DE4202155C2 - Rotationskolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, 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 der Verdichtungsleistung an der Auslaßseite ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Die Druckdifferenz 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.

Ein gattungsgemäßer Rotationskolbenverdichter ist aus der DE 38 30 746 A1 sowie aus der US-PS-48 75 842 bekannt. Dieser Verdichter weist entsprechend ebenfalls ein gekapseltes Gehäuse mit einem Schmierölvorrat im Bodenbereich sowie einen darin in Lagerelementen gelagerten Zylinder und einen in diesem angeordneten Drehkörper mit einem in dessen Umfangsfläche eingesetzten Wendelsteg auf. Eines der Lagerelemente ist an einer an einer Seite eines Gehäuses beweglich an der Stirn-Innenwand befestigten Federplatte so befestigt, daß es sich nicht nur mit der elastischen Federplatte, sondern auch relativ dazu radial etwas bewegen kann. Die im Lagerelement in Axialrichtung ausgebildete Auslaßleitung korrespondiert mit einer in der Federplatte ausgebildeten Öffnung, durch die das aus der Auslaßleitung austretende, komprimierte und mit Schmieröl vermischte Fluid hindurchtritt und schließlich auf die Stirn-Innenwand des Gehäuses trifft. Durch eine weitere Öffnung in der Federplatte gelangt Schmieröl zum Lagerzapfen des Drehkörpers, während der Rest des Schmieröls nicht weiter im Gehäuse verteilt wird, sondern unmittelbar von der Stirnwand des Gehäuses nach unten tropft, ohne weitere Gleitstellen an beweglichen Komponenten im Gehäuse mit Schmiermittel zu versorgen. Eine aus dem Gehäuse herausführende Auslaßöffnung befindet sich bei diesem bekannten Rotationskolbenverdichter mit der Ansaugöffnung an der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses.

Ein hinsichtlich seines Aufbaus prinzipiell anders arbeitender Flügelzellenverdichters ist aus der DE-OS 22 23 156 bekannt. Bei diesem Verdichter ist zum Trennen und Rückführen des mit dem komprimierten Fluid vermischten Schmieröls an der Austrittsstelle eines Druckkanals in den Innenraum des Verdichtergehäuses ein Ölabscheider vorgesehen. Die gesamte Verdichtereinheit ist nur an einer Seite des Gehäuses auskragend befestigt bzw. gelagert und weist deshalb kein zweites Lagerelement auf.

Bei dem gattungsgemäßen Verdichter wird ein verdichtetes Strömungs­ mittel oder Fluid über eine in einem Lager ausgebildete Auslaßleitung in das gekapselte Gehäuse ausgetragen.

Das das 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 Auslaßleitung in das abgedichtete Gehäuse ausgestoßene 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 Ausstoßen 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 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 Rotationskolben­ verdichters eines vergleichsweise einfachen Aufbaus, bei dem ein Abführen von Schmieröl zusammen mit dem verdichteten Fluid aus dem 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 Rotationskolbenverdichter, mit einem gekapselten Gehäuse, in dessen Bodenbereich ein Schmierölvorrat vorhanden ist, einer an dem Gehäuse angeord­ neten Ansaugöffnung zum Einführen eines zu verdichtenden Fluids in das Gehäuse nebst einer Auslaßeinheit zum Abführen des im Gehäuse auf hohen Druck verdichteten Fluids, einer Verdichtereinheit mit einem im Gehäuse angeordneten Zylinder mit ersten und zweiten Enden und einem walzenförmigen Dreh­ körper, der mindestens eine wendelförmige Nut und Wellenteile an seinen beiden Enden aufweist und der in den Zylinder eingesetzt und längs dessen Achse exzentrisch zur Zylinder­ achse so angeordnet ist, daß der Drehkörper relativ zum Zylinder umzulaufen vermag und dabei an einer Seite seiner Mantelfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders in Berührung steht, und mit einem 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 an seiner Außen­ umfangsfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders in Berührung steht und dabei den Raum zwischen der Innenumfangs­ fläche des Zylinders und der Mantelfläche des Drehkörpers in mehrere Arbeitskammern unterteilt, einer Ansaugleitung zum Ansaugen von Fluid von der Ansaugöffnung und zum Zuführen des Fluids in die erste der Arbeitskammern, einer Auslaßleitung zum Ausstoßen des verdichteten Hochdruckfluids aus der letzten Arbeitskammer in das Innere des Gehäuses, einem am ersten Ende des Zylinders eingesetzten und am Gehäuse befestigten ersten Lagerelement nebst einem am zweiten Ende des Zylinders eingesetzten zweiten Lagerelement, durch welche Lagerelemente der Zylinder und die Wellenteile des Dreh­ körpers drehbar gelagert sind, und einer am Gehäuse befestig­ ten Trageinrichtung zur in einer ersten Richtung senkrecht zur Achse des Drehkörpers und in einer zweitenn Richtung senk­ recht zu der ersten Richtung verschiebbaren Halterung des zweiten Lagerelementes, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung als eine das Innere des Gehäuses unterteilende Tragscheibe ausgebildet und zwischen die Auslaßleitung und die Auslaßöffnung eingefügt ist, so daß die Tragscheibe das aus der Auslaßleitung zusammen mit dem Hochdruckfluid austretende Schmieröl abfängt und es zum Schmierölvorrat zurückführt, um dadurch zu verhindern, daß das Schmieröl die Auslaßöffnung erreicht.

