DE69724561T2

DE69724561T2 - Spiralverdichter

Info

Publication number: DE69724561T2
Application number: DE69724561T
Authority: DE
Inventors: Mikio Sakai-shi KAJIWARA; Yoshitaka Sakai-shi SHIBAMOTO; Keiji Sakai-shi YOSHIMURA
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2017-06-14
Also published as: KR19990044128A; US6135738A; JPH109160A; KR100452837B1; DE69724561D1; WO1997049918A1; EP0846863A1; IN189974B; CN1196775A; ES2206721T3; EP0846863A4; CN1090293C; EP0846863B1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, und sie betrifft insbesondere Verfahren zum Zuführen eines Öls zu einer Verdichtungskammer in einem Verdichtungsmechanismus des Verdichters, um die Verdichtungskammer gasdicht zu halten.
Zugrundeliegender Stand der Technik
Ein solcher Spiralverdichter umfaßt in einem abgedichteten Gehäuse einen Spiralverdichtungsmechanismus, der sich aus folgendem zusammensetzt: einer feststehenden Spirale, die an dem Gehäuse befestigt ist; und einer beweglichen Spirale, die durch eine Kurbelwelle über eine Antriebseinrichtung wie zum Beispiel einen Motor um die Achse der feststehenden Spirale herum in Bewegung gesetzt wird. Die feststehende Spirale ist so ausgebildet, daß eine Schnecke aus einer Endplatte ragt. Die bewegliche Spirale hat eine der Endplatte der feststehenden Spirale gegenüberliegende Endplatte. Aus der Endplatte der beweglichen Spirale ragt eine Schnecke, um eine Verdichtungskammer durch den Eingriff in die Schnecke der feststehenden Spirale in Abschnitte zu unterteilen. Durch die Bewegung der beweglichen Spirale wird ein vom Außenumfang der Schnecken der beiden Spiralen angesaugtes Gas in der Verdichtungskammer verdichtet.
Bei dem obigen Spiralverdichter muß unter dem Gesichtspunkt der Leistung die Verdichtungskammer gasdicht gehalten werden. Daher müssen Zwischenräume zwischen der Stirnfläche der Schnecke jeder Spirale und der Endplatte der gegenüberliegenden Spirale ausgeschaltet werden. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wird ein herkömmliches Verfahren gemäß der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 3-237287 vorgeschlagen, bei dem ein Öl von einer durch eine Kurbelwelle angetriebenen Förderpumpe aus einem in einem unteren Teil des Gehäuses befindlichen Ölbehälter gepumpt wird, das Öl durch einen Zuführungskanal im Inneren der Kurbelwelle einem Raum zwischen den Schnecken der beiden Spiralen zugeführt wird und das zugeführte Öl zwischen der Stirnfläche jeder Schnecke und der gegenüberliegenden Endplatte geschaffene Zwischenräume füllt. Bei dem oben vorgeschlagenen Verfahren unterteilt eine Trennwand den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern, d. h. eine Auslaßkammer, die mit einem aus dem Spiralverdichtungsmechanismus ausgeleiteten Gas gefüllt ist, und eine Ansaugkammer, die mit einem in den Verdichtungsmechanismus gesaugten Gas gefüllt ist. Der Motor und der Ölbehälter befinden sich in der Ansaugkammer.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird jedoch das einen niedrigen Druck aufweisende Öl zusammen mit dem angesaugten Gas vom Außenumfang der Schnecken der beiden Spiralen der Verdichtungskammer zugeführt, so daß das Öl das angesaugte Gas mit Wärme beaufschlagt. Ferner wird das Gas in der Ansaugkammer auch durch einen Wärmeverlust des Motors erwärmt, was die Leistung des Verdichters herabsetzt.
Ferner erfordert das vorgeschlagene Verfahren einen Ölabscheidemechanismus wie zum Beispiel einen Entnebler zum Trennen des während der Verdichtung in der Verdichtungskammer mit dem Gas gemischten Öls von dem ausgeleiteten Gas und einen Ölrückführungsmechanismus wie zum Beispiel ein Kapillarröhrchen zum Zurückführen des abgeschiedenen Öls zu dem auf einer Niederdruckseite in dem Gehäuse befindlichen Ölbehälter. Dies führt zu einem Kostenanstieg.
Außerdem ist ein herkömmliches Verfahren bekannt, bei dem ein durch eine Förderpumpe aus einem Ölbehälter gepumptes Öl durch einen Zuführungskanal im Inneren der Kurbelwelle einem Lager für die Kurbelwelle zugeführt wird, so daß das Lager durch das zugeführte Öl geschmiert wird. In dem Fall, wo das Öl dem Lager für die Kurbelwelle zugeführt wird, wird außerdem das Niederdrucköl mit einem angesaugten Gas in einer Kammer mit niedrigerem Druck gemischt. Demnach besteht bei dem vorliegenden Fall dasselbe Problem wie bei dem zuerst beschriebenen Fall.
