CN117355676A - 用于空调系统的制冷剂压缩机和用于操作制冷剂压缩机的方法 - Google Patents

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CN117355676A CN202280037260.9A CN202280037260A CN117355676A CN 117355676 A CN117355676 A CN 117355676A CN 202280037260 A CN202280037260 A CN 202280037260A CN 117355676 A CN117355676 A CN 117355676A
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Abstract

本发明涉及用于空调系统的制冷剂压缩机(1)和用于操作制冷剂压缩机(1)的方法，本发明基于说明这样的解决方案的目的，利用该解决方案实现制冷剂压缩机(1)的安全运行，并且在该解决方案中减少了在制冷剂压缩机(1)的生产过程中的工作量和成本。

Description

用于空调系统的制冷剂压缩机和用于操作制冷剂压缩机的 方法
技术领域
本发明涉及用于空调系统的电动制冷剂压缩机，在该电动制冷剂压缩机中，从制冷剂压缩机的制冷剂的质量流的方向来看，在制冷剂压缩机的螺旋喷嘴插入件的前方的区域中布置有过滤器，以防止制冷剂压缩机中的堵塞。
本发明还涉及用于操作制冷剂压缩机的方法，在该操作制冷剂压缩机的方法中，从制冷剂压缩机的制冷剂的质量流的方向来看，超过预定尺寸的颗粒在制冷剂压缩机的螺旋喷嘴插入件的前方的区域中被过滤掉。
背景技术
从现有技术中已知的是，借助于电动马达被驱动的所谓的空调压缩机或电动制冷剂压缩机用于空调车辆。这也尤其适用于电驱动或至少部分地电驱动的车辆，比如电动汽车或具有混合动力驱动的车辆。
特别地，本描述涉及用于车辆中的空调系统的电动制冷剂压缩机，在该电动制冷剂压缩机中使用过滤器来防止发生堵塞。从制冷剂压缩机的制冷剂的质量流的方向来看，这样的过滤器尤其用在制冷剂压缩机的螺旋喷嘴插入件或螺旋喷嘴的前面的区域中。
从现有技术中已知的是，旋转压缩机螺旋件后面的背压对于这种电动制冷剂压缩机的适当操作而言是必要的。该背压通过制冷剂的质量流来产生，该质量流由与螺旋喷嘴插件和螺旋喷嘴组合的控制阀来调节。螺旋喷嘴具有减小的横截面或直径，因此存在制冷剂中的颗粒堵塞螺旋喷嘴插件或螺旋喷嘴的风险。这种堵塞降低了制冷剂压缩机的效率并且/或者可能导致故障。
DE 10 2019 101 855A1公开了一种特别用于机动车辆空调系统的螺旋压缩机。特别公开了一种具有油再循环单元的螺旋压缩机，该螺旋压缩机具有定螺旋和动螺旋，其中，在螺旋之间，气体从低压空间被吸入、被压缩并被输送到高压空间中。此外，形成了背压空间，该背压空间连接至动螺旋并且作为用于压缩的背压将动螺旋按压到定螺旋上，以便借助于力的平衡使得动螺旋在定螺旋中以尽可能最小的摩擦力运动。
还公开的是，低压螺旋喷嘴由中央壳体中的筒形腔形成，该腔优选地也设计为筒形孔。螺旋喷嘴插入件又布置在筒形腔中。螺旋喷嘴插入件与筒形腔的壁相互作用，使得螺旋喷嘴形成在螺旋喷嘴插入件的表面与筒形腔的壁之间。螺旋喷嘴插入件的表面优选地具有螺旋形凹槽，该螺旋形凹槽也可以称为盘绕部，并且在螺旋喷嘴插入件与筒形腔的壁接触的区域中形成螺旋形节流通道。
因此，从现有技术中知道了具有螺旋喷嘴插件的螺旋压缩机。在这种制冷剂压缩机中，还已知的是，在螺旋喷嘴插入件前面或者在螺旋喷嘴前面的质量流的区域中布置有过滤器，以过滤可能堵塞喷嘴的颗粒。
已知在压缩机系统中使用根据现有技术具有例如125μm的典型网孔尺寸的过滤器，以便将可能堵塞螺旋喷嘴插入件或螺旋喷嘴的颗粒过滤掉。
这种附加过滤器的使用需要相应量的附加安装空间、用于布置过滤器的至少一个相应的组装步骤、并且因此在生产电动制冷剂压缩机方面需要附加成本。
因此，需要一种用于空调系统的改进的制冷剂压缩机和一种用于操作制冷剂压缩机的改进的方法。
