DE112006001283T5 - Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ - Google Patents
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Abstract
Kältemittelverdichter
vom Scroll-Typ, der folgende Merkmale aufweist:
– eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses (2), an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks (5) ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass (10) aufweist, und
– auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator (7) aufweist und mit dem Gehäuse (2) ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor (8), der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (26) verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist,
– wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement (17) mit einer Spirale (18) aufweist, die in eine Spirale (20) eines beweglichen Spiralelements (19) eingreift, wobei die beiden Spiralen (18, 20) mindestens eine Verdichtungskammer (22) mit variablem Volumen umgrenzen, und
– wobei...
– eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses (2), an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks (5) ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass (10) aufweist, und
– auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator (7) aufweist und mit dem Gehäuse (2) ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor (8), der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (26) verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist,
– wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement (17) mit einer Spirale (18) aufweist, die in eine Spirale (20) eines beweglichen Spiralelements (19) eingreift, wobei die beiden Spiralen (18, 20) mindestens eine Verdichtungskammer (22) mit variablem Volumen umgrenzen, und
– wobei...
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ.
- Ein Verdichter vom Scroll-Typ (oder Scrollverdichter) weist eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses auf, mit einem Saugdruckvolumen und einem Verdichtungsdruckvolumen, die von einer Verdichtungsstufe getrennt sind, und an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angebracht sind. Das Gehäuse enthält einen Kältemittelgaseinlass.
- Ein elektrischer Motor ist im Saugdruckvolumen angebracht, mit einem aussenseitigen Stator, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist, und einem zentralen Rotor, der mit einer Antriebswelle oder Kurbelwelle verbunden ist. Die Antriebswelle weist einen ausserhalb der Achse liegenden Schmierkanal auf, der sich über ihre ganze Länge erstreckt und mit Öl aus einem Sumpf versehen wird, der im unteren Teil des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Öl von einer Ölpumpe gefördert wird, die an einem ersten Ende der Welle angebracht ist. Der Schmierkanal weist Schmieröffnungen für die verschiedenen Führungslager der Welle auf.
- Die Verdichtungsstufe weist ein Spiralelement auf, das mit einer Spirale versehen ist und in eine Spirale eines beweglichen Spiralelementes eingreift. Die beiden Spiralen umgrenzen mindestens eine Verdichtungskammer mit variablem Volumen. Das zweite Ende der Antriebswel le ist mit einer Kurbel versehen, die das bewegliche Spiralelement in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdichten.
- Abhängig von der inneren Durchflussgestaltung dieses Verdichtertyps kann das Kältemittelgas, das in den Verdichter eintritt, Öl aufnehmen. Das Öl kann z.B. aus Lagerundichtigkeiten stammen, oder von der Oberfläche des Ölreservoirs vom eintretenden Gas mitgenommen werden, auch wenn die Geschwindigkeiten verhältnismäßig niedrig sind, und besonders dann, wenn die Öl-/Kältemittelmischung aufschäumt.
- Abhängig von den Arbeitsbedingungen dieses Verdichtertyps kann die Ölmenge in dem Kältemittelgas, das aus dem Verdichter austritt, übermäßig groß werden. Die direkte Folge dieser übermäßig großen Menge an Öl in dem Gas ist ein verringerter Wirkungsgrad der Wärmeaustauscher, die sich stromabwärts vom Verdichter befinden. Der Grund ist, dass Öltropfen im Gas dazu neigen, sich an den Wärmeaustauschern abzusetzen, wobei sich auf den Austauschern eine Ölschicht bildet.
- Außerdem kann eine übermäßig große Menge an Öl im Gas den Ölvorrat im Sumpf leeren, was zu einer Zerstörung des Verdichters führen könnte.
- Um diese unterschiedlichen Situationen auszugleichen, gibt es schon jetzt Systeme zur Trennung der Öl-/Gasmischung.
