DE1628266A1

DE1628266A1 - Rotierender Verdichter

Info

Publication number: DE1628266A1
Application number: DE19671628266
Authority: DE
Inventors: Rinehart Dean Cecil
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-08-25
Filing date: 1967-08-16
Publication date: 1971-06-24
Also published as: GB1194006A; BR6792292D0; US3423013A

Description

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N * Y., USA

Rotierender Verdichter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf rotierende Verdichter und insbesondere auf einen hermetisch abgeschlossenen Umlaufverdichter, der sich besonders zur Verwendung in Kühlsystemen und dergleichen eignet.

Eine bekannte Bauart von UmlaufVerdichtern besitzt eine zylindrische Wand, die den Verdichterzylinder bildet, einen innerhalb des Zylinders exzentrisch gelagerten Rotor und einen Flügel, der verschiebbar in der zylindrischen Wandung gelagert ist und durch Eingriff seines inneren Endes mit dem Umfang des Rotors den Zylinder in eine Hochdruck- und eine Niederdruckseite unterteilt. Beim Betrieb eines derartigen Verdichters«Ist es notwendig, den Flügel in dauerndem, gut abdichtendem Eingriff mit der Rotoroberfläche zu halten. Zu diesem Zweck benutzt man üblicherweise eine oder mehrere Druckfedern zwischen dem äußerer Fitgelende und einem geeigneten festen Anschlag. Derartige Federn haben sich bei UmlaufVerdichtern mit niedrigem Durchsatz recht gut bewährt, bei denen der maximale Ab-

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stand zwischen dem Rotor und den Zylinderwandungen verhältnismäßig klein ist und bei denen der Flügel während der exzentrischen Drehung des Rotors einen verhältnismäßig kurzen Weg zurücklegt, um mit dem Rotor im Eingriff zu bleiben. Bei UmlaufVerdichtern für höhere Durchsätze, bei denen der maximale Abstand zwischen dem exzentrischen Rotor und der Zylinderwandung beträchtlich ist, muß sich jedoch der Flügel während jeder Umdrehung des Rotors über einen längeren Hub bewegen. Um unter solchen Verhältnissen die notwendige Federwirkung zu erhalten, müssen die Flügelfedern steifer und größer gemacht werden. Wenn dabei kein zusätzlicher Raum für derartige Federn vorgesehen werden kann, können die zulässigen Spannungsgrenzen der Federn überschritten werden, mit der Folge, daß die Federn brechen.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der UmlaufVerdichter aus einer den Verdichterzylinder bildenden Zylinderwand, einem exzentrisch innerhalb des Zylinders rotierenden Läufer und einem in der Zylinderwandung gelagerten, zwischen den ZyIindereinlaß- und -auslaßöffnungen verschiebbaren Flügel, der mit dem. Lauf er ί in Eingriff steht, um den Zylinder in Hoch- und Niederdruckseiten zu unterteilen. Um den Flügel in dauerndem Eingriff mit der Rotoroberfläche zu halten, ist ein Plunger vorgesehen, der in der Zylinderwandung auf der dem Flügel abgewendeten Seite des Rotors verschiebbar gej&gert ist, sowie ein Federbügel oder Federjoch, .das den; Piwnger^md? den Flügel derart verbindet, daß Plunger und Flügel in allen Lagen des*Rotors Innerhalb des Zylinders durch Federkraft an den Botor angedrückt werden. Da der Plunger und

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der Flügel, die mit entgegengesetztenSeiten des Rotors in Berührung stehen, zusammen oszillieren oder sich hin- und her bewegen, ist dieeinzige Änderung in der Spannung an dem verbindenden Federbügel diejenige, die sich aus dem geri^ngen unterschied in dem Abstand der Berührungspunkte des Flügels und Plungers während der Drehung des Rotors ergibt* Gemäß einer bevorzugten AusfÜhrungsform der Erfindung dient der Plunger außerdem als Ventil für die Steuerung der periodischen Einspritzung von flüssigem Kühlmittel in die Hochdruckseite des Zylinders.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf die beiliegende Zeichnung verwiesen*

Figur 1 zeigt einen Aufriß, zum Teil im Schnitt, eines hermetischen Kühlmittel-Verdichters gemäß äer

Figur 2 ist eine Schnittansicht nach der Linie 2-2 der Figur 1.

