DE3604235C2 - Spiralverdichter - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Spiralverdichter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Solche durch die JP-Patentoffenlegungsschrift 60-104 787 bekannten Spiralverdichter oder Spiralkompressoren werden zunehmend als Lader für Otto- und Dieselmotoren verwendet, da sie gegenüber bislang eingesetzten Flügelzellenverdichtern weniger laut und mechanisch weniger störanfällig sind. Während trockenlaufende Flügelzellenverdichter nur etwa bis zu einem Überdruck 0,3 bar vernünftig einsetzbar sind, da dann der Verschleiß zu hoch und der Wirkungsgrad zu niedrig wird, können Spiralverdichter noch bei höherem Druck bis zu 0,7 bar bei wesentlich besserem Wirkungsgrad eingesetzt werden.

Bei solchen Spiralverdichtern wird der Verdränger fixiert, damit er sich bei Drehung des Exzenters der Antriebswelle nicht mitdreht.

Es sind als Führung Gleitlager vorgesehen, die aus einem zylindrischen Trägerteil bestehen, der in dem zweiten Gehäuseteil gelagert ist und einen Exzenterzapfen aufweist, der in ein Gleitlager im Verdränger formschlüssig geführt ist. Diese Anordnung bedingt eine exakte Fertigung und eine exakte Beherrschung der Temperaturänderungen. Zum Ausgleich von Maßabweichungen infolge von Bearbeitungstoleranzen und von unterschiedlichen Dehnungen bei Erwärmung der Bauteile ist hier keine Maßnahme vorgesehen. Eine solche könnte allenfalls in dem Spiel der Lagerungen der einzelnen Teile vorgegeben werden, was wiederum zu einem erhöhten Verschleiß und zu einer ungenaueren Führung führt. Ferner sind solche Führungen auch als Gleitlager zur Vermeidung von vorzeitigem Verschleiß zu schmieren, was wiederum zusätzliche Probleme und kostspielige Maßnahmen zur Durchführung einer solchen Schmierung nach sich zieht.

Bei einem anderen, durch die JP-Patentoffenlegungsschrift 55-46081 bekannten Spiralverdichter sind in dem zweiten Gehäuse fest eingesetzte Bolzen vorgesehen, um die Sackbohrungen im Verdränger bei der Bewegung desselben mit ihrer axial gerichteten Umfangswand gleitend ablaufen. Auch bei dieser Anordnung ist eine exakte Zuordnung der Teile notwendig und es ist zur Vermeidung von Verschleiß eine gute Schmierung der gleitenden Teile von Bolzen einerseits und Sackbohrungswand andererseits vorzusehen. Einseitige Belastung aufgrund von Bearbeitungstoleranzen wirken sich hier als erhöhter Verschleiß aus.

In Abänderung dazu ist gemäß einem bekannten Spiralverdichter der durch die DE-OS 28 31 179 veröffentlichten Art zwischen Verdränger und zweitem Gehäuseteil ein Exzenterkurbelzapfen vorgesehen, dessen beide Kurbelenden in einem Gleitlager gelagert sind. Zum Spiel- und Bearbeitungstoleranzenausgleich ist bei diesem bekannten Spiralverdichter die Gleitbuchse im Verdränger in einem elastischen Element gelagert. Diese Lagerung ist einerseits aufwendig herzustellen und bedarf zuästzlich wegen der verwendeten Gleitlager einer beständigen Schmierung, um den Verschleiß zu reduzieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten bekannten Spiralverdichter so weiterzubilden, daß ein Ausgleich für Maßabweichungen infolge Bearbeitungstoleranzen und unterschiedlicher Erwärmung von Bauteilen gegeben ist unter Reduzierung der für die Aufrechterhaltung der Lagerungseigenschaften notwendigen Maßnahmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Spiralverdichter hat dabei den Vorteil, daß keinerlei Schmierung erforderlich ist und er damit als trockenlaufender Spiralverdichter verwendet werden kann. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Verdränger in jeder Stellung des Exzenters leicht ver­ spannt und damit gegen Drehung gesichert. Toleranzen und Wärmeausdehnungen der verschiedenen Bauteile Ge­ häuse, Verdränger und Antrieb werden aufgefangen. Durch die damit gewonnene Spielfreiheit in der Fixiervorrich­ tung läuft der Verdichter auch bei höheren Drehzahlen relativ leise. Der erfindungsgemäße Spiralverdichter ist insbesondere als trockenlaufende Luftpumpe zur Rußverbrennung bei Dieselmotoren mit elektrostatischer Rußweiche und Rußbrenner geeignet.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maß­ nahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen des im Anspruch 1 angegebenen Spiralverdichters möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dabei aus Anspruch 3. Durch die Gummieinbettung des Exzenterlagers werden die vorstehend genannten guten Eigenschaften des Spiralverdichters noch verbessert.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines an einem Elektro­ motor angeflanschten Spiralverdichters,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 im Längsschnitt zu sehende Spiralverdichter weist ein erstes Gehäuseteil 10 und ein zweites, deckel­ artiges Gehäuseteil 11 auf, die durch Schraubenbolzen 12 unter Zwischenlage eines Distanzringes 13 miteinander verbunden sind. Der erste Gehäuseteil 10 weist in bekann­ ter Weise eine in Axialrichtung einseitig offene Spiral­ kammer 14 auf, in welcher einerseits eine das erste Gehäuseteil 10 axial durchdringende zentrale Austritts­ öffnung 16 und andererseits eine das erste Gehäuseteil 10 radial durchdringende Ansaugöffnung 17 in Form je­ weils einer Gehäusebohrung mündet.

