DE3720745A1 - Kompressor in spiralbauweise - Google Patents
Kompressor in spiralbauweiseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spiralkompressor nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US-PS 40 65 279 ist bereits ein Spiralkompressor
mit Niederdruckkammerbauweise bekannt, bei welchem eine
an der Antriebswellenseite befestigte Ausgleichseinrich
tung zwischen einem ersten Rahmen, der für eine drehbare
Abstützung der Welle einen Lagerabschnitt aufweist, wel
cher an der Rückseite der Stirnplatte des umlaufenden
Spiralelements vorgesehen ist, und einem zweiten Rahmen
angeordnet ist, der von einem Hauptlager für die drehbare
Abstützung einer unteren Antriebswelle und einem Schaft
abschnitt gebildet wird, an welchem ein Motor festgelegt
ist, wobei der erste und der zweite Rahmen getrennt von
einander ausgebildet sind. Obwohl bei diesem Aufbau die
Montage der Ausgleichseinrichtung einfach ist, werden
zwei getrennte Rahmen benötigt und dadurch nicht berück
sichtigt, daß es erforderlich ist, das Lager für die dreh
bare Abstützung des ersten Rahmens und das Hauptlager
für die drehbare Abstützung der unteren Antriebswelle
in dem zweiten Rahmen koaxial zu montieren.
Bei diesem Aufbau sind jeweils zwei Hauptlager in den
getrennt ausgebildeten Rahmen vorgesehen, um der Befesti
gung der Ausgleichseinrichtung den Vorzug zu geben, die
erwähnte koaxiale Montage des ersten und zweiten Haupt
lagers wird jedoch nicht in Betracht gezogen. Wenn des
halb die Exzentrizität auf ein Minimum reduziert werden
muß, was während der Montage der Fall sein kann, ist eine
sehr große Arbeitsgenauigkeit erforderlich, was den Ar
beitsprozeß schwierig und kompliziert macht. Da die zwei
Treibwellenlagerabschnitte in einem exzentrischen Zustand
montiert werden können, können die Treibwellenlager teil
weise an anderen angrenzenden Bauteilen anstoßen, wodurch
verschiedene Probleme hinsichtlich Betriebssicherheit
entstehen, beispielsweise können die Lager heißlaufen
oder beschädigt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht des
halb darin, den Spiralkompressor der eingangs genannten
Art mit einem Rahmenaufbau in Form eines einzigen Rahmens
zu versehen, in welchem zwei Lager in koaxialer Beziehung
angeordnet und ein Raum für die Aufnahme der Ausgleichs
einrichtung zwischen den beiden Hauptlagern vorgesehen
werden können.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Spiralkompressor
der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst,
die im Unteranspruch 2 vorteilhaft weitergebildet sind.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 eignet sich besonders
für eine Klimaanlage mit einem Kältemaschinenkreisprozeß.
Bei dem erfindungsgemäßen Spiralkompressor ist der Rah
menaufbau einfach montierbar, wobei die Ausgleichsein
richtung an dem Rahmen ohne Schwierigkeiten befestigt
werden kann.
Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Spiralkompressors
im Längsschnitt,
Fig. 2 den Schnitt II-II von Fig. 1 und
Fig. 3 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform des
Spiralkompressors.
Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Spiralkompressor hat einen
Spiralkompressorabschnitt 1 mit einem umlaufenden Spiral
element 2 und einem stationären Spiralelement 3. Das um
laufende Spiralelement 2 kämmt mit dem stationären Spiral
element 3. Der Spiralkompressorabschnitt 1 ist mit einer
Antriebswelle 5 über einen Mechanismus, der eine Axial
drehung des Abschnitts 1 verhindert, und mit einem Motor
über einen Rahmen 6 verbunden. Der Spiralkompressorab
schnitt 1 ist in einem Gehäuse 7 aufgenommen.
Das umlaufende Spiralelement 2 hat eine Stirnplatte 21
und eine Spiralwand 22, die an der Stirnplatte 21 ausge
bildet ist. Das umlaufende Spiralelement 2 hat ferner
eine Welle 22 auf der der Spiralwand 22 gegenüberliegen
den Seite der Stirnplatte 21. Die Welle 20 ist drehbar
in einer Exzenteröffnung 50 aufgenommen, die an der An
triebswelle 5 ausgebildet ist.
