DE69812292T2 - Spiralverdichter - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter, welcher in einer Klimaanlage in einem Fahrzeug oder ähnlichem eingebaut ist (z. B. EP-A-0 625 640).
• Diese Anmeldung basiert auf der Patentanmeldungsnummer Hei 9-363831, eingereicht in Japan.
2. Beschreibung des verwandten Gebiets
• Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Spiralverdichters bzw. -kompressors. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Gehäuse, welches einen becherähnlichen Hauptkörper 2 und ein Frontgehäuse 6 aufweist, welches an dem Körper 2 mittels einer Schraube (nicht dargestellt) befestigt ist. Eine drehbare Welle 7 wird durch das Frontgehäuse 6 über Lager 8 und 9 in einer frei drehbaren Zuordnung geführt.
• Eine feste Spirale 10 und eine sich drehende Spirale 14 sind innerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen. Diese feste Spirale 10 weist eine Endplatte 11 und eine Spiralwicklung 12 auf, welche auf einer Oberfläche 11a der Platte 11 angeordnet ist, und die Oberfläche liegt der Endplatte 15 gegenüber, was später erläutert wird. Die Endplatte 11 ist an dem becherähnlichen Hauptkörper 2 mittels einer Schraube 13 befestigt.
• Bei dem obigen Aufbau ist die äußere, periphere Oberfläche der Endplatte 11 in nahem Kontakt mit der inneren, peripheren Oberfläche des becherähnlichen Hauptkörpers 2 und dadurch wird eine Aufteilung des Inneren des Gehäuses 1 derart vorgesehen, daß eine Abgabeausnehmung 31 außerhalb der Endplatte 11 begrenzt vorgesehen ist, während eine Saugkammer 28 innerhalb der Endplatte 11 begrenzt vorgesehen ist.
• Andererseits ist ein zentraler Abschnitt der Endplatte 11 zum Vorsehen einer Abgabeöffnung 29 aufgebohrt, und Öffnungs- und Schließvorgänge dieser Abgabeöffnung 29 werden unter dem Einsatz des Abgabeventils 30 durchgeführt. Die abhebende Bewegung des Abgabeventils 30 ist durch ein Ventildruckteil 32 beschränkt, und ein Ende des Abgabeventils 30 und des Ventildruckteils 32 ist an der Endplatte 11 über eine Schraube 33 befestigt.
• Die sich drehende Spirale 14 weist eine Endplatte 15 und eine Spiralwicklung 16 auf, welche auf einer Oberfläche 15a der Platte 15 angeordnet ist, und die Oberfläche liegt der Endplatte 11 gegenüber. Diese Spiralwicklung 16 weist im wesentlichen dieselbe Form wie die Spiralwicklung 12 bei der festen Spirale 10 auf. Die Achsen der sich drehenden und festen Spirale 14 und 10 sind voneinander durch einen vorbestimmten Abstand getrennt, d. h. sie sind in einer exzentrischen Beziehung. Zusätzlich unterscheiden sich die Phasen dieser Spiralen um 180º, und sie greifen, wie in Fig. 2 dargestellt, ineinander.
• Entsprechend sind Dichtungen 17 an der Spitze, welche an jeder Stirnseite der Spiralwicklung 12 vorgesehen und eingelassen sind, in engem Kontakt mit der Oberfläche 15a der Endplatte 15, während Dichtungen 18 an der Spitze, welche an jeder Stirnseite der Spiralwicklung 16 bereitgestellt und eingelassen sind, in engem Kontakt mit der Oberfläche 11a der Endplatte 11 sind. Die Seitenflächen der Spiralwicklungen 12 und 16 weisen einen linearen Kontakt an vielen Stellen auf, und somit werden eine Vielzahl von Kompressionskammern 19a und 19b im wesentlichen an Stellen eines Symmetriepunktes bezüglich des Zentrums der Spirale gebildet.
• Innerhalb des vorstehenden scheibenförmigen Ansatzes 20, welcher bei einem Zentralbereich der äußeren Oberfläche (gegenüberliegend der inneren Oberfläche 15a) der Endplatte 15 vorgesehen ist, ist eine Antriebsbuchse 21 in einem frei drehbaren Zustand mittels sich drehender Lager 23 eingefügt. Eine Gleitbohrung 24 ist in der Antriebsbuchse 21 vorgesehen, und ein exzentrischer Antriebsstift bzw. -bolzen 25 ist in die Gleitbohrung 24 zum Durchführen einer frei gleitenden Bewegung des Stifts eingesetzt. Der vorstehende Antriebsstift 25 ist exzentrisch auf einer Abschlußfläche eines Abschnitt 7a mit größerem Durchmesser der Rotationswelle 7 vorgesehen, wobei der Abschnitt 7a auf einem Ende der Hauptkörperseite 2 der Rotationswelle 7 vorgesehen ist.
• Zwischen der peripheren Kante der äußeren Oberfläche der Endplatte 15 und einer inneren Abschlußfläche des Frontgehäuses 6 sind ein Axiallager 36 und ein Oldhamgelenk 26 eingefügt.
• Zum Balanzieren einer dynamisch unbalancierten Situation aufgrund einer sich drehenden Bewegung der sich drehenden Spirale 14 ist ein Auswuchtgewicht 27 an der Antriebsbuchse 21 angebracht, und ein Auswuchtgewicht 37 ist an der Rotationswelle 7 angebracht.
