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Die vorliegende Erfindung betrifft Kompressionsvorrichtung und thermodynamisches System, das eine derartige Kompressionsvorrichtung umfasst.
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Ein thermodynamisches System, und insbesondere ein Kühlsystem, umfasst in bekannter Weise einen Zirkulationskreis eines Kältemittels, der aufeinanderfolgend einen Kondensator, einen Druckminderer, einen Verdampfer und eine Kompressionsvorrichtung umfasst, die in Reihe verbunden sind.
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Die Kompressionsvorrichtung eines derartigen thermodynamischen Systems umfasst im Allgemeinen:
- – mindestens einen ersten Verdichter und einen zweiten Verdichter, die parallel montiert sind, wobei jeder Verdichter einen Behälter umfasst, der insbesondere einen Niederdruckabschnitt aufweist, der einen Motor und eine Ölwanne enthält, die auf dem Boden des Behälters angeordnet ist, und einen Hochdruckabschnitt, der eine Kompressionsstufe aufweist,
- – eine Ansauglinie, die mit dem Verdampfer verbunden ist,
- – eine erste Ansaugleitung, die die Ansauglinie mit der Einlassöffnung des ersten Verdichters in Kommunikation versetzt, und
- – eine zweite Ansaugleitung, die die Ansauglinie mit der Einlassöffnung des zweiten Verdichters in Kommunikation versetzt.
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Um die ordnungsgemäße Funktion und eine gute Zuverlässigkeit eines derartigen Kühlsystems sicherzustellen, ist es notwendig, die Ölstände in den Ölwannen der beiden Verdichter auszubalancieren.
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Eine derartige Ausbalancierung der Ölstände wird beispielsweise durch Anordnung eines Drosselorgans in eine der ersten und zweiten Ansaugleitungen erzielt, um die Druckdifferenz zwischen den Niederdruckabschnitten der zwei Verdichter unter Betriebsbedingungen dieser Letzteren zu begrenzen und die Ölwannen der zwei Verdichter über eine Ausgleichslinie des Ölstands in Beziehung zu setzen, die den Öltransfer zwischen den zwei Verdichtern fördert.
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Damit wird unter Betriebsbedingungen der zwei Verdichter das Öl, das im Überschuss in der Ölwanne in einem der Verdichter vorhanden ist, über die Ausgleichslinie des Ölstands in die Ölwanne des anderen Verdichters geleitet, um die Ölstände im ersten und zweiten Verdichter auszubalancieren.
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Ein Nachteil dieser Art von Kompressionsvorrichtung besteht darin, dass das Drosselorgan, das in einer der ersten und zweiten Ansaugleitungen angeordnet ist, keine Ausbalancierung der Drücke in den Niederdruckabschnitten der Verdichter sicherstellt, beziehungsweise mindestens die Aufrechterhaltung einer geringen Druckdifferenz zwischen den Niederdruckabschnitten der zwei Verdichter, unabhängig von den Betriebsbedingungen der Verdichter, und vor allem, wenn einer der Verdichter ausgeschaltet ist. Ein derartiger Nachteil ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass die Lastverluste der Ansaugleitungen, der Ausgleichsleitung und des Drosselorgans mit den Geschwindigkeitsprofilen des Kältemittels in jeder Ansaugleitung verbunden sind und demzufolge damit, dass größere Änderungen der Eingangsbedingungen des Kältemittels in jede Umleitungsleitung das Verhalten des Drosselorgans erheblich verändern können.
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Insbesondere, wenn die Kompressionsvorrichtung der vorgenannten Bauart mit einem ausgeschalteten Verdichter arbeitet, steigt der Druck im Niederdruckabschnitt des ausgeschalteten Verdichters stark, was zu einem Fließen des Öls, das in der Ölwanne des ausgeschalteten Verdichters vorhanden ist, in den anderen Verdichter führt, bis der Ölstand im ausgeschalteten Verdichter auf einen Stand unter der Öffnung der Druckausgleichslinie gesunken ist, die in den ausgeschalteten Verdichter mündet.
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Ferner, wenn die Kompressionsvorrichtung der vorgenannten Bauart mit einem ausgeschalteten Verdichter arbeitet, bleibt die Fließgeschwindigkeit des Kältemittels im Niederdruckabschnitt des ausgeschalteten Verdichters hoch. Daraus ergibt sich ein erhebliches Aufschäumen des in der Ölwanne des ausgeschalteten Verdichters enthaltenen Öls, und es gelangen viele Öltröpfchen in das Kältemittel, die von ihm aufgefangen werden. Dieses stark mit Öl belastete Kältemittel fließt über die Ausgleichslinie des Ölstands in den anderen Verdichter, was zu einem erheblichen Abfall des Ölstands in der Ölwanne des ausgeschalteten Verdichters deutlich unter das untere Niveau der Öffnung der Druckausgleichslinie führt, die in den ausgeschalteten Verdichter mündet. Damit kann bei einem späteren Einschalten dieses Verdichters die Ölmenge, die in der Ölwanne desselben vorhanden ist, nicht ausreichend sein, um eine adäquate Schmierung der verschiedenen beweglichen Teile dieses Verdichters sicherzustellen, was der Unversehrtheit des Verdichters Schaden zuführen könnte.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diesen Nachteilen abzuhelfen.
