DE69607508T2 - Schmierungsvorrichtung für einen hermetischen Kolbenverdichter - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hermetisch abgedichteten Verdichter, insbesondere auf einen Verdichter es Typs Kolben-Verdichter, der für ein Einrichten von Haushalts- und ähnlichen Kühl-Vorrichtungen verwendet wird, wobei dieser mit einem verbesserten Typ eines Schmier-Systems versehen ist.
• Der Arbeitsablauf von Verdichtern der o. g. Art wird, wie es in großem Umfange bekannt ist, dadurch ermöglicht, daß innerhalb eines hermetisch abgedichteten Gehäuses, das die Haupt-Bearbeitungs-Elemente des Verdichters enthält, eine bestimmte Menge an Schmier-Öl präsent ist, welches in einem System zirkuliert wird, das für die Schmierung von beweglichen Teilen vorgesehen ist. Weiterhin fördert das Schmier-Öl ein Herunterkühlen der Teile des Verdichters, die Gegenstand einer intensiven Aufheizung aufgrund der Präsenz von verdichtetem Gas sind.
• Es sind verschiedene Anordnungen aus dem Stand der Technik bekannt, welche derart ausgebildet sind, daß ein Zirkulieren des Schmier-Öles in den Schmier- Systemen von hermetisch abgedichteten Verdichtern veranlaßt wird, und zwar gewöhnlich aufgrund eines Zentrifugal-Effektes.
• Im allgemeinen weisen solche Anordnungen ein enges, spitz zulaufendes Rohr auf, das an einem Endbereich der Kurbelwelle koaxial angebracht ist, und einen Kolben mit einer hin- und hergehenden Bewegung bestätigt. Der freie End- Bereich des spitz zulaufenden Rohres ist perforiert und wird in ein Bad von Schmier-Öl getaucht. Die Anordnung ist derart, daß, wenn die Kurbelwelle mit einer Geschwindigkeit rotiert, die nicht niedriger als etwa 2.700 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute ist, ein Druck-System geschaffen wird, das für die Einbringung des Öles vorgesehen ist, und für dessen Zirkulieren in dem Schmier- System. In einigen Fällen sind innerhalb des spitz zulaufenden Rohres geeignete koaxiale Einsätze vorgesehen, die dazu dienen, die Fluß-Rate und den Druck in dem Schmier-System zu erhöhen.
• All diese Lösungen sind allerdings, auch wenn sie bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Kurbelwelle, z. B. hohen Bearbeitungs-Geschwindigkeiten einfach und zufriedenstellend sind, im wesentlichen dann ineffizient, wenn solch eine Bearbeitungs-Geschwindigkeit relativ niedrig ist, z. B. niedriger als der oben zitierte Wert von etwa 2.700 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute. Ganz im Gegensatz dazu wäre es in Anbetracht der Minimierung von Reibung, von turbulentem Durchfluß und, im allgemeinen, in Anbetracht einer wesentlichen Reduzierung von Energie-Verlusten wünschenswert, in modernen hermetisch abgedichteten Verdichtern die Kurbelwelle oder die Antriebswelle bei wesentlich reduzierten Gechwindigkeiten, z. B. unterhalb 2.700 Umdrehungen pro Minute, rotieren zu können.
• Die WO 93/22557, die die Basis für den einleitenden Teil des Anspruches 1 bildet, offenbart einen Kolbenverdichter mit Öl-Pumpen-Mitteln, die einen Schneckengewinde-Rotor beinhalten, der über eine rotierende Welle angetrieben wird, und in der Weise mit einem benachbarten koaxialen Stator verbunden ist, um eine Pumpen-Kammer zu definieren, die in ein Schmier-Öl-Bad getaucht wird. Der Stator ist mittels von Trag-Mitteln in einer annähernd gelenkigen Weise angebracht, was unerwünscht eine genaue Anbringung des Statores in einer axialen Ausrichtung mit dem Rotor nicht sicherstellt, wodurch die Arbeitsweise des Verdichters beeinflußt wird.
• Es ist deshalb ein Haupt-Zweck der vorliegenden Erfindung, einen hermetisch abgedichteten Kolbenverdichter vorzusehen, der mit einem einfach aufgebauten Schmier-System versehen ist, das insbesondere auch bei wesentlich reduzierten Rotations-Geschwindigkeiten der Kurbelwelle oder der Antriebswelle effektiv ist.
• Es ist ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung, einen hermetisch abgedichteten Verdichter der oben genannten Art vorzusehen, der ein Schmier- System aufweist, das mit besonders einfachen, kostengünstigen und leicht anbringbaren Pumpen-Mitteln versehen ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung werden solche Ziele in einem hermetisch abgedichteten Kolbenverdichter erreicht, der mit einem Schmier-System gemäß den Merkmalen versehen ist, die in den anhängigen Ansprüchen angegeben sind.