• Wenn bei dem obigen Aufbau die Rotationswelle 7 über eine Kupplung 3 gedreht wird, welche mit der Welle verbunden ist, wird die sich drehende Spirale 14 durch einen Mechanismus mit variablem Umlaufradius angetrieben, welcher aus dem Antriebsstift 25, der Gleitbohrung 24, der Antriebsbuchse 21, dem Drehlager 23, dem Ansatz 20, usw. besteht. Die sich drehende Spirale 14 dreht sich entlang einer kreisförmigen Umlaufbahn mit einem Umlaufradius, während eine Drehung der Spirale 14 durch das Oldhamgelenk 26 verhindert ist.
• Auf diese Weise bewegen sich die oben genannten Linienkontaktabschnitte in den beiden Flächen der Spiralwicklungen 12 und 16 fortschreitend in Richtung des Zentrums des "Strudels", und dadurch bewegen sich die Kompressionskammern 19a und 19b ebenfalls in Richtung des Zentrums des Strudels, während das Volumen jeder Kammer fortschreitend reduziert wird.
• Entsprechend tritt Gas, welches in die Ansaugkammer 28 durch einen Einlaß (nicht dargestellt) geströmt ist, von einer Öffnung, welche durch die äußeren peripheren Kanten der Spiralwicklungen 12 und 16 begrenzt ist, zu den Kompressionskammern 19a und 19b ein. Dieses Gas wird fortschreitend komprimiert und erreicht die zentrale Kammer 22. Von der zentralen Kammer tritt das Gas durch die Abgabeöffnung 29 und beaufschlagt und öffnet das Abgabeventil 30, und dadurch wird das Gas in die Abgabeausnehmung 31 abgegeben. Das Gas wird dann nach außen über eine nicht dargestellte Öffnung abgegeben.
• Wenn der obige herkömmliche Spiralverdichter sehr schnell unter Betriebsbedingungen mit einem hohen Kompressionsverhältnis beschleunigt wird, steigt die Temperatur der Kompressionskammern 19a und 19b ebenfalls stark. Entsprechend werden beide Spiralwicklungen 12 und 16 ausgedehnt, und die Länge der Zähne davon steigt ebenfalls. Der Anstieg der Temperatur des Gehäuses 1, an welchem die feste Spirale 10 und die sich drehende Spirale 14 angebracht sind, ist jedoch relativ langsam, somit ist die Ausdehnung des Gehäuses ebenfalls relativ klein. Als Ergebnis können die Köpfe bzw. Stirnseiten der Spiralwicklungen 12 und 16 fest mit den inneren Oberflächen 15a und 11a der Endplatten 15 und 11 kontaktiert werden, und entsprechend kann ein Festsetzen oder eine Abnutzung in dem Kontaktbereich auftreten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obigen Probleme bezüglich des Festsetzens oder der Abnutzung aufgrund von festem Kontakt zwischen den Spiralwicklungen und den Endplatten zu lösen.
• Deshalb stellt die vorliegende Erfindung einen Verdichter bzw. Kompressor mit einem Spiralverdichter bereit, welcher ein Gehäuse und eine feste Spirale und eine sich drehende Spirale in dem Gehäuse aufweist, wobei jede Spirale eine Endplatte und eine Spiralwicklung aufweisen, die auf einer inneren Oberfläche der Endplatten hergestellt sind, wobei die innere Oberfläche der anderen Endplatte gegenüberliegt, wobei die feste und die sich drehende Spirale derart ineinander greifen, daß sie eine Vielzahl von Kompressionskammern bilden; eine Abgabeausnehmung ist durch eine äußere Oberfläche der Endplatte der festen Spirale und des Gehäuses begrenzt vorgesehen; eine Abgabeöffnung ist in einem zentralen Abschnitt in der Endplatte der festen Spirale geöffnet; und ein Gas, welches durch die Kompressionskammern komprimiert ist, ist durch die Abgabeöffnung und die Abgabeausnehmung durch Drehen der sich drehenden Spirale entladbar, und
• der Spiralverdichter weist zusätzlich zwei Thermopaare auf, wobei der Kontaktpunkt eines Thermopaares mit einem zentralen Abschnitt der Endplatte der festen Spirale verbunden ist, während der Kontaktpunkt des anderen Thermopaares mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine Einrichtung zum Beenden des Betriebs des Spiralverdichters, wenn eine Differenz zwischen durch die Thermopaare detektierten Temperaturwerten einen vorbestimmten Wert erreicht.
• Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Spiralverdichters bereit, welcher einen oben erwähnten Aufbau aufweist. Das Verfahren weist die Schritte des Detektierens einer Differenz zwischen der Temperatur eines zentralen Abschnitts der Endplatte der festen Spirale und der Temperatur des Gehäuses; und des Beendens des Betriebs des Spiralverdichters auf, wenn die Temperaturdifferenz einen vorbestimmten Wert erreicht.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt der Kontaktpunkt eines der Thermopaare bei einem zentralen Abschnitt der Endplatte der festen Platte, während der Kontaktpunkt des anderen Thermopaares bei dem Gehäuse liegt, und der Betrieb des Spiralverdichters wird beendet, wenn eine Temperaturdifferenz, welche durch die Thermopaare detektiert wird, einen vorbestimmten Wert erreicht. Deshalb kann ein Festsetzen oder Abnutzen aufgrund des festen Kontakts zwischen den Köpfen bzw. Stirnseiten der Spiralwicklungen und der inneren Oberflächen der Endplatten verhindert werden.
• Zusätzlich befindet sich der Kontaktpunkt eines der Thermopaare in Kontakt mit dem zentralen Abschnitt der Endplatte der festen Spirale; somit kann ein Anstieg der Temperatur des komprimierten Gases in den Kompressionskammern schnell detektiert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1A und 1B zeigen einen Spiralverdichter als eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1A ist eine Schnittansicht des Spiralverdichters in der Längsrichtung, während Fig. 1B ein maßgebliches Schaltungsdiagramm ist.
• Fig. 2 ist eine Schnittansicht in der Längsrichtung, welche einen herkömmlichen Spiralverdichter zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1A und 1B gezeigt. Fig. 1A ist eine Schnittansicht in der Längsrichtung, welche einen Spiralverdichter als eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, während Fig. 1B ein Schaltungsdiagramm ist.
• Wie in Fig. 1A dargestellt, ist ein Thermopaar 42 in eine Öffnung 44 in dem becherähnlichen Hauptkörper 2 des Gehäuses 1 und eine Öffnung 45 in einer Endplatte 11 der festen Spirale 10 eingesetzt. Der Kontaktpunkt 43 als Kopf des Thermopaares 42 ist mit einem zentralen Abschnitt der Endplatte 11 der festen Spirale 10, während ein Basisende des Thermopaares 42 mit dem Potentialschalter 46 verbunden ist.
• Ein weiteres Thermopaar 41 ist in eine Öffnung 48 in dem becherähnlichen Hauptkörper 2 eingesetzt. Der Kontaktpunkt 47 als Kopf des Thermopaares 41 ist mit dem Boden der Öffnung 48, während ein Basisende des Thermopaares 42 mit dem Potentialschalter 46 verbunden ist.
• Wie in Fig. 1B dargestellt, besteht jedes der Thermopaare 41 und 42 aus einem Metall A und einem Metall B. Beide Enden des Metalls B sind mit Metall A über Kontaktpunkte 43 und 47 verbunden, während jedes Basisende beider Leitungen aus Metall A mit dem Potentialschalter 46 verbunden ist.
• Wenn demgemäß die Temperatur des Kontaktpunkts 43 des Thermopaares 42 sich von der Temperatur des Kontaktpunkts 47 des Thermopaares 41 unterscheidet, wird eine Spannung über Metall A an den Potentialschalter 46 gelegt, welche durch eine Potentialdifferenz entsprechend der thermischen Differenz erzeugt wird. Wenn die Potentialdifferenz eine vorbestimmte Potentialdifferenz erreicht, gibt der Potentialschalter 46 ein Signal an die Kupplung 3 zum Trennen der Kupplung aus.
• Andere strukturelle Elemente und Funktionen sind wie die des herkömmlichen in Fig. 2 dargestellten Verdichters, und Teile, welche identisch mit denen in Fig. 2 sind, sind mit identischen Bezugszeichen versehen, und ihre Erläuterungen werden hier ausgelassen.
• Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Spiralverdichter sehr schnell unter Betriebsbedingungen mit einem hohen Kompressionsverhältnis beschleunigt wird, und die Temperatur der Kompressionskammern 19a und 19b schnell ansteigt, steigt die Temperatur eines Zentralabschnitts der Endplatte 11 der festen Spirale 10 ebenfalls schnell an, weil die Abgabeausnehmung 31 durch die Endplatte 11 begrenzt ist, und die Abgabeöffnung 29 bei dem Zentrum dieser Endplatte 11 vorgesehen ist. Die Temperatur des Gehäuses 1 steigt jedoch langsam.
• Wenn die Temperatur des zentralen Abschnitts der Endplatte 11 der festen Spirale 10, welche durch das Thermopaar 42 detektiert wird, höher als ein vorbestimmter Wert als die Temperatur des Gehäuses 1 wird, welche durch das Thermopaar 41 detektiert wird, dann wird die Kupplung 3 getrennt und der Betrieb des Spiralverdichters wird beendet. Deshalb können das Festsetzen oder Abnutzen aufgrund des festen Kontakts zwischen den Köpfen bzw. Stirnseiten der Spiralwicklungen 12 und 16 und der inneren Oberflächen der Endplatten 15 und 11 verhindert werden.

