DE102021119660A1 - Compressor for a refrigeration cycle - Google Patents
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Abstract
Ein Verdichtersystem (1) für einen Kältekreislauf, umfassend ein Motorgehäuse (4) mit einem Antriebsmotor, und ein Kurbelgehäuse (5) mit einem Hubkolbenverdichter, wobei der Antriebsmotor und der Hubkolbenverdichter über eine Welle verbunden sind, und wobei in einem Bodenbereich des Kurbelgehäuses (5) eine Ölwanne angeordnet ist, soll eine zuverlässige Kühlung ermöglichen, ohne die mechanische Stabilität zu beeinträchtigen. Dazu umfasst das Verdichtersystem (1) ein Kühlgebläse (7), dessen Luftaustritt auf die Ölwanne gerichtet ist. A compressor system (1) for a refrigeration circuit, comprising a motor housing (4) with a drive motor and a crankcase (5) with a reciprocating compressor, the drive motor and the reciprocating compressor being connected via a shaft, and in a bottom area of the crankcase (5 ) an oil pan is arranged should enable reliable cooling without impairing the mechanical stability. For this purpose, the compressor system (1) includes a cooling fan (7) whose air outlet is directed towards the oil pan.
Description
Die Erfindung betrifft einen Verdichter für einen Kältekreislauf, umfassend ein Motorgehäuse mit einem Antriebsmotor, und ein Kurbelgehäuse mit einem Hubkolbenverdichter, wobei der Antriebsmotor und der Hubkolbenverdichter über eine Welle verbunden sind, und wobei in einem Bodenbereich des Kurbelgehäuses eine Ölwanne angeordnet ist.The invention relates to a compressor for a refrigeration circuit, comprising a motor housing with a drive motor and a crankcase with a reciprocating compressor, the drive motor and the reciprocating compressor being connected via a shaft, and an oil pan being arranged in a bottom region of the crankcase.
Ein Kältekreislauf ist ein System, das dazu dient, eine Einrichtung auf ein gewünschtes Maß abzukühlen, beispielsweise eine Kühltruhe für Lebensmittel. Ein Kältemittel, das in dem geschlossenen Kreislauf bewegt wird, erfährt nacheinander verschiedene Aggregatzustandsänderungen: Das gasförmige Kältemittel wird zunächst durch einen Verdichter komprimiert. Im folgenden Wärmeüberträger kondensiert es unter Wärmeabgabe. Anschließend wird das flüssige Kältemittel aufgrund der Druckänderung über ein Drosselorgan, zum Beispiel ein Expansionsventil oder ein Kapillarrohr, entspannt. Im nachgeschalteten zweiten Wärmeüberträger (Verdampfer) verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur (Siedekühlung) . Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen.A refrigeration cycle is a system designed to cool down a piece of equipment to a desired level, such as a food freezer. A refrigerant that is moved in the closed circuit undergoes various changes in its physical state one after the other: the gaseous refrigerant is first compressed by a compressor. In the subsequent heat exchanger, it condenses while releasing heat. The liquid refrigerant is then expanded due to the pressure change via a throttling element, for example an expansion valve or a capillary tube. In the downstream second heat exchanger (evaporator), the refrigerant evaporates while absorbing heat at a low temperature (evaporative cooling). The cycle can now start all over again.
Der Prozess muss von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit (Antriebsleistung) über den Verdichter in Gang gehalten werden. Hierzu weist der Verdichter üblicherweise ein Motorgehäuse mit einem Antriebsmotor auf. Weiterhin umfasst der Verdichter ein Kurbelgehäuse mit dem eigentlichen Verdichterteil, häufig ein Hubkolbenverdichter, wobei der Antriebsmotor und der Hubkolbenverdichter über eine Welle verbunden sind. Kurbel- und Motorgehäuse können auch einteilig ausgeführt sein, d.h. Antriebsmotor und Hubkolbenverdichter können in einem gemeinsamen Gehäuse sitzen. Im Verdichter wird Öl als Schmiermittel verwendet.The process must be kept going from the outside by supplying mechanical work (drive power) via the compressor. For this purpose, the compressor usually has a motor housing with a drive motor. Furthermore, the compressor includes a crankcase with the actual compressor part, often a reciprocating compressor, with the drive motor and the reciprocating compressor being connected via a shaft. The crankcase and motor housing can also be designed in one piece, i.e. the drive motor and reciprocating compressor can be located in a common housing. Oil is used as a lubricant in the compressor.