Die WO 93/17241 offenbart einen Spiralverdichter mit einer Förderpumpe am Boden der Welle zur Ölschmierung der Teile des Verdichters. An dem Ölbehälter angebrachte Antriebsmittel sind in der Auslaßkammer angeordnet. Ferner wird das verdichtete Gas durch eine Öffnung in der Spiralplatte und über einen Kanal in der Welle in die Auslaßkammer geleitet. Die WO 93/17241 beschreibt die Verwendung zusammen rotierender Spiralen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zu verhindern, daß ein angesaugtes Gas durch einen Wärmeverlust eines Motors erwärmt wird oder durch ein Öl, wenn das Öl zugeführt wird, um die Gasdichtigkeit einer Verdichtungskammer zu erhöhen oder um ein Lager für eine Kurbelwelle zu schmieren, wodurch die Verdichterleistung erhöht wird, und ein spezielles Element zum Trennen des Öls von einem verdichteten Gas zu eliminieren, wodurch ein Kostenanstieg verhindert wird.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spiralverdichter mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.
Bei der vorliegenden Erfindung sind Antriebsmittel und ein Ölbehälter in einer Auslaßkammer angeordnet. Ein in einer Verdichtungskammer des Spiralverdichtungsmechanismus verdichtetes Gas wird vom Ort einer beweglichen Spirale ausgeleitet und durch das Innere einer Kurbelwelle in eine Auslaßkammer strömen gelassen, um die bewegliche Spirale anzutreiben.
Da sich die Antriebseinrichtung 7 und der Ölbehälter 1a in der Hochdruck-Auslaßkammer 22 befinden, wird bei dem erfindungsgemäßen Aufbau verhindert, daß ein angesaugtes Gas in der Ansaugkammer 23 durch ein dem Lager 28, 29 für die Kurbelwelle 8 zugeführtes Öl oder durch einen Wärmeverlust der Antriebseinrichtung 7, wie zum Beispiel eines Elektromotors, erwärmt wird. Wenn das Öl in dem Ölbehälter 1a der Verdichtungskammer 14 zugeführt wird, wird außerdem das Hochdrucköl während der Verdichtung eines Gases mit Hilfe eines Druckunterschieds zwischen der Innenseite und der Außenseite des Spiralverdichtungsmechanismus 3 zugeführt, wodurch verhindert wird, daß das angesaugte Gas durch das Öl erwärmt wird. Außerdem hält das der Verdichtungskammer 14 zugeführt Öl die Verdichtungskammer 14 gasdicht.
Das in der Verdichtungskammer 14 verdichtete Hochdruckgas wird in einem Zustand, wo es mit dem der Verdichtungskammer 14 zugeführten Öl und dem dem Lager 28, 29 für die Kurbelwelle 8 zugeführten Öl vermischt ist, durch die Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 ausgeleitet und wird dann durch den Abgaskanal 8e im Inneren der Kurbelwelle 8 in die Auslaßkammer 22 strömen gelassen. Dadurch wird ein Öl von dem ausgeleiteten Gas in dem Abgaskanal 8e der rotierenden Kurbelwelle 8 getrennt und von dem Abgaskanal 8e zu dem Ölbehälter 1a zurückgeleitet. Wenngleich die mit der Antriebseinrichtung 7 versehene Auslaßkammer 22 mit dem ausgeleiteten Gas gefüllt ist, enthält das ausgeleitete Gas dagegen kein Öl, womit ein Ölaustritt durch die Antriebseinrichtung 7 verhindert wird. Demnach kann die Verdichterleistung erhöht werden, und Öl kann in effizienter Weise auf der Innenseite der Kurbelwelle abgeschieden werden, ohne daß ein spezielles Element wie zum Beispiel ein Entnebler und ein Kabillarröhrchen notwendig ist, wodurch ein Anstieg der Kosten zum Abscheiden des Öls von dem ausgeleiteten Gas unterbunden wird.
Gemäß der Erfindung befindet sich ein Ölabscheidemechanismus 37 in der Auslaßkammer 22 zwischen der Antriebseinrichtung 7 und der Öffnung am stromabwärtigen Ende des Abgaskanals 8e. Bei diesem Aufbau kann in einem Fall, wo die Antriebseinrichtung 7 durch einen Wechselrichter oder dergleichen in ihrer Drehzahl verändert werden kann und eine große Menge Öl unter einer schnellen Drehung der Antriebseinrichtung 7 der Verdichtungskammer 14 zugeführt wird, so daß das ausgeleitete Gas eine große Menge Öl enthält, ein Öl, das von dem Gas in dem Abgaskanal 8e der Kurbelwelle 8 nicht getrennt wurde, durch den Ölabscheidemechanismus 37 sicher abgeschieden werden, wodurch ein Ölaustritt durch die Antriebseinrichtung 7 sicher verhindert wird. Außerdem kann im allgemeinen ein großer Raum auf der dem Spiralverdichtungsmechanismus 3 in bezug auf die Antriebseinrichtung 7 entgegengesetzten Seite geschaffen werden, was einen Ölabscheidungswirkungsgrad des Ölabscheidemechanismus 37 erhöht. Infolgedessen kann ein Ölaustritt durch die Antriebseinrichtung 7 sicher verhindert werden.
Der Spiralverdichtungsmechanismus 3 kann in der Ansaugkammer 23 angeordnet sein. Da bei diesem Aufbau der Spiralverdichtungsmechanismus 3 nicht durch einen Wärmeverlust der Antriebseinrichtung 7 beeinflußt wird, wird verhindert, daß der Wärmeverlust auf die Verdichtungskammer 14 in dem Verdichtungsmechanismus 3 übertragen wird, um ein angesaugtes Gas zu erwärmen. Demnach kann eine Verdichterleistung sicher erhöht werden.
