DK166889B1 - Kapslet kompressor med vandret krumtapaksel - Google Patents

Description

i DK 166889 B1 o

Den foreliggende opfindelse angår en kapslet kompressor med vandret krumtap og nærmere bestemt en oliepumpe til en vandret roterende kompressortype.

Vandret roterende kompressortyper anvendes ofte i 5 køleskabe på grund af muligheden for ekstra fordele i sammenligning med lodrette kompressortyper i form af effektivt rumfang af køleskabet.

I kompressorer med vandret krumtapaksel kan oliecirkulationen ikke gennemføres med de metoder, der sædvan-10 ligvis anvendes ved kompressorer med lodret krumtapaksel, dvs. ved at tilvejebringe en centrifugalpumpe ved den nedre ende af krumtapakselen nedsænket i olie ved den nedre del af kapselen, og som tvinger olien gennem krumtapakselen op til de dele, der kræver smøring. Til smøring 15 af kompressorer med vandret krumtapaksel er der behov for at løfte olien fra sumpen til krumtapakselen, hvorfra den tilføres til lejerne og andre dele, som kræver smøring.

En tidligere fremgangsmåde til at løfte og cirkulere olien er foreslået i US patentskrift nr. 4.449.895, der 20 omhandler en kapslet kompressor af vandret roterende type, hvis smøresystem omfatter et krumt rør, der strækker sig til oliesumpen ved bunden af kapselen, og en spiralviklet fjeder, som roterer inden i dette krumme rør. Den spiralviklede fjeder har sin ene ende forbundet med krumtapakse-25 len, mens dens anden ende er nedsænket i olien.

Når krumtapakselen drives, får den den spiralviklede fjeder til at rotere og løfte olien gennem den ringformede kanal, som er dannet mellem fjederens viklinger og rørets indre omkredsoverflade. Olien føres ind i et trykkammer 30 ved enden af underlejet og tilføres så til underlejet, excentrikken og hovedlejet ved hjælp af olieriller lavet i krumtapoverfladen.

Selv om dette system sikrer en kontinuerlig tilførsel af olie til lejer og excentrik, giver det anledning 35 til ekstra mekaniske tab i kompressoren.

2 DK 166889 B1

O

Disse mekaniske tab forårsages af friktionen mellem fjederens viklinger og den indre overflade af olierøret.

Et andet problem ved denne løsning er, at kapselen nødvendigvis må være længere, fordi der kræves mere ind-5 vendig plads til montering af olierøret ved enden af underlejet. Udover den større materialemængde (stålplade), der kræves til dannelse af kapselen, bevirker denne længdeforøgelse en mere intensiv overhedning af indsugningsgassen og en deraf følgende formindskelse af kompressorens volu-10 metriske virkningsgrad. Denne overhedning skyldes varme-overføring fra den komprimerede gas, der udledes ved høj temperatur i kapselen, til indsugningsgassen. Indsugningsgassen indtages gennem forbindelsesrøret (inden i kapselen) . Jo længere dette rør er, des større varmemængde overføres 15 gennem dets væg og des større bliver overhedningen af indsugningsgassen.

Endnu et problem ved denne løsning angår de store omkostninger, der er forbundet med fremstilling af den op-viklede fjeder, eftersom en tråd med ikke-cirkulært tvær-20 snit kræver specielle foranstaltninger til dens fremstilling.

En anden kendt fremgangsmåde til at løfte og cirkulere olien er foreslået i US patentskrift nr. 4.472.121, der omhandler et smøresystem til en. kompressor af vandret roterende type, i hvilket smøreolien,der er opsamlet i 25 bunden af kapselen, tvinges ind i en smøreboring udformet centralt og aksialt i krumtapakselen ved den virkningsfulde brug af den kølemiddelgaspulsation under højtryk, som udledes fra kompressionskammeret. Til dette formål er kompressoren forsynet med: et smøreolietilførselsrør, hvis 30 ene ende står i forbindelse med smøreboringen i krumtapakselen, og hvis anden ende udmunder i smøreolien i oliesumpen, og et kølemiddelgasudledningsrør, hvis ene ende er indsat inden i den ende af smøreolietilførselsrøret, som udmunder i oliesumpen, og hvis anden ende er i forbindelse 35 med kølemiddelgassen, der udledes fra kompressionskammeret.

