DE3233680C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spiralkompressor mit einem stationären und einem umlaufenden Spiralelement mit einer vertikalen Welle, einer Ölpumpe am unteren Ende der Welle, die sich in einem Ölbad befindet, einem Durchgang in der Welle, durch den Öl für die Schmierung von Lagern von der Pumpe zum oberen Ende der Welle gefördert wird, einem Schwinghebel am oberen Ende der Welle, der von der Welle durch einen Stift mitgenommen wird und der über einen An­ triebszapfen und ein diesen aufnehmendes und gegenüber der Welle exzentrisch angeordnetes Radiallager mit dem umlaufen­ den Spiralelement verbunden ist, und vorzugsweise mit einem an der Unterseite einer Stirnplatte des umlaufenden Spiral­ elements angeordneten Axiallager, wobei die Lager über Ka­ näle sowie durch Schleuderwirkung mit Öl versorgt werden.

Ein Kompressor dieser Art ist durch die US-PS 40 65 279 be­ kanntgeworden. Bei diesem ist eine Schmierung der Lager bei Anlauf des Kompressors nicht gewährleistet, da das Öl vom Ölbad zunächst hochgepumpt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs er­ wähnten Kompressor derart auszubilden, daß auch zu Beginn des Anlaufs des Kompressors die Lager einwandfrei geschmiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwi­ schen dem Schwinghebel und dem oberen Ende der Welle ein sich mitdrehender Ölsammler angeordnet ist, in den das Öl während des Betriebes aus dem Durchgang strömt, in dem eine kleine Öl­ menge bei Stillstand verbleibt und aus dem dieses Öl oder ein Teil davon beim Anfahren des Spiralkompressors über die Kanäle auf die Lager verteilt wird.

Auf diese Weise wird erreicht, daß auch im Anlaufbereich des Kompressors die Lager einwandfrei geschmiert werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung darge­ stellt. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, eines Spiralkompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Lagereinheit;

Fig. 3 eine Draufsicht dazu;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schwinghebels;

Fig. 5 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Lagereinheit und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen Spiralkompressor zum Verdichten von Kühl­ mittel. Dieser ist mit 10 bezeichnet. Er besitzt ein Gehäuse 11, eine Eingangsöffnung 12 und eine Ausgangsöffnung 13. Ein Elektro­ motor 14 sorgt für den Antrieb. Er wird durch Gas gekühlt, das durch die Leitung 12 in den Kompressor 10 einströmt.

Der Rotor des Elektromotors 14 ist mit einer Antriebswelle 15 verbunden, die vertikal nach oben ragt. Ein Lagerkörper 16 hält das obere Ende der Welle 15, und zwar in axialer und ra­ dialer Richtung, wobei im einzelnen vorgesehen sind ein Rollen­ lager 17 und ein darunter befindliches Kugellager 18.

Die Drehungen der Welle 15 werden mittels eines Schwinghebels 19 auf eine Stirnplatte 20 eines Spiralelementes übertragen. Die Stirnplatte 20 wird durch eine Oldham-Kupplung 21 zu einer Umlaufbewegung gegenüber dem stationären Spiralelement veranlaßt (siehe die Fig. 2, 3 und 5). Ein Antriebszapfen 22 erstreckt sich von der Unterseite der Stirnplatte 20 nach unten in den Schwinghebel 19, der seinerseits von einem Stift 23 angetrieben wird (siehe die Fig. 3, 5 und 6), der an der Antriebswelle 15 sitzt. Der Stift 23 erstreckt sich nach oben von dem oberen Ende der Antriebs­ welle 15. Er sitzt exzentrisch zu der Längsachse der Welle 15. Da der Antriebszapfen 22 ebenfalls exzentrisch zu der Längs­ achse der Antriebswelle 15 angeordnet ist, erfolgt bei Rotation der Antriebswelle 15 eine Rotation des Antriebszapfens 22 der­ art, daß sein Zentrum einen Kreis um die Längsachse der Welle 15 beschreibt.

