DE4092020C2 - Spiralverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter mit einem hermetischen Behälter, einem im oberen Bereich des hermetischen Behälters angeordneten Elektromotor und mit einem im unteren Bereich des hermetischen Behälters angeordneten und durch den Elektromotor angetriebenen Verdichtungsmechanismus, umfassend ein stationäres Spiralelement und ein umlaufendes Spiralele­ ment, das mit dem stationären Spiralelement kämmt, um dazwi­ schen eine Vielzahl von Verdichtungs-Arbeitskammern zu bilden, einen Mechanismus zum Verhindern einer Verdrehung des umlau­ fenden Spiralelementes um seine eigene Achse, und eine mit dem Elektromotor gekuppelte Kurbelwelle zum Antreiben des umlau­ fenden Spiralelementes in einer exzentrischen Umlaufbewegung, ein Lagergehäuse mit einem Lager zum Lagern eines Hauptwellen­ teils der Kurbelwelle und einen dem Lagergehäuse befind­ lichen Schmierölvorrat, wobei das verdichtete Gas durch eine in dem stationären Spiralelement angeordnete Auslaßöffnung in einen unteren Auslaßraum ausgestoßen und von dort in den oberen Bereich des Behälters zurückgeführt wird.

Ein Spiralverdichter dieser Bauart ist in JP 1-177482 A beschrieben und in Fig. 6 der beiliegenden Zeichnungen im ver­ tikalen Schnitt gezeigt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugs­ zeichen 50 ein stationäres Spiralelement mit einer stationären Spiral-Endplatte 51 und einer stationären Spiralwand 52. Ein umlaufendes Spiralelement 53 hat eine umlaufende Spiral-End­ platte 54 und eine umlaufende Spiralwand 55. Die stationären und umlaufenden Spiralelemente 50 und 53 kämmen miteinander, um einen Verdichtungsraum 56 zu bilden. Die Bezugszeichen 57 und 58 bezeichnen eine Auslaßöffnung und ein Auslaß-Verbindungs­ rohr. Das Auslaß-Verbindungsrohr 58 wird aus einem hermetischen Behälter 59 herausgeführt und in diesen wiederum hineingeführt. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet einen Mechanismus, der eine Drehung des umlaufenden Spiralelementes um seine Eigenachse verhindert. Eine Antriebswelle 64 wird durch ein Lagergehäuse 61 getragen, welches sowohl das Hauptlager 62 als auch das Unterlager 63 enthält. Die Bezugszeichen 65, 66 bezeichnen ei­ nen Stator bzw. einen Rotor eines elektrischen Motors 67. Der Rotor 66 ist auf der Antriebswelle 64 befestigt, um ein Dreh­ moment auf das umlaufende Spiralelement 53 zu übertragen. Den Gleitteilen in dem Lager wird Schmieröl aus einem Schmierölvor­ rat 68 zugeführt, der zwischen dem Lager 61 und dem elektri­ schen Motor 67 gebildet ist. An dem Rotor 66 des elektrischen Motors 67 ist ein Ausgleichsgewicht 69 angebracht. Im Betrieb wird ein von der stationären Spiral-Endplatte 51 abgegebenes verdichtetes Gas in einen unteren Raum des hermetischen Behäl­ ters 59 eingeführt und dann durch das Rohr 58 in einen oberen Bereich des hermetischen Behälters 59 zurückgeführt, um den elektrischen Motor 67 zu kühlen. Das von dem Gas mitgeführte Schmieröl wird danach in dem Behälter 59 von dem Gas getrennt. Das ölfreie Gas wird durch das Auslaßrohr 70 von dem Verdichter nach außen abgegeben, wogegen das von dem Gas getrennte Schmieröl in dem Schmierölvorrat 68 gesammelt wird.

Bei diesem Spiralverdichter kommt es zu einem Anstieg von Geräuschen und Vibrationen des gesamten Systems, da die durch das ausströmende Gas verursachten stoßartigen Schwingungen direkt auf das Äußere des Verdichters übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch das ausströmende Gas verursachten Schwingungen und Geräusche zu vermeiden oder zumindest zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht einer Aus­ führungsform des Spiralverdichters der vor­ liegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3(a) und 3(b) sind vertikale Schnittansichten einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. einer Schnittansicht entlang einer Linie A-A.

Fig. 4(a) und 4(b) sind vertikale Schnittansichten einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. einer Schnittansicht in einer Linie A-A.

