CN114072993A - 用于压缩气态流体的设备以及用于操作这种设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于压缩气态流体的设备(1)。设备(1)包括定子(5)和转子(8)，定子和转子在壳体(2)内部布置成沿着公共纵向轴线(9)延伸，其中，定子(5)沿径向方向围封转子(8)。壳体(2)的壁的内部与定子(5)的壁的外部之间形成有空间(10)。壳体(2)具有第一壳体元件(2‑1a，2‑1b)和第二壳体元件(2‑2a，2‑2b)，第一壳体元件和第二壳体元件布置成使得它们的接触表面(3)彼此对准从而将壳体(2)密封。由此，在壳体元件的接触表面(3)之间布置有密封元件(11，11‑1，11‑2，11‑3，11‑4，11‑5，11‑6，11‑7，11‑8)。密封元件(11，11‑1，11‑2，11‑3，11‑4，11‑5，11‑6，11‑7，11‑8)具有带周向形成部(17)和至少一个密封区域(18，18‑1，18‑2，18‑3)的环形盘的形状。形成部(17)在周向方向上对应于接触表面的轮廓。密封区域(18，18‑1，18‑2，18‑3)设计成至少部分地围封空间(10)。本发明还涉及操作用于压缩气态流体的设备(1)的方法以及根据本发明的设备(1)的用途。

Description

用于压缩气态流体的设备以及用于操作这种设备的方法
技术领域
本发明涉及用于压缩气态流体、特别是制冷剂的设备。该设备可以用作机动车辆中的空调系统的制冷剂回路内的压缩机。该设备包括定子和转子，定子和转子布置在壳体内部并且沿着公共纵向轴线延伸。在这种布置结构中，定子径向地围绕转子。壳体的壁的内部与定子的壁的外部之间形成有空间。壳体具有壳体元件，壳体元件布置成使得壳体元件的接触表面彼此对准从而将壳体密封。壳体元件的接触表面之间布置有密封元件。
另外，本发明涉及用于操作这种设备的方法。
背景技术
如从现有技术已知的用于移动应用、特别是用于机动车辆中用于输送制冷剂通过制冷剂回路的空调系统的压缩机——也称为制冷剂压缩机——通常设计为具有可变排量的活塞式压缩机或独立于制冷剂的类型的涡旋压缩机。压缩机通过带轮驱动或电动地驱动。
电动驱动压缩机具有用以驱动相应的压缩机构的电动马达。压缩机内出现的损耗尤其会导致热量的产生，使得必须特别地散发电动马达的热量，以便确保压缩机以最长使用寿命安全运行。例如，在压缩机运行期间，热量、例如来自壳体的壁的热量直接传递给待压缩的制冷剂，这会影响压缩机的总效率。压缩机的总效率应当处于其最大值。
为了将决定压缩机的运行的参数以及特别是决定压缩机的总效率的参数考虑在内并且调整这些参数对于彼此的影响，待压缩的制冷剂的质量流或制冷剂-油混合物的质量流必须借助于压缩机壳体或电动马达沿着最佳流动路径引导和控制。
电动驱动压缩机的常规电动马达设计成具有环形定子芯和转子，定子芯上布置有线圈，其中，转子布置在定子芯内。转子和定子沿着公共对称轴线或替代性地沿着转子的旋转轴线对准。
包括专门设计成用于密封两个单独的壳体元件的壳体密封件的电动驱动压缩机从现有技术是已知的。壳体密封件仅实现将壳体密封，以防止制冷剂或油在各种压力和温度下从压缩机泄漏到环境中的功能。为了借助于压缩机壳体或经由电动马达同时确保制冷剂的质量流或制冷剂-油混合物的质量流的集中流动，常规压缩机具有附加的部件比如插入元件，该插入元件用于阻挡以及关闭可能的流动路径并因此防止不期望的流动或引导、导引以及转移期望的流动。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种用于压缩气态流体的设备、特别是电动驱动压缩机，该设备可以以简单且从而快速的方式利用尽可能少数量的单独部件进行组装。单独部件应当满足设备的大量各种已知功能和所需功能、特别是在通过流体吸收热量方面的功能。该设备旨在易于实施并使制造成本最小化。具体地，应该使设备的构型方面的复杂性最小化，并且同时应当确保装置相对于环境密封封闭。旨在使装置的总效率最大化。
解决方案
该问题经由具有独立专利权利要求的特征的对象来解决。从属专利权利要求中描述了另外的实施方式。
该问题通过根据本发明的用于压缩气态流体的设备来解决。该设备包括固定的定子和转子，定子和转子布置在壳体内部并且沿着公共纵向轴线延伸。在这种布置结构中，定子径向地定位在转子的外部上，从而围封转子。
壳体的壁的内部与定子的壁的外部之间形成有空间。壳体具有第一壳体元件和第二壳体元件，第一壳体元件和第二壳体元件布置成使得第一壳体元件和第二壳体元件的接触表面彼此对准从而将壳体密封。在这种布置结构中，在壳体元件的接触表面之间布置有密封元件。
根据本发明，密封元件具有带周向成型部和至少一个密封区域的环形盘的形状。该形状在周向方向上对应于壳体元件的接触表面的轮廓。密封区域至少部分地封闭壳体与定子之间的空间。
密封元件有利地在接触表面的区域中具有模拟壳体元件或壳体的接触表面的外部轮廓。
形成在壳体壁的内部与定子壁的外部之间的空间优选地具有圆环的形状。
密封元件优选地在与设备的纵向轴线垂直的平面中恒定对准。
