DE69122809T2

DE69122809T2 - Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip

Info

Publication number: DE69122809T2
Application number: DE69122809T
Authority: DE
Inventors: Takahisa Hirano
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2011-05-31
Also published as: KR960000090B1; CN1019994C; EP0464970B1; CN1057889A; DE69122809D1; CA2043933A1; US5186616A; US5330463A; CA2043933C; EP0464970A1; KR920002936A; AU7822291A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluid-Spiraleinrichtung, die als Verdichter, als Expansionseinrichtung und ähnliches verwendet wird.
Figur 3 zeigt ein Beispiel eines konventionellen Spiralverdichters.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, ist ein Verdichtungsmechanismus C eines Spiraltyps an einem oberen Teil in einem geschlossenen Gehäuse 8 und ein elektrischer Motor 4 an dessen unteren Teil angeordnet, und beide sind miteinander durch ein Zusammenwirken mittels einer Drehwelle 5 verbunden.
Der Spiralverdichtungsmechanismus C ist mit einer feststehenden Spirale 1 versehen, mit einer sich drehenden Spirale 2, einem Mechanismus 3 zur Überprüfung der Rotation um ihrer Achse wie beispielsweise ein Oldhams Verbindungsglied, das eine Drehung der sich drehenden Spirale 2 in einer Solarbewegung erlaubt, allerdings auch deren Drehung um deren Achse überpüft, sowie einem Rahmen 6, auf den die feststehende Spirale 1 und der elektrische Motor 4 in richtige Lage gebracht sind, mit einem oberen Lager 71 und einem unteren Lager 72, die die Drehwelle 5 halten sowie mit einem Drehlager 73 und einem Drucklager 74, die die sich drehende Spirale 2 tragen.
Die feststehende Spirale 1 besteht aus einer Endplatte 11 und einem Spiralkörper 12, und es sind auf dieser Endplatte 11 eine Auslaßöffnung 13 und ein Auslaßventil 17, das die Auslaßöffnung 13 öffnet und verschließt,vorgesehen.
Die sich drehende Spirale 2 besteht aus einer Endplatte 21, einem Spiralkörper 22 und einer Nabe 23. In der Nabe 23 wird eine Antriebsbuchse 54 mittels des Drehlagers 73 gelagert. Ferner wird ein exzentrischer Bolzen 53, der an dem oberen Ende der Drehwelle 5 hervorspringt, drehbar in der Antriebsbuchse 54 gelagert.
Schmieröl 81, das am Boden des Gehäuses 8 gespeichert wird, wird durch eine Einlaßöffnung 51 mittels Zentrifugalkraft, die durch die Drehung der Drehwelle 5 erzeugt wird, angezogen, läuft durch eine Öleinfüllöffnung 52 und schmiert das untere Lager 72, den exzentrischen Bolzen 53, das obere Lager 71, den Mechanismus 3 zur Überprüfung der Drehung um die Achse, das Drehlager 73, das Drucklager 74 und dergleichen, und strömt zum Gehäuseboden 8 durch eine Kammer 61 und eine Auslaßöffnung 62.
Wenn der elektrische Motor 4 zur Drehung angetrieben wird, wird die Rotation auf die sich drehende Spirale 2 über einen Mechanismus zur Antriebsumdrehung in einer Solarbewegung übertragen, die Drehwelle 5, der exzentrische Bolzen 53, die Antriebsbuchse 54 und das Drehlager 73 sowie die sich drehende Spirale 2 drehen sich nämlich in einer Solarbewegung, während sie an der Rotation um ihre Achse durch den Mechanismus 3 zur Kontrolle der Drehung um die Achse gehindert werden.
Dann strömt Gas in das Gehäuse 8 durch ein Saugrohr 82 ein und kühlt den elektrischen Motor 4, und danach wird es in eine Vielzahl von geschlossenen Räumen 24, die voneinander durch die feststehende Spirale 1 und die sich drehende Spirale 2 abgegrenzt sind, durch eine Saugkammer 16 von einer Saugleitung 15 eingesogen, die in der feststehenden Spirale 1 vorgesehen ist. Dann erreicht das Gas einen Hauptbereich, während es verdichtet wird, weil das Volumen der geschlossenen Räume 24 durch die Drehung in einer Solarbewegung der sich drehenden Spirale 2 reduziert wird, und drückt ein Auslaßventil 17 von einer Auslaßöffnung 13 und wird in einen ersten Auslaßhohlraum 14 entlassen. Dann strömt das verdichtete Gas in einen zweiten Auslaßhohlraum 19 durch eine Öffnung 18, die in eine Trennwand 31 gebohrt worden ist, und wird von dieser durch ein Auslaßrohr 83 nach außen entlassen. Daneben bezeichnet 84 ein Ausgleichsgewicht, das an der Antriebsbuchse 54 angebracht ist.
In dem oben beschriebenen konventionellen Spiralverdichter strömt Gas unter Hochdruck, das von der Auslaßöffnung 13 ausgelassen wird, in einen ersten Auslaßhohlraum 14, und das Hochdruckgas in diesem Auslaßhohlraum 14 wirkt entlang der ganzen äußeren Fläche der End platte 11 der feststehenden Spirale 1, wobei es die Endplatte 11 so deformiert, daß diese eine mittig eingedrückte Konfiguration von etwa einigen Zehn µm zeigt.
Folglich besteht die Befürchtung, daß die innere Fläche der Endplatte 11, unter anderem deren Mittenteil, gegen den obersten Teil des Spiralkörpers 22 der sich drehenden Spirale 2 stößt, wobei dadurch das sogenannte Abrieb-Phänomen [scuffing phenomenon] erzeugt wird.
Die Schrift JP-A-61-98987 beschreibt einen Spiralverdichter, der eine Druckkammer aufweist, die zwischen der Platte der feststehenden Spirale und einer Hochdruckkammer gebildet ist durch eine Trennwand, die auf einem ringförmigen Vorsprung der Rückseite der Platte des feststehenden Spirale befestigt ist. Es ist keine Führung vorhanden, durch die die Niederdruck-Kammer mit dem Inneren des Verdichtergehäuses in Verbindung steht.
Der vorliegenden Erfindung, die von dieser Situation ausgeht, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluid-Spiraleinrichtung zu schaffen, in der die oben beschriebenen Probleme gelöst werden.
Um die oben angegebene Aufgabe zu lösen, liegt der Kern der vorliegenden Erfindung im folgenden:
(I) Fluid-Spiraleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Endplatte, die beiden Ringteile und die Trennwand eine Niederdruck- Fluidkammer (35) bilden und daß ein Durchlaß (36) in dem zweiten Ringteil gebildet ist, so daß die Niederdruck-Fluidkammer mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung stehen kann, in das das niederdruckbeaufschlagte Gas durch den Durchlaß eingesogen wird.
(II) Fluid-Spiraleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Fluidkammer dazu gebracht wird, über den Durchlaß mit der Niederdruck-Fluid-Atmosphäre im Inneren des Gehäuses in Verbindung zu stehen, das einen Mechanismus zum Antreiben der sich drehenden Spirale in einer Solarbewegung umfaßt.
Durch die oben beschriebenen Erfindungen (I) und (II) wird die oben beschriebene Konstruktion geschaffen; der Niederdruck des Niederdruck-Fluids, das in die Niederdruck- Fluidkammer eingeführt wird, wirkt auf die Außenfläche der Endplatte der feststehenden Spirale. Folglich wird die Deformation dieser Endplatte verhindert oder reduziert.
Auf diese Weise ist es möglich, die Erzeugung des sogenannten Abrieb-Phänomens zwischen der Innenfläche der Endplatte der feststehenden Spirale und dem obersten Teil des Spiralelementes der sich drehenden Spirale zu verhindern, wobei folglich die Zuverlässigkeit der Fluid-Spiraleinrichtung erhöht wird.
Als Ergebnis ist es möglich, eine Deformation der Endplatte der feststehenden Spirale zu verhindern oder zu reduzieren.
Also ist es möglich, die Entstehung des sogenannten Abrieb-Phänomens zwischen der Innenfläche der Endplatte der feststehenden Spirale und dem obersten Teil des Spiraleementes der sich drehenden Spirale zu verhindern, wobei hierdurch die Zuverlässigkeit der Fluid-Spiraleinrichtung erhöht wird.
Figur 1 ist eine Teillängsschnitt-Ansicht, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 2 ist eine Teillängsschnitt-Ansicht, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und
Figur 3 ist eine Längsschnitt-Ansicht eines konventionellen Spiralverdichters.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Auf einer oberen Fläche einer Endplatte 11 einer feststehenden Spirale 1 ist ein zylindrischer Ansatz 30, der eine Auslaßöffnung 13 umgibt, gebildet, und eine Spitze dieses Ansatzes 30 grenzt gegen eine Unterseite einer Trennwand 31 in abdichtender Weise an. Ein erster Auslaßhohlraum 32 ist durch die innere Umfangsfläche des Ansatzes 30, durch die Außenfläche der Endplatte 11 und durch die Innenfläche der Trennwand 31 abgegrenzt, und ein Auslaßventil 17 ist in dem ersten Auslaßhohlraum 32 angeordnet.
Weiterhin ist eine ringförmige Niederdruck-Fluidkammer 35 durch eine innere Umfangsfläche eines ringförmigen Flansches 34, der im Ganzen auf den Rand der Außenfläche der Endplatte 11 aufgesetzt ist, durch die äußere Umfangsfläche des zylindrischen Ansatzes 30, durch die Außenfläche der Endplatte 11 und die Innenfläche der Trennwand 31 abgegrenzt, und die Niederdruck-Fluidkammer 35 steht mit dem Raum im Gehäuse 8 mit niedrigem Druck in Verbindung, wobei nämlich eine Niederdruck-Fluidatmosphäre durch eine Kerbe 36 in dem Flansch 34 gebildet ist.
Die weitere Konstruktion ist die gleiche wie die einer konventionellen Vomchtung, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, und die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die entsprechenden Bauteile.
Nunmehr wird das Niederdruck-Gas, das in das Gehäuse 8 eingesogen wird, in die ringförmige Niederdruck-Kammer 35 durch die Kerbe 36 eingebracht Folglich wird der Gasdruck der auf die Außenfläche der Endplatte 11 der feststehenden Spirale 1 wirkt, reduziert. Deshalb wird die Kraft, die die Endplatte 11 nach unten drückt, beachtlich kleiner, verglichen mit einem konventionellen Fall, wobei folglich die Deformation der Endplatte 11 nach unten verhindert oder reduziert wird.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist ein Dichtungsring 37 auf der oberen Fläche der Endplatte 11 der feststehenden Spirale 1 so angeordnet, daß er die Auslaßöffnung 13 umgibt, und ein Dichtungsring 38 ist weiterhin auf einer äußeren Umfangskante der oberen Fläche der Endplatte 11 angeordnet, und diese Dichtungsringe 37 und 38 haften an der Unterseite der Trennwand 31 an. Ferner ist das Auslaßventil 17 in einem zweiten Auslaßhohlraum 19 angeordnet, und eine Öffnung 18 wird mittels dieses Auslaßventils 17 geöffnet und geschlossen. Auch ist eine Kerbe 40 an einem Teil des Dichtungsringes 38 gebildet.
Auf diese Weise wird eine Niederdruck-Fluidkammer 41 durch die äußere Umfangsfläche des Dichtungsringes 37, durch die innere Umfangsfläche des Dichtungsringes 38, durch die Oberfläche der End platte 11 und die Unterseite der Trennwand 31 begrenzt, und die Niederdruck-Kammer 41 steht in Verbindung mit dem Raum im Gehäuse 8 mit niedrigem Druck, nämlich einer Niederdruck-Fluidatmoshäre durch die Kerbe 40.
In der zweiten Ausführungsform besteht der erste Auslaßhohlraum 14 nicht länger, allerdings kann die Fläche der Niederdruck-Fluidkammer 41 größer als die in in der ersten Ausführungsform werden, und die Gestaltung kann weiterhin vereinfacht werden.
Weil eine Niederdruck-Fluidkammer zwischen einer Endplatte einer feststehenden Spirale und einer Hochdruck-Fluidkammer gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, gebildet ist, wirkt ein Niederdruck eines Niederdruck-Fluids, das in die Niederdruck-Fluidkammer strömt, auf eine Außenfläche einer Endplatte einer feststehenden Spirale. Somit wird die Deformation der Endplatte verhindert und reduziert.