- Ein existierendes System zur Trennung der Öl-/Gasmischung wird in der
US 2004/0126261 beschrieben. - In diesem Dokument ist der gesamte Motor in einem Rohr montiert. Das Rohr wird an dem Verdichterblock montiert, der die Saugdruck- und Verdichtungsdruckvolumen trennt, und dient als Rahmen für den Motor. Einerseits umschließt das Rohr zusammen mit dem Gehäuse ein Ringvolumen, und andererseits eine Kammer, die den Motorspulenkopf enthält und gegen das Verdichtungsdruckvolumen gerichtet ist. Eine erste Öffnung ist im Rohr gebildet, zwischen dem Block und dem Motor, um das Gas, das durch den im Gehäuse gebildeten Gaseinlass eintritt, in die Kammer einzuführen, die den Spulenkopf enthält. Eine zweite Öffnung ist auf der dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Motorseite gebildet, so dass Gas aus dem Rohr austreten und in das Ringvolumen zwischen dem Rohr und dem Gehäuse eintreten kann.
- In der Praxis tritt Gas von Außen hinein und tritt direkt in die Kammer hinein, die den Motorspulenkopf enthält, und fließt in Richtung des Gehäuseendes, das am Weitesten entfernt vom Verdichtungsdruckvolumen liegt. Der Durchfluss erfolgt vor allem zwischen dem Rotor und dem Stator, und auch am Umfang des Stators, zwischen dem Stator und dem Rohr, das den Stator enthält. Gas aus dem Sumpfbereich tritt dann durch die zweite Öffnung in das Ringvolumen zwischen dem Rohr und dem Gehäuse. Ein Deflektor ist vor der zweiten Öffnung angebracht um die Richtung und die Geschwindigkeit des Gases zu ändern. Diese Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen bewirken eine Trennung der Öl-/Gasmischung, wobei das Gas in Richtung der Verdichtungsstufe fließt, wo es eingesaugt wird, und das Öl unter Schwerkraft in den Ölsumpf fließt.
- Um arbeiten zu können, benötigt dieses System eine plötzliche Richtungsänderung des Gases und eine Anpassung der Geschwindigkeit des Gases, um eine optimale Trennung der Öl-/Gasmischung zu erzielen.
- Folglich leidet ein solcher Separatortyp, in einem Betrieb mit variabler Leistung, an reduzierten Wirkungsgrad: bei hohen Durchflussgeschwindigkeiten ist die vorhandene Zeit für die Trennung von Öl/Gas, auf Grund der hohen Geschwindigkeiten des Gases, viel kürzer. Dies bedeutet, dass Ölpartikel nach der Trennung wieder vom Gasdurchfluss aufgefangen werden können.
- Auch bewirkt die Bewegung der Gas-/Ölmischung durch die Auslassöffnung oder -öffnungen eine lokale Beschleunigung der Gas-/Ölmischung, die die Trennung der Mischung störend beeinflusst.
- Es sollte bemerkt werden, dass das untere Gegengewicht des Motors Verwirbelungen am unteren Ende des Rohres erzeugt. Diese Verwirbelungen reduzieren den Wirkungsgrad der Trennung der Öl-/Gasmischung.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Beseitigung dieser Nachteile.
- Das der Erfindung zu Grunde liegende technische Problem besteht in der Bereitstellung eines Kältemittelverdich ters vom Scroll-Typ, bei dem es unter allen Betriebsbedingungen des Verdichters eine effektive Öl-/Gastrennung gibt.
- Dazu weist der Verdichter, um den es hier geht, die folgenden Merkmale auf:
- – eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses, an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass aufweist, und
- – auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator aufweist und mit dem Gehäuse ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor, der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist,
- – wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement mit einer Spirale aufweist, die in eine Spirale eines beweglichen Spiralelements eingreift, wobei die beiden Spiralen mindestens eine Verdichtungskammer mit variablem Volumen umgrenzen, und
- – wobei das zweite Ende der Antriebswelle mit einer Einrichtung versehen ist, die das bewegliche Spiralelement in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdichten,
- Das Gas fließt folgendermaßen um den Motor herum: zumindest ein Teil des Gases tritt in die Kammer ein, die den Motorspulenkopf enthält, und tritt nach der Passage zwischen Rotor und Stator an dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Spulenkopfende wieder aus. Schmierölhaltiges Gas, das in Verbindung mit dem Motor strömt, unterstützt den Rücklauf dieses Schmieröls zum Ölsumpf und unterstützt auch die Kühlung des Motors. Danach verteilt sich das Gas in einem großen Ringvolumen zwischen dem Ölsumpf und dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Spulenkopf. Das Gas bewegt sich dann durch das Ringvolumen zwischen dem Stator und dem Gehäuse und durch das Ringvolumen zwischen dem Gehäuse und der Kammer, die den Wicklungskopf enthält, bevor es die Verdichtungsstufe erreicht, in die es eingesaugt wird.