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Das technische Problem an der Basis der Erfindung besteht also darin, eine Kompressionsvorrichtung bereitzustellen, die einfach, wirtschaftlich und zuverlässig strukturiert ist, wobei sie erlaubt, die Ölstände in jedem Verdichter unabhängig von den Arbeitsbedingungen der Kompressionsvorrichtung und unabhängig vom Typ der verwendeten Verdichter zufriedenstellend auszugleichen.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Kompressionsvorrichtung, die umfasst:
- – mindestens einen ersten und einen zweiten Verdichter, die parallel montiert sind und jeweils einen dichten Behälter umfassen, der einen Motor, eine Ölwanne und eine Antriebswelle enthält, die mit dem Motor rotierend verbunden ist und eine Schmierleitung aufweist, die dazu bestimmt ist, mit Öl, das in der Ölwanne enthalten ist, versorgt zu werden, und
- – eine Ausgleichslinie des Ölstands, die ausgebildet ist, um die Ölwannen des ersten und zweiten Verdichters fluidmäßig zu verbinden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichslinie des Ölstands mindestens einen Regulationsabschnitt des Ölstands umfasst, der in der Nähe von einem des ersten und zweiten Verdichters angeordnet ist, wobei der Regulationsabschnitt des Ölstands eine Sperrwand aufweist, die sich quer zur Längsrichtung des Regulationsabschnitts des Ölstands erstreckt und eine Abflussöffnung, die derart ausgebildet ist, dass, wenn sich der Ölstand in der Ölwanne des Verdichters, der sich in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands befindet, über der oberen Ebene der Sperrwand erstreckt, Öl durch die Abflussöffnung in Richtung des anderen Verdichters fließt, und dass die Ausgleichslinie des Ölstands derart ausgebildet und bemessen ist, dass ein oberer Abschnitt des Fließquerschnitts der Ausgleichslinie zum Kältemittel-Transfer zwischen dem ersten und zweiten Verdichter bestimmt ist, und dass ein unterer Abschnitt des Fließquerschnitts der Ausgleichslinie zum Öltransfer zwischen dem ersten und zweiten Verdichter bestimmt ist.
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Durch eine derartige Konfiguration des Regulationsabschnitts des Ölstands und vor allem der Sperrwand wird beim Ausschalten des Verdichters, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, das Ansaugen durch die Ausgleichslinie des Ölstands und in Richtung des anderen Verdichters von Kältemittel aus der oberen Zone des Niederdruckabschnitts des ausgeschalteten Verdichters, das folgerichtig weniger mit Öl belastet ist, gefördert. Damit wird die Ableitung von Öltröpfen in Richtung des gegenüberliegenden Verdichters durch den Regulationsabschnitt des Ölstands stark begrenzt, wenn der Ölstand in der Ölwanne des Verdichters, der in der Nähe der Regulationsabschnitte des Ölstands angeordnet ist, über der oberen Ebene der Sperrwand liegt.
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Folglich sichert die erfindungsgemäße Kompressionsvorrichtung die Anwesenheit einer minimalen Ölmenge in der Ölwanne des Verdichters, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, und das bei allen Betriebsbedingungen der Kompressionsvorrichtung und unabhängig von dem verwendeten Verdichtertypen.
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Ferner erlaubt eine derartige Konfiguration des Regulationsabschnitts des Ölstands, dass Öl aus der Ölwanne des Verdichter, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, in den anderen Verdichter fließt, wenn die Ölmenge in dem Verdichter, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dadurch wird vermieden, dass sich zu viel Öl in dem Verdichter ansammelt, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist.
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Folglich erlaubt die erfindungsgemäße Kompressionsvorrichtung, die Ölmenge in der Ölwanne des Verdichters, in die der Regulationsabschnitt des Ölstands hineinragt, in einem vorbestimmten Wertebereich zu regulieren.
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Vorzugsweise ragt der Regulationsabschnitt des Ölstands in den dichten Behälter von einem des ersten und zweiten Verdichters hinein. Diese Anordnungen erlauben, das Bestreichen der Innenwand des dichten Behälters des entsprechenden Verdichters, die im Allgemeinen mit einem Ölfilm bedeckt ist, durch das Kältemittel, das durch den Regulationsabschnitt des Ölstands fließt, zu begrenzen und damit auch die Ableitung von Öl in Richtung des gegenüberliegenden Verdichters.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Sperrwand eine Endwand des Regulationsabschnitts des Ölstands.
