DE3917656C2 - Spiralverdichter - Google Patents
SpiralverdichterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, insbesondere zur Verdichtung eines Käl
temittels, mit einem einen Tragrahmen aufweisenden hermetischen Gehäuse, wobei
der Tragrahmen das hermetische Gehäuse in einen unter Ansaugdruck stehenden Be
reich und einen unter Auslaßdruck stehenden Bereich unterteilt, eine mittige Boh
rung aufweist und der unter Ansaugdruck stehende Bereich und der unter Auslaß
druck stehende Bereich gegeneinander abgedichtet sind, mit einem in dem unter An
saugdruck stehenden Bereich angeordneten umlaufenden Spiralelement, wobei das
umlaufende Spiralelement eine Grundplatte mit einer darauf angeordneten evolven
tenförmigen Spiralwand und einen Antriebszapfen aufweist und wobei der Antriebs
zapfen eine als Ausstoßöffnung ausgeführte Bohrung aufweist, mit einem ebenfalls in
dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich des hermetischen Gehäuses angeordne
ten ortsfesten Spiralelement, wobei das ortsfeste Spiralelement eine in die Spiralwand
des umlaufenden Spiralelementes eingreifende evolventenförmige Spiralwand auf
weist, mit einem in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich des hermetischen Ge
häuses angeordneten elektrischen Motor und mit einer mit dem Motor antriebsver
bundenen Antriebswelle, wobei die Antriebswelle ein dem Auslaßdruck ausgesetztes
Endteil, ein Kurbelteil sowie eine axiale Bohrung aufweist und zur Lagerung der An
triebswelle ein am Tragrahmen angeordnetes erstes Lager und ein zwischen dem
Tragrahmen und dem Kurbelteil angeordnetes zweites Lager vorgesehen ist, wobei
das Kurbelteil zur Aufnahme des Antriebszapfens eine eine Bodenfläche aufwei
sende, exzentrisch angeordnete Sackbohrung aufweist und in der Sackbohrung ein
Lager zur Lagerung des Antriebszapfens vorgesehen ist und wobei die axiale Boh
rung der Antriebswelle die Bodenfläche der Sackbohrung mit dem unter Auslaßdruck
stehenden Bereich verbindet.
Aus der DE-A 35 06 375 ist ein Spiralverdichter der zuvor genannten Art bekannt,
bei dem sämtliche Axialflächen mit Auslaßdruck beaufschlagt sind. Da die Antriebs
welle selbst und auch der damit verbundene Rotor eine erhebliche Masse aufweisen,
finden im Betrieb des bekannten Spiralverdichters axiale Verlagerungen der An
triebswelle statt. Solche axialen Verlagerungen treten sogar dann auf, wenn die An
triebswelle horizontal angeordnet ist, da der Spiralverdichter an der Auslaßöffnung
Druckstöße verursacht, die die Antriebswelle - insbesondere bei geringer Drehzahl -
verschieben. Folglich ist bei dem bekannten Spiralverdichter aufgrund auftretender
Axialkräfte ein in bekannter Weise anzuordnendes Axiallager zum Stützen der An
triebswelle zwingend erforderlich. Zusätzlich wird das die Antriebswelle lagernde er
ste bzw. zweite Lager durch auf die Antriebswelle einwirkende Axialkräfte zuneh
mend beansprucht, so daß verstärkt Verschleißerscheinungen auftreten, wodurch der
Wartungsaufwand und die Kosten für einen solchen Spiralverdichter erhöht sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Spiralverdichter der in Rede
stehenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß die auf die Antriebs
welle wirkenden Axialkräfte auf möglichst einfache Art und Weise verringert bzw.
ausgeglichen sind.
