DE3213888C2

DE3213888C2 -

Info

Publication number: DE3213888C2
Application number: DE3213888A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Shimizu Jp Hazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-04-17
Filing date: 1982-04-15
Publication date: 1987-10-29
Also published as: DE3213888A1; KR880000934B1; JPS6316561B2; US4502852A; KR830010303A; JPS57173503A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Die nachveröffentlichte DE-OS 31 43 206 betrifft eine Lager schmiervorrichtung für Rotationskolbenmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Dabei kommt es auf die Position der Schmiernuten in bezug auf den Fluid druck an, um an den Lagerstellen einen genügend starken Ölfilm zu erhalten und den Seitenkräften entgegenwirken zu können, so daß Verschleiß und Fressen der Lager ver mieden werden. Weiter ist über eine im umlaufenden Spiral element angeordnete Bohrung eine das Ausgleichsgewicht der Kurbelwelle umgebende Kammer mit einem Zwischen druckraum verbunden, der zwischen den beiden Spiral elementen gebildet ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine solche Lagerschmiervorrichtung dahingehend zu verbessern, daß das Schmiermittel zu allen Lagern, die eine unterschied liche Lagerbelastung aufweisen, mit einem dafür geeigneten Volumen und Druck geliefert wird, um in jedem Lager das Entstehen eines optimalen Schmierfilms zu ermöglichen, und daß weiter ein Druckverlust und ein Temperaturanstieg des Schmiermittels vermieden wird, die sonst durch das Aufrühren des Schmiermittels in der Zwischenkammer durch das Gegengewicht der Kurbelwelle hervorgerufen werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sind axiale Schmiernuten an der Außenumfangsfläche der Kurbelwelle an Stellen ausgebildet, die durch die Gleitlager gelagert sind, so daß Öl zu den Lagern geliefert wird und die Strömungswiderstände der Schmiernuten verändert werden, um Schmiermittel zu jedem Lager zu liefern und hiervon mit optimalem Volumen abzuführen, um hierdurch die Er zeugung eines Schmierfilms geeigneter Dicke in jedem Lager sicherzustellen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt einer Rotationskolben maschine;

Fig. 2 den Längsschnitt des Kurbelwellenteils mit der Lagerschmiervorrichtung in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 eine Draufsicht der Kurbelwelle mit einer Darstellung der Beziehung zwischen der Lage der Schmiernuten und der Richtung, in der eine vom Fluiddruck erzeugte Kraft ausgeübt wird.

In Fig. 1 bildet ein Gehäuse 1 A eine Kammer 1, in der ein stationäres Spiralelement 2 und ein umlaufendes Spiralele ment 3 angeordnet sind. Das stationäre Spiralelement 2 und das umlaufende Spiralelement 3 haben scheibenförmige Endplatten 4, 5 und spiralförmige Hüllglieder 6, 7, die auf den Endplatten 4 bzw. 5 aufrecht angeordnet sind. Die Endplatten 4, 5 stehen nach innen weisend miteinander in Berührung und bringen die Hüllglieder 6, 7 in Eingriff miteinander. Auf der Unterseite des umlaufenden Spiral elements 3 ist ein Gleitlager 8 angeordnet, mit dem ein Kurbelzapfen 9 b einer Kurbelwelle 9 in Eingriff steht. Der Kurbelzapfen 9 b ist gegenüber der Mitte eines Wellen teils 9 a der Kurbelwelle exzentrisch angeordnet. Der Wellenteil 9 a ist durch ein oberes Gleitlager 11 und ein am Rahmen 10 angeordnetes unteres Gleitlager 12 gelagert. Die Kurbelwelle 9 wird durch einen Elektromotor 13 gedreht. Die Drehung der Kurbelwelle 9 bewirkt eine Bewegung des umlaufenden Spiralelements 3 in einer umlaufenden Bewegung durch einen Oldhamring 14 und einen Oldhamkeil 15 derart, daß es an einer Drehung um seine eigene Achse gehindert wird. Mittels Saugwirkung durch ein Ansaugrohr 16 ange saugtes Gas wird zwischen den Spiralelementen 2 und 3 ver dichtet, wenn sich das umlaufende Spiralelement 3 in einer Umlaufbewegung bewegt. Das Gas wird durch eine Auslaßöff nung 17 in eine Kammer 1 entleert, von der aus das ver dichtete Gas durch ein Auslaßrohr 18 entleert wird. Wenn das zwischen den beiden Spiralelementen 2 und 3 abgedich tete Fluid verdichtet wird, übt der Druck des Fluids auf das umlaufende Spiralelement 3 eine Seitenkraft aus. Diese Seitenkraft wird über das Gleitlager 8 auf den Kurbel wellenzapfen 9 b der Kurbelwelle 9 ausgeübt und dann auf den Wellenteil 9 a übertragen, der von den Gleitlagern 11 und 12 getragen wird. In der Kurbelwelle 9 ist ein exzen trischer Ölzufuhrkanal 19 ausgebildet, dessen Exzentrizität bezüglich der Mitte des Wellenteils 9 von einem Unterteil zu einem Oberteil zunimmt. Bei Drehung der Kurbelwelle 9 saugt der Ölzufuhrkanal 19 durch Zentrifugalpumpwirkung Öl im Unterteil der Kammer 1 an und liefert es zu den Gleitlagern 8, 11 und 12.