Figur 3 ist eine schematische Ansicht eines Kühlsystems' mit. dem erfindungsgemäßen Verdichter, f

In den Abbildungen ist 1 ein hemetisches Ver^|.eht^rfeehäuse dem ein umlauf Verdichter 2 angeoMaet
triebswelle 3 init einem elektrischen

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Der Verdichter besitzt eine zylindrische Wandung 6 deren innere zylindrische Oberfläche 7 in Verbindung mit einer oberen Endplatte 8 und einer unteren Endplatte 9 die ringförmige Verdichterkammer bildet. Ein von einem Exzenter %2 auf der Achse 3 angetriebener Rotor 11 ist innerhalb der Zylinderkammer 10 angeordnet. Ein in einem radialen Schlitz 15, der sich durch die Zylinderwandung 6 erstreckt, gleitbar angeordneter Flügel 14 steht mit dem Rotor 11 in Eingriff und unterteilt den Zylinder 10 in eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite 17.

Hermetische Kompressoren der vorerwähnten Art sind besonders für den Einbau in Kühlsystemen, beispielsweise nach Figur 3, geeignet und dienen dazu, Niederdruck- oder.gasförmiges Kühlmittel aus dem Verdampfer 18 durch eine Saugleitung 19 abzupumpen und Hochdruckkühlmittel durch eine Entladungsleitung 20 einem Kondensator 21 zuzuführen, in dem Hochdruckkühlmittel zu Flüssigkeit kondensiert wird, bevor es durch eine Kapillarröhre 22 oder gleichwertige, den Durchfluß beschränkende Mittel dem Verdampfer 18 zugeführt wird. Dabei leitet die Saugleitung 19 Niederdruckkühlmittel der Niederdruckseite 17 des Zylinders zu, und zwar durch eine auf der Niederdruckseite des Flügels 14 liegende Säugöffnung 24 in der Zylinderwandung 6, während Kühlmittel höheren Drucks von der Hochdruckseite 16 des Zylinders durch eine von einem Auslaßventil 26 gesteuerte Äuslaßöffnung 25 in das Innere des Gehäuses 1 eingeführt wird* Nachdem dieses Hochdruckkühlmittel durch den Motor 2 und im Wärmeaustausch damit geflossen ist, wird es aus dem Gehäuse 1 mitteis der Auslaßleitung 20 dem Kondensator 21 zugeführt.

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Um zu verhindern, daß bei der Drehung des Rotors II innerhalb des Zylinders 10 flochdruckkühlmittel von der Hochdruckseite in die Niederdruckseite 17 leckt, ist es notwendig, daß die vordere Kante 29 des Flügels 14 dauernd und unabhängig von der Stellung des rotierenden Botors innerhalb des Zylinders 10 abdichtend mit dem Umfang des Rotors 11 in Eingriff steht. Dies erfordert, daß während jeder Umdrehung des Rotors 11 der Flügel zwischen einer in Figur 2 Illustrierten Vorwärtsstellung,in welcher der Flügel in den Zylinder 10 hineinragt, und einer zurückgezogenen Stellung hin- und her pendelt, in der die Vorderkante 29 des Flügels im wesentlichen: bündig mit derZylinderwandung 7 abschließt.

Wie bereits ah^deutet wurde, hängen die an die Federn für guten Kontakt zwischen dem Flügel und der Rotöroberfläche zu stellenden Anforderungen: von einer Anzahl von Faktoren ab, unter andere* von der Länge des Hubs des Flügels, der seinerseits von der Größe des Kompressors abhängt, d.h. von dem Unterschied in den Durchmessern des Rotre und Zylinders.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man ©ine wesentlich verbesserte Anordnung für die Vorspannung des Flügels 14 zum Eingriff mit dem lotor 1%, und zwar^ ist eine Feder vorgesehen, <iie^ einen ver-· hältnisraäßig konstanten Federdruck auf den Flügel ausüben kann, ohne dabei erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt zu sein. Insbesondere ist bei der neuen Anordnung zur Gewährleistung eines guten Kontakts des Flügels 14 mit dem Rotor ein zylindrischer Plunger 30 vofge-

