DE3334441A1 - Vorrichtung zum kuehlen der motor-endwicklungen bei einem kompressor - Google Patents

Description

Anwaltsakte : P 1033 . ^ TECUMSEH PRODUCTS COMPANY

Tecumseh, V. St. A.

Vorrichtung zum Kühlen der Motor-Endwicklungen bei einem Kompressor

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine hermetisch abgedichtete Motor-Kompressoreinheit, insbesondere eine solche Kühlvorrichtung, die einen Teil eines in einem Ansaugrohr strömenden Kühlmittels radial gegen die untere JSndwicklung des Stators des Motors versprüht.

Sin größeres" Problem, das bei solchen hermetisch abgekapselten Motor-Kompressor-Elnheiten auftritt, ist die beim Betrieb erzeugte Wärme, die den Wirkungsgrad der Kompressorenkühlung verschlechtert. Es wurden bereits zahlreiche Vorrichtungen innerhalb des Gehäuses der Motor-Kompressor-Einheit angeordnet, um Schmiermittel aus einem ölsumpf herauszupumpen und auf ein oder mehrere Bauteile zu sprühen, um deren Temperaturen zu vermindern, die während des Betriebes erzeugt wurden. So schlägt beispielsweise US-PS 3 618 337 vor, einen Teil des gepumpten Schmiermittels dazu zu verwenden, den unteren Sndring des Rotors und sodann die untere Endwicklung des Stators zu kühlen. Dabei strömt Cl aus einem ölsumpf durch ein ölabzugsrohr in

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eine Kammer, die aus der inneren Stirnfläche des Rotcr-Sndringes, einem radial angeordneten Plansch des Abzugrohres und eier umlaufenden Kurbelwelle gebildet ist. Im Rotorendring sind radial verlaufende Bohrungen vorgesehen, durch die das in der Kammer befindliche öl hindurchtreten und gegen die untere Stator-Endwicklung dispergiert werden kann, um diese zu kühlen. Da jedoch das Schmiermittel zunächst durch die Bohrungen in den Rotor-Endringen treten muß, bevor es die untere Statorwickluhg berührt, wird die Kühlung der unteren Statorwicklung vermindert, da das Schmiermittel beim Durch- *:r.tt durch die Radialbohrungen Wärmeenergie vom Rotorendring nienimmt und hierdurch eine höhere Temperatur annimmt. "

ϊλίη weiterer Nachteil der genannten Vorrichtung besteht darin, daß sie teuer ist, bedingt durch ihren Aufbau mit all den vielen Elementen wie ölkammer, Rotorendring, radial angeordnetem Plansch des Abzugsrohres sowie die Haltelemente, die notwendig sind, um den radialen Plansch an den unteren Stirnflächen des Motorendringes zu beSstigen, schließlich auch .iurch das Bohren einer Mehrzahl von Radialbohrungen in dem · --Io tor endring.

Sine weitere Vorrichtung dieser Art ist aus US-PS ^ 5oO ll6 bekannt geworden, wobei öl durch eine Pumpe in zwei Strömen gefördert wird. Der eine Strom dient zum normalen Schmieren der im oberen Gehäusebereich befindlichen Teile, während der andere Strom dem Kühlen der Motorteile direkt dient. Die beiden ölströme werden in zwei Ölpumpen-Abzugsrohren erzeugt, nämlich eine'm inneren und einem äußeren Rohr, wobei das äußere Rohr Schmiermittel nach oben durch den aus innerem und äußerem Rohr gebildeten Querschnitt in eine Kammer führt, die aus dem unteren Kurzschlußring des Rotors, einem radial auf dem oberen Bereich des äußeren Rohres angeordneten Plansch sowie ■ aus dem inneren Rohr, das sich nach oben zur umlaufenden Kurbelwelle erstreckt, gebildet ist. Im radialen Plansch sind

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versenkte Nuten eingelassen, die sich radial erstrecken und die mit der. unteren Fläche des unteren KurzSchlußringes radiale Kanäle zum Fördern eines Teiles des Schmiermittels gegen die Enden der unteren Statorspule bilden. Die Kühlung der unteren Statorspulenende.^:n wird jedoch vermindert, da nämlich das hierauf gesprühte Öl bereits Wärmeenergie vom radialen Flansch, dem inneren Aufnahmerohr und dem unteren Kurzschlußring des Rotors aufgenommen hat. Genau wie bei der Vorrichtung gemäß US-PS 3 6l8 257 ist die Temperatur des Rotors im allgemeinen höher als die Temperatur des Stators, wodurch eine weitere Verringerung des Kühleffektes des Öles gegenüber den unteren Stator-Spulenenden eintritt.

