DE4202155A1 - Fluidverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmittel oder Fluidverdichter zum Verdichten eines Kältemittelgases, der bei­ spielsweise für einen Kühlschrank vorgesehen ist.

Für das Verdichten von Kältemittel in Kühlschränken o. dgl. werden herkömmlicherweise verschiedene Verdichter verwendet, z. B. Hubkolbenverdichter, Kreisel(kolben)verdichter usw.

Bei diesen bisherigen Verdichtern sind die Verdichtungsein­ heiten oder die Antriebseinheiten zum Antreiben von Kurbelwellen für Drehmomentübertragung zu den Verdich­ tungseinheiten komplex und mit einer großen Zahl von Einzelteilen aufgebaut.

Bei einem derartigen Verdichter muß zur Erhöhung des (der) Verdichtungswirkungsgrads oder -leistung an der Auslaßseite ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Die Druckdifferenz (der Wirkdruck) zwischen den beiden Seiten des Rückschlagventils ist dabei sehr groß, so daß Gas aus dem Rückschlagventil austreten kann und damit die Verdichtungsleistung herabgesetzt wird.

Im Hinblick auf diese Gegebenheiten müssen die Maßgenau­ igkeit der Bauteile und die Montagegenauigkeit erhöht werden, was erhöhte Fertigungskosten bedingt.

Die US-PS 48 71 304 beschreibt einen Fluidverdichter, bei dem eine Walze (rod) exzentrisch im Inneren eines Zylinders angeordnet, im Außenumfang der Walze eine wendel- oder schraubenförmige Nut ausgebildet und ein wendel- oder schraubenförmiger Flügelsteg (blade) ver­ schiebbar so in die Nut eingesetzt sind, daß sich dieser Flügelsteg in der Nut ungehindert in Einwärts- und Aus­ wärtsrichtung verschieben kann.

Die Steigung des (schraubenförmigen) Flügelstegs ver­ ringert sich in Richtung auf die Austragseite des Fluid­ verdichters. Über einen Druckeinleitkanal wird hoher Druck in den Boden- oder Sohlenbereich der schraubenför­ migen Nut, in welche der Flügelsteg eingesetzt ist, eingeleitet.

Die US-PS 48 72 820 beschreibt einen Fluidverdichter mit grundsätzlich der gleichen Ausgestaltung wie beim Verdichter nach der US-PS 48 71 304, wobei ein schrau­ benförmiger Flügelsteg so geneigt (schräggestellt) ist, daß ein Außenumfangsabschnitt desselben der Auslaßseite zugewandt ist.

Die US-PS 48 75 842 beschreibt einen Fluidverdichter mit grundsätzlich dem gleichen Aufbau wie beim Verdichter nach der US-PS 48 72 820, bei dem eines der Lager zur Lagerung der beiden Enden eines Zylinders und eines Rotors (Walze) so gehaltert ist, daß es parallel zur Achse des Zylinders und in dessen Radialrichtung verschieb­ bar, aber nicht drehbar ist.

Bei jedem dieser Verdichter wird ein verdichtetes Strömungs­ mittel oder Fluid über eine in einem Lager ausgebildete Austragleitung in ein abgedichtetes oder gekapseltes Gehäuse ausgetragen.

Das das abgedichtete Gehäuse füllende verdichtete Fluid wird über eine(n) an diese Gehäuse angeschlossene(n) Auslaßleitung oder -rohrstutzen abgeführt. Wenn die Auslaßleitung mit einem Kühlschrank verbunden ist, wird das Fluid zu einem Kondensor oder Kühlapparat geleitet.

Das über die Austragleitung in das abgedichtete Gehäuse ausgetragene Fluid wird dabei, mit Schmieröl vermischt, das den gleitenden Abschnitten zur Schmierung derselben zugeführt wird.

Da das Schmieröl dem verdichteten Fluid zugemischt ist, wird es beim Austragen oder Entlassen in das abgedichtete Gehäuse darin verteilt.

Das verteilte Schmieröl erreicht die Innenumfangswand des abgedichteten Gehäuses, eine Motoreinheit und die Mündung der an dieses Gehäuse angeschlossenen Auslaß­ (rohr)leitung.

Insbesondere wird dabei das verteilte Schmieröl über die Mündung der Auslaßeinrichtung zusammen mit dem verdichteten Fluid aus dem abgedichteten Gehäuse ab­ geführt. Sobald das Schmieröl aus dem Verdichter ausgetrieben worden ist, kann es nicht mehr ohne weiteres zum Verdichter zurückgeführt werden.

Wenn das Schmieröl an der Innenumfangswand des abgedich­ teten Gehäuses verteilt wird bzw. sich daran anlagert und ein Teil des Öls längs der Innenumfangswand zum Bereich der Mündung (Öffnung) der Auslaßleitung herabfließt, kann dieser Teil des Öls unter der Wirkung des im abge­ dichteten Gehäuse vorhandenen, verdichteten Hochdruckfluids in die Leitungsmündung eingesaugt werden.

