DE4202797A1 - Fluidverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Strömungsmittel- oder Fluidverdichter, insbesondere einen Fluidverdichter zum Verdichten eines Kältemittels in einem Kühlkreislauf.

Es ist bereits ein Fluidverdichter zum Verdichten z. B. eines Kältemittels in einem Kühlkreislauf bekannt. Dieser Fluidverdichter weist im Vergleich zu einem Hubkolben- oder Kreisel(kolben)verdichter o. dgl. eine kleinere Zahl von Bauteilen und einen einfacheren Antriebsmechanismus auf. Zudem entfällt bei diesem Fluidverdichter ein Rückschlagventil, und sein(e) Verdichtungsleistung oder -wirkungsgrad ist verbessert.

Bei einem derartigen Verdichter ist ein Drehkörper oder Kolben bzw. eine Walze exzentrisch in einem an beiden Enden offenen Zylinder angeordnet. Die beiden Endabschnitte der Walze (piston) sind in einem Hauptlager oder ansaugseitigen Lager und einem Nebenlager oder austragseitigen Lager gelagert. Die Walze liegt dabei exzentrisch bzw. außermittig zum Zylinder.

Haupt- und Nebenlager sind in die jeweiligen Endabschnitte des Zylinders so eingesetzt, daß sie die Öffnungen an beiden Zylinderenden luftdicht verschließen. In die Außenumfangs- oder Mantelfläche der Walze ist eine schrauben- bzw. wendelförmige Nut eingestochen, in welche, längs dieser verlaufend, ein Flügelsteg (blade) so eingesetzt ist, daß er frei aus der Nut vorzustehen und in diese einzutreten vermag.

Der Innenraum des Zylinders ist durch den Flügelsteg in eine Anzahl von Arbeitskammern unterteilt, deren Volumina sich von der Ansaugseite des Zylinders zu dessen Austragseite hin allmählich oder fortlaufend verkleinern.

An der Außenumfangswand des Zylinders ist eine Motoreinheit vorgesehen. Wenn die Motoreinheit betätigt ist und der Zylinder in Drehung versetzt wird, werden Zylinder und Walze über einen zwischen sie eingefügten Drehmomentübertragungsmechanismus relativ zueinander und synchron miteinander in Dreh- bzw. Umlaufbewegung versetzt.

Hierbei wird über ein an ein abgedichtetes bzw. gekapseltes Gehäuse angeschlossenes Saugrohr Kaltmittelgas eines niedrigen Drucks in dieses Gehäuse eingeleitet. Das Kältemittelgas wird bei seiner Förderung von der ansaugseitigen Arbeitskammer am einen Zylinderende zur Arbeitskammer am austragseitigen Ende fortlaufend verdichtet. Wenn das Kältemittelgas am austragseitigen Ende ausgetragen oder entlassen wird, besitzt es einen hohen Druck einer gegebenen Größe. Das Hochdruckgas wird über ein an den Zylinder angeschlossenes Austragrohr einem Kondensor bzw. Kühlapparat zugespeist. Letzterer befindet sich außerhalb des Verdichters und stellt einen Bauteil des Kühlkreislaufs dar.

Eine Abwandlung dieses Verdichters ist beispielsweise in der ungeprüften JP-Patentanmeldung 2-19 684 beschrieben.

Bei diesem (bisherigen) Verdichter sind in der Mantelfläche der Walze zwei Wendel-Nuten ausgebildet, die von einem in Axialrichtung mittleren Teil der Walze zu beiden Enden derselben hin symmetrisch geformt sind. In die jeweiligen Wendel-Nuten sind wendelförmige Flügelstege eingesetzt.

Ein Kältemittelgas niedrigen Drucks wird beispielsweise an einem axialen Mittelteil des Zylinders angesaugt. Das Gas wird sodann in zwei Richtungen geführt, d. h. in Richtung der beiden Endabschnitte des Zylinders, und es wird dabei verdichtet und sodann an den beiden Endabschnitten des Zylinders ausgetragen. Beim oben beschriebenen Verdichter mit einer in der Walze ausgebildeten Wendel-Nut wird den gleitenden Teilen des Verdichters Schmieröl zugeführt. Die gleitenden Teile umfassen die jeweiligen Gleitflächen, die durch die Seitenwände bzw. Flanken der Wendel-Nut und die Seitenflächen des Flügelstegs, durch Hauptlager, Zylinder und Walze bzw. durch Nebenlager, Zylinder und Walze festgelegt sind.

Der beschriebene Verdichter mit zwei Wendel-Nuten und zwei Flügelstegen weist selbstverständlich ebenfalls (relativ zueinander) gleitende Teile auf. Infolgedessen ist eine Ölzuführeinheit zum Zuspeisen von Schmieröl zu den gleitenden Teilen erforderlich.

Für einen derartigen Verdichter ist jedoch bisher noch keine optimale Ölzuführ- oder -Speiseeinrichtung entwickelt worden. Aus diesem Grund ist die beim Verdichter mit einer Wendel-Nut in der Walze vorgesehene Ölzuführeinheit auch für den Verdichter mit zwei Nuten und Flügelstegen übernommen worden.

Während dabei die gleitenden Teile des einen Verdichterteils (z. B. die Gleitflächen zwischen der einen Wendel-Nut und dem betreffenden Flügelsteg) ausreichend mit Öl versorgt werden, trifft dies für die gleitenden Teile des anderen Verdichterteils nicht zu. Die hiervon herrührende mangelhafte Abdichteigenschaft hat eine Herabsetzung der Verdichtungsleistung oder eine Erhöhung der Eingangsleistung zur Folge.

