KWIATKOWSKI BERND (DE)
ZAYTSEV DMYTRO (DE)
WO2013126970A1 | 2013-09-06 |
JPS4975104U | 1974-06-28 | |||
EP1366297A1 | 2003-12-03 | |||
JPS54154811A | 1979-12-06 | |||
EP1348077A1 | 2003-10-01 |
Patentansprüche Schraubenverdichter (10) zum Verdichten von Kältemittel, der einen Elektromotor (14), der einen Rotor (16) und einen Stator (18) aufweist, sowie eine Antriebswelle (20) und eine Verdichtungsvorrichtung (22) mit einer Verdichterschraube (24) aufweist, wobei die Verdichterschraube (24) sowie der Rotor (16) des Elektromotors (14) an oder auf der Antriebswelle (20) angeordnet sind, wobei die Antriebswelle (20) mittels eines ersten, eines zweiten und eines dritten Radiallagers (27, 28, 30) drehbar gelagert ist, wobei das erste Radiallager (27) zwischen dem Rotor (16) des Elektromotors (14) und der Verdichterschraube (24) angeordnet ist, wobei das zweite Radiallager (28) auf einer dem ersten Radiallager (27) gegenüberliegenden Seite der Verdichterschraube (24) angeordnet ist, und wobei das dritte Radiallager (30) auf einer dem ersten Radiallager (27) gegenüberliegenden Seite des Rotors (16) des Elektromotors (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Radiallager und das zweite Radiallager jeweils als Wälzlager ausgebildet ist, und das dritte Radiallager (30) als Gleitlager ausgebildet ist. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (30) mit einer Schmiermittelzuführung (32) und einer Schmiermittelabführung (34) in Verbindung steht, wobei die Schmiermittelzuführung (32) mit einem ersten Volumen, das mit einem ersten Druck, insbesondere in etwa einem Verdichtungsenddruck des Verdichters (10) beaufschlagbar ist, in Verbindung steht und/oder die Schmiermittelabführung (34) mit einem zweiten Volumen, das mit einem zweiten Druck, insbesondere in etwa einem Saugdruck des Verdichters (10) beaufschlagbar ist, in Verbindung steht. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelabführung mit einem geschlossenen Verdichtungsarbeitsraum in Verbindung steht. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) einen Schmiermittelsammelraum (50) für Gleitlagerschmiermittel aufweist. Verdichter (10) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsammelraum (50) mit einer/der Schmiermittelabführung (32) in Verbindung steht. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (30) und der Schmiermittelsammelraum (50) gegen die Umgebung hin abgedichtet angeordnet sind. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager (30) in einer Lageraufnahmebuchse (36) angeordnet ist, welche ein erstes Ende (38), durch welches sich die Antriebswelle (20) hindurcherstreckt, und ein zweites Ende (40) aufweist, wobei die Lageraufnahmebuchse (36) sowohl an ihrem ersten als auch an ihrem zweite Ende (38, 40) gegen die Umgebung hin abgedichtet ist, wobei die Abdichtung an dem ersten Ende (38), durch welches sich die Antriebswelle (20) hindurcherstreckt, mittels eines ersten Deckels (42), welcher eine Antriebswellendurchführung (44) und eine Radialwellendichtung (46) aufweist, realisiert ist. Verdichter nach einem der Ansprüche 4 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsammelraum (50) von einer Innenwand (52) einer/der Lageraufnahmebuchse (36), sowie einem/dem ersten und zweiten Deckel (42, 44) begrenzt wird, welche an radialen Enden der Lageraufnahmebuchse (36) angeordnet sind. 9. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager, insbesondere zur Dämpfung von Schwingungen, als hydrodynamisches Gleitlager ausgebildet ist. |
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Schraubenverdichter finden in vielen Anwendungen Verwendung, da ihre Konstruktion robust und die erzielbare Effizienz hoch ist. Als Antriebsvorrichtung für die eigentliche Verdichtungsvorrichtung, die beispielsweise zwei ineinandergreifende
Verdichterschrauben bzw. Schraubenläufer aufweist, ist meist ein Elektromotor
vorgesehen.