- Während das Gas durch den Motorluftspalt strömt, strömt es durch ein kleines Volumen, dessen Zweck die Erhöhung der Gasdurchflussgeschwindigkeit ist. Wenn das Gas dann den Motorluftspalt verlässt, tritt es plötzlich in ein sehr großes Ringvolumen. Diese plötzliche Änderung des Gasströmungsquerschnitts verursacht eine große Reduzierung der Gasdurchflussgeschwindigkeit.
- Außerdem ergibt die Ausbreitung des Gases in das Ringvolumen zwischen dem Ölsumpf und dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Ende des Motors auch eine Änderung der Richtung des Gasdurchflusses.
- Die Wirkung dieser Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen ist eine effektive Trennung der Öl-/Gasmischung, wonach das Gas in Richtung der Verdichtungsstufe strömt und das Öl unter Einwirkung der Schwerkraft in den Ölsumpf geleitet wird.
- Zusätzlich werden, auf Grund der großen Dimension des Ringvolumens zwischen dem Ölsumpf und dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Motorende, die Geschwindigkeiten, die das Gas erreicht, während es den Motor verlässt, niedrig bleiben, auch wenn der Verdichter mit variabler Kapazität betrieben wird. Die Öl-/Gastrennung wird deshalb weiterhin unter allen Betriebsbedingungen des Verdichters effektiv bleiben.
- Es muss bemerkt werden, dass das Gas, indem es die Wärme vom Motor ableitet, auf seinem Weg durch das Ringvolumen das Gehäuse erwärmen wird. Ein Teil der Wärmeverluste des Motors kann somit direkt an die Außenseite des Verdichters abgeleitet werden, was die Überhitzung am Spiraleinlass reduziert, die die Leistung des Verdichters reduzieren würde.
- Schließlich kühlen die Tropfen von Schmieröl, die sich auf den Weg zurück zum Ölsumpf am Motor vorbei bewegen, den Motor und leiten die thermischen Verluste durch den Verdichtersumpf ab. Da das Öl wärmer ist, enthält es weniger aufgelöste Kältemittelflüssigkeit und behält bessere Schmiereigenschaften bei.
- Generell wird die Überhitzung beim Einsaugen in die Spiralen reduziert, und auf Grund der potentiellen Anwendung des Bypasses wird der totale Druckverlust zwischen der Saugverbindung und dem Saugeinlass der Spiralen niedriger, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters verbessert wird.
- In einer ersten Ausführung des Verdichters wird der verdichtungsdruckvolumenseitige Teil des Motors in einem Rohr montiert, das die Zwischenumhüllung bildet, die, wenn angebracht an dem Block, der das Saugdruckvolumen vom Verdichtungsdruckvolumen trennt, eine Halterung für den Motor bildet, wobei im Rohr zwischen dem Block und dem Motor eine Öffnung ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt.
- In einer anderen Ausführung des Verdichters umfasst der Block, der das Saugdruckvolumen vom Verdichtungsdruckvolumen trennt, auf der Motorseite eine rohrförmige Verlängerung, die die Zwischenumhüllung bildet und als Gehäuse und Halterung für ein Ende des Motors dient, wobei in der rohrförmigen Verlängerung des Blocks eine Öffnung ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt.
- In einer dritten Ausführung des Verdichters ist der Motor am Gehäuse montiert und sein oberes Ende ist von einer Kappe gedeckt, die die Zwischenumhüllung bildet, in der eine Öffnung ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt.