3

O

DK 166889 B1 Når kølemiddelgassen udledes fra udledningsrøret ind i enden af olietilførselsrøret (som udmunder i oliesumpen) , tvinges smøreolien, som er opsamlet i bunden af kapselen, blandet med kølemiddelgas ind i smøreolietilfør-5 selsrøret gennem det mellemrum, der er dannet ved de overlappende endedele af de to rør. Smøreolien oplagres i en oliesamler og fordeles gennem en central smøreboring til de dele, der kræver smøring.

Til trods for dets simple opbygning og lave omkost-10 ninger har dette system den ulempe, at det frembyder en utilstrækkelig smøring i kompressorens startøjeblik, fordi kølemiddelgastrykket i udledningsrøret er utilstrækkeligt til at tvinge olien, der er opsamlet i oliesumpen, ind i olietilførselsrøret og til at løfte den op til krumtap-15 akselen. Denne utilstrækkelige smøring medfører foruden at forårsage støj på grund af kontakten mellem metalliske dele et tidligt slid af kompressorkomponenterne.

En anden ulempe ved denne indretning er, at den får kølemidlet til at blive absorberet af olien, hvilket for-20 mindsker dennes viskositet og derfor ændrer smøretilstanden for lejerne. Denne absorption af kølemiddel i olien bevirker også en formindskelse af den kølemiddelmængde, der cirkulerer i kølesystemet, hvilket medfører en formindskelse af virkningsgraden for dette system.

25 En anden uønsket virkning af dette system angår tryktabene i kølemiddelgassen ved udledningen. Disse tryktab påvirker direkte kompressorens elektriske energiforbrug og følgelig dens virkningsgrad.

Endelig omhandler US patentskrift nr. 4.568.253 30 en oliepumpe til en kapslet roterende kompressor med vandret krumtapaksel. Dens krumtaphus er forsynet med en lodret kanal i forbindelse med oliesumpen. Krumtappen omfatter: en del med formindsket diameter, som sammen med krumtaphuset danner et ringformet kammer, og et par vinkelmæssigt 35 modsat forløbende skrueformede riller i forbindelse med det ringformede kammer. Ved rotation af krumtapakselen

O

4 DK 166889 B1 udvikles et lavtryksområde i det ringformede kammer, som får smøremiddel til at blive suget opad gennem krumtaphuskanalen og ind i det ringformede kammer. Smøremiddel afgives så af de skrueformede riller langs de modstående 5 endedele af krumtapakselen, idet det smører lejer og andre bevægelige dele i kompressoren.

Til trods for, at den har en simpel konstruktion og lave omkostninger, frembyder denne pumpe i praksis nogle problemer. De skrueformede riller i krumtappens endedele 10 formindsker den effektive lejeflade af lejet, der allerede er formindsket af den mellemliggende forsænkede del af krumtapakselen, hvilket forøget lejetrykket og dermed sliddet af krumtapakselen og lejet.

Et andet besværligt træk, som må nævnes, er, at 15 oliestrømmen i dette system påvirkes alvorligt af tilstedeværelsen af kølemiddelgas, hvilket hovedsagelig indtræffer, når kompressoren starter. Denne kølemiddelgas frigives fra olien, når kompressoren standser, og danner gasbobler, som tilbageholdes i lejet og i krumtaphuskana-20 len. Når kompressoren starter, får det lavtryk, der skabes mellem krumtapakselen og lejet, boblerne til at udvide sig, hvilket medfører nogen forsinkelse i opsugningen og afgivelsen af olien til lejet, hvilket gør dets smøring vanskelig.

25 Det er et formål for den foreliggende opfindelse at angive et smøresystem til en kapslet kompressor med vandret krumtapaksel, som er i stand til at råde bod på de førnævnte mangler, samt at tilvejebringe en pumpe med lavt energiforbrug, som afgiver en kontinuerlig og tilstrækkelig oliestrøm 30 til smøring af kompressoren uden at påvirke dens virkningsgrad, som er selvansugende og i stand til at tilvejebringe en effektiv smøring, når kompressoren starter, og tilføre olien til lejerne hurtigt og uafhængigt af kølemiddelgassen, som er tilbageholdt i smøringskredsløbet, som optager lille 35 plads i længderetningen og udsender et lavt støjniveau, og som er af simpel konstruktion og kan fremstilles med lave omkostninger.