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In vorteilhafter Weise ist der Regulationsabschnitt des Ölstands an einem der Enden der Ausgleichslinie des Ölstands angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Sperrwand eine Endwand der Ausgleichslinie des Ölstands.
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Vorzugsweise ist die Abflussöffnung über der Sperrwand ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abflussöffnung im Verhältnis zur Längsrichtung des Regulationsabschnitts des Ölstands geneigt. So bildet die Abflussöffnung im Verhältnis zur Längsrichtung des Regulationsabschnitts des Ölstands beispielsweise einen Winkel zwischen 0° und 87° inklusive. Durch diese Anordnungen wird die Ansaugung von Kältemittel aus der oberen Zone des Niederdruckabschnitts des Verdichters, die sich in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands befindet, durch die Ausgleichsliniedes Ölstands und in Richtung des anderen Verdichters zusätzlich gefördert.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Abflussöffnung ab der Sperrwand und insbesondere dem oberen Rand der Sperrwand.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Regulationsabschnitt des Ölstands einen Fließkanal auf, der mindestens teilweise von der Sperrwand begrenzt wird, wobei der Fließkanal durch die Abflussöffnung fluidmäßig mit dem dichten Behälter des Verdichters, der in der Nähe angeordnet ist, verbunden ist.
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In vorteilhafter Weise verschließt die Sperrwand einen unteren Abschnitt des Durchgangsquerschnitts des Fließkanals des Regulationsabschnitts des Ölstands.
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Vorzugsweise weist der Regulationsabschnitt des Ölstands eine Seitenwand auf, wobei die Seitenwand und die Sperrwand des Regulationsabschnitts des Ölstands den Fließkanal begrenzen.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung erstreckt sich die Abflussöffnung über einen Abschnitt der Seitenwand des Regulationsabschnitts des Ölstands.
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In vorteilhafter Weise weist der dichte Behälter jedes Verdichters eine Ausgleichsöffnung auf, die in die entsprechende Ölwanne mündet, und die Ausgleichslinie des Ölstands weist einen rohrförmigen Verbindungsabschnitt auf, der ausgebildet ist, um die Ausgleichsöffnungen des ersten und zweiten Verdichters fluidmäßig zu verbinden, wobei der rohrförmige Verbindungsabschnitt fluidmäßig mit dem Regulationsabschnitt des Ölstands verbunden ist.
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Vorzugsweise weist der Verbindungsabschnitt einen etwa konstanten Durchmesser auf.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung wird der rohrförmige Verbindungsabschnitt von einer Verbindungsleitung gebildet, die ein erstes und zweites Ende umfasst, die jeweils an die Ausgleichsöffnungen des ersten und zweiten Verdichters angeschlossen sind, und der Regulationsabschnitt des Ölstands wird von einem Regulationselement des Ölstands gebildet, das sich von der Verbindungsleitung unterscheidet. Diese Anordnungen erleichtern die Montage der Ausgleichslinie des Ölstands und ermöglichen die Verwendung von Standard-Ausgleichslinie des Ölstands als Verbindungsleitungen.
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Vorzugsweise weist das Regulationselement des Ölstands einen Montageabschnitt auf, der an die Ausgleichsöffnung des entsprechenden Verdichters angeschlossen ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung werden der Regulationsabschnitt des Ölstands und der Verbindungsabschnitt von einer Ausgleichsleitung gebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Durchgangsquerschnitt der Abflussöffnung größer als ein Drittel des Durchgangsquerschnitts des Verbindungsabschnitts. Dadurch wird eine Minderung der Qualität des Druckausgleichs vermieden, der über die Ausgleichslinie des Ölstands erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Regulationsabschnitt des Ölstands einen rohrförmigen Abschnitt auf. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des rohrförmigen Abschnitts des Regulationsabschnitts des Ölstands zwischen dem 0,75fachen des Durchmessers des Verbindungsabschnitts und dem 1,25fachen des Durchmessers des Verbindungsabschnitts inklusive. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Durchgangsquerschnitt des rohrförmigen Abschnitts des Regulationsabschnitts des Ölstands um das 0,5fache größer als der Durchgangsquerschnitt des Verbindungsabschnitts und vorzugsweise um das 1,5fache kleiner als der Durchgangsquerschnitt des Verbindungsabschnitts. Dadurch wird ebenfalls eine Minderung der Qualität des Druckausgleichs vermieden, der über die Ausgleichslinie des Ölstands erfolgt.
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Vorzugsweise weist der Regulationsabschnitt des Ölstands eine Ölrückflussöffnung auf, die sich unter der oberen Ebene der Sperrwand des Regulationsabschnitts des Ölstands befindet. Die Die Ölrückflussöffnung ist mit dem dichten Behälter des Verdichters, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, fluidmäßig verbunden und mündet vorzugsweise in den dichten Behälter des Verdichters.