Es kann einen Aufbau geben, bei dem das stromabwärtige Ende des Abgaskanals 8e in der Kurbelwelle 8 in eine Öffnung auf der dem Spiralverdichtungsmechanismus 3 in bezug auf die Antriebseinrichtung 7 entgegengesetzten Seite eingeformt ist und ein Auslaßrohr 6 zum Ausleiten des durch den Abgaskanal 8e in die Auslaßkammer 22 strömenden Abgases zur Außenseite des Gehäuses 1 in bezug auf die Antriebseinrichtung 7 auf derselben Seite angeordnet ist wie der Spiralverdichtungsmechanismus 3. Bei diesem Aufbau strömt das ausgeleitete Gas durch den Abgaskanal 8e im Inneren der Kurbelwelle 8 in die dem Spiralverdichtungsmechanismus 3 in bezug auf die Antriebseinrichtung 7 entgegengesetzte Richtung, strömt von der Öffnung am stromabwärtigen Ende des Abgaskanals 8e in die Auslaßkammer 22 und wird dann von dem Auslaßrohr 6 auf derselben Seite wie der Spiralverdichtungsmechanismus 3 in bezug auf die Antriebseinrichtung 7 zur Außenseite des Gehäuses 1 ausgeleitet. Das ausgeleitete, von einem Öl in der Kurbelwelle 8 getrennte Gas strömt also sicher um die Antriebseinrichtung 7 herum zu dem Auslaßrohr 6. Demnach kann die Antriebseinrichtung 7 effizient gekühlt werden, während ein Ölaustritt durch die Antriebseinrichtung 7 verhindert wird.
Ferner kann zwischen der Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 und einer Öffnung am stromaufwärtigen Ende des Abgaskanals 8e ein Dichtungselement 26 vorgesehen sein, um das durch die Auslaßöffnung 11c ausgeleitete Gas von dem von der Förderpumpe 8a durch den Zuführungskanal 8b gepumpten Öl fernzuhalten. Bei diesem Aufbau verhindert das Dichtungselement 26, daß das durch die Auslaßöffnung 11c ausgeleitete Gas mit dem von der Förderpumpe 8a durch den Zuführungskanal 8b gepumpten Öl gemischt wird, so daß das ausgeleitete Gas sicher in den Abgaskanal 8e eingeleitet werden kann. Damit wird eine weitere wirksame Verhinderung des Ölaustritts durch die Antriebseinrichtung 7 realisiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt, der einen Spiralverdichter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Die beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt einen Spiralverdichter A als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Spiralverdichter A hat ein abgedichtetes Gehäuse 1. In einem oberen Teil des Gehäuses 1 befindet sich eine Trennwand 25, um einen Innenraum des Gehäuses 1 hermetisch in eine in einer unteren Position befindliche Auslaßkammer 22 und eine in einer oberen Position befindliche Ansaugkammer 23 zu unterteilen. Die Trennwand 25 ist fest am Innenumfang der Seitenwand des Gehäuses 1 befestigt. In der Ansaugkammer 23 ist ein Spiralverdichtungsmechanismus 3 zum Ansaugen eines Kühlgases und zum Verdichten desselben untergebracht. In einem oberen Teil der Auslaßkammer 22 ist ein Elektromotor 7 als Antriebseinrichtung zum Antreiben des Spiralverdichtungsmechanismus 3 untergebracht. In einem unteren Teil der Auslaßkammer 22 ist ein Ölbehälter 1a zum Speichern eines Schmieröls vorgesehen. Der Ölbehälter 1a ist auf der dem Spiralverdichtungsmechanismus 3 in bezug auf den Elektromotor 7 entgegengesetzten Seite angeordnet.
Im oberen Teil der Auslaßkammer 22 verläuft ein Auslaßrohr 6 hermetisch durch die Seitenwand des in bezug auf den Elektromotor 7 auf derselben Seite wie der Spiralverdichtungsmechanismus 3 befindlichen Gehäuses 1 und ist an der Gehäuseseitenwand befestigt. Das durch den Spiralverdichtungsmechanismus 3 verdichtete Kühlgas strömt durch das Auslaßrohr 6 aus der Auslaßkammer 22 und wird zur Außenseite des Verdichters A ausgeleitet. Ferner verläuft ein Saugrohr 5 hermetisch durch die Seitenwand des an der Seite der Ansaugkammer 23 befindlichen Gehäuses 1 und ist an der Gehäuseseitenwand befestigt. Das Kühlgas wird durch das Saugrohr 5 in den Spiralverdichtungsmechanismus 3 gesaugt.
Der Elektromotor 7 umfaßt einen Stator 7a und einen Rotor 7b, der drehbar in dem Stator 7a vorgesehen ist. Eine Kurbelwelle 8 ist mit Preßsitz in ein mittiges Durchgangsloch des Rotors 7b eingepaßt, um sich durch das Durchgangsloch zu erstrecken. Dadurch ist die Kurbelwelle 8 an dem Rotor 7b befestigt, so daß sie sich einstückig miteinander drehen können.
Eine Kreiselförderpumpe 8a ist fest am unteren Ende der Kurbelwelle 8 befestigt und in ein in dem Ölbehälter 1a gespeichertes Schmieröl eingetaucht. Auf der Innenseite der Kurbelwelle 8 ist ein Zuführungskanal 8b so ausgebildet, daß er sich in axialer Richtung erstreckt, um das von der Kreiselförderpumpe 8a gepumpte Schmieröl einem oberen Teil der Kurbelwelle 8 zuzuführen.