Fig. 5(a) und 5(b) sind vertikale Schnittansichten ei­ ner fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bzw. einer Aufsicht eines wesentlichen Teils der fünften Ausführungsform; und

Fig. 6 ist eine vertikale Schnittansicht eines be­ kannten Spiralverdichters.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, die eine erste Ausführungs­ form zeigt, ist ein Verdichtungsmechanismus in einem unteren Teil eines hermetischen Behälters 1 befestigt. Ein elektrischer Motor 3 zum Antreiben des Veridichtungsmechanismus 2 hat einen Stator 4, der in einem oberen Teil des hermetischen Behälters 1 befestigt ist. Der elektrische Motor 3 hat ferner einen Rotor 5, der mit einer Kurbelwelle 6 zum Antreiben des Verdich­ tungsmechanismus 2 verbunden ist. Der Verdichtungsmechanismus hat die folgenden Bauteile: ein stationäres Spiralelement 9 mit einer stationären Spiralplatte 7 und einer stationären Spiralwand 8, die einstückig mit der Platte 7 aus­ gebildet ist; ein umlaufendes Spiralelement 13 mit einer um­ laufenden Spiral-Endplatte 12 und einer umlaufenden Spiral­ wand 11, die einstückig auf der Endplatte 12 ausgebildet ist, wobei die umlaufende Spiralwand 11 mit der stationären Spiralwand 8 kämmt, um dazwischen eine Vielzahl von Verdichtungs-Arbeitskammern 10 zu bilden; ein Mechanismus 15, der die Drehung des umlaufenden Spiralelementes 13 um seine eigene Achse verhindert, wodurch gewährleistet wird, daß das umlaufende Spiralelement 13 eine Umlaufbewegung ohne Drehung vollführt; eine umlaufende Antriebswelle 16, die auf der gegenüberliegenden Seite der umlaufenden Spiral-Endplatte 12 vorgesehen ist; ein Lagergehäuse 20 mit einem exzentrischen Lager 18, das in der Hauptwelle 17 der Kurbelwelle 6 vorgesehen ist und dazu ein­ gerichtet ist, die umlaufende Antriebswelle 16 anzutreiben, wobei das Lager 20 ebenso ein Hauptlager 19 aufweist, das die Hauptwelle der Kurbelwelle 6 unterstützt; und einen Gegen­ druck-Trennring 21, der radial den Gegendruck auf der um­ laufenden Endplatte 12 in radialer Richtung abtrennt. Ein Druck, der kleiner ist als der Gasdruck an der Auslaßseite des Verdichters, wirkt an der Seite der umlaufenden Spiral-End­ platte 12 auf die umlaufende Spiralwand 11. Das in den Arbeitskammern 10 verdichtete Gas wird aus einer Aus­ laßöffnung 23 abgelassen, die in der stationären Spiralplatte 7 gebildet ist, die in dem unteren Teil des Ver­ dichtungsmechanismus 2 angeordnet ist. Das verdichtete und von der Auslaßöffnung 23 abgegebene Gas wird dann in einen unteren Auslaßraum 24a in einem Auspufftopf 24 eingeführt, der unter der stationären Spiralplatte 7 vorgesehen ist. Schmieröl, das in dem verdichteten Gas enthalten ist, wird in einem bestimmten Grad von dem verdichteten Gas getrennt. Das verdichtete Gas strömt dann durch erste und zweite Auslaßkanäle 25 und 26, welche die stationäre Spiralplatte 7 und das Lagergehäuse 20 durchdringen. Ein Strömungsführungselement 29, das auf dem Lagergehäuse 20 vorgesehen ist, hat eine Kontaktfläche, welche das Lagergehäuse 20 berührt, einen zylindrischen Teil 27, der die Hauptwelle 17 der Kurbelwelle 6 und das Ausgleichsgewicht 26a umgibt, und einen Führungsteil 28, der längs des zylindrischen Teils 27 vorgesehen ist. Das in den ersten und zweiten Auslaßkanal eingeführte komprimierte Gas wird in einen Raum 30 zwischen dem elektrischen Motor 3 und dem Verdichtungsmechanismus 2 abgelassen, und zwar durch den Führungsteil 28. Ein Schmieröl­ vorrat 31, der unter dem Raum 30 vorgesehen ist, enthält Schmieröl, welches den verschiedenen Gleitteilen zuzuführen ist. Ein Kühlgas, das durch ein Ansaugrohr 33 des Verdichters angesaugt wird, wird durch den Verdichtungsmechanismus 2 innerhalb des hermetischen Behälters 1 verdichtet und dann von der Auslaßöffnung 23 über den ersten und zweiten Auslaß­ kanal 25 und 26 und das Strömungsführungselement 29 in den Raum 30 entladen. Das in den Raum 30 entladene verdichtete Gas kühlt den elektrischen Motor 3 und wird dann durch das Auslaßrohr 34 aus dem Verdichter abgeführt. Der Raum innerhalb des Auspufftopfs 24 und der Raum 30 zwischen dem elektrischen Motor 3 und dem Verdichtungsmechanismus 2 sind miteinander verbunden durch den ersten und zweiten Auslaßkanal 25 und 26, die direkt in der stationären Spiralplatte 7 und dem Lagergehäuse 20 gebildet sind, so daß das verdichtete Gas von dem Raum unterhalb des Verdichtungsmechanismus leicht in einen oberen Teil des hermetischen Behälters 1 eingeführt wer­ den kann, ohne eines besonderen Teils zu bedürfen. Da ferner das Strömungsführungselement 29 auf einer Höhe oberhalb der Höhe des Schmierölvorrats 31 mündet, besteht keine Gefahr, daß das Schmieröl vorverdichtet wird, was in bekannten Verdichtern dieses Typs aufgrund der Einführung des ver­ dichteten Gases in das Schmieröl geschieht. Demzufolge wird eine erforderliche Höhe des Schmierölvorrats 31 aufrechterhalten und bietet eine hohe Verläßlichkeit des Verdichters.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. In dieser Figur werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um dieselben Teile oder Bauteile wie die in der ersten Ausführungsform benutzten zu bezeichnen, und eine detaillierte Beschreibung dieser Teile oder Elemente wird ausgelassen. Die Bezugszeichen 32 und 33 bezeichnen einen dritten und vierten Auslaßkanal, die in der stationären Spiralplatte 7 und dem Lagergehäuse 20 vorgesehen sind und in Symmetrie zu dem ersten und zweiten Aus­ laßkanal 25 und 26 angeordnet sind, um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Auspufftopfs 24 und dem Raum unter dem elektrischen Motor bereitzustellen. Gemäß dieser Anordnung wird das von dem Verdichtungsmechanismus entladene verdichtete Gas in zwei Teile geteilt, die mit einer gewissen Phasen­ differenz so strömen, daß der Pegel oder die Amplitude des Pulsierens aufgrund der Interferenz der zwei Ströme gemindert ist, wodurch das Rauschen und die nach außen von dem Kom­ pressor übertragenen Vibrationen vermindert sind.