- In Übereinstimmung mit einem Kennzeichen der Erfindung sind die Mittel, die das Kältemittelgas von der im Gehäuse ausgebildeten Einlassöffnung wegführen, durch eine rohrförmige Muffe gebildet, die die im Gehäuse und in der Zwischenumhüllung ausgebildeten Öffnungen verbindet, wobei die Zwischenumhüllung die Kammer definiert, die den Spulenkopf enthält.
- Vorzugsweise umfasst die Muffe einen ersten rohrförmigen Teil, der mit dem Gehäuse oder der das Motorende abdeckenden Zwischenumhüllung verbunden ist, und einen zweiten rohrförmigen Teil, der auf der Außenseite des ersten Teils gleitet und von einer Feder belastet ist, die ihn in Richtung des Bauelementes schiebt, auf dem der erste rohrförmige Teil nicht montiert ist.
- Diese Anordnung ermöglicht die Aufnahme von unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen den verschiedenen Komponenten und von Toleranzen der Bauteile und von Toleranzen im Montageprozess.
- In Übereinstimmung mit einem Kennzeichen der Erfindung umfassen die Mittel zur Förderung des Kältemittelgases in die den Spulenkopf enthaltende Kammer einen Bypass, der einen Teil des Gasflusses direkt in das Ringvolumen zwischen dem Motor und dem Gehäuse leitet.
- Der Bypass wird so ausgelegt, dass die Gasdurchflussgeschwindigkeit durch den Motor gleich der Durchflussgeschwindigkeit ist, die für die Kühlung des Motors erforderlich ist, und dass die Druckverluste so klein wie möglich gehalten werden.
- In Übereinstimmung mit einem Kennzeichen der Erfindung ist im Verdichterblock mindestens eine Öffnung ausgebildet, die die Kammer mit dem Spulenkopf mit dem Bereich verbindet, der die Antriebswellenlager enthält und an das Verdichtungsdruckvolumen angrenzt.
- Vorzugsweise umfasst der Verdichter Steuerungsmittel, die den Antrieb durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit zulässt.
- Die Drehachse der Antriebswelle kann vertikal oder geneigt in eine Position zwischen horizontal und vertikal sein.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Zeichnungen zeigen mit Hilfe von nicht begrenzenden Beispielen eine Anzahl von Ausführungen des Verdichters.
-
1 Längsschnitt durch einen ersten Verdichter -
2 Querschnitt durch den elektrischen Motor und das den Motor umgebende Rohr -
3 Längsschnitt durch einen zweiten Verdichter in dem der Block in Richtung des Motors eine Verlängerung aufweist -
4 Längsschnitt durch einen dritten Verdichter -
5 ,6 Zwei Teilansichten in Querschnitt durch zwei Versorgungseinrichtungen des Motorraums mit Kältemittel -
7 Schematische Ansicht eines anderen Verdichters - In der folgenden Beschreibung haben gleiche Komponenten in allen Ausführungen die gleichen Hinweisnummern.
