CN113294311B - 半密封的制冷剂压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半密封的制冷剂压缩机，其包括：往复式活塞压缩机和电机；完整壳体，所述完整壳体具有用于电机的电机壳体区段和用于往复式活塞压缩机的压缩机壳体区段；从完整壳体上的抽吸接口引导到往复式活塞压缩机的进入室的抽吸侧的制冷剂路径和从往复式活塞压缩机的排出室引导到完整壳体上的压力接口的压力侧的制冷剂路径，使得半密封的制冷剂压缩机更高效地工作，提出：电机构造为同步电机，在所述同步电机的转子中布置有用于电机的同步运行的永磁体和用于在异步运行中起动电机的短路鼠笼。

Description

半密封的制冷剂压缩机
本申请是于2016年10月7日申请的、于2019年3月19日进入中国国家阶段的、PCT申请号为PCT/EP2016/074063、国家申请号为201680089412.4、发明名称为“半密封的制冷剂压缩机”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种半密封的制冷剂压缩机，其包括：往复式活塞压缩机和电机；完整壳体，该完整壳体具有用于电机的电机壳体区段和用于往复式活塞压缩机的压缩机壳体区段；从在完整壳体上的抽吸接口引导到往复式活塞压缩机的进入室的抽吸侧的制冷剂路径和从往复式活塞压缩机的排出室引导到在完整壳体上的压力接口的压力侧的制冷剂路径，其中，在压缩机壳体区段中设置有往复式活塞压缩机的至少一个缸，该缸具有：能在构造在压缩机壳体区段中的缸孔中移动的活塞；将缸孔关闭的阀板和搭接阀板并构成压缩机壳体区段的一部分的缸头。
背景技术
这种半密封制冷剂压缩机从现有技术中公知。
半密封制冷剂压缩机具有完整壳体作为外壳体，其中，尤其是电机布置在制冷剂气氛中。半密封制冷剂压缩机没有配备将往复式活塞压缩机和电机共同地完全包围的外部封装，而是形成至少一个缸壳体的压缩机壳体本身就是外壳体。
其中存在能量更高效地运行它们的问题。
发明内容
该任务在开头描述的类型的半密封制冷剂压缩机中按照本发明通过如下方式来解决：电机构造为同步电机，在该同步电机的转子中布置有用于电机的同步运行的永磁体和用于在异步运行中起动电机的短路鼠笼。
能看到按照本发明的解决方案的优点在于：这种电机为了驱动半密封制冷剂压缩机而具有更高的能效，尤其是在全负荷时以及也包括在部分负荷时具有更高的能效。还能看到这种电机的优点在于：通过同步运行，在高负荷范围内的输送量也是恒定的。
到目前为止，关于永磁体的构造未曾做进一步说明。
一个有利的解决方案规定：永磁体平行于转子的转子轴线地延伸。
还优选地规定：永磁体构造为板主体，所述板主体的扁平侧沿纵向方向和横向于纵向方向的横向方向延伸。
在此，适宜地，永磁体布置在转子中，使得这些永磁体分别以其纵向方向平行于转子轴线地延伸。
此外，永磁体优选地布置在转子中，使得这些永磁体以其横向方向沿着与转子轴线对称的几何四边形的外边缘延伸。
到目前为止，关于永磁体的磁化同样未做进一步说明。
一个有利的解决方案规定：构造为板主体的永磁体在其彼此对置的扁平侧(所述扁平侧中，一个朝向转子轴线而另一个背离转子轴线)具有不同的磁极性，使得由此在转子中以简单的方式提供面式的磁极用于电机的同步运行。
原则上，电机可以以各种各样的方式和方法来冷却。
一个有利的解决方案规定：抽吸侧的制冷剂路径穿过电机壳体用于冷却电机。
此外，替选或补充于半密封制冷剂压缩机的到目前为止描述的特征地，另一按照本发明的解决方案规定：制冷剂压缩机配备有能在外部操控或控制的机械功率控制单元。
这种外部控制的功率控制单元提供如下可能性：在没有用于电机的变频器的情况下借助于廉价且高效的机械功率控制单元来控制半密封制冷剂压缩机的压缩机输送功率；而且该外部控制的功率控制单元尤其是还促成了如下可能性：减少往复式活塞压缩机的机械负荷。
在此，尤其规定：机械功率控制单元为了功率减少而在至少一个缸的情况下将排出侧的制冷剂路径与进入侧的制冷剂路径连接起来。借此提供如下可能性：运行至少一个缸，使得该缸无助于压缩机输送功率。
该解决方案具有如下优点：当实现了功率减少时，往复式活塞压缩机的组件的机械负荷借此也是很小的，这是因为制冷剂处在进入侧附近的压力水平，从排出侧流回到进入侧并且在此在往复式活塞压缩机中没有出现大的压力波动或甚至压力峰值和温度峰值，这些因素尤其也降低了在功率减少时的效率。
关于机械功率控制单元的布置，可设想到各种各样的解决方案可能性。
一个有利的解决方案规定：机械功率控制单元布置在缸头上，由此存在如下优点：机械功率控制单元可以以简单的方式与至少一个缸协同作用。
特别有利的是：机械功率控制单元至少部分地整合到至少一个缸头中。
为了能够尽可能地与至少一个缸最优地协同作用，优选地规定：机械功率控制单元为了功率减少而借助于连接通道将缸头中的排出室与缸头中的进入室连接起来。