发明内容
本发明的目的包括说明用于空调系统的制冷剂压缩机和用于操作制冷剂压缩机的方法，利用该制冷剂压缩机和该方法实现了制冷剂压缩机的安全运行，并且在该制冷剂压缩机和该方法中减少了制冷剂压缩机的生产过程中的工作量和成本。
该目的通过具有根据独立权利要求中的权利要求1的特征的主题来实现。在从属权利要求中说明了改进方案。
该目的还通过具有根据独立权利要求中的权利要求7的特征的方法来实现。在从属权利要求中说明了改进方案。
提供的是，在制冷剂的质量流的运动方向上来看，在制冷剂压缩机的壳体中或者在制冷剂压缩机的中央壳体中于螺旋喷嘴插入件前方或要保护的喷嘴前方的区域中形成有间隙或间隙过滤器，该间隙或间隙过滤器具有限定的几何形状和限定的尺寸。
为此，设置的是，间隙或间隙过滤器形成在制冷剂压缩机的壳体部分、比如中央壳体与布置在该壳体部分上的摩擦板之间。由于摩擦板的布置，一方面形成了根据本发明的间隙，并且另一方面密封了制冷剂压缩机的壳体，使得没有制冷剂能够从制冷剂压缩机逸出。摩擦板也可以更换，并且通过这种方式可以根据需要修理制冷剂压缩机或者使其适应变化的操作条件。
由于间隙或间隙过滤器的特定的轮廓以及其限定的尺寸，所形成的间隙或间隙过滤器使得通常将堵塞螺旋喷嘴插入件或螺旋喷嘴的颗粒尺寸能够被过滤掉。因此，在制冷剂的质量流中、在螺旋喷嘴插入件或螺旋喷嘴前面不再需要根据现有技术的单独的过滤器。为了简单起见，下面只使用术语间隙，间隙形成了间隙过滤器。
设置的是，该间隙的尺寸被限定为使得通常将导致上述堵塞的尺寸的颗粒被过滤掉，并且另一方面该间隙大到足以避免影响制冷剂在其运动中的质量流量或者仅不显著地影响制冷剂的质量流量。所形成的间隙仅不显著地增加了流动制冷剂的流动阻力，并且因此不需要改变现有制冷剂压缩机的尺寸或基本设计。该设计只需要在制冷剂压缩机的壳体部分的供摩擦板布置在其中的区域中进行调整。
设置的是，该间隙借助制冷剂压缩机的中央壳体的环形模制部和摩擦板在螺旋喷嘴插入件的入口处的区域中形成为环状。该环形间隙设置为以用于螺旋喷嘴的孔的中心轴线为中心，其中，该环形间隙的内径等于用于螺旋喷嘴的孔的直径或者大于用于螺旋喷嘴的孔的直径。
此外，设置的是，供用于螺旋喷嘴的孔布置在其中的壳体部件或中央壳体具有环绕孔的环形模制部，所述模制部具有梯形或矩形横截面。该环形模制部的作为圆环形平坦面的区域借助平行于该圆环形平坦面布置的摩擦板形成具有其过滤效果的间隙。摩擦板同样地至少在其与圆环形平坦面相对且平行的表面的区域中是平坦的。摩擦板也可以是完全平坦的。
特别地，设置的是，形成在模制部的圆环形平坦面与摩擦板之间的间隙的尺寸在0.1mm与0.2mm之间的范围内、特别地在0.04与0.16mm之间的范围内。
此外，设置的是，模制部的圆环形平坦面的内径在6mm与12mm之间的范围内。模制部的圆环形平坦面的内径与模制部的圆环形平坦面的外径之间的差、也称为圆环形平坦面的宽度在1mm与3mm之间的范围内。
间隙的这种尺寸一方面使得可以过滤掉通常将堵塞螺旋喷嘴插入件或者螺旋喷嘴的尺寸的颗粒，并且另一方面可以避免由于间隙堵塞而破坏性地减少通过间隙的制冷剂的质量流。
间隙堵塞是指颗粒在间隙处的积聚，这些颗粒由于其尺寸而无法通过间隙。这些积聚物对应于由根据现有技术设计的过滤器所截留的过滤颗粒。
在实际实验中，仅在大于或者等于90％的间隙堵塞率下，8mm的圆环形平坦面的内径、11mm的圆环形平坦面的外径以及0.15mm的间隙大小的间隙的尺寸对制冷剂压缩机的制冷剂的质量流量产生显著影响。因此，通过间隙的制冷剂的质量流量和电动制冷剂压缩机的功能操作不受影响，或者仅受不显著的影响，直至间隙堵塞率达约90％。
根据本发明的间隙的设计借助环形通道使得流体能够围绕形成间隙的模制部在周缘通过，并且因此提供了足够的过滤空间或过滤面积，使得间隙的仅部分阻塞(间隙堵塞)不会影响制冷剂的质量流量。
