DE3238327A1

DE3238327A1 - Kompressor der spiralgliedbauart

Info

Publication number: DE3238327A1
Application number: DE19823238327
Authority: DE
Inventors: Murayama Hachigaya Shimizu Akira; Hazaki Niihari Ibaraki Eiichi; Tojo Hitachimachi Shimizu Kenji; Uchikawa Kusanagi Shimizu Naoshi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1983-05-11
Also published as: US4473343A; KR860000182B1; DE3238327C2; JPS5867984A; JPS6249474B2; KR840002074A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Bekanntlich hat ein Kompressor der Spiralgliedbauart ein umlaufendes und ein feststehendes Spiralglied. Das umlaufende Spiralglied besteht aus einer Endplatte und einem Steg, der längs einer Abwicklungskurve (Involute) oder einer sich einer solchen Kurve annähernden Kurve gebildet ist sowie von der Endplatte aufrecht absteht. Das feststehende Spiralglied ist ähnlich wie das umlaufende Spiralglied aufgebaut, jedoch zusätzlich mit einer Auslaßöffnung versehen. Das umlaufende Spiralglied und das feststehende Spiralglied sind mit ihren Stegen ineinandergreifend zusammengebaut und in einem Gehäuse mit einer Ansaugöffnung untergebracht. Ein Oldhamring, der ein Drehen des umlaufenden Spiralglieds um seine eigene Achse verhindert, befindet sich zwischen dem umlaufenden Spiralglied und dem Gehäuse oder zwischen dem umlaufenden Spiralglied und dem feststehenden Spiralglied. In Betrieb wird das umlaufende Spiralglied durch eine Kurbelwelle zum Umlaufen derart angetrieben, daß es keine Drehung um seine eigene Achse macht, so daß das Volumen einer zwischen den beiden Spiralgliedern gebildeten Kammern kontinuierlich geändert wird. Dies bewirkt eine ein Fluid in der Kammer verdrängende Pumpwirkung. Ein Kompressor der beschriebenen Art ist beispielsweise in der US-PS 4 065 279 beschrieben.

Eine weitere Art von Spiralgliedkompressor enthält eine senkrechte Kurbelwelle mit einem Gegengewicht zwischen dem Kurbelteil und dem Wellente.il der Kurbelwelle. Bei diesem Spiralgliedkompressor wird der Kurbelteil der Kurbelwelle von einem im umlaufenden Spiralglied angeordneten ersten Lager aufgenommen, während die Wellenteile der Kurbelwelle von zwei Lagern gelagert werden, d.h. einem zweiten Lager und einem dritten Lager, die am Rahmen des Kompressors angeordnet sind. Zusätzlich ist eine Zwischenkammer zwischen dem umlaufenden Spiralglied und dem

Rahmen gebildet und wird auf einem Druck zwischen dem Auslaßdruck und dem Änsaugdruck gehalten. Das Gegengewicht befindet sich in dieser Zwischenkammer.

Bisher hatte bei dieser Art von Kompressor der Kurbelteil der Kurbelwelle einen kleineren Durchmesser als der Wellenteil, um der Forderung nach einer Verringerung des Stoßes zu genügen, der beim Anfahren des Kompressors im exzentrischen Kurbelteil erzeugt wird, und um der Forderung nach einer Größenverringerung des Kompressors insgesamt zu genügen. Bei Betrieb wirkt der Auslaßgasdruck auf die obere Endfläche des Kurbelteils der Kurbelwelle und auf die untere Endfläche des Wellenteils der Kurbelwelle. Da, wie oben ausgeführt, der Kurbelteil einen kleineren Durchmesser als der Wellenteil hat, übersteigt die auf die Kurbelwelle ausgeübte aufwärts gerichtete Axialkraft die auf sie ausgeübte abwärts gerichtete Axialkraft. Folglich wird eine hohe Belastung auf das Schublager ausgeübt, das zusammen mit dem ersten Lager als Einheit ausgebildet ist und von der oberen Endfläche des Gegengewichts berührt wird. Daraus ergibt sich häufig ein schneller Verschleiß oder schlimmstenfalls ein Fressen des Schublagers.

Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Lagervorrichtung für einen Kompressor der Spiralgliedbauart, bei der ein schneller Verschleiß und ein Fressen des Schublagers, bedingt durch eine Veränderung des Innendrucks des Kompressors, beseitigt sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lagervorrichtung für einen Kompressor der Spiralgliedbauart, bei der nur die abwärts gerichtete Kraft, die durch das Gewicht der Kurbelwelle und das Gewicht des Motorrotors erzeugt wird, als axiale Belastung an der Kurbelwelle auf das Schublager ausgeübt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lagervorrichtung für einen Kompressor der Spiralgliedbauart, die

die Notwendigkeit für ein Schublager beseitigt, das zur Aufnahme der aufwärts gerichteten Schubbelastung dient.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ünteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungs beispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt eines Spiralgliedkompressors mit einer Lagervorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten senkrechten Schnitt eines Kurbelwellenteils eines Spiralgliedkompressors mit einer Lagervorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung:

Gemäß der Zeichnung hat ein Kompressor der Spiralgliedbauart ein Gehäuse 1A mit einer Kammer 1, die ein feststehendes Spiralglied 2 und ein umlaufendes Spiralglied 3 aufnimmt. Das feststehende Spiralglied 2 besteht aus einer Endplatte 4 und einem spiralförmigen Steg 6, der von einer Fläche der Endplatte 4 aufrecht absteht. In ähnlicher Weise besteht das umlaufende Spiralglied 3 aus einer Endplatte 5 und einem spiralförmigen Steg 7, der von einer Fläche der Endplatte 5 aufrecht absteht. Die Spiralglieder 2 und 3 sind so zusammengebaut, daß ihre Stege 6, 7 ineinandergreifen. Das umlaufende Spiralglied 3 ist an seiner Unterseite mit einem ersten Radiallager 8 versehen, in das der Kurbelteil 9b einer Kurbelwelle 9 eingreift. Der Kurbelteil ist mit einer gegebenen Exzentriztiät gegenüber der Achse des Wellenteils 9a der Kurbelwelle 9 ausgebildet.

Der Wellenteil 9a der Kurbelwelle 9 ist von einem oberen Radiallager (zweites Radiallager) 11 gelagert, während ein unteres

Radiallager (drittes Radiallager) 12 an einem Rahmen 10 des Kompressors befestigt ist.

Die Kurbelwelle 9 kann von einem Elektromotor 13 angetrieben werden. Wenn die Kurbelwelle 9 rotiert, läuft das umlaufende Spiralglied 3 um und wird an einer Drehung um seine eigene Achse durch das Zusammenwirken eines Oldhamrings 14 mit einem Oldhamkeil 15 gehindert. Als Ergebnis des Umlaufens des umlaufenden Spiralglieds 3 wird ein durch ein Ansaugrohr 16 angesaugtes Gas zwischen dem umlaufenden Spiralglied 3 und dem feststehenden Spiralglied 2 verdichtet, durch eine Auslaßöffnung 17 in die Kammer 1 gedrückt und dann durch ein Auslaßrohr 18 zur Außenseite des Kompressors geliefert. Als Folge der Verdichtung des Gases zwischen den Spiralgliedern 2 und 3 wird durch das umlaufende Spiralglied 3, das erste Radiallager 8 und den Kurbelteil 9b der Kurbelwelle 9 auf den Wellenteil· 9a der Kurbelwelle 9 eine Belastung ausgeübt. Diese Belastung wird von den jeweiligen Radiallagern 11 und 12 aufgenommen. Zwei exzentrische innere ölkanäle 19a und 19b sind in der Kurbelwelle 9 axial ausgebildet. Diese ölkanäle sind gegenüber der Achse des Wellenteils 9a so geneigt, daß die Versetzung gegenüber der Achse des Wellenteils zu den oberen Enden dieser ölkanäle hin allmählich zunimmt. Wenn daher die Kurbelwelle 9 rotiert, wird Schmieröl von einer am Boden der Kammer 1 gebildeten Kammer durch die Fliehkraftpumpwirkung nach oben gesaugt und zu den Radiallagern 8, 11 und 12 zu deren Schmierung geliefert.

