DE69821436T2

DE69821436T2 - Schmiereinrichtungen für Spiralverdichter

Info

Publication number: DE69821436T2
Application number: DE69821436T
Authority: DE
Inventors: Alexander Manlius Lifson; James W. Skaneateles Bush; Hussein Ezzat Manlius Khalifa
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-26
Also published as: US6074186A; CN1215806A; JP3065037B2; EP0911526A1; CN1127626C; JPH11193789A; ES2210680T3; DE69821436D1; KR100313074B1; KR19990037379A; EP0911526B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelsystem für einen Spiralverdichter, bei welchem die den Verdichtungskammern zugeführte Schmiermittelmenge genau kontrolliert wird.
Spiralverdichter werden bei Kühlmittelverdichtungsanwendungen zunehmend breit eingesetzt. Wie bekannt ist, umfassen Spiralverdichter eine feste Spirale und eine umlaufende Spirale, die zusammenpassende spiralförmige Windungen aufweisen. Die zusammenpassenden spiralförmigen Windungen definieren Kammern, die verdichtet werden, während sich die umlaufende Spirale relativ zu der festen Spirale bewegt. Im Stand der Technik wird den Verdichtungskammern ein Schmiermittel zugeführt, um beim Sicherstellen einer problemlosen Arbeitsweise der Spiralelemente während der Verdichtung mitzuwirken.
Jedoch hat sich die genaue Zufuhr von Schmiermittel als schwierig erwiesen. Es wäre wünschenswert, die den Kammern zugeführte Schmiermittelmenge genau zu kontrollieren. Falls zu viel Schmiermittel zugeführt wird, wird die Effizienz des Systems auf Grund des verschlechterten Wärmeübergangs in dem Wärmetauscher wegen des isolierenden Effekts des Öls reduziert. Andererseits kann die Gesamtarbeitsweise des Spiralverdichters nicht wie gewünscht sein, falls ein nicht passendes Schmiermittel zugeführt wird.
Bei einem bekannten Spiralverdichter wird eine Öffnung durch die Basis der umlaufenden Spirale gebildet, die generell auf den äußeren Flansch der festen Spirale gerichtet ist. Während die umlaufende Spirale umläuft, ist die Ölöffnung einer Verdichtungskammer oder einer Gaspassage radial einwärts des äußeren Flansches der festen Spirale für einen Teil ihres Umlaufzyklus ausgesetzt. Während des Rests ihres Umlaufzyklus ist die Öffnung auf den Flansch der festen Spirale gerichtet und ist folglich geschlossen.
Bei diesem Verdichter wird Schmiermittel nur über einen begrenzten Zeitraum des Spiralverdichterzyklus zugeführt. Außerdem wird die Ölströmung durch die Richtung der auf das Öl wirkenden Zentrifugalkräfte beeinflusst, wenn die Öffnung alternierend geöffnet und geschlossen wird. Es wäre wünschenswert, eine bessere Kontrolle über die Zuführung von Schmiermittel an die Verdichtungskammern zu haben, die auf Druckdifferenzen und kontrollierten Restriktionen beruht, um die Ölströmung zu regulieren, und jegliche Einflüsse von Zentrifugalkräften eliminiert.
EP-A-0 679 809 beschreibt einen Spiralverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Spiralverdichter, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist.
Folglich ist die Schmiermittelöffnung in Richtung der Verdichtungskammer oder der Gaspassage über den gesamten Umlaufzyklus der umlaufenden Spirale geöffnet. Die der Verdichtungskammer zugeführte Schmiermittelmenge wird durch Kontrollieren der Größe, vorzugsweise des Durchmessers und der Länge, der Schmiermittelöffnung und/oder durch Vorsehen einer Restriktion für die Fluidströmung an einer Stelle in der Nähe der Schmiermittelöffnung kontrolliert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schmiermittelöffnung während ihres gesamten Umlaufzyklus auf einen äußeren Flansch der festen Spirale gerichtet, der die feste, spiralförmige Windung umgibt. In dem äußeren Flansch ist eine Ausnehmung gebildet, und sie ist über ihren gesamten Umlaufzyklus mit der Schmiermittelöffnung ausgerichtet. Die Tiefe und die Größe der Ausnehmung wird kontrolliert, um eine Restriktion für die Schmiermittelmenge bereitzustellen, die von der Öffnung in die Verdichtungskammer strömt. Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ausnehmung einen ersten, kreisförmigen Bereich, der mit der Bewegung der Schmiermittelöffnung während der umlaufenden Bewegung der umlaufenden Spirale korrespondiert. Ein Halsbereich erstreckt sich von dem kreisförmigen Bereich zu einer Wand des Flansches, um mit der Verdichtungskammer zu kommunizieren. Folglich strömt Schmiermittel von der Schmiermittelöffnung in den kreisförmigen Bereich und über den Halsbereich in die Verdichtungskammer.
