ansaugung, also der
Spiralwandwinkel in der Position 5 n von Fig. 2 und λ 02 der
Spiralwandwinkel (rad) an der Stelle der Mitte der Öleinspritz
öffnung 22 von Fig. 2.
Wenn die Öleinspritzöffnung 22 sich in der Spiralwandwin
kelposition λ 02 befindet, wird die Kühlwirkung des Gases
gesteigert, was eine Leistungsverringerung des Kompressor
antriebs um einen Betrag bedeutet, der der Differenz zwischen
der von den mit Kreisen umschlossenen Punkten 1, 2, 3, 4, 5 be
grenzten Fläche und der von den mit Kreisen umschlossenen
Punkten 1, 2, 3′, 4, 5 in Fig. 5 begrenzten Fläche ent
spricht. Diese Leistungsdifferenz entspricht somit der
schraffierten Fläche in Fig. 5. In Fig. 5 stellen die
Symbole Δ P i 1 und Δ P i 2 die Druckänderungen dar, wie sie
beobachtet werden, wenn die Öleinspritzöffnung an den Spi
ralwandwinkelpositionen λ 01 bzw. λ 02 vorgesehen wird. Man
sieht, daß die Druckänderung Δ P i 1 größer als die Druckän
derung Δ P i 2 ist. Die Druckänderung wird über die Ölein
spritzleitung 21 auf das Öleinspritzleitungssystem über
tragen und verursacht dort Vibrationen. Diese Vibrationen
können unterdrückt werden, wenn sich die Öleinspritzöff
nung 22 in der Position λ 02 vorzugsweise bei etwa 0,7 (rad)
gemessen nach innen von den Spiralwandenden 5 e, 5 e′ aus
und nicht in der Position λ 01 befindet.
Der Umlaufwinkel ΔR s , über den die Öleinspritzöffnung 22 in
Verbindung mit der Ansaugkammer 5 f gehalten ist, ist vor
gegeben durch ΔR s = g 02-λ 01. Üblicherweise wird unter dem
Gesichtspunkt der Kompressorleistung eine Öleinspritzöffnung
in einer solchen Position vorgesehen, in der sie niemals
mit der Ansaugseite des Kompressors in Verbindung kommt. Wie
sich zeigte, kann jedoch die Position der Öleinspritzöffnung
22 zur Niederdruckseite zu der Position λ 02 um einen Winkel
verschoben werden, der der Stärke t der Spiralwand entspricht,
ohne irgendeinen Nachteil herbeizuführen. Dieser Winkel
ΔR s * ergibt sich aus folgender Gleichung:
ΔR s * = t/a
wobei t die Dicke der Spiralwand und a der Radius des Grund
kreises der Spiralwand sind.
Bei der in Verbindung mit den Fig. 2, 3a und 3b gezeigten
Ausführungsform ist die Öleinspritzöffnung 22 so positio
niert, daß sie der Bedingung ΔR s ≈ΔR s * entspricht. So wird
nämlich keine wesentliche Reduzierung der Kompressorlei
stung, d. h. des volumetrischen Wirkungsgrades n v verursacht,
auch wenn die Position der Öleinspritzöffnung 22 zur Nieder
druckseite um einen Winkel verschoben wird, der durch ΔR s *
wiederzugeben ist. Eine solche Lageverschiebung der Ölein
spritzöffnung 22 ergibt also keine Probleme in der Praxis,
wenn der Betrag der Verschiebung der Position der Öleinspritz
öffnung 22 in den Winkelbereich fällt, wie er durch ΔR s * aus
gedrückt ist. Die Ursachen bestehen teilweise darin, daß der
größte Teil der Fläche der Öleinspritzöffnung 22 durch die
axiale Stirnfläche der Spiralwand verschlossen ist, obwohl
nur ein kleiner Teil der Fläche der Öleinspritzöffnung 22
intermittierend mit der Ansaugseite in Verbindung kommen kann,
und teilweise darin, daß die kleine, an der Saugseite mün
dende Fläche materiell durch das Einspritzöl selbst abge
schlossen ist, das in diesem Fall als Abdichtung dient.
Im folgenden wird der Einfluß des Durchmessers d 0 der Ölein
spritzöffnung 22 auf die Kompressorleistung als Ganzes unter
Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert.
Fig. 6 zeigt in einem Diagramm die Kompressorleistung bei ei
nem Versuchsbetrieb des Kompressors mit Helium. Auf der Abs
zisse ist das Verhältnis d 0/t zwischen dem Durchmesser d 0
der Öleinspritzöffnung und der Dicke t der Spiralwand aufge
tragen. Wenn das Verhältnis d 0/t 2,0 überschreitet, wird der
Zeitraum, während welchem eine Verbindung zwischen der Öl
einspritzöffnung 22 und der Ansaugseite besteht, verlängert,
wodurch der Abdichtungseffekt der Öleinspritzöffnung 22
durch die axiale Stirnfläche der Spiralwand 6 b beeinträch
tigt wird, was zur Folge hat, daß der angesaugte Gasmengen
strom geringer wird, wenn der Mengenstrom an eingespritztem
Öl gesteigert wird, was eine Reduzierung des volumetrischen
Wirkungsgrades η v des Kompressors ergibt.