Die Konstruktion des Schmiermechanxsmus für die Radiallager 8, 11, 12 wird im einzelnen in Verbindung mit Fig. 2 erläutert. Die Speisung des Radiallagers 8 für das umlaufende Spiralglied 3 mit Schmieröl erfolgt in der unten erläuterten Weise. Das Schmieröl wird vom Boden der Kammer 1 durch die Zentrifugalpumpwirkung des exzentrischen ölkanals 19b nach oben gesaugt und in eine Kammer 20 eingeführt, die durch das obere Ende des Kurbelteils 9b der Kurbelwelle 9, das Radiallager 8 und das umlaufende Spiralglied 3 gebildet ist. Das in die Kammer 20 eingeführte Schmieröl wird dann durch eine in der Außenumfangs-

fläche des Kurbelteils 9b ausgebildete axiale Ölnut 21 zum Radiallager 8 des umlaufenden Spiralglieds 3 geliefert und schmiert hierdurch das Radiallager 8 und den Kurbelteil 9b. Das Schmieröl wird nach der Schmierung des Radiallagers 8 in eine Zwischenkammer 25 entleert, die durch den Rahmen 10 und das umlaufende Spiralglied 3 gebildet ist. Diese Entleerung erfolgt durch eine Ringnut 23 in der Verbindungsstelle zwischen dem Kurbelteil 9b und einem Gegengewicht 22 der Kurbelwelle 9.

Die Zufuhr des Schmieröls zum zweiten Radiallager 11, das den Wellenteil 9a der Kurbelwelle 9 lagert, erfolgt durch Ansaugen des Schmieröls durch den exzentrischen ölkanal 19b und durch anschließendes Liefern des Schmieröls durch eine Öllieferöffnung 26, die mit dem exzentrischen ölkanal 19b in Verbindung steht, und durch eine axiale ölliefernut 27, die mit der Öllieferöffnung 26 in Verbindung steht und in der Außenumfangsflache des Wellenteils 9a ausgebildet ist. Das Schmieröl wird nach dem Schmieren des zweiten Radiallagers 11 durch eine Ringnut 28 in der Verbindungsstelle zwischen dem Wellenteil 9b und dem Gegengewicht 22 in ein Schublager 29 eingeführt, das mit dem zweiten Radiallager 11 an dessen Oberseite einstückig ausgebildet ist. Dann wird das Schmieröl in die Zwischenkammer 25 entleert. Ein Teil des Schmieröls, welches das zweite Radiallager 11 geschmiert hat, wird von dessen unterem Ende aus in eine Entleerungskammer 30 entleert, die durch den Wellenteil 9a, den Rahmen 10, das zweite Radiallager 11 und das dritte Radiallager 12 gebildet ist, und wird dann durch eine im Rahmen 10 ausgebildete Ölentleerungsöffnung 31 in die Kammer T entleert.

Das in die Zwischenkammer 25 entleerte öl wird dann durch eine im umlaufenden Spiralglied 3 ausgebildete kleine Bohrung 32 in den Eingriffsteil der beiden Spiralglieder 2, 3 eingeführt. Folglich wird der Druck in der Zwischenkammer 25 auf einer Höhe zwischen dem Auslaßdruck und dem Ansaugdruck gehalten. Daher erfolgt die Zufuhr des Schmieröls zum zweiten Radiallager 11 und zum Radiallager 8 des umlaufenden Spiralglieds 3 durch die Summe der Druckdifferenz zwischen dem Auslaßdruck und dem Zwischendruck