Claims (2)

1. Spiralverdichter mit einem Gehäuse (1) und einer festen Spirale (10) und einer sich drehenden Spirale (14) in dem Gehäuse, wobei jede Spirale eine Endplatte und eine auf einer inneren Oberfläche der Endplatte vorgesehene Spiralwicklungen aufweist, wobei die innere Oberfläche der anderen Endplatte gegenüberliegt, wobei:

die feste und sich drehende Spirale derart ineinandergreifen, dass sie eine Vielzahl von Kompressionskammern (19a, 19b) bilden;

eine Abgabeausnehmung (31) durch eine äußere Oberfläche der Endplatte der festen Spirale und des Gehäuses begrenzt vorgesehen ist;

eine Abgabeöffnung (29) in einem zentralen Abschnitt in der Endplatte der festen Spirale geöffnet ist; und

ein Gas, welches durch die Kompressionskammern komprimiert ist, durch die Abgabeöffnung und die Abgabeausnehmung durch Drehen der sich drehenden Spirale entladbar ist, und der Spiralverdichter dadurch gekennzeichnet ist, dass er folgendes aufweist:

zwei Thermopaare (41, 42), wobei der Kontaktpunkt (43) eines Thermopaares mit einem zentralen Abschnitt der Endplatte der festen Spirale verbunden ist, während der Kontaktpunkt (47) des anderen Thermopaares mit dem Gehäuse verbunden ist; und

eine Einrichtung zum Beenden des Betriebs des Spiralverdichters, wenn eine Differenz zwischen durch die Thermopaare detektierten Temperaturwerten einen vorbestimmten Wert erreicht.

2. Verfahren zum Betreiben eines Spiralverdichters, mit einem Gehäuse (1) und einer festen Spirale (10) und eine sich drehende Spirale (14) in dem Gehäuse, wobei jede Spirale eine Endplatte und eine Spiralwicklung an einer inneren Oberfläche der Endplatte aufweist, und die innere Oberfläche der anderen Endplatte gegenüberliegt, wobei die feste und sich drehende Spirale derart ineinandergreifen, dass eine Vielzahl von Kompressionskammern (19a, 19b) gebildet werden; einer Abgabeausnehmung (31), die durch eine äußere Oberfläche der Endplatte der sich drehenden Spirale und des Gehäuses begrenzt vorgesehen ist; einer Abgabeöffnung (29), die sich in einem zentralen Abschnitt der Endplatte der festen Spirale öffnet; und mit einem durch die Kompressionskammern komprimierten Gas, das durch die Abgabeöffnung und die Abgabeausnehmung durch Drehen der sich drehenden Spirale entladen wird, und wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:

Detektieren einer Differenz zwischen der Temperatur eines zentralen Abschnitts der Endplatte der festen Spirale und der Temperatur des Gehäuses; und

Beenden des Betriebs des Spiralverdichters, wenn die Temperaturdifferenz einen vorbestimmten Wert erreicht.