O

5 DK 166889 B1

Dette opnås med en kapslet kompressor med vandret krumtapaksel af den art, der omfatter: en kompressorenhed indbefattende en cylinder, som rummer et stempel, hvilket stempel drives af en krumtapaksel, som er understøttet af 5 et hovedleje og et underleje, en elektromotor, som drejeligt driver krurotapakselen, en oliepumpe, som er dannet omkring en del af krumtapakselen og i fluidumforbindelse med oliesumpen og med de dele af enheden, som kræver smøring, og en hermetisk kapsel omsluttende kompressorenheden, elektromo-10 toren, oliepumpen og smøreoliesumpen, og som der ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at oliepumpen omfatter en cylindrisk og excentrisk del af krumtapakselen, der er anbragt på en sådan måde, at den glider inden i et tilsvarende cylindrisk hus, hvilket hus er koncentrisk med den geome-15 triske akse for krumtapakselen og er anbragt i et af lejerne eller i et frontdæksel til underlejet, mindst ét krumt og aflangt bladelement med en bredde svarende til den aksiale længde af det cylindriske hus og med mindst én af sine kanter befæstet til væggen i det cylindriske hus og forløbende ΡΩ · · gennem berøringspunktet mellem det cylindriske hus og den excentriske del, så at det afgrænser et tilgangs- og et trykkammer, ét i hvert af de rum i det cylindriske hus, som er afgrænset mellem befæstelsespunktet for bladelementet og det nævnte berøringspunkt, idet tilgangskammeret er i flui- pe dumforbindelse med smøreolien, der er opsamlet i oliesumpen, og trykkammeret er i fluidumforbindelse med de dele af krumtapakselen og lejerne, som kræver smøring.

Ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen består Hadelementet af en plastmaterialefolie, som er 30 varmemodstandsdygtig og forenelig med mediets kemiske betingelser.

Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen er bladelementet af et metal med egenskaberne bøjelighed, slid- og udmattelsesmodstandsdygtighed.

35 En sådan oliepumpe udviser faktiske fortrængnings træk, eftersom dens strøm kun afhænger af rumfanget, der fortrænges af excentrikken.

6 DK 166889 B1 o

Modsat nogle af de før beskrevne systemer anvender denne indretning ikke viskositetseffekten eller virkningen af centrifugalkraft til at opsuge og løfte olien, hvilket foruden at meddele det selvansugende træk muliggør en ef-5 fektiv smøring af lejerne, når kompressoren starter, eftersom olien tilføres hurtigt og selv ved tilstedeværelse af kølemiddelgas i smørekredsløbet.

Et andet gunstigt trask hos denne indretning er, at den har lavt energiforbrug og lavt støjniveau, eftersom 10 friktionsoverfladerne er betydeligt reducerede, og de krævede frigange mellem delene er rimeligt store.

En anden speciel fordel ved denne pumpetype er, at den afgiver en kontinuerlig oliestrøm, som let kan tilpasses til kompressorenhedens behov ved kun at ændre excentri-15 citeten, diameteren eller længden af den excentriske del uden på følgelig måde at påvirke energiforbruget.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra nogle foretrukne udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, på hvilken 20 fig. 1A og IB viser delvise lasngdesnit gennem en kapslet kompressor med vandret krumtapaksel ifølge to foretrukne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse, fig. 2 set forfra den i fig. IB viste kompressor set i retning af pilen "A" i fig. IB, 25 fig. 3 et snit gennem den i fig. 1A eller IB viste kompressor langs linien B-B' i fig. 1A og IB, fig. 4, 5 og 6 snit langs linien C-C1 i fig. 1A og visende oliepumpen i funktion, fig. 7 et snit langs linien C-C i fig. 1A og visende 30 en anden konstruktion af den i fig. 1A viste oliepumpe, og fig. 8 og 9 snit langs linien C-C i fig. IB og visende to forskellige konstruktioner af den i fig. IB viste oliepumpe.