借此，功率控制单元与至少一个分配给缸头的缸直接协同作用是可能的，从而由此在这样嵌入的功率控制单元的情况下能实现制冷剂压缩机的紧凑的结构类型。
特别适宜的是：连接通道整合地布置到缸头中，从而由此用于功率控制单元与进入室和排出室协同作用的空间需求同样可以被优化。
尤其规定：缸头中的排出室以直接邻接的方式布置在阀板中的用于相应的缸的至少一个排出开口处，并且因此尤其是排出室也直接邻接阀板并尤其是利用排出阀邻接排出开口。
还优选地规定：缸头中的进入室以直接邻接的方式布置在阀板的用于相应的缸的进入开口处，从而进入室也与阀板和进入开口直接邻接。
关于机械功率控制单元如何打开或封闭排出室与进入室之间的连接通道的方式和方法，各种各样的可能性都是可设想的。
例如可设想的是使用常见的滑动件设计。
一个特别有利的解决方案规定：机械功率控制单元为了封闭连接通道而具有封闭活塞。
这种封闭活塞提供如下可能性：尤其是以尽可能短的反应时间来打开或封闭连接通道。
为了可靠的密封，封闭活塞优选地利用活塞圈以密封的方式在引导孔、尤其是缸头中引导。
尤其规定：封闭活塞为了封闭连接通道而能安置到围绕连接通道地延伸的密封座上，从而在将封闭活塞安置到密封座上的情况下，连接通道是中断的，而在封闭活塞从密封座上抬起的情况下，连接通道又打开。
为了持久地实现可靠的封闭，优选地规定：封闭活塞的能安置到密封座上的密封区域由金属制成，该金属具有比制成密封座的金属更低的硬度，或者相反。
在此，密封座可以以各种各样的方式来布置。
一个特别有利且紧凑的解决方案规定：密封座布置在缸头的壁区段中，该壁区段将进入室与排出室分开。
在此，密封座要么可构造为壁区段的部分要么通过插入到缸头的壁区段中的构件形成。
在此，优选地，密封座如下地布置，即，密封座是布置到在阀板上方且在进入室上方延伸的壁区段中的，而且因此尤其是该密封座同时是用于进入室的与阀板对置的通入开口。
此外，也优选地规定：密封座同时是用于排出室的通入开口，从而通过密封座来实现排出室直接过渡到进入室中。
对于空间上紧凑的布局来说，已经被证明为特别有利的是：密封座布置在进入室的与阀板对置的一侧上。
优选地，当从密封座出发，封闭活塞的行程在连接通道的平均直径的四分之一至二分之一的范围内时，封闭活塞在封闭位置与打开位置之间的快速切换是可能的。
关于将机械功率控制单元分配到各个缸，结合各个实施方式的到目前为止的阐述未曾做进一步说明。
一个解决方案规定：机械功率控制单元被分配给缸，而且在必要时多个缸的情况下设置有多个机械功率控制单元，其中，不必给每个缸都分配机械功率控制单元。
一个有利的解决方案规定：缸头具有用于包括至少两个缸的缸组的进入室和排出室。
因此，在这种情况下将多个缸组成一个缸组。
优选地，在这种解决方案中规定：相应的机械功率控制单元被分配给缸组、尤其是具有至少两个缸的缸组。
在具有多个缸组、例如N个缸组的制冷剂压缩机的情况下，优选地规定：至少N-1个缸组分配有机械功率控制单元。
然而为了可以最优地减少制冷剂压缩机的功率，优选地规定：每个缸组都分配有机械功率控制单元。
为了在功率减少时避免处在高压下的制冷剂的回流进而在排出接口元件处的压力下降，在压缩机壳体区段中紧接着能由机械功率控制单元影响的制冷剂路径地设置有止回阀。
还优选地规定：止回阀具有设置在阀板中的排出开口和与阀板协同作用的阀元件，从而阀板也可以被用于布置和构造止回阀。
尤其规定：阀元件保持在阀板上，从而阀板不仅被用于构造进入阀和排出阀，而且也被用于保持止回阀的阀元件。
关于封闭活塞的操纵，结合各个实施例的到目前为止的阐述未曾做进一步说明。
一个有利的解决方案规定：封闭活塞沿着其与密封座协同作用的位置的方向通过压力弹簧来加载，从而压力弹簧导致：封闭活塞例如在制冷剂压缩机的不工作的状态下由于压力弹簧的作用而将连接通道封闭。
还优选地规定：封闭活塞能通过压力室来操纵，该压力室能根据功率控制单元的外部操控要么能通过抽吸压力来加载要么能通过高压来加载，其中，在通过抽吸压力加载压力室时，封闭活塞过渡到其打开位置，而在通过高压加载压力室时，封闭活塞附加于对压力弹簧的作用还朝其封闭位置的方向加载。
压力室的体积尤其是很小的，从而该体积在封闭活塞的打开位置时具有如下体积，所述体积小于压力室在封闭活塞的封闭位置时的最大体积的三分之一，更好地小于四分之一，还更好地小于五分之一，更有利地小于六分之一而且特别有利地小于七分之一而且还更有利地小于八分之一。
压力室的该尺寸允许在封闭位置与打开位置之间快速地切换，这是因为压力只须在小的体积中在抽吸压力与高压之间变化。
为了给压力室相应地加载高压或抽吸压力，优选地设置有由功率控制单元所包括的操控单元，利用该操控单元能控制封闭活塞的压力加载。
为了执行对制冷剂压缩机的功率控制，优选地设置有功率控制部，该功率控制部根据所要求的压缩机输送功率来操控至少一个功率控制单元。