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Die Ölrückflussöffnung ist in vorteilhafter Weise über der Sperrwand des Regulationsabschnitts des Ölstands ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Ölrückflussöffnung einen Durchgangsquerschnitt zwischen 1/250 und 1/10 inklusive des Durchgangsquerschnitts des Verbindungsabschnitts auf. Dadurch wird einerseits ein ausreichender Öldurchfluss durch die Ölrückflussöffnung sichergestellt und demzufolge ein Ölstau in der Ausgleichslinie verhindert und andererseits ein Fließen von stark mit Öl belastetem Kältemittel zum anderen Verdichter begrenzt und demzufolge ein zufriedenstellender Ölstand in dem Verdichter gewährleistet, der sich in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder Verdichter Visualisierungsmittel, die ausgebildet sind, um die Visualisierung des Ölstands in der Ölwanne des Verdichters durch den dichten Behälter desselben zu erlauben, und mindestens ein Abschnitt der Ölrückflussöffnung des Regulationsabschnitts des Ölstands erstreckt sich etwa auf derselben Ebene wie die Visualisierungsmittel, die zu dem Verdichter gehören, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist. Dadurch wird der Ölstand in dem Verdichter, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, etwa auf Ebene der Visualisierungsmittel gehalten. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich mindestens ein unterer Abschnitt der Ölrückflussöffnung des Regulationsabschnitts des Ölstands etwa auf derselben Ebene wie die Visualisierungsmittel, die zu dem Verdichter gehören, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Gesamtheit der Ölrückflussöffnung des Regulationsabschnitts des Ölstands auf derselben Ebene wie die Visualisierungsmittel, die zu dem Verdichter gehören, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist.
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Vorzugsweise weisen die Visualisierungsmittel ein Visualisierungsfenster auf, das in die Wand des dichten Behälters des entsprechenden Verdichters eingebaut ist. In vorteilhafter Weise erstreckt sich mindestens ein Abschnitt der Ölrückflussöffnung des Regulationsabschnitts des Ölstands etwa auf derselben Ebene wie das Visualisierungsfenster.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ausgleichslinie des Ölstands Visualisierungsmittel, die ausgebildet sind, um die Visualisierung des Ölstands in der Ausgleichslinie des Ölstands zu erlauben, und die Ölrückflussöffnung des Regulationsabschnitts des Ölstands erstreckt sich etwa auf derselben Ebene wie die Visualisierungsmittel, die zur Ausgleichslinie des Ölstands gehören.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antriebswelle jedes Verdichters mindestens eine Schmieröffnung, die jeweils einerseits in die Schmierleitung und andererseits in die Außenfläche der Antriebswelle mündet. Jede Schmieröffnung ist vorzugsweise auf Ebene eines Führungslagers der Antriebswelle angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder Verdichter Ölversorgungsmittel, die ausgebildet sind, um die Schmierleitung der entsprechenden Antriebswelle mit Öl zu versorgen, wobei die Ölversorgungsmittel eine Öleinlassöffnung umfassen, die zur Verbindung mit der entsprechenden Ölwanne bestimmt ist, und eine Ölauslassöffnung, die mit der Schmierleitung der Antriebswelle verbunden ist.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Ölrückflussöffnung des Regulationsabschnitts des Ölstands über der Öleinlassöffnung der Versorgungsmittel, die zu dem Verdichter gehören, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist.
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Dadurch kann der Ölstand in dem Verdichter, der in der Nähe des Regulationsabschnitts des Ölstands angeordnet ist, über der Öleinlassöffnung der entsprechenden Versorgungsmittel gehalten und demzufolge eine Unterbrechung der Ölversorgung der Schmierleitung der entsprechenden Antriebswelle vermieden werden.
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In vorteilhafter Weise umfassen die Versorgungsmittel, die zu jedem Verdichter gehören, eine Ölpumpe, die von der entsprechenden Antriebswelle rotierend angetrieben wird, wobei jede Ölpumpe die entsprechenden Öleinlass- und -auslassöffnungen umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der dichte Behälter jedes Verdichters eine Einlassöffnung, die in den Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, und die Kompressionsvorrichtung umfasst eine Ansauglinie, die dazu bestimmt ist, mit einem Verdampfer verbunden zu sein, wobei eine erste Ansaugleitung die Ansauglinie mit der Einlassöffnung des ersten Verdichters in Kommunikation versetzt, und eine zweite Ansaugleitung die Ansauglinie mit der Einlassöffnung des zweiten Verdichters in Kommunikation versetzt.
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Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des rohrförmigen Abschnitts des Regulationsabschnitts des Ölstands zwischen dem 0,5fachen des Durchmessers der ersten Ansaugleitung und dem 1,5fachen des Durchmessers inklusive der ersten Ansaugleitung.