Wenn dieser unerwünschte Zustand über einen längeren Zeitraum hinweg besteht, verringert sich die im abgedich­ teten Gehäuse vorhandene Schmierölmenge; infolgedessen nimmt die den gleitenden Abschnitten zuzuspeisende Öl­ menge ab, bis die Schmierölversorgung der gleitenden Teile unzureichend wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Fluid­ verdichters eines vergleichsweise einfachen Aufbaus, bei dem ein Abführen von Schmieröl zusammen mit dem verdichteten Fluid aus dem abgedichteten oder gekapselten Gehäuse ver­ hindert wird, so daß in diesem Gehäuse (stets) eine vor­ bestimmte Schmierölmenge vorhanden ist und die gleitenden Abschnitte sicher mit Schmieröl versorgt werden, um damit eine reibungsarme Bewegung der gleitenden Abschnitte oder Teile über einen langen Zeitraum hinweg zu gewährleisten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Fluidverdichter, der gekennzeichnet ist durch ein abgedichtetes oder gekapsel­ tes Gehäuse, in dessen Bodenbereich ein Öl(vorrats)behälter zur Aufnahme von Schmieröl ausgebildet ist,
eine mit dem Gehäuse verbundene Ansaugeinheit zum Ein­ führen eines zu verdichtenden Fluids in das Gehäuse nebst einer Auslaßeinheit zum Abführen des im Gehäuse auf hohen Druck verdichteten Fluids,
einen im Gehäuse angeordneten Zylinder mit ersten und zweiten Enden,
eine Verdichtereinheit mit einem walzen- oder säulenför­ migen Drehkörper, der mindestens eine wendelförmige Nut und Wellenteile an seinen beiden Enden aufweist und der in den Zylinder eingesetzt und längs dessen Achse ex­ zentrisch oder außermittig zur Zylinderachse so angeord­ net ist, daß der Drehkörper relativ zum Zylinder umzulaufen vermag und dabei mit einem Teil seiner Mantelfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders in Berührung oder Anlage steht, und mit einem in die wendelförmige Nut ein­ gesetzten wendelförmigen Flügelsteg, der in Radialrich­ tung des Drehkörpers frei aus der Nut vorschiebbar und in sie zurückziehbar ist, wobei der Flügelsteg an seiner Außenumfangsfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders in Berührung oder Anlage steht und dabei den Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders und der Mantelfläche des Drehkörpers in mehrere Arbeitskammern unterteilt,
eine Ansaugleitung zum Ansaugen von Fluid von der Ansaug­ einheit und zum Zuführen des Fluids in die erste der Arbeitskammern,
eine Austragleitung zum Austragen des verdichteten Hoch­ druckfluids aus der letzten Arbeitskammer in das Innere des Gehäuses,
ein in eine Bohrung am einen Ende des Zylinders einge­ setztes erstes Lagerelement nebst einem in eine Bohrung am zweiten Ende des Zylinders eingesetzten zweiten Lager­ element, das näher als das erste Lagerelement an der Auslaßeinheit angeordnet ist, durch welche Lagerelemente der Zylinder und die Wellenteile des Drehkörpers drehbar gelagert sind, und
eine Trageinrichtung zur Halterung der beiden Lagerele­ mente und zur Verhinderung, daß das mit dem Hochdruck­ fluid vermischte und über die Austragleitung verteilte Schmieröl die Auslaßeinheit erreicht.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 9D einen Fluidverdichter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Darstellung des Gesamtaufbaus des erfindungsgemäßen Fluid­ verdichters,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Kolbens bzw. einer Walze,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Flügelstegs (als Abdichtungswendel),

Fig. 4A einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 4B einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Trageinrichtung,

Fig. 6A eine Vorderansicht einer Tragscheibe,

Fig. 6B einen Querschnitt durch die Tragscheibe,

Fig. 7A eine Vorderansicht einer Metall-Schiebe­ halterung,

Fig. 7B eine Seitenansicht der Metall-Schiebe­ halterung,

Fig. 8A bis 8D Teilschnittansichten zur Darstellung des Kältemittelgas-Verdichtungsprozesses,

Fig. 9A bis 9D Schnittansichten zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer Drehmomentübertragungs­ einrichtung,

Fig. 10 eine Seitenansicht eines Fluidverdichters gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 11 eine Vorderansicht einer Tragscheibe bei einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung.

Fig. 1 veranschaulicht einen einen Teil eines Kühlschranks bildenden erfindungsgemäßen Fluidverdichter zum Verdichten eines Kältemittelgases.

Eine Motoreinheit 1 und eine Verdichtereinheit 3 als Verdichtungs- oder Kompressionseinrichtung sind in einem abgedichteten oder gekapselten Gehäuse 2 untergebracht, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und einen Gehäusekörper 2a mit einem geschlossenen und einem offenen Ende sowie einen Gehäuse(stirn)deckel 2b umfaßt.

Die Verdichtereinheit 3 umfaßt einen Zylinder 4, der an seinen beiden axialen Enden offen ist, einen im Zylinder 4 angeordneten Drehkörper oder Kolben 5 und einen um den Kolben 5 herumgewickelten (bzw. schraubenförmig in ihn eingelassenen) Flügelsteg 10.

Der Zylinder 4 weist an seiner rechtsseitigen Öffnung (Fig. 1) ein erstes Ende 4a auf, in das ein Hauptlager 6 oder erstes Lagerelement eingesetzt ist.

An seiner linksseitigen Öffnung weist der Zylinder 4 ein zweites Ende 4b auf, in das ein Nebenlager 7 oder zweites Lagerelement eingesetzt ist.

Der Zylinder 4 ist durch Hauptlager 6 und Nebenlager 7 drehbar gelagert, wobei die Öffnungen an den beiden Enden 4a und 4b zur Verhinderung eines Gasaustritts (durch die Lager) verschlossen sind.

Der Kolben 5 (bzw. die Walze oder der Drehkörper) weist an gegenüberliegenden Enden Wellenteile 5a und 5b auf, die drehbar in Lagerbohrungen 6a bzw. 7a gelagert sind, welche in Hauptlager 6 bzw. Nebenlager 7 ausgebildet sind. Die Lagerbohrungen 6a und 7a sind zu den Mittenachsen der Lager exzentrisch bzw. außermittig angeordnet.

Die Achse des Kolbens 5 verläuft parallel zur Achse des Zylinders 4, während die Mittellinie des Kolbens 5 exzentrisch zur Mittellinie des Zylinders 4 liegt. Ein (linearer) Teil der Umfangs- bzw. Mantelfläche des Kolbens 5 steht mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 in Berührung.