在此，功率控制部尤其与上级的设施控制部连接而且从设施控制部获得关于所要求的压缩机输送功率的信息。
接着，根据这些关于所要求的压缩机输送功率的信息，功率控制部操控至少一个或多个功率控制单元，使得制冷剂压缩机提供所要求的压缩机输送功率，然而并没有提供不必要地高的压缩机输送功率。
为此，制冷剂压缩机被设计为使得其最大压缩机输送功率足够用于由设施控制部所要求的最大的压缩机输送功率并且通过借助于至少一个功率控制单元142的功率减少来实现较低的压缩机输送功率。
此外，优选地针对制冷剂压缩机设置有起动控制单元，尤其是制冷剂压缩机配备有起动控制单元，该起动控制单元控制电机的起动，该电机在按照本发明的解决方案中作为异步电机起动，直至该电机已经达到同步转速，并接着作为同步电机来继续运转。
在此，起动控制单元可以以不同的方式来控制制冷剂压缩机的运行，以便可以使电机以适当的方式和方法起动。
起动控制单元尤其是如下地工作，即，该起动控制单元针对利用起动电流降低的绕组接线的起动来运行电机。
这例如可能会利用从针对起动的星形接线转换到在起动之后的三角形接线来实现。
有利的解决方案规定：起动控制单元为了起动电机首先使电机的定子中的第一子绕组通电并随后使电机的定子中的第二子绕组通电。
利用第一子绕组来起动电机具有如下优点：由此存在如下可能性：降低起动电流并且因此例如避免供电网由于过高的起动电流所造成的强烈负荷。
替选地或补充地，起动控制单元被构造为使得该起动控制单元在起动电机时操控功率控制部，使得往复式活塞压缩机在起动电机时仅以经减少的压缩机输送功率工作。
对于起动电机来说特别有利的是：起动控制部如下地操控功率控制部，使得往复式活塞压缩机在起动电机时以尽可能小的压缩机输送功率工作。
在此，尽可能小的压缩机输送功率可以是如下压缩机输送功率，在该压缩机输送功率的情况下仍有一个以及仍有有多个缸工作。
一个特别有利的实施方式规定：往复式活塞压缩机以如下方式是能功率控制的，即，在尽可能小的压缩机输送功率的情况下，没有缸压缩更多的制冷剂，从而由此对于往复式活塞压缩机的起动来说所需的转矩是最小的。
此外，一个有利的解决方案规定：起动控制部如下地操控功率控制部，即，在达到电机的同步运行之后，例如在接通另外的缸或另外的缸组或者必要时连续接通另外的缸或另外的缸组的情况下，逐级地提高压缩机输送功率。
关于往复式活塞压缩机的运行状态，结合按照本发明的解决方案未做进一步说明。
原则上，按照本发明的往复式活塞压缩机可以利用所有对于半密封制冷剂压缩机来说常见的制冷剂来工作。
然而，当往复式活塞压缩机以10bar至50bar的范围内的抽吸压力工作时，按照本发明的解决方案对于往复式活塞压缩机的运行来说、尤其是对于往复式活塞压缩机的无损运行来说提供了特别的优点。
此外，当往复式活塞压缩机以40bar至160bar的范围内的高压工作时，按照本发明的解决方案同样关于往复式活塞压缩机的机械负荷是特别有利的。
当往复式活塞压缩机以二氧化碳作为制冷剂来进行工作并且尤其是被设计用于以二氧化碳作为制冷剂来运行时，按照本发明的制冷剂压缩机能特别有利地被使用。
本发明的其它特征和优点是随后的描述以及一些实施例的附图的主题。
附图说明
在附图中：
图1示出了按照本发明的制冷剂压缩机的实施例的侧视图；
图2示出了朝着图1中的箭头A的方向对按照本发明的制冷剂压缩机的俯视图；
图3示出了按照本发明的制冷剂压缩机的实施例的前视图；
图4示出了沿着图2中的线4-4的半侧地错开的截面；
图5示出了穿过按照本发明的制冷剂压缩机的纵剖面；
图6示出了沿着图7中的线6-6的截面；
图7示出了沿着图6中的线7-7的在进入室与排出室之间的连接通道封闭的情况下的截面；
图8示出了类似于图7的在排出室与进入室之间的连接通道打开的情况下的截面；
图9示出了沿着图5中的线9-9的穿过电机的转子的截面；
图10示出了电机的起动的示意图；而
图11示出了类似图7的穿过第二实施例的截面。
具体实施方式
在图1至5中示出的按照本发明的半密封制冷剂压缩机的实施例包括完整壳体10，往复式活塞压缩机12和电机14布置在该完整壳体中。
优选地，完整壳体10包括：压缩机壳体区段22，该压缩机壳体区段是往复式活塞压缩机12的外壳体；和电机壳体区段24，该电机壳体区段是电机14的外壳体。
完整壳体10优选地通过一体式的壳体主体26构成，该壳体主体沿着平行于随后还详细地阐述的中间轴线28的方向延伸并且在压缩机壳体区段22的侧上于端侧借助于支承盖32来封闭并且在电机区段24的区域内于端侧以关闭盖34来封闭。