Durch die Kühlvorrichtung gemäß US-PS 3 560 II6 werden weiterhin die Herstellkosten des Kompressors erhöht, da dieser recht komplexe Aufbau zweikoaxial angeordnete Abzugsrohre verlangt, den auf dem oberen Bereich des äußeren Abzugsrohres angeordneten Radialflansch sowie die eingesenkten Nuten, die innerhalb des Radialflansches verlaufen.

Die Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung vermeidet die Nachteile und Probleme, die bei den bekannten Vorrichtungen auftreten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist nämlich ein Absaugrohr auf, das eine radial angeordnete Bohrung hat. Die Bohrung ist in axialer Richtung an einer solchen Stelle im Ansaugrohr angeordnet, daß das radial nach außen geschleuderte öl auf seiner Flugbahn nicht mit anderen Motorteilen in Berührung gelangt, sondern direkt auf die radialen inneren Flächen der unteren Stator-Endwicklung auftrifft. Da das durch die Bohrung radial ausgeschleuderte öl direkt durch das Schmiermittel-absaugrohr aus dem ölsumpf gefördert wird, erhält dieser Teil des Öles eine im wesentlichen konstante Temperatur bei, so daß die untere Sndv/icklung des Stators sehr gut gekühlt wird. Da dieser Anteil des geförderten (gepumpten) Öles .vor dem Berühren der unteren Statorendwicklung nicht mit anderen

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Motorkomponenten in Berührung kommt, ist die durch diesen Anteil hervorgerufene Kühlwirkung "des gepumpten Öles größer als die Kühlung, die bei den vorbekannten Kühlvorrichtungen erreicht wird.

Sin weiterer Unterschied zu den vorbekannten Kühlvorrichtungen besteht darin, daß die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung wesentlich weniger Herstellungskosten erfordert, da sie keine zusätzlichen Bauteile benötigt, wie beispielsweise vom oberen Bereich des Abnahme- oder Absaugrohres aus sich radial erstreckende Plansche, eingelassene Nuten innerhalb des Radialflansches, oder eine Reihe von koaxial angeordneten Abnahmerohren.

"Sin weiterer Vorteil der Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Notwendigkeit enger Toleranzen der unteren Statorendwicklung wesentlich geringer ist; das öl wird ja direkt auf die Endwicklung geschleudert, so daß das Eintauchen der Endwicklung in das öl bezüglich der Beherrschung ••ler Motortemperaturen viel weniger kritisch ist als bei vorbekannten Kompressoren.

Γη weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Schmiermittel-Aufnahmerohr mit seinem einen Ende -an die umlaufende Kurbelwelle angeschlossen ist, während sich -sein gegenüberliegendes Ende in einen ölsumpf hinein erstreckt, der sich im Gehäuse der Motor-Kompressor-Einheit befindet. Das Aufnahmerohr hat eine axiale -Bohrung, die sich vom gegenüberliegenden Ende nach oben erstreckt und durch welche öl aus dem ölsumpf gefördert wird. Der Stator des Motors erstreckt sich mit seiner unteren Endwicklung derart nach unten, daß sich deren radial innere Fläche im Bereich des Abnahmerohres unter 3elassung eines gewissen Zwischenraumes befindet. Das Abnahmerohr ist ferner mit wenigstens einer Radialbohrung versehen, die mit der Axialbohrung (also dem hohlen Innenraum) des Abnahmerohres kommuniziert und die direkt der unteren End-

