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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, der eine
Verdichtung durchführt,
indem er von dem Eingriff zwischen einer feststehenden Spirale und
einer Schwingspirale Gebrauch macht.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Ein
typischer herkömmlicher
Spiralverdichter besteht aus einem Spiralkompressionselement und einem
elektrischen Element, die in einem hermetisch abgedichteten Behälter mit
niedrigem oder hohem Innendruck aufgenommen sind. Das Spiralkompressionselement
ist ausgerüstet
mit: einer feststehenden Spirale, die eine Endplatte hat, welcher
an ihrer Oberfläche
mit einer Spiralwicklung bestehend aus einer Evolvente versehen
ist; einer Schwingspirale, die eine Endplatte hat, welche an ihrer
Oberfläche
mit einer Spiralwicklung bestehend aus einer Evolvente versehen
ist und die der feststehenden Spirale gegenüber steht und mit dieser in
Eingriff steht; Antriebsmitteln zum Drehen der Schwingspirale in
Relation zu der feststehenden Spirale, so dass die durch die Schwingspirale
und die feststehende Spirale gebildete Anzahl von Kompressionsräumen von
außen nach
innen kleiner werden, wodurch ein Druck erzeugt wird; und Kupplungsmitteln
zum Drehen der Schwingspirale mit Bezug auf die feststehende Spirale
dergestalt, dass die Schwingspirale nicht rotiert.
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Es
stand eine Bauart mit niedrigem Innendruck zur Verfügung, bei
der zwischen der Rückseite der
feststehenden Spirale und dem hermetisch abgedichteten Behälter ein
Trennele ment vorgesehen ist, und mit einem Loch in dem Trennelement,
das mit einem Ausgabeloch in der Endplatte der feststehenden Spirale
durch ein Dichtungselement in Verbindung steht (siehe ungeprüfte japanische
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 7-10075).
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Die
in dieser Veröffentlichung
offenbarte Konstruktion ist so konstruiert, dass verhindert wird, dass
der durch das Ausgabeloch der feststehenden Spirale emittierte hohe
Druck die Endplatte der feststehenden Spirale beaufschlagt, um die
Endplatte der feststehenden Spirale vor Verformung zu schützen.
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Gemäß dieser
Konstruktion ist jedoch der Ausgaberaum des Hochdruckgases durch
das Trennelement und den hermetisch abgedichteten Behälter gebildet;
daher muss der hermetisch abgedichtete Behälter einen beträchtlich
höheren
Druckwiderstand als einen Mittelwert haben, um die Sicherheit sicherzustellen.
Dies erfordert eine größere Wanddicke
des Behälters
und die Verwendung eines Materials mit höherer Festigkeit, was das Problem
eines erhöhten
Gewichtes und höherer
Kosten mit sich bringt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der Lösung des vorstehenden Problems
durchgeführt
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Hochleistungs-Spiralverdichter
zu schaffen, der die Verhinderung der Verformung einer Endplatte
einer feststehenden Spirale in einem hermetisch abgedichteten Behälter mit
typischer Wanddicke und Festigkeit, zulässt, wodurch die Notwendigkeit
für die
Erhöhung
der Wanddicke des hermetisch abgedichteten Behälters oder die Verwendung eines Materials
mit höherer
Festigkeit zur Verbesserung des Druckwiderstandes des Gefäßes vermieden wird.
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Die
GB-A-2194291 beschreibt einen Spiralverdichter mit einer feststehenden
Spirale, Antriebsmitteln zum Drehen der Schwingspirale nur in Bezug auf
die feststehende Spirale, Kupplungsmitteln zum Kuppeln der Schwingspirale
an die feststehende Spirale und einem Trennelement, das zwischen
der Rückseite
der feststehenden Spirale und dem hermetisch abgedichteten Behälter vorgesehen
ist.