Der Mechanismus für die Zufuhr von Öl zu den Gleitlagern 8, 11 und 12 wird in Verbindung mit Fig. 2 und 3 beschrie ben.

Das Öl wird in folgender Weise zum Gleitlager 8 des um laufenden Spiralelements 3 geliefert. Das vom Unterteil der Kammer 1 durch die Zentrifugalpumpwirkung des exzen trischen Ölzufuhrkanals 19 angesaugte Öl fließt in eine zwischen dem oberen Ende des Kurbelzapfens 9 b und dem Spiralelement 9 gebildete Kammer 20, von wo aus es durch eine Schmiernut 21 an der Außenumfangsfläche des Kurbelzapfens 9 b strömt und das Gleitlager 8 des Spiral elements 3 und des Kurbelzapfens 9 b schmiert. Nach der Schmierung des Gleitlagers 8 fließt das Öl durch eine in der Verbindungsstelle des Kurbelzapfens 9 b und eines Gegen gewichts 22 ausgebildete Ringnut 23 und schmiert ein Druck lager 24, das einstückig mit dem Gleitlager 8 in dessen Un terteil ausgebildet ist. Dann wird das Öl in eine zwischen dem Rahmen 10 und dem Spiralelement 3 gebildete Zwischen kammer 25 abgegeben.

Zur Lieferung von Öl zu dem den Wellenteil 9 a lagernden oberen Gleitlager 11 wird das durch den exzentrischen Öl zufuhrkanal 19 im Unterteil der Kammer 1 abgesaugte Öl zu einer mit dem Ölzufuhrkanal 19 in Verbindung stehenden Öl zufuhrbohrung 26 geliefert. Eine axiale Schmiernut 27 ist an der Außenumfangsfläche des Wellenteils 9 a ausgebildet und steht mit der Ölzufuhrbohrung 26 in Verbindung. Nach der Schmierung des Gleitlagers 11 strömt das Öl durch eine an der Verbindungsstelle des Wellenteils 9 a und des Gegenge wichts 22 ausgebildete Ringnut 28 in ein Drucklager 29, das einstückig mit dem Gleitlager 11 in dessen Oberteil ausgebildet ist. Das Öl wird nach der Schmierung des Druck lagers 29 in die Zwischenkammer 25 abgegeben. Der Ölanteil, der das obere Gleitlager 11 geschmiert hat, wird vom oberen Ende des Gleitlagers 11 in eine Ölauslaßkammer 30 abgegeben, die zwischen dem Wellenteil 9 a, dem Rahmen 10, dem Gleit lager 11 und dem Gleitlager 12 gebildet ist. Danach wird das Öl aus der Ölauslaßkammer 30 über eine Ölauslaßbohrung 31 in die Kammer 1 abgegeben.

