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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter zur Verwendung
in einem Kühlzyklus
für eine
Klimaanlage oder Ähnliches
und insbesondere einen Spiralverdichter, welcher niedrigpreisig
im Aufbau ist, mit guter Verdichtungseffizienz.
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Hintergrund
Stand der Technik
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Die
meisten der derzeitigen Klimaanlagen haben einen Spiralverdichter
mit guter Verdichtungseffizienz verwendet. 6 zeigt
sein eines Beispiel. Dieser Spiralverdichter 1 hat eine
zylinderförmige luftdichte
Ummantelung 2, und dessen Inneres ist mittels eines Hauptrahmens 4 aufgeteilt
in eine Kühlmittelabgabekammer
R1 und eine Antriebskammer R2. Innerhalb der Kühlmittelabgabekammer R1 ist ein
Kühlmittelverdichtungsabschnitt 3 eingefasst, umfassend
eine feststehende Spirale 31 mit gewundener abgewickelter
Umhüllung 312 auf
einer Grundplatte 311 und eine kreisende Spirale 32,
welche von einem eingeschalteten Elektromotor angetrieben werden
soll.
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Ein
Elektromotor ist innerhalb der Antriebskammer R2 eingefasst, wenn
auch nicht dargestellt, und eine vorbestimmte Menge Schmieröl ist gespeichert.
Ein Ende einer Antriebswelle 6 des Elektromotors durchstößt den Hauptrahmen 4,
und eine Kurbelwelle 61 an deren Ende ist an einen runden
Vorsprung 323 auf der hinteren Fläche der Grundplatte 321 der
kreisenden Spirale angeschlossen.
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Wenn
der Spiralverdichter 1 angetrieben wird, wird Niederdruckkühlmittel,
welches die Arbeit in dem Kühlzyklus
beendet hat, von einer äußeren Umfangsseite
einer Verdichtungskammer 33 durch ein Kühlmittelansaugrohr 21 eingesaugt,
wird weiter verdichtet, während
es sich in Richtung des Zentrums des Wirbels bewegt, und wird in
die Kühlmittelabgabekammer
R1 von einem Abgabeauslass 34, welcher im Zentrum vorgesehen
ist, als Hochdruckkühlmittel
ausgetrieben. Das Hochdruckkühlmittel, welches
auf diese Weise ausgetrieben worden ist, wird durch eine Bypassrohrleitung 35 in
die Antriebskammer R2 geleitet und wird anschließend von einem Kühlmittelabgaberohr 22 wieder
in den Kühlzyklus
eingeleitet.
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Zum
Zeitpunkt dieses Arbeitsschrittes der Kühlmittelverdichtung wird ständig Druck
auf die kreisende Spirale 32 von innerhalb der Verdichtungskammer 33 in
einer Richtung angelegt, welche von der feststehenden Spirale 31 ausgeht.
Ferner, während
er von der äußeren Umfangsseite
(Niederdruckkühlmittelsaugseite)
des Wirbels in Richtung des Zentrums geht hat, hat der Druck einen
Druckradienten, um von Niederdruck auf Hochdruck überzugehen.
Daher ist es erforderlich, die kreisende Spirale 32 daran
zu hindern, dass sie angehoben wird, in dem man solchen Gegendruck
anlegt, um dem Druck auf die kreisende Spirale 32 entgegenzuwirken.
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In
diesem herkömmlichen
Beispiel ist, um dem Druckradienten entsprechenden Gegendruck an
die kreisende Spirale 32 anzulegen, an der Rückflächenseite
der kreisenden Spirale 32 ein Vorschubring 5 vorgesehen,
um auf diese Weise in eine erste Gegendruckkammer LR (Niederdruckseite)
auf der Umfangsabschnittsseite und eine zweite Gegendruckkammer
HR (Hochdrucksseite) auf der Zentralabschnittsseite aufzuteilen.