Der Spiralverdichtungsmechanismus 3 besteht aus einer feststehenden Spirale 10, die sich in einer oberen Position befindet, und einer beweglichen Spirale 11, die sich in einer unteren Position befindet. Die feststehende Spirale 10 ist so ausgebildet, daß eine Schnecke 10b in Form einer Evolvente aus der Unterseite einer scheibenartigen Endplatte 10a ragt. Die feststehende Spirale 10 ist fest am Innenumfang der Seitenwand des Gehäuses 1 befestigt.
Die bewegliche Spirale 11 ist so ausgebildet, daß eine Schnecke 11b in Form einer Evolvente aus der Oberseite einer scheibenartigen Endplatte 10b ragt und in die Schnecke 10a der feststehenden Spirale 10 eingreift, um eine Verdichtungskammer 14 in Abschnitte zu unterteilen. Die bewegliche Spirale 11 ist durch einen Oldham-Ring 13 auf der Oberseite der Trennwand 25 gelagert. Der Oldham-Ring 13 ist Bestandteil einer Oldham-Kupplung 17, die verhindert, daß sich die bewegliche Spirale 11 auf ihrer Achse dreht. Die Stirnfläche der Schnecke 11b der beweglichen Spirale 11 berührt die Unterseite der Endplatte 10a der feststehenden Spirale 10, während die Stirnfläche der Schnecke 10a der feststehenden Spirale 10 die Oberseite der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11 berührt. Außen- und Innenumfang der Schnecke 11b der beweglichen Spirale 11 kommen an einer Vielzahl von Kontaktpunkten mit dem Innen- bzw. Außenumfang der Schnecke 10b der feststehenden Spirale 10 in Kontakt. Die Verdichtungskammer 14 zum Verdichten des Kühlgases ist zwischen den Kontaktpunkten ausgebildet.
In der Seitenwand der feststehenden Spirale 10 ist eine Ansaugöffnung 10c ausgebildet, um eine Verbindung mit einem Raum um den Außenumfang der Schnecken 10b, 11b der feststehenden und der beweglichen Spirale 10, 11 und dem Saugrohr 5 herzustellen, um ein unter niedrigem Druck stehendes Kühlgas in die Verdichtungskammer 14 zu saugen. Ferner ist in der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11 in einer ungefähr mittigen Position derselben eine Auslaßöffnung 11c ausgebildet, um ein in der Verdichtungskammer 14 verdichtetes, unter hohem Druck stehendes Kühlgas zu einem Raum auf der Rückseite (unter) der beweglichen Spirale 11 auszuleiten.
Eine Nabe 11e ragt von einer ungefähr mittigen Position der Unterseite der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11 nach unten. Im Boden der Nabe 11e ist eine Konkavität 11d für eine in einer nach oben konkaven Form hergestellte Verbindung ausgebildet und steht mit der Auslaßöffnung 11c in Verbindung. Ein Dich tungselement 26 mit einem in seiner Mitte ausgebildeten Durchgangsloch 26a ist in einen unteren Teil der Konkavität 11d eingepaßt, um so angeschlossen zu werden, daß es in vertikaler Richtung verschieblich ist. Das Dichtungselement 26 wird durch eine zu Verbindungszwecken zwischen einem oberen Teil des Dichtungselements 26 und einer an einem ungefähr vertikalen Mittelpunkt der Innenseite der Konkavität 11d angeordnete Druckfeder 27 immer nach unten gedrückt.
Das obere Ende der Kurbelwelle 8 hat einen größeren Außendurchmesser als ihr unterer Teil und ist in einer in der Trennwand 25 ausgebildeten Lageröffnung 25a durch ein Lager 28 gelagert. Am oberen Ende der Kurbelwelle 8 ist eine Konkavität 8c in einer von der Achse der Kurbelwelle 8 dezentrierten Position ausgebildet und paßt durch ein Lager 29 auf die Nabe 11e der beweglichen Spirale 11. Die Kurbelwelle 8 ist an der Konkavität 8c mit der Nabe 11e der beweglichen Spirale 11 verbunden, so daß sie sich einstückig miteinander drehen können. Demnach verhindert die Oldham-Kupplung 17, daß sich die bewegliche Spirale 11 auf der Achse der beweglichen Spirale 11 dreht und führt dazu, daß diese um die Achse der Kurbelwelle 8 herumwandert, wodurch das Volumen der Verdichtungskammer 14 herabgesetzt wird. Ein Kühlgas wird durch die Ansaugöffnung 10c der feststehenden Spirale 10 in die Verdichtungskammer 14 gesaugt, in der Verdichtungskammer 14 verdichtet und dann aus der Auslaßöffnung 11c ausgeleitet. Ein unmittelbar unter der Trennwand 25 befindlicher Teil der Kurbelwelle 8 ragt in die einer dezentrierten Richtung des Dichtungselements 26 entgegengesetzte Richtung, um ein Ausgleichsgewicht 8d zum Aufheben einer in der beweglichen Spirale 11 erzeugten Zentrifugalkraft zu bilden.