Die Erfindung wurde nun im Hinblick auf die oben geschilderten Gegebenheiten entwickelt. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Fluidverdichters mit zwei Wendel-Nuten und zwei Flügelstegen, bei dem die jeweiligen gleitenden Teile sicher mit Öl versorgt werden und eine reibungsarme Bewegung bzw. Verschiebung (smoothness) der gleitenden Teile über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Fluidverdichter, umfassend ein Gehäuse mit einem Öl(vorrats)behälter, einen im Gehäuse angeordneten Zylinder, einen im Zylinder exzentrisch oder außermittig angeordneten zylindrischen Drehkörper, der so gelagert ist, daß ein Teil (der Mantelfläche) desselben an der Innenumfangsfläche des Zylinders anliegt, und der in seiner Mantelfläche erste und zweite schrauben- oder wendelförmige Nuten aufweist, die sich vom Mittelteil des Drehkörpers in entgegengesetzten Richtungen zu den jeweiligen Enden desselben erstrecken, in die ersten und zweiten Wendel-Nuten eingesetzte erste bzw. zweite schrauben- oder wendelförmige Flügelstege, die mit ihren Außenumfangsflächen an der Innenumfangsfläche des Zylinders anliegen und den durch die Innenumfangsfläche des Zylinders und den Drehkörper festgelegten Raum unter Bildung von ersten und zweiten Verdichterteilen in mehrere Arbeitskammern unterteilen, wobei die ersten und zweiten Flügelstege in Radialrichtung des Drehkörpers frei aus den ersten bzw. zweiten Wendel-Nuten vorzustehen und in diese einzutreten vermögen, eine Antriebseinheit zum Drehen und Umlaufenlassen von Zylinder und Drehkörper relativ zueinander, eine im Drehkörper ausgebildete erste Kältemittelleitung, die in einem Bereich zwischen erstem und zweitem Verdichterteil und (an) einem axialen Endabschnitt des Drehkörpers mündet, sowie eine Ölversorgungs- oder -zuführeinheit mit ersten und zweiten Ölzuführbohrungen, die jeweils an erstem bzw. zweitem Verdichterteil münden, um über die ersten und zweiten Ölzuführleitungen Öl aus dem Ölbehälter den ersten und zweiten Verdichterteilen zuzuführen.

Bei dieser Ausgestaltung kann die Ölversorgungseinheit den (relativ zueinander) gleitenden Teilen eine ausreichende Ölmenge zuspeisen, so daß eine reibungsarme Bewegung oder Verschiebung der gleitenden Teile über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch einen Fluidverdichter gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung eines Drehkörpers (einer Walze) bei der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt durch ein Hauptlager,

Fig. 4 eine Stirnseitenansicht einer Stirnfläche des Hauptlagers,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Tiefe einer Ölnut,

Fig. 6 einen lotrechten Schnitt durch einen Fluidverdichter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Darstellung eines hauptlagerseitigen Endabschnitts eines Drehkörpers bei der zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 einen lotrechten Schnitt durch einen Fluidverdichter gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 9 einen lotrechten Schnitt durch einen Fluidverdichter gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf einen (auch einfach als "Verdichter" bezeichneten) Fluidverdichter zur Verwendung z. B. in einem Kühlkreislauf.

Fig. 1 veranschaulicht einen Verdichter 1a gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Verdichterkörper 1 weist ein geschlossenes bzw. gekapseltes Gehäuse 2 und einen in diesem angeordneten Verdichtermechanismus 3 auf. Der Verdichtermechanismus 3 umfaßt seinerseits einen an beiden axialen Endabschnitten offenen Zylinder 4 und eine (einen) exzentrisch in den Zylinder 4 eingesetzte(n) Walze bzw. Drehkörper 5.

Die beiden Endabschnitte der Walze 5 sind in Lagerbohrungen 6a und 7a eines Hauptlagers 6 bzw. eines Nebenlagers 7 eingesetzt, so daß die Walze 5 dadurch drehbar gelagert ist. Die Lagerbohrungen 6a und 7a sind exzentrisch bzw. außermittig relativ zu den Außenumfangsflächen von Hauptlager 6 und Nebenlager 7 geformt.

Insbesondere sind an den beiden axialen Endabschnitten der Walze 5 ein Hauptwellenteil und ein Nebenwellenteil angeformt, die vergleichsweise dünner sind als der restliche Teil der Walze 5. Der Hauptwellenteil 5a ist in das Hauptlager 6 eingesetzt, während der Nebenwellenteil 5b in das Nebenlager 7 eingesetzt ist.

Hauptlager 6 und Nebenlager 7 sind in Öffnungen bzw. Bohrungen in beiden Endabschnitten des Zylinders 4 so eingesetzt, daß ihre Außenumfangs- bzw. Mantelflächen mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 in Berührung stehen und dabei die beiden Öffnungen des Zylinders 4 luftdicht verschließen. Hauptlager 6 und Nebenlager 7 sind an der Innenwand des gekapselten Gehäuses 2 befestigt.

Gemäß Fig. 2 sind in der Mantelfläche der Walze 5 erste und zweite wendel- oder schraubenförmige Nuten 8a und 8b ausgebildet. Die Wendel-Nuten 8a und 8b verlaufen jeweils von einem axialen Mittelteil der Walze 5 in Richtung auf deren beide Endabschnitte, wobei die Nuten 8a und 8b zueinander symmetrisch geformt sind.

Die Breite der jeweiligen ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a bzw. 8b ist konstant. Die Tiefenrichtung jeder Nut 8a, 8b stimmt mit der Radialrichtung des Kolbens überein. Die Nuten 8a und 8b sind jedoch in entgegengesetzten Richtungen gewendelt.