• Die Charakteristika und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich durch die Beschreibung, die unten im Wege eines nicht- einschränkenden Beispieles mit Bezugnahme zu den dazugehörigen Zeichnungen ausgeführt wird, in denen:
• Fig. 1 eine weggeschnittene Ansicht eines hermetisch abgedichteten Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung in einem teilweisen Querschnitt ist;
• Fig. 2 die vergrößerte Ansicht eines Details des in Fig. 1 dargestellten Verdichters ist;
• Fig. 3 eine Seitenansicht eines Details der Darstellung gemäß der Fig. 2 ist, die etwa um 30º um ihre Achse rotiert wurde;
• Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist;
• Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 3 ist; und
• Fig. 6 ist eine Längs-Schnitt-Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Details, bei dem ein schraubenähnlicher koaxialer Bereich entfernt worden ist.
• Bezugnehmend insbesondere auf die Fig. 1 und 2 weist der gezeigte Verdichter hauptsächlich ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse 7 auf, das wenigstens einen Kolben 8 enthält, der vorgesehen ist, um mit einer hin- und hergehenden Bewegung innerhalb eines korrespondierenden Zylinders zu gleiten, der in einem Körper 12 vorgesehen ist, der über Feder-Mittel innerhalb des Gehäuses 7 aufgehängt ist. Der Kolben 8 wird durch eine verbindende Stange 10 betätigt, und zwar über eine im wesentlichen vertikale Kurbelwelle 9, die mit einem inneren axialen Hohlraum 11 versehen ist.
• Der hermetisch abgedichtete Verdichter ist mit einem System zur Sicherstellung einer geeigneten Schmierung von dessen beweglichen Teilen versehen, wobei das System eine Reihe von Kanälen eines an sich bekannten Types aufweist, die in den Figuren der Zeichnung aufgrund einer größeren Einfachheit dieser Beschreibung nicht gezeigt sind. Das Schmier-System wird durch Pumpen-Mittel versorgt, was im näheren Detail noch beschrieben werden wird, und zwar von einem Bad mit Schmier-Öl 13, das an dem Boden des Gehäuses 7 gesammelt wird.
• Gemäß einem Merkmal nach der vorliegenden Erfindung weisen die Pumpen- Mittel in der Hauptsache einen Schneckengewinde-Rotor 14 auf, der mit einem benachbarten koaxialen Stator 15 in Verbindung steht, um eine Pumpen- Kammer 16 zu definieren, die aus dem Schmier-Öl-Bad 13 schöpft. Genauer gesagt weist der Stator 15 im wesentlichen eine Buchse auf, die einen zylinderischen Hohlraum umfaßt, in welchem der Rotor 14 eingesetzt ist. Der letztere hat einen äußeren Durchmesser, der im wesentlichen zu dem Durchmesser des zuvor zitierten zylinderischen Hohlraumes korrespondiert, welcher die Pumpen- Kammer 16 mit dem Schnecken-Gewinde des Rotors 14 definiert. Der untere End-Bereich des Stators 15 und der Rotor 14 werden in das Schmier-Öl-Bad 13 getaucht.
• Mit zusätzlicher Bezugnahme zu den Fig. 3 bis 6 kann der Rotor 14 als intergral rotierbar mit der Welle 9 angesehen werden. In bevorzugter Weise erstreckt sich der Rotor 14 axial aufwärts mit einem Schaft 17, der mit einer diesen umgebenden zylinderischen Buchse 18 mittels radialer Sprossen 19 verbunden ist. In bevorzugter Weise sind der Rotor 14, der Schaft 17, die Sprossen 19 und die Buchse 18 aus einer einstückigen Konstruktion von Plastikmaterial hergestellt. Weiterhin ist der obere End-Bereich der Buchse 18 bevorzugt mit Aussparungen 20 versehen, so wie z. B. L-förmigen Aussparungen, welche zwei gekrümmte, diametral gegenüberliegende elastische Zungen 21 definieren. Auf der äußeren Oberfläche jeder Zunge 21 ist ein Bolzen oder ein Ansatz 22 vorgesehen.
• Der untere End-Bereich der Buchse 18 weist einen vergrößerten axialen Bereich 23 auf, der sowohl innenseitig als auch außenseitig einen größeren Durchmesser aufweist. Insbesondere ist der innenseitige Durchmesser des vergrößerten Bereiches 23 etwas größer als der außenseitige Durchmesser des Stators 15, während auf dessen innerer Oberfläche eine weibliches oder ähnliches Gewinde 24 vorgesehen ist, dessen Windungs-Richtung ähnlich zu der des Rotors 14 ist. Das Gewinde 24 steht mit der äußeren Wand des Stators 15 in Wirkverbindung, um so einen korrespondierenden Kanal zu formen, der im wesentlichen die Form einer Spirale aufweist.
