DE69930350T2

DE69930350T2 - Hermetische Motor-Verdichter-Einheit mit geneigter Befestigung

Info

Publication number: DE69930350T2
Application number: DE69930350T
Authority: DE
Inventors: Zili Sun; Joe T. Hill; Michael R. Young
Original assignee: Scroll Technologies LLC
Current assignee: Danfoss Scroll Technologies LLC
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: ATE320561T1; US6086343A; ES2260889T3; EP0969210B1; DE69930350D1; EP0969210A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Spiralverdichter, der in einem zwischen der Vertikalen und Horizontalen liegenden Winkel befestigt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es sind hermetische Verdichter bekannt, bei denen ein Gehäuse oder Behälter eine Verdichterpumpeneinheit umschließt. Eine Menge Öl setzt sich im Behälter ab und das Öl wird verschiedenen Teilen des Verdichters und des Motors, der Welle, der Lager etc., die ihm als Baugruppenteile zugeordnet sind, zugeführt. Häufig wird der Behälter so befestigt, dass sich dessen Welle und Motor vertikal erstrecken. Bei einer solchen Anordnung sammelt sich Öl im unteren Teil des Verdichters an. Somit ist beim Start eine ausreichende Ölmenge in der Nähe des unteren Teils des Behälters vorhanden.
Bei einigen Anwendungen lässt sich infolge von Größeneinschränkungen kein sich vertikal erstreckender Verdichter verwenden. Es wurde für solche Anwendungen vorgeschlagen, den Verdichter so zu befestigen, dass er sich horizontal erstreckt. Das heißt, wenn kein ausreichender Raum für den Verdichter zur Verfügung steht, damit er sich vertikal ausdehnen kann, wird er häufig in horizontaler Lage befestigt.
Wenn der Verdichter jedoch in horizontaler Lage befestigt wird, sammelt sich Öl über die gesamte Länge des Behälters an. Dies kann unerwünscht sein, da kein ausreichender Ölstand im Behälter vorhanden sein kann, um den Verdichter ordnungsgemäß zu schmieren.
Hinzu kommt, dass bestimmte Typen von Verdichtern besonders von dieser in Öl eingetauchten Anordnung beeinflusst werden. Bei einem Spiralverdichter, der horizontal befestigt wird, können beispielsweise die Spiralelementeinheiten tatsächlich im Füllstand des Öls aufgenommen werden, wenn der Verdichter horizontal befestigt wird. Dies ist unerwünscht, da eine zu große Ölmenge in die Spiralräume eintreten kann.
In JP 07 208357 (HITACHI) wird ein hermetischer Behälter (18) offenbart, der einen Elektromotor 1, einen Verdichtungsmechanismus 2 und einen, durch ein Blech 10 abgetrennten Kältemaschinenölbehälter 3 aufnimmt. Der Verdichtungsmechanismus 2 weist eine ortsfeste Spirale 6, eine umlaufende Spirale 7, eine Kurbelwelle 16, die das Drehmoment auf die umlaufende Spirale 7 überträgt, ein Gestell 9, das mit einem Lager versehen ist, das die Kurbelwelle 16 stutzt, und einen Drehschutzmechanismus 8 auf. Das Trennblech 10, das den Kältemaschinenölbehälter 3 in einem hermetischen Behälter 18 abtrennt, weist mindestens eine untere Öffnung 10b für die Kommunikation des Kältemaschinenöls auf. Ein Luft-Flüssigkeits-Trennkanal 11b ist auf der Seite des Kältemaschinenölbehälters ausgebildet. Die axiale Mitte des hermetischen Behälters 18 ist geneigt angeordnet, so dass die Seite des Verdichtungsmechanismus im Vergleich zu einem horizontalen Zustand um 6 bis 12 Grad höher liegt.