Andererseits ergibt ein Wert d 0/t von unter 1,0 große Druck
pulsation im Öleinspritzleitungssystem und eine zu geringe
Öleinspritzmenge Q in . Die Öleinspritzmenge ist die Menge
an eingespritztem Öl pro Druckdifferenzeinheit über der Öl
einspritzöffnung. Die Öleinspritzöffnung 22 ist deshalb so
bemessen, daß das Verhältnis d 0/t zwischen 1,0 und 2,0 liegt
und im Hinblick auf Kompressorleistung, Kühlwirkung und Be
triebssicherheit vorzugsweise bei etwa 1,5. Sehr gute Ergeb
nisse werden erzielt, wenn das Verhältnis d 0/t zwischen 1,3
und 1,7 liegt.
Fig. 7a und 7b zeigen eine weitere Ausführungsform, bei wel
cher zwei Öleinspritzöffnungen 45 a und 45 b in der Stirnplat
te 5 a des stationären Spiralelements 5 längs der Seitenflä
che der Spiralwand 5 b dieses Spiralelements 5 ausgebildet
sind.
Bei dem in Fig. 7a gezeigten Zustand münden die beiden Ölein
spritzöffnungen 45 a und 45 b jeweils in die geschlossenen Ar
beitskammern 8 b′ bzw. 8 a′. In den in Fig. 7b gezeigten Zu
stand hat sich jedoch das umlaufende Spiralelement längs sei
nes Umlaufs in eine Stellung bewegt, in welcher nur die eine
Öleinspritzöffnung 45 b in einen Ansaugraum 8 f mündet und so
mit der Ansaugkammer 5 f über diesen Ansaugraum 8 f in Ver
bindung steht.
Fig. 8 zeigt die Öleinspritzöffnung dieser Ausführungsform
im einzelnen, wobei nur eine der Öleinspritzöffnungen 45 a
bzw. 45 b gezeigt und mit dem Bezugszeichen 45 versehen ist.
Bei dieser Ausführungsform wird der Durchmesser d 0 der Öl
einspritzöffnung 45, die mit der Arbeitskammer 8′ in Ver
bindung steht, so gewählt, daß er größer ist als die Stärke
t der Spiralwand, um die Druckpulsation in der Öleinspritz
leitung 21 zu unterdrücken, die sonst durch Sperrung der
Öffnung 45 durch die axiale Stirnfläche 6 j der Spiralwand ver
ursacht würde, und um einen ausreichend großen Mengenstrom
durch die Öleinspritzung zu gewährleisten. Bei dieser Aus
führungsform befinden sich die Öleinspritzöffnungen 45 in
den Positionen 5 n, 5 n′, welche einer Windung der Spiralwand
entsprechen, gemessen von den Spiralwandenden 5 e, 5 e′ aus.
Dadurch ist die Position der Öleinspritzöffnungen radial
nach innen von der Position der Öleinspritzöffnung der vor
hergehenden Ausführungsform verschoben. Trotz dieser Ver
schiebung bleibt jedoch die intermittierende Verbindung
zwischen den Öleinspritzöffnungen und der Ansaugkammer 5 f auf
grund der großen Durchmesser der Öleinspritzöffnungen 45 und
somit der gewünschte Kühleffekt gewährleistet.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist eine Ölein
spritzöffnung 46 an der gleichen Stelle wie bei der Ausfüh
rungsform der Fig. 2, 3a und 3b angeordnet. Wie aus Fig. 10
zu ersehen ist, ist die Öleinspritzöffnung 46 so ausgebil
det, daß die Oberfläche der Stirnplatte 5 a auf eine vorge
gebene Tiefe h 0 ausgespart ist, um so mit der Bohrung 40
die Öleinspritzöffnung 46 in Form der Aussparung zu verbin
den, die einen Durchmesser d 0 hat, der gleich dem Ganghö
henabstand l c der Spiralwand ist. Die Bohrung 40 verbindet
wie in Fig. 4 die Öleinspritzöffnung 46 mit der Öleinspritz
leitung 21. Der Durchmesser der Bohrung 40 kann klein sein,
vorausgesetzt, daß der maximale Öleinspritzmengenstrom, wie
er für den Kompressor erforderlich ist, gewährleistet bleibt.
Weiterhin ist ein O-Ring 41 vorgesehen.
Bei der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsform ist der
Durchmesser d 0 der Öleinspritzöffnung 46 d 0 = l c , wobei l c
der Ganghöhenabstand der Spiralwand 5 b und d 0 der Durchmes
ser der Öleinspritzöffnung 46 sind.