Durch Kontrollieren der Tiefe und des Durchmessers des kreisförmigen Bereichs und/oder der Tiefe und der Breite des Halsbereichs und auch durch Kontrollieren des Durchmessers und der Länge der Schmiermittelöffnung kann man den Restriktionsbetrag für die Schmiermittelströmung in die Verdichtungskammer kontrollieren. Auf diese Weise kann die Erfindung ein genau kontrolliertes Schmiermittelströmungsvolumen zu der Verdichtungskammer erreichen.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der kreisförmige Bereich derart angeordnet, dass er mit einer Kante des äußeren Flansches derart kommuniziert, dass das Schmiermittel direkt von dem kreisförmigen Bereich in die Verdichtungskammern strömen kann.
Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung können am besten von der folgenden Beschreibung und den folgenden Zeichnungen verstanden werden, von denen das Folgende eine kurze Beschreibung ist.
1 zeigt eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine Endansicht entlang der Linie 2-2 der ersten Ausführungsform.
2B ist ein Detail von 2A.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform.
In 1 ist ein Spiralverdichter 20 gezeigt, der eine feste Spirale 21 mit einem äußeren Flansch 23 und einer spiralförmigen Windung 22 aufweist. Eine umlaufende Spirale 25 hat ihre Windung 24 derart, dass sie mit der Windung 22 der festen Spirale 21 zusammenpasst. Wie gezeigt, umfasst eine Antriebswelle 26 eine Schmiermittelpassage 28, die Schmiermittel durch ein Lager 30 und an eine Passage 32 nach oben liefert, die sich durch die Basis der umlaufenden Spirale 25 erstreckt. Wie gezeigt ist, ist die Passage 32 an ihrem entfernten Ende durch einen Stopfen 34 geschlossen. Eine Passage 37 erstreckt sich durch die Basis und führt zu einer Ölöffnung 36. Eine Ausnehmung 38 ist in dem Flansch 23 der festen Spirale 22 gebildet und kommuniziert mit einer Kammer 39, die radial einwärts des Flansches 23 gebildet ist.
Wie in 2A gezeigt ist, umfasst die Ausnehmung 38 einen kreisförmigen Bereich 44, der zu einem Halsbereich 46 führt. Obwohl die zwei Bereiche in 1 derart gezeigt sind, dass sie die gleiche Tiefe haben, können sie voneinander abweichende Tiefen haben.
In 2B sind die umlaufenden Bewegungen der Öffnung 36 mit dem Weg 42 gezeigt. Wie gezeigt ist, befindet sich die gesamte umlaufende Bewegung der Öffnung 36 vorzugsweise innerhalb des kreisförmigen Bereichs 44. Der Halsbereich 46 führt in die Verdichtungskammer oder eine Gaspassage 39. Vorzugsweise ist die Ausnehmung 38 direkt entlang dem Umfang außerhalb des Endes der Kammer 39 gebildet. Falls die Ausnehmung 38 radial auswärts der Kammer 39 angeordnet wäre, wäre zusätzlicher radialer Raum notwendig. Das Anordnen der Nut direkt entlang dem Umfang außerhalb des Endes der Verdichtungskammer oder der Gaspassage schafft eine effiziente Raumausnutzung in der festen Spirale und minimiert den notwendigen radialen Raum.
Während der umlaufenden Bewegung der umlaufenden Spirale 25 bewegt sich die Öffnung 36 entlang dem Weg 42 innerhalb des kreisförmigen Bereichs 44. Ein Schmiermittel wird über den Halsbereich 46 dem kreisförmigen Bereich 44 und der Kammer 39 zugeführt.
3 zeigt eine Ausnehmung 49 einer zweiten Ausführungsform, bei welcher der kreisförmige Bereich 50 nahe an einer Kante 52 des Flansches 23 angeordnet ist. Wie gezeigt ist, überschreitet der Bereich 50 tatsächlich die Kante 52 und kommuniziert direkt in die Kammer 39. Vorzugsweise bleibt der Weg 42 der Schmiermittelöffnung 36 über der Ausnehmung 49 und der festen Spirale und bewegt sich nicht über die Kammer 39. So strömt ein Schmiermittel von der Öffnung 36 in den kreisförmigen Bereich 50 und dann in die Kammer 39.
4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform 80, bei welcher der umlaufende Weg 42 der Schmiermittelöffnung 36 immer der Kammer 39 ausgesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform gibt es keine Restriktion für die Strömung durch eine Ausnehmung oder eine andere Struktur. Die der Kammer 39 zugeführte Schmiermittelmenge wird durch den Durchmesser der Öffnung 36 kontrolliert.
Die Ausnehmungen 38 und 49 haben vorzugsweise eine Tiefe zwischen 2 mm bis 5 μm. Noch bevorzugter beträgt die Tiefe der Ausnehmung zwischen 1 mm und 10 μm.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Schmiermittel über die gesamte umlaufende Bewegung der umlaufenden Spirale zugeführt. Bei dieser Anordnung kann der Konstrukteur die der Verdichtungskammer oder der Gaspassage zugeführte Schmiermittelmenge genau kontrollieren, wobei er sich weder auf die Zentrifugalkraft verlässt noch durch diese eingeschränkt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung wurden beschrieben, jedoch würde ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass gewisse Änderungen in den Bereich dieser Erfindung kommen würden. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche untersucht werden, um den wahren Bereich und wahren Inhalt dieser Erfindung zu bestimmen.