Das stationäre Spiralelement 3 hat eine Stirnplatte 31,
an der eine Spiralwand 32 ausgebildet ist, das stationäre
Spiralelement 3 hat an seinem Umfang eine Einlaßöffnung
30 und in seinem Zentrum eine Förderöffnung 33.
An dem Rahmen 6 sind in koaxialer Beziehung ein erstes
Hauptlager 61 und ein zweites Hauptlager 62 für die ge
meinsame drehbare Abstützung der Antriebswelle 5 ausge
bildet. Der Rahmen 6 hat weiterhin ein Axiallager 63 für
die drehbare Abstützung der Welle 20, die an der Rück
seite der Stirnplatte 21 des umlaufenden Spiralelements
2 ausgebildet ist, einen Schaftabschnitt 64, an welchem
ein Motor 8 fest montiert ist, einen Raum 65 und eine
Öffnung 66. Die einzige Antriebswelle 5 hat eine exzen
trische Ausnehmung 50 an ihrem einen Ende, in der sich
ein Lager 51 für die drehbare Abstützung der Welle 20
des umlaufenden Spiralelements 2 befindet.
Die Welle 5 ist mit einer Ölzuführungsbohrung 52 versehen,
die sich in Längsrichtung in der Nähe der Mitte der
exzentrischen Ausnehmung 50 erstreckt und am gegenüber
liegenden Ende in die exzentrische Ausnehmung 50 mün
det. Die Welle 5 hat eine Ölansaugöffnung 53, die aus
einer konischen Platte besteht und sich an dem der Aus
nehmung 50 gegenüberliegenden Ende befindet.
An der Antriebswelle 5 ist über einen Bolzen 10 oder der
gleichen eine durch die Öffnung 66 in den Raum 65 einge
führte Ausgleichseinrichtung bzw. Ausgleichsmasse 9 fest
gelegt.
Auf diese Weise sind das umlaufende Spiralelement 2 und
das stationäre Spiralelement 3 so kombiniert, daß ihre
Spiralwände 22 und 32 ineinander greifen, wobei das um
laufende Spiralelement 2 zwischen dem feststehenden Spi
ralelement 3 und dem Rahmen 6 klemmend gehalten ist.
Die Antriebswelle 5 ist drehbar an dem Rahmen 6 über das
erste Hauptlager 61 und das zweite Hauptlager 62 abge
stützt. Die Welle 20 des umlaufenden Spiralelements 2
ist in das Lager 51 eingeführt, das in der exzentrischen
Ausnehmung 50 der Welle 5 vorgesehen ist. Der Mechanismus
4 zum Unterbinden einer axialen Rotation des Spiralkom
pressorabschnitts 1 ist zwischen der Stirnplatte 21 des
umlaufenden Spiralelements 2 und dem Rahmen 6 vorgesehen.
Der Motor 8 ist an dem Schaftabschnitt 64 des Rahmens 6
durch Bolzen oder dergleichen festgelegt. Der erwähnte
Kompressionsmechanismus ist in dem Gehäuse 7 aufgenommen,
das als abgedichteter Behälter ausgebildet ist. Der Boden
des Gehäuses 7 bildet einen Ölspeicher 70, wobei die Öl
ansaugöffnung 53 am unteren Ende der Antriebswelle 5 un
ter dem Ölspiegel in dem Ölspeicher 70 positioniert ist.
Das Gehäuse 7 hat ein Einlaßrohr 71 an einem unteren Ab
schnitt des Rahmens 6 und ein Förderrohr 72 an einem obe
ren Abschnitt des stationären Spiralelement 1. Als Ölka
nal, durch welchen Öl dem zweiten Hauptlager 62 zugeführt
wird, ist eine Ölbohrung 54 vorgesehen.
Zwischen der äußeren Öberfläche der Antriebswelle 5 und
der Innenwandfläche 67 einer in dem Rahmen 6 ausgebilde
ten Bohrung ist ein Raum 55 ausgebildet. Die an der An
triebswelle 5 vorhandene axiale Belastung wird von einem
Axiallager 68 aufgenommen.
Am unteren Ende eines sich drehenden Rotors 80 des Mo
tors 8 ist eine Ausgleichseinrichtung 81 festgelegt. Wei
terhin ist eine Druckausgleichsbohrung 69 so ausgebildet,
daß sie durch den Rahmen 6 hindurchgeht, wodurch sich der Druck
in dem Raum 65 und in einer Kammer 73 des Gehäuses 7 aus
gleichen kann. Nachdem das in das Einlaßrohr 71 angesaug
te Gas den Motor 8 gekühlt hat, strömt es durch einen
Kanal 74, wird in eine Einlaßöffnung 30 des stationären
Spiralelements 3 gesaugt und von dem umlaufenden Spiral
element 2 und dem stationären Spiralelement 3 verdichtet.