Auf diese Weise wird an die zweite Gegendruckkammer HR der Hochdruck
innerhalb der Antriebskammer R1 angelegt, wohingegen an die erste
Gegendruckkammer LR niedrigerer Druck auf der Niederdruckkühlmittelseite
als auf der zweiten Gegendruckkammer HR angelegt wird. Zum Zeitpunkt
des Startens oder dergleichen wird jedoch, da schließlich kein
Hochdruck innerhalb der luftdichten Ummantelung 2 erzeugt
wird, kein geeigneter Gegendruck an die kreisende Spirale 32 angelegt, sondern
ein Verdichtungsausfall kann möglicherweise
hervorgerufen werden. Daher ist der Hauptrahmen 4, um einen
beweglichen Bereich der kreisenden Spirale 32 in axialer
Richtung zu steuern, mit einer Regelfläche 41 versehen worden,
um den beweglichen Bereich der kreisenden Spirale 32 zu
steuern, um jeglichen Verdichtungsausfall zu vermeiden.
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Ferner
ist, abgesehen hiervon, auch eine Ausführungsform vorgeschlagen worden,
bei welcher an dem Hauptrahmen 4 gegenüber der Rückfläche des Vorschubsrings 5 eine
zweite Regelfläche 411 vorgesehen
ist, um den beweglichen Bereich der kreisenden Spirale 32 in
axialer Richtung indirekt durch den Vorschubring 5 zu steuern.
In jedem dieser Typen hat jedoch das Problem bestanden, dass es erforderlich
ist, jede Regelfläche 41, 411 mit
hoher Präzision
individuell zu fertigen, und als eine Folge werden die Kosten höher werden.
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EP 1172562A2 , umfassend
einen Teil des Standes der Technik gemäß Art. 54 Abs. 3 EPÜ, offenbart
einen Spiralverdichter, in welchem zwischen einer Grundfläche einer
Grundplatte einer kreisenden Spirale und einem Hauptrahmen ein Vorschubring
vorgesehen ist, und in welchem eine Endfläche des Vorschubrings in Schiebekontakt
mit der Rückfläche der
Grundplatte der kreisenden Spirale dichtend abschließt, um so
die Rückfläche der
Grundplatte der kreisenden Spirale in eine Vielzahl von Druckräumen zu
unterteilen. Der Vorschubring besitzt einen Grundkörper eines
Rings, der entlang einer inneren Umfangsfläche des Hauptrahmens eingepasst wird,
und einen Flanschabschnitt, der einen größeren Außenumfang aufweist als ein
Außenumfang
der inneren Umfangsfläche,
und zwischen der Rückdecke der
Grundplatte der kreisenden Spirale und einer Regelfläche, die
an der Seite des Hauptrahmens vorgesehen ist, ist ein Flanschabschnitt
zwischengeordnet, wodurch ein Bewegungsbereich des Vorschubsrings in
axialer Richtung eingestellt wird.
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JP 200 145668A offenbart
einen Spiralverdichter, bei dem eine in einem Hauptrahmen ausgeformte
vorschubtragende Fläche
und eine vorschubaufnehmende Fläche
einer kreisenden Spirale geringfügig
beabstandet sind, während
ein Vorschubring in axialer Richter beweglich zu einem Hauptrahmen
vorgesehen ist und Hochdruckkühlmittel
innerhalb einer Abgabekammer wird dem Vorschubring durch eine Verbindungsbohrung
zugeführt,
wodurch die kreisende Spirale gegen eine feststehende Spirale gedrückt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem
zu lösen,
und ist darauf gerichtet, einen Spiralverdichter mit niedrigen Kosten
anzugeben, welcher selbst in einem Betriebszustand mit einer geringen
Druckdifferenz stabil ist, wie z.B. während des Startens durch indirektes
Steuern des beweglichen Bereichs der kreisenden Spirale durch den
Vorschubring.
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Um
das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird ein Spiralverdichter
gemäß den Ansprüchen vorgeschlagen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist jegliche Regelfläche
nicht an der Seite des Hauptrahmens vorgesehen im Unterschied zum
herkömmlichen
Fall, um den beweglichen Bereich der kreisenden Spirale einzuschränken, sondern
der bewegliche Bereich der kreisenden Spirale wird indirekt gesteuert
durch die Regelfläche
des Vorschubrings, wodurch die Herstellungskosten des Hauptrahmens
reduziert werden können.