35 Med henvisning til de ovennævnte figurer omfatter den kapslede kompressor af vandret roterende type i det væsentlige en kompressorenhed 1 og en elektromotor 2 begge monteret inden i en kapsel 3.

7

O

DK 166889 B1

Kompressorenheden 1 omfatter en cylinderblok 4, et hovedleje 5 og et underleje 6. Hovedlejet 5 og underlejet 6 er skruet på cylinderblokken 4 og understøtter en krumtapaksel 7, som driver et rullende stempel 8 inden i en 5 cylinder 9 udformet i cylinderblokken 4.

Kompressorenheden 1 omfatter ligeledes en forskydelig vinge 10, som er fastholdt i en slids 11 i cylinderblokken 4. Vingen 10 tvinges radialt mod det rullende stempel 9 ved hjælp af en fjeder 12, så at den forskydes gennem 10 slidsen 11 mod stempeloverfladen.

Vingen '10 afgrænser med det rullende stempel 9 og med flangedelene 13 og 14 af hovedlejet 5 og underlejet 6 tætte kamre for indsugning 15 og kompression 16, som henholdsvis er forbundet med et indsugningstilgangsrør 17 og 15 et udledningsrør 18, begge svejsede til kompressorens kapsel 3. Indsugningstilgangsrøret 17 er direkte forbundet med indsugningskammeret 15 gennem dets indvendige fremspring 19, og udledningsrøret 18 står i forbindelse med kompressionskammeret 16 via det indvendige rumfang af kapselen 3.

20

Kompressorenheden 1 drives af elektromotoren 2, som omfatter en stator 20 med viklinger 21 og en rotor 22 fastgjort på krumtapakselen 7.

Med speciel henvisning til fig. 1A har krumtapakselen 7 en cylindrisk, excentrisk del 23 anbragt inden i 25 hovedlejet 5 eller underlejet 6. Den cylindriske, excentriske del 23 er anbragt på en sådan måde, at den kan glide inden i et cylindrisk hus 26. Dette hus 26 er koncentrisk med den geometriske akse for krumtapakselen 7 og ved den viste udførelsesform tilvejebragt i hovedlejet 5. Husdyb-30 den svarer til den aksiale længde af den excentriske del 23 af krumtapakselen 7.

I fig. IB har den excentriske del 23 af krumtapakselen 7 form af et cylindrisk, aksialt fremspring med formindsket diameter, som strækker sig fra endefrontfladen 35 24b af krumtapakselen 7. Som vist er det cylindriske hus 26 tilvejebragt i et frontdæksel 37 for underlejet 6 og er monteret til dettes frontende ved hjælp af en metallisk holder 27 eller andre midler.

8 DK 166889 B1

O

En mere detaljeret beskrivelse af denne udførelsesform er udeladt i den foreliggende beskrivelse, eftersom den godt vil kunne forstås ud fra beskrivelsen af fig. 1A.

Fig. 4 til 9 viser et bladelement 25, som er befæ-5 stet ved 31 til den cylindriske, indvendige overflade af huset 26 ved den ene (fig. 4,5,6,8,9) eller begge (fig. 7) kanter og forløber gennem berøringspunktet 28 mellem den cylindriske, excentriske del 23 og huset 26.

Som vist har bladelementet 25 den funktion at adskille 1Q et tilgangskammer 29 fra et trykkammer 30, hvis rumfang er begrænset af den overforliggende overflade af bladelementet 25 og den indvendige overflade af huset 26, af befæstelseskanten 31 for bladelementet 25 til den indvendige overflade af huset 26 og berøringspunktet 28 og af sidevæggene 15 af huset 26, af hvilke den ene i den i fig. 1A viste udførelsesform er dannet af sidefladen 24a af stemplet 8 og

Med henvisning til fig. 1A, 4, 5, 6 og 7 er tilgangskammeret 29 i oliepumpen forbundet med oliesumpen 34 i bunden af kapselen 3 ved hjælp af en sugekanal 33a, som er 20 lavet gennem flangen 13 på hovedlejet 5. Trykkammeret 30 er forbundet med en central olietilførsels boring 39 ved hjælp af en olieudledningsboring 38, som er anbragt radialt gennem den excentriske del 23 af krumtapakselen 7.

