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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schmiersystem in einem
hermetischen horizontalen Spiralkompressor.
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Ein hermetischer Spiralkompressor ist normalerweise in
einer vertikalen Lage, so daß die Schmierung für die Lager
der Welle und der umlaufenden Spirale, die
Antidrehvorrichtung, Axiallagerflächen usw. üblicherweise durch
eine passive Kreiselpumpe zugeführt wird, welche in die
Antriebswelle eingebaut ist. Öl wird aus einem Sumpf gesaugt,
der am unteren Ende des Kompressormantels angeordnet ist,
und tritt in die Pumpe über eine Öffnung im unteren Ende
der Welle ein. Die Teile, die eine Schmierung benötigen,
sind normalerweise nicht mehr als einen Fuß oder so
oberhalb des Ölstands des Sumpfes, so daß eine kleine Zunahme
im Öldruck aufgrund von Radialbeschleunigung ausreicht, um
das Öl den erforderlichen Stellen zuzuführen. Dieses
relativ einfache, passive Schmiersystem ist ein Hauptgrund,
warum hermetische Spiralkompressoren dafür ausgelegt
werden, in einer vertikalen Position zu arbeiten. In dieser
Lage beträgt das Höhe:Durchmesser-Verhältnis des
Kompressors im allgemeinen zwei oder mehr. Im Vergleich dazu hat
ein typischer Hubkolbenkompressor derselben Kapazität ein
Höhe: Durchmesser-Verhältnis von etwa 1,5.
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Für viele Verwendungszwecke ist die Höhe des Kompressors
aus Unterbringungsgründen ein Hauptgesichtspunkt. Sehr oft
ist die Höhe einer Klimaanlage, einer Kälteanlage oder
einer Wärmepumpeneinheit wichtiger als deren Breite oder
Tiefe. Demgemäß könnte ein deutlicher Vorteil erzielt
werden, wenn der Spiralkompressor so ausgelegt werden könnte,
daß er in einer horizontalen Ausrichtung arbeitet. Bei
einer Änderung der Ausrichtung eines hermetischen
Spiralkompressors von einer vertikalen in eine horizontale
Ausrichtung gibt es jedoch bedeutsame Änderungen in dem
Schmiersystem und den Gasströmungswegen. Der Motor, das
Kurbelgehäuse, die Antidrehvorrichtung und die Spiralteile können
sich unter den Spiegel des Öls in dem Sumpf erstrecken,
obgleich es nicht notwendig ist, daß alle Teile dem Ölsumpf
ausgesetzt sind. Die zu schmierenden Teile sind nicht mehr
als einige cm (einige Zoll) oberhalb des Sumpfes
angeordnet, im Gegensatz zu etwa 30 cm (einem Fuß) oder mehr in
einer vertikalen Einheit, aber die Abflußwege sind kürzer
und erstrecken sich über andere Teile. Der Ölsumpf
blockiert einige normalerweise benutzte Gaswege, die beim
Kühlen des Motors und beim Entfernen von mitgeführtem Öl
benutzt werden, und einige der Abflußwege können zur
Ölmitnahme beitragen.
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In der GB-A-1 593 445 ist ein Schmiersystem in einem
hermetischen, horizontalen Spiralkompressor gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Insbesondere
beschreibt die GB-A-1 593 445 ein Schmiersystem, das eine
Einrichtung aufweist, die in Fluidverbindung mit dem
Ölsumpf steht, und eine Schmierverteileinrichtung, die damit
in Verbindung steht, zum Fördern von Öl zum Schmieren der
umlaufenden Spirale, der Kurbelwelle und der Lager.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
Schmiersystem in einem hermetischen, horizontalen Spiralkompressor
zum Reduzieren der Gesamthöhe und des umbauten Raums des
Kompressors zu schaffen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine verbesserte
Schmierung in einem hermetischen Spiralkompressor zu
schaffen, wobei die Bewegung der Antidrehvorrichtung benutzt
wird, um eine Schmierungsverdrängerpumpe anzutreiben. Diese
und weitere Ziele, die im folgenden deutlich werden, werden
durch die vorliegende Erfindung erreicht.