In dem von dem Distanzring 13 vorgegebenen Zwischenraum 15 zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil 10, 11 ist ein Verdränger 18 verschieblich angeordnet, der mit einer axial vorstehenden Spiralwand 19 in die Spiralkammer 14 hineinragt. Spiralwand 19 und Spiral­ kammer 14 bilden zusammen zwei gegeneinander abgedich­ tete Arbeitsräume, und zwar einen äußeren Ansaugraum 20 und einen inneren Hochdruckraum 21. Über diese Ar­ beitsräume 20, 21 wird bei Antrieb des Verdrängers 18 Luft über die Ansaugöffnung 17 angesaugt, komprimiert und über die Austrittsöffnung 16 wieder ausgeschoben.

Zum Antrieb des Verdrängers 18 ist eine von einem Elektro­ motor 22 getriebene Antriebswelle 23 vorgesehen, die end­ seitig einen Exzenter 24 trägt, der mittels eines Kugel­ lagers 25 in einer Sackbohrung 26 des Verdrängers 18 gelagert ist. Das Kugellager 25 sitzt mit seinem inne­ ren Lagerring 251 auf dem Exzenter 24 und ist mit seinem äußeren Lagerring 252 über einen Gummiring 27 in der Sack­ bohrung 26 verspannt. Der Exzenter 24 ist auf einer Kur­ bel 28 befestigt, vorzugsweise mit dieser einstückig, und die Kurbel 28 ist auf die Antriebswelle 23 des Elektro­ motors 22 aufgesetzt und an dieser mit einer Radialschrau­ be 29 drehfest arretiert.

Zur Sicherung des Verdrängers 18 gegen Drehbewegung bei Rotation des Exzenters 24 ist eine Fixiervorrichtung 30 vorgesehen, die vier über den Umfang des Verdrängers 18 um gleiche Umfangswinkel von 90° versetzte Führungen 35 aufweist. Jede Führung 31 besteht aus einer Sackbohrung 32 und einem Führungslager 33, das in die Sackbohrung 32 hineinragt. Alle Sackbohrungen 32 haben den gleichen Abstand von der Mittelachse des Verdrängers 18, die mit der Achse des Exzenters 24 und des Exzenter-Kugellagers 25 zusammenfällt. Die Führungslager 33 sind als Kugel­ lager ausgebildet, deren innerer Lagerring 331 auf einem Lagerbolzen 34 sitzt, der in dem zweiten Gehäuseteil 11 eingeschraubt ist. Die Lagerbolzen 34 weisen den gleichen radialen Abstand von der Mittelachse des zweiten Gehäuse­ teils 11 auf, die mit der Mittelachse der Antriebswelle 23 fluchtet. Der äußere Lagerring 332 des Führungslagers 33 steht mit einer Kunststoffbuchse 35 in Eingriff, die in der Sackbohrung 32 unter Zwischenlage zweier im Ab­ stand voneinander angeordneter gummielastischer O-Ringe 36, 37 unter leichter Vorspannung eingesetzt ist. Der Innendurchmesser der Kunststoffbuchse 35 ist wenig klei­ ner bemessen als die Summe aus dem Durchmesser des äuße­ ren Lagerrings 332 des Führungslagers 33 und dem Außen­ durchmesser des Exzenters 24. Durch diese Ausbildung der Kunststoffbuchse 35 ist der Verdränger 18 gegenüber dem Kurbeltrieb, bestehend aus Antriebswelle 23 und Exzenter 24, in jeder Lage über die O-Ringe 36, 37 und dem Gummi­ ring 27 des Exzenter-Kugellagers 25 leicht verspannt. Da­ mit ist der Verdränger 18 spielfrei gelagert, wobei ver­ schiedene Toleranzen und verschiedene Wärmeausdehnungen aufgefangen werden, und läuft damit auch bei höheren Dreh­ zahlen relativ leise.