Die Axialkraft, die auf die Stirnplatte 20 wirkt, wird mittels eines Axiallagers 24 aufgefangen. Wie sich aus den Fig. 3 und 5 er­ gibt, besitzt das Axiallager 24 ein Muster von radialen Schmiernuten auf der Oberseite, um auf diese Weise eine einwandfreie Verteilung des Schmiermittels längs der Gleitflächen zu erhal­ ten. Um eine größere Abnutzung und Reibungsverluste zu vermeiden, ist ein gewisser Ölstrom zu diesen Flächen erforderlich. Ebenso muß ein geeigneter Strom an Schmiermittel zu dem Radiallager 25a bzw. 25b strömen, so daß auch in diesen Lagern eine Abnutzung und allzu große Reibung gegenüber dem Antriebszapfen 22 vermieden wird. Das Schmieröl wird durch Einrichtungen und Kanäle auf diese Lager verteilt, die im folgenden beschrieben werden.

Im unteren Teil des Gehäuses 11 befindet sich ein Ölreservoir 30, in das eine Ölpumpe 31 eintaucht. Diese sitzt am unteren Ende der Welle 15 und wird zusammen mit dieser angetrieben. Die Zentrifugalkraft, die die Ölpumpe 13 entwickelt, verursacht, daß Öl in einer Ölleitung 32 im Innern der Welle hochsteigt. Das Öl fließt aus einem Rohr 33 heraus, das in dem oberen Ende sitzt. Selbstverständlich kann die Welle 15 derart ausgebildet sein, daß sie die Leitung bildet, so daß ein gesondertes Rohr 33 überflüssig ist. Der relativ große Durchmesser der die Leitung 32 bildenden Bohrung und der große Wirkungsgrad der Zentrifugalpumpe 31 bewirken zusammen einen großen Volumenstrom an Öl durch die Lei­ tung 32 und das Rohr 33.

Das Öl, welches das Rohr 33 verläßt, wird in einem Ölsammler 34 gesammelt, der am unteren Ende des Schwinghebels 19 sitzt und mittels Schrauben 35 gehalten wird. Die Dimensionen des Sammlers 34 sind solcher Art, daß dieser einen geringen Abstand von dem oberen Ende der Welle 15 hält, da er sich zusammen mit dem Schwinghebel 19 dreht. Eine Wand 36 erstreckt sich von der unteren Wand des Sammlers 34 nach oben zum Boden des Lagers 25a des Schwinghebels 19. Der Sammler 34 ist kreisförmig ausgebil­ det, hat eine Öffnung mit einem nach oben gerichteten Flansch 37, welcher das Rohr 33 umgibt, wobei dieser Flansch exzentrisch zum Zentrum des Sammlers 34 liegt. Der innere Durchmesser des Flansches 37 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Rohrs 33 derart, daß der Sammler 34 frei um das Rohr 33 rotie­ ren kann.

Wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, wird das Öl, welches das Rohr 33 verläßt, durch Zentrifugalkraft von der Längsachse der Antriebswelle 15 fortgeschleudert. Die Wand 36 fängt einen Teil des aus dem Rohr 33 kommenden Öls auf. Das obere Ende der Wand 36 ist in Kontakt mit einer vorstehenden Lippe des äußeren Kranzes des Radiallagers 25a, der Rollen trägt, so daß das Öl einwandfrei zwischen die Rollen verteilt wird. Solches Öl, welches nicht von der Wand 36 aufgefangen wird, fließt an ihr vorbei in einen Kanal 38a in dem Schwinghebel 19, der eine Neigung zur Längsachse besitzt. Das untere Ende des Kanals 38a befindet sich unmittelbar oberhalb des Sammlers 34 (siehe Fig. 2). Das obere Ende be­ findet sich unmittelbar neben dem Axiallager 24.