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Zum Erreichen dieser Ziele ist das Schmiersystem nach der
Erfindung durch die Merkmale gekennzeichnet, die in dem
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beansprucht sind.
Insbesondere schafft die Erfindung ein System, in welchem die
Einrichtung, die mit dem Ölsumpf in Fluidverbindung steht,
eine Kolbenbohrung bildet und weiter eine Kolbeneinrichtung
aufweist, die mit der Antidreheinrichtung integral
verbunden und in der Kolbenbohrung hin- und herbewegbar
angeordnet ist, wodurch, wenn die Dreheinrichtung veranlaßt
wird, sich zu bewegen, die Kolbeneinrichtung sich in der
Kolbenbohrung hin- und herbewegt und dadurch Öl aus dem
Sumpf zu der Schmierungsverteileinrichtung pumpt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beansprucht. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist die Kolbenbohrung in dem
Kurbelgehäuse gebildet.
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Der Spiralkompressor ist horizontal orientiert, was die
Höhe um die Hälfte reduziert, verglichen mit einer
vertikalen Einheit. Da der Ölsumpf nicht länger dort angeordnet
ist, was nun ein Ende ist, kann die Länge des Mantels um
das Ausmaß reduziert werden, das notwendig ist, um den
Sumpf zu bilden und das Öleinlaßrohr aufzunehmen, welches
durch die Kurbelwelle gehaltert ist. Weil die Kurbelwelle
nicht länger als eine Kreiselpumpe arbeitet, können die
Kanäle, die zum Erzeugen der Zentrifugalpumpwirkung benutzt
werden, vereinfacht und/oder eliminiert werden, was die
spanabhebende Bearbeitung einfacher und weniger teuer
macht. Die Ölpumpe ist eine Verdrängerpumpe, deren Einlaß
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Ölsumpfes angeordnet
ist. Die Pumpe wird entweder durch die umlaufende Spirale
oder die Antidrehvorrichtung angetrieben oder ist
integraler Bestandteil entweder der umlaufenden Spirale oder der
Antidrehvorrichtung.
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Grundsätzlich, ein hermetischer Spiralkompressor wird
horizontal angeordnet, was eine Reduzierung der Länge und des
umbauten Raums entsprechend dem Ölsumpf einer vertikalen
Einheit gestattet. Da der Sumpf so angeordnet ist, daß das
Spiral- und Antidrehgebilde unter die Oberfläche des
Ölsumpfes reicht, wird die Bewegung der Antidrehvorrichtung
benutzt, um eine Verdrängerschmierpumpe anzutreiben. Die
Schmierpumpe pumpt das Öl zu den Schnittstellen zwischen
der Antidrehvorrichtung sowie der feststehenden und
umlaufenden Spirale, zu der Schnittstelle zwischen der
umlaufenden Spirale und dem Kurbelgehäuse und den Lagern, die die
Kurbelwelle lagern, und der Büchse zwischen der Kurbelwelle
und der umlaufenden Spirale.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung
sollte nun auf die folgende ausführliche Beschreibung
derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug
genommen werden, in denen:
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Fig. 1 eine Endansicht eines horizontalen Spiralkompressors
ist;
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Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie 2-2 in Fig. 1
ist;
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Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils des
Kurbelgehäuses betrachtet in Blickrichtung nach links in Fig.