Am Boden der Konkavität 8c der Kurbelwelle 8 ist eine Buchse 24 mit einem in ihrer Mitte ausgebildeten Durchgangsloch 24a mit Preßsitz befestigt. Das Dichtungselement 26 wird durch die Feder 27 immer nach unten gedrückt, so daß seine Unterseite die Oberseite der Buchse 24 berührt. Dadurch kann die Unterseite des Dichtungselements 26 drehend auf der Oberseite der Buchse 24 gleiten, wenn sich die Kurbelwelle 8 dreht. Da das Dichtungselement 26 zur Verbindung der Nabe 11e der beweglichen Spirale 11 in die Konkavität 11d eingepaßt ist, sorgt dies für eine Abdichtung zwischen einem aus der Auslaßöffnung 11c ausgeleiteten Abgas und einem zum Boden der Konkavität 8c hochgepumpten Schmieröl, wie später erwähnt.
Die Buchse 24 ist zwischen der Kurbelwelle 8 und dem Dichtungselement 26 angeordnet, um die Verschieblichkeit zwischen den beiden Elementen 8, 26 zu erhöhen, und ist in ihrer Mitte mit dem Durchgangsloch 24a versehen, das mit dem Durchgangsloch 26a des Dichtungselements 26 verbunden ist.
Der Zuführungskanal 8b der Kurbelwelle 8 erstreckt sich zum Boden der Konkavität 8c. Dadurch fließt ein durch die Kreiselförderpumpe 8a gepumptes Schmieröl in einen Raum 40 zwischen dem oberen Ende der Kurbelwelle 8 und der Unterseite der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11, während es den Innen- und Außenumfang des Lagers 29 zwischen der Nabe 11e der beweglichen Spirale 11 und der Konkavität 8c der Kurbelwelle 8 schmiert.
Ein ringartiges Dichtungselement 30 ist so zwischen der Oberseite der Trennwand 25 und der Unterseite der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11 angeordnet, daß es sich auf einer Außenumfangsseite der Lageröffnung 25a befindet. Das Dichtungselement 30 verhindert, daß das Schmieröl in dem Raum 40 in die Ansaugkammer 23 entweicht. In der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11 ist ein Öleinlaß 11f in einer innerhalb des Dichtungselements 30 befindlichen Position ausgebildet. Ein Teil des zu dem Raum 40 hochgepumpten Schmieröls wird durch den Öleinlaß 11f der Verdichtungskammer 14 des Spiralverdichtungsmechanismus 3 zugeführt. Insbesondere wird ein unter hohem Druck stehendes Schmieröl mit Hilfe eines Druckunterschieds zwischen der Innenseite und der Außenseite des Spiralverdichtungsmechanismus 3 während der Verdichtung eines Kühlgases der Verdichtungskammer 14 zugeführt. Ein Teil des der Verdichtungskammer 14 zugeführten Schmieröls wird in einem mit dem verdichteten Kühlgas vermischten Zustand aus der Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 ausgeleitet.
Ein Teil des Schmieröls, der der Verdichtungskammer 14 nicht zugeführt wurde und in dem Raum 40 belassen wurde, fließt durch das in der Lageröffnung 25a der Trennwand 25 vorgesehene Lager 28 nach unten und schmiert dabei den Innenund Außenumfang des Lagers 28.
Um einen zwischen der Trennwand 25 und dem Elektromotor 7 befindlichen Teil der Kurbelwelle 8 herum ist eine Schutzabdeckung 32 vorgesehen, die verhindert, daß ein von dem Lager 28 nach unten fließendes Schmieröl den Elektromotor 7 erreicht. Die Schutzabdeckung 32 ist durch einen Bolzen 33 fest an der Unterseite der Trennwand 25 befestigt. Ein Ölrückführungsrohr 34 für die Rückführung des Schmieröls zu dem Ölbehälter 1a ist mit einem auf der Seite des Ausgleichsgewichts 8d der Kurbelwelle 8 befindlichen Teil der Seitenfläche der Schutzabdeckung 32 verbunden. Das Ölrückführungsrohr 34 erstreckt sich in einer Höhe über dem Elektromotor 7 horizontal zur Seitenwand des Gehäuses 1, biegt sich in einem ungefähr rechten Winkel nach unten, verläuft zwischen dem Stator 7a des Elektromotors 7 und der Seitenwand des Gehäuses 1 und erreicht dann den Ölbehälter 1a. Das Ölrückführungsrohr 34 ist auf der Seitenfläche des Stators 7a gelagert. Demnach wird das von dem Lager 28 nach unten fließende Schmieröl durch das Ölrückführungsrohr 34 zu dem Ölbehälter 1a zurückgeleitet.
Auf der Innenseite der Kurbelwelle 8 ist ein Abgaskanal 8e ausgebildet, um das aus der Auslaßöffnung 11c ausgeleitete Kühlgas auf der in bezug auf den Elektromotor 7 dem Spiralverdichtungsmechanismus 3 entgegengesetzten Seite der Auslaßkammer 22 strömen zu lassen, d. h. in Richtung zu dem Ölbehälter 1a. Der Abgaskanal 8e ist an seinem stromaufwärtigen Ende mit dem Durchgangsloch 24a der Buchse 24 verbunden. Daher ist das Dichtungselement 26 zwischen der Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 und der Öffnung am stromaufwärtigen Ende des Abgaskanals 8e vorgesehen. Der Abgaskanal 8e hat einen größeren Durchmesser als der Zuführungskanal 8b und erstreckt sich bis in die Nähe der Kreiselförderpumpe 8a parallel zu dem Zuführungskanal 8b. Der Abgaskanal 8e ist an seinem stromabwärtigen Ende mit einem am Außenumfang der Kurbelwelle 8 offenen Abgasauslaß 8f verbunden, um mit einem Raum zwischen dem Elektromotor 7 und dem Ölbehälter 1a in Verbindung zu stehen. Dadurch strömt das aus der Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 ausgeleitete Kühlgas der Reihe nach durch die Konkavität 11d zum Anschluß an die Nabe 11e der beweglichen Spirale 11, das Durchgangsloch 26a des Dichtungselements 26, das Durchgangsloch 24a der Buchse 24 und den Abgaskanal 8e der Kurbelwelle 8 und strömt aus dem Abgasauslaß 8f zu der Auslaßkammer 22.