Das auf diese Weise verdichtete Gas wird dann durch die
Förderöffnung 33 abgeführt und anschließend unter Druck
durch das Förderrohr 72 zu einer weiteren Hochdruckan
ordnung, wie einem Kondensator, geführt.
Gleitend in Drehung versetzte Abschnitte werden über die
Ölzuführungsöffnung 53 am Ende der Antriebswelle 5 unter
dem in dem Ölspeicher 70 am unteren Abschnitt des Gehäu
ses 7 vorhandenen Öl und die exzentrische Öffnung 52 ge
schmiert, die in Längsrichtung durch die Welle 5 hin
durch ausgebildet ist.
Das durch die Zentrifugalkraft hochgesaugte Öl steigt
längs der exzentrischen Bohrung 52 und wird im zweiten
Hauptlager 62 über die Ölbohrung 54 zugeführt. Nachdem
das Öl das zweite Hauptlager 62 geschmiert hat, steigt
es in den Raum 55 hoch und schmiert das Axiallager 68.
Dann wird das Öl in den Raum 65 gefördert und fällt in
den Ölspeicher 70 durch die Druckausgleichsöffnung 69.
Ein großer Prozentsatz das Öls geht andererseits durch
die Ölbohrung 54 und steigt weiter nach oben, wodurch
es dem Innenraum der exzentrischen Ausnehmung 50 zuge
führt wird, die am oberen Ende der Welle 5 ausgebildet
ist. Das Öl schmiert das Lager 51 sowie das erste Haupt
lager 61, welche beide die Antriebswelle 5 drehbar ab
stützen. Weiterhin geht ein Teil des Öls durch den Raum
56 und wird zu einem Axiallager 63 geführt. Danach wird
das Öl durch die Gegendruckkammer 23 und die Druckaus
gleichsöffnung 60 geführt und fällt in den Raum 65. Das
Öl fällt dann zurück in den Ölspeicher 70 zusammen mit
dem anderen Öl, welches das Axiallager 68 und das erste
Hauptlager 61 geschmiert hat.
Bei dieser Ausgestaltung des Spiralkompressors ergeben
sich keine Probleme hinsichtlich des Heißwerdens von La
gern, was dann der Fall sein könnte, wenn die Hauptlager
teilweise gegen andere benachbarte Bauelemente anstoßen.
So ist es möglich, einen bemerkenswert weichen Lauf und
eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen.
Die Ausgleichsvorrichtungen können an einer Stelle mon
tiert werden, die sich in der Nähe des Elements befindet,
das um seine Achse drehbar ist, und die für die Beseiti
gung eines Unwuchtmoments geeignet ist, das von der Um
laufbewegung erzeugt wird. Diese Anordnung bildet des
halb einen Spiralkompressor, bei welchem die Rotations
unwucht auf einen extrem niedrigen Wert verringert ist.
Dies ist möglich, weil das erste Hauptlager 61 und das
zweite Hauptlager 62 axial an dem einzigen Rahmen 6 aus
gebildet werden können und die Ausgleichseinrichtung 9
leicht an der Antriebswelle 5 festgelegt werden kann,
indem der Raum 65 und die Öffnung 66 in dem Rahmen 6
ausgebildet sind.
Wenn die Ausgleichseinrichtung und die Antriebswelle in
den Rahmen eingebracht werden, wird zunächst vorher die
Ausgleichsvorrichtung durch die Öffnung im Umfang des
Rahmens eingeführt und dann so positioniert, daß die Mon
tageöffnung der Ausgleichseinrichtung mit der Achse der
Ausgleichseinrichtung zusammenfällt. Dann wird das ent
sprechende Ende der Antriebswelle 5 in die Öffnung der
Ausgleichseinrichtung und in das erste und zweite Haupt
lager eingeführt. Wenn die Antriebswelle 5 eingeführt
ist, werden die Antriebswelle 5 und die Ausgleichsein
richtung durch geeignete Festlegungsmittel befestigt.