在压缩机壳体区段22中，整体上用42来表示的压缩机轴与在布置在支承盖32上的第一轴支承部44直至在往复式活塞压缩机12与电机14之间布置的第二轴支承部46之间的中间轴线28同轴地延伸，其中，第二轴支承部46保持在成形到壳体主体26中的中间壁48上，该中间壁限界出在支承盖32与中间壁48之间的驱动空间52，压缩机轴42延伸穿过该驱动空间并且压缩机轴42的偏心轮54和56布置在该驱动空间内，其中，在偏心轮54和56中的每个偏心轮上都布置有两个连杆621和622或641和642，其中，连杆621和641驱动活塞661和681而连杆622和642驱动活塞622和682。
在此，活塞66和68在缸孔72和74中引导，这些缸孔通过成形到压缩机壳体区段22中的、尤其是一体式成形的缸壳体76、78构成。
每个缸壳体76、78都与缸孔72、74和在缸孔中受引导的活塞66、68分别构成缸82、84。
两个成形到压缩机壳体区段22中的第一缸821和841构成第一缸组861，而两个成形到压缩机壳体区段22中的缸822和842构成第二缸组862。
在缸组861和862中的每个缸组中，相应的缸孔721和741或722和742都通过共同的阀板881或882来封闭，所述阀板密封关闭地安置在相应的缸壳体761和781或762和782上，而且因此限界出由相应的阀板881或882和相应的活塞661和681或662和682以及缸孔721和741或722和742包围的压缩空间。
阀板881和882就其自身而言接着又被缸头921或922覆盖。
在缸头921和922中的每个缸头中，如在图6至8中示出的那样，分别布置有进入室94和排出室96，所述进入室和排出室被分配给相应的缸组86的两个缸82和84。
尤其是，进入室94处在缸82的进入开口102和104以及缸84的进入开口106和108之上。
此外，排出室96处在缸82的布置在阀板88中的排出开口112和114以及缸84的配备有处在阀板88上的排出阀113、115、117、119的排出开口116和18之上，而且尤其是直接邻接这些排出阀。
如在图6至8中示出的那样，每个缸头92都具有外部主体122，该外部主体跨接相应的阀板88并且包围进入室94和排出室96，所述进入室和排出室就其自身而言又通过在外部主体122之内延伸的分离主体124来彼此分开，其中，分离主体124从相应的阀板88出发地抬起并且在进入室94之上且跨接该进入室地延伸。
因此，排出室96在阀板88的区域中侧向地处在进入室94旁边并且在外部主体122与分离主体124之间至少局部地在进入室94之上延伸。
为了控制制冷剂压缩机的功率、也就是说为了控制制冷剂压缩机的压缩机输送功率，每个缸头92都分配有通过功率控制部138主动地操控的机械功率控制单元142，利用该功率控制单元可以封闭或打开排出室96与进入室94之间的连接通道144，其中，被分配给缸头92的缸82、84在连接通道144封闭的情况下(图7)以全功率来压缩制冷剂而在连接通道打开的情况下不压缩制冷剂，这是因为制冷剂从排出室96回流到进入室94。
在此，连接通道144延伸穿过插入到分离主体124中的插入件146，该插入件构成密封座148，该密封座朝向排出室96而且该插入件邻接于排出室96的围绕密封座148且联接到该密封座上的部分。
此外，密封座148朝向封闭活塞152，该封闭活塞例如能利用金属地构造的密封区域154放置到密封座148上，以便使连接通道144以密封关闭的方式封闭，而且该封闭活塞能如下程度地从密封座148抬起，使得密封区域154与密封座148有间距并且因此制冷剂可以从排出室96溢流到进入室94中。
在此，优选地，封闭活塞152与带有密封座148的插入件146同轴地并且借助于活塞环153密封地在引导孔156中受引导，该引导孔穿过缸头92的模制到外部主体122上的引导套筒主体158地构成。
优选地，封闭活塞152本身或者至少是密封区域154由金属制成，例如由有色金属制成，该金属具有比密封座148的金属更低的硬度，该密封座例如由钢、尤其是硬化钢制成。
为了能够实现封闭活塞152的快速移动，尤其是封闭活塞152在封闭位置与打开位置之间的行程处在连接通道144的平均直径的四分之一与二分之一之间的范围内。
在此，封闭活塞152限界出压力室162，该压力室布置在封闭活塞152的背离密封区域154的一侧上并且在与封闭活塞152对置的一侧上通过关闭主体164来封闭。
压力室162的体积尤其是很小的，从而使得在封闭活塞的打开位置情况下的体积要小于压力室162在封闭活塞152的封闭位置情况下的最大体积的三分之一，更好地小于四分之一，还更好地小于五分之一，有利地小于六分之一而且还更有利地小于八分之一。
此外，在压力室162中还布置有压力弹簧166，该压力弹簧一方面支撑在关闭主体164上而另一方面朝其处在密封座148上的封闭位置的方向加载封闭活塞152。
视压力室162的压力加载而定，封闭活塞152能移动到其在图8中示出的打开位置或者移动到其在图7中示出的封闭位置。
