DE4092105C2 - Spiralverdichter für Kältemittel mit Ölschmierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Spiralverdichter für Kältemittel mit Ölschmierung. Bei einem solchen Spiralver­ dichter tritt die Schwierigkeit auf, daß sich nach längerem Stillstand in den Verdichter-Arbeitskammern flüssiges Kälte­ mittel und Schmieröl ansammeln kann, was bei einem nachfolgen­ den Startvorgang wegen der Inkompressibilität dieser Flüssig­ keiten zu einer Beschädigung des Verdichters führt.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist es aus der JP 61- 213556 A bekannt, den Verdichter beim Starten zunächst in der gegenüber der normalen Drehrichtung umgekehrten Richtung zu drehen, um die angesammelte Flüssigkeit durch den Ansaugkanal auszustoßen. Dieser Rücklauf wird dort durch ein besonderes Vierwege-Ventil gesteuert.

In der US 48 40 545 ist ein Spiralverdichter der im Ober­ begriff des beiliegenden Patentanspruchs 1 genannten Bauart beschrieben. Bei diesem bekannten Spiralverdichter ermöglicht aber nicht das Auslaßrückschlagventil selbst ein Rückwärtsdre­ hen des Verdichters beim Startvorgang. Vielmehr ist hierfür ein die Saugseite des Verdichters mit dem Auslaßkanal verbindendes Rückströmventil vorgesehen, das beim Rückwärtsdrehen für eine Druckentlastung sorgt.

Aus der DE 34 38 262 C2 ist auch bereits ein Spiralver­ dichter der im Oberbegriff des beiliegenden Patentanspruchs 2 genannten Bauart bekannt, bei der ebenfalls eine Druckent­ lastungseinrichtung vorgesehen ist, die ein Rückwärtsdrehen ermöglicht. Die Druckentlastung erfolgt dort allerdings nicht unmittelbar über das im Ansaugkanal angeordnete Rückschlagven­ til, sondern über ein separates Druckbegrenzungsventil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spiralver­ dichter für Kältemittel mit Ölschmierung zu schaffen, bei dem die Druckentlastung beim Rückwärtsdrehen während des Starvor­ gangs vereinfacht ist.

Zwei unterschiedliche Lösungen dieses Problems, die ohne zusätzliche Druckentlastungsventile auskommen, sind in den bei­ liegenden Patentansprüchen 1 und 2 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Spiralverdichter ist der Ventil­ körper des Auslaß- bzw. des Ansaugrückschlagventils besonders ausgebildet, damit er zwar eine Rückwärtsdrehung des Verdich­ ters beim Startvorgang ermöglicht, aber unter dem dynamischen Druck des zurückströmenden Kältemittels selbsttätig schließt, sobald die Geschwindigkeit des Kältemittels unnatürlich groß wird. Zu diesem Zweck kann der Ventilkörper als Scheibe ausge­ bildet sein, an deren Umfang mehrere Öffnungen oder Kerben an­ geordnet sind. Wenn der Motor beim Einschalten des Verdichters zunächst langsam rückwärts rotiert, dann kann flüssiges Kälte­ mittel und Schmieröl durch diese Bohrungen oder Kerben entwei­ chen, so daß ein starker Druckanstieg in den Verdichterkammern vermieden wird. Falls der von dem Kältemittelrückstrom in Schließrichtung auf den Ventilkörper ausgeübte dynamische Druck jedoch zu groß werden sollte, beispielsweise infolge einer Betriebsstörung, dann wird der Ventilkörper entweder gegen die Schwerkraft oder gegen die Kraft einer Ventilfeder gegen den zugeordneten Ventilsitz angedrückt, so daß die Bohrungen oder Kerben verschlossen und ein Rückfluß der Flüssigkeit unterbun­ den wird.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläu­ tert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Spiralverdichters, und

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Querschnitt durch einen Hauptbereich einer zweiten Ausführungsform eines Spiralverdich­ ters.