In dieser Anordnung ist die Antriebswelle drehbar durch
das erste und zweite Hauptlager abgestützt, während sich
die Ausgleichseinrichtung zusammen mit der Antriebswelle
5 drehen kann.
Da der Rahmenaufbau aus einem einzigen Rahmen besteht,
der ein Stück bildet, ist es möglich, das erste Hauptla
ger und das zweite Hauptlager koaxial vorzusehen, wobei
beide an dem Rahmen montiert sind. Dieser Aufbau hat den
Vorteil, daß eine Justierung der koaxialen Beziehung zwi
schen den beiden Hauptlagern, wie sie bisher während der
Montage erforderlich war, entfällt. Da die Ausgleichs
einrichtung in den Raum des Rahmens durch den Umfang des
Rahmens eingeführt werden kann, ist es möglich, die Aus
gleichseinrichtung bzw. Ausgleichsmasse an einer Stelle
anzubringen, wo der Ausgleich in Drehrichtung auch im
Falle eines einstückigen Rahmens leicht eingestellt wer
den kann.
Obwohl die Öffnung 66 in dem Rahmen 6 ausgebildet wer
den muß, um die Ausgleichseinrichtung 9 darin einführen
zu können, kann die Öffnung 66 nicht nur an einer ein
zigen Stelle, sondern auch an symmetrischen Positionen
bezüglich der Achse vorgesehen werden.
Diese Anordnung erleichtert das Entfernen eines Kerns,
wenn der Rahmen 6 durch Gießen gefertigt wird. Die Öffnung
66 ist auch günstig für das Festziehen der Bolzen 10
oder dergleichen zum Festlegen der Ausgleichseinrichtung
9 an der Antriebswelle 5. Wenn die Öffnung an zwei Stel
len vorgesehen wird, wird zweckmäßigerweise an einer ge
eigneten Stelle eine Rippe ausgebildet, um einen Aus
gleich für die Verringerung der Festigkeit des Rahmens 6
als solchem zu schaffen.
Auf diese Weise sind die beiden Hauptlager an voneinander
entfernten Stellen in einer zueinander getrennten jedoch
koaxialen Beziehung in dem einzigen Rahmen angeordnet.
Es ist deshalb nicht nötig, bei der Montage eine Justie
rung vorzunehmen, wodurch der Arbeitsaufwand merklich
reduziert wird.
Die Befestigung der Ausgleichseinrichtung 9 kann durch
Klebstoffe, Schrumpfen, Schweißen oder dergleichen an
stelle der beschriebenen Verbolzung erfolgen.
Wie erwähnt wird die Ausgleichseinrichtung an der Antriebs
welle durch Einführen der Ausgleichseinrichtung durch
die Öffnung im Rahmen festgelegt. Der Rahmenaufbau ist
deshalb vereinfacht. Das erste und das zweite Hauptlager
können koaxial in dem einzigen Rahmen vorgesehen werden,
so daß, wie erwähnt, die Fluchten der Ausrichtung, wie
sie bisher erforderlich war, entfällt.
Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist der Spiralkompres
sor in eine Klimaanlage eingebaut, die als Kältemaschi
nenkreisprozeß dient.
Dabei ist ein Kondensator 100 über das Förderrohr 72 mit
der Förderöffnung 33 des Spiralkompressors verbunden.
Ein Expansionsventil 101 ist mit seinem Einlaß mit dem
Kondensator 100 und mit seinem Auslaß mit einem Verdampfer
102 verbunden. Der Auslaß des Verdampfers 102 steht über
das Einlaßrohr 71 mit der Kammer 73 des Gehäuses 7 des
Spiralkompressors in Verbindung. Die Kammer 73 des Ge
häuses 7 steht so mit der Niederdruckseite des Kälte
maschinenkreisprozesses in Verbindung, so daß der Druck
in der Kammer 73 niedrig ist. Da der Raum 65 mit der
Ausgleichseinrichtung 9 in ihm mit der Kammer 73 über
die Druckausgleichsöffnung 69 in Verbindung steht, wird
der Raum 65 auf einem niedrigen Druck gehalten. Zusätz
lich wird die Gegendruckkammer 23 auf einem niedrigen
Druck über die Druckausgleichsöffnung 60 gehalten. Das
eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisende,
durch das Förderrohr 72 abgeführte Kältemittel wird in
Wärmeaustausch mit Luft oder Wasser im Kondensator 100
gebracht, in welchem nach der Wärmeabführung das Kälte
mittel kondensiert und verflüssigt wird.