为此，封闭活塞152穿过扼流通道172，该扼流通道从压力室162经过封闭活塞152延伸到通孔，该通孔在密封区域154之外径向地布置在朝向密封座148的一侧上，然而由于该通孔径向地处在密封元件之外，在封闭活塞152的封闭位置中允许在排出室96中处于压力下的且绕流密封座的制冷剂的进入并且将该制冷剂以扼流的方式输送给压力室162。
此外，减负荷通道176引导到压力室162中，也就是说例如引导穿过关闭主体164，该减负荷通道能通过整体上用182表示的磁阀来与减压通道184连接，该减压通道与进入室94连接。
例如，磁阀182被构造为使得该磁阀具有阀体186，利用该阀体可以中断或建立减压通道184与减负荷通道176之间的连接。
如果在减负荷通道176与减压通道184之间建立连接，则在压力室162中抽吸压力占主导，而在封闭活塞152的朝向排出室96的侧上由排出室96中的压力加载封闭活塞并因此移动到其打开位置。
然而，如果在减压通道184与减负荷通道176之间的连接通过阀体186中断，则压力弹簧166将封闭活塞152挤压到密封座148上并且附加地使高压穿过扼流通道172地流到压力室162中，从而在压力室162中构建高压，该高压附加于压力弹簧166的作用地将带有密封元件的封闭活塞152挤压到密封座148上。
封闭活塞152尤其构造为使得该封闭活塞径向地延伸超出密封座148，从而只要磁阀182的阀体186在减负荷通道176与减压通道184之间建立连接(这导致在压力室162中出现抽吸压力)，那么即便在封闭活塞152处在封闭位置的情况下，径向地处在密封座148之外且通过高压加载的活塞表面也导致封闭活塞152逆着压力弹簧166的力地移动到打开位置(在图5中示出)。
通过成形到压缩机壳体区段22中的输送通道202来输送处在抽吸压力下的制冷剂，该输送通道通向引导到阀板88的进入开口204，通过该进入开口，在抽吸压力下的制冷剂流向阀板88中的穿通开口206并且穿过该穿通开口地溢流到进入室94中。
此外，如在图7和8中示出的那样，排出室96引导至布置在阀板88中的排出开口212，在排出室96中处于压力下的制冷剂经过该排出开口溢流到设置在压缩机壳体区段22中的排出通道214并且可以流至排出接口元件216。
尤其是阀板88的排出开口212分配有止回阀222，该止回阀保持在阀板88上并且阀元件224布置在阀板88的朝向排出通道214的一侧上，而且用以：在封闭活塞152的打开位置的情况下并且因此在制冷剂从排出室96溢流到进入室94中的情况下，排出通道214中的压力并不降低，而是通过关闭的止回阀222来维持。
优选地，止回阀222连同被分配给该止回阀的捕获元件226借助于保持元件保持在阀板88上并且相对于阀板88密封。
按照本发明的制冷剂压缩机构造为半密封压缩机，从而处在抽吸压力下的制冷剂借助于布置在关闭盖34上的进入接口元件232输送给电机室234并且朝中间壁48的方向流经电机14并且从电机室234溢流到输送通道202中，从而通过所输送的抽吸侧的制冷剂来冷却电机室234内的电机14。
就其自身而言，电机14包括牢固地保持在电机壳体区段24中的具有定子绕组254的定子252，该定子绕组例如具有两个子绕组256和258，所述两个子绕组用于定子叠片组262的磁化。
定子252包围整体上用272表示的转子，在该转子的转子叠片组274中，如在图9中示出的那样，一方面布置有短路鼠笼278，该短路鼠笼包括短路棒278，这些短路棒平行于转子轴线282地延伸并且这些短路棒沿周向方向在端侧彼此导电连接。
此外，板状的永磁体292插到叠片组274中，所述永磁体的扁平侧294一方面以纵向296平行于转子轴线282地延伸并且以横向298横向于转子轴线282地延伸而且使得横向298构成绕着作为对称轴线的转子轴线282延伸的几何四边形。
永磁体292还构造为使得沿绕着转子轴线282的环绕方向302依次布置的永磁体292在其朝向转子轴线282的侧上分别具有变化的极性，从而整体上转子272借助于永磁体292具有沿环绕方向交替的磁极。
配备有这种转子272的电机14由于设置在转子272中的永磁体292在正常运行时作为同步电机工作，其中，由于永磁体292，这种同步电机具有有利的能耗和较高的制冷剂输送功率。
由定子252产生的旋转场由于对定子绕组254的馈电而以所限定的频率环绕，该频率例如由于通过交变电网对定子绕组254馈电而造成。
为了能够在定子252的以恒定的频率环绕的旋转场的情况下实现起动，转子272配备有短路鼠笼276，该短路鼠笼提供如下可能性：电机14首先作为异步电机起动，直至该电机已经达到了与定子绕组的环绕的旋转场相对应的转速并且接着由于通过永磁体292造成的磁极而作为同步电机来运转。
因此，制冷剂压缩机可以利用通过常见的交变电网馈电的这种电机来运行，因为该电机像异步电机那样来起动。
但是也存在如下可能性：利用变频器来运行这种制冷剂压缩机。