Das Hauptlager 6 ist an der einen Seite des abgedichteten (gekapselten) Gehäuses 2 an dessen Innenwand(fläche) befestigt. Das Nebenlager 7 wird durch eine an der anderen Seite des (abgedichteten) Gehäuses 2 vorgesehene Tragein­ richtung 30 gehaltert.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Kolben 5 mit einer zwischen seinen beiden Enden verlaufenden wendel- oder schrauben­ förmigen Nut 9 versehen, deren Steigung vom rechten zum linken Ende (gemäß Fig. 1), d. h. von der Seite des Wellen­ teils 5a zur Seite des Wellenteils 5b abnimmt.

Der wendelförmige Flügelsteg 10 ist so in die Nut 9 einge­ setzt, daß er aus der Nut 9 herauszutreten und in die Nut 9 einzutreten vermag (vgl. Fig. 1 und 2).

Der Flügelsteg 10 besteht aus z. B. einem Fluorharz, und er besitzt ausreichende Elastizität. Die (Steg-)Dicke t des Flügelstegs 10 entspricht der Breite der Nut 9.

Der gesamte Flügelsteg 10 ist in Radialrichtung des Kolbens 5 in Auswärts- und Einwärtsrichtung der Nut 9 verschiebbar, d. h. aus dieser heraus- und in sie hineinbewegbar. Die Umfangsfläche des Flügelstegs 10 vermag in inniger Berührung mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 längs dieser Fläche zu gleiten.

Gemäß Fig. 1 ist der Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 und der Mantelfläche des Kolbens 5 durch den Flügelsteg 10 in mehrere Raumabschnitte unterteilt, die als Arbeitskammern 11 bezeichnet werden.

Jede Arbeitskammer 11 verläuft längs des Flügelstegs 10 mondförmig (kreiszweieckförmig) zwischen dem Berührungs- oder Anlageabschnitt zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 und der Mantelfläche des Kolbens 5.

Die Volumina der Arbeitskammern 11 verkleinern sich ent­ sprechend der Steigung der wendelförmigen Nut 9 fortlaufend vom ersten Ende 4a des Zylinders 4 zu dessen zweitem Ende 4b.

An der Außenumfangsfläche des Zylinders ist ein Rotor 12 montiert. Zwischen dem Rotor 12 und einem an bzw. im (abgedichteten) Gehäuse 2 montierten Stator 13 ist ein (Luft-)Spalt vorgesehen. Rotor 12 und Stator 13 bilden die Motoreinheit 1.

An der Seite des ersten Endes 4a des Zylinders 5 ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung 15 vorgesehen, die zusammen mit der Motoreinheit 1 eine Antriebseinheit S bildet.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung 15 umfaßt einen von der Innenumfangs(wand)fläche des Zylinders 4 ab­ stehenden Eingreif- oder Mitnehmerstift 15a und eine in der entsprechenden Mantelfläche des Kolbens 5 ausgebildete Eingreif- oder Mitnehmernut 15b, wobei der Stift 15a in die Nut 15b eingreift.

Wenn der Motoreinheit 1 Strom zugespeist wird, wird der Zylinder 4 in Drehung versetzt, wobei der Mitnehmer-Stift 15a den Kolben 5 über die Nut 15b mit Drehbewegung mitnimmt.

Genauer gesagt: die Motoreinheit 1 dreht den Zylinder 4 und den Kolben 5 über die Drehmomentübertragungsein­ richtung 15 relativ zueinander, d. h. mit einer relativen Umlaufbewegung, und synchron miteinander.

Das Hauptlager 6 ist mit einer (einem) längs der Achse des Zylinders 4 verlaufenden Ansaugbohrung oder -kanal 16a versehen. Das eine Ende der Ansaugbohrung 16a ist zur Innenseite des ersten Endes 4a des Zylinders 4 hin offen. Das andere Ende kommuniziert mit einer Ansaug(rohr)­ leitung oder -einrichtung 16, welche das (abgedichtete) Gehäuse 2 durchsetzt und welche mit einem Verdampfer in einem nicht dargestellten Kühlkreislauf in Verbindung steht.

Das zweite Ende 4b des Zylinders 4 ist mit einem Austrag­ bohrungsteil oder -kanal 17 versehen, über den die im Zylinder 4 festgelegten Arbeitskammern 11 mit der Innen­ seite des Gehäuses 2 bzw. der Außenseite des Zylinders 4 kommunizieren können.

Eine Auslaßeinrichtung oder -(rohr)leitung 18 steht mit einem Kondensor bzw. Kühlapparat im nicht dargestellten Kühlkreislauf in Verbindung.

Das Nebenlager 7 ist näher an der Auslaßleitung 18 angeord­ net als das Hauptlager 6.

Zwischen die Öffnung der Auslaßleitung 18 und den Austrag­ bohrungsteil 17 ist eine Trageinrichtung 30 zur Halterung des Nebenlagers 7 eingefügt.

Im inneren Bodenabschnitt des (abgedichteten) Gehäuses 2 ist ein Öl(vorrats)behälter oder -sumpf 19 zur Aufnahme von Schmieröl ausgebildet. Das im Ölbehälter 19 enthaltene Schmieröl wird durch eine Ölzufuhreinrichtung 20 angesaugt und in die wendelförmige Nut 9 eingespeist.

Die Ölzufuhreinrichtung 20 besteht aus einem Ölansaugrohr 21, einem (einer) Ölkanal oder -leitung 22 und einer Ölzufuhrbohrung 23.

Ein oberer Endabschnitt des Ölansaugrohrs 21 ist im Haupt­ lager 6 angeordnet und zu dem Raum hin offen, der zwischen der Lagerbohrung 6a und der Stirnfläche des Wellenteils 5a des Kolbens 5 festgelegt ist. Der untere Endabschnitt des Ölansaugrohrs 21 taucht in das im Ölbehälter 19 befind­ liche Schmieröl ein.