根据本发明的第一替代性实施方式，密封元件具有有着恒定宽度的环形盘的形状。在该实施方式中，密封元件的外径基本上对应于壳体元件的接触表面的外径，而密封元件的内径基本上对应于定子壁的外部的直径。因此，密封元件具有几乎完全封闭了形成在壳体与定子之间的空间的流动横截面的外部形状。
环形盘的宽度被理解为在所有情况下具有在与装置的纵向轴线垂直的平面中的延伸。
密封元件优选地具有设计为封闭的表面的至少一个第一密封区域。
本发明的另一优点是，密封元件具有至少一个第二密封区域，第二密封区域形成有至少一个流动开口或至少一个凹部，至少一个流动开口或至少一个凹部用于使流体流过密封元件或者在由壳体围封的空间内流经密封元件。
至少一个流动开口可以例如设计成具有圆形或椭圆形流动横截面。如果包括多个流动开口，则流动开口的流动横截面的形状或尺寸可以是相同的或彼此不同的。
多个总是理解为至少两个的数目。
至少一个凹部可以例如具有凹口的形状，该凹口由布置在密封元件的内径上的内边缘形成，该内边缘径向地向外延伸到密封区域中。
根据本发明的另一替代性实施方式，密封元件具有环形盘的形状，其中，密封元件的外径基本上对应于壳体元件的接触表面的外径，而密封元件的内径定形状成对应于接触表面的内径。具有外径和内径的密封元件优选地布置在公共平面上。
密封元件有利地具有至少一个密封区域，至少一个密封区域影响流体的流动方向，并且至少一个密封区域布置在与设备的纵向轴线垂直的平面中并对准成在流体通过该设备的主流动方向上突出。
密封区域优选地设计为被围封的表面。
该问题通过根据本发明的用于压缩气态流体的设备来解决，该设备包括具有第一壳体元件和第二壳体元件的壳体，第一壳体元件和第二壳体元件各自布置使得相互对准的接触表面彼此接触从而将壳体封闭。因此，在接触表面之间布置有密封元件，密封元件具有带周向成型部和至少一个密封区域的环形盘的形状。密封元件的外径大致对应于接触表面的外径，而密封元件的内径形成为具有接触表面的内径，并且形状在周向方向上对应于接触表面的轮廓。
根据本发明的密封元件具有至少一个密封区域，至少一个密封区域影响流体的流动方向，并且至少一个密封区域布置在与设备的纵向轴线垂直的平面中并对准成在流体通过该设备的主流动方向上突出。
影响流体的流动方向的至少一个密封区域可以具有有着恒定的内径和恒定的外径的圆环部段的形状。密封区域优选地在密封元件的内径处布置于外径区域中、从与设备的纵向轴线垂直的平面突出。
根据本发明的有利实施方式，影响流体的流动方向的至少一个密封区域布置成与设备的纵向轴线的方向成20°至70°范围内的角度、特别是30°至50°范围内的角度。如果使用影响流体的流动方向的多个密封区域，该布置结构、特别是与设备的纵向轴线的方向所成的角度或者密封区域的尺寸可以是相同的或者可以彼此不同。
本发明的另一优点是，影响流体的流动方向的至少一个密封区域具有至少一个用于导引流体流动的导引元件。导引元件布置在密封区域的内径上。
导引元件还优选地以与设备的纵向轴线的方向成60°至90°范围内、特别是70°至80°范围内的角度布置。
根据本发明的附加实施方式，密封元件设计成包括用以容纳壳体的连接元件的通道。至少部分地封闭了壳体与定子之间的空间的至少一个密封区域沿周向方向布置在相邻通道之间。
定子和转子优选地布置在第一壳体元件内。
第一壳体元件优选地具有入口，入口用于将待压缩的气态流体吸入壳体中，使得流体可以被引导通过第一壳体元件，并由此直接引导至定子或转子，并且然后引导到第二壳体元件中。
压缩机构有利地布置在第二壳体元件内。
根据本发明的又一优选实施方式，在周向方向上与壳体元件的接触表面的轮廓对应的密封元件的周向形状在密封元件的上侧部和下侧部上形成有冠状形状。
代替包括具有用以实现多个所需功能的多个单独部件的设备，密封元件设计为设备的部件使得密封元件主动导引流体的流动、特别是压缩机内部的制冷剂、制冷剂-油混合物或油的流动，以便确保流动速率与热管理之间的理想平衡。壳体密封件设计成在制冷剂油管理系统内执行集成功能。
该问题也借助于根据本发明的用于操作如上所述的用于压缩气态流体的设备的方法来解决。
在这种情况下，将流体经由入口引入到壳体的第一壳体元件中，并且流体冲击设备的布置在第一壳体中的定子和用于驱动压缩机构的转子。流体被引导通过形成在定子的相邻线圈之间的空间、形成在定子与转子之间的空间以及转子。
然后，使流体通过位于第一壳体元件与第二壳体元件之间的密封元件引导到第二壳体元件中而引导至压缩机构。
根据本发明，被引导通过形成在壳体的壁的内部与定子的壁的外部之间的空间的流体的部分质量流借助于布置在壳体元件之间的密封元件被作为旁路流引导通过第一壳体元件。
在本发明的又一实施方式中，出于引导部分质量流的目的，该空间至少部分地围封。
本发明的一个优点是，部分质量流的流动方向在引入到第二壳体元件中时可以借助于密封元件以集中的方式被引导至压缩机构。
本发明的有利实施方式允许该设备的使用者在机动车辆中的空调系统的制冷剂回路中、特别是制冷剂压缩机中压缩气态流体。
根据本发明的用于压缩气态流体、具有设计成包括多功能部件的密封元件的设备以及用于操作该设备的方法提供了如下概述的附加优点：