Die zuvor genannte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die äußeren Flächen des Kurbel
teils dem Ansaugdruck ausgesetzt sind, daß das in der Sackbohrung angeordnete La
ger eine Dichtung aufweist und hierdurch eine durch die Bodenfläche und durch den
Antriebszapfen begrenzte, unter Auslaßdruck stehende Kammer gebildet ist und daß
die auf die Antriebswelle in axialer Richtung wirkenden Kräfte durch Bemessung des
Durchmessers der dem Auslaßdruck ausgesetzten Bodenfläche der Sackbohrung
sowie durch die Bemessung des Außendurchmessers des dem Auslaßdruck ausge
setzten Endteils der Antriebswelle ausgeglichen sind.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die auf die Antriebswelle in axialer Rich
tung wirkenden Kräfte durch einen inneren Druckausgleich, nämlich durch die defi
nierte Druckbeaufschlagung der Bodenfläche der Sackbohrung sowie der Endfläche
des dem Auslaßdruck ausgesetzten Endteils der Antriebswelle, ausgeglichen werden
können. Damit die Antriebswelle und der damit verbundene Rotor im Betrieb des
Verdichters weder aufgrund auftretender Druckunterschiede in bestimmten Berei
chen des Verdichters, noch aufgrund des Eigengewichts der Antriebswelle und des
Rotors verschoben werden können, ist erfindungsgemäß lediglich ein Ausgleich bzw.
ein Abstimmen dieser druckbeaufschlagten Flächen - unter Berücksichtigung des Ei
gengewichts der Antriebswelle und des damit verbundenen Rotors - erforderlich.
Folglich entfällt die sonst notwendige Vorkehrung eines aufwendigen Axiallagers.
Weiterhin sind die sonst auftretenden Verschleißerscheinungen für das für die An
triebswelle vorgesehene erste bzw. zweite Lager durch den Ausgleich der Axialkräfte
wesentlich minimiert, wodurch der Wartungsaufwand und die Kosten für den erfin
dungsgemäßen Spiralverdichter ebenfalls verringert sind.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in
vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die
nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines
Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbin
dung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung an
hand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung, geschnitten, einen erfindungsgemäßen Spi
ralverdichter und
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Kälteanlage
mit dem Spiralverdichter aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen als Rotationsverdichter ausgebildeten Spiralverdichter 20 mit einem
hermetischen Gehäuse 22. Das hermetische Gehäuse 22 ist vorzugsweise im wesent
lichen zylindrisch und weist einen oberen Bereich 24, einen mittleren Bereich 28 und
einen unteren Bereich 26 auf. Zu dem mittleren Bereich 28 gehört ein Wärmetauscher
mit einer Mehrzahl von parallel und mit Abstand zueinander angeordneten kreisring
förmigen Rippen 30. Der Wärmetauscher dient zum Wärmetausch zwischen dem In
neren des hermetischen Gehäuses 22 und der Umgebung des hermetischen Gehäuses
22. Zu dem mittleren Bereich 28 des hermetischen Gehäuses 22 gehört des weiteren
ein das hermetische Gehäuse 22 in einen unter Auslaßdruck stehenden Bereich 34
und einen unter Ansaugdruck stehenden Bereich 36 unterteilender Tragrahmen 32.
Der mittlere Bereich 28 ist vorzugsweise an den äußeren Rändern des oberen Bereiche
24 und des unteren Bereichs 26 angeschweißt. Somit ist das hermetische Gehäuse 22
in geeigneter Weise in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich 34 und den unter
Ansaugdruck stehenden Bereich 36 unterteilt.
Innerhalb des unter Auslaßdruck stehenden Bereichs 34 des hermetischen Gehäuses
22 ist ein Motor 40 angeordnet. Bei dem Motor 40 handelt es sich vorzugsweise um
einen elektrischen Motor mit einem ortsfesten Stator 42 und einem drehbaren Anker
44. Der Stator 42 und der Anker 44 sind durch einen kreisringförmigen Raum von
einander getrennt. Eine detaillierte Beschreibung des Motors 40 ist hier nicht erfor
derlich, da die in Rede stehenden Motoren im Stand der Technik im allgemeinen be
kannt sind. Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei dem Motor 40 um einen Einpha
senwechselstrommotor oder um einen Dreiphasenwechselstrommotor.