Die Ölleitung 22 besteht aus einer feinen (engen) Bohrung, die längs der Achse des Kolbens 5 von der Stirnfläche seines Wellenteils 5a zu einer Stelle zwischen der Stirnfläche des Wellenteils 5a und dem anderen Wellenteil 5b verläuft.

Die Ölzufuhrbohrung 23 verbindet den Endabschnitt der Ölleitung 22 mit einem Teil der Sohle der wendel­ förmigen Nut 9.

Im folgenden ist die Trageinrichtung 30 erläutert.

Gemäß den Fig. 4 bis 7 umfaßt die Trageinrichtung 30 eine dünne, plattenförmige Tragscheibe 31, eine mit letzterer in Eingriff stehende Metall-Schiebehal­ terung (slide metal fixing) 33 und zwei von der Stirn­ fläche des Nebenlagers 7 abstehende und in die Schiebe­ halterung 33 eingreifende Zapfen 32.

Im unteren Teil der Tragscheibe 31 ist eine Aussparung 34 ausgebildet. Im Mittelbereich der Tragscheibe 31 ist eine rechteckige Aufnahmeöffnung 35 ausgebildet, die sich in einer ersten Richtung bzw. in Horizontal­ richtung erstreckt.

Die Abmessung der eine rechteckige Form aufweisenden Schiebehalterung 33 in waagerechter Richtung ist kleiner als das entsprechende Maß der Aufnahmeöffnung 35.

Die Schiebehalterung 33 weist längs der Ober- und Unterkanten an ihrer einen Seite Gleit- oder Schiebe­ nuten 33a auf, welche die Ober- und Unterkanten der Aufnahmeöffnung 35 aufnehmen. Die Metall-Schiebehalterung 33 ist somit waagerecht verschiebbar.

Die Schiebehalterung 33 weist ferner zwei Führungs- Langlöcher 36 auf, die parallel zueinander in einer zweiten, zur erstgenannten Richtung senkrechten Rich­ tung verlaufen und in welche die Zapfen 32 so eingesetzt sind, daß sie lotrecht verschiebbar sind.

Wenn gemäß Fig. 4B das Nebenlager 7 durch die beschrie­ bene Trageinrichtung 30 gehaltert ist, liegt die Lager­ bohrung 7a des Nebenlagers 7 konzentrisch zur Achse 0 ₁ des Wellenteils 5b des Kolbens 5, während die Achse 0 ₁ exzentrisch oder außermitting zu einer Achse 0 ₂ angeordnet ist.

Gemäß Fig. 7A schneidet eine sich parallel zu den Schiebenuten 33a der Schiebehalterung 33 erstreckende Mittenachse La eine parallel zu den Führungs-Langlöchern 36 verlaufende Mittenachse Lb. Der Schnittpunkt 0 ₃ stimmt mit der Achse 0 ₁ des Wellenteils 5b des Kolbens 5 überein.

Gemäß Fig. 1 entspricht der Durchmesser der Tragscheibe 31 dem Außendurchmesser des Gehäusedeckels 2b des abgedichteten Gehäuses 2. Der Umfangsrand der Trag­ scheibe 31 ist dabei unter Festlegung zwischen dem Stirn- oder Endabschnitt des Gehäusekörpers 2a und dem Endabschnitt des Gehäusedeckels 2b verspannt.

Die Tragscheibe 31 liegt zwischen dem im Zylinder 4 geformten Austragbohrungsteil 17 und dem Bereich, in welchem die Auslaßleitung 18 angeschlossen ist. Die Tragscheibe 31 unterteilt, mit Ausnahme ihrer Aussparung 34, das Innere des (abgedichteten) Gehäuses 2.

Die Oberkante der in der Tragscheibe 31 ausgebildeten Aussparung 34 liegt in einem ausreichenden Abstand über dem Pegel des im Ölbehälter 19 enthaltenen Schmier­ öls. Somit ist zwischen dem Flüssigkeitsspiegel des Schmieröls und der Oberkante der Aussparung 34 stets ein Zwischenraum vorhanden.

Im folgenden ist die Arbeitsweise des Fluidverdichters mit dem beschriebenen Aufbau erklärt.

Wenn der Motoreinheit 1 Strom zugespeist wird, beginnt sich der Rotor 12 zu drehen, wobei sich auch der mit dem Rotor 12 einheitlich verbundene Zylinder 4 dreht.

Gemäß den Fig. 9A bis 9D wird das Drehmoment vom Zylinder 4 über den Mitnehmer-Stift 15a und die Mit­ nehmer-Nut 15b auf den Kolben 5 übertragen, der dabei eine Relativdrehung bzw. eine relative Umlaufbewegung ausführt, bei welcher ein Teil seiner Mantelfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 in Berührung bzw. Anlage bleibt.

Der in den Fig. 9A bis 9D nicht dargestellte Flügel­ steg 10 dreht sich mit dem Kolben 5 mit, wobei die Außenumfangsfläche des Flügelstegs 10 eine Drehung unter Anlage an der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 ausführt.

Bei seiner Annäherung an den Berührungs- oder Anlage­ abschnitt zwischen der Mantelfläche des Kolbens 5 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 wird der Flügelsteg 10 fortlaufend in die Nut 9 hineingedrückt, während er bei seiner Wegbewegung von diesem Anlage­ abschnitt allmählich aus der Nut 9 austritt bzw. aus ihr zum Vorstehen kommt.

Dabei wird im Betrieb der Verdichtereinheit 3 ein zu verdichtendes Kältemittelgas aus dem Verdampfer über die Ansaugleitung 16 und die Ansaugbohrung 16a in die Öffnung oder Bohrung am ersten Ende 4a des Zylinders 4 angesaugt, wobei das Gas in die erste der Arbeitskammern 11 eingeführt wird.