In EP 0 574 104 A1 (MITSUBISHI) wird ein horizontaler, hermetischer Verdichter offenbart, der einen Ölbehälter 9 umfasst, der in einem geschlossenen Gehäuse eingebaut ist, um das, von einer Ölpumpe 51 gelieferte Schmieröl zu speichern, sowie ein Ölzufuhrrohr, das ein Ölzufuhrloch 52 mit dem Ölbehälter 9 verbindet. Die Öffnung eines Ölsaugrohres 56 der Ölpumpe 51 ist unterhalb der maximalen Ölstandshöhe H₁ des Schmieröls 57 angeordnet, das im inneren, unteren Teil des geschlossenen Gehäuses 8 gespeichert ist.
In JP 06 058282 (MITSUBISHI) wird ein Horizontalverdichter offenbart, bei dem einerseits der geöffnete Schlitz der Unterkante des Saugrohres 56 einer Ölpumpe 51 an einer Position ausgebildet ist, die niedriger liegt als die maximale Ölstandshöhe des Schmieröls am unteren Teil in einem hermetischen Gehäuse 8 und andererseits ein Ölbehälter 9 eingebaut ist, der zur Aufnahme des von der Ölpumpe 51 gelieferten Schmieröls dient. Ein Ölfüllrohr 91 ist für die Kommunikation zwischen dem Schmierölbehälter 9 und dem Ölfüllloch 52 einer rotierenden Welle 5 eingebaut. Wenn außerdem die zulässige Zeitdauer für den ölfreien Zustand eines verschiebbaren Teils gleich T ist und der Durchfluss der Ölpumpe 51 gleich Q ist, ergibt sich das Totvolumen D des Ölbehälters 9 durch die Erfüllung der Bedingung: D ≤ T × Q.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein hermetischer Verdichter oder Spiralverdichter nach den Patentansprüchen, die dieser Beschreibung beigefügt sind, bereitgestellt.
Bei den offenbarten Ausführungsformen der Erfindung wird das Verdichtergehäuse oder der Verdichterbehälter in einem Winkel befestigt, der weder zur Horizontalen, noch zur Vertikalen parallel liegt. Vorzugsweise wird der Behälter so befestigt, dass seine Mittelachse einen Winkel in Bezug auf die Horizontale aufweist, der zwischen 0 und 60 Grad liegt. Auf diese Weise sammelt sich immer noch Öl in einem hinteren Teil des Behälters an, es wird aber die Gesamthöhe reduziert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird den Verdichterbauteilen von einem Ölansaugrohr Öl zugeführt, das sich von einem Ende der Welle, fern von der Pumpeneinheit, aus erstreckt.
Vorzugsweise ist ein, vor der Ölansaugeinheit angeordneter Ölversorgungsschleudering auf die Welle montiert. Der Schleuderring wird durch die Ölmenge in Drehung versetzt und befördert das Öl in einen Ölbehälter, der vertikal über dem Boden des Behälters mit einem Zwischenraum angeordnet ist.
Der Ölbehälter wird vorzugsweise durch einen Gehäuseteil geformt, der sich von einer Abschlusskappe aus nach innen erstreckt. Der Behälter wird vorzugsweise durch eine untere Wand geformt, die sich in einem Winkel erstreckt, der in Bezug auf das Ölansaugrohr nach unten verläuft, und zwar in einem Winkel, der zur Horizontalen parallel und zur Achse der Welle nicht parallel angeordnet ist. So wird sichergestellt, dass eine ausreichende Menge an Öl im Behälter aufgenommen wird. Das Ölansaugrohr erstreckt sich nach hinten in den Behälter und ein Ende des Ölansaugrohres sollte immer in Öl eingetaucht sein. Somit wird beim Start für das Ölansaugrohr immer Öl vorhanden sein. Infolge des Ölschleuderrings befindet sich im Behälter immer eine ausreichende Ölmenge. Der Ölschleuderring ist vorzugsweise so konstruiert, dass er mehr Öl in den Behälter befördert als vom Ölansaugrohr oder einer Leckage entfernt wird.
