DE3345074C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor in Spiralbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem solchen, aus der JP-OS 57/73 886 bekannten Kom­ pressor ist an der Abgabeöffnung ein Ventil vorgesehen, das schließt, wenn der Kompressor zu fördern aufhört, um dadurch eine Umkehrung der Bewegung des umlaufenden Spiralelements aufgrund eines Fluidstroms von der Förderöffnung zur Ansaug­ öffnung zu verhindern. Bei geschlossenem Ventil gleicht sich der Druck zwischen dem Kompressorinnenraum und der Nieder­ druckseite aus, wodurch das vorher durch den vorhandenen Druckunterschied transportierte Öl zur Saugseite zurück­ fließt. Dadurch bleibt nur noch wenig Öl in dem Ölspeicher des geschlossenen Behälters, so daß beim erneuten Anlauf des Kompressors für die Schmierung der Lager und Gleitteile nicht genügend Öl zur Verfügung steht. Ein Weglassen des Ventils, um diesen Schmierölmangel zu beseitigen, würde zu der Gegenbewegung des umlaufenden Spiralelements, wie vor­ stehend erwähnt, führen.

Aus der DE-OS 21 65 849 ist ein Kreiselverdichter bekannt, in dessen Einlaßraum für ein Strömungsmittel eine innerhalb des Einlaßraums bewegbar angebrachte Kugel vorgesehen ist, die eine solche Größe und Masse besitzt, daß sie durch die Schwerkraft zur Abdichtung des Einlasses nach unten bewegbar ist, wenn kein Strömungsmittel in den Einlaßraum hineinströmt, daß sie aber bei einer nach innen gerichteten Strömung zur Öffnung des Einlasses nach oben bewegbar und dadurch in dem Einlaßraum schwebend haltbar ist, wobei sie weder den Boden noch das Kopfende des Einlaßraums berührt. Dadurch wird beim Stillstand ein Rückströmen des Strömungsmittels in die Saug­ leitung und dadurch eine Umkehrung der Drehbewegung des Kreiselverdichters vermieden.

Aus der GB-PS 9 12 119 ist ferner eine Saugpumpe bekannt, bei der zur Vermeidung eines Ölrückstroms in die Ansaugleitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, den Spiralkompressor der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß unter Vermeidung einer Gegenbewegung des umlaufenden Spiralelements bedingt durch rückströmendes Fluid immer aus­ reichend Schmieröl für die zu schmierenden Lager und Gleit­ teile gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Da bei dem erfindungsgemäßen Kompressor in Spiralbauweise ein Rückstrom des verdichteten Fluids vermieden wird, kann eine Umkehrung der Bewegung des umlaufenden Spiralelements und die damit verbundene Geräuscherzeugung ausgeschaltet werden. Da außerdem kein Schmieröl zur Niederdruckseite hin freigegeben wird, kann ein Heißlaufen der Lager nicht stattfinden, da aus­ reichend Schmieröl für deren Schmierung bereitsteht.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Axialschnitt einen Kompressor in Spiralbauweise und

Fig. 2 in einem Querschnitt durch den Kompressor die in­ einandergreifenden Spiralwände der Spiralelemente.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, weist der Kompressor ein um­ laufendes Spiralelement 1 und ein stationäres Spiralelement 2 auf, von denen jedes eine Stirnplatte und eine Spiralwand hat, die senkrecht von der Stirnplatte absteht, wobei die Spiralelemente mit einem Rahmen 3 so zusammengefügt sind, daß ein Kompressionsabschnitt gebildet wird, der an einer Innenhülse 4 festgelegt ist, welche einen abdichtend ge­ schlossenen Behälter bildet. In einer Gegendruckkammer 17, die unter dem umlaufenden Spiralelement 1 zwischen diesem und dem Rahmen 3 ausgebildet ist, sind ein Oldham-Keil 5 und ein Oldham-Ring 6 in Gleiteingriff miteinander ange­ ordnet. Ein Kurbelzapfen 7 a einer Kurbelwelle 7 ist von einem Lager 8 aufgenommen, das mit dem umlaufenden Spiral­ element 1 ein Stück bildet. Die Spiralwände der Spiralelemente greifen so ineinander, daß geschlossene Kammern 9 dazwischen gebildet werden. Die geschlossenen Kammern 9 verringern ihre Volumina, fortlaufend entsprechend der Bewegung des umlaufenden Spiralelements 1 und kommen schließlich in Verbindung mit der Abgabeöffnung 10, die in dem Mittelabschnitt des stationären Spiralelements 2 ausgebildet ist. Die Abgabeöffnung 10 mündet in einen Raum 11, der von einem Deckel 26 abgeschlossen ist. An der Kurbelwelle 7 ist ein Ausgleichsgewicht 12 befestigt. Die Kurbelwelle 7 ist in einem oberen Hauptlager 13 und einem unteren Hauptlager 14 gelagert.