Das in die Zwischenkammer 25 abgegebene Öl strömt durch eine enge Bohrung 32 im Spiralelement 3 und wird in die ineinandergreifenden Teile der Spiralelemente 2 und 3 ab gegeben. Auf diese Weise befindet sich der Druck in der Zwischenkammer 25 auf einem Niveau zwischen dem Auslaß druck und dem Ansaugdruck. Demnach erfolgt die Ölzufuhr zum oberen Gleitlager 11 und zum Gleitlager 8 des Spiral elements 3 durch die Druckdifferenz zwischen dem Auslaß druck und dem Zwischendruck und durch die Zentrifugal pumpwirkung des exzentrischen Ölzufuhrkanals 19.

Für die Zufuhr von Öl zum unteren Gleitlager 12 wird das mittels Saugwirkung durch den Ölzufuhrkanal 19 vom Unter teil der Kammer 1 abgesaugte Öl zu einer Ölzufuhrbohrung 33 geliefert, die mit dem Ölzufuhrkanal 19 in Verbindung steht. Eine axiale Schmiernut 34 ist an der Außenumfangsfläche des Wellenteils 9 a ausgebildet und steht mit dem Ölzufuhr kanal 33 in Verbindung. Nach der Schmierung des unteren Gleitlagers 12 wird das Öl vom oberen Ende des Gleitlagers 12 durch eine Ölauslaßkammer 30, durch eine Ölauslaßbohrung 31 und auch vom unteren Ende des Lagers 12 in die Kammer 1 abgegeben.

Gemäß Fig. 3 befinden sich die Schmiernuten 21, 27 und 34 und die Ölzufuhrbohrungen 26 und 33 auf einer Geraden X, die die Mitte S des Wellenteils 9 a mit der Mitte C des Wellenteils 9 b verbindet. Im einzelnen befindet sich die Schmiernut 21 in einer Stellung, die der Richtung einer durch das Fluid in den abgedichteten Räumen erzeugten Kraft P um etwa 90° vorauseilt. Die Schmiernut 27 befindet sich in einer Stellung, die gegenüber der Schmiernut 21 um 180° ver setzt ist. Die Schmiernut 34 befindet sich in einer Stellung, die gegenüber der Schmiernut 27 um 180° versetzt ist.

In Fig. 3 ist Px eine Kraftkomponente der Kraft P in der X-Richtung, während P 1 eine Kraftkomponente der Kraft P in einer zur X-Richtung senkrechten Richtung ist. Die Schmier nuten 21 und 27 sind so ausgelegt, daß der durch sie dem Ölstrom entgegengesetzte Widerstand größer als der durch die Schmiernut 34 entgegengesetzte Widerstand ist. Hierzu können die Querschnitte der Schmiernuten 21 und 27 gegen über dem Querschnitt der Schmiernuten 34 verringert sein. Die Querschnittsformen der Schmiernuten 21, 27 und 34 und ihre Abmessungen können in Anbetracht der Tatsache fest gelegt werden, daß der Ölzufuhrdruck für die Zufuhr von Öl zur Schmiernut 34 durch die Zentrifugalpumpwirkung des ex zentrischen Ölzufuhrkanals 19 erzielt wird und daß der Ölzufuhrdruck für die Zufuhr von Öl zu den Schmiernuten 21 und 27 durch die Druckdifferenz zwischen dem Auslaßdruck und dem Druck in der Zwischenkammer 25 und durch die Zen trifugalpumpwirkung des Ölzufuhrkanals 19 erzielt wird. Die oben beschriebene Ausführungsform der Ölzufuhrvor richtung arbeitet in der folgenden Weise:

Das Öl wird zu den Gleitlagern 8 und 11 zugeführt über die Schmiernuten 21 und 27 durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Zwischenkammer 25 und dem Auslaßdruck und durch die Zentrifugalpumpwirkung des Ölzufuhrkanals 19 . Die Druck differenz zwischen dem Ölzufuhrdruck und dem Druck in der Zwischenkammer 25 liegt beispielsweise über 1 kg/cm². Durch diese Druckdifferenz schmiert das Öl aus den Schmiernuten 21 und 27 die Gleitlager 8 und 11 und wird in die Zwischen kammer 25 abgegeben. Jedoch wird das auf diese Weise in die Zwischenkammer 25 abgegebene Ölvolumen durch die Schmiernuten 21 und 27 gedrosselt. Deshalb wird das in der Zwischenkammer 25 gespeicherte Ölvolumen niemals übermäßig groß, weil das Öl über die enge Bohrung 32 hiervon abge geben wird. Somit wird durch die Aufrührwirkung des Gegen gewichts 22 kein Druckverlust verursacht und ein Tempe raturanstieg des in der Zwischenkammer 25 befindlichen Öls verhindert. Folglich kann die minimale Ölfilmdicke der Gleitlager 8 und 11 optimal gemacht werden, weil kein Temperaturanstieg des Öls die Gleitlager 8 und 11 be einflußt.