Die Motoren der vorstehend beschriebenen Verichter, die beispielsweise als
semihermetischer Kompaktschraubenverdichter ausgebildet sein können, sind dabei meistens fliegend gelagert. Bei den Verdichtern dieser Art sind der Verdichterrotor, d.h. eine erste Verdichterschraube, und der Motorrotor, d.h. der Rotor des Elektromotors, an einer gemeinsamen Welle (Antriebswelle) angeordnet, die zwei Radiallagerstellen besitzt. Dabei ist eine erste Radiallagerstelle an dem verdichterseitigen Ende der Welle
angeordnet und eine zweite Radiallagerstelle befindet sich an dem Wellenabschnitt zwischen dem Verdichterrotor und dem Motorrotor. Das heißt, eine Lagerung der
Antriebswelle bzw. des Rotors des Motors ist nur an einer Seite des Motors vorhanden. Nachteilig dabei ist, dass mit der steigenden Verdichterbaugröße und mit der steigenden
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BESTÄTIGUNGSKOPIE Motordrehzahl Resonanzen auftreten können, die zum Anlaufen des Motorrotors an den Motorstator führen können.
Um dadurch entstehende Beschädigungen zu vermeiden wird in der EP 1 348 077 AI ein Verdichter angegeben, der eine dritte Radiallagerstelle in Form eines Wälzlagers an dem motorseitigen Ende der Welle aufweist. Damit ist der Motor des Verdichters mittels Wälzlagern beidseitig gelagert. Aufgrund der drei Lagerstellen kommt es jedoch zu einer Überbestimmung der Position der Antriebswelle, die nur dadurch ausgeglichen werden kann,dass der sich zwischen dem ersten Radiallager und dem dritten Radiallager befindende Abschnitt der Antriebswelle zwischen den Radiallagern auftretende
Fluchtungsfehler ausgleichend ausgebildet ist. Dies wird durch einen biegeelastischen Abschnit der Antriebswelle realisiert.
Die vorstehend beschriebene Konstruktion erfordert einen hohen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand.
Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter, anzugeben, der eine Kollission von Rotor und Stator des Motors verhindert und gleichzeitig auf einfache und kostengünstige Art und Weise realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demnach wird die Aufgabe durch einen Schraubenverdichter zum Verdichten von
Kältemittel gelöst, der einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, sowie eine Antriebswelle und eine Verdichtungsvorrichtung mit (wenigstens) einer
Verdichterschraube bzw. (wenigstens) einem Schraubenläufer aufweist, wobei die
Verdichterschraube sowie der Rotor des Elektromotors an oder auf der Antriebswelle angeordnet sind. Die Antriebswelle ist mittels eines ersten, eines zweiten und eines dritten Radiallagers drehbar gelagert und das erste Radiallager ist zwischen dem Rotor des Elektromotors und der Verdichterschraube angeordnet. Das zweite Radiallager ist auf einer dem ersten Radiallager gegenüberliegenden Seite der Verdichterschraube
angeordnet, und das dritte Radiallager ist auf einer dem ersten Radiallager
gegenüberliegenden Seite des Rotors des Elektromotors angeordnet. Das erste Radiallager und das zweite Radiallager ist jeweils als Wälzlager ausgebildet, und das dritte Radiallager ist als Gleitlager ausgebildet.
Die Ausbildung des dritten Lagers als Gleitlager sorgt für ein entsprechendes Spiel an der Lagerstelle selbst, so dass die Positions-Überbestimmung der Antriebswelle, die durch die Lagerung derselben in drei Punkten bedingt ist, ohne eine zusätzliche Biegeelastizität der Antriebswelle oder anderweitige kompensierende Maßnahmen kompensiert werden kann, während die beiden Wälzlager für eine positionsgenaue Lagerung der Antriebswelle sorgen.