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Die
Regelflächentiefe
des Hauptrahmens und die Dicke des Flanschabschnitts des Vorschubrings
werden ausgewählt
um zusammenzupassen, wodurch es möglich wird, den beweglichen
Bereich zu steuern, und der begliche Bereich kann mit höherer Präzision bei
niedrigen Kosten gesteu ert werden. Selbst bei diesem Aufbau ist
die kreisende Spirale in der Lage, eine ausreichend stabile Bewegung
durchzuführen,
aber der Flanschabschnitt des Vorschubrings hat vorzugsweise einen
so großen
Außendurchmesser
wie möglich,
um mehr Stabilität
hervorzurufen. In diesem Falle, unter Betriebsdruckbedingungen,
in welchem eine Kraft in einer Richtung, welche die kreisende Spirale
relativ zu der feststehenden Spirale eindrückt, im wesentlichen gleich
wird, wie z.B. während
des Startvorgangs, ist die Kraft in der Richtung, die eindrückt, in
der Lage, eine so genannte Umkehrbewegung zu vermindern, bei welcher
die kreisende Spirale sich wie ein fallendes Teil verhält, aufgrund
von Fluktuation während
einer Umdrehung der kreisenden Spirale.
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Auf
einer Schleiffläche
des Flanschabschnitts, der in Schiebekontakt mit der Rückfläche der
Grundplatte der kreisenden Spirale steht, kann eine ringförmige Nut
vorgesehen sein, und ferner ist vorzugsweise eine verbindende Nut
oder eine verbindende Öffnung,
welche die Nut mit dem an dem äußeren Umfang
des Vorschubrings ausgebildeten Saugdruckraum verbindet, entlang
der radialen Richtung des Flanschabschnitts ausgebildet. In diesem Falle
ist es möglich,
den Saugdruckraum zwischen den Schleifflächen mit der kreisenden Spirale
auszubilden, wodurch es möglich
wird, zu verhindern, dass der Vorschubring die kreisende Spirale
verlässt.
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Alternativ
kann an der Rückfläche der
Grundplatte der kreisenden Spirale, welche in Schiebekontakt mit
dem Flanschabschnitt steht, eine ringförmigen Nut vorgesehen sein;
ferner kann es möglich sein,
eine Verbindungsnut oder Verbindungsöffnung auszubilden, welche
die Nut mit Saugdruckraum, welcher an dem äußeren Umfang des Vorschubrings ausgeformt
ist, zu verbinden in der radialen Richtung der kreisenden Spirale;
es kann möglich
sein, eine ringförmige
Nut auf einer Schleiffläche
zwischen dem Vorschubring und der kreisenden Spirale auszuformen,
und ferner die Nut mit einer Verbindungsöffnung zum Durchdringen in
axialer Richtung des Vorschubrings zu versehen.
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Ferner
kann es zusätzlich
zu dem oben gesagten möglich
sein, die Schleiffläche
zwischen dem Vorschubring und der kreisenden Spirale mit einer ringförmigen Nut
zu versehen, und die Nut dazu zu veranlassen, kontinuierlich oder
zeitweise mit einem Schlüsseldurchgang
verbunden zu sein, welcher in eine Oldham-Kupplung Ringschlüssel auf
der Rückfläche der
Grundplatte der kreisenden Spirale passt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1 ist
eine Teilschnittansicht, welche einen Spiralverdichter zeigt;
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche erhalten wurde, in dem man im Wesentlichen einen Vorschubring
des Spiralverdichters gemäß 1 vergrößert;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche eine erste Variante des Vorschubsrings zeigt;
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche eine zweite Variante des Vorschubrings zeigt;
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht,
welche ein dritte Variante des Vorschubrings zeigt und
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6 ist
eine Teilschnittansicht, welche einen herkömmlichen Spiralverdichter zeigt.
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Ausführliche Beschreibung:
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird die Beschreibung einer Ausführungsform
gemäß der folgenden
Erfindung gemacht. 1 ist eine Schnittan sicht, welche
einen Spiralverdichter zeigt, und 2 ist eine
vergrößerte Ansicht,
welche erhalten wurde, in dem man im Wesentlichen den Vorschubring
vergrößert. In
dieser Hinsicht sind strukturelle Elemente, welche identisch oder
als identisch mit dem herkömmlichen
Spiralverdichter gemäß 6,
welcher zuvor beschrieben worden ist, anzusehen sind, mit den identischen
Bezugsziffern bezeichnet.