Die Ölströmung über die Schmiernut 34 zum Gleitlager 12 beruht nur auf der Zentrifugalpumpwirkung des Ölzufuhr kanals 19, so daß die Differenz zwischen dem Druck für die Zufuhr von Öl und dem Druck zum Ablassen von Öl sehr klein ist und manchmal ein Mangel an zu geführtem Öl bestehen könnte. Die Schmiernut 34 ermöglicht aber einen größeren Volumenstrom an Öl als die Schmier nuten 21 und 27, wodurch auch das zum Gleitlager 12 ge lieferte Ölvolumen optimiert werden kann.

Das in der obigen Weise in die Zwischenkammer 25 abgegebene Öl strömt durch die Bohrung 32 zu den ineinandergreifenden Teilen der beiden Spiralelemente 2 und 3. Da die Temperatur des Öls in der Zwischenkammer 25 am Ansteigen selbst dann gehindert wird, wenn das Gegengewicht 22 eine Aufrührwirkung ausführt, kann ein Temperaturanstieg des Gases verhindert werden, das durch Saugwirkung in den Raum zwischen den beiden Spiralelementen 2 und 3 gezogen wird. Auf diese Weise kann ein ungeregelter Temperaturanstieg des abgegebenen Gases verhindert und eine Verringerung der Viskosität des betreffenden Ölfilms vermieden werden.

Somit ist es durch den angegebenen Betrieb der Lagerschmier vorrichtung möglich, die minimale Dicke des Ölfilms jedes der Gleitlager 8, 11 und 12 zu optimieren, wodurch ein Fressen und Verschleiß wirksam verhindert werden kann.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Schmiernuten 21, 27 und 34 durch ebene Flächen gebildet, die durch Abflachen der Kurbel- und Wellenteile der Kurbel welle 9 hergestellt werden.

Claims

1. Lagerschmiervorrichtung für eine Rotationskolben maschine,

- mit einem feststehenden und einem ohne Eigen rotation umlaufenden Spiralelement, deren Kurbel welle durch zwei Gleitlager in einem Gehäuse ge lagert ist und über einen mit einem Gleitlager ver sehenen Kurbeltrieb mit dem umlaufenden Spiral element in Verbindung steht,
- mit an der Außenfläche der Kurbelwelle im Bereich der beiden Gleitlager längs verlaufend und in der Ebene einer die Kurbelwellenachse und die Kurbel zapfenachse verbindenden Linie diametral gegenüber liegend angeordneten Schmiernuten, von denen die obere über eine Radialbohrung mit einem exzentrisch in der Kurbelwelle verlaufenden axialen Zuführkanal verbunden ist, der durch Eintauchen der Kurbelwelle in einen Schmierölsumpf mit Schmieröl versorgt wird,
- mit einer an der Außenfläche des Kurbelzapfens axial verlaufenden Schmiernut, die über einen vom Kurbel zapfen stirnseitig begrenzten Verteilerraum mit dem axialen Zuführkanal in der Kurbelwelle in Verbindung steht, und
- mit einer vom Gehäuse und vom umlaufenden Spiral element begrenzten Kammer, die mit den Schmiernuten in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiernut (34) für das dritte Gleitlager (12) einen größeren Querschnitt hat als die Schmiernuten (21, 27) für das erste und zweite Gleitlager (8, 11).

2. Lagerschmiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiernuten (21, 27, 34) durch ebene Flächen gebildet sind, die durch Ab flachen der betreffenden zylindrischen Bauteile hergestellt sind.