为了使电机14的起动变得容易，还存在如下可能性：借助于分配给制冷剂压缩机的起动控制312(如在图10中示出的那样)首先只对子绕组256或258之一通电，以便降低起动电流并且接着在作为异步电机的电机14的短暂的起动阶段之后为此接通子绕组258、256中的另一个子绕组。
在将按照本发明的制冷剂压缩机用于大的压力差、例如用作用于CO2的压缩机的情况下，起动控制312干预所设置的功率控制138，用于主动操控功率控制单元142，并且促成：至少一个缸组86、优选两个缸组861和862被停用，从而在至少一个缸组86停用时减小往复式活塞压缩机12所需的转矩，并且在两个缸组861和862停用时，往复式活塞压缩机12所需的转矩是很小的，这是因为没有发生制冷剂的压缩，从而一方面电机14的起动电流保持得低而且该电机另一方面随后快速地从其作为异步电机的运行过渡到作为同步电机的运行，在作为同步电机的运行中提供完整的转矩，从而可以要么同时要么依次激活缸组861和862(图10)。
在第二实施例(在图11中示出)中，与第一实施例的部件相同的那些部件配备有相同的附图标记，使得全部内容都可以参考关于第一实施例的实施方案。
不同于第一实施例，止回阀222’的捕获元件226’构造在压缩机壳体区段22中，例如通过排出通道214侧面的凹部来构造，该凹部限界出阀元件224’在其关闭的、平放在阀板88上的位置与最大的打开位置之间的可能的路径。
这种捕获元件226’一般可以设置在同一组件的所有制冷剂压缩机的所有压缩机壳体区段22中，与这些制冷剂压缩机是否配备有止回阀222’无关地，给制冷剂压缩机简单地加装止回阀222’以及尤其是也加装至少一个按照本发明的机械的功率控制单元142连同这种止回阀222’也都是可能的。

Claims (42)

1.一种半密封的制冷剂压缩机，其包括：往复式活塞压缩机(12)和电机(14)；完整壳体(10)，所述完整壳体具有用于电机的电机壳体区段(24)和用于往复式活塞压缩机(12)的压缩机壳体区段(22)；从完整壳体(10)上的抽吸接口(232)延伸到往复式活塞压缩机(12)的进入室(94)的抽吸侧的制冷剂路径和从往复式活塞压缩机(12)的排出室(96)延伸到完整壳体(10)上的压力接口(216)的压力侧的制冷剂路径，其中，在压缩机壳体区段(22)中设置有往复式活塞压缩机(12)的至少一个缸(82、84)，所述缸具有：能在构造在压缩机壳体区段(22)中的缸孔(72、74)中运动的活塞(66、68)；关闭所述缸孔(72、74)的阀板(88)和搭接阀板(88)并构成压缩机壳体区段(22)的一部分的缸头(92)，其特征在于，所述制冷剂压缩机配备有外部控制的机械功率控制单元(142)，制冷剂压缩机的机械功率控制单元(142)为了功率减少而在至少一个缸(82、84)的情况下将排出侧的制冷剂路径与进入侧的制冷剂路径连接起来，
设置有功率控制部(138)，所述功率控制部根据由上级的设施控制部所需要的压缩机输送功率控制来操控至少一个机械功率控制单元(142)。
2.一种半密封的制冷剂压缩机，其包括：往复式活塞压缩机(12)和电机(14)；完整壳体(10)，所述完整壳体具有用于电机的电机壳体区段(24)和用于往复式活塞压缩机(12)的压缩机壳体区段(22)；从完整壳体(10)上的抽吸接口(232)延伸到往复式活塞压缩机(12)的进入室(94)的抽吸侧的制冷剂路径和从往复式活塞压缩机(12)的排出室(96)延伸到完整壳体(10)上的压力接口(216)的压力侧的制冷剂路径，其中，在压缩机壳体区段(22)中设置有往复式活塞压缩机(12)的至少一个缸(82、84)，所述缸具有：能在构造在压缩机壳体区段(22)中的缸孔(72、74)中运动的活塞(66、68)；关闭所述缸孔(72、74)的阀板(88)和搭接阀板(88)并构成压缩机壳体区段(22)的一部分的缸头(92)，其特征在于，制冷剂压缩机的机械功率控制单元(142)为了功率减少而在至少一个缸(82、84)的情况下将排出侧的制冷剂路径与进入侧的制冷剂路径连接起来，并且在所述压缩机壳体区段(22)中紧接着能由所述机械功率控制单元(142)影响的制冷剂路径地设置有止回阀(222)，止回阀在功率减少时避免处在高压下的制冷剂的回流进而在排出接口元件处的压力下降。
3.根据权利要求1或2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述机械功率控制单元(142)布置在所述至少一个缸头(92)上。
4.根据权利要求3所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述机械功率控制单元(142)至少部分地整合到所述至少一个缸头(92)中。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述机械功率控制单元(142)为了功率减少而借助于连接通道(144)将缸头(92)中的排出室(96)与缸头(92)中的进入室(94)连接起来。