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

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

Fig. 1 eine Schnittansicht zur Darstellung des Gesamtaufbaus des erfindungsgemäßen Rotationskolben­ 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 Rotationskolbenverdichters 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 Rotationskolbenverdichter 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 bzw. Drehkörper 5 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 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 gekapselten Gehäuses 2 an dessen Innenwand(fläche) befestigt. Das Nebenlager 7 wird durch eine an der anderen Seite des 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 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 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 Innenumfangsfläche 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 Auslaßöffnung oder -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 oder -leitung 17 ist eine Trageinrichtung 30 zur Halterung des Nebenlagers 7 eingefügt.

Im inneren Bodenabschnitt des Gehäuses 2 ist ein Schmierölvorrat 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 Ölvorrat 19 befind­ liche Schmieröl ein.

Die Ölleitung 22 besteht aus einer feinen 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 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 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 Auslaßbohrungsteil 17 und dem Bereich, in welchem die Auslaßleitung 18 angeschlossen ist. Die Tragscheibe 31 unterteilt, mit Ausnahme ihrer Aussparung 34, das Innere des Gehäuses 2.

Die Oberkante der in der Tragscheibe 31 ausgebildeten Aussparung 34 liegt in einem ausreichenden Abstand über dem Pegel des im Ölvorrat 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 Rotationskolbenverdichters 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 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 Ölvorrat 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 Verschiebung des Flügelstegs 10 den 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 vom Kältemittelgas mitge­ führt.

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

Wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeu­ tet, wird das aus dem Auslaßbohrungsteil 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 Auslaßbohrungsteils 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 Ölvorrat 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 verdichtete Gas über die Auslaßleitung 18 aus dem Inneren des gekapselten Gehäuses 2 zu einer externen Vorrichtung oder zum Kondensor bzw. Kühlapparat geleitet.

Das aus dem Auslaßbohrungsteil 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 Ölvorrat 19 aufgefangen. Demzufolge kann im Ölvorrat 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 Rotationskolbenverdichter 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 Rotationskolbenverdichter kommuniziert die Ansaugleitung 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 Auslaß­ 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 gekapselten Gehäuses 2 münden.

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

Bei diesem Rotationskolbenverdichter 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 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 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 der Schiebehalterung 33 eine Kraft zum Drehen (im Sinne eines Drehens) der Tragscheibe 31A ausgeübt wird, 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 Rotationskolbenverdichter kann nicht nur als solcher für Kühlschränke o. dgl., sondern auch zum Verdichten verschiedener anderer Fluide benutzt werden.