wicklung des Stators zugewandt ist. Beim Umlaufen des Schmiermittel-Abnahmerohres wird ein Teil des Schmiermittels .durch die Axialbohrung nach oben gefördert und radial durch die genannte Radialbohrung direkt gegen die Innenfläche der unteren Endwicklung des Stators geschleudert, bevor irgendein anderes Element der Motoreinheit berührt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kühlvorrichtung für eine hermetische Motor-Kompressor-Einheit zu schaffen, die einen Teil des Öles aus dem ölsumpf durch ein Schmiermittel-Abnähmerohr nach oben fördert und unmittelbar gegen d ie radial innere ^¹Ia'he der unteren Endwicklung des Stators schleudert, und zwar bevor dieser Anteil des Öles mit anderen Motorkomponenten in Berührung gelangt und von diesen Wärme abführt.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kühlvorrichtung für die untere Endwicklung des Stators einer hermetischen Motor-Kompressor-Einheit zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen läßt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur stellt einen Längsschnitt des unteren Teiles einer hermetischen Motor-Kompressor-Einheit dar.

Wie man im einzelnen sieht, umfaßt dieser untere Teil 2 der Einheit ein äußeres Kompressorgehäuse 4, umschließend einen Rotor 6, der mit einer Kurbelwelle 8 drehfest verbunden ist. Das Gehäuse umschließt ferner einen Stator 10, der innerhalb des Gehäuses 4 fest verankert ist, einen ölsumpf 12, der sich im unteren Bereich des äußeren Gehäuses 4 befindet sowie eine Kühlvorrichtung 14 gemäß der Erfindung.

Die Kurbelwelle δ ist in herkömmlicher Weise innerhalb der Motor-Kompressor-Einheit gelagert. Sie ist mit einer Reihe

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von sich axial hierin erstreckenden Kanälen l6, l3 und 20 zum Heranführen von öl zu den oberen Komponenten der Motor-Kompressor- Einheit 2 ausgerüstet. Der durch die Kanäle l6, l8 und 20 nach oben geförderte ölanteil kehrt durch Schwerkraft im wesentlichen wieder zum ölsumpf 12 zurück.

Der Rotor 6 weist Endringe 22 auf. Stator 10 des Motors hat eine Endxtficklung 24, die sich derart weit nach unüen in das äußere Gehäuse 4 hinein erstreckt, daß sich der untere Endbereich der Endwicklung 24 unterhalb des ölspiegels 26 im ölsumpf 12 befindet.

Die Kühlvorrichtung l4 umfaßt ein Abnahmerohr 28, das einen im wesentlichen zylindrischen Mittelbereich 30 umfaßt, einen unteren konischen Bereich 32, der an den mittleren Bereich anschließt sowie einen oberen Bereich 34, der sich innerhalb des Kanales l6 der Kurbelwelle 8 befindet. Wie dargestellt, zieht sich durch das Abnahmerohr 28 eine Äxialbohrung J>6 hindurch, die mit Kanal l6 der Kurbelwelle 4 in leitender Verbindung steht. Das untere Ende der Axialbohrung 36 hat im konischen Bereich 32 eine öffnung 38, die sich unterhalb des ölspiegels 26 befindet.

Das Abnahmerohr 28 ist ferner mit einer radial angeordneten Bohrung 40 versehen, durch welche ein Anteil des gepumpten Schmiermittels radial nach außen geschleudert wird. Für die Arbeitsweise der Kühlvorrichtung 14 ist die axiale Anordnung der Bohrung 4o im Abnahmerohr 28 ganz wichtig. Die Bohrung ist nämlich derart innerhalb des Abnahmerohres -28 angeordnet, daß sie den radial inneren Flächen 42 der Statorendwicklung unmittelbar gegenüberliegt, und zwar unterhalb der unteren Flächen 44 der Rotorendringe 22. Durch ein derartiges Positionieren der Bohrung 40 im Abnahmerohr 28 befinden sich keinerlei Hindernisse auf dem Wege des Ölsprühstrahles 46; dieser tritt aus der Bohrung 40 aus und wird unmittelbar gegen die radial innere Fläche 42 der Statorendwicklung 24 geschleudert

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Am Boden des Aufiengehäuses 4 ist eine Hülse 48 vorgesehen. Diese 1st koaxial zum Abnahmerohr 28 angeordnet, wobei ein gewisser Abstand belassen ist. Die Hülse 48 dient der Verringerung der Kavitation. Sieist mit einer Mehrzahl von Bohrungen 50 versehen, durch die das öl aus dem ölsumpf 12 in das Innere der Hülse 48 gelangen kann.