-
1 zeigt einen Scroll-Kältemittelverdichter in einer vertikalen Lage. Der Verdichter gemäß der Erfindung kann aber ohne Änderung seines Aufbaus in einer geneigten Position oder einer horizontalen Position angebracht werden. - Der in
1 gezeigte Verdichter umfasst eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses2 , dessen obere und untere Enden von einem Deckel3 bzw. einer Basis4 geschlossen sind. Im mittleren Teil des Verdichters befindet sich ein Verdichterblock5 , der zwei Volumen definiert, ein Saugdruckvolumen unterhalb des Blocks5 und ein Verdichtungsdruckvolumen oberhalb des Blocks5 . Am Block ist ein Rohr6 montiert, und im Rohr ist ein elektrischer Motor mit einem Stator7 und in dessen Mitte ein Rotor8 angebracht. Das Rohr6 kann zum Beispiel auf den Stator aufgeschrumpft werden, um den Motor zu unterstützen. Das untere Ende des Rohres6 ist am unteren Ende des Stators7 angeordnet. - Eine Öffnung
10 zum Einlassen von Gas in den Verdichter ist im Gehäuse2 ausgebildet und mit einem Anschlussstutzen12 verbunden. Der Anschlussstutzen12 mündet im Bereich des oberen Endes des Motors in ein Ringvolumen13 ein, das zwischen dem Gehäuse2 und dem Rohr6 mit dem Motor ausgebildet ist. - Der Anschlussstutzen
12 besitzt eine Verlängerung in Form einer Muffe14 , die sich durch das Ringvolumen13 erstreckt und in eine obere Kammer11 endet, die von dem Rohr6 definiert wird, das den Motorspulenkopf aufweist. Im Bereich des Ringvolumens13 besitzt die Muffe eine Bypassöffnung15 . - Der Block
5 dient als Halterung für die Gasverdichtungsstufe16 . Die Verdichtungsstufe umfasst ein feststehendes Spiralelement17 versehen mit einer nach unten gerichteten Spirale18 und ein bewegliches Spiralelement19 mit einer nach oben gerichteten Spirale20 . Die beiden Spiralen18 und20 der beiden Spiralelemente passen in einander zur Bildung von Verdichtungsdruckkammern22 mit variablem Volumen. Gas wird von Außen zugeführt: Die Verdichtungskammern22 haben ein variables Volumen, das sich von Außen nach Innen verkleinert, wenn sich das bewegliche Spiralelement19 im Verhältnis zum feststehenden Spiralelement17 bewegt, und das verdichtete Gas verlässt das Zentrum der Spiralelemente durch eine Öffnung23 , die in eine Kammer24 führt, aus der es über einen Stutzen25 ausgestossen wird. - Der Rotor
8 ist mit einer Welle26 verbunden, deren oberes Ende nach der Art einer Kurbelwelle versetzt ist. Dieses obere Ende greift in einen Buchsenteil27 des beweglichen Spiralelements19 ein. Wenn sie von dem Motor gedreht wird, treibt die Welle26 das bewegliche Spiralelement, das im Verhältnis zum feststehenden Spiralelement17 von einer Verbindungseinrichtung28 geführt wird, in einer orbitierenden Bewegung an. - Die Welle
26 wird im Verhältnis zu den anderen Bauteilen von einem unteren Lager29 geführt, das in einem am Gehäuse2 montierten Zentrierstück9 ausgebildet ist, anschließend von einem im Block5 ausgebildeten mittleren Lager30 , und zuletzt von einem oberen Lager32 , das zwischen der Welle26 und der Buchse27 ausgebildet ist. Das Volumen, das das obere Lager32 aufweist, ist durch Öffnungen21 im Block5 mit der Kammer11 verbunden. - Die Basis
4 begrenzt einen Sumpf31 , der das Öl enthält, wobei das Ölniveau mit der Hinweisnummer33 gezeigt wird. In das Ölreservoir taucht eine Einlassöffnung am unteren Ende der Pumpe34 ein, die durch einen Kanal35 die verschiedenen Lager mit Schmieröl versorgt. Der Kanal35 ist im Verhältnis zur Wellenachse geneigt und führt zu dem Wellenende, das dem beweglichen Spiralelement19 benachbart ist, und weist auf Höhe der Lager ausgebildete Öffnungen36 auf, um diese zu schmieren. Vom oberen Ende kann Schmieröl durch die Öffnungen21 im Block5 und durch Spalte, die durch den Motor verlaufen zum Ölsumpf zurückgelangen. Öl, das aus den Lagern30 ,32 und aus dem beweglichen Spiralelement19 ausläuft, kann dabei nach unten in Richtung des Motors abtropfen. Dies erhöht die Ölmenge, die durch den Motor hindurch läuft. - In