Fordelingen af olien fra den centrale olietilfør-25 seisboring 39 til overfladerne af hovedlejet 5 og underlejet 6 og til den indvendige overflade af det rullende stempel 8 sker ved hjælp af én eller flere radiale åbninger 38a (fig. 1A). Det skal bemærkes, at omkredsenden af olieudledningsboringen 38 (fig. 1A, 4, 5, 6 og 7) er 30 forsat i en lidt fremskudt vinkelposition i forhold til berøringspunktet 28 mellem den excentriske del 23 og den indvendige overflade af huset 26 for at gøre brug af hele det olierumfang, der fortrænges af pumpen.

35 9

O

DK 166889 B1

Med henvisning til fig. IB, 8 og 9 er tilgangskamme-ret 29 forbundet med oliesumpen 34 i bunden af kapselen 3 ved hjælp af et sugerør 33b.

Trykkammeret 30 er forbundet med underlejet 6 og 5 hovedlejet 5 ved hjælp af smøreriller, som kan have forskellige faconer.

I fig. IB og 8 er skrueformede riller 35 lavet i overfladen af krumtapakselen 7. Disse skrueformede riller 35 har den funktion at tilføre olien langs underlejet 6, 10 excentrikken 36 og hovedlejet 5 svarende til de sædvanlige metoder. Som vist i fig. 8 udledes olien, der fortrænges af pumpen, gennem den forreste ende af den skrueformede rille 35, som er forsat i en lidt fremskudt vinkelposition i forhold til berøringspunktet 28.

15 Fig. 9 viser et andet konstruktionseksempel, hvor olien, der fortrænges af pumpen, udledes gennem en rille 40. Denne rille 40 er lavet i den cylindriske indvendige overflade af frontdækselet 37 og i overfladerne af underlejet 6 og hovedlejet 5.

20 Et træk, som skal fremhæves/ er, at den frie kant af bladelementet 25 vist i fig. 4, 5, 6, 8 og 9 er tilstrækkelig bøjelig til at gøre olietrykket ens i hele rumfanget af trykkammeret 30, idet olie passerer forbi den frie kant.

Et andet træk, som skal nævnes angående fig. 4, 5, 6, 25 8 og 9, er, at bladelementet 25 kan have sin længde redu ceret afhængigt af dets materiale og tykkelse. I det tilfælde, hvor bladelementet 25 består af en plastfolie, kan dets længde reduceres/ forudsat at der er tilstrækkelig vedhæftning af folien til overfladen af den excentriske 30 del 23. Denne vedhæftning skyldes den oliefilm, der dannes i ved rotation af den excentriske del 23, og virker på en sådan måde, at den forlænger den folie lidt, som adskiller tilgangs- og tryksiden af pumpen.

I den i fig. 7 viste udførelsesform er det rumfang 35 olie, der er indesluttet mellem bladelementet 25 og den cylindriske overflade af den excentriske del 23 (repræsenteret ved området 41), underkastet et mellemliggende tryk 10 DK 166889 B1 o mellem tilgangskammeret 29’s og trykkanmeret 30's tryk, eftersom der forekommer olielækage gennem frigangen mellem bladelementet 25 og sidefladerne af huset 26. Olien afgives ved dette mellemliggende tryk fra området 41 via boringen 5 38 til olietilførselsboringen 39. Denne olielækage påvirker ikke pumpens virkningsgrad, eftersom den er irrelevant med hensyn til det effektivt fortrængte rumfang.