Beim Betrieb läuft die Kurbelwelle beim Betätigen der Motor-Kompressor-Einheit 2 um und nimmt hierbei das Abnahmerohr 2c innerhalb der Hülse 48 mit. Sodann wird öl aus dem ölsumpf durch die Axialbohrung 36 nach oben gefördert, wobei ein gewisser Anteil durch die Kanäle l6, l8 und 20 noch weiter nach oben gelangen, um Kompressorkomponenten im oberen Bereich der Motor-Kompressor-Einheit 2 zu schmieren. Das verbleibende, durch Axialbohrung 36 nach oben geförderte Öl wird radial durch Bohrung 40 ausgeschleudert und trifft radial unmittelbar auf den Innenflächen 42 der Statorendwicklung 24 auf. Da die Bohrung 40 'sich unterhalb der unteren Flächen 44 des Ringes befindet, kommt der Ö!-Sprühstrahl 46 mit keinerlei Komponenten der Motor-Kompressor-Einheit zusammen, bevor er die inneren Flächen 42 der Statorendwicklung 24 berührt. Hierdurch wird praktisch jeder potentielle Temperaturanstieg des- ölsprühstrahles 46 vermieden, was ja die Kühlung der Statorendwicklung 24 durch ·' die Kühlvorrichtung 14 verschlechtern würde.

20.09.1983
DrW/MJ

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-40-L e e r s θ i t e

Claims (1)

1. Anwaltsakte: P 1033 - TECUMSEH PRODUCTS

   Tecumseh, V. St. A.

   PATENTANSPRÜCHE

   Hermetische Motor-Kompressor-Einheit mit einem Außengehäu.se, das einen Schmiermittel-Sumpf in seinem unteren Bereich umfaßt, ferner mit-einer drehbar gelagerten Kurbelwelle, die im Gehäuse vertikal angeordnet ist, und mit einem Motor, der einen Stator aufweist, der seinerseits die umlaufende Kurbelwelle umschließt, und .mit einem mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Rotor sowie mit einer Kühlvorrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

   (a) es ist ein Zentrifugal-Schmiermittel-Abnahmerohr (28) vorgesehen, dessen eines Ende mit der Kurbelwelle (8) drehfest verbunden ist, und dessen anderes. Ende sich vertikal gegen den ö'lsumpf (12) hinein erstreckt, und das eine Axialbohrung (40) hat, die oberhalb des ge-

   - nannten anderen Endes (oberhalb des ölsumpfes 12) ange- ■ ordnet ist;

   (b) der Stator (10) hat eine untere Sndwicklung (24), die sich nach unten in das äußere Gehäuse (4) hinein erstreckt und deren radial innere Fläche (42) radial benachbart zum Abnahmerohr (28) und unter Belassung eines Abstandes zu diesem angeordnet ist;

   (c) das Abnahmerohr (28) weist eine Radialbohrung (4o) auf, die mit der Axialbohrung (36) des Abnahmerohres (28) kommuniziert und die der unteren Endwicklung (24) des Stators unmittelbar zugewandt ist, um einen Anteil des

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   durch die Axialbohrung (36) nach oben gepumpten Schmiermittels radial nach außen abzugeben und unmittelbar gegen die radial inneren Flächen (42) der Statorendwicklung (24) zu schleudern, um diese zu kühlen, bevor dieser Anteil des Öles mit jeglichen anderen Teilen des Motors in Berührung gelangt.

   2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Endwicklung (24) des Stators (10) mit einem Bodenbereich in den Schmiermittelsumpf (12) eintaucht.

   j5. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Radialbohrung (40) kleiner als der Durchmesser der Axialbohrung (36) ist.

   4. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrung (40) im Aufnahmerohr (28) axial unterhalb des Rotors (6) angeordnet ist.

   20.09.1983

   DrW/MJ

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