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sehen* der in einer an der dem Flügel ld abgekehrten Seite des. Rotors durch die Zylinderwandung 6 verlaufenden zylindrischen Öffnung 31 verschiebbar ist, und dessen inneres Ende 32 mit dem Rotor 11 in Eingriff kommen kann, wobei ein allgemein U-förmig geformtes Feder joch oder ein Federbügel 33 mit seinem einen Ende 34 abnehmbar an dem äußeren Ende 35 des Plungers 30 eingreift, und das andere Ende 36 ähnlich in dem äußeren Ende 37 des Flügels 17 gelagert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieser Bügel aus Federdraht hergestellt, und ein Zwischenteil des Bügels bewegt sich in einem Teil einer Rille 39 auf der Außenoberfläche der Zylinderwandung 6 und ist dadurch gelagert.

Bei dieser, Anordnung, sind die inneren Enden des Flügels 14 und des Plungers 30 in dauerndem Eingriff mit dem Umfang des Rotors 11 durch den Federbügel 33 gehalten. Der Bügel ist so ausgelegt, daß er gerade genug Federkraft ausübt, um den Flügel 14 in abdichten- . dem Kontakt mit dem Läufer zu halten. Da der Plunger und der Flügel an verschiedenen Seiten des Rotors 11 liegen, veranlaßt die exzentrische Drehung des Rotors innerhalb des Zylinders 10 eine Bewegung des Plungers und des Flügels 14 gleichzeitig in derselben Richtung, d.h.entweder nach rechtsjoder nach links bei Betrachtung der Figur Der diese beiden Glieder verbindende Federbügel 33 oszilliert mit ihnen derart, daß die auf die Feder 33 ausgeübten Beanspruchungen lediglich diejenigen sind* ui« sich aus der geringen Änderung in dent Kontaktabstand des Plungers und des Flügels mit dem Rotor während der exzentrischen Drehung d©s Rotors:-ergaben, Di« Länge dieses

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Abstandes ist am größten, wenn der Rotor die in Figur 2 dargestellte Lage einnimmt und ata geringsten, wenn er sich in einer dazu um 90° gedrehten Lage befindet« Auf jeden Fall ist dieser Unterschied sehr gering, und infolgedessen ergibt sieh auch nur eine geringe Biegung oder Beanspruchung des Federbügeis 33. Es sei erwähnt-_t daß der Plunger einen Durchmesser hat, der sehr viel kleiner ist als die Höhe des Rotors_s damit er die ^umptätigkeit des Rotors nicht stört.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung zur Vorspannung des Flügels . ist, daß die gesamte vorbelastende Kraft der Feder S3 nur auf entgegengesetzte Seiten des Rotors einwirkt und nicht auf das oder die Lager für ,die Achse übertragen wird, wie dies bei den Üblichen Federn der Fall ist _t die zum Beispiel in dem Schlitz 15 zwischen dem rückwärtigen Ende 37 des Flügels und einer geeigneten Auflagefläche in der Nähe des rückwärtigen Endes des Schlitzes 15 angeordnet sind*

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient der ger 30 auch als Ventil zur Steuerung einer momentanen oder periodischen Einführung von kondensiertem Kühlmittel in die Hochdruckseite 16 des Zylinders 10.

Wie aus der amerikanischenPätentsehrift3 1963 hervorgeht, ergibt die Einspritzung von kondensiertem Kühlmittel aus dem Kondensator direkt in die Hochdrückseite des Zylinders zu einem bestimkteh Punkte des Kompressionszyklus ein Mittel, *m die Temperatur des von dem Kompressor in das Gehäuse abgegebenen

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Hochdruckkühlmittels zu erniedrigen und dadurch eine verbesserte Kühlung des in dem Gehäuse enthaltenen Rotors zu erzielen.