-将附加部件的功能集成到现有元件中，从而使部件的数量最小化，因此使得不需要形成附加部件，由此特别地，密封元件实现多种功能、例如关于气密地密封壳体以及使流体通过设备的方向集中，
并且因此
-简单的构型和组装，这也降低了制造成本、特别是通过使所需时间最小化和使浪费最小化，以及
-借助于集中控制液体流动、例如直接控制功能部分，提高了设备的效率和性能，这导致在设备的总效率方面的增加并且避免了使设备尺寸过大化的需要。
附图说明
本发明的实施方式的其他细节、特征和优点将参照对应附图在替代性实施方式的以下描述中进行阐述。附图示出了：
图1：用于压缩气态流体的设备的立体图，该设备具有沿电动马达的定子和转子的方向观察的敞开的壳体，定子具有线圈6和定子芯；
图2a和图2b：根据图1的具有布置在壳体的密封表面上的常规密封元件的设备以及根据图1的具有根据本发明的密封元件的设备的各自的俯视图；
图3a和图3b：根据图1的具有封闭壳体和布置在两个壳体元件之间的常规密封元件的设备以及根据图1的具有封闭壳体和根据本发明的密封元件的设备的各自的截面图；
图4a和图4b：根据图3a和图3b的设备的各自详细立体截面图；
图5：具有常规密封元件的设备和具有根据本发明的密封元件的设备的根据设备的速度的效率、特别是总效率的对比；
图6a至图6f：根据本发明的具有不同设计的密封区域、流动开口和凹部的密封元件的替代性实施方式的立体图或详细立体视图；
图7a至图7c：根据图6b的根据本发明的密封元件的俯视图、侧向截面图以及截面图的详细视图；
图8a和图8b：根据图1的具有封闭壳体和布置在两个壳体元件之间的常规密封元件的设备的截面图以及常规密封元件的立体图；以及
图9a至图9c以及图10a至图10c：根据图1的具有封闭壳体和布置在两个壳体元件之间的根据本发明的密封元件的设备的截面图以及相应的密封元件的立体图。
具体实施方式
图1示出了用于压缩气态流体的设备1的立体图，设备1具有沿电动马达的定子5和转子8的方向观察的敞开的壳体2，定子5具有线圈6以及至少部分绝缘的定子芯7，转子8作为用于驱动压缩机的设备、特别是用于输送制冷剂通过制冷剂回路的机动车辆空调系统的设备。
在电动马达、例如具有三个导线——也称为一相导体或多相导体的交流马达的情况下，定子芯7在径向方向上布置在转子8的外侧上，从而在周向上围封转子8。定子芯7和转子8各自沿着纵向轴线9延伸，定子芯7优选地设计成具有至少部分地包围叠片芯的绝缘叠片芯，纵向轴线9也对应于定子5的纵向轴线和转子8的旋转轴线。
设备1的敞开的壳体2可以在接触表面3的区域中封闭。因此，具有将壳体2气密地密封的相互对准的接触表面的两个壳体元件彼此相邻。壳体元件借助于连接元件4连接并固定在一起。在壳体元件的接触表面3、也称为壳体元件的密封表面之间还布置有密封元件(未示出)。
在壳体2的壁的内部与定子5的壁的外部、特别是定子芯7的壁的外部之间形成有第一空间10或间隙。第一空间10基本上具有圆柱环的形状，第一空间10在壳体2的连接元件4的区域中沿周向被分成单独的部分。
线圈6各自形成为由导线围绕沿定子芯7的壁的径向方向向内延伸的绝缘区域卷绕的电导体。在每种情况下，线圈6的区域中的导线优选地是被涂覆和卷绕的铜线，由此导线的非卷绕端部优选地用塑料护套作为连接引线绝缘。定子芯7的径向向内延伸的区域各自具有横向条的形状并均匀地分布在定子芯7的外壁的周向上。在相邻对准的线圈6之间存在也称为定子间隙的线圈间隙。
待由设备1压缩的气态流体、特别是制冷剂或制冷剂-油混合物在被吸入设备1的壳体2中之后，经由电动马达的部件引导以便吸收热量，并且然后供给至设备1的压缩机构。一方面，这意味着气态流体在压缩之前在压缩机构内进一步过热，特别地为了避免可能破坏压缩机构的流体冲击而在压缩机构内进一步过热。另一方面，电动马达内产生的热量被散发以确保压缩机在最大使用寿命内的安全运行。
图2a和图2b各自示出了根据图1的具有根据图2a的布置在壳体2的密封表面3上的常规密封元件11’的设备1’的俯视图以及根据图1的具有根据本发明的密封元件11的设备1的俯视图。清楚地示出了具有线圈6和定子芯7的定子5以及转子8相对于纵向轴线9并且相对于彼此的旋转对称且同轴的布置结构。
将两个壳体元件以气密密封的方式彼此连接并因此将壳体2封闭的密封元件11、11’搁置在形成于壳体2的敞开的前侧部上的接触表面3上。密封元件11、11’各自设计成具有用以容纳一个连接元件4的通道13。由于连接元件4穿过密封元件11、11’的通道13或者密封元件11、11’放置在连接元件4上，在装置1、1’的组装期间、特别是在壳体2的封闭期间，密封元件11、11’保持在壳体2上。这防止了密封元件11、11’相对于壳体2滑动。
根据图2a的常规密封元件11’设计成圆环或环形盘并且基本上具有壳体2的接触表面3的形状。这样，密封元件11’的外径对应于接触表面3的外径，而密封元件11’的内径对应于接触表面3的内径。因此，圆环在壳体2的连接元件4的通道13的位置中的宽度大于圆环在形成于通道13之间的区域中的宽度。密封元件11’的壁厚度是恒定的。