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In vorteilhafter Weise entspricht der Durchgangsquerschnitt des rohrförmigen Abschnitts des Regulationsabschnitts des Ölstands zwischen dem 0,25fachen des Durchgangsquerschnitts der ersten Ansaugleitung und dem 2,25fachen des Durchgangsquerschnitts der ersten Ansaugleitung inklusive.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Ansaugleitung Drosselmittel, die ausgebildet sind, um den Fließquerschnitt des Kältemittels in der zweiten Ansaugleitung zu begrenzen.
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Die Drosselmittel sind in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass der Fließquerschnitt des Kältemittels auf Ebene der Drosselmittel kleiner ist als der Fließquerschnitt des Kältemittels auf Ebene der Einlassöffnung des zweiten Verdichters.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Drosselmittel ausgebildet, um einen Druck im Niederdruckabschnitt des ersten Verdichters aufrecht zu erhalten, der höher ist als der Druck im Niederdruckabschnitt des zweiten Verdichters, wenn der erste und zweite Verdichter gleichzeitig arbeiten. Bei einer derartigen Ausführungsform, sichert die Sperrwand, wenn der Regulationsabschnitt des Ölstands in der Nähe des ersten Verdichters angeordnet ist, die Anwesenheit einer minimalen Ölmenge in der Ölwanne des ersten Verdichters, auch wenn im Niederdruckabschnitt desselben Überdruck herrscht.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Verdichter ein Verdichter mit variabler Kapazität und der zweite Verdichter ist ein Verdichter mit stabiler Kapazität.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind der erste und zweite Verdichter Verdichter mit stabiler Kapazität. Der erste und zweite Verdichter mit stabiler Kapazität können beispielsweise verschiedene Kapazitäten aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ragt der Regulationsabschnitt des Ölstands in den dichten Behälter des ersten Verdichters hinein.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Ausgleichslinie des Ölstands einen ersten und einen zweiten Regulationsabschnitt des Ölstands auf, die jeweils in der Nähe von einem des ersten und zweiten Verdichters angeordnet sind. Vorzugsweise ragen der erste und zweite Regulationsabschnitt des Ölstands jeweils in den dichten Behälter jeweils des ersten und zweiten Verdichters hinein.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kompressionsvorrichtung einen dritten Verdichter, der parallel zum ersten und zweiten Verdichter angeordnet ist, wobei die Ausgleichslinie des Ölstands ausgebildet ist, um die Ölwannen des ersten, zweiten und dritten Verdichters fluidmäßig zu verbinden. In vorteilhafter Weise weist die Ausgleichslinie des Ölstands mindestens einen ersten rohrförmigen Umleitungsabschnitt auf, der ausgebildet ist, um den rohrförmigen Verbindungsabschnitt mit der Ausgleichsöffnung des dritten Verdichters fluidmäßig zu verbinden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kompressionsvorrichtung einen vierten Verdichter, der parallel zum ersten, zweiten und dritten Verdichter montiert ist, wobei die Ausgleichslinie des Ölstands ausgebildet ist, um die Ölwannen des ersten, zweiten, dritten und vierten Verdichters fluidmäßig zu verbinden. In vorteilhafter Weise weist die Ausgleichslinie des Ölstands einen zweiten rohrförmigen Umleitungsabschnitt auf, der ausgebildet ist, um den ersten rohrförmigen Verbindungsabschnitt mit der Ausgleichsöffnung des vierten Verdichters fluidmäßig zu verbinden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Ausgleichsleitung des Ölstands einen Regulationsabschnitt des Ölstands auf, der in der Nähe jedes Verdichters angeordnet ist. Vorzugsweise ragt jeder der Regulationsabschnitte des Ölstands in den dichten Behälter des entsprechenden Verdichters hinein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein thermodynamisches System, das einen Zirkulationskreis eines Kältemittels umfasst, der aufeinanderfolgend einen Kondensator, einen Druckminderer, einen Verdampfer und eine erfindungsgemäße Kompressionsvorrichtung umfasst, die in Reihe verbunden sind.
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Die Erfindung wird auf jeden Fall mit Hilfe der folgenden Beschreibung, die sich auf die schematische Zeichnung in der Anlage bezieht, gut verstanden werden, wobei diese als nicht beschränkende Beispiele zwei Ausführungsformen dieser Kompressionsvorrichtung darstellt.
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1 ist eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen thermodynamischen Systems.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Kompressionsvorrichtung, die zum thermodynamischen System der 1 gehört.
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3 ist eine schematische Schnittansicht der Kompressionsvorrichtung von 2.
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4 ist eine Längsschnittansicht eines Verdichters der Kompressionsvorrichtung von 2.
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5 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab der Kompressionsvorrichtung von 2.
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6 ist eine perspektivische Ansicht eines Regulationselements des Ölstands, das zur Kompressionsvorrichtung der 2 gehört.