1 stellen die großen Pfeile den Gasdurchfluss, die kleinen Pfeile den Öldurchfluss, dar. - In der in der Zeichnung gezeigten Ausführung weist die Welle
26 auch einen Ölrücklaufkanal37 auf, der parallel mit oder geneigt im Verhältnis zu der Wellenachse verläuft, mit einem offenen Ende an dem dem beweglichen Spiralelement zugewandten Wellenende, im Bereich der Wellenachse, und mit dem anderen offenen Ende in der Umfangswand der Welle, im Bereich des unteren Teils des Motors. - Vorzugsweise ist der Rücklaufkanal
37 durch eine Anzahl von querliegenden Öffnungen39 mit dem Schmierkanal35 verbunden, um für eine Entgasung der Ölversorgung für die Lager zu sorgen. - Der Verdichter wird wie folgt betrieben: Kältemittelgas gemischt mit Öl und möglicherweise Flüssigkeitspartikeln, strömt durch den Anschlussstutzen
12 ein. Ein großer Teil des Gasstromes tritt durch die Muffe14 in das Volumen, das sich über dem Motor befindet und vom Rohr6 begrenzt wird. Ein anderer Teil des Stromes fließt durch den Bypasskanal15 in das Ringvolumen13 und direkt in Richtung der Verdichtungsstufe16 . Gas, das in das über dem Motor gelegene Volumen eintritt, wird mit dem Schmieröl gemischt, das in Richtung des unteren Lagers29 fließt, insbesondere aus dem oberen Lager32 und aus dem mittleren Lager30 . Die Mischung aus Gas und Schmieröl fließt nach unten durch den Motor und leitet die thermischen Verluste des Motors ab. Der größte Teil der Mischung fließt durch einen Spalt43 zwischen dem Rotor und dem Stator, und durch Spalte44 zwischen dem Stator und dem Rohr6 in Positionen, wo es am Stator Abflachungen gibt, wie gezeigt in2 . Der gemischte Strom, der nach unten durch den Motor fließt, erreicht den unteren Teil des Motors, wo der Ölstrom aus dem unteren Lager dazu kommt. Die Gas-/Ölmischung tritt dann in ein großes Ringvolumen40 ein, das sich zwischen dem Zentrierstück9 und dem Motor befindet. Die Richtungsänderungen und die Geschwindigkeitsunterschiede bewirken, dass das Öl vom Gasstrom getrennt wird und in den Sumpf31 zurückfließt. Der Gasstrom strömt dann das Ringvolumen13 hinauf in Richtung der Verdichtungsstufe16 . Die Trennung von Gas und Öl setzt sich während des Hinaufströmung durch das Ringvolumen fort, und zwar auf Grund von Schwerkraft und/oder auf Grund der vorbestimmten Gasgeschwindigkeiten und einer passenden Trennungszeit. - Das Einbringen eines Ölrücklaufkanals
37 erlaubt das Entgasen einer hohen Durchflussmenge an Öl und stellt sicher, dass diese zum Sumpf zurückkehrt, ungeachtet der von der Pumpe angewandten Durchflussmenge und der Drehgeschwindigkeit. Eine große Rückflussmenge an Schmieröl ist auch günstig für eine verbesserte Kühlung des unteren Teils des Motors. - Der Umstand, dass die Öldurchflussmenge durch den Motor um die Durchflussmenge durch die Öffnungen
21 erhöht werden kann, ergibt eine verbesserte Kühlung des Motors. - Mit diesem Aufbau, und wie früher angegeben, wird die Überhitzung des Kältemittelgases, das in die Spiralelemente hineinfließt, herabgesetzt und der Druckverlust wird reduziert. Dieser Aufbau ist deshalb besonders geeignet zur Herstellung von Hochleistungsverdichtern für Kühlung, Klimaregelung und variable Geschwindigkeit.