2 ist;
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Fig. 4 eine Schnittansicht nach der Linie 4-4 in Fig. 3
ist;
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Fig. 5 eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 in Fig. 3
ist; und
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Fig. 6 eine Ansicht der Antidrehvorrichtung ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 10 insgesamt
einen niederseitigen, horizontalen, hermetischen
Spiralkompressor mit einem Mantel 12, der aus Endteilen 12-1 und 3,
die mit einem Mittelteil 12-2 verschweißt oder anderweitig
geeignet verbunden sind, besteht. Innerhalb des Mantels 12
befinden sich ein feststehendes Spiralteil 16, ein
umlaufendes Spiralteil 18, eine Antidrehvorrichtung 20 in Form
eines Oldham-Ringes oder einer Oldham-Kupplung, ein
Kurbelgehäuse 30, eine Kurbelwelle 32, ein Läufer 34, der auf der
Kurbelwelle 32 befestigt ist, und ein Ständer 36, wie es
üblich ist. Darüber hinaus ist die Kurbelwelle 32 an einem
Ende durch ein Lager 40 und an dem anderen Ende durch ein
Lager 42 gelagert sowie mit einem Vorsprung 18-1 der
umlaufenden Spirale 18 über eine Büchse, einen Gleitklotz oder
irgendein anderes geeignetes Gebilde 44 verbunden. Der bis
hierher beschriebene Aufbau ist insgesamt der einer
vertikalen, hermetischen Spirale, die horizontal angeordnet ist.
Die erste Konsequenz der geänderten Orientierung ist die
Verlagerung des Ölsumpfes 50, die zur Folge hat, daß Teile
des Ständers 36, des Kurbelgehäuses 30, der
Antidrehvorrichtung 20, der umlaufenden Spirale 18 und der
feststehenden Spirale 16 unterhalb des Spiegels des Ölsumpfes
angeordnet werden müssen, obgleich sie nicht notwendigerweise
direkt mit dem Öl in dem Sumpf 50 beaufschlagt werden. Eine
zweite Konsequenz ist das Eliminieren der Notwendigkeit,
daß sich die Kurbelwelle 32 und/oder ein Öleinlaßrohr
(nicht dargestellt) in einen Ölsumpf erstrecken, der durch
das Mantelteil 12-1 gebildet ist. Infolgedessen kann das
Mantelteil 12-3 näher bei dem Ende der Kurbelwelle 32
angeordnet werden, wodurch die Länge des Mantels 12 und sein
umbauter Raum reduziert werden. Andere Folgen sind
Änderungen in der Zusammenwirkung zwischen den Lagern 40 und 42
und der Kurbelwelle 32, da sie nun das Gewicht der
Kurbelwelle 32 und der von dieser getragenen Teile auf einer
Seite, dein niedrigsten Punkt, tragen und weil die
Kurbelwelle 32 nicht länger eine Zentrifugalpumpkraft für das Öl
liefern muß, um dieses zu pumpen.
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In einer herkömmlichen Antidrehvorrichtung 20 der Bauart
Oldham-Kupplung geht die Oldham-Kupplung in bezug auf die
feststehende Spirale 16 hin und her. Ebenso bewegt sich die
umlaufende Spirale 18 in bezug auf die Oldham-Kupplung 20
hin und her, da sich aber die Oldham-Kupplung ebenfalls
unter 90º in bezug auf die Richtung der Hin- und Herbewegung
der umlaufenden Spirale 18 hin- und herbewegt, ist das
Gesamtergebnis eine Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 18
in bezug auf das feststehende Gebilde in einem Mantel 12
wie der feststehenden Spirale 16. Die Bewegung der
Antidrehvorrichtung 20 kann benutzt werden, um eine
Verdrängerpumpe gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung
anzutreiben.
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Gemäß den Fig. 2 und 6, auf die speziell Bezug genommen
wird, ist die Antidrehvorrichtung 20 als eine
Oldham-Kupplung ausgebildet, die sich in bezug auf das Kurbelgehäuse
30 vertikal hin- und herbewegt, und ist im Vergleich zu
einer herkömmlichen Oldham-Kupplung durch Verlängern des
untersten Keils 22, so daß dieser einen Kolben bildet,
modifiziert. Der Keil/Kolben 22 ist in einer Kolbenbohrung 30-1
hin- und herbewegbar aufgenommen, die in dem Kurbelgehäuse
30 gebildet ist. Die Bohrung 30-1 steht in Fluidverbindung
mit dem Ölsumpf 50 über eine Bohrung 30-2 und eine
Fluiddiode 24, bei der es sich um eine Vorrichtung handelt, die
einen unterschiedlichen Strömungswiderstand in
entgegengesetzten Durchflußrichtungen hat, so daß die Fluiddiode 24
die Saugöffnung bildet. Ebenso steht die Bohrung 30-1 in
Fluidverbindung mit der Bohrung 30-3, die mit einer
radialen Bohrung 30-4 verbunden ist, welche eine Fluiddiode 26
enthält, die die Auslaßöffnung bildet.