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7 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Kompressionsvorrichtung, die zum thermodynamischen System der 1 gehört.
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Die 8 und 9 sind jeweils perspektivische und Draufsichten eines Endabschnitts einer Ausgleichsleitung des Ölstands der Kompressionsvorrichtung von 7.
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Die 1 zeigt schematisch die Hauptkomponenten eines thermodynamischen Systems 1. Das thermodynamische System 1 kann ein Kühlsystem, beispielsweise ein reversibles Kühlsystem, sein.
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Das thermodynamische System 1 umfasst einen Zirkulationskreis 2 eines Kältemittels, der aufeinanderfolgend einen Kondensator 3, einen Druckminderer 4, einen Verdampfer 5 und eine Kompressionsvorrichtung 6 umfasst, die in Reihe verbunden sind.
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Die Kompressionsvorrichtung 6 umfasst einen ersten Verdichter 7 und einen zweiten Verdichter 8, die parallel montiert sind, wobei jeder Verdichter mit variabler Kapazität und insbesondere mit variabler Geschwindigkeit oder mit stabiler Kapazität und insbesondere mit stabiler Geschwindigkeit sein kann. Jeder Verdichter 7, 8 ist in vorteilhafter Weise ein Spiralverdichter.
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Wie auf der 4 gezeigt wird, umfasst jeder Verdichter 7, 8 einen dichten Behälter 9, in dem ein Körper 11 montiert ist, der einen Niederdruckabschnitt 12, der sich unter dem Körper 11 befindet, und einen Hochdruckabschnitt 13, der sich über dem Körper 11 befindet, begrenzt.
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Jeder Verdichter 7, 8 weist eine Kompressionsstufe 14 auf. Diese Kompressionsstufe 14 umfasst ein stationäres Spiralgehäuse 15, das einen Teller 16 aufweist, ab dem sich eine nach unten zeigende stationäre Spirale 17 erstreckt, und ein bewegliches Spiralgehäuse 18, das einen Teller 19 aufweist, der sich auf dem Körper 11 abstützt und ab dem sich eine nach oben zeigende Spirale 20 erstreckt. Die beiden Spiralen 17 und 20 der zwei Spiralgehäuse durchdringen sich gegenseitig, um Kompressionskammern 21 mit variablem Volumen auszubilden.
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Jeder Verdichter 7, 8 umfasst ebenfalls einen Elektromotor 22, der in seinem Niederdruckabschnitt 12 angeordnet ist und mit einem Stator 23 ausgestattet ist, in dessen Zentrum ein Rotor 12 angeordnet ist. Der Rotor 24 ist mit einer Antriebswelle 25 verbunden, deren oberes Ende in der Art einer Kurbelwelle axial versetzt ist. Dieser obere Abschnitt greift in einen Stutzen 26 ein, die das bewegliche Spiralgehäuse 17 aufweist. Damit treibt die Antriebswelle 25 bei ihrem rotierenden Antrieb durch den Motor 22 das bewegliche Spiralgehäuse 18 gemäß einer kreisbahnförmigen Bewegung an.
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Die Antriebswelle 25 umfasst eine Schmierleitung 27, die in ihren zentralen Teil eingearbeitet ist. Die Schmierleitung 27 ist axial versetzt und erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Antriebswelle 25. Die Antriebswelle 25 umfasst ferner eine Vielzahl von Schmieröffnungen 28, die jeweils einerseits in die Schmierleitung 27 und andererseits in die Außenfläche der Antriebswelle 25 münden. Jede Schmieröffnung 28 ist in vorteilhafter Weise auf Ebene eines Lagers 29 der Antriebswelle 25 angeordnet.
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Jeder Verdichter 7, 8 umfasst ferner eine Ölpumpe 30, die im Niederdruckabschnitt 12 des dichten Behälters 9 untergebracht ist. Die Ölpumpe 30 ist rotierend an das untere Ende der Antriebswelle 25 gekoppelt und ausgebildet, um die Schmierleitung 27 mit dem Öl, das in einer Ölwanne 31 enthalten ist, die auf dem Boden des dichten Behälters 9 angeordnet ist, mit Öl zu versorgen.
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Die Kompressionsvorrichtung 6 umfasst ferner Steuermittel 32, die ausgebildet sind, um selektiv das jeweilige Umschalten des ersten und zweiten Verdichters 7, 8 zwischen einem Betriebsmodus und einem Ruhemodus zu befehlen, wobei der Betriebsmodus eventuell zwischen einer minimalen Geschwindigkeit und einer maximalen Geschwindigkeit befohlen werden kann.
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Der dichte Behälter 9 jedes Verdichters 7, 8 weist ferner eine Kältemittel-Einlassöffnung 33 auf, die in einen oberen Abschnitt des Niederdruckabschnitts 12 mündet, eine Ausgleichsöffnung 34, die in die Ölwanne 31 mündet und eine Förderöffnung 35, die in den Hochdruckabschnitt 13 mündet.