Der Kompressor hat ferner einen Rotor 15, der mit dem Ende der Kurbelwelle 7 verbunden ist, das dem Kurbelzapfen 7 a gegenüberliegt, sowie einen Stator 16, der an dem Rahmen 3 des Kompressors mit Bolzen 27 befestigt ist. Durch die Stirn­ platte des umlaufenden Spiralelements 1 erstreckt sich eine Bohrung 18, wodurch eine Verbindung zwischen der geschlossenen Kammer 9 und der Gegendruckkammer 17 geschaffen wird. Durch die Kurbelwelle 7 geht in ihrer Längsrichtung ein Ölkanal 19 hindurch, der in einem Schmierölansaugabschnitt 28 mündet, der am unteren Ende der Kurbelwelle 7 vorgesehen ist. Das andere Ende des Ölkanals 19 mündet an der Stirnfläche des Kurbelzapfens 7 a der Kurbelwelle 7. Von dem Ölkanal 19 zweigt ein radialer Schmierkanal 19 a ab, der eine Verbindung zwischen dem Ölkanal 19 und einer Ölnut 21 herstellt. Ein weiterer Ölkanal 20 mündet mit seinem unteren Ende in den Schmierölansaugabschnitt 28 und mit seinem anderen Ende in das untere Hauptlager 14 über einen radialen Schmierkanal 20 a. Die Ölnut 21 verläuft axial längs des Lagers 8. Durch die Wand der Kammer 26 erstreckt sich für eine Ver­ bindung mit einer Niederdruckeinrichtung, beispielsweise einem Verdampfer, ein Ansaugrohr 23, das in eine Bohrung eingeführt ist, die sich über die Dicke der Stirnplatte des stationären Spiralelements 2 erstreckt. Das Ansaugrohr 23 ist mit der Wand der Kammer 26 durch eine Schweißung 26 a verbunden. Auf dem Ansaugrohr 23 sitzt in der Bohrung in der Stirnplatte des stationären Spiralelements 2 ein O-Ring 25, wodurch eine Abdichtung zwischen der Wand des Ansaugrohrs 23 und der Bohrung gebildet wird. Aufgrund des O-Rings wird keine wesentliche Spannung auf das Ansaugrohr 23 ausgeübt, auch wenn es einem hohen Innendruck unterliegt.