-
3 zeigt eine alternative Ausführung des Verdichters aus1 , in dem gleiche und ähnliche Teile mit den gleichen Hinweisnummern versehen sind. In diesem Verdichter ist der Motor nicht auf einem Rohr montiert. In diesem Fall weist der Block5 eine nach unten gerichtete, rohrförmige Verlängerung45 auf, die das obere Ende des Motors umgreift, für den sie als Halterung dient, und die eine Öffnung46 zum Eintritt von Gas von der Muffe14 her aufweist. - In der Ausführung nach
4 ist der Motor nicht an dem Block5 montiert, sondern direkt auf dem Gehäuse2 mit einem Ringelement47 , das den Stator umgibt und durch Speichen48 mit dem Gehäuse2 verbunden ist. In einem solchen Fall ist das obere Ende des Motors von einer Kappe49 abgedeckt, die die Kammer11 begrenzt, die durch eine Muffe14 über eine Öffnung50 mit Kältemittelgas versorgt wird. Eine Lücke15a zwischen der Muffe14 und der Öffnung50 der Kappe49 bildet einen Bypass, durch den ein Teil des Fluids direkt in das Ringvolumen13 fließen kann. In dieser Form kann die Kappe49 vorteilhafterweise einen Sammelraum49a für Schmieröl bilden, das aus den oberen Lagern der Kurbelwelle kommt, wobei dieses Öl zwischen der Welle und dem zentralen Abschnitt49b der Kappe durchgelassen wird. Dieses Schmieröl vermischt sich dann mit dem Kältemittelgas in der Kammer, das von der Kappe begrenzt wird. - Die
5 und6 zeigen zwei Ausführungen der Muffe, die die Kammer11 , die den Motorwickelkopf aufweist, mit Gas versorgt. Die5 und6 zeigen den Motor schematisch mit den Hinweisnummern7 und8 . Die5 und6 zeigen die in der Anordnung der1 und2 angewandte Muffe, wobei diese Anordnung auch in den in3 und4 gezeigten Ausführungen angewandt werden kann. In der Ausführung nach5 umfasst die Muffe14 einen an dem Rohr6 befestigten rohrförmigen Teil14a . Um den rohrförmigen Teil14a herum gleitet ein rohrförmiger Teil14b , der von einer Feder52 beaufschlagt wird, so dass der rohrförmige Teil14b gegen die Innenwand des Gehäuses2 gedrückt wird. -
6 ist eine umgekehrte Anordnung: In diesem Fall ist der rohrförmige Teil14a an dem Gehäuse2 befestigt und führt den Teil14b , der von der Feder52 beaufschlagt und dadurch gegen die Außenwand des Rohres6 gedrückt wird. -
7 zeigt eine alternative Ausführung des Verdichters gemäß der Erfindung, in dem die Drehachse der Antriebswelle im Wesentlichen horizontal ist. - Ein Ergebnis dieser Position ist, dass die Pumpe
34 nicht direkt in den Ölsumpf eintaucht, sondern mit einem Saugrohr54 versehen ist, dessen Ende im Öl ist, und dass das Auslassrohr25 in der Mitte des Deckels3 angeordnet ist. - Es ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf die oben mit Hilfe von Beispielen beschriebenen Ausführungen des Verdichters begrenzt ist: im Gegenteil umfasst sie alle alternativen Ausführungen davon. Insbesondere muss der Verdichter nicht vertikal sein, sondern kann geneigt werden ohne dadurch vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
- Zusammenfassung
- Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ. Der erfindungsgemäße Kompressor weist auf:
Eine geschlossene Kammer, die durch ein Gehäuse (2 ) definiert ist und die ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen aufweist; und einen elektrischen Motor, der an der Saugseite angeordnet ist und der einen Stator (7 ) und einen Rotor (8 ) aufweist, wobei der Rotor (8 ) fest mit einer Antriebswelle (26 ) verbunden ist. Der Stator (7 ) ist von einem Zwischengehäuse (6 ) umgeben, das ein Ringvolumen (13 ) mit dem beweglichen Gehäuse (2 ) des Kompressors und eine Kammer (11 ) definiert, die das Spulenende des Motors aufweist und dem Verdichtungsdruckvolumen zugewandt ist. Das Ende der Zwischenumhüllung, das der Seite entgegengesetzt dem Verdichtungsdruckvolumen zugewandt ist, ist an dem Ende des Stators angeordnet, das dem Verdichtungsdruckvolumen gegenüber ist oder an dessen Rückseite. Zusätzlich sind Mittel (14 ) bereitgestellt, um zumindest einen Teil des Gases zu leiten, die durch einen Gaseinlass im Gehäuse in die Kammer (11 ) einströmen, die das Spulenende aufweist.