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Dieser
Spiralverdichter 10 hat eine zylinderförmige luftdichte Ummantelung 2,
und in dieser Ausführungsform
ist der Innenraum der luftdichten Ummantelung 2 aufgeteilt
in eine Kühlmittelabgabekammer
R1 und eine Antriebskammer R2 mittels eines Hauptrahmens 4.
Innerhalb der Kühlmittelabgabekammer
R1 ist ein Kühlmittelverdichtungsabschnitt 3 vorgesehen,
welcher eine feststehende Spirale 31 und eine kreisende
Spirale 32 mit deren abgewickelten Umhüllungen 312 und 322 miteinander
kombiniert umfasst, und innerhalb dieses Kühlmittelverdichtungsabschnitts 3 ist
eine Verdichtungskammer 33 zum Verdichten von Kühlmittel
vorgesehen.
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An
einer äußeren Umfangsseite
der abgewickelten Umhüllung 312 der
feststehenden Spirale 31 ist ein Kühlmittelansaugrohr 21 von
dem Kühlzyklus angeschlossen,
und im Zentrum ist ein Auslassanschluss 34 vorgesehen zum
Auslassen von Hochdruckkühlmittel,
welches innerhalb der Verdichtungskammer 33 innerhalb der
Kühlmittelabgabekammer R1
erzeugt worden ist.
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Ein
Elektromotor ist innerhalb der Antriebskammer R2 eingefasst, wenn
auch nicht dargestellt, und eine drehende Antriebswelle des Elektromotors ist
durch eine Bezugsziffer 6 bezeichnet. Außerdem ist
innerhalb der Antriebskammer R2 Schmieröl gelagert in einer vorgegebenen
Menge zum Schmieren einer Antriebseinheit. Die drehbare Antriebswelle 6 des
Elektromotors erstreckt sich zu der Kühlmittelverdichtungsabschnitt
3-Seite durch eine Hauptspindelöffnung 42 in
dem Hauptrahmen 4 und eine Kur belwelle 61 an dessen
Spitze ist in einem runden Vorsprung 323 angepasst, welcher
runde Vorsprung auf der Rückfläche der
Basisplatte 321 der kreisenden Spirale 32 vorgesehen
ist. Innerhalb der Antriebswelle 6 sind Schmieröffnungen
ausgeformt, welche nicht über
deren volle Länge
in der axialen Richtung dargestellt sind.
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Zwischen
dem Hauptrahmen 4 und dem Kühlmittelverdichtungsabschnitt 3 ist
eine Gegendruckkammer für
die Kreiselspirale 32 vorgesehen, und die Gegendruckkammer
beinhaltet zwei Gegendruckkammern: Hochdruck und Niederdruck. Um diese
zwei Gegendruckkammern auszubilden, ist der Hauptrahmen 4 an
der Seite des Kühlmittelverdichtungsabschnitts 3 mit
einer Regelfläche 41,
welche durch eine Stufe eingerückt
ist, und einer inneren Fläche 43,
welche koaxial durch eine weitere Stufe von der Regelfläche 41 entlang
der drehbaren Antriebswelle 6 des Elektromotors eingerückt ist,
versehen. Auf der Regelfläche 41 des
Hauptrahmens ist ein Goldham-Kupplungsring 7 zum verhindern
einer Drehung der kreisenden Spirale 32 derart zwischengeordnet,
dass sie auf der Rückfläche der
Grundplatte der kreisenden Spirale 32 verschiebbar ist.