Die vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen wirken so,
daß die Gefahren einer Kompression des flüssigen Öls vermie
den werden. Bei den Ausführungsformen der Fig. 2, 3a, 3b und
Fig. 9 wird das Öl nicht nur in die vollständig geschlossene
Arbeitskammer, sondern auch in den Raum eingespritzt, der
intermittierend mit der Ansaugkammer in Verbindung steht.
Insbesondere wird die Position der Öleinspritzöffnung 22
oder 46 so gewählt, daß sie in Verbindung mit der Ansaugkam
mer 5 f über einen vorgegebenen Winkelbereich kommen kann,
der in Fig. 5 durch ΔR s veranschaulicht ist und bei der Aus
führungsform der Fig. 2, 3a und 3b etwa 100° beträgt. Da die
Ansaugkammer 5 f immer auf der Niederdruck- und der Ansaugsei
te mündet, wird die Gefahr einer extremen Druckerhöhung im
flüssigen Öl vermieden.
Bei der Ausführungsform der Fig. 7a und 7b stehen die benach
barten Arbeitskammern 8 a′ und 8 b′ miteinander über die Öl
einspritzöffnungen 45 a, 45 b in Verbindung, die zusammen mit
der Öleinspritzleitung verbunden sind, so daß das Ölein
spritzsystem als Ganzes nicht blockiert wird, wodurch die
Gefahr einer großen Drucksteigerung im flüssigen Öl vermie
den wird.
Bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform hat die Ölein
spritzöffnung 51 einen Langlochabschnitt 51 a. Fig. 12 zeigt
den Abschnitt der Stirnplatte 5 a, in welchem die Öleinspritz
öffnung 51 ausgebildet ist. Obwohl die Breite l 6 des Lang
lochabschnitts 51 a kleiner als die Dicke t der Spiralwand
ist, ist die Länge l 5 des Langlochabschnitts 51 a größer als
die Spiralwanddicke t, so daß die Öleinspritzöffnung 51 das
Öl alternierend in die beiden Arbeitskammern 8 a, 8 b einspritzen
kann. Außerdem ist die Mündungsfläche der Öleinspritzöffnung
51 groß genug, um eine Öleinspritzung mit maximalem Mengen
strom zu gewährleisten, wie er für den Kompressor erforder
lich ist.
Claims (5)
1. Kompressor in Spiralbauweise, insbesondere zum Verdichten
von gasförmigem Helium, mit einem stationären Spiralele
ment (5) und einem umlaufenden Spiralelement (6), von
denen jedes eine scheibenförmige Stirnplatte (5 a, 6 a)
und eine Spiralwand (5 b, 6 b) aufweist, die von ihren
Stirnplatten senkrecht abstehen und unter Bildung von
Arbeitskammern (8) ineinandergreifen, mit einer Kurbel
welle (7), deren Kurbelabschnitt (7 a) an dem umlaufenden
Spiralelement (6) so angreift, daß es eine Umlaufbewegung
bezüglich des stationären Spiralelements (5) ausführt,
ohne sich um seine eigene Achse zu drehen, mit einer
Ansaugöffnung (14) in einem äußeren Umfangsabschnitt
und einer Förderöffnung (10) in einem Mittelabschnitt der
Stirnplatte (5 a) des stationären Spiralelements (5) und
mit wenigstens einer Öleinspritzöffnung (22; 45; 46; 51 a)
in der Stirnplatte (5 a) des stationären Spiralelements (5)
zum Einspritzen von Öl in das teilweise komprimierte
Gas für dessen Kühlung, dadurch gekennzeich
net, daß sich die Öleinspritzöffnung (22; 45; 46; 51 a)
in einer Position befindet, in welcher sie unmittelbar
mit einer Ansaugkammer (5 f) in Verbindung steht, die am
Außenumfang der Spiralwände (5 b, 6 b) ausgebildet ist, und
daß die Abmessung (d 0, l 5) der Öleinspritzöffnung (22; 45;
46; 51 a) gemessen in Dickenrichtung der Spiralwand (6 b)
größer ist als die Dicke (t) der Spiralwand (6 b) des
umlaufenden Spiralelements (6).
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich die Öleinspritzöffnung (22; 45;
46; 51 a) in einer Position befindet, die bezogen auf die
Spiralwandwindung den Wert 0,7 gemessen von den Enden (5 c)
der Spiralwand (5 b) des stationären Spiralelements (5)
nach innen hat.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Öleinspritzöffnung (22) einen
Durchmesser (d 0) hat, der dem 1,3- bis 1,7fachen der
Dicke (t) der Spiralwand (5 b) entspricht.
4. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Öffnung der Öleinspritz
öffnung (46) einen Durchmesser (d 0) hat, der im wesent
lichen gleich einem Spiralgangabstand (l c ) der Spiralwand
(5 b) ist.
5. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Öleinspritzöffnung (45) eine
Form hat, die in Richtung der Dicke (t) der Spiralwand
(5 b) langgestreckt ist.
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