Es wäre ebenso möglich, den Spiralverdichter 20 durch eine Antriebsvorrichtung mit
einstellbarer Antriebsgeschwindigkeit mit einem geeigneten Elektromotor oder einen
in den Figuren nicht gezeigten Regler zur Änderung der Geschwindigkeit des Elek
tromotors anzutreiben.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Spiralverdichter 20 handelt es sich um einen Verdich
ter der Spiralbauart mit einem eine ortsfeste Spiralwand 50 aufweisenden ortsfesten
Spiralelement 46 und einem eine umlaufende Spiralwand 52 aufweisenden umlaufen
den Spiralelement 48. Die ortsfeste Spiralwand 50 ist entweder am unteren Bereich
26 des hermetischen Gehäuses befestigt oder als integraler Bestandteil des unteren
Bereichs 26 des hermetischen Gehäuses 22 ausgebildet, so daß ein Teil des unteren
Bereichs 26 des hermetischen Gehäuses 22 eine im wesentlichen ebene Fläche auf
weist. Diese Fläche dient als Grundplatte dem abdichtenden Eingriff der ortsfesten
Spiralwand 50 in die umlaufende Spiralwand 52. Die umlaufende Spiralwand 52 ist
an einer umlaufenden Grundplatte 54 befestigt oder als integraler Bestandteil der
umlaufenden Grundplatte 54 ausgebildet.
Die ortsfeste Spiralwand 50 und die umlaufende Spiralwand 52 haben jeweils eine
evolventenähnliche Form und sind zum gegenseitigen abdichtenden Eingriff, d. h.
zum abdichtenden Kontakt mit der gegenüberliegenden Grundplatte, mit vorstehen
den Endteilen 56 ausgestattet. Des weiteren kommen Seitenflächen 58 von Spiral
wand 50 und Spiralwand 52 in gegenseitigen abdichtenden Linienkontakt.
Die umlaufende Grundplatte 54 weist des weiteren einen von der umlaufenden Spiral
wand 52 abgewandten kreisförmigen Antriebszapfen 70 auf. Der Antriebszapfen
70 ist vorzugsweise als integraler Bestandteil der umlaufenden Grundplatte 54 ange
ordnet. Durch eine durch die Grundplatte 54 und den Antriebszapfen 70 hindurch
führende, an das innere radial Ende der umlaufenden Spiralwand 52 angren
zende Bohrung führt eine Austauschöffnung 72 hindurch. Die Austauschöffnung 72
ermöglicht ein Ausströmen des Strömungsmediums aus dem Bereich zwischen der
Spiralwand 50 und der Spiralwand 52, wenn das Strömungsmedium dort verdich
tet wird.
Der Spiralverdichter 20 weist des weiteren eine Oldham-Kupplung 80 oder eine ver
gleichbare Vorrichtung zur Verhinderung einer Rückwärtsdrehung der umlaufenden
Grundplatte 54 auf. Die Rückwärtsdrehung der Grundplatte 54 ist durch die Oldham-
Kupplung 80 auch dann verhindert, wenn sich die Grundplatte 54 um eine Achse
umlaufend bewegen kann. Die Oldham-Kupplung 80 oder eine ähnliche Vorrichtung
muß an dieser Stelle nicht weiter erörtert werden, da weder ihr Aufbau noch ihre
Funktionsweise zum Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Zur Sicherstellung eines hinreichenden axialen Eingriffs der vorstehenden Endteile
56 mit jeweils gegenüberliegenden Grundplatten ist zwischen dem Tragrahmen 32
und der umlaufenden Grundplatte 54 ein Drucklager 84 vorgesehen. Ebenso könnte
der Eingriff der vorstehenden Endteile 56 dadurch erreicht werden, daß unter Aus
laßdruck oder unter einem zwischen dem Auslaßdruck und dem Ansaugdruck be
findlichen Druck stehendes Strömungsmedium auf einen vorgegebenen Bereich der
umlaufenden Grundplatte 54 wirkt. Zum Erhalt des Eingriffs der vorstehenden End
teile 56 ist im Stand der Technik sowohl der Einsatz des
Drucklagers 84 als auch die Verwendung eines Strömungsmediums bekannt.