Weitere optionale Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, sowie der folgenden Figurenbeschreibung angegeben. Die beschriebenen jeweiligen Merkmale können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Die Erfindung wird demnach im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters; und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs des Verdichters gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters, genauer eines erfindungsgemäßen Schraubenverdichters 10, der nachstehend auch kurz als Verdichter 10 bezeichnet wird, dargestellt. Der Verdichter 10 weist ein Gehäuse 12 und einen in dem Gehäuse 12 angeordneten Elektromotor 14 auf. Der Elektromotor 14 weist einen Rotor 16 und einen Stator 18 auf. Ferner weist der Schraubenverdichter 10 eine Antriebswelle 20 und eine Verdichtungsvorrichtung 22 mit einer ersten und einer zweiten ineinandergreifenden Verdichterschraube bzw. einem ersten und einem zweiten ineinandergreifenden Schraubenläufer 24 und 26 auf, wobei die erste Verdichterschraube 24 sowie der Rotor 16 des Elektromotors 14 an oder auf der Antriebswelle 20 angeordnet sind. Die Antriebswelle 20 wird demnach durch den Elektromotor 14 dreh-angetrieben und treibt gleichzeitig die Verdichtungsvorrichtung 22 an. In alternativen Ausführungsformen kann der erfindungsgemäße Verdichter nur eine
Verdichterschraube 24 oder aber auch drei oder mehr als drei Verdichterschrauben aufweisen. Die Antriebswelle 20 ist mittels eines ersten, eines zweiten und eines dritten Radiallagers 27, 28 und 30 im Verdichter 10 drehbar gelagert, wobei das erste Radiallager 27 zwischen dem Rotor 16 des Elektromotors 12 und der ersten Verdichterschraube 24 angeordnet ist. Das zweite Radiallager 28 ist auf einer dem ersten Radiallager 27 gegenüberliegenden Seite der ersten Verdichterschraube 24 angeordnet, und das dritte Radiallager 30 ist auf einer dem ersten Radiallager 27 gegenüberliegenden Seite des Rotors 16 des Elektromotors 12 angeordnet. Während das erste und das zweite Radiallager 27, 28 als Wälzlager ausgebildet sind, ist das dritte Radiallager 30 als Gleitlager (hier als Gleitlager mit Flüssigkeitsreibung bzw. hydrodynamisches Gleitlager, in alternativen Ausführungsformen aber auch als trocken laufendes Gleitlager) ausgebildet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass ein hydrodynamisches Gleitlager auch zum Dämpfen von
Wellenbewegungen und damit auch und insbesondere zur Dämpfung von Schwingungen geeignet ist.
Das dritte Radiallager 30, das nachstehend auch als Gleitlager 30 bezeichnet sei, steht mit einer Schmiermittelzuführung 32 in Form eines Ölzufuhrkanals und einer Schmiermittelabführung 34 in Form eines Ölrückführungskanals in Verbindung. Die Schmiermittelzuführung 32 steht weiterhin mit einem ersten Volumen (Ölverteilungsraum, in den Figuren nicht dargestellt), das mit einem ersten Druck, in der hier beschriebenen möglichen Ausführungsform mit einem Verdichtungsenddruck des Verdichters beaufschlagbar ist, in Verbindung. Die Schmiermittelabführung 34 steht weiterhin mit einem zweiten Volumen (in den Figuren nicht dargestellt), das mit einem zweiten Druck, in der hier beschriebenen möglichen Ausführungsform in etwa einem Saugdruck des Verdichters 10 beaufschlagbar ist, in Verbindung. In der beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei dem zweiten Volumen um einen geschlossenen Verdichtungsarbeitsraum des
Verdichters 10, d.h. den Arbeitsraum des Verdichters 10, wo der Ansaugvorgang bereits beendet ist und der Verdichtungsvorgang gerade begonnen hat. In diesem Arbeitsraum ist der Druck dem Saugdruck nahezu gleich.
Diese Konstruktion sorgt für eine Zufuhr von Schmiermittel unter relativ hohem Druck, so dass die Lagerung möglichst gut und reibungsfrei, d.h. mit einem möglichst geschlossenen Schmiermittelfilm zwischen dem Gleitlager 30 und der Antriebswelle 20, erfolgen kann. Die Beaufschlagung der Schmiermittelabführung 34 mit einem relativ niedrigen Druck sorgt für eine zuverlässige Abführung des Schmiermittels, das in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform durch das Öl, das auch der Verdichter 10 als Schmiermittel verwendet, gebildet wird Das Gleitlager 30 ist in einer Lageraufnahmebuchse 36 angeordnet, welche wenigsten teilweise in dem Gehäuse 12 angeordnet ist. Die Lageraufnahmebuchse 36 ist parallel und konzentrisch zu der Antriebswelle 20 angeordnet. Die Lageraufnahmebuchse 36 weist ein erstes Ende 38, durch welches sich die Antriebswelle 20 hindurcherstreckt, und ein zweites Ende 40 auf, das dem ersten Ende 38 gegenüberliegt.