Da im Verdichter vergleichsweise hohe Temperaturen herrschen können, insbesondere wenn Zusatznutzungen wie z.B. Wärmepumpen im Kältekreislauf integriert sind, wird insbesondere der im Kurbelgehäuse angeordnete Hubkolbenverdichter häufig aktiv gekühlt. Hierfür wird in der Regel ein Kühlgebläse am Zylinderkopf vorgesehen. Zur Befestigung werden einige Schrauben des Zylinderkopfes gelöst und hier ein Rahmen für das Kühlgebläse montiert.Since comparatively high temperatures can prevail in the compressor, especially when additional uses such as heat pumps are integrated in the refrigeration circuit, the reciprocating compressor in the crankcase in particular is often actively cooled. For this purpose, a cooling fan is usually provided on the cylinder head. To fix it, some screws of the cylinder head are loosened and a frame for the cooling fan is mounted here.
Problematisch ist hierbei, dass die Entfernung von Schrauben am Zylinderkopf Stabilitäts- und Dichtigkeitsprobleme nach sich ziehen kann.The problem here is that the removal of screws on the cylinder head can result in stability and tightness problems.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verdichtersystem der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine zuverlässige Kühlung ermöglicht, ohne die mechanische Stabilität zu beeinträchtigen.It is therefore the object of the invention to specify a compressor system of the type mentioned at the outset, which enables reliable cooling without impairing the mechanical stability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Verdichtersystem ein Kühlgebläse umfasst, dessen Luftaustritt auf die Ölwanne gerichtet ist.This object is achieved according to the invention in that the compressor system comprises a cooling fan whose air outlet is directed towards the oil pan.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass, um die mechanische Stabilität des Verdichters zu erhalten, keine Schrauben am Zylinderkopf gelöst werden sollten, sondern die Kühlung anderweitig bewerkstelligt werden sollte. Da die Kühlung im Wesentlichen der Regulierung der Öltemperatur dient, da dieses bei zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen eine zu geringe Viskosität aufweist, sollte diese Kühlung an einer Stelle eingebracht werden, an der sie effektiv auf das Öl wirken kann. Daher sollte eine Kühlung an der Ölwanne vorgesehen werden, die im Bodenbereich des Verdichters angeordnet ist. Hier sollte ein Kühlgebläse angeordnet werden, dessen Luftaustritt auf die Ölwanne gerichtet ist.The invention is based on the consideration that, in order to maintain the mechanical stability of the compressor, no screws should be loosened on the cylinder head, but cooling should be accomplished in some other way. Since the cooling essentially serves to regulate the oil temperature, since the viscosity of the oil is too low when the temperature is too high or too low, this cooling should be introduced at a point where it can have an effective effect on the oil. Therefore, cooling should be provided on the oil pan, which is located in the bottom area of the compressor. A cooling fan should be arranged here, the air outlet of which is directed towards the oil pan.
Vorteilhafterweise umfasst das Kühlgebläse eine Anzahl oder eine Mehrzahl von Lüftern. Dies können beispielsweise einfache Industrielüfter in Form von Ventilatoren sein, z.B. mit einem Durchmesser von 140 mm. Die Achse der Ventilatoren sind in diesem Fall auf die Ölwanne gerichtet.Advantageously, the cooling fan includes a number or a plurality of fans. This can be, for example, simple industrial fans in the form of fans, e.g. with a diameter of 140 mm. In this case, the axes of the fans are directed towards the oil pan.
Weiterhin ist das Kühlgebläse vorteilhafterweise unterhalb der Ölwanne angeordnet. Da der Verdichter häufig auf einem Rahmen in der Art eines Maschinengestells angeordnet ist, kann das Kühlgebläse oder die Lüfter unterhalb der Ölwanne angeordnet und in diesem Rahmen befestigt werden. Der Luftstrom wird also von unten auf die Ölwanne gerichtet. Zusätzlich ergibt sich hierbei durch die um die Ölwanne herum streifende Luft ein Kühleffekt auf die unteren Seitenwände des Kurbelgehäuses.Furthermore, the cooling fan is advantageously arranged below the oil pan. Since the compressor is often mounted on a frame such as a machine stand, the cooling fan or fans can be located below the oil pan and mounted in this frame. The air flow is therefore directed onto the oil pan from below. In addition, the air flowing around the oil pan has a cooling effect on the lower side walls of the crankcase.