Innerhalb des hermetischen Gehäuses 22 ist eine Antriebswelle 100 vorgesehen. Die
Antriebswelle 100 erstreckt sich durch eine Öffnung 102 des im mittleren Bereich 28
des hermetischen Gehäuses 22 vorgesehen Tragrahmens 32. Die Öffnung 102 ist im
wesentlichen mittig angeordnet, so daß sich die Antriebswelle 100 von den unter
Auslaßdruck stehenden Bereich 34 des hermetischen Gehäuses 22 zu dem unter An
saugdruck stehenden Bereich 36 des hermetischen Gehäuses 22 erstreckt. Die Öff
nung 102 weist des weiteren ein oberes Radiallager 104 und ein unteres Radiallager
106 auf. Die Radiallager 104, 106 sind zur Ermöglichung einer Drehbewegung der
Antriebswelle 100 zwischen der Antriebswelle 100 und dem Tragrahmen 32 ange
ordnet.
Das Radiallager 104 kann als Laufbüchse aus gesinterter Bronze, als Rollager 106
gemäß Fig. 1 oder als Kugellager ausgeführt sein. Auf jeden Fall sollte das Lager 104
zur Vermeidung einer Leckage des Strömungsmediums aus dem unter Auslaßdruck
stehenden Bereich 34 in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich 36 des hermeti
schen Gehäuses 22 im wesentlichen zwischen der Antriebswelle 100 und der Öff
nung 102 des Tragrahmens 32 abdichten. An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß zur
Förderung eines Ölstromes durch die Radiallager 104, 106 es in manchen Fällen er
strebenswert sein kann, eine geringfügige Leckage des Strömungsmediums zuzulas
sen.
Die Antriebswelle 100 weist ein in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 34 des
hermetischen Gehäuses 22 angeordnetes erstes Endteil 108 und ein als Abtriebsteil
110 ausgebildetes, in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 36 des hermeti
schen Gehäuses 22 angeordnetes Kurbelteil auf. Das Abtriebsteil 110 ist zur drehba
ren Verbindung mit dem unteren Radiallager 106 mit einer kreisförmigen Außenwan
dung 112 versehen. Zur Bildung einer Ausnehmung zur Aufnahme des kreisförmigen
Antriebszapfens 70 weist das Abtriebsteil 110 eine um eine ebene Bodenfläche 106
herum angeordnete außermittige, kreisförmige Sackbohrung 114 auf. Zur Übertra
gung der Drehbewegung der Antriebswelle 100 auf den Antriebszapfen 70 ist vor
zugsweise zwischen der Sackbohrung 114 und dem Antriebszapfen 70 ein Lager 118
vorgesehen. Zur Bildung einer abgeschlossenen Kammer zwischen dem Antriebszap
fen 70, der ebenen Bodenfläche 116 und der Sackbohrung 114 bildet das Lager 118
eine Abdichtung.
Axial durch die Antriebswelle 100 hindurch erstreckt sich ein Auslaßkanal 120. Der
Auslaßkanal 120 bildet eine Strömungsverbindung zwischen der im Abtriebsteil 110
ausgebildeten Kammer der Antriebswelle 100 und dem unter Auslaßdruck stehenden
Bereich 34 des hermetischen Gehäuses 22. In seiner einfachsten Ausgestaltung ist
der Auslaßkanal 120 schlicht als die ebene Bodenfläche 116 mit dem gegenüberlie
genden Ende der Antriebswelle 100 verbindende axiale Bohrung ausgeführt.
Der Tragrahmen 32 weist zur Ausgestaltung eines Schmiermittelreservoirs 130 vor
zugsweise eine Vertiefung auf. Als Schmiermittel dient vorzugsweise ein in Kältean
lagen üblicherweise verwendetes Öl. Im untersten Teil des Schmiermittelreservoirs
130 ist eine Öffnung 140 zur Dosierung von Schmiermittel vorgesehen. Die Öffnung
140 zur Dosierung von Schmiermittel ist als relativ kleine Bohrung ausgeführt und
bewirkt eine hinreichende, kontinuierliche Strömung des Schmiermittels aus dem
Schmiermittelreservoir 130 in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich 36 des her
metischen Gehäuses 22.
In dem Tragrahmen 32 ist des weiteren eine als Schmiermittelkanal 150 ausgebildete
Bohrung vorgesehen. Der Schmiermittelkanal 150 erstreckt sich von dem Schmiermit
telreservoir 140 zum oberen Radiallager 104.