• Der Rotor 14 kann leicht und einfach an der Welle 9 angebracht werden, und zwar über ein axiales Einsetzen der Buchse 18 in den Hohlraum 11 derselben Welle, solange bis der freie End-Bereich der letzteren gegen den vergrößerten Bereich 23 des Rotoren anschlägt. Weiterhin wird der gegenseitige winkelige Eingreifeffekt zwischen dem Rotor 14 und der Welle 9 über ein Kuppeln der Formen zwischen den Bolzen 22 der elastischen Zungen 21 und den korrespondierenden, in der inneren Oberfläche der Kurbelwelle vorgesehenen Nuten 25 erzeugt.
• Der Stator 15 ist integral mit einem äußeren Kragen 26 versehen, der bevorzugt eine gekrümmte untere Oberfläche aufweist, gegen die die korrespondierend geformte Kante 27 einer Öffnung 28 anliegt, die an einem entsprechend geformten Angreif-Arm 29 vorgesehen ist. Die gegenüberliegenden Enden des Armes 29 sind an dem Körper 12 des Verdichters mittels Bolzen 30 oder ähnlichen Befestigungs-Mitteln befestigt.
• Der Stator 15 ist in einer lockeren Weise in die Öffnung 28 des Armes 29 eingesetzt, über den er axial in einer gelenkigen Weise in Position gehalten wird. Als ein Ergebnis kann die Achse des Stators 15 vorteilhaft entsprechend der Vertikalen geneigt sein, um auf diese Weise fähig zu sein, mögliche Verstellungen oder Ablenkungen des aufgehängten Körpers 12 des Verdichters nachzustellen, und als ein Ergebnis eine präzise Ausrichtung mit dem Rotor 14 und der Welle 9 zu erhalten.
• Das winkelige Eingreifen des Stators 15 ist durch äußere radiale Rippen 31 oder ähnliche Mittel gesichert, die in einer frei geleiteten Weise in korrespondierende, an der Kante 27 der Öffnung 28 des Trag-Armes vorgesehene Nuten axial eingesetzt werden.
• Bei der praktischen Bearbeitung wird, während der Rotor 14 zusammen mit der Welle 9 rotiert, das Schmier-Öl-Bad 13 über die Schneckengewinde- Pumpenmittel 14, 15 ausgeschöpft, und dieses wird unter Druck in das Schmier- System des Verdichters geführt, wobei es durch die schneckenartige Pumpen- Kammer 16 über den engen Raum geführt wird, der zwischen der Buchse 18 und dem Schaft 17 gebildet ist, genauso wie entlang des Hohlraumes 11 der Welle 9.
• Die Rotations-Bewegung des Rotors 14 bewirkt einen Ansaug-Effekt, der bewirkt, daß der Stator 15 an gehoben wird, so daß dessen oberer Endbereich dazu tendiert, gegen den inneren, oberen Bereich des vergrößerten Bereiches 23 anzuliegen. Als ein Ergebnis wird hierdurch jeder mögliche axiale Abstand, der zwischen dem Stator 15 und dem Rotor 14 existiert, im wesentlichen automatisch eliminiert.
• In jedem Fall wird mögliches Schmier-Öl, das in den dünnen engen Bereich, der zwischen der äußeren Oberfläche des Stators 15 und der inneren Wand des vergrößerten Bereiches 23 des Rotors gebildet ist, hindurchsickert, dynamisch durch das Gewinde 24 kompensiert, welches einen Anstieg an hydraulischem Aufwärts- Druck in dem oben zitierten engen Raum bewirkt, wenn der Rotor 14 rotiert.
• Als Schlußfolgerung wird jede Versickerung von Schmier-Öl, die zu Druck- Verlusten in dem Schmier-System des Verdichters führen könnte, dadurch automatisch vermieden. Als ein Ergebnis ist die Leistungshöhe der Pumpen-Mittel 14, 15 besonders hoch, so daß das ganze Schmier-System des Verdichters auch bei relativ niedrigen Rotations-Geschwindigkeiten der Welle 9 besonders effektiv ist. Wie es sich auch experimentell gezeigt hat, ist in der Tat der hermetisch abgedichtete Kolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei Rotations-Geschwindigkeiten der Welle 9, die sich in einem Bereich von etwa 1.000 bis 1.200 Umdrehungen pro Minute bewegen, effektiv geschmiert.
• Weiterhin kann die wesentliche Einfachheit der Konstruktion und Anordnung des hermetisch abgedichteten Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung klar von der oben gegebenen Beschreibung entnommen werden.
• Es ist zu würdigen, daß der oben beschriebene hermetisch abgedichtete Verdichter Gegenstand einer Reihe von Modifikationen sein kann, ohne sich von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung zu entfernen.