Nachstehend wird eine Beschreibung einer dritten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 3 gegeben. Bezugszeichen 41 bezeichnet einen zweiten Aus­ laßraum, der auf dem Lagergehäuse 20 gebildet ist und durch die Kontaktfläche des Strömungsführungselementes 29 und das Lagergehäuse 20 begrenzt ist. Das von dem Verdichtungsmechanismus 2 ab­ gelassene verdichtete Gas wird durch den ersten und zweiten Auslaßkanal 25 und 26 in diesen zweiten Auslaßraum 41 eingeführt. Gemäß dieser Anordnung ist die Amplitude des Pul­ sierens des verdichteten Gases vermindert, wenn das Gas durch den zweiten Auslaßraum 41 tritt, so daß das Pulsieren des verdichteten Gases, das zum Inneren des hermetischen Behälters hin abgelassen ist, stark vermindert ist, um Geräusche und nach außen vom Verdichter übertragene Vibrationen zu unter­ drücken. Der zweite Auslaßraum 41 kann leicht gebildet werden, ohne irgendwelche zusätzlichen Teile oder Elemente zu benötigen.

Eine vierte Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Bezugszeichen 29 bezeichnet ein Strömungsführungselement, das in dem Lagergehäuse 20 vorgesehen ist, wel­ ches die Hauptwelle 17 trägt. Das Führungselement 29 isoliert das Schmieröl in dem Schmierölvorrat 31 vollständig von einem Ausgleichsgewicht 26a, das auf der Hauptwelle 7 vorgesehen ist. Das Ausgleichsgewicht 26a taucht daher nicht in das Schmieröl ein. Demzufolge ist ein Verlust an Leistung infolge Schlagens des Schmieröls ausgeschlossen.