Die Steigungen der Wendel-Nuten 8a und 8b verkleinern sich fortlaufend vom axialen Mittelabschnitt der Walze 5 in Richtung auf die beiden (jeweiligen) Endabschnitte derselben. Außerdem sind die Phasen der ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a bzw. 8b um 180° gegeneinander versetzt.

Gemäß Fig. 1 sind erste und zweite wendel- bzw. schraubenförmige Flügelstege 9a bzw. 9b im Zylinder 4 bzw. in der Walze 5 angeordnet. Die Flügelstege 9a und 9b bestehen beispielsweise aus einem Harz, wie Teflon (eingetragenes Warenzeichen), einer geeigneten Elastizität. Die Flügelstege 9a und 9b sind so in die Nuten 8a bzw. 8b eingesetzt, daß sie frei aus den Nuten 8a und 8b vorzustehen und in diese einzutreten vermögen. Dies bedeutet, daß die Flügelstege 9a und 9b entsprechend wendelförmig in die Walze 5 eingesetzt sind. Die Außenumfangsflächen der Flügelstege 9a und 9b liegen an der Innenumfangsfläche des Zylinders 4 an.

Der Innenraum des Zylinders 4 ist durch die Flügelstege 9a und 9b in eine Anzahl von mondförmigen (kreiszweieckförmigen) Arbeitskammern 10A und 10B unterteilt, die längs der Achse der Walze 5 (aufeinanderfolgend) angeordnet sind. Die Volumina der Arbeitskammer 10A und 10B verkleinern sich fortlaufend vom axialen Mittelabschnitt der Walze in Richtung auf deren beide Enden.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist in der Walze 5 ein Ansaugkanal bzw. eine Ansaugleitung 11 ausgebildet, der bzw. die an einer Stirnfläche 31 des Wellenteils 5a mündet. Die Ansaugleitung 11 verläuft von der Stirnfläche 31 längs der Achse der Walze 5 zum axialen Mittelbereich derselben, und sie knickt im axialen Mittelbereich in Radialrichtung ab, so daß sie an der Mantelfläche der Walze 5 mündet.

An die eine Seitenfläche des gekapselten Gehäuses 2 ist ein Ansaugrohr 12 angeschlossen, das mit einer externen Vorrichtung oder einem Verdampfer (nicht dargestellt) kommuniziert. Die offene End- oder Stirnseite des Ansaugrohrs 12 kommuniziert mit der Lagerbohrung 6a des Hauptlagers 6 und auch mit der Ansaugleitung 11 über die Innenseite der Lagerbohrung 6a.

Weiterhin sind an die beiden axialen Endabschnitte des gekapselten Gehäuses 2 (d. h. die beiden Endabschnitte im oberen Teil von Fig. 1) erste und zweite Auslaßrohre 13a bzw. 13b angeschlossen. Die ersten und zweiten Auslaßrohre 13a bzw. 13b sind an der Außenseite des gekapselten Gehäuses 2 miteinander verbunden bzw. zusammengeführt, wobei sie mit dem erwähnten Kondensor oder Kühlapparat in Verbindung stehen.

Im Hauptlager 6 ist eine erste Austragsleitung 14a ausgebildet, die an der Stirnfläche 32 des Hauptlagers 6 mündet, welche der einen Arbeitskammer 10A zugewandt ist. Die erste Austragsleitung 14a verläuft von der Stirnfläche 32 längs der Achse des Hauptlagers 6 und ist im Mittelbereich in Radialrichtung des Hauptlagers 6 abgebogen, so daß sie an der Umfangs- bzw. Mantelfläche eines Flanschteils des Hauptlagers 6 mündet. Der Flanschteil des Hauptlagers 6 ist mit dem gekapselten Gehäuse 2 gekoppelt.

Im Nebenlager 7 ist eine zweite Austragsleitung 14b ausgebildet, die an der Stirnfläche 33 des Nebenlagers 7 mündet, welche der einen Arbeitskammer 10B₁, zugewandt ist. Die zweite Austragsleitung 14b verläuft von der Stirnfläche 33 längs der Achse des Nebenlagers 7 und ist im Mittelbereich in Radialrichtung des Nebenlagers 7 abgebogen, so daß sie an der Mantelfläche eines Flanschteils des Nebenlagers 7 mündet. Der Flanschteil des Nebenlagers 7 ist mit dem gekapselten Gehäuse 2 gekoppelt.

Die endseitigen Arbeitskammern 10A₁, und 10B₁, unter den Arbeitskammern 10A und 10B stehen mit den ersten und zweiten Auslaßrohren 13a bzw. 13b über die ersten bzw. zweiten Austragsleitungen 14a bzw. 14b und dem Innenraum des Gehäuses 2 in Verbindung.

Im Bodenbereich des gekapselten Gehäuses 2 ist ein Öl(vorrats)behälter 15 zur Aufnahme von Schmieröl 34 vorgesehen. In das im Ölbehälter 15 befindliche Öl 34 taucht ein unterer Endabschnitt eines Saugrohrs 16 ein, das geradlinig zum Ölbehälter 15 verläuft.

Ein oberer Endabschnitt des Saugrohrs 16 ist in das Nebenlager 7 eingesetzt und steht mit der Walzen-Lagerbohrung 7a des Nebenlagers 7 in Verbindung. Andererseits ist im Kolben 5 eine Ölzuführbohrung 17 ausgebildet, die von einer Stirnfläche 35 des Wellenteils 5b längs der Achse der Walze 5 in Richtung auf das Hauptlager 6 verläuft. Ein Endabschnitt der Ölzuführbohrung 17 mündet an der Sohle der ersten Wendel-Nut 8a, während ein mittlerer Abschnitt der Ölzuführbohrung 17 an der Sohle der zweiten Wendel-Nut 8b mündet.