und dem durch die Zentrifugalpumpwirkung des exzentrischen Ölkanals 19b erzeugten Druck. Die Zufuhr des Schmieröls zum dritten Radiallager 12 erfolgt durch Ansaugen des Schmieröls durch den exzentrischen ölkanal 19a und durch anschließendes Liefern des Schmieröls in eine öllieferöffnung 33, die mit dem ölkanal 19a und einer axialen ölliefernut 34 in Verbindung steht, die in der Außenumfangsflache des Wellenteils 9a ausgebildet ist. Nach dem Schmieren des dritten Radiallagers 12 wird ein Teil des Schmieröls vom oberen Ende des Radiallagers 12 durch eine ölauslaßkammer 30 und eine ölauslaßöffnung 31 in die Kammer 31 entleert, während der andere Teil des Schmieröls vom unteren Ende des Radiallagers 12 unmittelbar in die Kammer 1 entleert wird. Die axialen ölliefernuten 21, 27 und 34 sowie die öllieferöffnungen 26 und 33 sind gegenüber der Richtung der Belastung des Fluiddrucks, der in radialer Richtung auf die Kurbelwelle 9 wirkt, gegeneinander versetzt. Im einzelnen ist die ölliefernut 21, gesehen in Drehrichtung der Kurbelwelle 9, um 90° vor der Richtung der durch den Fluiddruck erzeugten Belastung ausgebildet. Die ölliefernut 27 ist gegenüber der ölliefernut 21 um 180° versetzt, während die ölliefernut 34 gegenüber der ölliefernut 27 um 180° versetzt ist.

Eine Ringnut 35 und eine mit dieser in Verbindung stehende schraubenförmige Nut 36 sind gegenüber der Zwischenkammer 25 in der Seite des zweiten Radiallagers 11 vorgesehen. Die Ringnut 35 steht über einen öllieferkanal 37 mit dem exzentrischen ölkanal 19b in Verbindung. Die Nut 36 steht, wie oben ausgeführt, mit ihrem einen Ende mit der Ringnut 35 in Verbindung und erstreckt sich abwärts und schraubenförmig in Drehrichtung der Kurbelwelle 9, um im geschlossenen anderen Ende zu enden. Die Ringnut 35 und die schraubenförmige Nut 36 verhindern, daß das in der Kammer 1 befindliche Gas unter dem Entleerungsdruck durch das Radiallager 11 in die Zwischenkammer 25 strömt.

Erfindungsgemäß sind die Druckaufnahmefläche an der Kurbelwelle 9 zur Aufnahme des nach unten gerichteten Drucks für die Erzeugung der abwärts gerichteten Axialkraft und die Druckaufnahme-

fläche an der Kurbelwelle 9 zur Aufnahme des nach oben gerichteten Drucks für die Erzeugung der aufwärts gerichteten Axialkraft aus dem folgenden Grund im wesentlichen gleich groß gewählt.

Der Betrieb der Lagervorrichtung nach der Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.

Erfindungsgemäß haben der Wellenteil 9a und der Kurbelteil 9b der Kurbelwelle 9 gleich große Durchmesser. Daher sind die Flächengröße A₁ der unteren Endfläche 9d der Wellenteils 9a und die Flächengröße A„ der oberen Endfläche 9u des Kurbelteils 9b gleich groß,wobei beide Endflächen 9d und 9u gemeinsam dem in der Kammer 1 herrschenden Auslaßdruck ausgesetzt sind. In ähnlicher Weise sind die Flächengröße A_ der unteren Fläche 22d des Gegengewichts 22 und die Flächengröße A. dessen oberer Fläche gleich groß,wobei diese Flächen 22d und 22u gemeinsam dem zwischen dem Ansaugdruck und dem Auslaßdruck liegenden Druck ausgesetzt sind. Somit sind die entgegengesetzten axialen Kräfte, die durch den Fluiddruck auf die Kurbelwelle 9 ausgeübt werden, selbst dann ausgeglichen, wenn der Auslaßdruck schwankt, so daß nur die durch das Gewicht der Kurbelwelle 9 und das Gewicht des Rotors des Elektromotors erzeugte axiale Kraft W als abwärtsgerichtete axiale Belastung auf die Kurbelwelle 9 ausgeübt werden. Die abwärts gerichtete axiale Belastung W wird durch das am zweiten Radiallager 11 ausgebildete Schublager 29 aufgenommen. Es ist somit ersichtlich, daß bei der Lagervorrichtung nach der Erfindung das Schublager 29 frei von den Problemen des schnellen Verschleisses und des Fressens frei ist, da die durch die Gewichte der Kurbelwelle 9 und des Rotors des Elektromotors erzeugte abwärts gerichtete axiale Belastung W ausreichend klein ist. Es ist ferner nach der Erfindung nicht erforderlich, ein Schublager auf der Unterseite des ersten Radiallagers 8 des Kurbelteils 9b vorzusehen, da die axiale Belastung auf die Kurbelwelle nur nach unten ausgeübt wird.