Die Achsen der Lüfter des Kühlgebläses sind dabei vorteilhafterweise in einem Winkel von maximal 30° zur Senkrechten geneigt. D.h., die Kühlung kann senkrecht von unten erfolgen, aber auch leicht geneigt, insbesondere in Kombination mit mehreren Lüftern. Hierbei kann je nach Form der Ölwanne eine symmetrische Anordnung mehrerer Lüfter von Vorteil sein.The axes of the fans of the cooling fan are advantageously inclined at an angle of at most 30° to the vertical. This means that cooling can take place vertically from below, but also slightly inclined, especially in combination with several fans. Depending on the shape of the oil pan, a symmetrical arrangement of several fans can be advantageous.
Das beschriebene Verdichtersystem weist vorteilhafterweise einen Hubkolbenverdichter auf, der eine Schleuderschmierung oder eine Sumpfschmierung aufweist. Bei der Schleuderschmierung schlägt ein an der Welle montierter Finger oder eine Scheibe durch die Ölfüllung und schlägt so das Öl durch das Kurbelgehäuse, bei der Sumpfschmierung ist eine separate Ölpumpe vorhanden, die das Öl an die zu schmierenden Punkte pumpt. In beiden Fällen ist aber eine Ölwanne vorhanden, die durch die beschriebenen Lüfter gekühlt werden kann.The compressor system described advantageously has a reciprocating piston compressor which has centrifugal lubrication or sump lubrication. With centrifugal lubrication, a finger or disc mounted on the shaft smashes through the oil filling, thus pushing the oil through the crankcase, with sump lubrication, there is a separate oil pump that pumps the oil to the points to be lubricated. In both cases but there is an oil pan that can be cooled by the fans described.
Das Verdichtersystem umfasst weiterhin einen Rahmen, auf dem Motorgehäuse, Kurbelgehäuse und Kühlgebläse montiert sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kompakte Montage des Systems. Der Rahmen ist in der Regel aus Metall und bildet in der Art eines Maschinengestells eine stabile Lagerung.The compressor system further includes a frame on which the motor housing, crankcase and cooling fan are mounted. This results in a particularly simple and compact installation of the system. The frame is usually made of metal and forms a stable bearing in the manner of a machine frame.
Das Verdichtersystem ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung zur Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel ausgelegt. Da bei der Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel höhere Drücke im Verdichter vorliegen als bei herkömmlichen Kältemitteln, tritt das Problem der mechanischen Stabilität des Zylinderkopfes hier besonders zu Tage. Darüber hinaus kommen bei Kohlendioxidsystemen häufig Wärmepumpen als Zusatznutzung zum Einsatz, da hohe Druckgastemperaturen vorliegen. Eine Kühlung der Ölwanne von unten vermindert hierbei Verluste, da primär das Öl gekühlt wird und nicht das Druckgas, welches zur Wärmerückgewinnung genutzt wird. Gerade bei Verdichtersystemen mit Kohlendioxid als Kältemittel ist die beschriebene Kühlung der Ölwanne daher von besonderem Vorteil.In a particularly advantageous embodiment, the compressor system is designed to use carbon dioxide as a refrigerant. Since the pressures in the compressor when using carbon dioxide as a refrigerant are higher than with conventional refrigerants, the problem of the mechanical stability of the cylinder head is particularly evident here. In addition, heat pumps are often used as an additional use in carbon dioxide systems, since the compressed gas temperatures are high. Cooling the oil pan from below reduces losses, since the oil is primarily cooled and not the compressed gas, which is used for heat recovery. The described cooling of the oil pan is therefore of particular advantage in the case of compressor systems with carbon dioxide as the refrigerant.
Ein System umfasst vorteilhafterweise eine Mehrzahl von parallel geschalteten Verdichtersystemen wie beschrieben, sowie eine Steuereinheit, wobei ein erstes der Verdichtersysteme durch die Steuereinheit drehzahlgeregelter Führungsverdichter ausgebildet ist, und die übrigen der Verdichtersysteme durch die Steuereinheit bedarfsweise zu- und abgeschaltet werden. Eine solche Kombination parallel geschalteter Verdichter kann auch größere Kältekreisläufe betreiben. Der Führungsverdichter ist hierbei drehzahlgeregelt, während die Slave-Verdichter lediglich mit fester Drehzahl bedarfsweise an- und abgeschaltet werden.A system advantageously comprises a plurality of compressor systems connected in parallel as described, and a control unit, with a first of the compressor systems being formed by the control unit as a speed-controlled lead compressor, and the remaining compressor systems being switched on and off by the control unit as required. Such a combination of compressors connected in parallel can also operate larger refrigeration circuits. The lead compressor is speed-controlled, while the slave compressors are only switched on and off at a fixed speed as required.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Kühlung eines Verdichters für einen Kältekreislauf an der Ölwanne keinerlei mechanische Modifikationen am Zylinderkopf nötig sind und die mechanische Stabilität durch die Kühlung nicht beeinträchtigt wird. Durch die Kühlung des Öls in der Ölwanne wird dennoch eine gute Temperaturregulierung des Öls und damit eine optimale Viskosität erreicht.The advantages achieved with the invention are, in particular, that the cooling of a compressor for a refrigeration circuit on the oil pan does not require any mechanical modifications to the cylinder head and the mechanical stability is not impaired by the cooling. Thanks to the cooling of the oil in the oil pan, good temperature regulation of the oil and thus optimum viscosity are achieved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines Verdichtersystems mit Kühlung der Ölwanne, und -
2 eine Frontansicht des Verdichtersystems.