Die Länge der gebogenen Wand 36 bestimmt das Verhältnis des Öls, das in das Radiallager 25a gelangt, zu der Menge, welche sich hinter der Wand 36 sammelt und durch den Kanal 38a zum Axiallager 24 strömt. Ist die Wand 36 länger, so wird mehr Öl zu dem Radiallager 25a geleitet, ist die Wand kürzer, dann erfolgt eine stärkere Schmie­ rung des Axiallagers 24. Wenn zuviel Öl in das Radiallager 25a fließt, be­ wirkt das eine Reduktion des Wirkungsgrades des Kompressors 10. Es ist deshalb wichtig, daß die Wand 36 gerade noch eine aus­ reichende Schmierung des Radiallagers 25a bewirkt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfin­ dung. Bei dieser sind Mittel vorgesehen, die Öl zu einem als Gleitlager ausgebildeten Radial­ lager 25b leiten. In der Wand des Schwinghebels 19 befindet sich ein Kanal 38b, und zwar unmittelbar neben der äußeren Fläche des Radiallagers 25b in einem Punkt, der im wesentlichen dem Stift 23 benachbart ist. Der Kanal 38b verläuft im wesent­ lichen vertikal und ist insofern parallel zur Längsachse der Antriebswelle 15. Eine einen weiteren Kanal bildende vertikale Nut 40 befindet sich in der inneren Wand des Radiallagers 25b, und zwar an einem Punkt, der ra­ dial näher an der Längsachse der Rotation der Welle 15 ist als der Punkt, wo der Kanal 38b durch den Schwinghebel 19 mit dem Sammler 34 in Verbindung steht. Wie bereits weiter oben ausgeführt ist, tritt das Öl aus dem Rohr 33 aus und fließt radial nach außen aufgrund der Zentrifugalkraft. Aufgrund der exzentrischen Anordnung des Mittelpunktes des Sammlers 34 rela­ tiv zu der Rotationsachse hat das Öl die Tendenz, vorzugsweise in die Nut 40 und in den Kanal 38b zu strömen. Es erhält also das Radiallager 25b und das Axiallager 24 eine ausreichende Schmierung, letzteres dadurch, daß Öl durch den Kanal 38b strömt, am Kopf des Schwinghebels 19 austritt und dann nach außen zu dem Axiallager 24 geschleudert wird.

In beiden Ausführungsformen ist der Kanal 38a bzw. 38b am oberen Ende des Schwinghebels 19 in der Nähe des Stiftes 23 offen. Versuche haben gezeigt, daß Öl, welches den Kanal 38a, 38b verläßt, zu der Gleitfläche am Boden der Stirnplatte 20 gesprüht wird, wenn diese Fläche radial nach innen bewegt wird, so daß sich auf der Gleitfläche ein Film ausbildet und die Teile entsprechend gut geschmiert werden. Wenn das versprühte Öl die Stirnplatte erreicht, wenn sie sich radial nach außen bewegt, wird sie nicht von Öl besprüht, und die Schmierung ist insofern unzureichend. Das hat erhöhte Reibung und Abnutzung zur Folge. Die Verhältnisse zwischen dem Öl, welches herausgeschleudert wird, und der Lage der Stirnplatte bleiben konstant während einer vollen Umdrehung des Schwinghebels 19, da der Kanal 38a, 38b mit der gleichen Frequenz rotiert wie die Platte 20.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist so beschaffen, daß das Axiallager 24 und das Radiallager 25a bzw. 25b einwandfrei geschmiert werden, nachdem der Spiralkompressor eine gewisse Weile in Ruhe war und dann erneut in Gang kommt. In dem Ölsammler 34 ist Öl zu­ rückgeblieben, nachdem die Welle 15 angehalten hat. Das steht sofort zur Verfügung, wenn die Welle 15 erneut zu rotieren be­ ginnt.

Das Lagergehäuse 16 dient dazu, überschüssiges Öl, welches zu dem Axiallager 24 geschleudert worden ist, zu sammeln derart, daß es in das Reservoir 30 zurückströmen kann. Dabei durchströmt es das obere Rollenlager 17 wie auch das untere Kugellager 18. Es erfolgt auf diese Weise auch eine einwandfreie Schmierung dieser Lager. Da sie Wälzlager sind, benötigen sie nicht so viel Schmiermittel wie Gleitlager. Ein Teil des überschüssigen Öls fließt durch Öffnungen (nicht dargestellt) im Lagergehäuse 16 direkt nach unten in das Reservoir 30. Diese Kanäle befinden sich in der Außenwand des Lagergehäuses 16. Das Öl, welches das Axiallager 24 geschmiert hat und radial nach außen geströmt ist, kehrt ebenfalls zum Reservoir 30 auf der Außenseite des Lager­ gehäuses 16 zurück.