Die durch den Plunger gesteuerten Einspritzmittel für flüssiges Kühlmittel enthalten innerhalb der Zylinderwandung 6 einen Kanal für das Kühlmittel, wobei ein erster Teil 40 sich aufwärts durch die Platte 9 und die Wandung 6 in die Zylinderöffnung 31 erstreckt, während ein zweiter Teil 41, der in Figur 2 in gestrichelten Linien dargestellt ist, eine in die Hochdruckseite 16 mündende Öffnung besitzt. Der erste Teil 40 ist durch die Leitung 45 über eine den Zufluß begrenzende Kapillare 46 mit dem Kondensator 21 verbunden und zwar an einer Stelle, die vor der die normale Strömung steuernden Einrichtung 22 liegt. Eine umlaufende, oder ringförmige Rille im Plunger 30 verbildet die beiden Durchlaßteile 40 und 41, wenn der Plunger 30 aus dem Zylinder 10 heraus in seine in Figur 2 dargestellte zurückgezogene Lage bewegt ist und dient somit als Ventil, um dfe Einspritzung von flüssigem Kühlmittel von dem Kondensator in den Zylinder zu gestatten. Das flüssige Kühlmittel wird in die Hochdruckseite 16 des Zylinders nur dann eingespritzt! wenn »iefe der Plunger seine in Figur 2 dargestellte, zurückgezogene Lage einnimmt, und gemäß der Lehre des vorerwähnten amerikanischen Patentes ist die Auslaßöffnung 42 so in der Zylinderwand 7 angeordnet, daß das flüssige Kühlmittel zu einer Zeit eingespritzt wird, wenn der Druck innerhalb der Hochdruckseite 16 oberhalb des Saugdruckes und genügend unterhalb des Entladungsdruckes liegt, um die

Einspritzung zu ermöglichen.

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Claims

" 9 "\ 1ÖZ8266 Ansprüche

1.) Rotierender Kompressor mit einem Zylinder, einem darin exzentrisch rotierenden Rotor und einem in der ZyIinderwandung verschiebbar angeordneten Flügel, der durch Federkraft mit dem Rotor in Eingriff gehalten wird, d ä d u r c h ge k e η η ζ e ich η e t , daß ein Plunger (30) verschiebbar in der Zylinderwandung (6) auf der dem Flügel (14) abgewendeten Seite des Rotors (11) angeordnet ist, und daß der Plunger (30) und der Flügel (14) durch einen Federbügel (33) verbunden sind, durch den der Plunger (30) und der Flügel (14) in allen Lagen des Rotors (11) mit diesem in Eingriff gehalten werden.

2. Kompressor gemäß Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e η η, -zeich η e t , daß der Plunger (30) und der Flügel (14) radial zu der Achse des Zylinders (10) verschiebbar sind.

3. Kompressor gemäß Anspruch 1 oder 2 , dadurch g e ken η ζ e i c h η e t , daß der Plunger (30) und der Flügel (14) mit dem Rotor (11) an im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Stellen des Rotors (11) in Eingriff stehen.

4. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , da durch g e k e η η ζ e i c h net, daß der Federbügel (33) im wesentlichen U-förmig gestaltet ist und die äußere Oberfläche der zylindrischen Wandung (6) eine Rille (39) aufweist, in der ein zwischen den mit Plunger (33) und dem Flügel (14) in Eingriff stehenden Enden (34,36) liegender Teil des Bügels (33) verschiebbar gelagert jist.

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5. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeic h.ja e t , daß Mittel (40-43, 45,46) zum Einspritzen von kondensiertem flüssigem Kühlmittel in . die Hochdruckseite (16) des Zylinders (10) während der Kompression des Kühlmittelgases darin t einen Einspritzkanal (41,42), der mit der Hochdruckseite (16) der Kammer (10) in Verbindung steht und eine mit dem Plunger (30) verbundene Ventileinrichtung (43/40/41/) besitzen, um das Einspritzen einer kleinen Menge flüssigen Kühlmittels in den Zylinder (10) zu bewirken, wenn sich der Plunger (30) aus dem Zylinder (10) herausbewegt.

6. Kompressor gemäß Anspruch 5 , d a d u r c h g e k e η η-zeichnet, daß die Ventilanordnung eine Aussparung (Rille 43} an der Wandung des Plungers (30) enthält, und die Aussparung eine Verbindung zwischen den Durchlaßteilen (40,41) herstellt _s wenn siäi der Plunger (30) aus dem Zylinder (10) heräusbewegfc hat.

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