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Zwischen
dem Hauptrahmen 4 und dem Kühlmittelverdichtungsabschnitt 3 ist
ein Vorschubring 5 eingefasst. Der Vorschubring 5 besitzt
einen größeren Durchmesser
der Innenumfangsfläche 43, und
seine eine Endfläche
steht in Schiebekontakt mit der Rückfläche der Grundplatte der kreisenden
Spirale 32, während
die andere Endfläche
einen Flanschabschnitt 52 aufweist zum Formschließen entlang der
Regelfläche 41 und
einen Grundkörper 51 eines Rings,
dessen äußere Umfangsfläche beweglich
entlang der inneren Umfangsfläche 43 des
Hauptrahmens 4 von dem Flanschabschnitt 52 über das
andere Ende angepasst ist.
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Mit
Hilfe dieses Vorschubrings 5 ist an der Außenseite
zwischen dem Hauptrahmen 4 und dem Kühlmittelverdichtungsabschnitt 3 eine
erste Gegendruckkammer LR (Niederdruckseite) ausgebildet, und an
der Innenseite ist eine zweite Gegendruckkammer HR (Hockdruckseite)
ausgebildet. Die erste Gegendruckkammer LR steht in Verbindung mit äußerem Niederdruckkühlmittelraum
innerhalb der Verdichtungskammer 33 durch die Seite der
kreisenden Spirale 32 und dem Goldham-Kupplungsring 7.
Die zweite Gegendruckkammer HR steht in Verbindung mit dem innern
der Antriebskammer R2 durch eine Ausnehmung zwischen der drehbaren
Antriebswelle 6 und der Hauptspindelöffnung 42 des Hauptrahmens,
und einer Ölauslassöffnung 44 des
Hauptrahmens 4.
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Was
das Einpassen des Vorschubrings 5 in die innere Umfangsfläche 43 des
Hauptrahmens 4 betrifft, gibt es auch ein Verfahren zum
Steuern dieser Ausnehmungen, um Druckleckage zu minimieren, und
in dieser Ausführungsform
ist es bevorzugt, ringförmig
eine Dichtungsnut 431 auf der Innenumfangsfläche 43 auszubilden
und ein ringförmiges elastisches
Dichtungselement innerhalb der Dichtungsnut 431 vorzusehen.
In diesem Falle ist es möglich,
zuverlässig
zwischen dem Grundkörper 51 des Rings
und Innenumfangsfläche 43 abzudichten.
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Bei
dem wie oben beschrieben aufgebauten Spiralverdichter 1 ist
es, da der Bewegungsbereich der kreisenden Spirale 32 in
der axialen Richtung mit einem Flanschabschnitt 52 des
zwischen die Regelfläche 41 und
die kreisende Spirale 32 zwischengeordneten Vorschubsrings 5 gesteuert
wird, nicht erforderlich, die Regelfläche 41 erneut mit
irgendeiner Regelfläche
zu versehen für
eine vorgesehene Verwendung mit der kreisenden Spirale 32,
der Spiralverdichter 1 kann jedoch zu niedrigen Kosten
hergestellt werden.
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Selbst
bei dem oben beschriebenen Aufbau ist die kreisende Spirale 32 in
der Lage, eine ausreichend stabile Bewegung auszuführen und
je nach dem Betriebsdruckzustand – wie z.B. während des Startvorgangs – wird eine
Kraft in einer Richtung die kreisende Spirale 32 relativ
zu der feststehenden Spirale 31 eindrückt, im wesentlichen gleich.
Da die Kraft in der Richtung, welche eindrückt, während einer Umdrehung der kreisenden
Spirale 32 zu diesem Zeitpunkt fluktuiert, kann die kreisende
Spirale eine solche Überwurtbewegung
wie ein fallendes Teil ausführen.
Um die Überwurfbewegung
auf ein Minimum zu reduzieren wird der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 42 des
Vorschubrings 5 vorzugsweise so groß wie möglich gemacht.
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Außerdem wird,
wenn der Außendurchmesser
des Flanschabschnitts 52 größer gemacht wird, als der Außendurchmesser
des Grundkörpers 51 des Vorschubrings,
eine auf den Vorschubring 5 angelegte Eindrückkraft
größer, was
möglicherweise
den Vorschubring 5 nicht in festen Kontakt mit der Rückfläche der
kreisenden Spirale 2 verbringen kann.