Claims (11)
- Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ, der folgende Merkmale aufweist: – eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses (
2 ), an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks (5 ) ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass (10 ) aufweist, und – auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator (7 ) aufweist und mit dem Gehäuse (2 ) ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor (8 ), der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (26 ) verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist, – wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement (17 ) mit einer Spirale (18 ) aufweist, die in eine Spirale (20 ) eines beweglichen Spiralelements (19 ) eingreift, wobei die beiden Spiralen (18 ,20 ) mindestens eine Verdichtungskammer (22 ) mit variablem Volumen umgrenzen, und – wobei das zweite Ende der Antriebswelle (26 ) mit einer Einrichtung versehen ist, die das bewegliche Spiralelement (19 ) in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdich ten, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (7 ) von einer Zwischenumhüllung (6 ,45 ,49 ) umgeben ist, die einerseits ein Ringvolumen (13 ) mit dem Gehäuse (2 ) und andererseits eine Kammer (11 ) begrenzt, die den dem Verdichtungsdruckvolumen zugewandten Spulenkopf des Motors aufweist, wobei das dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandte Ende der Zwischenumhüllung auf der Höhe des dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Endes des Stators – oder davon zurückgesetzt – angebracht ist, wobei Mittel (14 ) vorgesehen sind, die zumindest einen Teil des Gases, das durch den im Gehäuse gebildeten Gaseinlass einströmt, in die Kammer (11 ) leiten, in der der Wickelkopf enthalten ist. - Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Verdichtungsdruckvolumen zugewandte Teil des Motors in einem Rohr (
6 ) montiert wird, das die Zwischenumhüllung bildet, die an dem Verdichterblock befestigt ist, der das Saugdruckvolumen vom Verdichtungsdruckvolumen trennt, und die eine Halterung für den Motor bildet, wobei im Rohr (6 ) zwischen dem Verdichterblock (5 ) und dem Motor eine Öffnung ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt. - Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterblock (
5 ), der das Saugdruckvolumen vom Verdichtungsdruckvolumen trennt, auf der Motorseite (7 ,8 ) eine rohrförmige Verlängerung (45 ) aufweist, die die Zwischenumhüllung bildet und als Gehäuse und Halterung für ein Ende des Motors dient, wobei in der rohrförmigen Verlängerung des Verdichterblocks eine Öffnung (46 ) ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt. - Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (
7 ,8 ) am Gehäuse (2 ) befestigt ist und sein oberes Ende von einer Kappe (49 ) abgedeckt ist, die die Zwischenumhüllung bildet, in der eine Öffnung (50 ) ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt. - Verdichter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Förderung des Kältemittelgases von der im Gehäuse (
2 ) ausgebildeten Einlassöffnung (10 ) eine rohrförmige Muffe (14 ) sind, die die im Gehäuse (2 ) und die in der Zwischenumhüllung (6 ,45 ,49 ) ausgebildeten Öffnungen verbindet, wobei die Zwischenumhüllung die Kammer (11 ) begrenzt, die den Wickelkopf enthält. - Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe einen ersten rohrförmigen Teil aufweist, der am Gehäuse oder an der Zwischenumhüllung, die das Ende des Motors abdeckt, befestigt ist, und einen zweiten rohrförmigen Teil, der auf der Außenseite des ersten Teils gleitet und von einer Feder belastet ist, die ihn in Richtung des Bauelements schiebt, auf dem der erste rohrförmige Teil nicht montiert ist.
- Verdichter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
14 ) zur Förderung des Kältemittelgases in die den Spulenkopf aufweisende Kammer (11 ) einen Bypass (15 ) aufweisen, der einen Teil des Gasdurchflusses direkt in das Ringvolumen (13 ) zwischen dem Motor (7 ,8 ) und dem Gehäuse (2 ) leitet. - Verdichter nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass im Verdichterblock (
5 ) mindestens eine Öffnung (21 ) ausgebildet ist, die die Kammer (11 ) mit dem Spulenkopf mit dem Bereich verbindet, der Lager der Antriebswelle (26 ) aufweist und an das Verdichtungsdruckvolumen angrenzt. - Verdichter nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter Steuerungsmittel aufweist, die den Antrieb durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit zulassen.
- Verdichter nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Antriebswelle (
26 ) im Wesentlichen vertikal ist. - Verdichter nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Antriebswelle im Wesentlichen horizontal ist.
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