设置的是，在环形通道中产生流入的制冷剂的周缘质量流，该周缘质量流尽可能地均匀，并且因此围绕环形通道和模制部在所有侧面上产生均匀的流动。为此，流入的制冷剂首先经由流入部被引入到侧室中，该侧室部分地流连接至环形通道。然后，制冷剂从该侧室经由过渡区域流入环形通道。这种过渡区域——其例如在环形通道的圆形区段上在60度与100度之间的范围内延伸——与将制冷剂经由流入部直接供应到环形通道中相比，允许将制冷剂在更大的面积上改进地、均匀地引入环形通道中。由于制冷剂经由侧室和对应定尺寸的过渡区域被间接引入环形通道中，因此减少了如在小开口和/或在边缘处发生的制冷剂的质量流的湍流。
在根据本发明的具有其过滤效果的间隙的实施方式中，实现了安装空间的显著减小。此外，不需要诸如过滤器之类的附加部件。这导致了电动制冷剂压缩机的组装的简化以及电动制冷剂压缩机的生产中的成本节约。
附图说明
本发明的实施方式的其他细节、特征和优点可以在下面参照相关附图对示例性实施方式的描述中找到。在附图中：
图1以截面图示出了制冷剂压缩机的形成有间隙或间隙过滤器的区域的细节，
图2示出了从用于形成间隙的模制部的上方观察到的制冷剂压缩机的形成有间隙或间隙过滤器的区域的细节，
图3示出了用于在入口侧部上形成有间隙或间隙过滤器的制冷剂压缩机的螺旋喷嘴插入件的孔的截面图，
图4示出了间隙或间隙过滤器以及用于制冷剂压缩机的螺旋喷嘴插入件的孔的示例性尺寸，并且
图5示出了作为间隙堵塞率的函数的通过间隙或者间隙过滤器的制冷剂的质量流的图表。
具体实施方式
图1以截面图示出了制冷剂压缩机(1)的形成有间隙(11)或间隙过滤器的区域的细节。
图1示出了制冷剂压缩机(1)及其中央壳体(2)的一部分。在中央壳体(2)中引入有筒形孔(3)，在该筒形孔中引入有螺旋喷嘴插入件(4)及其盘绕部(5)。中央壳体(2)具有环形通道(6)，该环形通道围绕孔(3)以圆形延伸，并且连接至用于制冷剂的流入部(7)(图1中未示出)。
在中央壳体(2)中，在环形通道(6)与用于螺旋喷嘴插入件(4)的孔(3)之间，环绕孔(3)形成有模制部(8)。所述模制部具有梯形或矩形横截面。中央壳体(2)中的模制部(8)的这个区域在图1中借助虚线示出。
根据本发明的间隙(11)或间隙过滤器形成在模制部(8)的圆环形面(9)与封闭制冷剂压缩机(1)的摩擦板(10)之间。为此，中央壳体(2)中的梯形或矩形模制部(8)被设计为使得在模制部(8)的圆环形面(9)与摩擦板(10)之间存在间距，该间距在0.04mm与0.16mm之间的范围内。
经由流入部(7)进入环形通道(6)的制冷剂移动通过间隙(11)并且进入孔(3)中而到达螺旋喷嘴插入件(4)。制冷剂的质量流(12)在图1中借助多个箭头示出。
由于所提供的根据本发明形成的间隙(11)的尺寸，超过预定尺寸的颗粒被过滤掉，因为这些颗粒不能经由间隙(11)进入螺旋喷嘴插入件(4)的区域中。
因此，防止了这样的颗粒堵塞螺旋喷嘴插入件(4)以及其喷嘴的区域，这根据现有技术是通过使用单独的带小网的过滤器来实现的。
图2示出了制冷剂压缩机(1)的形成有间隙(11)(参见图1)或间隙过滤器的区域的细节。图2示出了从用于形成间隙(11)的模制部(8)的上方观察到的视图，该模制部以环形形状升高，其中，移除了摩擦板(10)。
图2示出了带有所引入的筒形孔(3)的中央壳体(2)，螺旋喷嘴插入件(4)及其盘绕部(5)布置在筒形孔(3)中。
还示出了环形通道(6)，该环形通道围绕孔(3)以圆形延伸并且至少间接地连接至用于制冷剂的流入部(7)。
提供的是，在环形通道(6)中产生流入的制冷剂的尽可能均匀的周缘质量流(12)，并且因此在所有侧部上围绕环形通道(6)和模制部(8)产生均匀的流。为此，流入的制冷剂首先经由流入部(7)被引入到部分地流连接至环形通道(6)的侧室(14)中。然后，制冷剂从该侧室(14)经由过渡区域(15)流入环形通道(6)中。这种过渡区域(15)——其例如在环形通道(6)的圆形区段上在60度与100度之间的范围内延伸——与将制冷剂经由流入部(7)直接供应到环形通道(6)中相比，允许将制冷剂在更大的面积上改进地、均匀地引入到环形通道(6)中。在图2中借助虚线指示出过渡区域(15)。