6.根据权利要求5所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述连接通道(144)整合地布置到缸头(92)中。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，缸头(92)中的排出室(96)以直接邻接的方式布置在所述阀板(88)中的用于相应的缸(82、84)的至少一个排出开口(112、114、116、118)处。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，缸头中的进入室(94)以直接邻接的方式布置在所述阀板(88)的用于相应的缸(82、84)的进入开口(102、104、106、108)处。
9.根据权利要求5所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述机械功率控制单元(142)具有封闭活塞(152)用以封闭所述连接通道(144)。
10.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述封闭活塞(152)为了封闭所述连接通道(144)而能放到密封座(148)上，所述密封座包围所述连接通道(144)地延伸。
11.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述封闭活塞(152)的密封区域(154)由金属制成，所述金属具有比制成所述密封座(148)的金属更低的硬度。
12.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述密封座(148)布置在缸头(92)的壁区段(124)中，所述壁区段将所述进入室(94)与所述排出室(96)分开。
13.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述密封座(148)是布置到在所述阀板(88)上且在所述进入室(94)上延伸的壁区段(124)中的。
14.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述密封座(148)布置在所述进入室(94)的与所述阀板(88)对置的一侧上。
15.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其特征在于，从所述密封座(148)出发，所述封闭活塞(152)的行程在所述连接通道(144)的平均直径的四分之一至二分之一的范围内。
16.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，缸头(92)具有用于包括至少两个缸(82、84)的缸组(86)的进入室(94)和排出室(96)。
17.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，缸组(86)配属有相应的机械功率控制单元(142)。
18.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，在所述制冷剂压缩机的N个缸组(86)的情况下，至少N-1个缸组(86)配属有机械功率控制单元(142)。
19.根据权利要求16所述的制冷剂压缩机，其特征在于，每个缸组(86)都配属有机械功率控制单元(142)。
20.根据权利要求2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述止回阀(222)具有设置在所述阀板(88)中的排出开口(212)和与所述阀板(88)协同作用的阀元件(224)。
21.根据权利要求20所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述阀元件(224)保持在所述阀板(88)上。
22.根据权利要求10所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述封闭活塞(152)在其与所述密封座(148)协同作用的位置的方向上通过压力弹簧(166)来加载。
23.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述封闭活塞(152)能通过压力室(162)来操纵，所述压力室根据所述功率控制单元(142)的外部操控要么能通过抽吸压力来加载要么能通过高压来加载。
24.根据权利要求23所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述压力室(162)在所述封闭活塞(152)的打开位置时具有如下体积，所述体积小于所述压力室(162)在封闭位置时的最大体积的三分之一。