Claims (5)

1. Hermetisch abgedichteter Kolbenverdichter, umfassend ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse, in welchem wenigstens ein Kolben über eine rotierende Welle betätigbar ist, einen End-Bereich davon, der Pumpen-Mittel rotierend antreibt, die dazu dienen, um ein Schmier-System des Verdichters mit Schmier-Öl aus einem in dem Gehäuse befindlichen Schmier-Öl-Bad zu versorgen, wobei die Pumpen-Mittel einen Schneckengewinde-Rotor (14) beinhalten, der über die rotierende Welle (9) angetrieben wird, und mit einem benachbarten koaxialen Stator (15) zusammenwirkt, um so eine Pumpen-Kammer (16) zu bilden, die in das Schmier-Öl-Bad (13) getaucht wird,

wobei der Stator (15) mittels einer Trag-Einrichtung (29) in gelenkiger Weise angebracht ist,

wobei der Stator (15) eine im wesentlichen zylindrische Buchse aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß diese Buchse mit einem äußeren Kragen (26) versehen ist, der eine gekrümmte untere Oberfläche aufweist, gegen die eine korrespondierend geformte Kante (27) einer an einem Trag-Arm (29) vorgesehenen Öffnung (28) anliegt, welcher an dem Körper (12) des Verdichters befestigt ist, wobei der Stator (15) zusätzlich mit wenigstens einer radialen Rippe (31) versehen ist, die in einer axial gleitenden Weise in eine korrespondierende, in der geformten Kante (27) vorgesehen Nut eingesetzt werden kann.

2. Hermetisch abgedichteter Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14) sich axial aufwärts mit einem Schaft (17) erstreckt, der mittels von Sprossen (19) mit einer diesen umgegebenden zylindrischen Buchse (18) verbunden ist, wobei der obere Endbereich der Buchse (18) in den Endbereich der rotierenden Welle (9) einschnappartig eingespannt wird.

3. Hermetisch abgedichteter Kolbenverdichter gemäß Anspruch 2, wobei die rotierende Welle einen inneren axialen Hohlraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Endbereich der Buchse (18) axial in den Hohlraum (11) der Welle (9) eingesetzt ist, und gekrümmte, elastische Zungen (21) aufweist, auf deren äußerer Oberfläche entsprechende Bolzen oder ähnliche Ansätze (22) vorgesehen sind, welche über ein Kuppeln ihre Form in korrespondierende, an der inneren Oberfläche der rotierenden Welle (9) vorgesehenen Nuten (25) eingerastet werden.

4. Hermetisch abgedichteter Kolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endbereich der Buchse (18) einen vergrößerten Axial-Bereich (23) aufweist, der sowohl innen als auch außen einen größeren Durchmesser aufweist, an dessen innerer Oberfläche eine weibliche oder ähnliche Schraube (24) vorgesehen ist, die dieselbe Gewinde- Richtung wie der Schneckengewinde-Rotor (14) aufweist, und die mit der äußeren Wand des Stators (15) so verbunden wird, daß ein korrespondierender, spiralförmiger Kanal gebildet wird.

5. Hermetisch abgedichteter Kolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (14), der Schaft (17), die Sprossen (19), die Zungen (21) und der vergrößerte Bereich (23) in Form einer einstückigen Konstruktion hergestellt sind.