Eine Ölzuführ- oder -versorgungsleitung 18 wird durch das Saugrohr 16, die Ölzuführbohrung 17 und den Raum (d. h. Teil der Lagerbohrung 7a) zwischen Saugrohr 16 und Bohrung 17 gebildet. Der Raum zwischen dem Saugrohr 16 und der Ölzuführbohrung 17 ist durch diejenige Innenumfangsfläche des Nebenlagers 7, welche die Lagerbohrung 7a bildet, und die Stirnfläche 35 des Wellenteils 5a festgelegt. Das Öl 34 wird aus dem Ölbehälter 15 durch eine noch näher zu beschreibende Verdichtungswirkung hochgesaugt.

An der Außenumfangswand des Zylinders 4 ist ein Rotor 19 befestigt. Außerhalb des Rotors 19 ist mit einem Luftspalt dazu ein Stator 20 angeordnet. Letzterer ist am gekapselten Gehäuse 2 befestigt. Rotor 19 und Stator 20 bilden eine Motoreinheit 21.

Im Inneren des Zylinders 4 ist ein nicht dargestellter Drehmomentübertragungsmechanismus vorgesehen, der an jeweils einem Ende von Zylinder 4 und Walze 5 angebracht ist und die Walze 5 mit dem Zylinder 4 koppelt. Der Drehmomentübertragungsmechanismus und die Motoreinheit 21 bilden einen Antriebsmechanismus 22, welcher den Zylinder 4 und die Walze 5 relativ zueinander und synchron miteinander in Dreh- bzw. Umlaufbewegung versetzt.

Die Drehung, d. h. die Umlaufbewegung der Walze 5 wird durch den Drehmomentübertragungsmechanismus begrenzt, der seinerseits beispielsweise aus einer Kombination aus einem Eingreifstift und einer Eingreifnut besteht.

Wenn die Motoreinheit 21 im Verdichter 1a aktiviert wird, wird der Zylinder 4 in Drehung versetzt. Der Zylinder 4 und die Walze 5 laufen dabei relativ zueinander und synchron zueinander aufgrund der Wirkung des Drehmomentübertragungsmechanismus um. Dabei wird ein zu verdichtendes, niedrigen Druck besitzendes Kältemittelgas über das Ansaugrohr 12 in die Ansaugleitung 11 eingesaugt.

Das Kältemittelgas wird zu der im axialen Mittelbereich des Zylinders 4 liegenden Arbeitskammer 10C geführt, wobei es von der Öffnung bzw. Mündung der Ansaugleitung 11 in die Arbeitskammern 10A und 10B einströmt. Weiterhin strömt das Kältemittelgas in zwei Richtungen, wobei es bei der Drehung bzw. Umlaufbewegung der Walze 5 sequentiell in Richtung auf die beiden endseitigen Arbeitskammern 10A₁, und 10B₁, des Zylinders 4 gefördert wird.

Da die Steigung der Arbeitskammern 10A und 10B in Richtung auf die Enden des Zylinders 4 allmählich bzw. fortlaufend abnimmt, wird das Gas bei dieser Förderung verdichtet. Wenn das Kältemittelgas die ersten und zweiten Austragsleitungen 14a bzw. 14b erreicht, ist sein Druck auf einen gegebenen Wert erhöht worden.

Das Kältemittelgas wird zunächst über die ersten und zweiten Austragsleitungen 14a bzw. 14b in den Innenraum des gekapselten Gehäuses 2 ausgetragen und dann über erstes und zweites Auslaßrohr 13a bzw. 13b abgeführt. Das über die beiden Auslaßrohre 13a und 13b abgeführte Gas wird dem Kondensor bzw. Kühlapparat zugespeist.

Der Zylinder 4 umfaßt somit insbesondere einen ersten Verdichterteil A und einen zweiten Verdichterteil B. Das über die Ansaugleitung 11 zur mittleren Arbeitskammer 10C zugespeiste Kältemittelgas wird auf ersten und zweiten Verdichterteil A und B aufgeteilt und durch diese Verdichterteile verdichtet.

Andererseits wird aufgrund der Verdichtungsoperation der Verdichterteile A und B das Schmieröl 34 aus dem Ölbehälter 15 über das Saugrohr 16 hochgesaugt und durch die Ölzuführleitung 18 den ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a bzw. 8b zugespeist. Dabei wird jeweils praktisch die gleiche Menge an Öl 34 von den Sohlen der Nuten 8a und 8b her in diese eingeführt.

Das Öl 34 wird dabei den (relativ zueinander) gleitenden Teilen der Verdichterteile A und B zugespeist, z. B. den Berührungsbereichen zwischen den Flanken der ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a bzw. 8b und den Seitenflächen der ersten und zweiten Flügelstege 9a bzw. 9b. Dabei wird den betreffenden gleitenden Teilen jeweils eine ausreichende Menge an Öl 34 zugespeist, so daß eine reibungsarme Bewegung oder Verschiebung der gleitenden Teile über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet ist.

Da die Phasen der Wendel-Nuten 8a und 8b um 180° zueinander versetzt sind, sind auch die Phasen der Sinuskurven der Lastdrehmomente und der Austragimpulse in beiden Richtungen um 180° zueinander versetzt: Aufgrund dieses Phasenversatzes können Lastdrehmoment und Austragimpuls des Gesamtverdichters herabgesetzt werden.

Genauer gesagt: auch wenn, wie bei der beschriebenen Ausführungsform, die paarigen (paarweise symmetrischen) Wendel-Nuten 8a und 8b in der Walze 5 ausgebildet sind, ist der auf die Walze 5 einwirkende Druck in bestimmten Fällen nicht ausgeglichen. In solchen Fällen wirkt eine (axiale) Schubkraft auf die Walze 5 ein.