Eine fünfte Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Unter Bezugnahme auf diese Figur bezeichnet Bezugszeichen 51 eine Auslaß-Führungsplatte die neben der Auslaßöffnung 23 vorgesehen ist, die in der stationären Spiralplatte ausgebildet ist. Die Auslaß-Führungsplatte 51 erstreckt sich in säulenförmiger Form in Richtung der Strömung des abgelassenen verdichteten Gases. Die Auslaß-Führungsplatte hat eine Öffnung 52, die in der Nähe des Auspufftopfs 24 positioniert ist. Das Schmieröl, das durch das Gas mitgeführt wird, welches von der Auslaß­ öffnung 23 in den Auspufftopf 24 einströmt, neigt dazu, sich in dem Bodenteil des Auspufftopfes zu stauen, ins­ besondere, wenn die Flußgeschwindigkeit des Gases bei einem langsamen Betrieb des Verdichters klein ist. In dieser Ausführungsform wird jedoch das abgelassene Gas in einem Bereich nahe des Bodens des Auspufftopfes 24 entspannt, so daß jede Ansammlung von gestautem Schmieröl auf dem Boden des Auspufftopfes 24 direkt durch das ausgestoßene Gas weggeblasen wird. Demzufolge wird das Schmieröl gesammelt, ohne sich auf dem Boden des Auspufftopfes zu stauen und wird wiederum den verschiedenen Gleitteilen zugeführt.

Claims (5)

1. Spiralverdichter mit einem hermetischen Behälter, einem im oberen Bereich des hermetischen Behälters angeordneten Elek­ tromotor und mit einem im unteren Bereich des hermetischen Be­ hälters angeordneten und durch den Elektromotor angetriebenen Verdichtungsmechanismus, umfassend ein stationäres Spiralele­ ment und ein umlaufendes Spiralelement, das mit dem stationären Spiralelement kämmt, um dazwischen eine Vielzahl von Verdich­ tungs-Arbeitskammern zu bilden, einen Mechanismus zum Verhin­ dern einer Verdrehung des umlaufenden Spiralelementes um seine eigene Achse, und eine mit dem Elektromotor gekuppelte Kurbel­ welle zum Antreiben des umlaufenden Spiralelementes in einer exzentrischen Umlaufbewegung, ein Lagergehäuse mit einem Lager zum Lagern eines Hauptwellenteils der Kurbelwelle und einen über dem Lagergehäuse befindlichen Schmierölvorrat, wobei das verdichtete Gas durch eine in dem stationären Spiralelement an­ geordnete Auslaßöffnung in einen unteren Auslaßraum ausgestoßen und von dort in den oberen Bereich des Behälters zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter einen Aus­ pufftopf (24) aufweist, der an dem stationären Spiralelement (9) angeordnet ist und mit diesem den unteren Auslaßraum (24a) begrenzt, daß erste und zweite Auslaßkanäle (25, 26) in dem stationären Spiralelement (9) und in dem Lagergehäuse (20) ge­ bildet sind, die den unteren Auslaßraum (24a) mit dem Inneren des hermetischen Behälters (1) verbinden, und daß ein Strö­ mungsführungselement (29) auf dem Lagergehäuse (20) angeordnet ist, in das der zweite Auslaßkanal (26) mündet und dessen Aus­ laßöffnung über dem Pegel des Schmierölvorrats (31) liegt.

2. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dritte und vierte Auslaßkanäle (32, 33) zu den ersten und zweiten Auslaßkanälen (25, 26) symmetrisch angeordnet sind, um eine Verbindung zwischen dem Auspufftopf (24) und dem oberen Bereich des hermetischen Behälters (1) herzustellen.

3. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einer oberen Endwand des Lagergehäuses (20) an­ geordneter Raum, der mit dem zweiten Auslaßkanal (26) in Ver­ bindung steht, eine konkave Form hat und daß das Strömungsfüh­ rungselement (29) diesen konkaven Raum bedeckt, um einen oberen Auslaßraum zu begrenzen.

4. Spiralverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsführungselement (29) eine das Lagerge­ häuse (20) berührende Kontaktfläche und einen den Außenumfang der Hauptwelle (17) umgebenden Trennungsbereich (27) aufweist, der die Hauptwelle (17) vom Schmierölvorrat (31) trennt.

5. Spiralverdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zylindrische Auslaß-Führungsplatte (51), die die in dem stationären Spiralelement (9) gebildete Auslaßöffnung (23) um­ gibt und sich in Strömungsrichtung des ausgestoßenen Gases er­ streckt, wobei die Auslaß-Führungsplatte (51) an ihrem der Aus­ laßöffnung (23) gegenüberliegenden Ende in einem Bereich nahe dem Auspufftopf (24) mündet.