Die Lageraufnahmebuchse 36 ist sowohl an ihrem ersten als auch an ihrem zweite Ende38, 40 gegen die Umgebung, d.h. den Innenraum des Gehäuses 12, hin abgedichtet, wobei die
Abdichtung an dem ersten Ende 38, durch welches sich die Antriebswelle 20 hindurcherstreckt, mittels eines ersten Deckels 42, welcher eine Antriebswellendurchführung 44 und eine
Radialwellendichtung 46 aufweist, erfolgt. Am zweiten Ende 40 ist zur Abdichtung ein zweiter Deckel 48 angeordnet, welcher ggf. unter Verwendung geeigneter Dichtmaterialien am zweiten Ende 40 angebracht ist.
Alternativ hierzu kann das zweite Ende jedoch auch beispielsweise geschlossen ausgebildet sein, d.h. die Lageraufnahmebuchse 36 kann alternativ beispielsweise in Form eines Sacklochs oder eines an einer Seite geschlossenen Zylinders ausgebildet sein. Dadurch ist das Gleitlager 30 gegen die Umgebung hin abgedichtet angeordnet, was dazu führt, dass kein Schmiermittel zu der Umgebung hin austreten kann.
Der Verdichter 10 weist zum Sammeln und gezielten Abführen des Gleitlager-Schmiermittels einen in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform innerhalb der Lageraufnahmebuchse 36 angeordneten Schmiermittelsammelraum 50 auf, der mit der Schmiermittelabführung 34 in
Verbindung steht. Der Schmiermittelsammelraum steht mit dem Gleitlager 30 in Fluidverbindung bzw. ist gegen das Gleitlager 30 hin offen, um ungehindert Schmiermittel des Gleitlagers 30 aufnehmen zu können, während er analog zum Gleitlager 30 gegen die Umgebung hin abgedichtet ist.
Die Abdichtung gegen die Umgebung erfolgt, wie auch für das Gleitlager 30, durch den ersten Deckel 42 samt Radialwellendichtung 46 und den zweiten Deckel 48. Der Schmiermittelsammelraum 50 wird demnach von einer Innenwand 52 der Lageraufnahmebuchse 36, sowie dem ersten und zweiten Deckel 42, 48 begrenzt, welche an den radialen Enden der Lageraufnahmebuchse 36 angeordnet sind. Der Schmiermittelsamelraum 50 kann in alternativen Ausführungsformen auch außerhalb der Lageraufnahmebuchse 36 angeordnet sein und mit dem Gleitlager 30 beispielsweise über einen Kanal verbunden sein.
Durch die Verwendung des Gleitlagers 30 mit mit Flüssigkeitsreibung wird für eine möglichst geringe Wärmebildung im Bereich der Lagerstelle gesorgt. Durch eine zusätzliche Ausbildung eines Schmiermittelsammeiraums 50, welcher mit dem Gleitlager in Verbindung (Fluidverbindung, Fluidkommunikation) steht, kann das Schmiermittel zusätzlich gezielt gesammelt werden. Dadurch dass das Gleitlager 30, sowie der Schmiermittelsammeiraum 50 gegen die Umgebung hin abgedichtet angeordnet sind und durch die gezielte Abfuhr des Schmiermittels kommt es zu keinem Lager-bedingten Schmiermitteleintrag in den Sauggasstrom des Verdichters 10. Die druckbeaufschlagte Schmiermittelzuführung führt zu einer möglichst guten Schmierwirkung und somit zu einer nochmals verringerten Wärmeentwicklung.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit festen Merkmalskombinationen beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
10 Verdichter
12 Gehäuse
14 Elektromotor
16 Rotor
18 Stator
0 Antriebswelle
2 Verdichtungsvorrichtung
4 erste Verdichterschraube
6 zweite Verdichterschraube
7 erstes Radiallager
8 zweites Radiallager
0 drittes Radiallager
2 Schmiermittelzuführung Schmiermittelabführung
Lageraufnahmebuchse
erstes Ende der Lageraufnahmebuchse 36 zweites Ende der Lageraufnahmebuchse 36 erster Deckel
Antriebswellendurchführung
Radialwellendichtung
zweiter Deckel
Schmiermittelsammelraum
Innenwand der Lageraufnahmebuchse 36