Unter dem Einfluß dieser Schubkraft wird die Stirnfläche der Walze 5 in Gleitberührung mit der Stirnfläche des Hauptlagers 6 (oder des Nebenlagers 7) gebracht, wobei an den in gegenseitiger Berührung stehenden Stirnflächen Reibungsverlust auftritt. Infolgedessen ist eine höhere Eingangsleistung nötig. Daher ist es erforderlich, unter vorheriger Berücksichtigung der Schubkraft die Walze 5 und die Lager 6 bzw. 7 in reibungsarme Berührung miteinander zu bringen.

Die Fig. 3 bis 5 veranschaulichen wirksame Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems. Insbesondere ist dabei die Stirnfläche 32 bzw. die Schubfläche des Hauptlagers 6 mit einer Anzahl von radial geneigten bzw. schräggestellten spiraligen Ölnuten 30 versehen.

Die Tiefe H jeder Nut 30 kann sehr klein sein. Auch wenn die Tiefe H der Ölnut 30 klein ist, bildet das den betreffenden gleitenden Teilen zugespeiste Öl 34 eine Ölschicht, die eine ausreichende Lastaufnahmekapazität besitzt.

Da die Ölnuten 30 als Ganzes eine Spiralform besitzen, wird das Öl 34 an der Stirnfläche 32 des Hauptlagers 6 bei der Drehung bzw. Umlaufbewegung der Walze 5 von der Außenumfangsseite in Richtung auf das Zentrum gefördert.

Mit anderen Worten: An der Stirnfläche 32 des Hauptlagers 6 entsteht kontinuierlich eine Ölschicht. Auch wenn dabei die Stirnfläche 31 des Hauptwellenteils 5a unter dem Einfluß der Schubkraft in Gleitberührung mit der Stirnfläche 32 des Hauptlagers 6 gelangt, verhindert die ständig zwischen den Stirnflächen 31 und 32 gebildete Ölschicht einen Reibungsverlust.

Obgleich vorstehend die Ölnuten 30 als im Hauptlager 6 ausgebildet beschrieben sind, können sie z. B. auch im Nebenlager vorgesehen sein.

Wie vorstehend beschrieben, ist beim Fluidverdichter 1a gemäß der ersten Ausführungsform die Ölzufuhrleitung 18 so ausgebildet, daß sie im Mittelbereich verzweigt ist.

Auf diese Weise kann Schmieröl sicher den beiden Verdichterteilen A und B sowie den betreffenden gleitenden Teilen zugespeist werden, so daß reibungsarme Bewegung oder Verschiebung der gleitenden Teile über einen langen Zeitraum hinweg gewährleistet ist.

Bei der ersten Ausführungsform ist die Ölzuführleitung 18 vorgesehen; dabei wird das Öl 34 nur an dem am einen Ende des Zylinders 4 vorgesehenen Nebenlager 7 hochgesaugt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, vielmehr kann ein Fluidverdichter 41 auch den in Fig. 6 gezeigten Aufbau besitzen.

Fig. 6 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher den Teilen der ersten Ausführungsform entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen erläutert sind.

Beim Fluidverdichter 41 gemäß der zweiten Ausführungsform (Fig. 6) sind Saugrohre 16a und 16b jeweils mit Hauptlager 6 bzw. Nebenlager 7 verbunden. Das Saugrohr 16a ist mit dem Hauptlager 6 verbunden. Es kommuniziert mit einer Ölführungsbohrung 42a, die mit einer Abbiegung in das Hauptlager 6 verläuft. Die Ölführungsbohrung 42a mündet an der Innenumfangsfläche des Hauptlagers 6.

Gemäß Fig. 7 ist eine Ausnehmung 43 zum Einführen von Öl in der Umfangs- bzw. Mantelfläche des Hauptwellenteils 5a der Walze 5 ausgebildet. Die Ausnehmung 43 verläuft ringförmig um den Umfang des Hauptwellenteils 5a herum. Die Mündung der Ölführungsbohrung 42a ist der Ausnehmung 43 zugewandt.

Ein Endabschnitt einer ersten Ölzuführbohrung 44a mündet an der Ausnehmung 43. Diese erste Ölzuführbohrung 44a verläuft zunächst parallel zur Achse der Walze 5 und ist dann im Mittelbereich in Radialrichtung der Walze 5 abgebogen, so daß sie an der Sohle der ersten Wendel-Nut 8a mündet. Eine erste Ölzuführleitung 18A wird durch das Saugrohr 16a, die Ölführungsbohrung 42a, die Ausnehmung 43 und die erste Ölzuführbohrung 44a gebildet.

Das Saugrohr 16 ist in eine zweite Ölführungsbohrung 42b des Nebenlagers 7 eingesetzt. Das Saugrohr 16b kommuniziert mit dem Raum der Lagerbohrung 7a und auch mit einer zweiten, in der Walze 5 ausgebildeten Ölzuführbohrung 44b, die sich ihrerseits längs der Achse der Walze 5 erstreckt und im Mittelbereich in Radialrichtung der Walze 5 abbiegt, um an der Sohle der zweiten Wendel-Nut 8b zu münden. Eine zweite Ölzuführleitung 18B wird durch das Saugrohr 16b, die zweite Ölführungsbohrung 42b, die Lagerbohrung 7a und die zweite Ölzuführbohrung 44b gebildet.

Bei diesem Fluidverdichter 41 werden Zylinder 4 und Walze 5 relativ zueinander und synchron miteinander in Dreh- bzw. Umlaufbewegung versetzt. Bei der Dreh- und Umlaufbewegung von Zylinder 4 und Walze 5 wird das im Behälter 15 befindliche Öl 34 jeweils über erste und zweite Ölzuführleitung 18A bzw. 18B hochgesaugt.