Durch die Stirnplatte des stationären Spiralelements 1 er­ streckt sich axial ein Ansaugkanal 29 mit Kreisquerschnitt, der an seinem seitlichen Abschnitt in einer Breite, die kleiner ist als sein Durchmesser im wesentlichen über der gesamten Höhe der Spiralwände mündet, wodurch eine langge­ streckte Öffnung 30 gebildet wird. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die langgestreckte Öffnung 30 dem gekrümmten Ende des Spiralwandendabschnitts 24 der Spiralwand an dem stationären Spiralelement 2 zugewandt, so daß eine Ver­ bindung mit einer Ansaugkammer 43 zwischen den Spiralwänden der beiden Spiralelemente 1 und 2 gebildet wird. Eine in dem Ansaugkanal 29 aufgenommene Feder 31 sitzt auf dem Boden 33 des Ansaugkanals 29 so, da8 eine Ventilplatte 32 nach oben gedrückt wird. Die Ventilplatte 32 ist in innigem Kontakt mit einer Sitzfläche 34 am Ansaugrohr 23 gehalten, wenn der Kompressor nicht arbeitet, wodurch ein Rückschlagventil vorhanden ist. Der Spiralwandendabschnitt 24 des stationären Spiralelements 2 ist bogenförmig ausgebildet, um die Ausformung der langgestreckten Öffnung 30 des Ansaug­ kanals 29 zu erleichtern. Das Schmieröl 35 wird in einem Ölspeicher am Boden des geschlossenen Behälters gesammelt. Weiterhin sind ein Abgaberohr 36, eine Klemme 37 für die Zu­ führung elektrischer Energie, ein Verdampfer 40, ein Ex­ pansionsventil 41 und ein Kondensator 42 eines Kühlkreis­ laufs vorgesehen.

Der Kompressor in Spiralbauweise arbeitet folgendermaßen: In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand, in welchem der Kompressor nicht arbeitet, wird die Ventilplatte 32 gegen die Sitz­ fläche 34 am Ansaugrohr 23 gedrückt, wodurch der Ansaugkanal 29 verschlossen wird. Der Druck in der Ansaugkammer 43 ist dabei dem Druck auf der Niederdruckseite mit dem Verdampfer 40 gleich oder etwas höher als dieser Druck. Wenn der Elektro­ motor anläuft, bewegt die Kurbelwelle 7 das umlaufende Spiralelement 1, wodurch Gas aus der Ansaugkammer 43 in der Kammer 9 eingeschlossen und fortlaufend komprimiert wird, bis es in den Raum 11 über die Abgabeöffnung 10 abgeführt wird. Wenn das Gas in der Ansaugkammer 43 fortlaufend in die je­ weiligen Kammern 9 weggeführt wird, wird der Druck in der Ansaugkammer 43 reduziert, wodurch an der Ventilplatte 32 des Rückschlagventils eine Druckdifferenz gebildet wird, die dazu führt, daß die Ventilplatte 32 die Kraft der Feder 31 auf­ grund der von dieser Druckdifferenz entwickelten Kraft über­ windet und abgesenkt wird. Im Betrieb des Kompressors wird also die Ventilplatte 32 immer von der mit ihr zusammenwirken­ den Sitzfläche 34 am Ansaugrohr 23 weggehalten, so daß der Ansaugkanal 29 ausreichend geöffnet gehalten wird, wodurch Gas kontinuierlich angesaugt wird. Das komprimierte Gas mit hohem Druck und hoher Temperatur, das in den Raum 11 abge­ geben wird, enthält Schmieröl. Dieses Gas wird zusammen mit dem Schmieröl über einen Kanal 44 in den Bereich des Elektro­ motors geführt. Der Elektromotor, der durch die von ihm selbst erzeugte Wärme auf eine Temperatur aufgeheizt worden ist, die höher ist als die Gastemperatur, wird durch den Kontakt mit dem komprimierten Gas wirksam gekühlt. Wenn das das Schmieröl enthaltende Gas mit dem Motorgehäuse kollidiert, wird das Schmieröl vom Gas getrennt und im Ölspeicher gesammelt, während das Gas mit einem geringen Ölgehalt in den Kondensator 42 über das Abgaberohr 36 strömt. Das Gas im Kondensator 42 tauscht mit der Umge­ bungsluft durch Wärmeabstrahlung Wärme aus, wodurch es verflüssigt wird. Das verflüssigte Gas wird dann im Ex­ pansionsventil 41 in den Verdampfer 40 expandieren ge­ lassen, wo es durch die aus der Umgebungsluft abgezogene Wärme verdampft und dadurch die Luft kühlt. Das Gas wird dann durch den Kompressor in Spiralbauweise angesaugt und wieder komprimiert.