In dem zwischen dem Elektromotor 7 und dem Gasauslaß 8f am stromabwärtigen Ende des Abgaskanals 8e befindlichen Raum der Auslaßkammer 22 ist ein Entnebler 37 als Ölabscheidemechanismus um die Kurbelwelle 8 herum angeordnet. Der Entnebler 37 besteht aus einem Tragelement 37a und einem Filterelement 37b. Das Tragelement 37a besteht aus: einem oberen und einem unteren horizontalen Teil, die vertikal angeordnet sind, wobei der Abgasauslaß 8f des Abgaska nals 8e dazwischen angeordnet ist; und einem vertikalen Teil, der die beiden horizontalen Teile verbindet und fest am Innenumfang der Seitenwand des Gehäuses 1 befestigt ist. Das Filterelement 37b ist fest an der Unterseite des oberen horizontalen Teils befestigt. Das Filterelement 37b dient zum vollständigen Abscheiden eines Schmieröls, das von dem Kühlgas in dem Abgaskanal 8e nicht vollständig getrennt wurde, wenn das ausgeleitete Kühlgas aus dem Abgasauslaß 8f zu dem Elektromotor 7 strömt.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Klemmenteil zum Zuführen von elektrischem Strom zu dem Elektromotor 7.
Die Funktionsweise des Spiralverdichters A mit dem obigen Aufbau wird nachfolgend beschrieben. Zunächst wird der Elektromotor 7 in einem Zustand betrieben, wo eine Stromquelle mit dem Klemmenteil 20 verbunden ist. Wenn der Motor 7 in Betrieb ist, drehen sich der Rotor 7b und die Kurbelwelle 8 einstückig miteinander auf der Achse der Kurbelwelle 8, so daß das Dichtungselement 26 um die Achse der Kurbelwelle 8 herumwandert. Dies geht mit einer Bewegung der beweglichen Spirale 11 um die Achse der feststehenden Spirale 10 einher. Dadurch verschieben sich Kontaktpunkte auf dem Umfang der Schnecken 10b, 11b der beiden Spiralen 10, 11 zur Mitte des Spiralverdichtungsmechanismus 3 hin, so daß das Volumen der Verdichtungskammer 14 herabgesetzt wird, während sie sich gleichzeitig spiralförmig vom Bereich des Außenumfangs in einem Raum zwischen den Spiralen 10, 11 zur Mitte bewegen. Durch eine solche Serie von Bewegungen wird ein unter niedrigem Druck stehendes Kühlgas durch das Saugrohr 5 und die Ansaugöffnung 10c der feststehenden Spirale 10 in die Verdichtungskammer 14 gesaugt, in der Verdichtungskammer 14 verdichtet, wodurch es zu Hochdruckgas wird, und dann aus der Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 ausgeleitet.
Das Schmieröl in dem Ölbehälter 1a wird durch die Kreiselförderpumpe 8a über den Zuführungskanal 8b zum Boden der Konkavität 8c der Kurbelwelle 8 gepumpt, fließt durch das Lager 29 zwischen der Nabe 11e der beweglichen Spirale 11 und der Konkavität 8c der Kurbelwelle 8, während es den Innen- und Außenumfang des Lagers 29 schmiert, und erreicht dann den Raum 40 zwischen dem oberen Ende der Kurbelwelle 8 und der Unterseite der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11. Ein Teil des Schmieröls wird aufgrund eines Druckunterschieds zwischen der Innenseite und der Außenseite des Spiralverdichtungsmechanismus 3 während der Verdichtung des Kühlgases durch den in der Endplatte 11a der beweglichen Spirale 11 ausgebildeten Öleinlaß 11f der Verdichtungskammer 14 zugeführt. Dadurch kann das Schmieröl in Zwischenräume zwischen jeder der Stirnflächen der Schnecken 10b, 11b der feststehenden und der beweglichen Spirale 10, 11 und jeder der entsprechenden Endplatten 11a, 10a der Spiralen 11, 10 eindringen. Die Zwischenräume werden dadurch mit dem Schmieröl gefüllt, so daß die Verdichtungskammer 14 in einem gasdichten Zustand gehalten werden kann.
Das Ansaugen des Kühlgases in den Spiralverdichtungsmechanismus 3 wird so durchgeführt, daß es direkt von dem Saugrohr 5 in die Verdichtungskammer 14 gesaugt wird. Außerdem ist der Spiralverdichtungsmechanismus 3 in der Saugkammer 23 angeordnet. Demzufolge kann verhindert werden, daß das angesaugte Kühlgas durch einen Wärmeverlust des Elektromotors 7 in der Auslaßkammer 22 erwärmt wird. Da das unter hohem Druck stehende Schmieröl während der Verdichtung des Kühlgases der Verdichtungskammer 14 zugeführt wird, kann verhindert werden, daß das angesaugte Kühlgas durch das Schmieröl erwärmt wird. Infolgedessen kann die Leistung des Verdichters A erhöht werden. Auch wenn das Kühlgas nicht direkt von dem Ansaugrohr 5 in die Verdichtungskammer 14 gesaugt wird, sondern das Kühlgas zuerst in die Ansaugkammer 23 strömen gelassen wird und dann von der Ansaugkammer 23 in die Verdichtungskammer 14 gesaugt wird, wird verhindert, daß das angesaugte Kühlgas durch einen Wärmeverlust des Elektromotors 7 erwärmt wird.