由于制冷剂经由侧室(14)和对应定尺寸的过渡区域(15)被间接引入到环形通道(6)中，因此减少了如在小开口和/或在边缘处发生的制冷剂的质量流(12)的湍流。
在图2的俯视图中，还示出了用于形成间隙(11)的圆形面(9)。该圆形面(9)是制冷剂压缩机(1)的中央壳体(2)中的模制部(8)的一部分。
多个箭头示出了从流入部(7)经由环形通道(6)和环形间隙(11)的多个点到达螺旋喷嘴插入件(4)及其盘绕部(5)的制冷剂的质量流(12)。
图3示出了用于制冷剂压缩机(1)的螺旋喷嘴插入件(4)的中央壳体(2)中的孔(3)的截面图，其中，间隙(11)或者间隙过滤器形成在入口侧上。
在入口侧上意味着间隙(11)形成在下述区域中：在该区域中，制冷剂的质量流(12)从环形通道(6)经由间隙(11)到达螺旋喷嘴插入件(4)的入口区域。
图3还示出了附接至制冷剂压缩机(1)的中央壳体(2)的摩擦板(10)。可以看出的是，间隙(11)形成在该摩擦板(10)与中央壳体(2)的模制部(8)之间。
图3还示出了连接至环形通道(6)和流入部(7)的侧室(14)，制冷剂经由侧室(14)流入环形通道(6)。在流入部(7)的区域，字母“BP”代表背压。
经由间隙(11)或间隙过滤器过滤的制冷剂流动通过螺旋喷嘴插入件(4)的盘绕部(5)，并且流向图3中在螺旋喷嘴插入件(4)的下端部处示出的喷嘴状端部(13)。在该区域中，质量流(12)借助两个箭头也以示例的方式示出。在喷嘴状端部(13)的区域中，字母“LP”代表低压。
如现有技术中通常的那样，螺旋喷嘴插入件(4)可以在螺旋喷嘴插入件(4)的中央轴线的区域中具有沉孔，如在图3中作为示例示出的。
图4示出了制冷剂压缩机(1)的中央壳体(2)在具有示例性尺寸的间隙(11)或间隙过滤器以及用于螺旋喷嘴插入件(4)的孔(3)的区域中的细节。
制冷剂压缩机(1)的制冷剂的质量流(12)也借助多个箭头在图4中示出。制冷剂经由流入部(7)和侧室(14)流入环形通道(6)中。在图4的示例中，该环形通道(6)的内径为11mm，并且通道宽度为2.3mm，通道宽度在流入部(7)的区域中具有较大的值。环状的环形通道(6)的高度作为示例被指示为1mm。
制冷剂从该环形通道(6)经由同样的环形间隙(11)流动至螺旋喷嘴插入件(4)及其盘绕部(5)。在示例中，在模制部(8)与摩擦板(10)之间形成的间隙(11)的宽度为0.15mm。在图4中，中央壳体(2)的梯形模制部(8)借助虚线作为示例被指示出。
在图4的示例中，螺旋喷嘴插入件(4)以及螺旋喷嘴插入件(4)的盘绕部(5)已经被引入直径为8mm的孔(3)中，并且具有从图3中已知的沉孔。
图5示出了这样的曲线图，该曲线图示出了作为间隙堵塞率的函数的通过间隙(11)或间隙过滤器的制冷剂的质量流(12)。
在图5的曲线图中，在横坐标或x轴上示出了以％(百分比)计的间隙堵塞率RS。间隙堵塞率是指颗粒在间隙(11)处的积聚，这些颗粒由于颗粒的尺寸颗粒而无法通过间隙(11)。这些积聚物对应于由根据现有技术设计的过滤器所截留的过滤颗粒。
在图5的曲线图中，在纵坐标或y轴上示出了以kg/h(千克/小时)计的流动通过间隙(11)的制冷剂的质量流量或者体积流量qm。
图5的曲线图示出了作为间隙堵塞率Rs的函数的制冷剂的质量流量或者体积流量qm的曲线。
正如已经发现的那样，只要该间隙阻塞率Rs保持低于90％的比率或值，那么在间隙(11)处超过预定尺寸的颗粒的积聚就没有影响或者仅具有不显著的影响。
制冷剂的体积流量qm——其在图5的示例中约为1.91kg/h——因此在0％至90％的间隙堵塞率Rs的范围内几乎保持恒定。因此，在该范围内确保了电动制冷剂压缩机(1)的功能操作以及防止由超过预定尺寸的颗粒造成堵塞。
只有当间隙堵塞率Rs超过90％时，制冷剂的体积流量qm才会下降，这可能会对电动制冷剂压缩机(1)的操作产生负面影响。在间隙堵塞率Rs约为95％的情况下，制冷剂的体积流量qm因此减小到约1.85kg/h的值，这对应于制冷剂的体积流量qm减小约3％。在间隙堵塞率RS约为98％的情况下，制冷剂的体积流量qm减小到约1.6kg/h的值，这对应于制冷剂的体积流量qm减小约16％。