BAD ORIGINAL

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird auf die Kurbelwelle nur eine kleine axiale Belastung nach unten ausgeübt, die durch die Gewichte der Kurbelwelle und des Rotors des Elektromotors erzeugt wird. Folglich muß das Schublager nur eine kleine abwärts gerichtete axiale Belastung aufnehmen, so daß das Fressen und der schnelle Verschleiß dieses Schublagers in vorteilhafter Weise vermieden werden.

Die Erfindung kann beispielsweise bei einem Kompressor der Spiralgliedbauart mit einem Lager der Wälzlagerbauart angewendet werden.

Claims

Patentanwälte 8l- 34.23 WCU .'iüu) _ .-' \: 15. Okt. 19 82 BEETZ & PARTNER .:.-.- .:.-. .. ... Mnsdorfstr, 10, SOO.Q Miinchtn 22 HITACHI, LTD., Tokyo Japan Kompressor der Spiralgliedbauart Ansprüche

1. Kompressor der Spiralgliedbauart

- mit einem feststehenden Spiralglied,

- mit einem umlaufenden Spiralglied, das gegenüber dem feststehenden Spiralglied umläuft,

- mit einer Kurbelwelle, die das umlaufende Spiralglied umlaufen läßt und einen Kurbelteil, einen Wellenteil und ein dazwischenliegendes Gegengewicht aufweist,

- mit einem ersten Lager, das am umlaufenden Spiralglied vorgesehen ist und den Kurbelteil der Kurbelwelle aufnimmt,

- mit einem zweiten und einem dritten Lager, die den Wellenteil der Kurbelwelle lagern,

- mit einem Schublager, das mit dem Gegengewicht in Berührung steht und die auf die Kurbelwelle ausgeübte axiale Kraft aufnimmt, und

- mit einer Zwischenkammer, die an der Rückseite des umlaufenden Spiralglieds angeordnet ist und das Gegengewicht aufnimmt,

- wobei der Druck in der Zwischenkammer zwischen dem Änsaugdruck und dem Auslaßdruck liegt,

gekennzeichnet

- durch eine Einstelleinrichtung, die die auf die Kurbelwelle

(9) ausgeübte axiale Belastung einstellt und folgendes umfaßt:
81-A 7147-02

die obere Endfläche (9u) des Kurbelteils (9b) und die untere Endfläche (9d) des Wellenteils (9a) , die dem Auslaßdruck ausgesetzt sind, und die obere Endfläche (22u) und die untere Endfläche (22d) des Gegengewichts (22) , die dem Zwischendruck ausgesetzt sind,

- wobei die Summe der Druckaufnahmeflächengröße der oberen Endfläche (9u) des Kurbelteils (9b) und der oberen Endfläche (22u) des Gegengewichts (22) im wesentlichen gleich der Summe der Druckaufnahmeflächengröße der unteren Endfläche (9d) des Wellenteils (9a) und der unteren Endfläche (22d) des Gegengewichts (22) ist, so daß die axiale Kraft nur in einer axialen Richtung auf die Kurbelwelle (9) ausgeübt wird.

2. Lagervorrichtung für einen Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Einstelleinrichtung, die obere Endfläche (9u) des Kurbelteils (9b) und die untere Endfläche (9d) des Wellenteils (9a), die gemeinsam dem Auslaßdruck ausgesetzt sind, gleich große Druckaufnahmeflächengräßen haben.

3. Lagervorrichtung für einen Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Einstelleinrichtung, die obere Endfläche (22u) und die untere Endfläche (22d) des Gegengewichts (22), die gemeinsam dem Zwischendruck ausgesetzt sind, gleich große Druckauf nahmeflächen!';roßen haben.

4. Lagervorrichtung für einen Kompressor nach einem der Ansprüche bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Schublager (29) am oberen Ende des zweiten Lagers

(11) derart angeordnet ist, daß es in Berührung mit der unteren Endfläche (22d) des Gegengewichts (22) gehalten wird.

BAD ORIGfNAL

5. Lagervorrichtung für einen Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Bestandteile des Kompressors in einem geschlossenen Gehäuse (1A) aufgenommen werden.