Diese Anordnung wird am besten in einer Spiralverdichtereinheit verwendet. Die Spiralelemente sind außerhalb des normalen Ölstandes angeordnet, wenn der Verdichter abgeschaltet wird. Das heißt, da der Behälter einen Winkel aufweist, der nach unten und weg von der Pumpeneinheit verläuft, sammelt sich das Öl, weg von den Spiralelementen, auf der gegenüber liegenden Seite des Behälters an. Dies verbessert den Betrieb des Verdichters.
Diese und sonstige Merkmale der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen verstehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden jetzt Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Querschnittsdarstellung durch einen Spiralverdichter und dessen Gehäuse ist;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Endes des in 1 dargestellten Verdichters ist;
3 ein Querschnitt durch den Verdichter von 2 ist;
4 eine ähnliche Darstellung wie 3 ist, aber eine unterscheidbare Ausführungsform zeigt; und
5 eine ähnliche Darstellung wie 2 ist, aber eine weitere unterscheidbare Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist ein Verdichter 20 dargestellt, der ein Gehäuse 21 des Typs aufweist, der so hermetisch ausgeführt ist, dass das Kältemittel im Gehäusekörper umgewälzt werden kann. Als Beispiel dient ein rohrförmiger Gehäuseteil 23, der sich im Allgemeinen längs einer Achse erstreckt und an jedem Ende eine der beiden Abschlusskappen 25 und 27 aufweist.
Wie dargestellt, ist der Verdichter 20 in Bezug auf den Boden 22 in einem Winkel befestigt. Der dargestellte Verdichter 20 wird von den Halterungen 19 abgestützt. Es ist deutlich zu machen, dass in der Praxis der Verdichter 20 mit Hilfe einer beliebigen Struktur befestigt werden könnte und dass die dargestellten Halterungen 19 nur als Beispiel dienen.
Der Winkel zwischen dem Gehäuse 21 und dem Boden 22 liegt vorzugsweise zwischen 90 Grad und 0 Grad. Am besten liegt er zwischen 0 und 60 Grad. Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform liegt der Winkel im Bereich von 10 bis 25 Grad.
Wie dargestellt, wird eine mittige Welle 26 von einem Motor 24 angetrieben. Die Welle 26 umfasst einen Ölkanal 28, der sich längs der Welle 26 zu einer Pumpeneinheit 30 erstreckt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die Pumpeneinheit 30 eine Spiralverdichtereinheit, die eine ortsfeste und eine umlaufende Spirale aufweist, die zum Verdichten eines Fluids umläuft und es zu einer Ausschiebeöffnung 32 treibt.
Die Abschlusskappe 27 ist fern von der Pumpeneinheit 30 angeordnet. Ein Ölschleuderring 34 ist am Ende der Welle 26 und neben einem Ölbehälter befestigt, der durch eine Struktur 38 geformt wird. Die Ölbehälterstruktur 38 weist eine sich vertikal nach oben erstreckende Stirnwand 40 auf. Ein Ölansaugrohr 42 erstreckt sich durch eine Öffnung 43 in der Wand 40 hindurch und ist in der Wand 40 drehbar befestigt. Ein Einlassende 44 des Ölansaugrohres 42 wird in einem Behältergehäuse aufgenommen. Ein Prallblech 45 ist, für den nachstehend erläuterten Zweck, über der Struktur 38 angeordnet.
2 zeigt den Aufbau für die Ölversorgung dieser Erfindung. Wie dargestellt, ist der Ölschleuderring 34 mit einem sich kegelstumpfförmig erstreckenden Teil 46 versehen. Dieser Teil 46 dreht sich im Schmierstoff, von dem ein Füllstand 48 für den Fall dargestellt ist, dass der Verdichter 20 nicht in Betrieb ist. Der Ölschleuderring 46 dreht sich somit im Schmierstoff 48 und fördert ihn nach oben in den Behälter 38. Wie dargestellt, ist der Füllstand 51 für den Schmierstoff im Behälter 38 ziemlich hoch, so dass der Einlass 44 für das Ansaugrohr 42 eingetaucht ist, wenn der Verdichter 20 zum Stillstand gekommen ist. Der Ölschleuderring 46 ist so konstruiert, dass, wenn der Verdichter 20 in Betrieb ist, zusammen mit dem Durchfluss durch das Ansaugrohr 42, mehr Öl zum Behälter 38 gefördert wird, als durch eine Leakage oder den Durchfluss durch das Rohr 42 entfernt wird.