该附图示出了根据本发明的由间隙(11)形成的间隙过滤器的安全操作或功能安全性在非常宽的间隙堵塞率Rs的范围内得到确保。
附图标记列表
1制冷剂压缩机
2中央壳体
3孔
4螺旋喷嘴插入件
5盘绕部
6环形通道
7流入部
8模制部
9圆环形面
10摩擦板
11间隙
12质量流
13喷嘴状端部
14侧室
15过渡区域

Claims (9)

1.一种用于空调系统的制冷剂压缩机(1)，在所述制冷剂压缩机(1)中，在所述制冷剂压缩机(1)的制冷剂的质量流(12)的方向上来看，在所述制冷剂压缩机(1)的螺旋喷嘴插入件(4)的前面的区域中布置有过滤器，以防止所述制冷剂压缩机(1)中的堵塞，其特征在于，在所述制冷剂压缩机(1)的中央壳体(2)上布置有环绕模制部(8)的环形通道(6)，所述模制部(8)具有圆环形平坦面(9)，并且平行于所述圆环形平坦面(9)布置有摩擦板(10)，其中，在所述圆环形平坦面(9)与所述摩擦板(10)之间形成有用作过滤器的间隙(11)。
2.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机(1)，其特征在于，所述环形通道(6)经由侧室(14)连接至用于所述制冷剂压缩机(1)的制冷剂的流入部(7)。
3.根据权利要求1或2所述的制冷剂压缩机(1)，其特征在于，在所述制冷剂压缩机(1)的所述中央壳体(2)中的所述模制部(8)的内侧布置有孔(3)，螺旋喷嘴插入件(4)安置在所述孔中。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的制冷剂压缩机(1)，其特征在于，所述模制部(8)具有梯形或矩形横截面。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的制冷剂压缩机(1)，其特征在于，所述间隙(11)的尺寸在0.1mm与0.2mm之间的范围内、特别地在0.04mm与0.16mm之间的范围内。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的制冷剂压缩机(1)，其特征在于，所述模制部(8)的所述圆环形平坦面(9)的内径在6mm与12mm之间的范围内，并且所述模制部(8)的所述圆环形平坦面(9)的宽度在1mm与3mm之间的范围内。
7.一种用于操作制冷剂压缩机(1)的方法，其中，在所述制冷剂压缩机(1)的制冷剂的质量流(12)的方向上来看，超过预定尺寸的颗粒在所述制冷剂压缩机(1)的螺旋喷嘴插入件(4)的前面的区域中被过滤掉，其特征在于，在所述制冷剂压缩机(1)的中央壳体(2)中设置有环绕模制部(8)的环形通道(6)，所述模制部(8)设置有圆环形平坦面(9)，并且平行于所述圆环形平坦面(9)设置有摩擦板(10)，因此，通过所述圆环形平坦面(9)与所述摩擦板(10)之间的间隙(11)形成了截留超过预定尺寸的颗粒的过滤器。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，制冷剂的质量流(12)经由流入部(7)和侧室(14)进入所述环形通道(6)、经由所述间隙(11)进入设置在孔(3)中的螺旋喷嘴插入件(4)，其中，超过预定尺寸的颗粒被所述间隙(11)截留，并且因此不到达所述螺旋喷嘴插入件(4)的区域。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述间隙(11)的尺寸设置在0.1mm与0.2mm之间、特别地在0.04mm与0.16mm之间。
CN202280037260.9A 2021-11-18 2022-10-26 用于空调系统的制冷剂压缩机和用于操作制冷剂压缩机的方法 Pending CN117355676A (zh)

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