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In
der vorliegenden Erfindung, wie in 3 dargestellt,
ist eine Schiebekontaktoberfläche
des Flanschabschnitts 52 des Vorschubrings 5 mit
einer ringförmigen
Vorschubsnut 521 versehen, und die Vorschubsnut 521 wird
dazu veranlasst, mit der ersten Gegendruckkammer LR zu kommunizieren,
wodurch eine angemessen feste Berührungskraft erhalten werden
kann, ohne den Durchmesser des Flanschabschnitts 52 zu
verändern.
In dieser Ausführungsform
kommuniziert die Vorschubsnut 521 mit der ersten Gegendruckkammer
LR über
eine Verbindungsöffnung 522,
welche in der radialen Richtung des Flanschabschnitts 52 verbunden
ist.
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Dementsprechend,
da es möglich
ist, eine Kraft zu vermindern, um die kreisende Spirale 32 dazu
zu veranlassen, sich von dem Vorschubring 5 zu lösen, und
die Kraft in der Eindrückrichtung,
welche auf dem Vorschubring 5 gelegt werden soll, zu vermindern,
ist der Vorschubring 5 in der Lage, zuverlässig in
festem Kontakt mit der kreisenden Spirale 32 zu verbleiben.
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In
dieser Hinsicht wurde in dieser ersten Variante die Verbindungsöffnung 522 entlang
der radialen Richtung des Flanschabschnitts 52 ausgebildet, kann
jedoch entlang der axialen Richtung ausgeformt werden. Mit anderen
Worten kann es möglich
sein, eine Verbindungsöffnung
auszuformen, welche in der Richtung der Wanddicke des Flanschabschnitts 52 kommuniziert,
um die erste Gegendruckkammer LR in einer L-artigen Form von dort
aus zu verbinden, und dieser Gesichtspunkt ist ebenfalls in der
vorliegenden Erfindung enthalten.
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Als
ein Beispiel, welches eine ähnliche
Wirkung auf die oben beschriebenen Varianten hat, kann es möglich sein,
eine Nut 324 innerhalb eines Schiebebereichs zwischen der
Rückfläche der
Grundplatte 321 der kreisenden Spirale 32 und
dem Vorschubring 5 vorzusehen, wie in 4 dargestellt,
um eine Verbindungsöffnung 522 auszuformen,
welche mit der ersten Gegendruckkammer LR von dieser Nut 324 in Richtung
der radialen Richtung zu kommunizieren, und die ähnliche Wirkung kann selbst
mit dieser zweiten Variante erhalten werden.
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5 zeigt
noch einen weiteren Gesichtspunkt. Als eine dritte Variante wird
zunächst
der Flanschabschnitt 52 des Vorschubrings 5 mit
einer zu der ersten Variante ähnlichen
ringförmigen
Nut 521 ausgeformt. In dieser Ausführungsform wird, ohne jegliche
oben beschriebene Verbindungsöffnung
vorzusehen, ein Teil einer Schleiffläche zwischen der Rückfläche der
Grundplatte 521 der kreisenden Spirale 32 und
dem Vorschubring 52 ausgeschnitten, um einen Ausnehmungsabschnitt 326 auszubilden.
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In
diesem Falle führt
die kreisende Spirale 32 eine Umlaufbewegung durch, wodurch
der Ausnehmungsabschnitt 326 zwischenzeitlich mit der Nut 521 kommuniziert,
und eine im Wesentlichen mit der oben beschriebenen Variante ähnliche
Wirkung kann erzielt werden. Ferner kann dieser Ausnehmungsabschnitt 326 einer
sein, welcher gemeinsam mit einem Schlüsselweg zum Einpassen in einen
Oldham-Kupplungsringschlüssel,
welcher an der Rückfläche der
kreisenden Spirale 32 vorgesehen ist, benutzt wird.
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Vorstehend
ist unter Bezugnahme auf konkrete Gesichtspunkte die ausführliche
Beschreibung der vorliegenden Erfindung angegeben worden, und der
in den Patentansprüchen
angegebene Umfang der vorliegenden Erfindung sollte Änderungen
und Modifizierungen beinhalten, welche den Fachleuten, welche die
oben beschriebenen Inhalte verstanden haben, auf einfache Weise
durchführen
können,
sowie äquivalente
Verfahren.