Das Schmieröl läuft aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck in dem geschlossenen Behälter und dem Zwischendruck in der Gegendruckkammer 17 um. Das Schmieröl wird dabei durch den Schmierölansaugabschnitt 28 gesaugt und zu dem oberen Hauptlager 18 und dem unteren Hauptlager 14 sowie zu dem Lager 8 über die Ölkanäle 19, 20 und die radialen Ölkanäle 19 a, 20 a transportiert. Alle Schmierölan­ teile werden nach der Schmierung vorübergehend in der Gegen­ druckkammer 17 gespeichert und gelangen durch die Bohrung 18 in eine Kammer 9, wobei der Druck in dieser Kammer 9 niedriger als der in der Gegendruckkamer 17 ist. Das Schmier­ öl wird dann mit dem Gas in der Kammer 9 vermischt und zu­ sammen mit dem Gas komprimiert.

Wenn der Kompressor zu arbeiten aufhört, möchte das abge­ führte komprimierte Gas zur Niederdruckseite zurückströmen. Gleichzeitig mit der Betriebsunterbrechung des Kompressors stellt sich jedoch ein Druckgleichgewicht zwischen dem Raum in dem Ansaugrohr 23 und dem Raum in der Ansaugkammer 43 ein, so daß die Feder 31 freigegeben wird und die Ventil­ platte 32 andrückt, wodurch der Ansaugkanal 29 geschlossen wird. Da das Druckgleichgewicht gleichzeitig mit der Betriebs­ unterbrechung des Kompressors erreicht wird, arbeitet das Rückschlagventil so, daß der Ansaugkanal 29 in einem sehr kurzen Zeitraum nach der Betriebsunterbrechung geschlossen wird.

Demzufolge ergibt sich kein wesentlicher Gasrückstrom zur Niederdruckseite, so daß die unerwünschte Umkehrbe­ wegung des umlaufenden Spiralelements 1 vermieden wird. Außer­ dem kann das durch die Bohrung 18 in die Kammer 9 freige­ gebene Schmieröl nur in die Ansaugkammer 43 zurückströmen, die ein kleines Volumen hat, so daß ein Schmierölmangel im Kompressor nach der Betriebsunterbrechung vermieden wird und eine ausreichende Kompressorschmierung beim erneuten Betriebsanlauf gewährleistet ist.

Claims (1)

1. Kompressor in Spiralbauweise mit einem umlaufenden Spiral­ element und einem stationären Spiralelement, von denen jedes eine scheibenförmige Stirnplatte und eine davon abstehende Spiralwand aufweist, und die so ineinandergreifen, daß ihre Spiralwände Kompressionskammern und eine Ansaugkammer bilden, mit einer Einrichtung zur Herbeiführung einer Kreisbewegung des umlaufenden Spiralelements, ohne daß es sich um seine eigene Achse drehen kann, und mit einer Abgabeöffnung in einem Mittelabschnitt sowie einer Ansaugöffnung in einem sich durch die Stirnplatte des stationären Spiralelements in Axial­ richtung in der Nähe eines Spiralwandendabschnitts der Spiral­ wand des stationären Spiralelements erstreckenden Ansaug­ kanal mit Kreisquerschnitt, wobei, wenn das umlaufende Spiralelement seine Kreisbewegung ausführt, die Kompressions­ kammern zur Mitte hin bewegt werden, während ihre Volumina abnehmen, wodurch das Gas fortschreitend komprimiert und das komprimierte Gas durch die Abgabeöffnung abgeführt wird, gekennzeichnet durch einen sich über die gesamte Spiralwandhöhe erstreckenden Ansaugkanal (29), der mit der Ansaugkammer (43) über eine langgestreckte Öffnung (30) seitlich verbunden ist, deren Breite kleiner als der Durch­ messer des Ansaugkanals (29) ist, und durch ein im Ansaug­ kanal (29) angeordnetes, aus einer stirnplattenseitigen Sitzfläche (34), einer Ventilplatte (32) und einer diese gegen die Sitzfläche (34) vorspannenden Feder (31) bestehendes Rückschlagventil.