Das verbleibende Schmieröl in dem Raum 40, das der Verdichtungskammer 14 nicht zugeführt wurde, fließt durch das Lager 28 zwischen der Lageröffnung 25a der Trennwand 25 und der Kurbelwelle 8 nach unten, während es den Innen- und Außenumfang des Lagers 28 schmiert, und wird dann durch das Ölrückführungsrohr 34 zu dem Ölbehälter 1a zurückgeleitet.
Das aus der Auslaßöffnung 11c der beweglichen Spirale 11 ausgeleitete unter hohem Druck stehende Kühlgas wird mit dem der Verdichtungskammer 14 zugeführten Schmieröl gemischt und läuft in diesem Zustand der Reihe nach durch die Konkavität 11d zur Verbindung der Nabe 11e der beweglichen Spirale 11, das Durchgangsloch 26a des Dichtungselements 26, das Durchgangsloch 24a der Buchse 24 und den Abgaskanal 8e der Kurbelwelle 8. Dann strömt das Kühlgas aus dem Abgasauslaß 8f des Abgaskanals 8e und erreicht einen zwischen dem Elektromotor 7 und dem Ölbehälter 1a befindlichen Raum in der Auslaßkammer 22.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Dichtungselement 26 durch die Feder 27 nach unten gedrückt, um in einem Zustand, wo seine Unterseite die Oberseite der Buchse 24 berührt, drehend auf der Buchse 24 zu gleiten. Außerdem wird das Dichtungselement 26 zur Verbindung der Nabe 11e der beweglichen Spirale 11 in die Konkavität 11d eingepaßt. Demzufolge wird verhindert, daß das aus der Auslaßöffnung 11c ausgeleitete Kühlgas mit dem durch den Zuführungskanal 8b zum Boden der Konkavität 8c am oberen Ende der Kurbelwelle 8 hochgepumpten Schmieröl vermischt wird. Infolgedessen wird das Kühlgas sicher in den Abgaskanal 8e eingeleitet, ohne mit dem Schmieröl vermischt zu werden.
Ferner strömt das Kühlgas durch den Abgaskanal 8e der rotierenden Kurbelwelle 8, so daß das Schmieröl von dem Kühlgas getrennt wird. Das abgeschiedene Schmieröl fließt aus dem Abgasauslaß 8f des Abgaskanals 8e und fällt in den Ölbehälter 1a. Das Kühlgas läuft dagegen durch das am oberen horizontalen Teil des Tragelements 37a des Entneblers 37 befestigte Filterelement 37b, strömt von einem Raum um den Elektromotor 7 herum nach oben und wird durch das Auslaßrohr 6 zur Außenseite des Verdichters A ausgeleitet. Wenn das Kühlgas durch das Filterelement 37b des Entneblers 37 läuft, wird das Schmieröl, das von dem Kühlgas in dem Abgaskanal 8e nicht getrennt wurde, vollständig abgeschieden. Dies verhindert einen Ölaustritt durch den Elektromotor 7. Da ferner das Kühlgas durch den Raum um den Elektromotor 7 herum strömt, kann der Elektromotor 7 effizient gekühlt werden. Da außerdem das von dem Kühlgas getrennte Schmieröl so wie es ist zu dem Ölbehälter 1a zurückgeführt werden kann, macht dies ein Kapillarröhrchen oder dergleichen überflüssig, mit dem das Schmieröl von einem Hochdruckzustand wieder in einen Niederdruckzustand gebracht wird.
In dem Fall, wo der Elektromotor 7 durch einen Wechselrichter oder dergleichen für eine veränderliche Drehzahl konfiguriert ist, zeigt der Entnebler 37 eine ausgezeichnete Wirkung, wenn eine große Menge Schmieröl unter einer schnellen Drehung des Elektromotors 7 der Verdichtungskammer 14 zugeführt wird und mit dem ausgeleiteten Gas vermischt wird, so daß das Schmieröl nicht vollständig von dem Kühlgas in dem Abgaskanal 8e der Kurbelwelle 8 getrennt werden kann. In dem Fall, wo der Elektromotor 7 in seiner Drehzahl nicht verändert werden kann, so daß er sich nicht mit einer hohen Drehzahl dreht, kann daher das Schmieröl ohne einen solchen Entnebler 37 im wesentlichen vollständig in dem Abgaskanal 8e der Kurbelwelle 8 abgeschieden werden, was einen Ölaustritt durch den Elektromotor 7 verhindert. Im erstgenannten Fall, wo der Entnebler 37 vorgesehen ist, kann dieser dagegen in einem großen Raum zwischen dem Elektromotor 7 und dem Ölbehälter 1a angeordnet werden, was den Wirkungsgrad der Ölabscheidung erhöht und damit einen Ölaustritt durch die Antriebseinrichtung sicher verhindert.