Jetzt ist, infolge der in einem Winkel erfolgten Befestigung des Verdichters 20, der in der Nähe von einem Ende des Verdichters 20 enthaltene Ölstand 48 so, dass die Pumpeneinheit 30 nicht in Öl eingetaucht ist. Andererseits ist die Anordnung des Behälters 38 so, dass ebenfalls sichergestellt wird, dass sich neben dem Ansaugrohr 42 Öl befindet, wenn der Verdichter 20 gestartet wird.
Wie dargestellt, verläuft eine Bodenwand 50 des Behälters 38 in einem Winkel längs einer Ebene, die nicht zu einer Achse x der Welle 26 parallel liegt. Die Wand 50 erstreckt sich von der Abschlusskappe 27 aus nach innen. Vorzugsweise ist die Wand 50 parallel zur Horizontalen angeordnet. Dies stellt sicher, dass der Ölstand neben dem hinteren Teil des Behälters 38, wo die Öffnung 44 aufgenommen wird, ausreichend ist, um sicherzustellen, dass die Öffnung 44 eingetaucht ist.
3 zeigt das Prallblech 45 über dem Behälter 38. Das Prallblech 45 entfernt Öl, das vom Schleuderring 34 hochgeschleudert wurde und ansonsten über den Behälter 34 hinweg befördert würde.
4 zeigt eine unterscheidbare Ausführungsform, bei der sich ein Prallblech 53 in einem Winkel zur Horizontalen erstreckt. Das Prallblech 45 und das Prallblech 53 erstrecken sich bei beiden Ausführungsformen längs einer Richtung, die eine vertikale Komponente umfasst. Das Prallblech 53 umfasst außerdem eine horizontale Komponente. Das heißt, es weist in Bezug auf die Horizontale einen Winkel auf.
Diese winklige Anordnung macht das Prallblech, was das Entfernen von Öl nach unten in den Behälter 38 betrifft, tendenziell effektiver.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verdichters 60, bei der eine Welle 62 zur Befestigung des Schleuderringes 64 dient. Das heißt, bei dieser Ausführungsform ist der Schleuerring 64 auf die Welle 62 und nicht wie bei der ersten Ausführungsform auf das Ölansaugrohr montiert.
Ein unteres Lager 66 dient außerdem zur Befestigung eines Behälters 68 und ein Ölansaugrohr 70 erstreckt sich in den Behälter 68. Die Ausführungsform ist ein wenig schematisch dargestellt; sie weist jedoch vorzugsweise eine Struktur und eine Anordnung auf, die mit jenem bzw. jener vergleichbar sind, die bei den früheren Ausführungsformen dargestellt sind.
Die vorliegende Erfindung stellt sicher, dass der Verdichter keine Montage in vertikaler Lage benötigt und bei Anwendungen mit einem geringeren vertikalen Einbauraum verwendet werden kann, wobei gleichzeitig der ordnungsgemäße Betrieb des Verdichters noch sichergestellt ist. Die Erfindung ist für Spiralverdichter, die durch das Eindringen von Öl in die Verdichtungsräume negativer beeinflusst werden als andere Typen von Verdichtern, besonders gut geeignet.
Es wurden bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung offenbart, jedoch würde ein Durchschnittsfachmann anerkennen, dass bestimmte Abwandlungen unter den Schutzbereich dieser Erfindung fallen. Deshalb sind die folgenden Patentansprüche heranzuziehen, um den wahren Schutzbereich und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.