Gemäß den Fig. 8A bis 8D wird das Kältemittelgas bei der Drehung des Kolbens 5 fortlaufend zur Arbeits­ kammer 11 an der Seite des zweiten Endes 4b überführt, während es in den Arbeitskammern 11 eingeschlossen ist bzw. bleibt.

Da sich die Volumina der Arbeitskammern 11 von der Seite des ersten Endes 4a zur Seite des zweiten Endes 4b des Zylinders 4 fortschreitend bzw. allmählich verkleinern, wird das Gas bei seiner Überführung zum zweiten Ende 4b fortlaufend verdichtet.

Der Druck des verdichteten Gases steigt in der letzten Arbeitskammer 11 im Bereich des zweiten Endes 4b auf eine vorbestimmte oder gegebene Größe an, und das Gas wird über den Austragbohrungsteil 17 in den Innen­ raum des (abgedichteten) Gehäuses 2 ausgetragen.

Im Inneren des Gehäuses 2 gemäß Fig. 1 herrscht aufgrund der Verdichtungsoperation ein hoher Druck. Unter dem Einfluß bzw. der Wirkung dieses Drucks wird Schmieröl aus dem Ölbehälter 19 über die Ölansaugleitung 21 hochgesaugt. Das Öl wird über die Ölleitung 22 geführt und über die an deren Ende vorgesehene Ölzufuhrbohrung 23 in die wendelförmige Nut 9 eingespeist.

Da sich der Flügelsteg 10 in der Nut 9 ungehindert einwärts und auswärts verschieben kann, wird das Schmieröl unter Gewährleistung einer reibungsarmen (smooth) Verschiebung des Flügelstegs 10 den (dessen) Gleitabschnitten zugeführt.

Zudem wird das Öl den jeweiligen Gleitberührungsab­ schnitten zwischen der Außenumfangsfläche des Flügelstegs 10 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 4, zwischen den Lagerbohrungen 6a, 7a und den Wellenteilen 5a bzw. 5b des Kolbens 5 sowie zwischen dem Zylinder 4 und Haupt- und Nebenlager 6 bzw. 7 zugeführt, um in diesen Abschnitten eine reibungsarme Bewegung sicherzustellen.

Unter dem Druck des in den Wendel-Nut 9 eingeleiteten Schmieröls wird der Flügelsteg 10 ständig an die Innen­ umfangsfläche des Zylinders 4 angedrückt, d. h. in einer Richtung gedrückt, in welcher der Flügelsteg 10 aus der Nut 9 herausragt. Die Außenumfangsfläche des Flügelstegs 10 wird mithin sicher in Berührung oder Anlage mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 gehalten.

Da der Flügelsteg 10 sich dreht (oder umläuft), während er an seiner Außenumfangsfläche ständig mit der Innen­ umfangsfläche des Zylinders 4 in Berührung steht, können benachbarte Arbeitskammern 11 sicher voneinander getrennt sein, so daß ein(e) Gasaustritt oder -leckage zwischen den Arbeitskammern 11 verhindert wird. Infolge­ dessen wird das Gas wirkungsvoll verdichtet.

Da der Flügelsteg 10 an die Innenumfangsfläche des Zylinders 4 angedrückt wird, bleibt der Flügelsteg 10 unter zügiger und reibungsarmer Verschiebung in der Wendel-Nut 9 auch dann (sicher) in Anlage gegen die Innenumfangsfläche des Zylinders 4, wenn die Fertigungsgenauigkeit der Bauteile, z. B. Rechtwin­ keligkeit des Flügelstegs 10, nicht besonders hoch ist.

Ein Teil des den Gleitabschnitten zugeführten Schmier­ öls vermischt sich mit dem Kältemittelgas in den Arbeitskammern 11 und wird von Kältemittelgas mitge­ führt.

Wenn das auf einen vorbestimmten bzw. gegebenen Druck verdichtete Kältemittelgas aus der letzten Arbeitskammer 11 über den Austragbohrungsteil 17 in das Innere des abgedichteten Gehäuses 2 ausgetragen wird, wird das mit dem Kältemittelgas vermischte Schmieröl, dessen Druck ebenfalls erhöht ist, über den Austragbohrungs­ teil 17 in das Innere des Gehäuses 2 ausgetragen.

Wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeu­ tet, wird das aus dem Austragbohrungsteil 17 austretende Schmieröl in verschiedenen Richtungen verteilt oder versprüht, wobei es die Motoreinheit 1 und die Innenum­ fangsfläche des Gehäuses 2 erreicht.

Da zudem die Tragscheibe 31 zur Halterung der Trag­ einrichtung 30 in der Nähe des Austragbohrungsteils 17 angeordnet ist, erreicht das Schmieröl die Trag­ scheibe 31 unmittelbar oder nach dem Aufprallen auf die Innenumfangsfläche des Gehäuses 2.

Das Schmieröl prallt gegen die Innenumfangsfläche des Gehäuses 2, die Motoreinheit 1 und die Tragscheibe 31 und trennt sich dabei vom Kältemittelgas. Das ab­ getrennte Öl fließt von der Stelle seiner Abtrennung abwärts und erreicht schließlich den Ölbehälter 19, um von diesem wiederum aufgenommen zu werden.

Da zwischen der Oberkante der Aussparung 34 in der Tragscheibe 31 und dem Flüssigkeitsspiegel des Schmier­ öls ein Zwischenraum vorhanden ist, kann das unter Druck gesetzte, vom Schmieröl befreite Kältemittelgas durch diesen Zwischenraum hindurchtreten. Nach dem Durchtritt durch den von der Aussparung 34 gebildeten Zwischenraum wird das unter Druck gesetzte (verdichtete) Gas über die Auslaßleitung 18 aus dem Inneren des (abgedichteten oder gekapselten) Gehäuses 2 zu einer externen Vorrichtung oder zum Kondensor bzw. Kühlapparat geleitet.