Wie bereits erwähnt, sind der Elektromotor 7 und der Ölbehälter 1a bei der vorliegenden Ausführungsform in der Auslaßkammer 22 angeordnet, wird das in der Verdichtungskammer 14 des Spiralverdichtungsmechanismus 3 verdichtete Kühlgas aus der beweglichen Spirale 11 ausgeleitet und durch den Abgaskanal 8e der Kurbelwelle 8 strömen gelassen, um die bewegliche Spirale 11 anzutreiben, und wird das Schmieröl in dem Abgaskanal 8e von dem Kühlgas getrennt. Demzufolge kann eine Temperaturerhöhung des angesaugten Kühlgases verhindert werden, und das Schmieröl kann effizient von dem Kühlgas getrennt werden, wodurch ein Ölaustritt durch den Elektromotor 7 verhindert wird. Infolgedessen kann die Leistung des Verdichters A erhöht werden und das Schmieröl kann leicht und kostengünstig von dem Kühlgas getrennt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wenn die Gasdichtigkeit einer Verdichtungskammer in einem Spiralverdichter durch Ölzufuhr erhöht wird, oder wenn ein Lager für eine Kurbelwelle zur kraftübertragenden Verbindung einer beweglichen Spirale eines Verdichtungsmechanismus mit einem Antriebsmotor mit Öl geschmiert wird, verhindert die vorliegende Erfindung, daß ein angesaugtes Gas durch einen in dem Motor verursachten Wärmeverlust oder durch das Öl erwärmt wird, wodurch eine Verdichterleistung erhöht wird, und macht ein spezielles Element zum Abscheiden des Öls von einem verdichteten Gas überflüssig, wodurch eine Kostensenkung des Verdichters erzielt wird. In diesem Punkt hat die vorliegende Erfindung eine hohe industrielle Anwendbarkeit.

Claims

Spiralverdichter mit einer Trennwand (25), die in einem abgedichteten Gehäuse (1) angeordnet ist und einen Innenraum des abgedichteten Gehäuses (1) in eine Auslaßkammer (22) und eine Ansaugkammer (23) unterteilt; einem Spiralverdichtungsmechanismus (3), der aus einer feststehenden Spirale (10) und einer beweglichen Spirale (11) besteht, die jeweils in dem Gehäuse (1) angeordnet sind, wobei die feststehende Spirale (10) aus einer Endplatte (10a) und einer aus der Endplatte (10a) ragenden Schnecke (10b) besteht, wobei die bewegliche Spirale (11) aus einer Endplatte (11a) und einer Schnecke (11b) besteht, die aus der Endplatte (11a) ragt und in die Schnecke (10b) der feststehenden Spirale (10) eingreift, um eine Verdichtungskammer (14) in Abschnitte zu unterteilen, wobei der Spiralverdichtungsmechanismus (3) in der Verdichtungskammer (14) ein durch das Wandern der beweglichen Spirale (11) um die Achse der feststehenden Spirale (10) vom Außenumfang der Schnecken (10b, 11b) der beiden Spiralen (10, 11) angesaugtes Gas verdichtet und das Gas dann in die Auslaßkammer (22) ausleitet; einer Antriebseinrichtung (7) zum Antreiben der beweglichen Spirale (11) durch eine Kurbelwelle (8) in eine Bewegung um die Achse der feststehenden Spirale (10); und einer Förderpumpe (8a) zum Ansaugen eines Öls aus einem Ölbehälter (1a) in dem Gehäuse (1) und zum Zuführen des angesaugten Öls zu einem Lager (28, 29) für die Kurbelwelle (8) durch einen in der Kurbelwelle (8) vorgesehenen Zuführungskanal (8b), wobei die Antriebseinrichtung (7) und der Ölbehälter (1a) in der Auslaßkammer (22) angeordnet sind, eine Auslaßöffnung (11c) zum Ausleiten des in der Verdichtungskammer (14) verdichteten Gases in der Endplatte (11a) der beweglichen Spirale (11) ausgebildet ist, die Kurbelwelle (8) auf ihrer Innenseite mit einem Abgaskanal (8e) versehen ist, damit das durch die Auslaßöffnung (11c) der beweglichen Spirale (11) ausgeleitete Gas in die Auslaßkammer (22) strömen kann, und ein Ölabscheidemechanismus (37) in der Auslaßkammer (22) zwischen der Antriebseinrichtung (7) und einer Öffnung am stromabwärtigen Ende des Abgaskanals (8e) angeordnet ist.
Spiralverdichter nach Anspruch 1, bei dem der Spiralverdichtungsmechanismus (3) in der Ansaugkammer (23) angeordnet ist.
Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das stromabwärtige Ende des Abgaskanals (8e) in der Kurbelwelle (8) in eine Öffnung auf der dem Spiralverdichtungsmechanismus (3) in bezug auf die Antriebseinrichtung (7) entgegengesetzten Seite eingeformt ist und ein Auslaßrohr (6) zum Ausleiten des durch den Abgaskanal (8e) in die Auslaßkammer (22) strömenden Abgases zur Außenseite des Gehäuses (1) in bezug auf die Antriebseinrichtung (7) auf derselben Seite angeordnet ist wie der Spiralverdichtungsmechanismus (3).
Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Dichtungselement (26) zum Fernhalten des durch die Auslaßöffnung (11c) der beweglichen Spirale (11) ausgeleiteten Gases von dem von der Förderpumpe (8a) durch den Zuführungskanal (8b) gepumpten Öl zwischen der Auslaßöffnung (11c) und einer Öffnung am stromaufwärtigen Ende des Abgaskanals (8e) vorgesehen ist.