Im Falle des Ausführungsbeispieles der Fig. 1 bis 4 ist der Kanal 38a im Schwinghebel 19 derart angeordnet, daß er von einem Punkt oberhalb des Ölsammlers 34 zu einem Punkt in der Nähe des Stiftes 23 läuft. Dieser radial sich erstreckende Kanal 38a könnte auch durch eine externe Röhre ersetzt sein, die das Öl zu dem Axiallager 24 leitet. Auch kann das Axiallager 24 durch ein Kugellager ersetzt sein, so daß es nicht notwendig ist, den Ölstrom zu einem besonderen Teil der Stirnplatte 20 zu leiten. Ein solches Kugellager hätte dann zweckmäßigerweise einen relativ offenen Käfig und wäre nicht beeinflußt durch die Phasen­ lage des Axiallagers 24 gegenüber der Unterseite der Stirnplatte 20.

Claims (10)

1. Spiralkompressor mit einem stationären und einem umlaufen­ den Spiralelement mit einer vertikalen Welle, einer Ölpumpe am unteren Ende der Welle, die sich in einem Ölbad befindet, einem Durchgang in der Welle, durch den Öl für die Schmierung von Lagern von der Pumpe zum oberen Ende der Welle gefördert wird, einem Schwinghebel am oberen Ende der Welle, der von der Welle durch einen Stift mitgenommen wird und der über einen Antriebszapfen und ein diesen aufnehmendes und gegenüber der Welle exzentrisch angeordnetes Radiallager mit dem umlau­ fenden Spiralelement verbunden ist, und vorzugsweise mit ei­ nem an der Unterseite einer Stirnplatte des umlaufenden Spiral­ elements angeordneten Axiallager, wobei die Lager über Kanäle sowie durch Schleuderwirkung mit Öl versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schwinghebel (19) und dem oberen Ende der Welle (15) ein sich mitdrehender Ölsammler (34) angeordnet ist, in den das Öl während des Be­ triebes aus dem Durchgang (32) strömt, in dem eine kleine Ölmenge bei Stillstand verbleibt und aus dem dieses Öl oder ein Teil davon beim Anfahren des Spiralkompressors über die Kanäle (38a, 38b, 40) auf die Lager (24, 25a, 25b) verteilt wird.

2. Spiralkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich im Schwinghebel (19) mindestens ein Kanal (38a) befindet, der das Öl aus dem Ölsammler (34) zu dem (den) Lager(n) leitet.

3. Spiralkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerhalb des Schwinghebels (19) Leitun­ gen gebildet werden, die das Öl aus dem Ölsammler (34) zu dem (den) Lager(n) leiten.

4. Spiralkompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl­ sammler (34) an dem Schwinghebel (19) befestigt ist.

5. Spiralkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in dem Schwinghebel (19) angeordnete Kanal (38a) radial schräg von innen unten nach außen oben ver­ läuft, so daß das Öl während des Betriebes herausgeschleudert wird und zu dem Axiallager (24) gelangt.

6. Spiralkompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Ölsammler (34) unter dem Radiallager (25a, 25b) ein vorzugs­ weise mit Abstand um das Zentrum der Welle (15) gekrümmtes Wandstück (36) befindet, das einen Teil des radial nach außen ge­ schleuderten Öls nach oben in das Radiallager (25a, 25b) leitet.

7. Spiralkompressor nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wandstück (36) von dem Boden des Öl­ sammlers (34) nach oben ragt.

8. Spiralkompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhan­ densein eines Gleitlagers als Radiallager ein Kanal als ver­ tikale Nut (40) in der Gleitfläche des Radiallagers angeordnet ist, die in Verbindung mit dem Ölsammler (34) steht und deren Eingang in radialer Richtung weiter von der Rotationsachse der Welle (15) entfernt ist als der Eingang einer als weiterer Ka­ nal in dem Schwinghebel (19) ausgebildeten vertikalen Nut (38b), die an der Oberseite des Schwinghebels (19) austritt, so daß Öl radial zu dem Axiallager (24) geschleudert wird.

9. Spiralkompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl­ sammler (34) kreisförmig um ein Zentrum verläuft, das gegen­ über der Rotationsachse der Welle (15) versetzt ist, und daß eine Öffnung im Ölsammler (34) etwas größer als die Durchgangs­ öffnung in der Welle (15) ausgebildet und von einem Rand (37) umgeben ist, der die Durchgangsöffnung der Welle (15) mit Spiel umschließt.

10. Spiralkompressor nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des schrägen Kanals (38a) radial außerhalb des Wandstückes (36) liegt.