Claims (7)

1. Rotationskolbenverdichter, mit
einem gekapselten Gehäuse (2), in dessen Bodenbereich ein Schmierölvorrat (19) vorhanden ist,
einer an dem Gehäuse (2) angeordneten Ansaugöffnung (16) zum Einführen eines zu verdichtenden Fluids in das Gehäuse (2) nebst einer Auslaßöffnung (18) zum Abführen des im Gehäuse (2) auf hohen Druck verdichteten Fluids,
einer Verdichtereinheit (3) mit einem im Gehäuse (2) angeordneten Zylinder (4) mit ersten und zweiten Enden (4a, 4b) und einem walzenförmigen Drehkörper (5), der mindestens eine wendelförmige Nut (9) und Wellenteile (5a, 5b) an seinen beiden Enden aufweist und der in den Zylinder (4) eingesetzt und längs dessen Achse exzentrisch zur Zylinderachse so angeordnet ist, daß der Drehkörper (5) relativ zum Zylinder (4) umzulaufen vermag und dabei an einer Seite seiner Mantelfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders (4) in Berührung steht, und mit einem in die wendelförmige Nut (9) eingesetzten wendelförmigen Flügelsteg (10), der in Radialrichtung des Drehkörpers (5) frei aus der Nut (9) vorschiebbar und in sie zurückziehbar ist, wobei der Flügelsteg (10) an seiner Außenumfangsfläche mit der Innenumfangsfläche des Zylinders (4) in Berührung steht und dabei den Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders (4) und der Mantelfläche des Drehkörpers (5) in mehrere Arbeitskammern (11) unterteilt,
einer Ansaugleitung (16a) zum Ansaugen von Fluid von der Ansaugöffnung (16) und zum Zuführen des Fluids in die erste der Arbeitskammern (11),
einer Auslaßleitung (17) zum Ausstoßen des verdichteten Hochdruckfluids aus der letzten Arbeitskammer in das Innere des Gehäuses (2),
einem am ersten Ende (4a) des Zylinders (4) eingesetzten und am Gehäuse (2) befestigten ersten Lagerelement (6) nebst einem am zweiten Ende (4b) des Zylinders (4) eingesetzten zweiten Lagerelement (7), durch welche Lagerelemente (6, 7) der Zylinder (4) und die Wellenteile (5a, 5b) des Drehkörpers (5) drehbar gelagert sind, und
einer am Gehäuse (2) befestigten Trageinrichtung (30) zur in einer ersten Richtung senkrecht zur Achse des Drehkörpers (5) und in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung verschiebbaren Halterung des zweiten Lagerelementes (7),
dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (30) als eine das Innere des Gehäuses (2) unterteilende Tragscheibe (31) ausgebildet und zwischen die Auslaßleitung (17) und die Auslaßöffnung (18) eingefügt ist, so daß die Tragscheibe (31) das aus der Auslaßleitung (17) zusammen mit dem Hochdruckfluid austretende Schmieröl abfängt und es zum Schmierölvorrat (19) zurückführt, um dadurch zu verhindern, daß das Schmieröl die Auslaßöffnung (18) erreicht.

2. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe (31) eine Aussparung (34) in einer über dem Pegel des Schmierölvorrats (19) liegenden Position zum Hindurchleiten des Hochdruckfluids durch einen Zwischenraum zwischen dem Schmierölpegel und der Oberkante der Aussparung (34) umfaßt.

3. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe (31) in ihrem Mittelbereich eine langgestreckte, sich in der ersten Richtung erstreckende Aufnahmeöffnung (35) aufweist, in welche eine Schiebehalterung (33) in der ersten Richtung verschiebbar eingesetzt ist, wobei die Schiebehalterung (33) das zweite Lagerelement (7) in der zweiten Richtung verschiebbar haltert.

4. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehalterung (33) in gegenüberliegenden Randabschnitten Schiebenuten (33a), die in der ersten Richtung der Aufnahmeöffnung (35) verlaufen, und ferner in der zweiten Richtung verlaufende Führungs- Langlöcher (36) aufweist und das zweite Lagerelement (7) mit verschiebbar in die Führungs-Langlöcher (36) eingesetzten Zapfen (32) versehen ist.

5. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen Gehäusekörper (2a) und einen Gehäusedeckel (2b) zum Verschließen der Öffnung des Gehäusekörpers (2a) aufweist und daß ein Umfangsrand der Tragscheibe (31) zwischen dem Gehäusekörper (2a) und dem Gehäusedeckel (2b) befestigt ist.

6. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand der Tragscheibe (31) mit mehreren zwischen dem Gehäusekörper (2a) und dem Gehäusedeckel (2b) befestigten Vorsprüngen (37), die als Anschläge zur Unterbindung einer Drehung der Tragscheibe dienen, versehen ist.

7. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (30) nach dem Justieren der Halterungsstellung in bezug auf die Achse des zweiten Lagerelements (7) fixiert wird.