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Die Kompressionsvorrichtung 6 umfasst ebenfalls eine Ansauglinie 36, die mit dem Verdampfer 5 verbunden ist, wobei eine erste Ansaugleitung 37 die Ansauglinie 36 mit der Einlassöffnung 33 des ersten Verdichters 7 in Kommunikation versetzt, und eine zweite Ansaugleitung 38, die die Ansauglinie 36 mit der Einlassöffnung 33 des zweiten Verdichters 8 in Kommunikation versetzt. Jede Ansaugleitung 37, 38 umfasst jeweils ein Ansaugrohr 37a, 38a, das an die Ansauglinie 36 angeschlossen ist, und einen Anschlussstutzen 37b, 38b, der an die entsprechende Einlassöffnung 33 angeschlossen ist.
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Wie auf der 3 gezeigt, umfasst die zweite Ansaugleitung 38 Reduziermittel des Kühlgasfließquerschnitts in die Ansaugleitung. Die Reduziermittel sind derart ausgebildet, dass der Fließquerschnitt des Kühlgases auf Ebene der Reduziermittel kleiner ist als der Fließquerschnitt des Kühlgases auf Ebene der Einlassöffnung 33 des zweiten Verdichters 8. Die Reduziermittel sind in vorteilhafter Weise in der Nähe der Einlassöffnung 33 des zweiten Verdichters 8 angeordnet.
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Die Reduziermittel umfassen vorzugsweise einen ringförmigen Ring 39, der in der zweiten Ansaugleitung 38 befestigt ist, beispielsweise durch Löten oder Quetschen. Der ringförmige Ring 39 weist eine im Verhältnis zur Wand der zweiten Ansaugleitung 38 zentrierte durchgängige Längsöffnung auf. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Außendurchmesser des ringförmigen Rings 39 etwa dem Innendurchmesser des Umleitungsrohrs 38a der zweiten Ansaugleitung 38 entspricht.
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Gemäß einer auf den Figuren nicht dargestellten Ausführungsvariante könnte der ringförmige Ring 39 im Anschlussstutzen 38b der zweiten Ansaugleitung 38 befestigt sein.
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Die Kompressionsvorrichtung 6 umfasst ebenfalls eine Förderlinie 41, die mit dem Kondensator 3 verbunden ist, wobei eine erste Förderleitung 42 die Förderlinie 41 mit der Förderöffnung 35 des ersten Verdichters 7 in Kommunikation versetzt und eine zweite Förderleitung 43 die Förderlinie 41 mit der Förderöffnung 35 des zweiten Verdichters 8 in Kommunikation versetzt.
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Die Kompressionsvorrichtung 6 umfasst ferner eine Ausgleichslinie des Ölstands 44, die die Ausgleichsöffnungen 34 des ersten und zweiten Verdichters 7, 8 verbindet und damit die Ölwannen 31 des ersten und zweiten Verdichters in Kommunikation versetzt.
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Die Ausgleichslinie des Ölstands 44 umfasst an jedem ihrer Enden einen Regulationsabschnitt des Ölstands 45 und einen rohrförmigen Verbindungsabschnitt 46, der sich zwischen den zwei Verdichtern erstreckt und die zwei Regulationsabschnitte des Ölstands 45 fluidmäßig verbindet.
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Jeder Regulationsabschnitt des Ölstands 45 ragt in den Behälter 9 von einem des ersten und zweiten Verdichters 7, 8 hinein. Wie auf den 5 und 6 gezeigt wird, weist jeder Regulationsabschnitt des Ölstands 45 einerseits eine Seitenwand 47 und eine transversale Sperrwand 48 auf, die einen Fließkanal 49 begrenzen, der fluidmäßig mit dem Verbindungsabschnitt 46 verbunden ist, und andererseits eine Abflussöffnung 51, die über der Sperrwand 48 ausgebildet ist und sich ab dem oberen Rand der Sperrwand 48 erstreckt. Die Sperrwand 48 jedes Regulationsabschnitts des Ölstands 45 bildet eine Endwand des Regulationsabschnitts des Ölstands 45 und verschließt in vorteilhafter Weise einen unteren Abschnitt des Durchgangsquerschnitts des Fließkanals 49 des Regulationsabschnitts des Ölstands 45. Gemäß der Ausführungsform, die auf den 3 bis 6 dargestellt ist, bilden die Sperrwände der zwei Regulationsabschnitte des Ölstands 45 Endwände der Ausgleichslinie des Ölstands 44.
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Jeder Regulationsabschnitt des Ölstands 45 ist derart ausgebildet, dass, wenn der Ölstand in der Ölwanne 31 des entsprechenden Verdichters über den oberen Rand der Endwand 48 steigt, Öl durch die Abflussöffnung 51 in Richtung des anderen Verdichters fließt.