环形盘的宽度总是在与设备1、1’的纵向轴线9垂直的平面中，而壁厚度代表环形盘在纵向轴线9的方向上的尺寸。
由于常规密封元件11’的以壳体元件的接触表面3为模型的设计，待压缩的气态流体在每种情况下沿流动方向14’a导引通过形成在壳体2的壁与定子5的壁之间的第一空间10作为第一流动路径，并且通过形成在相邻线圈6之间的第二空间12、定子5与转子8之间的空间以及定子8作为第二流动路径。因此，吸入到设备1中的流体的质量流被分成通过空间10、12的部分质量流，其中，两个部分质量流中的一者通过第一空间10、特别是沿着定子5的外部穿过电动马达，并且两个部分质量流中的另一者穿过电动马达。
根据图2b，根据本发明的密封元件11设计成具有恒定宽度的圆环或环形盘，使得除了壳体2的接触表面3之外，在壳体2的壁的内部与定子芯7的壁的外部之间形成的第一空间10的流动横截面也是封闭的。因此，密封元件11的外径基本上对应于接触表面3的外径，而密封元件11的内径基本上对应于定子芯7的壁的外径。
由于根据本发明的密封元件11的以壳体元件的接触表面3的外径的外径和定子5的外径的内径为模型的设计，待压缩的气态流体沿流动方向14a导引通过形成在相邻线圈6之间的第二空间12、定子5与转子8之间的空间以及转子8。形成在壳体2的壁与定子5的壁之间的第一空间10的流动横截面由密封元件11封闭。因此，吸入到设备1中的流体的质量流仅穿过电动马达、特别是通过线圈6之间的第二空间12以及转子8穿过电动马达。
密封元件11可以设计成具有流动开口15，以便另外地导引第二部分质量流特别地通过第一空间10并因此从壳体2的壁的内部和定子芯7的壁的外部吸收热量。流动开口15布置在密封元件11的将第一空间10封闭的区域的流动横截面中。引导通过空间10的待压缩流体的质量流根据流动开口15的布置结构、数目和尺寸来控制。
图3a和图3b以及图4a和图4b示出了根据图1或根据图2a和2b的设备1’、1的截面图和详细立体截面图，设备1’具有封闭壳体2和根据图3a和图4a的布置在两个壳体元件2-1a、2-2a之间的常规密封元件11’，设备1具有封闭壳体2以及根据图3b和图4b的根据本发明的密封元件11。图4a和图4b中的详细截面图各自示出了壳体元件2-1a、2-2a之间的密封元件11’、11的布置结构的截面。
第一壳体元件2-1a和第二壳体元件2-2a经由连接元件4连接，连接元件4将壳体2气密地密封。根据图2a的常规密封元件11’或根据图2b的密封元件11布置在壳体元件2-1a、2-2a的接触表面3之间。
第一壳体元件2-1a——第一壳体元件2-1a基本上设计成容纳具有定子5和转子8(未示出)的电动马达——具有用于将待压缩的气态流体吸入壳体中的入口16。第二壳体元件2-2a主要用于容纳由电动马达驱动的设备1’、1的压缩机构的部件、特别是用于存储和传递旋转运动的部件。沿流动方向14’a、14a引入到第一壳体元件2-1a中的流体穿过第一壳体元件2-1a和电动马达进入第二壳体元件2-2a中。
由于根据图3a和图4a的常规密封元件11’仅具有壳体元件2-1a、2-2a的接触表面3的外部轮廓，所以与壳体元件2-1a、2-2a交叠的第一空间10保持在壳体2的壁与定子芯7的壁之间作为用于流体的敞开的第一流动路径。这意味着沿流动方向14’a通过入口16流入壳体2中的流体被导引到下述流动路径中：该流动路径流过第一空间以及流过转子5、特别是流过形成在相邻线圈6之间的第二空间以及转子8作为第二流动路径。两个部分质量流再次混合，并且被引入到第二壳体元件2-2a内的压缩机构中。流体的质量流在流过壳体2时被分成不受控制和不受影响的部分质量流。
与常规密封元件11’相比，设计成具有恒定宽度的环形盘的根据本发明的密封元件11除了壳体元件2-1a、2-2a的接触表面3的外部轮廓之外还具有封闭了作为第一流动路径的第一空间10的流动横截面的形状，如图3b和图4b中所示。因此，密封元件11以其内径布置在定子芯7的壁的外径区域中。这意味着沿流动方向14a通过入口16流入壳体2中的流体仅由电动马达导引、即由定子5导引、特别是由形成在相邻线圈6之间的第二空间12以及由转子8导引而作为第二流动路径进入第二壳体元件2-2a中，并且然后供给至压缩机构。第一流动路径关闭。没有流体穿过第一空间10。
图5示出了用于压缩气态流体的具有常规密封元件11’的设备1’和具有根据本发明的密封元件11的设备1的在各自情况下根据设备1’、1的旋转速度、特别是压缩机构的旋转速度的效率、特别是总效率的对比。
这清楚地表明，通过将用于待压缩的流体的具有密封元件11的设备1的第一空间10的流动横截面阻挡并因此通过将旁路阻挡，设备1的总效率提高，第一空间10形成在壳体2的壁的内部与定子5的壁的外部之间，具有常规密封元件11’的装置1’中的流体的至少部分质量流通过该旁路被引导经过待冷却的电动马达。特别是在以较低速度范围、特别是在1500rpm与2500rpm之间操作设备1时，总效率可以提高1％与2％之间。与具有常规密封元件11’的设备1’相比，具有根据本发明的密封元件11的设备1的总效率的增加在整个速度范围内被观察到。