Claims

Hermetischer Verdichter (20; 60), umfassend: ein Gehäuse (21), das sich im Allgemeinen längs einer Achse erstreckt; einen Elektromotor (24) und eine Pumpeneinheit (30), die im Gehäuse (21) untergebracht sind, wobei der Elektromotor (24) eine Welle (26; 62) zum Antreiben der Pumpeneinheit (30) antreibt; wobei die Welle (26; 62) mit einem Ölkanal (28) längs mindestens eines Teils der Länge der Welle (26; 62) bereitgestellt wird; einen Ölbehälter (38; 68), der mit dem Ölkanal (28) kommuniziert, wobei der Ölbehälter (38; 68) vertikal über einer untersten Wand des Gehäuses (21) angeordnet ist; wobei die Gehäuseachse nicht parallel zu einer Horizontalebene, und nicht senkrecht zu der Horizontalebene, liegt; und der Ölbehälter (38; 68) in Form einer Struktur an einem Ende des Gehäuses (21) bereitgestellt wird, und zwar an einem Ende fern von der Pumpe (30); und der Behälter (38; 68) eine Bodenwand (50) umfasst, die sich längs einer Ebene erstreckt, die nicht parallel zu einer Mittelachse der Welle (26; 62) liegt.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 1, bei dem die Pumpeneinheit (30) eine Spiralverdichtereinheit ist.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 1, bei dem die Achse in Bezug auf die Horizontale einen Winkel zwischen 0 und 60 Grad aufweist.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 1, bei dem die Struktur des Behälters (38; 68) an einer Abschlusskappe (27) des Gehäuses (21) befestigt ist.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 4, bei dem der Behälter (68) an einem Lager (66) befestigt ist, das zur Lagerung der Welle (62) dient.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 1, bei dem die Bodenwand (50) sich von der Abschlusskappe (27) aus und von der Mittelachse der Welle (26; 62) weg nach unten erstreckt.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 6, bei dem eine Innenwand (40) des Behälters (38) sich zur Definition des Behälters (38) von der Bodenwand (50) aus nach oben erstreckt.
Verdichter nach Anspruch 7, bei dem ein Ölansaugrohr (42; 70) sieh von der Welle (26; 62) aus nach hinten erstreckt und einen Einlass (44) an einem Ende aufweist, das mit einem Zwischenraum zu der Pumpeneinheit (30) angeordnet ist, wobei der Ölbehälter (38; 68) eine ausreichende Schmierstoffmenge enthält, so dass der Einlass (44) des Ölansaugrohres (42; 70) in Öl eingetaucht ist, wenn der Verdichter (20; 60) gestoppt wird.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 8, bei dem ein Ölschleuderring (34) an dem Ölansaugrohr (42) befestigt ist und sich in einer Schmierstoffmenge dreht, die in einem unteren Teil des Gehäuses (21) aufgenommen wurde.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 9, bei dem ein Prallblech (45; 53) angeordnet ist, das sich in einer Richtung mit mindestens einer vertikalen Komponente erstreckt, und zwar über dem Behälter (38).
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 10, bei dem die Richtung des Prallbleches (53) auch eine horizontale Komponente umfasst.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 1, bei dem die Gehäuseachse nicht parallel zu einer Horizontalebene liegt, wobei der Behälter (38; 68) die Aufnahme eines Ölansaugrohres (42; 70) umfasst, das sich von der Welle (26; 62) aus nach hinten erstreckt; wobei das Ölansaugrohr (42; 70) einen Einlass (44) an einem Ende aufweist, das mit einem Zwischenraum zu der Spiralpumpeneinheit (30) angeordnet ist, wobei der Ölbehälter (38; 68) eine ausreichende Schmierstoffmenge enthält, so dass der Einlass (44) des Ölansaugrohres (42; 70) in das Öl eingetaucht ist, wenn der Verdichter (20; 60) gestoppt wird, und wobei ein Ölschleuderring (34; 64) befestigt wird, um sich in einer Schmierstoffmenge zu drehen, die in einem unteren Teil des Gehäuses (21) aufgenommen wurde.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 13, bei dem der Ölschleuderring (34) an dem Ölansaugrohr (42) befestigt ist.
Verdichter (20; 60) nach Anspruch 12, bei dem der Ölschleuderring (64) an der Welle (62) befestigt ist.