Gemäß Fig. 1 ist ein Ver­ dichtermechanismus 2 an einem unteren Bereich im Inneren eines dichten Behälters 1 befestigt. Ein Stator 4 eines Elek­ tromotors zum Antreiben des Verdichtermechanismus ist an einem oberen Bereich desselben befestigt. Eine Kurbelwelle 6 zum Antreiben des Verdichtermechanismus 2 ist mit einem Rotor 5 des Motors 3 gekuppelt. Eine Schmierölwanne 7 ist um den Ver­ dichtermechanismus 2 herum am unteren Bereich des Behälters 1 ausgebildet. Der Verdichtertermechanismus 2 umfaßt ein sta­ tionäres Spiralelement 10, das eine mit einer statio­ nären Endplatte 8 einstückig ausgebildete stationäre Spiralwand 9 aufweist, ein umlaufendes Spiralelement 13, bei dem eine umlaufende Spiralwand 11 zur Ausbildung mehrerer Verdichterräume 14 im Eingriff mit der stationären Spiralwand 9 an einer umlaufenden Endplatte 12 ausgebildet ist, ein Rotationsperrteil 15, um das umlaufende Spiral­ element 13 an einer Verdrehung um seine Eigenachse zu hindern, aber seine Umlaufbewegung zu erlauben, eine umlaufende An­ triebswelle 16, die gegenüber der Spiralwand 11 der um­ laufenden Endplatte 12 angeordnet ist, ein exzentrisches Lager 17, das an der Innenseite einer Hauptwelle 18 der Kurbelwelle 6 angeordnet ist, und in das die umlaufende Antriebswelle 16 eingesetzt ist, ein Lagerteil 21, das ein Hauptlager 19 zum Abstützen der Hauptwelle 18 der Kurbelwelle 6 aufweist, und eine Begrenzungsfläche 23 zur Begrenzung einer axialen Bewegung des umlaufenden Spiralelements 13 an einer Rückseite 20 der umlaufenden Endplatte 12. Eine zylindrische Innenwand einer Ölpumpe ist zwischen der Hauptwelle 18 der Kurbelwelle 6 und der Endplattenrückseite 20 ausgebildet, wobei ein Ende der inneren zylindrischen Wand der Ölpumpe durch die Endplattenrückseite 20 verschlossen ist und das andere Ende durch eine Endplatte der Ölpumpe verschlossen ist, um dadurch eine Ölpumpe zu bilden. Das Schmieröl in der Schmierölwanne 7 wird durch einen Ölansaugkanal 31 zu der Ölpumpe angesaugt und durch einen Ölauslaß in die Ölauslaßkammer eingespeist. Das Schmieröl in der Auslaßkammer wird dem Hauptlager 19 zur Schmierung zugeführt und sodann in eine Ausgleichgewichtkammer 36 abgegeben. Der andere Teil des Schmieröls in der Ölaus­ laßkammer wird dem exzentrischen Lager 17 zur Schmierung zugeführt und sodann in die Ausgleichgewichtkammer 36 abge­ geben. Eine ringförmige Dichtungsleiste 25 zum Unterteilen des Spalts zwischen der Begrenzungsfläche 23 und der Rückseite 20 der umlaufenden Endplatte 12 in eine Fläche, die mit dem Auslaßdruck auf der Ölpumpenseite beaufschlagt ist, und eine Fläche, die mit einem Druck beaufschlagt ist, der kleiner ist als derjenige am äußeren Umfangsbereich, ist verschiebbar angeordnet gegenüber der Endplattenrückseite 20 auf der Begrenzungsfläche 23. Das von ei­ ner Ansaugleitung 45 des Verdichters angesaugte Kältemittelgas wird durch einen Speicherbehälter 46 von einem Ansaugkanal 47 des Verdichtermechanismus 2 eingespeist, in den Verdich­ terräumen 14 verdichtet, von einer unten ausgebildeten Auslaßöffnung 48 durch ein Rückschlagventil mit einem Ventilsitz 49 und einem Ventilkörper 50, der dem Ventilsitz 49 im Abstand gegenüberliegt und der mit einem Ventilkanal 51 versehen ist, durch das Innere des Auslaßdämpfers 54, einen in der stationären Endplatte 8 angeordneten Auslaßkanal 55 und einen in dem Lagerteil 21 ausgebildeten Auslaßkanal 56 geleitet und in eine Auslaßkammer 57 zwischen dem Motor 3 und dem Verdichter 2 ausgestoßen. Das Kältemittelgas wird von einem Umfangskanal 58 des Motors in eine obere Ausstoßkammer 59 des Motors zur Kühlung des Motors 3 geleitet und sodann von einer Auslaßleitung 61 zur Außenseite des Motors geleitet. Falls die Kältemaschine für eine längere Zeitdauer abgeschal­ tet ist, sammelt sich eine große Menge der Kältemittel­ flüssigkeit wie auch des Schmieröls in dem Verdichter an. In diesem Zustand wird der Verdichter mit kleiner Drehzahl in einer der normalen Drehrichtung entgegengesetzten Rückwärts­ richtung verdreht, und die in dem Verdichter enthaltene Flüssigkeit wird veranlaßt, vom Rückschlagventil 52 zum Verdichtermechanismus zu strömen. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch den den Auslaßventilkörper 50 umgebenden Ventilkanal 51 ist jedoch nicht hoch, so daß ein Druckverlust, der groß genug ist, um den Ventilkörper 50 entgegen der Schwerkraft an den Auslaßventilsitz 49 anzupressen, nicht erreicht wird. Aus diesem Grund wird die Rückwärtsströmung in dem Verdichter in Folge der Rückwärts­ verdrehung fortgesetzt. Die aus dem Verdichtermechanismus zu­ rückströmende Flüssigkeit wird in dem Speicherbehälter 46 gespeichert.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Verdichters gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der das Auslaßrückschlagventil 52 entfallen ist. Stattdessen ist ein Ansaugrückschlagventil im Ansaugkanal 47 des Verdichters 2 angeordnet. Das Ansaugrückschlagventil besteht aus einem Ventilsitz 71, einem Ventilkörper 72, einer Ventilfeder 73 zum Abheben des Ventilkörpers 72 vom Ventilsitz 71, einem den Ventilkörper 72 umgebenden Ventilkanal 74 und aus einem Begrenzungsstück 75, das dazu dient den Hub des Ventilkörpers zu begrenzen.