25.根据权利要求9所述的制冷剂压缩机，其特征在于，设置有由所述功率控制单元(142)所包括的操控单元(182)，利用所述操控单元能控制所述封闭活塞(152)的压力加载。
26.根据权利要求1或2所述的制冷剂压缩机，其特征在于，设置有起动控制单元(312)，所述起动控制单元控制所述电机(14)的起动。
27.根据权利要求26所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述起动控制单元(312)针对利用起动电流降低的绕组接线的起动来运行所述电机(14)。
28.根据权利要求26所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述起动控制单元(312)为了起动所述电机(14)首先使在所述电机(14)的定子(252)中的第一子绕组(256)通电并随后使第二子绕组(258)通电。
29.根据权利要求26所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述起动控制单元(312)在起动所述电机(14)时操控所述功率控制部(138)，使得所述往复式活塞压缩机(12)在起动所述电机(14)时仅利用减少的压缩机输送功率工作。
30.根据权利要求29所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述起动控制单元(312)如下地操控所述功率控制部(138)，即，使得所述往复式活塞压缩机(12)在起动所述电机(14)时利用尽可能小的压缩机输送功率工作。
31.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述往复式活塞压缩机(12)利用在10bar至50bar的范围内的抽吸压力工作。
32.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述往复式活塞压缩机(12)利用在40bar至160bar的范围内的高压工作。
33.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述往复式活塞压缩机(12)利用作为制冷剂的二氧化碳工作。
34.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，电机(14)构造为同步电机，在所述同步电机的转子(272)中布置有用于电机(14)的同步运行的永磁体(292)和用于在异步运行中起动电机(14)的短路鼠笼(276)。
35.根据权利要求34所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述永磁体(292)平行于所述转子(272)的转子轴线(282)地延伸。
36.根据权利要求35所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述永磁体(292)构造为板主体，所述板主体的扁平侧(294)沿纵向方向(296)和横向于所述纵向方向地延伸的横向方向(298)延伸。
37.根据权利要求34所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述永磁体(292)分别以其纵向方向(296)平行于所述转子(272)的转子轴线(282)地延伸。
38.根据权利要求34所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述永磁体(292)以其横向方向(298)沿着与所述转子(272)的转子轴线(282)对称的几何多边形的外边缘延伸。
39.根据权利要求34所述的制冷剂压缩机，其特征在于，构造为板主体的永磁体(292)在其彼此对置的扁平侧(294)上具有不同的磁极性(N、S)，在所述扁平侧中，一个扁平侧面朝所述转子(272)的转子轴线(282)，而另一个扁平侧背离所述转子轴线(282)。
40.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述抽吸侧的制冷剂路径穿过电机壳体区段(24)，用于冷却所述电机(14)。
41.根据权利要求1至2中任一项所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述往复式活塞压缩机(12)设计用于利用作为制冷剂的二氧化碳来运行。
42.根据权利要求23所述的制冷剂压缩机，其特征在于，所述压力室(162)在所述封闭活塞(152)的打开位置时具有如下体积，所述体积小于所述压力室(162)在封闭位置时的最大体积的四分之一。
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