Claims

1. Fluid-Spiraleinrichtung mit einem Paar feststehender und sich drehender Spiralen (1,2), die Spiraleemente (12,22) aufweisenv die an Endplatten (11,21) der beiden Spiralen angeordnet sind wobei die beiden Spiralen so ausgelegt sind, daß sie ineinandergreifenv wobei eine Hochdruck-Fluidkammer (19) an der Außenseite der Endplatte der feststehenden Spirale gebildet ist und wobei beide Spiralen in einem Gehäuse (8) angeordnet sindv wobei ein erstes Ringteil (30), das eine Auslaßöffnung (13) auf der Außenfläche der Endplatte (11) der feststehenden Spirale umgibt, und ein zweites Ringteil (34) am Rand der Außenfläche der Endplatte vorgesehen sind und wobei eine Trennwand (31) angeordnet ist, um die Hochdruck-Fluidkammer (19) abzugrenzen, so daß die Endflächen beider Ringteile mit der Trennwand (31) in einer abdichtenden Weise in Kontakt kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte, die beiden Ringteile und die Trennwand (31) eine Niederdruck- Fluidkammer (35) bilden und daß ein Durchlaß (36) in dem zweiten Ringteil (34) gebildet ist, so daß die Niederdmck-Fluidkammer (35) mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung stehen kann, in das niederdruckbeaufschlagtes Gas durch den Durchlaß eingesogen wird.

2. Fluid-Spiraleinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Auslaßöffnung (13) in der Mitte der Endplatte (11) der feststehenden Spirale (1) angeordnet ist und wobei ein Hohlraum (32) in Verbindung mit der Hochdruck-Fluidkammer innerhalb des ersten Ringteiles (30) gebildet ist, das die Auslaßöffnung (13) umgibt.

3. Fluid-Spiraleinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Ringteil im Ganzen geformt sind mit der Endplatte der feststehenden Spirale.

4. Fluid-Spiraleinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Ringteil Dichtungsringe (37, 38) sind, die zwischen der Endplatte der feststehenden Spirale und der Trennwand eingefügt sind.

5. Fluid-Spiraleinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Fluidkammer dazu gebracht wird, über den Durchlaß (36) mit der Niederdruck-Fluid-Atmosphäre im Inneren des Gehäuses (8) in Verbindung zu stehen, das einem Mechanismus (5, 53, 54 und 73) zum Antreiben der sich drehenden Spirale in einer Solarbewegung umfaßt.

6. Fluid-Spiraleinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Durchlaß eine Kerbe ist die in dem zweiten Ringteil angeordnet ist.