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Die
JP-A-01032093 beschreibt einen hermetischen Spiralverdichter mit
einer separaten Dämpfkammer,
bestehend aus einem Dämpfkörper unabhängig von
dem hermetischen Gehäuse
und der an der feststehenden Spirale befestigt ist, und eine Ausgabeleitung
aufweist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Spiralverdichter
zu schaffen, der die Verhinderung der Verformung einer Endplatte
einer feststehenden Spirale ermöglicht
und bei dem die Dicke des hermetischen Gehäuses verringert ist, um dadurch
das Gewicht und die Herstellungskosten zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte
Merkmale sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Das
vorstehende Trennelement ist an dem hermetisch abgedichteten Behälter durch
Schrumpfpassung, Pressfassung oder Schweißen befestigt.
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Alternativ
ist das Trennelement mit einem Schraubbolzen oder einem anderen
Befestigungselement an der feststehenden Spirale oder dem Hauptrahmen,
der die feststehende Spirale trägt,
befestigt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht im Schnitt durch einen Spiralverdichter zur Veranschaulichung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Ansicht im Schnitt eines Spiralverdichters zur Veranschaulichung
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Ansicht im Schnitt eines Spiralverdichters zur Veranschaulichung
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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4 ist
eine Ansicht im Schnitt eines Spiralverdichters zur Veranschaulichung
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit einer Ausführungsform
gemäß 1 beschrieben.
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An
der Oberseite eines hermetisch abgedichteten Behälters 1 mit niedrigem
Innendruck ist ein Spiralkompressionselement 2 vorgesehen
und an der Unterseite ist ein elektrisches Element 3 zum
Antreiben des Kompressionselementes vorgesehen. Ein Rahmen 4 ist
mit einem Lager 6 versehen, das eine Rotationswelle 5 in
dessen Mitte lagert. Das Spiralkompressionselement 2 ist
aus einer feststehenden Spirale 7 und einer Schwingspirale 8 gebildet.
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Die
feststehende Spirale 7 ist an dem Rahmen 4 durch
einen Schraubbolzen befestigt. Die feststehende Spirale 7 hat
eine scheibenförmige
Endplatte 11, eine Ringwand 32, die an dem Außenumfang
der Endplatte 11 vorsteht und eine Spiralwicklung 13,
die von der Ringwand 32 umgeben ist und an der Endplatte 11 vorgesehen
ist, wobei die Spiralwicklung 13 aus einer Evolvente oder
einer dieser ähnlichen
Kurve gebildet ist.
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Ein
zwischen dem hermetisch abgedichteten Behälter 1 und der feststehenden
Spirale 7 vorgesehenes Trennelement 12 ist mit
einem Ausgabeloch 33, einem Ausgabeventil 34,
das das Ausgabeloch 33 öffnet
oder schließt,
einer Ausgabeleitung 35 zum Freilassen des ausgegebenen
Gases und einem Abdeckelement 36, das im Inneren desselben
eine Ausgabedämpfkammer 9 bildet,
ausgerüstet.
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Das
Trennelement 12 ist an dem hermetisch abgedichteten Behälter 1 durch
Schrumpfpassung oder Presspassung befestigt.
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Somit
ist das Innere des hermetisch abgedichteten Behälters 1 in die Hochdruck-Dämpfkammer 9 und eine
Niedrigdruckkammer 10 unterteilt.
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Die
Endplatte 11 der feststehenden Spirale 7 ist mit
einem Ausgabeloch 14 ausgerüstet, das mit der Dämpfkammer 9 in
dem hermetisch abgedichteten Behälter 1 in
Verbindung steht. Das Ausgabeloch 14 steht mit dem Ausgabeloch 33 des
Trennelementes 12 über
ein Abdichtelement 37 in Verbindung. Die Richtung, in der
die Ringwand und die Wicklung 13 vorstehen, bezeichnet
die Unterseite der feststehenden Spirale 7.