Zum Betrieb des Spiralverdichters 20 wird der Motor 40 eingeschaltet, so daß der
Anker 44 dreht. Der Anker 44 ist zum Drehantrieb der Antriebswelle 100 mit dieser
verbunden. Die Drehung des Ankers 44 wird auf die Antriebswelle 100 durch Preßpassung
oder einen Keil und in den Figuren nicht gezeigte Keilnuten übertragen. Die
Antriebswelle 100 ist durch die Radiallager 104, 106 in der Öffnung 102 drehbar ge
lagert. Auf den Antriebszapfen 70 wird die Drehung der Antriebswelle 100 über das
in der durch die kreisförmige Innenwandung 114 gebildete Ausnehmung des Abtrieb
teils 110 angeordnete Lager 118 übertragen. Die am Antriebszapfen 70 angebrachte
umlaufende Grundplatte wird durch die Oldham-Kupplung 80 zu einer die ortsfeste
Spiralwand 50 umlaufenden Bewegung gezwungen. Dadurch werden zwischen den
Seitenflächen 58 der Spiralwand 50 und der Spiralwand 52 mehrere Kammern
gebildet. Das Volumen der so gebildeten Kammern verringert sich in Richtung des
radial inneren Endes von Spiralwand 50 und Spiralwand 52 derart, daß Strö
mungsmedium in die am radial inneren Ende von Spiralwand 50 und Spiralwand 52
gebildete Kammern gesaugt wird. Wenn durch die umlaufende Bewegung der Spi
ralwand 52 die Kammern in Richtung des radial inneren Endes der Spiralwand 50
und der Spiralwand 52 wandern, wird das Strömungsmedium verdichtet und
durch die Ausstoßöffnung 72 ausgelassen.
Das ausgelassene Strömungsmedium strömt in die durch den kreisförmigen Antriebs
zapfen 70, die ebene Bodenfläche 116 und die kreisförmige Sackbohrung 114 gebil
dete Kammer. Von dieser Kammer aus gelangt das Strömungsmedium durch den in
der Antriebswelle 100 ausgebildeten Auslaßkanal 120 in den unter Auslaßdruck ste
henden Bereich 34 des hermetischen Gehäuses 22.
Im Betrieb des Spiralverdichters wird das Kältemittel bzw. das Strömungsmedium wie
zuvor erörtert verdichtet. Der Auslaßdruck des Strömungsmediums bewirkt einen ge
ringen Schmiermittelstrom durch die Öffnung 140 zur Dosierung von Schmiermittel
und durch den Schmiermittelkanal 150. Das in den unter Ansaugdruck stehenden Be
reich 36 einströmende Schmiermittel schmiert den Mechanismus der OIdham-Kupp
lung 80 und jegliche an der umlaufenden Grundplatte 54 und dem vorstehenden
Endteil 56 sowie an der Seitenfläche 58 der jeweiligen Spiralwand angebrachte La
ger. Das durch den Schmiermittelkanal 150 hindurchgeförderte Schmiermittel
schmiert das obere Radiallager 104 und strömt von dort aus zum unteren Radiallager
106 und schließlich in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich 36 des hermeti
schen Gehäuses 22. Das Schmieröl wird dann von dem zu verdichtenden Kältemittel
bzw. Strömungsmedium mitgerissen und durch die Ausstoßöffnung 72 und den Aus
laßkanal 120 in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich 34 gefördert. Dort löst sich
das Schmiermittel von dem verdichteten Kältemittel bzw. Strömungsmedium und
strömt durch den zwischen dem Stator 42 und dem Anker 44 ausgebildeten kreisring
förmigen Raum in das Schmiermittelreservoir 130 oder durch zwischen dem Stator 42
und dem mittleren Bereich 28 ausgebildete, in den Figuren nicht gezeigte alternative
Strömungspfade.