Dabei wird jeweils praktisch die gleiche Menge an Öl 34 zu den Ölzuführleitungen 18A und 18B geleitet. Das Öl 34 strömt an den Sohlen der ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a bzw. 8b aus; auf diese Weise werden die gleitenden Teile der Verdichterteile A und B unmittelbar mit Öl versorgt.

Fig. 8 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind die auch bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen vorhandenen Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen beschrieben.

Beim Fluidverdichter 51 gemäß der dritten Ausführungsform sind erste und zweite Ölzuführleitungen 52A und 52B entsprechend erstem bzw. zweitem Verdichterteiler A bzw. B ausgebildet. Die ersten und zweiten Ölzuführleitungen 52A und 52B sind symmetrisch an der Seite des Hauptlagers 6 und des Nebenlagers 7 geformt. Außerdem weisen die Ölzuführleitungen 52A und 52B jeweils erste bzw. zweite Ölführungsbohrungen 53a bzw. 53b auf. Jede Ölzuführleitung 52A, 52B wird jeweils durch das Saugrohr 16a bzw. 16b, die Ölführungsbohrung 53a bzw. 53b und die Ölzuführbohrung 54a bzw. 54b gebildet.

Die ersten und zweiten Ölzuführbohrungen 54a bzw. 54b sind in der Walze 5 ausgebildet und verlaufen längs deren Achse. Die beiden Endabschnitte jeder Ölzuführbohrung 54a und 54b sind abgebogen oder abgeknickt und in Radialrichtung 5 der Walze verlängert. Die Endabschnitte der Ölzuführbohrungen 54a und 54b münden an den Außenumfangsflächen der Wellenteile 5a bzw. 5b sowie an den Sohlen der Wendel-Nuten 8a bzw. 8b.

Erste und zweite Austragsbohrungen 55a bzw. 55b münden an beiden axialen Endabschnitten des Zylinders 4. Die Austragsbohrungen 55a und 55b kommunizieren dabei mit den endseitigen Arbeitskammern 10A₁, bzw. 10B₁. Weiterhin ist ein (einziges) Austrag- bzw. Auslaßrohr 13 an das Gehäuse 2 angeschlossen. Das durch die Arbeitskammern 10A₁, und 10B₁ verdichtete und geförderte Kältemittelgas wird über die Austragsbohrungen 55a bzw. 55b, die unmittelbar im Zylinder 4 geformt sind, in das Innere des Gehäuses 2 entlassen. Aus dem Gehäuse 2 wird das Gas über das Auslaßrohr 13 aus dem Gehäuse 2 abgeführt.

Der Fluidverdichter 51 umfaßt ferner erste und zweite Öl-Zwangszuführ- oder -förderpumpen 56 bzw. 57, die in das Hauptlager 6 bzw. das Nebenlager 7 eingebaut sind und sich auf die Mitte zu längs der ersten und zweiten Ölzuführleitungen 18A bzw. 18B befinden, d. h. zwischen den Ölführungsbohrungen 53a und 53b und den Ölzuführbohrungen 54a und 54b.

Die Öl-Zwangsförderpumpen 56 und 57 saugen das Öl 34 aus dem Ölbehälter 15 hoch und liefern es zwangsweise zu den Sohlen der ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a und 8b. Bei diesem Fluidverdichter ist oder wird eine Ölversorgung ohne Beeinflussung durch Druckschwankung gewährleistet.

Fig. 9 veranschaulicht eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen erläutert sind.

Ein in Fig. 9 dargestellter Fluidverdichter 61 ist ein sogenannter Niederdruckverdichter, der ebenfalls mit ersten und zweiten Ölzuführleitungen 62A bzw. 62B versehen ist. Bei diesem Verdichter 61 verkleinern sich die Steigungen der ersten und zweiten Wendel-Nuten 8a und 8b von beiden Enden der Walze 5 her in Richtung auf deren Mittelteil, und zwar im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen des Fluidverdichters. In die Wendel-Nuten 8a und 8b sind wendelförmige Flügelstege 9a bzw. 9b eingesetzt.

Im Hauptlager 6 und im Nebenlager 7 sind eine erste bzw. zweite Ansaugleitung 63a bzw. 63b ausgebildet, während in der Walze 5 eine Austragsleitung 64 vorgesehen ist. Kühlmittelgas wird über die Ansaugleitungen 63a und 63b in die endseitigen Arbeitskammern 10A₁ und 10B₁ an der Walze 5 eingesaugt. Das Gas wird während seiner Förderung verdichtet und im Mittelteil der Walze 5 über die Austragsleitung 64 ausgetragen.

Beim Fluidverdichter 61 ist daher der Druck im Mittelteil der Walze 5 hoch, während er an den beiden Walzenenden niedrig ist.

Die ersten und zweiten Ölzuführleitungen 62A und 62B sind erstem bzw. zweitem Verdichterteil A bzw. B entsprechend angeordnet. Die Ölzuführleitungen 62A und 62B sind durch Saugrohre 16a, 16b, Ölführungsbohrungen 53a, 53b sowie erste und zweite Ölzuführbohrungen 64a bzw. 64b gebildet.

Die in der Walze 5 ausgebildeten ersten und zweiten Ölzuführbohrungen 64a bzw. 64b verlaufen (zunächst) parallel zur Achse der Walze 5 und sind an den jeweiligen Endabschnitten in Radialrichtung der Walze 5 abgebogen, so daß sie an den Mantelflächen der Wellenteile 5a bzw. 5b der Walze 5 münden.