Claims

Spiralverdichter (20), aufweisend: eine feste Spirale (21) mit einer Basis und einer spiralförmigen Windung (22), die von der Basis ragt; eine umlaufende Spirale (25) mit einer Basis und einer spiralförmigen Windung (24), die von der Basis und in Richtung der Basis der festen Spirale ragt, wobei die spiralförmigen Windungen der umlaufenden und der festen Spirale zusammenpassen, um Verdichtungskammern zu definieren, wobei sich die umlaufende Spirale (25) relativ zu der festen Spirale (21) zyklisch bewegt; und ein Schmiermittelzuführsystem zum Zuführen von Schmiermittel an eine Passage (32), die sich durch die Basis der umlaufenden Spirale (25) und zu einer Schmiermittelöffnung (36) erstreckt, die auf die feste Spirale (21) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelöffnung (36) offen ist, um Schmiermittel einem Raum (39) zuzuführen, der zwischen der festen und der umlaufenden Spirale über den gesamten Zyklus der umlaufenden Bewegung der umlaufenden Spirale (25) definiert ist.
Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die feste Spirale (21) einen äußeren Flansch (23) aufweist, der einen äußersten Bereich der festen Spiralwindung (22) umgibt, wobei eine Ausnehmung (38) in dem Flansch (23) an einer Stelle gebildet ist, die einem äußersten Ende des Raumes umfangsmäßig benachbart beabstandet ist, und wobei die Schmiermittelöffnung (36) derart auf die Ausnehmung (38) gerichtet ist, dass der äußerste Bereich über die ganze umlaufende Bewegung der umlaufenden Spirale (25) zur Öffnung (36) offen ist.
Spiralverdichter nach Anspruch 1, wobei die feste Spirale (21) mit einer Ausnehmung (38) gebildet ist, die in eine Fläche der festen Spirale ragt und mit dem Raum (39) kommuniziert, wobei die Schmiermittelöffnung (36) über ihren gesamten Umlaufzyklus der umlaufenden Bewegung derart auf die Ausnehmung (38) gerichtet ist, dass Schmiermittel durch die Schmiermittelöffnung (36) und in die Ausnehmung (38) und von der Ausnehmung in den Raum (39) geführt wird.
Spiralverdichter nach Anspruch 3, wobei die Ausnehmung (38) einen generell vergrößerten Bereich (44) aufweist, wobei ein kleinerer Halsbereich (38) von dem vergrößerten Bereich ausgeht, um mit dem Raum (39) zu kommunizieren, wobei die Schmiermittelöffnung (36) über ihren Zyklus der umlaufenden Bewegung mit dem vergrößerten Bereich (44) ausgerichtet ist.
Spiralverdichter nach Anspruch 3, wobei die Ausnehmung (49) einen abgeschnittenen kreisförmigen Bereich (50) aufweist, der sich entlang eines Randes der festen Spirale (21) derart erstreckt, dass die Ausnehmung mit dem Raum (39) kommuniziert, und wobei die Schmiermittelöffnung (36) über den Zyklus der umlaufenden Bewegung mit der Ausnehmung ausgerichtet ist.
Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Ausnehmung (38, 49) eine Tiefe von zwischen 2 mm und 5 μm hat.