Fig. 1 und der voranstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß lediglich die
durch den Außendurchmesser F und den Innendurchmesser S vorgegebene ebenen
Flächen auf die Antriebswelle 100 wirkende axiale Kräfte verursachen, da alle in jeg
liche Richtungen senkrecht zur Achse der Antriebswelle 100 wirkenden, durch den
Druck des Strömungsmediums hervorgerufenen Kräfte durch jeweils entgegengesetzt
wirkende Kräfte kompensiert werden. Bei den ebenen Flächen handelt es sich um
diejenigen Flächen, die in Blickrichtung parallel zur Achse der Antriebswelle 100
sichtbar sind. Folglich liegt es auf der Hand, daß die insgesamt auf die Antriebswelle
109 wirkenden Kräfte durch den auf die ebene Bodenfläche 116 und auf das in dem
unter Auslaßdruck stehenden Bereich 34 des hermetischen Gehäuses 22 angeordnete
Ende wirkende Auslaßdruck vorgegeben sind. Das Antriebsteil 110 ist mit Ausnahme
der ebenen Bodenfläche 116 allseitig dem Ansaugdruck des Strömungsmediums aus
gesetzt. Daher wird über das Abtriebsteil 110 kaum eine Kraft auf die Antriebswelle
100 ausgeübt. Folglich wird die auf die Antriebswelle 100 wirkende Kraft
durch die durch den Außendurchmesser F der Antriebswelle 100 vorgegebene Fläche und
die entgegenwirkende, durch den Innendurchmesser S vorgegebene Bodenfläche 116
vorgegeben. Beispielsweise können der Innendurchmesser S und der Außen
durchmesser F identisch sein, wodurch sich die auf die Antriebswelle 100 wirkenden
Kräfte kompensieren. Ebenso könnte der Innendurchmesser S größer als der Außen
durchmesser F sein, damit die Antriebswelle 100 das Gewicht des mit der Antriebs
welle 100 verbundenen Ankers 44 trägt.
Vorzugsweise wird der Spiralverdichter 20 in einer Anlage zur Luftkonditionierung
oder in einer Kälteanlage mit einem Verflüssiger 200 zur Verflüssigung des Kältemit
tels, einem Ausdehnungsventil 220 zur Aufnahme und zur Ausdehnung des vom
Verflüssiger 200 her strömenden Kältemittels, einem Verdampfer 230 zur Aufnahme
und zur Verdampfung des vom Ausdehnungsventil 220 her strömenden Kältemittels
und einer Ansaugleitung 240 zur Leitung des gasförmigen Kältemittels zur einer im
unteren Bereich 26 des hermetischen Gehäuses angeordneten Ansaugöffnung 242
verwendet. Über die Ansaugöffnung 242 gelangt das Kältemittel in den unter An
saugdruck stehenden Bereich 36 des hermetischen Gehäuses 22 des Spiralverdich
ters 20. Das Kältemittel wird dann im Spiralverdichter 20 gemäß voranstehender Be
schreibung verdichtet und durch eine Auslaßöffnung 244 aus dem Spiralverdichter
20 ausgestoßen. Von dort aus gelangt es über eine Auslaßleitung 246 zum Verflüssi
ger 200. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der zuvor erläuterten Anlage zur
Luftkonditionierung bzw. Kälteanlage.
In einer solchen Anlage zur Luftkonditionierung kann der Spiralverdichter 20 bei
spielsweise eine Kapazität zwischen 5 t und 15 t aufweisen. Der an der Ansaugöff
nung 242 auftretende Druck läge dann üblicherweise im Bereich zwischen 0 und 7
kg/cm². Der durch den Spiralverdichter 20 an der Auslaßöffnung 244 verursachte
Auslaßdruck würde üblicherweise im Bereich zwischen 14 und 28 kg/cm² betragen.
Das gemeinsame Gewicht des Ankers 44 und der Antriebswelle 100 würde typi
scherweise im Bereich zwischen 2, 2 und 13,6 kg betragen. Der Innendurchmesser S
könnte beispielsweise 125% des Außendurchmessers F betragen, so daß die auf die
Antriebswelle 100 tatsächlich wirkende Kraft den Anker 44 und die Antriebswelle
100 im normalen Betrieb des Spiralverdichters 20 tragen würde, wodurch ein die An
triebswelle 100 tragendes Drucklager nicht erforderlich wäre. Das Gewicht des An
kers 44 und der Antriebswelle 100 wird somit durch das unter Auslaßdruck stehende
Gas in der im Abtriebsteil 110 ausgebildeten Kammer auf die umlaufende Grundplatte 54
übertragen. Dadurch ist der zusätzliche Vorteil einer Erhöhung der axialen Ab
stützung der Antriebswelle 100 und somit des Wirkungsgrades der Spiralwände
50, 52 gegeben.