图6a至图6f以立体图或详细立体视图示出了各自具有形成部17的根据本发明的密封元件11的替代性实施方式，形成部17在各自情况下具有不同设计的密封区域18、18-1、18-2、流动开口15和凹部19。
密封元件11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6各自设计成具有周向恒定宽度b的圆环或圆环盘的形状，并且各自具有用于接纳连接元件4的通道13，该连接元件4用于连接壳体元件2-1a、2-2a(未示出)。通道13、特别是六个通道均匀地分布在圆环的周向上。环形盘的宽度b设计成使得密封元件11的外径对应于壳体2(未示出)的接触表面3的外径，并且密封元件11的内径基本上与密封元件11在设备1内的放置区域中的定子5(未示出)的壁的外径对应。
另外，密封元件11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6各自包括冠状形状的形成部17，形成部17完全沿着一个上侧部突出和延伸。形成部17的相对侧部、特别是延伸到下侧部中的缺口布置在密封元件11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的下侧部上。形成部17是周向封闭的并且基本上在圆环盘的外径上延伸，从而复制了壳体元件2-1a、2-2a(未示出)的密封表面3的外部轮廓。形成部17布置成仅在通道13的区域中沿密封表面的方向至少部分地围绕通道13。
来自图6a的密封元件11-1表示根据本发明的具有封闭密封区域18的密封元件11的基本形式。密封区域18设计成使得形成在壳体2的壁与定子5的壁之间的第一空间10的流动横截面至少几乎完全被密封元件11封闭。因此，密封元件11-1不仅将相邻的壳体元件2-1a、2-2a密封，而且还将空间10的流动横截面密封，使得流体不会流过作为可能流动路径的空间10。
与常规密封元件11’的内径相比，沿径向方向延伸至定子5的密封元件11-1用于避免沿着定子5的外部的不期望的旁路流动并且迫使流体沿着定子5的内部流动并因此在定子5与转子8之间流动。然而，流动开口15或凹部19分别在完全围封的密封区域18内设置于某些位置上，以便允许在壳体2的壁与定子5的外部之间的流体的至少一个部分质量流的一部分上将流体集中且受控地分成部分质量流以及轴向对准的流作为旁路流。
根据图6b至图6f的密封元件11-2、11-3、11-4、11-5、11-6除了具有类似于来自图6a的密封元件11-1的密封区域18的第一封闭密封区域18-1之外，还具有第二密封区域18-2，该第二密封区域18-2具有附加的流动开口15或凹部19，以便导引待压缩的流体的至少部分质量流特别地通过第一空间10并因此将来自壳体2的壁的内部和定子芯7的壁的外部的热量吸收。密封元件11-2、11-3、11-4、11-5、11-6的流动开口15和凹部19各自布置在来自图6a的密封元件11-1的密封区域18内，该密封区域18以其他方式封闭第一空间10的流动横截面。被引导通过中间空间10的待压缩流体的部分质量流根据包括待被改变的参数的流动开口15的布置结构、数量和尺寸或凹部19的形状来控制。凹部19设计成从圆环盘的内边缘或内半径径向地向外延伸的凹口。
例如，来自图6b的密封元件11-2因此设计成具有四个流动开口15，流动开口15各自位于两个相邻的第二密封区域18-2中。四个流动开口15中的相邻流动开口15均匀地间隔开。流动开口15各自布置在圆环盘的相等半径上。
来自图6c的密封元件11-3具有第二密封区域18-2，第二密封区域18-2具有单个流动开口15。相邻的第二密封区域18-2设置有两个流动开口15和凹部19。凹部19在周向方向上布置在流动开口15之间，并且凹部19设计成半圆形表面的形式、即具有半圆形流动横截面。
与图6c中示出的密封元件11-3类似，来自图6d的密封元件11-4具有第二密封区域18-2，第二密封区域18-2具有单个流动开口15。相比于密封元件11-3，相邻的第二密封区域18-2具有三个流动开口15，三个流动开口15均匀地间隔开并且布置在圆环盘的相等半径上。
与来自图6c的密封元件11-3类似，在根据图6e的详细立体视图中示出的密封元件11-5具有第二密封区域18-2，第二密封区域18-2具有两个流动开口15以及凹部19。凹部19沿周向方向以直角形式布置在流动开口15之间，即、这意味着凹部19具有直角流动横截面。
与来自图6e的密封元件11-5类似，根据图6f的也以详细立体视图示出的密封元件11-6具有第二密封区域18-2，但是仅具有直角形状的凹部19。
图7a至图7c以俯视图、侧向截面图和截面图的详细视图示出了根据图6b的密封元件11-2，密封元件11-2具有通道13、冠状形状部17和不同的密封区域18-1、18-2，其中，流动开口15形成在第二密封区域18-2中。
图7b中示出的截面图清楚地示出了冠状形状的完全周向的形成部17，形成部17从圆环盘的上侧部突出并突出到圆环盘的下侧部中。