Das aus dem Austragbohrungsteil 17 in Richtung auf die Auslaßleitung 18 verteilte Schmieröl trifft auf die Tragscheibe 31 auf und fließt herab, so daß es die Öffnung der Auslaßleitung 18 nicht unmittelbar erreicht.

Infolgedessen wird das Schmieröl nicht über die Auslaß­ leitung 18 zusammen mit dem den Zwischenraum an der Aussparung 34 durchströmenden Kältemittelgas aus dem Gehäuse 2 abgeführt.

Nach der Zufuhr zu den Gleitabschnitten wird das Schmier­ öl wieder vom Ölbehälter 19 aufgefangen. Demzufolge kann im Ölbehälter 19 über einen langen Zeitraum hinweg stets eine ausreichende Schmierölmenge enthalten sein.

Den Gleitabschnitten wird (ständig) eine ausreichende Schmierölmenge zugespeist, so daß damit eine gute Schmierung für die Gleit- oder Verschiebebewegung gewährleistet wird.

Da die Trageinrichtung 30 so ausgelegt ist, daß das Nebenlager 7, der Zylinder 4 und der Kolben 5 frei waagerecht und lotrecht bewegbar oder verschiebbar sind, können damit Abweichungen (Toleranzen) in der Fertigungsgenauigkeit der Bauteile und in der Montage­ genauigkeit ausgeglichen werden, und Reibungsverluste aufgrund des Nebenlagers 7 können vermieden werden.

Im Verdichtungsbetrieb kann eine Drehung des Nebenlagers 7 zum Lagern von Zylinder 4 und Kolben 5 unabhängig von der Relativdrehung von Zylinder und Kolben 5 unter­ bunden werden.

Obgleich vorstehend ein Fluidverdichter mit einer wendelförmigen Nut 9 in der Mantelfläche des Kolbens 5 beschrieben ist, kann gemäß Fig. 10 auch ein Kolben (oder Drehkörper) 5A mit zwei wendelförmigen Nuten 9a und 9b verwendet werden.

Bei einem solchen Fluidverdichter kommuniziert die Ansaug(rohr)leitung 16 mit der Lagerbohrung 6a des Hauptlagers 6 und mit einer Ansaugbohrung 16A, die von einer Stirnfläche des einen Wellenteils 5a des Kolbens 5A zu einem Mittelbereich der Mantelfläche des Kolbens 5A verläuft.

Die Steigung der wendelförmigen Nuten 9a und 9b ver­ ringert sich fortlaufend oder allmählich von einer Stelle nahe der Öffnung der Ansaugbohrung 16A zu den jeweiligen Wellenteilen 5a bzw. 5b.

Die Anordnungsbeziehung zwischen dem Kolben 5A und dem Zylinder 4 ist ähnlich wie bei der oben beschrie­ benen Ausführungsform. In die Wendel-Nuten 9a und 9b sind jeweils Flügelstege 10a bzw. 10b gleicher Form und Funktion wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform eingesetzt. Hierbei werden durch die Flügelstege 10a und 10b Arbeitskammern 11a bzw. 11b festgelegt.

Hauptlager 6 und Nebenlager 7 sind jeweils mit Austrag­ kanälen bzw. -leitungen 17a bzw. 17b versehen, die mit jeweils einem Ende in die Arbeitskammern 11a bzw. 11 und mit dem anderen Ende in das Innere des abgedich­ teten oder gekapselten Gehäuses 2 münden.

Die Motoreinheit 1, das Gehäuse 2 mit dem Ölbehälter 19, die Trageinrichtung 30 und die Auslaß(rohr)lei­ tung 18 entsprechen jeweils bezüglich Ausgestaltung und Funktion der oben beschriebenen Ausführungsform.

Bei diesem Fluidverdichter sind mithin zwei Verdich­ tungssysteme vorgesehen, welche gleichzeitig eine Verdichtung bewirken.

Bei der obigen Ausführungsform ist der Umfangsrand der Tragscheibe 31 der Trageinrichtung 30 zwischen dem Endabschnitt des Gehäusekörpers 2a und dem des Gehäusedeckels 2b verspannt. Die Art der Befestigung der Tragscheibe 31 ist jedoch nicht hierauf beschränkt, vielmehr kann auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 angewandt werden.

Dabei sind am Umfang der Tragscheibe 31A mehrere Vor­ sprünge bzw. Lappen 37 in vorbestimmten (gegenseitigen) Abständen materialeinheitlich angeformt.

Der Durchmesser des (teil)kreisförmigen Abschnitts der Tragscheibe 31A entspricht praktisch dem Durch­ messer des Innenumfangs des Gehäusedeckels 2b. Höhe und Breite der Lappen 37 sind jeweils an nicht dar­ gestellte Ausnehmungen angepaßt, die zu diesem Zweck längs des Rands der Öffnung des Gehäusedeckels 2b vorgesehen sind.

Die Höhe jedes Lappens 37 entspricht der Tiefe eines am Gehäusedeckel 2b geformten, zur Aufnahme (des Lappens) dienenden abgestuften Abschnitts. Die Lappen 37 sind dabei zwischen dem Randabschnitt des Gehäusekörpers 2a und dem des Gehäusedeckels 2b, in die Ausnehmungen eingesetzt, verspannt.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform dient die Tragscheibe 31A zum Unterteilen des Inneren des (ab­ gedichteten) Gehäuses 2 und zur Halterung des Nebenlagers 7.

Demzufolge werden oder sind die Metall-Schiebehalterung 33 usw. entsprechend der Relativdrehung von Zylinder 4 und Kolben 5 verschoben bzw. verschiebbar. Auch wenn unter dem Einfluß der Verschiebung (displacement) der Schiebehalterung 33 eine Kraft zum Drehen (im Sinne eines Drehens) der Tragscheibe 31A ausgeübt wird, (ver)dreht sich die Tragscheibe 31A nicht, weil die Lappen 37 in die Ausnehmungen eingreifen.