Claims (5)
1. Spiralverdichter, insbesondere zur Verdichtung eines Kältemittels, mit einem einen
Tragrahmen aufweisenden hermetischen Gehäuse, wobei der Tragrahmen das herme
tische Gehäuse in einen unter Ansaugdruck stehenden Bereich und einen unter
Auslaßdruck stehenden Bereich unterteilt, eine mittige Bohrung aufweist und der un
ter Ansaugdruck stehende Bereich und der unter Auslaßdruck stehende Bereich ge
geneinander abgedichtet sind, mit einem in dem unter Ansaugdruck stehenden Be
reich angeordneten umlaufenden Spiralelement, wobei das umlaufende Spiralelement
eine Grundplatte mit einer darauf angeordneten evolventenförmigen Spiralwand und
einen Antriebszapfen aufweist und wobei der Antriebszapfen eine als Ausstoßöff
nung ausgeführte Bohrung aufweist, mit einem ebenfalls in dem unter Ansaugdruck
stehenden Bereich des hermetischen Gehäuses angeordneten ortsfesten Spiralele
ment, wobei das ortsfeste Spiralelement eine in die Spiralwand des umlaufenden Spi
ralelementes eingreifende evolventenförmige Spiralwand aufweist, mit einem in dem
unter Auslaßdruck stehenden Bereich des hermetischen Gehäuses angeordneten
elektrischen Motor und mit einer mit dem Motor antriebsverbundenen Antriebswelle,
wobei die Antriebswelle ein dem Auslaßdruck ausgesetztes Endteil, ein Kurbelteil
sowie eine axiale Bohrung aufweist und zur Lagerung der Antriebswelle ein am Trag
rahmen angeordnetes erstes Lager und ein zwischen dem Tragrahmen und dem Kur
belteil angeordnetes zweites Lager vorgesehen ist, wobei das Kurbelteil zur Auf
nahme des Antriebszapfens eine eine Bodenfläche aufweisende, exzentrisch ange
ordnete Sackbohrung aufweist und in der Sackbohrung ein Lager zur Lagerung des
Antriebszapfens vorgesehen ist und wobei die axiale Bohrung der Antriebswelle die
Bodenfläche der Sackbohrung mit dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich ver
bindet, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flächen des Kurbelteils (110) dem
Ansaugdruck ausgesetzt sind, daß das in der Sackbohrung (114) angeordnete Lager
(118) eine Dichtung aufweist und hierdurch eine durch die Bodenfläche (116) und
durch den Antriebszapfen (70) begrenzte, unter Auslaßdruck stehende Kammer ge
bildet ist und daß die auf die Antriebswelle (100) in axialer Richtung wirkenden
Kräfte durch Bemessung des Durchmessers (S) der dem Auslaßdruck ausgesetzten
Bodenfläche (116) der Sackbohrung (114) sowie durch die Bemessung des Außen
durchmessers (F) des dem Auslaßdruck ausgesetzten Endteils (108) der Antriebswelle
(100) ausgeglichen sind.
2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Boh
rung (120) der Antriebswelle (100) sich bis zu dem dem Auslaßdruck ausgesetzten
Endteil (108) erstreckt.
3. Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
des hermetischen Gehäuses (22) der Tragrahmen (32) einen Stator (42) des elektri
schen Motors (40) trägt.
4. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das am Tragrahmen (32) angeordnete erste Lager (104) eine den unter Auslaßdruck
stehenden Bereich (34) des hermetischen Gehäuses (22) gegenüber dem unter An
saugdruck stehenden Bereich (36) des hermetischen Gehäuses (22) abdichtende
Dichtung aufweist.
5. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Tragen des Gewichtes der Antriebswelle (100) und des Gewichtes eines mit der
Antriebswelle (100) verbundenen Ankers (44) des elektrischen Motors (40) der
Durchmesser (S) der Sackbohrung (114) des Kurbelteils (110) größer ist als der Au
ßendurchmesser (F) des dem Auslaßdruck ausgesetzten Endteils (108) der Antriebs
welle (100).
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