图7c示出了作为附图中示出的所有密封元件11的示例的密封元件11-2设计为涂覆的并因此是多部件系统。所使用的基材是钢，特别是在其整个表面上例如涂覆有丁腈橡胶，对于丁腈橡胶简称为NBR。
图8a以截面图示出了根据图1的具有封闭壳体2和布置在两个壳体元件2-lb、2-2b之间的常规密封元件11’的设备1’，而图8b以立体图示出了常规密封元件。
如所示出的，待压缩的流体沿流动方向14’b从第一壳体元件2-1b流入围封压缩机构的第二壳体元件2-2b中，第一壳体元件2-1b设计成容纳包括未示出的定子5和转子8的电动马达，或者容纳由电动马达驱动的压缩机构的部件、特别是用于支撑和传递旋转运动的部件。
具有用于连接元件4的通道13的常规密封元件11’的设计的更详细的解释可以在前面的描述、特别是图2a中找到。
因为，由于常规密封元件11’的设计，流体沿流动方向14’b无方向地流入由第二壳体元件2-2b连同压缩机构所围封的空间中，当流体进入某些自由空间、例如那些设计成只在一侧开口的凹部中时，在这些自由空间内发生定向成与所需的流动方向相反的反向流动。回流导致流量损失，并且因此导致附加的能量损失，这降低了设备1’的总效率。
图9a和图10a以截面图各自示出了根据图1的具有封闭的壳体2和布置在两个壳体元件2-1b、2-2b之间的根据本发明的密封元件11-7、11-8的设备1，而图9b和图10b以立体图示出了相应的密封元件11-7、11-8，并且图9c和图10c示出了俯视图。
与图8a和图8b中示出的常规密封元件11’相比，密封元件11-7、11-8设计为根据本发明的密封元件11的替代性实施方式，密封元件11-7、11-8除了用于连接元件4和形成部17的通道13之外还包括基本上影响流体沿流动方向14b的流动的附加的密封区域18-3。
密封元件11-7、11-8各自设计成基本上复制了壳体2的接触表面3的形状的圆环或环形盘。这样，密封元件11-7、11-8的外径对应于接触表面3的外径并且是恒定的，而位于外径的平面中的密封元件11-7、11-8的内径对应于接触表面3的内径。直径在与设备1的纵向轴线9垂直的公共平面内对准。在壳体2的连接元件4的通道13的位置中，圆环的内径小于沿周向方向形成在通道13之间的区域中的内径。
密封元件11-7、11-8具有附加的密封区域18-3，以便将待压缩的流体的质量流以集中的方式导引到第二壳体元件2-2b中、特别是导引至压缩机构中。
附加的密封区域18-3可以设计为密封元件11-7、11-8的部件，附加的密封区域18-3至少部分地封闭第一空间10的流动横截面并因此封闭部分质量流、特别是被引导通过第一空间10的用于从壳体2的壁的内部和定子芯7的壁的外部吸收热量的部分质量流，并且附加的密封区域18-3可以对准成从布置有密封元件11-7、11-8的外径的平面沿设备1的纵向轴线9的方向或者流体的流动方向14b延伸出。
密封区域18-3各自具有有着恒定内径和恒定外径的圆环截面的形状。密封区域18-3在外径区域中于内径区域处连接至、优选地连续连接至密封元件11-7、11-8，内径区域在连接元件4的通道13与密封元件11-7、11-8之间模拟壳体2的接触表面3。密封区域18-3作为密封元件11-7、11-8的部段相对于设备1的纵向轴线9的方向以特定角度对准。该角度优选地具有从20°至70°范围内的值、特别是从30°至50°范围内的值。
密封元件18-3的密封区域18-3可以根据需要改变位置，特别是改变彼此之间的角度值、数量和尺寸。
在根据图10a至图10c的密封元件11-8的实施方式的情况下，密封区域18-3具有附加的导引元件20，附加的导引元件20布置在密封区域18-3的内径上。当外径的区域中的密封区域18-3在与纵向轴线9垂直的平面之外与设备1的纵向轴线9的方向成一定角度对准时，附加的导引元件20在与纵向轴线9垂直的平面的方向上向后倾斜。设备1的纵向轴线9的方向与导引元件20之间的角度优选地具有60°至90°范围内的值、特别是70°至80°范围内的值。
密封元件11-7、11-8的密封区域18-3用作流动导引部件，或者与附加的导引元件20一起用作流动导引部件，流动导引部件特别地用于在流体进入第二壳体元件2-2b或设备1的压缩机构时主动影响流体的流动方向14b。流动方向14b借助于密封区域18-3的作为要根据布置结构、特别是与设备1的纵向轴线9所成的角度而变化的参数的数量、尺寸和形状来控制。
根据本发明的密封元件11、11-1、11-2、11-3、11-4、11-5、11-6、11-7、11-8设计成用于在不使用单独的部件的情况下主动影响流体的流动、特别是机动车辆空调系统的制冷剂回路的压缩机内的制冷剂或制冷剂-油混合物的流动，以便确保自由流动和导引流动之间的最佳平衡，并因此提供流动管理和热管理。
流动开口15或凹部19还用于控制壳体2内的油流动，由此油可以从第二壳体元件2-2a流回例如设计为发动机壳体的第一壳体元件2-1a中，以润滑发动机轴承。
工业适用性
本发明涉及用于压缩气态流体、特别是制冷剂的设备。该设备可以用作机动车辆中的空调系统的制冷剂回路内的压缩机。设备包括定子和转子，定子和转子布置在壳体内部并且沿着公共纵向轴线延伸。在这种布置结构中，定子径向地围绕转子。壳体的壁的内部与定子的壁的外部之间形成有空间。壳体具有壳体元件，壳体元件布置成使得壳体元件的接触表面彼此对准从而将壳体密封。在壳体元件的接触表面之间布置有密封元件。