Die Trageinrichtung 30 kann mit Hilfe eines Klebmittels o. dgl. befestigt werden, nachdem das Nebenlager 7 in vorbestimmter Lage in das Gehäuse 2 eingebaut und ausgefluchtet worden ist.

In diesem Fall sind Zylinder 4 und Kolben 5 beidseitig stabiler, d. h. zuverlässiger gehaltert.

Der erfindungsgemäße Fluidverdichter kann nicht nur als solcher für Kühlschränke o. dgl., sondern auch zum Verdichten verschiedener anderer Fluide benutzt werden.

Claims (14)

1. Fluidverdichter, gekennzeichnet durch

• - ein abgedichtetes oder gekapseltes Gehäuse (2), in dessen Bodenbereich ein Öl(vorrats)behälter (19) zur Aufnahme von Schmieröl ausgebildet ist,
• - eine mit dem Gehäuse (2) verbundene Ansaugein­ heit (16) zum Einführen eines zu verdichtenden Fluids in das Gehäuse nebst einer Auslaßeinheit (18) zum Abführen des im Gehäuse (2) auf hohen Druck verdichteten Fluids,
• - einen im Gehäuse (2) angeordneten Zylinder (4) mit ersten und zweiten Enden (4a, 4b),
• - eine Verdichtereinheit (3) mit einem walzen- oder säulenförmigen Drehkörper (5), der mindestens eine wendelförmige Nut (9) und Wellenteile (5a, 5b) an seinen beiden Enden aufweist und der in den Zylinder eingesetzt und längs dessen Achse exzentrisch oder außermittig zur Zylinderachse so angeordnet ist, daß der Drehkörper relativ zum Zylinder umzulaufen vermag und dabei mit einem Teil seiner Mantelfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders in Berührung oder Anlage steht, und mit einem in die wendelförmige Nut (9) eingesetzten wendelförmigen Flügelsteg (10), der in Radialrich­ tung des Drehkörpers frei aus der Nut vorschiebbar und in sie zurückziehbar ist, wobei der Flügelsteg an seiner Außenumfangsfläche mit der Innenumfangs­ fläche des Zylinders in Berührung oder Anlage steht und dabei den Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders und der Mantelfläche des Drehkörpers in mehrere Arbeitskammern (11) unterteilt,
• - eine Ansaugleitung (16a) zum Ansaugen von Fluid von der Ansaugeinheit und zum Zuführen des Fluids in die erste der Arbeitskammern,
• - eine Austragleitung (17) zum Austragen des ver­ dichteten Hochdruckfluids aus der letzten Arbeits­ kammer in das Innere des Gehäuses (2),
• - ein in eine Bohrung am einen Ende des Zylinders eingesetztes erstes Lagerelement (6) nebst einem in eine Bohrung am zweiten Ende des Zylinders einge­ setzten zweiten Lagerelement (7), das näher als das erste Lagerelement an der Auslaßeinheit angeord­ net ist, durch welche Lagerelemente der Zylinder und die Wellenteile des Drehkörpers drehbar gelagert sind, und
• - eine Trageinrichtung (30) zur Halterung der beiden Lagerelemente und zur Verhinderung, daß das mit dem Hochdruckfluid vermischte und über die Austrag­ leitung verteilte Schmieröl die Auslaßeinheit erreicht.

2. Fluidverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansaugeinheit und die Auslaßeinheit eine Ansaug(rohr)leitung bzw. eine Auslaß(rohr)­ leitung sind, die an das (abgedichtete) Gehäuse angeschlossen sind, und die Trageinrichtung zwischen die Austragleitung und die Öffnung der Auslaß­ leitung eingefügt ist.

3. Fluidverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trageinrichtung durch einen das Innere des abgedichteten Gehäuses unterteilenden Platten­ körper gebildet ist und das zweite Lagerelement in einer ersten Richtung und einer zweiten, senkrecht zur ersten Richtung liegenden Richtung verschiebbar haltert.

4. Fluidverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Trageinrichtung das Innere des abgedich­ teten Gehäuses unterteilt, das über die Austraglei­ tung verteilte Schmieröl auffängt und dieses zum Ölbehälter zurückleitet und daß die Trageinrichtung eine Aussparung (34) in einer über dem Pegel des Schmieröls im Ölbehälter liegenden Position und eine Tragscheibe (31) zum Hindurchleiten des Hoch­ druckfluids durch einen Zwischenraum zwischen dem Schmierölpegel und der Oberkante der Aussparung umfaßt.

5. Fluidverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragscheibe in ihrem Mittelbe­ reich eine langgestreckte, sich in der ersten Richtung erstreckende Aufnahmeöffnung (35) auf­ weist, in welche eine Metall-Schiebehalterung (33) in der ersten Richtung verschiebbar mit Eingriff eingesetzt ist, und die Schiebehalterung das zweite Lagerelement in der zweiten Richtung verschiebbar haltert.

6. Fluidverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metall-Schiebehalterung in gegen­ überliegenden Randabschnitten Schiebe- oder Leitnuten (33a), die in der ersten Richtung der Aufnahmeöff­ nung verlaufen, und ferner in der zweiten Richtung verlaufende Führungs-Langlöcher (36) aufweist und das zweite Lagerelement mit verschiebbar in die Führungs-Langlöcher eingesetzten Zapfen versehen ist.

7. Fluidverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das (abgedichtete) Gehäuse (2) einen Gehäusekörper (2a) und einen Gehäuse(stirn)deckel (2b) zur Abdichtung der Öffnung des Gehäusekör­ pers aufweist und der Umfangsrand der Tragscheibe zwischen dem Gehäusekörper und dem Gehäusedeckel verspannt und befestigt ist.

8. Fluidverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umfangsrand der Tragscheibe mit mehreren zwischen dem Gehäusekörper und dem Gehäuse­ deckel verspannten und befestigten Vorsprüngen (37), die als Anschläge zur Unterbindung einer Drehung der Tragscheibe dienen, versehen ist.

9. Fluidverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trageinrichtung Einstellmittel zum Einstellen der Trag- oder Halterungsstellung des zweiten Lagerelements in bezug auf die Achse des zweiten Lagerelements und Fixiermittel zum Fixieren der Halterungsstellung nach der Einstellung aufweist.

10. Fluidverdichter nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch

• - eine Antriebseinheit (S) mit einer Motoreinheit (1) zum Drehen des Zylinders und einer Drehmoment­ übertragungseinheit (15) zum Übertragen des Dreh­ moments des Zylinders auf den Drehkörper und zum Drehen bzw. Umlaufenlassen des Drehkörpers in Synchronismus mit dem Zylinder.

11. Fluidverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansaugleitung im ersten Lager­ element und die Austragleitung zumindest im Zylinder und/oder im zweiten Lagerelement ausgebildet sind.

12. Fluidverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet daß mehrere wendelförmige Nuten und mehrere in die Nuten eingesetzte Flügelstege vorgesehen sind.

13. Fluidverdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - eine Ölzufuhreinheit (20) zum Hochsaugen von Schmieröl aus dem Ölbehälter bei der Drehung von Zylinder und Drehkörper, zum Unterdrucksetzen des Schmieröls und Liefern desselben zum Raum zwischen der Sohle der wendelförmigen Nut und der Unterseite des Flügelstegs, und um das unter Druck stehende Schmieröl die Außenumfangsfläche des Flügelstegs an die Innenumfangsfläche des Zylinders anpressen zu lassen.

4. Fluidverdichter, gekennzeichnet durch

• - ein abgedichtetes oder gekapseltes Gehäuse, in dessen Bodenbereich ein Öl(vorrats)behälter zur Aufnahme von Schmieröl ausgebildet ist,
• - ein mit dem abgedichteten Gehäuse verbundenes Ansaugrohr zum Einführen eines zu verdichtenden Fluids in das abgedichtete Gehäuse nebst einem Auslaßrohr zum Abführen des im abgedichteten Gehäu­ se auf hohen Druck verdichteten Fluids,
• - einen im abgedichteten Gehäuse angeordneten Zylin­ der mit ersten und zweiten Enden,
• - einen mit mindestens einer wendelförmigen Nut versehenen und an beiden Enden Wellenteile aufwei­ senden walzen- oder säulenförmigen Drehkörper, der in den Zylinder eingesetzt und längs dessen Achse exzentrisch oder außermitting zur Zylinderachse so angeordnet ist, daß der Drehkörper relativ zum Zylinder umzulaufen vermag und dabei mit einem Teil desselben bzw. einem Teil seiner Mantelfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders in Berührung oder Anlage steht,
• - einen in die wendelförmige Nut eingesetzten wendelförmigen Flügelsteg, der in Radialrichtung des Drehkörpers frei aus der Nut vorschiebbar und in sie zurückziehbar ist, wobei der Flügelsteg mit seiner Außenumfangsfläche mit der Innenumfangs­ fläche des Zylinders in Berührung oder Anlage steht und dabei den Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders und der Mantelfläche des Drehkörpers in eine Anzahl von Arbeitskammern unterteilt,
• - eine Motoreinheit zum Drehen des Zylinders,
• - eine Drehmomentübertragungseinheit zum Übertra­ gen des Drehmoments des Zylinders zum Drehkörper und zum Drehen bzw. Umlaufenlassen des Drehkörpers in Synchronismus mit dem Zylinder,
• - eine Ölzufuhreinheit zum Hochsaugen von Schmieröl aus dem Ölbehälter bei der Drehung von Zylinder und Drehkörper, zum Unterdrucksetzen des Schmieröls und Liefern desselben zum Raum zwischen der Sohle der wendelförmigen Nut und der Unterseite des Flügel­ stegs, und um das unter Druck stehende Schmieröl die Außenumfangsfläche des Flügelstegs an die Innen­ umfangsfläche des Zylinders anpressen zu lassen,
• - ein in eine Bohrung am einen Ende des Zylinders eingesetztes erstes Lagerelement nebst einem in eine Bohrung am zweiten Ende des Zylinders einge­ setzten zweiten Lagerelement, durch welche der Zylinder und die Wellenteile des Drehkörpers drehbar gelagert sind,
• - eine im ersten Lagerelement ausgebildete Ansaug­ leitung zum Zuspeisen des über das Ansaugrohr in das abgedichtete Gehäuse eingeführten Fluids in eine erste der Arbeitskammern bei der synchroni­ sierten Drehung von Drehkörper und Zylinder,
• - eine zumindest im Zylinder und/oder im zweiten Lagerelement ausgebildete Austragleitung zum Aus­ tragen des verdichteten Hochdruckfluids aus der letzten Arbeitskammer in das abgedichtete Gehäuse und zum Verteilen des in den Raum zwischen der Sohle der wendelförmigen Nut und der Unterseite des Flügelstegs zugeführten Schmieröls in das ab­ gedichtete Gehäuse hinein und
• - eine plattenförmige Trageinrichtung zur Halterung des zweiten Lagerelements, wobei die Trageinrichtung zwischen dem Bereich, in welchem das Auslaßrohr angeschlossen ist, und der Austragleitung angeordnet ist und das Innere des abgedichteten Gehäuses unter­ teilt und die Trageinrichtung das aus der Austrag­ leitung verteilte Schmieröl auffängt und in den Ölbehälter zurückführt und damit verhindert, daß das Schmieröl die Öffnung des Auslaßrohrs erreicht.