10 15 20 25 30 35

Claims (11)

11 DK 166889 B1 o Patentkrav.

1. Kapslet kompressor med vandret krumtapaksel (7) og omfattende en kompressorenhed (1) med en cylinder (9), som rummer et stempel (8)/ hvilket stempel drives 5 af krumtapakselen (7), som understøttes af et hovedleje (5) og et underleje (6), en elektromotor (2), som drejeligt driver krumtapakselen (7), en oliepumpe dannet omkring en del af krumtapakselen (7) og i fluidumforbindelse med oliesumpen (34) og med de dele af enheden (1), som 10 kræver smøring, og en hermetisk kapsel (3), som omslutter kompressorenheden (1), elektromotoren (2), oliepumpen og smøreoliesumpen (34), kendetegnet ved, at oliepumpen omfatter en cylindrisk og excentrisk del (23) af krumtapakselen (7), og som er anbragt på en sådan måde, at 15 den glider inden i et cylindrisk hus (26), hvilket hus (26) er koncentrisk med den geometriske akse for krumtapakselen (7) og tilvejebragt i et af lejerne (5 eller 6) eller i et frontdasksel (37) for underlejet (6) , mindst ét krumt og aflangt bladelement (25) med en bredde svarende til den 20 aksiale længde af det cylindriske hus (26), hvilket bladelement (25) har mindst den ene af sine kanter befæstet ved et punkt (31) i den indvendige overflade af huset (26) og forløber gennem berøringspunktet (28) mellem det cylindriske hus (26) og den excentriske del (23), så at det af-25 grænser et tilgangs- (29) og et trykkammer (30), ét i hvert af de rum i det cylindriske hus (26), som er afgrænset mellem befæstelsespunktet (31) for bladelementet (25) og berøringspunktet (28), idet tilgangskammeret (29) og trykkammeret (30) henholdsvis står i fluidumforbindelse med 30 smøreolien, der er opsamlet i oliesumpen (34), og med de dele af krumtappen (7) og lejerne (5 og 6), der kræver smøring.

2. Kapslet kompressor ifølge krav 1, kendete g- n e t ved, at bladelementet (25) består af plastmateriale- folie, som er varmemodstandsdygtig og forenelig med mediets kemiske betingelser. 35 DK 166889 B1 12 O

3. Kapslet kompressor ifølge krav 1, kendetegnet ved# at bladelementet (25) er af et metal med egenskaberne bøjelighed, slid- og udmattelsesmodstandsdygtighed.

4. Kapslet kompressor ifølge krav 1, kendete g-5 net ved, at oliepumpens tilgangskammer (29) er forbundet med oliesumpen (34) i bunden af kapselen (3) ved hjælp af en sugekanal (33a) lavet gennem hoved- (5) eller underlejet (6) .

5. Kapslet kompressor ifølge krav 1, kendete g-10 net ved, at oliepumpens tilgangskammer (29) er forbundet med oliesumpen (34) i bunden af kapselen (3) ved hjælp af et sugerør (33b).

6. Kapslet kompressor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykkammeret (30) er forbundet med en central 15 olietilførselsboring (39) ved hjælp af en olieudledningsboring (38) anbragt radialt gennem den excentriske del (23), idet den centrale olietilførselsboring (39) står i fluidumforbindelse med de dele af overfladen af krumtapakselen (7), som kræver smøring, ved hjælp af radiale åbninger 20 (38a), som er lavet i krumtapakselen (7).

7. Kapslet kompressor ifølge krav 1,kendetegnet ved, at trykkammeret (30) er forbundet med underlejet (6) og hovedlejet (5) ved hjælp af smøreriller.

8. Kapslet kompressor ifølge krav 7, kendete g-25 net ved, at smørerillerne er lavet i overfladen af krumtapakselen (7) i form af skrueformede riller (35).

9. Kapslet kompressor ifølge krav 7, kendetegnet ved, at smørerillerne (40) er lavet i den cylindriske indvendige overflade af frontdækslet (37) og i overfladen 30 af underlejet (6) og hovedlejet (5).

10. Kapslet kompressor ifølge krav 6, kendetegne t ved, at omkredsenden af olieudledningsboringen (38) er forsat i en lidt fremskudt vinkelposition i forhold til berøringspunktet (28) mellem den excentriske del (23) og 35 den indvendige overflade af huset (26).

11. Kapslet kompressor ifølge krav 1, kendete g- O 13 DK 166889 B1 net ved, at én af sidevæggene i det cylindriske hus (26) er dannet af en del af sidefladerne (24a) af stemplet (8) og/eller excentrikdelen (36) af krumtapakselen (7). 5 10 15 20 25 30 35