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Die
Schwingspirale 8 besteht aus einer scheibenförmigen Endplatte 15,
einer Spiralwicklung 16, die an einer Seite der Endplatte 15 vorgesehen ist,
und die aus einer Evolvente oder einer ähnlichen Kurve gebildet ist,
und einem Lageransatz 17, der in der Mitte der anderen
Seite der Endplatte 15 vorsteht. Die Richtung, in welcher
die Wicklung 16 vorsteht, bezeichnet die Oberseite der
Schwingspirale 8. Die Wicklung 16 wird um 180° gedreht
und steht der Wicklung 13 der feststehenden Spirale gegenüber und
kämmt mit
dieser, um eine Anzahl von Kompressionsräumen 18 zu bilden.
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An
einem distalen Ende der Rotationswelle 5 passt ein exzentrischer
Abschnitt 19 in den Lageransatz 17 der Schwingspirale 8;
der Mittelpunkt des exzentrischen Abschnitts 19 ist mit
Bezug auf die axiale Mitte der Rotationswelle 5 exzentrisch
vorgesehen. Eine Oldham-Kupplung 20 hat
zwei Teile 32, 32, die mit zwei Keilnuten 31, 31 der
Schwingspirale 8 in Eingriff stehen; sie dreht die Schwingspirale 8 auf
einer kreisförmigen
Umlaufbahn mit Bezug auf die feststehende Spirale 7 so,
dass die Schwingspirale 8 nicht rotiert.
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Ein
am hermetisch abgedichteten Behälter 1 befestigtes
Saugrohr 22 steht mit der Niederdruckkammer 10 in
dem hermetisch abgedichteten Behälter 1 oberhalb
des elektrischen Elementes 3 in Verbindung.
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In
dem so konstruierten Spiralverdichter wird, wenn das elektrische
Element 3 gedreht wird, das Drehmoment über die Rotationswelle 5 auf
die Schwingspirale 8 übertragen.
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Im
Einzelnen wird die Schwingspirale 8 durch den Lageransatz 17 angetrieben,
der in dem exzentrischen Abschnitt 19 der Rotationswelle 5 bezogen
auf die axiale Mitte der Rotationswelle 5 exzentrisch eingesetzt
ist, und wird auf der kreisförmigen
Umlaufbahn durch die Oldham-Kupplung 20 zur feststehenden
Spirale 7 so gedreht, dass sie nicht rotiert. Die feststehende
Spirale 7 und die Schwingspirale 8 verkleinern
die durch sie gebildeten Kompressionsräume 18 nach und nach
von außen
nach innen, komprimieren so ein Kältemittel, das aus dem Saugrohr 22 in
die Niederdruckkammer 10 in dem hermetisch abgedichteten
Behälter 1 fließt. Das
komprimierte Kältemittel
wird durch das Ausgabeloch 14 der feststehenden Spirale 7 und
das Ausgabeloch 33 des Trennelementes 12 in die
Dämpfkammer 9 ausgegeben;
dann wird es aus dem hermetisch abgedichteten Behälter 1 durch
die Ausgabeleitung 35 ausgespritzt.
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Öl, welches
am Boden des hermetisch abgedichteten Behälters 1 zurückgehalten
wird, wird in einem Ölloch
der Rotationswelle 5 durch die Zentrifugalpumpenwirkung
der Rotationswelle 5 nach oben bewegt und erreicht den
Lageransatz 17 der Schwingspirale 8, um den Gleitabschnitt
des Lageransatzes zu schmieren.
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Da
an dem Trennelement 12 ein Abdeckelement 36 befestigt
ist, um die Hochdruck-Dämpfkammer 9 zu
bilden und das Ausgaberohr 35 an der Dämpfkammer 9 befestigt
ist, kann die Hochdruck-Dämpfkammer 9 von
der feststehenden Spirale 7 isoliert werden. Dies ermöglicht,
die Verformung der Endplatte 11 der feststehenden Spirale 7 zu
verhindern, während
es ermöglicht,
dass die Dämpfkammer 9 gleichzeitig
die Dämpfwirkung
zeigt.
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Ferner
wird der hermetisch abgedichtete Behälter 1 nur dem niedrigen
Druck des Eingangsgases ausgesetzt; daher ist die Festigkeit die
für den
Behälter 1 erforderlich
ist, leicht zu erzielen. Das heißt, dass die Wanddicke des
Behälters 1 dünn gemacht werden
kann und ein allgemeines Material für den Behälter 1 verwendet werden
kann.