Claims (2)

1. Spiralverdichter für ein Kältemittel mit einem von einem Motor angetriebenen Verdichtermechanismus, umfassend ein stationäres Spiralelement, das eine stationäre Spiralwand auf einer stationären Endplatte aufweist, ein umlaufendes Spiral­ element, das eine umlaufende Spiralwand auf einer umlaufenden Endplatte aufweist zur Ausbildung mehrerer Verdichterräume im Eingriff mit der stationären Spiralwand, ein Rotationssperr­ teil, um das umlaufende Spiralelement an einer Verdrehung um seine Eigenachse zu hindern, aber die Umlaufbewegung desselben zu erlauben, eine Kurbelwelle, um das umlaufende Spiralelement zu einer Umlaufbewegung anzutreiben, und ein in einem Auslaß­ kanal des Verdichters angeordnetes Auslaßrückschlagventil mit einer Druckentlastungseinrichtung, die ein Rückwärtsdrehen des Verdichters beim Startvorgang ermöglicht, dadurch gekennzeich­ net, daß das Auslaßrückschlagventil (52) einen durch die Schwerkraft oder durch die Kraft einer Feder in die Offen­ stellung belasteten Ventilkörper (50) aufweist, der mit einer oder mehreren Ventilkanälen (51) versehen ist, wobei ein Ventilsitz (49) vorgesehen ist, an dem der Ventilkörper (50) bei einer übermäßigen Rückströmung des Kältemittels während des Rückwärtsdrehens zur Anlage gelangt und der den oder die Ventilkanäle (51) verschließt.

2. Spiralverdichter für ein Kältemittel mit einem von einem Motor angetriebenen Verdichtermechanismus, umfassend ein stationäres Spiralelement, das eine stationäre Spiralwand auf einer stationären Endplatte aufweist, ein umlaufendes Spiral­ element, das eine umlaufende Spiralwand auf einer umlaufenden Endplatte aufweist zur Ausbildung mehrerer Verdichterräume im Eingriff mit der stationären Spiralwand, ein Rotationssperr­ teil, um das umlaufende Spiralelement an einer Verdrehung um seine Eigenachse zu hindern, aber die Umlaufbewegung desselben zu erlauben, eine Kurbelwelle, um das umlaufende Spiralelement zu einer Umlaufbewegung anzutreiben, ein im Ansaugkanal des Verdichters angeordnetes Ansaugrückschlagventil, das einen durch die Kraft einer Ventilfeder belasteten Ventilkörper und einen Ventilsitz aufweist, und eine Druckentlastungseinrich­ tung, die ein Rückwärtsdrehen des Verdichters beim Startvorgang ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (72) durch die Ventilfeder (73) in die Offenstellung belastet ist und einen oder mehrere Ventilkanäle (74) aufweist und daß der Ventilkörper (72) bei einer übermäßigen Rückströmung des Kälte­ mittels während des Rückwärtsdrehens an dem Ventilsitz (71) zur Anlage gelangt, der den oder die Ventilkanäle (74) verschließt.