Der Verdichter 61 enthält ferner Öl-Zwangsförderpumpen 56 und 57, die in den Grenz- oder Übergangsbereichen zwischen den Ölführungsbohrungen 53a bzw. 53b und den Ölzuführbohrungen 64a bzw. 64b angeordnet sind. Die Pumpen 56 und 57 saugen das Öl 34 aus dem Ölbehälter 15 zwangsweise in erste und zweite Ölzuführleitung 62A bzw. 62B hoch. Das in diese Leitungen 62A und 62B eingeführte Öl 34 strömt an der Mantelfläche der Walze 5 aus. Das Öl 34 wird gegen den Druck des Kühlmittelgases, ohne die Wendel-Nuten 8a und 8b zu passieren, unmittelbar den Arbeitskammern 10 zugespeist.

Da der Fluidverdichter 61 die Öl-Zwangsförderpumpen 56 und 57 aufweist, kann das Öl 34 unabhängig von der Förderrichtung des Kühlmittelgases sicher den Verdichterteilen A und B zugespeist werden.

Gemäß Fig. 9 erreicht das Öl 34 die Berührungsteile zwischen Zylinder 4 und Walze 5, wobei es von der Mantelfläche der Walze 5 aus zu diesen Berührungsteilen strömt. Das Öl 34 tritt aus den Berührungsteilen oder -flächen zwischen Zylinder 4 und Walze 5 aus und verteilt sich im Zylinder 4, um dabei den gleitenden Teilen zugespeist zu werden. Die Berührungsteile oder -flächen bewirken dabei die Verhinderung einer übermäßigen Ölzuspeisung.

Der erfindungsgemäße Fluidverdichter ist nicht nur auf einen Kühlkreislauf anwendbar, vielmehr kann er auch auf andere Verdichterarten zum Verdichten von Fluiden oder Strömungsmitteln übertragen werden.

Claims (17)

1. Fluidverdichter, umfassend:

• - ein Gehäuse (2) mit einem Öl(vorrats)behälter (15),
• - einen im Gehäuse (2) angeordneten Zylinder (4),
• - einen im Zylinder (4) exzentrisch oder außermittig angeordneten zylindrischen Drehkörper (5), der so gelagert ist, daß ein Teil (der Mantelfläche) desselben an der Innenumfangsfläche des Zylinders (4) anliegt, und der in seiner Mantelfläche erste und zweite schrauben- oder wendelförmige Nuten (8a, 8b) aufweist, die sich vom Mittelteil des Drehkörpers (5) in entgegengesetzten Richtungen zu den jeweiligen Enden desselben erstrecken,
• - in die ersten und zweiten Wendel-Nuten (8a, 8b) eingesetzte erste bzw. zweite schrauben- oder wendelförmige Flügelstege (9a, 9b), die mit ihren Außenumfangsflächen an der Innenumfangsfläche des Zylinders (4) anliegen und den durch die Innenumfangsfläche des Zylinders (4) und den Drehkörper (5) festgelegten Raum unter Bildung von ersten und zweiten Verdichterteilen (A, B) in mehrere Arbeitskammern (10A, 10B) unterteilen, wobei die ersten und zweiten Flügelstege (9a, 9b) in Radialrichtung des Drehkörpers (5) frei aus den ersten bzw. zweiten Wendel-Nuten (8a, 8b) vorzustehen und in diese einzutreten vermögen,
• - eine Antriebseinheit (21) zum Drehen und Umlaufenlassen von Zylinder (4) und Drehkörper (5) relativ zueinander,
• - eine im Drehkörper (5) ausgebildete erste Kältemittelleitung, die in einem Bereich zwischen erstem und zweitem Verdichterteil (A, B) und (an) einem axialen Endabschnitt des Drehkörpers (5) mündet, sowie
• - eine Ölversorgungs- oder -zuführeinheit mit ersten und zweiten Ölzuführbohrungen (17a, 17b), die jeweils an erstem bzw. zweitem Verdichterteil (A, B) münden, um über die ersten und zweiten Ölzuführleitungen (17a, 17b) Öl (34) aus dem Ölbehälter (15) den ersten und zweiten Verdichterteilen (A, B) zuzuführen.

2. Fluidverdichter nach Anspruch 1, weiter umfassend:

• - ein Hauptlager (6) zum Lagern des jeweils einen axialen Endabschnitts des Zylinders (4) und des Drehkörpers (5),
• - ein Nebenlager (7) zum Lagern des jeweils anderen axialen Endabschnitts des Zylinders (4) und des Drehkörpers (5),
• - ein mit der ersten Kältemittelleitung kommunizierendes erstes Kältemittelrohr (12),
• - mindestens ein zweites Kältemittelrohr (13a, 13b), das in den Innenraum des Gehäuses (2) mündet, und
• - mindestens eine zweite Kältemittelleitung, über welche erster und zweiter Verdichterteil (A, B) mit dem Innenraum des Gehäuses (2) kommunizieren.

3. Fluidverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführeinheit eine einzige Ölzuführleitungseinheit (18) ist, welche die erste und die zweite Ölzuführbohrung (17a, 17b) sowie eine Ölzuführleitung (17) zum Verbinden der ersten und zweiten Ölzuführbohrungen (17a, 17b) und zum Führen des Öls (34) aus dem Ölbehälter (15) zu den Ölzuführbohrungen (17a, 17b) umfaßt.

4. Fluidverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenlager (7) eine Lagerbohrung (7a) aufweist, in welche ein Endabschnitt des Drehkörpers (5) eingesetzt ist, die Ölzuführleitung (17) im Drehkörper (5) längs dessen Achse verläuft und mit einem Ölversorgungs- oder -zuführraum (37) kommuniziert, der (zum Teil) durch die Lagerbohrung (7a) festgelegt ist, mit dem Nebenlager (7) ein Saugrohr (16) zum Hochsaugen des Öls (34) und zum Führen desselben zur Lagerbohrung (7a) verbunden ist und die Ölzuführleitungseinheit (18) das Saugrohr (16), den Ölzuführraum (37), die Ölzuführleitung (17) sowie die ersten und zweiten Ölzuführbohrungen (17a, 17b) umfaßt.

5. Fluidverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Bereiche zwischen einer Stirnfläche (32) des Hauptlagers (6) und einer Stirnfläche (36) des Drehkörpers (5) und den Bereichen zwischen einer Stirnfläche (33) des Nebenlagers (7) und einer Stirnfläche (38) des Drehkörpers (5) spiralig verlaufende Ölnuten (30) ausgebildet sind.

6. Fluidverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungen der beiden Wendel-Nuten (8a, 8b) und der beiden wendelförmigen Flügelstege (9a, 9b) sich vom Mittelteil des Drehkörpers (5) aus zu dessen Endabschnitten hin allmählich oder fortlaufend verkleinern und daß die erste Kältemittelleitung eine Ansaugleitung (11), die zweite Kältemittelleitung eine Austragsleitung (14a, 14b), das erste Kältemittelrohr ein Ansaugrohr (12) und das zweite Kältemittelrohr ein Auslaßrohr sind.

7. Fluidverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungen der beiden Wendel-Nuten (8a, 8b) und der beiden wendelförmigen Flügelstege (9a, 9b) sich von den beiden (jeweiligen) Endabschnitten des Drehkörpers (5) aus zu dessen Mittelteil hin allmählich oder fortlaufend verkleinern, daß die erste Kältemittelleitung eine Austragsleitung (64), die zweite Kältemittelleitung eine Ansaugleitung (63a, 63b), das erste Kältemittelrohr ein Auslaßrohr und das zweite Kältemittelrohr ein Ansaugrohr sind und daß ferner eine Öl-Zwangsförderpumpe (56, 57) für Zwangsölförderung oder -zuführung vorgesehen ist.

8. Fluidverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführeinheit erste und zweite Ölzuführleitungseinheiten (18A, 18B) mit jeweiligen ersten und zweiten Ölzuführbohrungen (17a, 17b) umfaßt, die jeweils das Öl (34) den betreffenden Wendel-Nuten (8a, 8b) zuspeisen.

9. Fluidverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ölzuführleitungseinheit (18A) ein mit dem Hauptlager (6) verbundenes erstes Öl-Saugrohr (16a), eine im Hauptlager (6) ausgebildete erste Ölführungsbohrung (42a) und eine im Drehkörper (5) ausgebildete und mit der ersten Ölzuführbohrung (17a) kommunizierende erste Ölzuführleitung (44a) umfaßt.

10. Fluidverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenlager (7) eine Lagerbohrung (7a) aufweist, in welche ein Endabschnitt des Drehkörpers (5) eingesetzt ist, im Drehkörper (5) eine sich längs dessen Achse erstreckende zweite Ölzuführleitung (44b) vorgesehen ist, die mit einem (zum Teil) durch die Lagerbohrung (7a) gebildeten Ölzuführraum (37) kommuniziert, ein zweites Saugrohr (16b) zum Hochsaugen des Öls (34) und Leiten desselben zur Lagerbohrung (7a) mit dem Nebenlager (7) verbunden ist und die zweite Ölzuführleitungseinheit (18B) das Saugrohr (16b), den Ölzuführraum (37), die zweite Ölzuführleitung (44b) und die zweite Ölzuführbohrung (17b) umfaßt.

11. Fluidverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Bereiche zwischen einer Stirnfläche (32) des Hauptlagers (6) und einer Stirnfläche (36) des Drehkörpers (5) und den Bereichen zwischen einer Stirnfläche (33) des Nebenlagers (7) und einer Stirnfläche (38) des Drehkörpers (5) spiralig verlaufende Ölnuten (30) ausgebildet sind.

12. Fluidverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ölzuführleitungseinheit (52B) ein mit dem Nebenlager (7) verbundenes zweites Öl-Saugrohr (16b), eine im Nebenlager (7) ausgebildete Ölführungsbohrung (53b) und eine im Drehkörper (5) ausgebildete und mit der zweiten Ölzuführbohrung (17b) kommunizierende zweite Ölzuführleitung (54b) umfaßt.

13. Fluidverdichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Hauptlager (6) und/oder der Drehkörper (5) eine Ausnehmung (43) zum Einführen von Öl (34) aufweist.

14. Fluidverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungen der beiden Wendel-Nuten (8a, 8b) und der beiden wendelförmigen Flügelstege (9a, 9b) sich vom Mittelteil des Drehkörpers (5) aus zu dessen Endabschnitten hin allmählich oder fortlaufend verkleinern und daß die erste Kältemittelleitung eine Ansaugleitung (11), die zweite Kältemittelleitung eine Austragsbohrung, das erste Kältemittelrohr ein Ansaugrohr (12) und das zweite Kältemittelrohr ein Auslaßrohr (13) sind.

15. Fluidverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Ölzuführleitungseinheiten Öl-Zwangsförderpumpen (56, 57) für Zwangsölförderung aufweisen.

16. Fluidverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ölzuführleitungseinheit (52B) ein mit dem Nebenlager (7) verbundenes zweites Öl-Saugrohr (16b), eine im Nebenlager (7) geformte Ölführungsbohrung (53b) sowie eine im Drehkörper (5) ausgebildete und mit der zweiten Ölzuführbohrung (17b) kommunizierende zweite Ölzuführleitung (54b) umfaßt.

17. Fluidverdichter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen der beiden Flügelstege (9a, 9b) zueinander um 180° versetzt sind.