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Gemäß Fig. 2, auf die nun Bezug genommen wird, schneidet
die radiale Bohrung 30-4 die axiale Bohrung 30-5 und endet
an derselben. Ein Ende der axialen Bohrung 30-5 endigt in
einer Nut 30-6, die der umlaufenden Spirale 18 zugewandt
ist. Das andere Ende der Bohrung 30-5 schneidet die radiale
Bohrung 30-7. Die radiale Bohrung 30-7 endigt in einer
radialen Bohrung 42-1, die sich durch das Lager 42 erstreckt.
Eine ringförmige Nut 32-1 ist in der Kurbelwelle 32
gegenüber der Bohrung 42-1 gebildet. Eine axiale Bohrung 32-3
ist in der Kurbelwelle 32 gebildet und erstreckt sich über
deren Länge. Die Bohrung 32-3 ist mit der Nut 32-1 über
eine insgesamt radiale Bohrung 32-2 verbunden und ist mit
dem Lager 40 über eine radiale Bohrung 32-4 verbunden.
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Im Betrieb bewegt sich die Oldham-Kupplung 20 aufgrund
ihrer Zusammenwirkung mit dem Kurbelgehäuse 30 und der
umlaufenden Spirale 18 auf und ab. Da die Oldham-Kupplung 20 den
Keil/Kolben 22 hin- und herbewegt, der in der Bohrung 30-1
aufgenommen ist und mit derselben zusammenwirkt, wird Öl
aus dem Sumpf 50 über die Fluiddiode 24 und die Bohrung 30-
2 gesaugt und über die Bohrungen 30-3 und 4 und die
Fluiddiode 26 in die Bohrung 30-5 mit einem erhöhten Druck
abgegeben, der ausreicht, um das Öl zu jeder Stelle innerhalb
des Mantels 12 zu fördern, ohne daß eine weitere
Druckerhöhung erforderlich ist. Speziell, die Bohrung 30-5 steht in
Fluidverbindung mit der ringförmigen Nut 30-6 an der
Schnittstelle zwischen der umlaufenden Spirale 18 und dem
Kurbelgehäuse 30. Der Druck des Öls reicht aus, um die Nut
30-6 zu füllen und dadurch für eine Schmierung zwischen der
umlaufenden Spirale 18 und dem Kurbelgehäuse 30 zu sorgen.
Öl, das der Bohrung 30-5 zugeführt wird, gelangt auch über
die Bohrungen 30-7 und 42-1 in die Nut 32-1, welche sich
mit Öl füllt und eine Schmierung zwischen dem Lager 42 und
der Kurbelwelle 32 bewirkt. Ein Teil des Öls, das der Nut
32-1 zugeführt wird, wird der Bohrung 32-3 über die Bohrung
32-2 zugeführt. Das Öl, das der Bohrung 32-3 zugeführt
wird, wird aufgeteilt. Ein Teil fließt in den Hohlraum, der
durch die Bohrung 32-5 des Kurbelgehäuses 32 gebildet ist
und den Vorsprung 18-1 der umlaufenden Spirale 18 und die
Büchse oder den Gleitblock 44 enthält. Der andere Teil des
Öls wird dem Lager 40 über die Bohrung 32-4 zugeführt. Da
das Öl nur mehrere Zoll gepumpt wird, besteht keine
Notwendigkeit einer Zentrifugalverstärkung.
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Es ist zwar eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden,
weitere Änderungen werden sich jedoch für den Fachmann
ergeben. Zum Beispiel, der Keil 22 könnte einen anderen als
einen kreisförmigen Querschnitt haben. Es ist deshalb
beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung nur durch den
Schutzbereich der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.