另外，本发明涉及用于操作这种设备的方法。

Claims (26)

1.一种用于压缩气态流体的设备(1)，所述设备(1)包括定子(5)和转子(8)，所述定子(5)和所述转子(8)以沿着公共纵向轴线(9)延伸的方式布置在壳体(2)内，使得所述定子(5)在径向方向上围封所述转子(8)，并且在所述壳体(2)的壁的内部与所述定子(5)的壁的外部之间形成有空间(10)，其中，所述壳体(2)由第一壳体元件(2-1a，2-1b)和第二壳体元件(2-2a，2-2b)形成，所述第一壳体元件(2-1a，2-1b)和所述第二壳体元件(2-2a，2-2b)各自布置成使得相互对准的接触表面(3)封闭所述壳体(2)并彼此抵靠搁置，其中，在所述支承表面(3)之间布置有密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)，其特征在于，所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)具有环形盘的形状，所述环形盘具有沿周向的周向形成部(17)和至少一个密封区域(18，18-1，18-2，18-3)，其中，所述形成部(17)在周向方向上对应于所述接触表面(3)的轮廓，并且所述密封区域(18，18-1，18-2，18-3)至少部分地封闭所述空间(10)。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6)具有有着恒定宽度(b)的环形盘的形状，其中，所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6)的外径大致对应于所述接触表面(3)的外径，并且所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6)的内径大致对应于所述定子(5)的壁的外部的直径。
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6)具有至少一个设计为封闭的表面的密封区域(18，18-1)。
4.根据权利要求2或3所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11-2，11-3，11-4，11-5，11-6)具有至少一个密封区域(18-2)，所述密封区域(18-2)形成有用于供所述流体穿过的至少一个流动开口(15)和/或至少一个凹部(19)。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其特征在于，所述流动开口(15)形成有圆形或椭圆形流动横截面。
6.根据权利要求4或5所述的设备(1)，其特征在于，所述凹部(19)具有凹口的形状，所述凹口形成为从布置在所述密封元件(11-3，11-5，11-6)的内径上的内边缘径向向外延伸。
7.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11-7，11-8)具有环形盘的形状，其中，所述密封元件(11-7，11-8)的外径大致对应于所述接触表面(3)的外径，并且所述密封元件(11-7，11-8)的内径设计成对应于所述支承表面(3)的内径。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11-7，11-8)有利地具有至少一个密封区域(18-3)，所述密封区域(18-3)影响所述流体的流动方向(14b)，并且所述密封区域(18-3)布置在与所述设备(1)的所述纵向轴线(9)垂直的平面中并对准成在所述流体通过所述设备(1)的主流动方向上突出。
9.一种用于压缩气态流体的设备(1)，所述设备(1)包括壳体(2)，所述壳体(2)具有第一壳体元件(2-1b)和第二壳体元件(2-2b)，所述第一壳体元件(2-1b)和所述第二壳体元件(2-2b)各自布置有相互对准的接触表面(3)，所述接触表面(3)封闭所述壳体(2)并彼此抵接，其中，在所述接触表面(3)之间布置有密封元件(11-7，11-8)，所述密封元件(11-7，11-8)具有环形盘的形状，所述环形盘具有沿周向的周向形成部(17)和至少一个密封区域(18-3)，所述密封元件(11-7，11-8)的外径大致对应于所述支承表面(3)的外径，并且所述密封元件(11-7，11-8)的内径对应于所述支承表面(3)的内径，并且所述形成部(17)在周向方向上形成为对应于所述接触表面(3)的轮廓，其特征在于，所述密封元件(11-7，11-8)具有至少一个密封区域(18-3)，所述至少一个密封区域(18-3)影响所述流体的流动方向(14b)，并且所述至少一个密封区域(18-3)布置成使得，所述至少一个密封区域(18-3)在与所述设备(1)的纵向轴线(9)垂直的平面中对准成使得所述至少一个密封区域(18-3)在所述流体通过所述设备(1)的主流动方向上突出。