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In vorteilhafter Weise weist jeder Regulationsabschnitt des Ölstands 45 einen rohrförmigen Abschnitt 50 auf. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des rohrförmigen Abschnitts 50 jedes Regulationsabschnitts des Ölstands 45 zwischen dem 0,75fachen des Durchmessers des Verbindungsabschnitts 46 und dem 1,25fachen des Durchmessers des Verbindungsabschnitts 46 inklusive. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Durchgangsquerschnitt des rohrförmigen Abschnitts 50 jedes Regulationsabschnitts des Ölstands 45 um das 0,5fache größer als der Durchgangsquerschnitt des Verbindungsabschnitts 46, und vorzugsweise um das 1,5fache kleiner als der Durchgangsquerschnitt des Verbindungsabschnitts 46.
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Jeder Regulationsabschnitt des Ölstands 45 weist ferner eine Ölrückflussöffnung 52 auf, die sich unter der oberen Ebene der Sperrwand 48 befindet und in den dichten Behälter 9 des Verdichters mündet, in den der Regulationsabschnitt des Ölstands 45 hineinragt. Diese Position jeder Ölrückflussöffnung 52 erlaubt, einen Ölstau über einer vorbestimmten Ebene in der Ausgleichslinie des Ölstands 44 zu vermeiden und sichert einen Rückfluss des Öls, das aus dem anderen Verdichter kommt.
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Vorzugsweise umfasst die Ölpumpe 30 jedes Verdichters 7, 8 eine Öleinlassöffnung 30a, die dazu bestimmt ist, mit der entsprechenden Ölwanne 31 verbunden zu sein, und eine Ölauslassöffnung 30b, die mit der Schmierleitung 27 der entsprechenden Antriebswelle 25 verbunden ist. In vorteilhafter Weise erstreckt sich die Ölrückflussöffnung 52 jedes Regulationsabschnitts des Ölstands 45 über der Öleinlassöffnung 30a der entsprechenden Ölpumpe 30.
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Gemäß einer Ausführungsvariante könnte das Gehäuse der Ölpumpe 30 mit der Antriebswelle 25 aus einem Stück hergestellt sein.
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Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst jeder Verdichter 7, 8 ein Visualisierungsfenster 60, das in die Wand des dichten Behälters 9 des Verdichters eingearbeitet ist und ausgebildet, um die Visualisierung des Ölstands in der Ölwanne 31 des Verdichters durch den dichten Behälter 9 zu erlauben. In vorteilhafter Weise erstreckt sich die Ölrückflussöffnung 52 jedes Regulationsabschnitts des Ölstands 45 etwa auf derselben Ebene wie das Visualisierungsfenster 60 des entsprechenden Verdichters.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Kompressionsvorrichtung 6, die auf den 3 bis 6 dargestellt ist, wird der Verbindungsabschnitt 46 von einer Verbindungsleitung gebildet, die ein erstes und ein zweites Ende umfasst, die jeweils an Anschlussstutzen 53 angeschlossen sind, die mit Ausgleichsöffnungen 34 des ersten und zweiten Verdichters 7, 8 verbunden sind. Ferner wird wiederum jeder Regulationsabschnitt des Ölstands 45 gemäß dieser Ausführungsform der Kompressionsvorrichtung 6 von einem Regulationselement des Ölstands gebildet, das sich von der Verbindungsleitung unterscheidet. Jedes Regulationselement des Ölstands weist in vorteilhafter Weise einen Montageabschnitt 54 auf, der sich durch die entsprechende Ausgleichsöffnung 34 erstreckt und ausgebildet ist, um mit dem entsprechenden Anschlussstutzen 53 zusammenzuarbeiten. Jeder Montageabschnitt 54 weist beispielsweise Rastzungen 55 auf, die ausgebildet sind, um mit einer ringförmigen Rille 56 zusammenzuarbeiten, die in der Innenwand des entsprechenden Anschlussstutzens 53 ausgebildet ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Kompressionsvorrichtung 6, die auf den 7 bis 9 dargestellt ist, werden der Verbindungsabschnitt 46 und die zwei Regulationsabschnitte des Ölstands 45 von derselben Ausgleichsleitung gebildet, und jede Ölrückflussöffnung 52 ist auf der Seitenwand 47 des entsprechenden Regulationsabschnitts des Ölstands 45 eingearbeitet.
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Es versteht sich von selbst, dass sich die Erfindung nicht nur auf die hier oben beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen dieser Kompressionsvorrichtung beschränkt, sondern im Gegenteil alle Ausführungsvarianten umfasst. Das ist vor allem auch dann zutreffend, wenn die Kompressionsvorrichtung mehr als zwei parallel aufgestellte Verdichter umfasst und beispielsweise drei oder vier parallel aufgestellte Verdichter umfasst.