Der Druck des verflüssigten Kältemittels wird durch das
Expansionsventil 101 reduziert. Man erhält ein gesättig
tes Gas mit niedrigem Druck, das in Wärmeaustausch mit
Luft oder Wasser im Verdampfer 102 gebracht wird, in wel
chem das Kältemittel verdampft und dadurch eine Kühlwir
kung herbeiführt, beispielsweise Luft kühlt.
Das verdampfte Kältemittel mit niedrigem Druck strömt wie
der in das Gehäuse 7 des Spiralkompressors und fließt,
nachdem es Teile mit hoher Temperatur, wie den Motor 8,
gekühlt hat, durch den Kanal 74 und wird in die Kom
pressionskammer durch die Einlaßöffnung 30 angesaugt.
Auf diese Weise kann der Spiralkompressor einer Klima
anlage mit einem Kühlkreislauf eingesetzt werden.
Claims (3)
1. Kompressor in Spiralbauweise mit einem Spiralkompressor
abschnitt (1), der ein umlaufendes Spiralelement (2)
und ein stationäres Spiralelement (3) aufweist, von
denen jedes eine Stirnplatte (21, 31) aufweist, an
der eine Spiralwand (22, 32) vertikal ausgebildet ist,
wobei das umlaufende Spiralelement (2) und das sta
tionäre Spiralelement (3) so zusammengefügt sind, daß
die jeweiligen Spiralwände (22, 32) ineinander greifen,
und wobei dem umlaufenden Spiralelement (2) eine Um
laufbewegung erteilt wird, wodurch sich ein luftdich
ter, von den Stirnplatten (21, 31) und den Spiralwän
den (22, 32) der jeweiligen Spiralelemente (2, 3) ge
bildeter Raum zum Zentrum der Umlaufbewegung bewegt,
das Volumen des luftdichten Raums fortlaufend verrin
gert und die Kompression dadurch bewirkt wird, mit
einer Antriebswelle (5) zum Verbinden des Spiralkom
pressorabschnitts (1) mit einem Motor (8) und mit ei
nem Rahmen (6), der Lager für die drehbare Abstützung
der Antriebswelle (5) aufweist, zwischen dem Spiral
kompressorabschnitt (1) und dem Motor (8) angeordnet
ist, um eine festgelegte Verbindung dazwischen zu bil
den, und in einem Gehäuse des Spiralkompressors auf
genommen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (6) von einem einzigen Rahmen gebildet
wird, an dem ein erster Hauptlagerabschnitt (61) und
ein zweiter Lagerabschnitt (62) in koaxialer Bezie
hung ausgebildet sind, daß eine Ausgleichseinrichtung
(9) an der Antriebswelle (5) angebracht ist, die als
Hauptwelle dient und drehbar von den ersten und zweiten
Wellenlagerabschnitten (61, 62) gelagert ist, wobei
eine raumartige Kammer (65) gebildet wird, die in dem
Abschnitt des Rahmens (6) in der Nähe des ersten Haupt
lagerabschnitts (61) drehbar ist und zwischen den er
sten und zweiten Wellenlagerabschnitten (61, 62) be
grenzt ist und daß im Umfang des Rahmens (6) eine Öff
nung (66) ausgebildet ist und in Verbindung mit der
raumartigen Kammer (65) steht, wobei die Ausgleichs
einrichtung (9) frei durch die Öffnung (66) einführ
bar und herausführbar ist.
2. Spiralkompressor nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Öffnung (66), die
im Umfang des Rahmens (6) ausgebildet ist, an zwei
Stellen angeordnet ist, die symmetrisch bezüglich der
Achse des Rahmens (6) sind.
3. Spiralkompressor nach Anspruch 1 oder 2 für eine Kli
maanlage mit einem Kältemaschinenkreisprozeß, dadurch
gekennzeichnet, daß eine durch den Rah
men (6) gehende Druckausgleichsöffnung (69) vorgesehen
ist, die die jeweiligen Drucke in der raumartigen Kam
mer (65), in einer auf der Rückseite des umlaufenden
Spiralelements (2) vorgesehenen Gegendruckkammer (23)
und in dem Gehäuse (7) ausgleicht, wodurch eine Ver
bindung zwischen dem Gehäuse (7) und der Niederdruck
seite des Kältemaschinenkreisprozesses hergestellt
wird.
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