Zwischen der dem deckelartigen zweiten Gehäuseteil 11 zuge­ kehrten Rückseite des Verdrängers 18 und der dieser zugekehrten Fläche des zweiten Gehäuseteils 11 besteht üblicherweise ein geringer Luftspalt 38. Um beim Trocken­ lauf die Reibung bei einem evtl. Berühren dieser Gehäusefläche des zweiten Gehäuseteils 11 durch die Rückseite des Verdrängers 18 möglichst gering zu halten, ist die Rückseite des Verdrängers 18 mit einer PTFE-Folie 39 überzogen, die z.B. durch Kleben befestigt ist.

Im Verdränger 18 ist noch ein Axialkanal 40 vorge­ sehen, der den Verdränger 18 durchdringt und einer­ seits in dem Hochdruckraum 21 und andererseits in einem Druckausgleichsraum 41 mündet, der von einer koaxialen Durchgangsbohrung im zweiten Gehäuseteil 11 gebildet wird, in welcher die Kurbel 28 rotiert. Der Druckaus­ gleichsraum 41 steht über den Luftspalt 38 mit dem Saug­ raum 20 in Verbindung. Durch diesen relativ genau zu bemessenden Axialkanal 40 wird ein gewisser Druckausgleich zwischen dem Hochdruckraum 21, dem Druckausgleichsraum 41 und dem Saugraum 20 hergestellt, was im Trockenlauf des Spiralverdichters eine geringere Leistungsaufnahme be­ wirkt.

Diese beschriebene Verbindung zwischen dem Hochdruck­ raum 21 und dem Druckausgleichsraum 41 macht eine Abdichtung des zweiten Gehäuseteils 11 erforderlich. Zwischen dem zweiten Gehäuseteil 11 und einer Zwischenscheibe 42, die den Druckausgleichsraum 41 im zweiten Gehäuseteil 11 ab­ deckt, ist daher eine Ringdichtung 43 angeordnet. Die Zwischenscheibe 42 ist zusammen mit einem Stirnflansch 44 am Gehäuse des Elektromotors 22 in dem zweiten Gehäuse­ teil 11 verschraubt, was durch Strichpunktierung angedeutet ist. Dem Stirnflansch 44 ist ein Zentrierbund 45 vorgesetzt, der von einer flachzylindrischen Ausnehmung 46 in der Zwischenscheibe 42 übergriffen wird. Zur Abdichtung des Druckausgleichsraums 41 und der Antriebswelle 23 ist eine Gleitringdichtung 47 vorgesehen. Diese besteht aus einem Kunststoffring 48, der unter Zwischenlage eines O-Ringes 49 auf der Antriebswelle 23 aufsitzt und von einer Tellerfeder 50 an einen auf der Antriebswelle 23 befestigten Sicherungsring 51 angepreßt wird.

Claims (3)

1. Spiralverdichter mit einem eine Spiralkammer tragenden ersten Gehäuseteil, mit einem das erste Gehäuseteil abdeckenden, deckelartigen zweiten Gehäuseteil, mit einem zwischen den beiden Gehäuseteilen verschieblich gehaltenen Verdränger, der mit einer Spiralwand in die Spiralkammer hineinragt und mit dieser einen äußeren Saugraum und einen inneren Hochdruckraum einschließt, mit einer Antriebswelle, die endseitig einen im Verdränger gelagerten Exzenter trägt, und mit mehreren über den Umfang des Verdrängers (18) um gleiche Winkel versetzte Führungen (31), die in einer zur Antriebswelle (23) rechtwinkligen Ebene angeordnet sind, und aus einer im Verdränger (18) angeordneten Sackbohrung (32 und einem am zweiten Gehäuseteil (11) gehaltenen in die Sackbohrung (32) hineinragenden Führungslager (33) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei, vorzugsweise vier Führungen vorgesehen und, wobei in jeder Sackbohrung (32) der Führungen eine Kunststoffbuchse (35) unter Zwischenlage zweier im Abstand voneinander angeordneter gummielastischer O-Ringe unter leichter Vorspannung eingesetzt ist und daß der Innendurchmesser der Kunststoffbuchse (35) wenig kleiner bemessen ist als die Summe aus Durchmesser des Führungslagers (33) und Durchmesser des Exzenters (24) und die Führungslager (33) als Wälzlager ausgebildet sind, deren innerer Lagerring (331) auf einem Lagerbolzen (34) gehalten ist und deren äußerer Lagerring (332) mit der Innenwand der Kunststoffbuchse (35) in Eingriff steht.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbolzen (34) in dem zweiten Gehäuseteil (11) mit gleichem radialem Abstand von dessen Mittelachse eingeschraubt sind.

3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Exzenter-Lager (25) in einer Sackbohrung (26) angeordnet ist und sich über mindestens einen gummielastischen O-Ring (27) an der Zylinderwand der Sackbohrung (26) abstützt.