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2 zeigt
eine andere Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
ist das Trennelement 12 durch Schweißen an der Verbindung zwischen
einem Behälter 1a und
einem Behälter 1b,
die den hermetisch abgedichteten Behälter 1 bildet, befestigt;
die Bezugsziffer 23 be zeichnet die Schweißnaht. Der Rest
der Konstruktion der Ausführungsform
ist identisch mit der in 1 gezeigten Konstruktion und
deren Beschreibung wird weggelassen. Diese Ausführungsform erlaubt eine verbesserte
Montierbarkeit des Verdichters und vermeidet die Notwendigkeit für Befestigungskomponenten
für den
Zusammenbau.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
ist an dem Trennelement 12 ein Fuß 40 ausgebildet und
der Fuß 40 ist
durch Schweißen
am Behälter 1b,
welcher den hermetisch abgedichteten Behälter 1 bildet, befestigt,
dann ist der Behälter 1a am
Behälter 1b befestigt;
die Bezugsziffer 23 bezeichnet die Schweißnaht. Die übrige Konstruktion
ist identisch mit der in der 1 gezeigten
Konstruktion und deren Beschreibung wird weggelassen. Diese Ausführungsform
zeigt die gleichen Vorteile wie die in der 2 gezeigte
Ausführungsform.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
ist das Trennelement 12 an der feststehende Spirale 7 mit
Schraubbolzen 41 befestigt. Das Trennelement 12 kann
alternativ durch Schraubbolzen 41 an einem Hauptrahmen 4 befestigt
sein, der die feststehenden Spirale 7 trägt. Diese Ausführungsform
erlaubt eine exakte Positionierung des Trennelementes 12 mit
Bezug auf die feststehende Spirale 7 und erlaubt auch eine
größere Montagegenauigkeit
des Dichtelementes 37, das das Ausgabeloch 33 des
Trennelementes 12 mit Ausgabeloch 14 der feststehenden
Spirale 7 verbindet, was zu einer weiter verbesserten Dichtleistung
führt.
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Somit
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung das Abdeckelement an dem Trennelement befestigt, um den
Dämpfer
zu bilden und das Ausgaberohr ist an dem Dämpfer befestigt; daher kann
der Hochdruckdämpfer
von der feststehenden Spirale isoliert sein. Dadurch wird es möglich, die
Verformung der Endplatte der feststehenden Spirale zu verhindern, während es
gleichzeitig möglich
wird, dass der Dämpfer
die Dämpfwirkung
zeigt.
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Ferner
wird der hermetisch abgedichtete Behälter nur dem Niederdruck des
Eingangsgases ausgesetzt; daher kann die für den Behälter erforderliche Festigkeit
leicht realisiert werden.
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Das
heißt,
dass die Wanddicke des Behälters
dünn gemacht
werden kann und für
den Behälter ein
allgemeines Material verwendet werden kann.
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Das
Trennelement wird an dem hermetisch abgedichteten Behälter durch
Schrumpfpassung, Presspassung oder Verschweißen befestigt, um eine verbesserte
Montagefähigkeit
des Verdichters zu ermöglichen
und um auch die Notwendigkeit für
Befestigungselemente für
den Zusammenbau zu vermeiden.
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Alternativ
wird das Trennelement an der feststehenden Spirale oder dem Hauptrahmen,
der die feststehende Spirale trägt,
mittels Befestigungselementen, wie beispielsweise Schraubbolzen
befestigt. Dies ermöglicht
eine exakte relative Positionierung des Trennelementes und der feststehenden
Spirale. Dies ermöglicht
eine höhere
Montagegenauigkeit des Dichtelementes, das das Ausgabeloch des Trennelements
mit dem Ausgabeloch der feststehenden Spirale verbindet, was somit
zu einer weiter verbesserten Dichtleistung führt.