10.根据权利要求8或9所述的设备(1)，其特征在于，所述密封区域(18-3)设计为封闭的表面。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述至少一个密封区域(18-3)具有有着恒定内径和恒定外径的圆环截面的形状。
12.根据权利要求11所述的设备(1)，其特征在于，所述至少一个密封区域(18-3)在所述密封元件(11-7，11-8)的内径处布置于外径区域中、从与所述设备(1)的所述纵向轴线(9)垂直的平面突出。
13.根据权利要求8至12中的一项所述的设备(1)，其特征在于，所述至少一个密封区域(18-3)布置成以20°至70°范围内的角度、特别是以30°至50°范围内的角度与所述设备(1)的所述纵向轴线(9)的方向对准。
14.根据权利要求8至13中的一项所述的设备(1)，其特征在于，所述至少一个密封区域(18-3)具有布置在所述密封区域(18-3)的内径上的至少一个导引元件(20)。
15.根据权利要求14所述的设备(1)，其特征在于，所述导引元件(20)布置成以60°至90°范围内的角度、特别是以70°至80°范围内的角度与所述设备(1)的所述纵向轴线(9)的方向对准。
16.根据权利要求1至15所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)具有用于接纳所述壳体(2)的连接元件(4)的通道(13)，其中，所述至少一个密封区域(18，18-1，18-2，18-3)在周向方向上形成在相邻布置的所述通道(13)之间。
17.根据权利要求1至16中的一项所述的设备(1)，其特征在于，所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)布置成在与所述设备(1)的所述纵向轴线(9)垂直的平面内对准。
18.根据权利要求1至17中的一项所述的设备(1)，其特征在于，所述定子(5)和所述转子(8)布置在所述第一壳体元件(2-1a)内。
19.根据权利要求1至18中的一项所述的设备(1)，其特征在于，所述第一壳体元件(2-1a)具有入口(16)，所述入口(16)用于将待压缩的气态流体吸入所述壳体(2)中。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的设备(1)，其特征在于，在所述第二壳体元件(2-2a，2-2b)内布置有压缩机构。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的设备(1)，其特征在于，形成在所述壳体(2)的壁的内部与所述定子(5)的壁的外部之间的所述空间(10)具有圆柱形环的形状。
22.根据权利要求1至21中的一项所述的设备(1)，其特征在于，所述沿周向的周向形成部(17)在所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)的上侧部和下侧部上形成冠状形状。
23.一种用于操作根据权利要求1至22中的一项所述的用于压缩气态流体的设备(1)的方法，其中，
-将所述流体通过入口(16)引入到壳体(2)的第一壳体元件(2-1a)中，并且所述设备的布置在所述第一壳体元件(2-1a)中的定子(5)和用于驱动压缩机构的转子(8)受到所述流体的作用，其中，所述流体穿过形成在所述定子(5)的相邻设置的线圈(6)之间的空间(12)、形成在所述定子(5)与所述转子(8)之间的空间以及所述转子(8)，
-使所述流体穿过设置在所述第一壳体元件(2-1a，2-1b)与所述第二壳体元件(2-2a，2-2b)之间的密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)进入所述第二壳体元件(2-2a，2-2b)而到达压缩机构，
其特征在于，被引导通过形成在所述壳体(2)的壁的内部与所述定子(5)的壁的外部之间的空间(10)的流体的部分质量流作为通过所述第一壳体元件(2-1a，2-1b)的旁路流借助于布置在所述壳体元件(2-1a，2-1b，2-2a，2-2b)之间的所述密封元件(11，11-1，11-2，11-3，11-4，11-5，11-6，11-7，11-8)来控制。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，用于引导所述部分质量流的所述空间(10)是至少部分封闭的。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其特征在于，所述部分质量流的流动方向在进入所述第二壳体元件(2-2b)时借助于所述密封元件(11-7，11-8)以集中的方式被引导至压缩机元件。
26.根据权利要求1至22中的一项所述的用于压缩气态流体的设备作为机动车辆空调系统的制冷剂回路中的制冷剂的压缩机的用途。
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