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1 a side view of a compressor system with cooling of the oil pan, and -
2 a front view of the compressor system.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Die
An das zylindrische Motorgehäuse 4 schließt sich konzentrisch ein ebenfalls zylindrisches Kurbelgehäuse 5 mit geringfügig größerem Durchmesser an. Im Kurbelgehäuse 5 ist ein nicht näher dargestellter Hubkolbenverdichter angeordnet, der über eine Kurbelwelle mit dem Antriebsmotor verbunden ist und dadurch von diesem angetrieben wird. Auf dem Kurbelgehäuse 5 sind paarweise Zylinderköpfe 3 angeordnet, die über den Zylindertöpfen des Hubkolbenverdichters fluchten.A likewise
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform sind Motorgehäuse 4 und Kurbelgehäuse 5 einteilig aufgebaut, d.h. Antriebsmotor und Hubkolbenverdichter sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.In an alternative embodiment, not shown, the
Der Hubkolbenverdichter weist eine Ölschmierung auf. In einem ersten Ausführungsbeispiel ist diese als Schleuderschmierung ausgebildet, in einem zweiten Ausführungsbeispiel als Sumpfschmierung mit Ölpumpe. In beiden Fällen ist am Boden des Kurbelgehäuses 5 eine Ölwanne angeordnet. Im Hubkolbenverdichter wird Kohlendioxid als Kältemittel komprimiert.The reciprocating compressor has oil lubrication. In a first embodiment, this is designed as centrifugal lubrication, in a second embodiment as sump lubrication with an oil pump. In both cases, an oil pan is arranged at the bottom of the
Motorgehäuse 4 und Kurbelgehäuse 5 sind mit vier Pfosten auf einem Rahmen 6 gelagert. Um eine Kühlung des Öls im Kurbelgehäuse zu erreichen, ohne dabei den Zylinderkopf 3 zu modifizieren, ist im Bodenbereich des Verdichtersystems 1, unter dem Kurbelgehäuse 5 ein Kühlgebläse 7 angeordnet, dessen Luftstrom auf die Ölwanne gerichtet ist, d.h. nach oben. Das Kühlgebläse 7 kann je nach Ausführungsform aus einem oder mehreren Industrielüftern bestehen, deren Achse senkrecht oder geneigt nach oben gerichtet ist. Der Luftstrom kühlt somit die Ölwanne und die unteren Seiten des Kurbelgehäuses 5.
Die Kühlleistung des Kühlgebläses 7 wird über die Drehzahl des oder der Lüfter von einer nicht näher gezeigten Steuereinheit geregelt. Durch die beschriebene Kühlung ist eine Temperaturreduktion des Öls um ca. 20 K erreichbar. Hierdurch wird die Viskosität des Öls erhöht und die Lebensdauer des Verdichters verlängert.The cooling capacity of the cooling
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Verdichtersystemcompressor system
- 22
- Motoranschlusskastenmotor junction box
- 33
- Zylinderkopfcylinder head
- 44
- Motorgehäusemotor housing
- 55
- Kurbelgehäusecrankcase
- 66
- RahmenFrame
- 77
- Kühlgebläsecooling fan
Claims (9)
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DE102021119660.4A DE102021119660A1 (en) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | Compressor for a refrigeration cycle |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2321097A (en) | 1940-12-23 | 1943-06-08 | Mills Edward Cecil | Air or gas compressor |
DE1628186U (en) | 1951-04-11 | 1951-09-13 | Paul Brandt | LOCK FOR WATCH CLEANING MACHINES. |
DE1708733U (en) | 1953-03-19 | 1955-10-13 | Kurt Ehmann | COMPRESSOR. |
DE1996999U (en) | 1964-06-12 | 1968-11-21 | Klein Schanzlin & Becker Ag | COOLING DEVICE FOR MAIN POET |
-
2021
- 2021-07-28 DE DE102021119660.4A patent/DE102021119660A1/en active Pending
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