DE3912255A1 - Rotationsverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationsverdichter, beispielsweise der Spiral­ bauart, zur Verdichtung von Kältemittel nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Hermetisch gekapselte Rotationsverdichter lassen sich prinzipiell in zwei Bau­ typen untergliedern. Bei dem einen Bautypen handelt es sich um einen hochdruck­ seitigen Verdichter, bei dem anderen Bautypen um einen niederdruckseitigen Ver­ dichter. Dies bedeutet schlicht und einfach, daß im Falle eines hochdruckseiti­ gen Verdichters der den Verdichtungsbereich antreibende Motor in den Auslaß­ druck bzw. hohen Druck aufweisenden Bereich des hermetischen Gehäuses angeord­ net ist. Im Falle eines niederdruckseitigen Verdichters ist der Motor entspre­ chend in den Ansaugdruck bzw. niedrigen Druck aufweisenden Bereich des herme­ tischen Gehäuses angeordnet. Bei Rotationsverdichtern besteht das generelle Problem, daß verdichtetes Kältemittel dazu neigt, vom Auslaßbereich des herme­ tischen Gehäuses durch den Verdichtungsbereich des Verdichters zur Ansaugseite des hermetischen Gehäuses zu strömen und somit die Niederdruckseite des Ver­ dichters unter Druck zu setzen. Dies kann dadurch ausgeschlossen werden, daß eine Rückwärtsdrehung des Verdichters verhindert wird, so daß Kältemittel nicht durch den Verdichter hindurch zum niederdruckseitigen Bereich des herme­ tischen Gehäuses strömen kann.

Die Rückwärtsdrehung eines Rotationsverdichters wird typischerweise durch den Einsatz eines Rückschlagventils zur Verhinderung einer umgekehrten Strömung des Kältemittels erreicht. Dazu kommen beispielsweise Blattrückschlagventile oder Kugelrückschlagventile in Frage. Ebenso könnte die Rückwärtsdrehung des Ver­ dichters durch den Einsatz eines elektromagnetisch betätigbaren Absperrventils verhindert werden. Ein solches Absperrventil könnte beispielsweise in einer Kälteanlage angeordnet sein, mit der der in Rede stehende Verdichter strömungs­ verbunden ist.

Bei einer mit einem durch ein Rückschlagventil gegen Rückwärtsdrehung gesicher­ ten Verdichter ausgestatteten Anlage tritt dann, wenn der Verdichter aus irgend­ einem Grunde, beispielsweise aufgrund einer falschen Polung des Antriebsmotors, rückwärts dreht, ein zusätzliches Problem auf. Dieses Problem ist bereits in der einen hochdruckseitigen Verdichter betreffenden US-Patentschrift 45 60 330 erkannt worden. In dem hochdruckseitigen Verdichter ist zur Verhinderung von Rückwärtsdrehungen des Verdichters aufgrund eines zwischen einer Auslaßleitung und einer Einlaßleitung auftretenden Druckunterschiedes in der Ansaugleitung ein Rückschlagventil vorgesehen. Im Falle einer vom Antriebsmotor verursachten Rückwärtsdrehung des Verdichters wird jedoch unter Auslaßdruck stehendes Kälte­ mittel von der Ausstoßöffnung zu dem Rückschlagventil in der Ansaugleitung ge­ fördert. Dies führt zu einem äußerst hohen Druck, wodurch der äußere Bereich der später beschriebenen Begrenzungselemente der Förderelemente des Verdichters zerstört werden kann. Die Lösung dieses Problems liegt im Einsatz eines Rück­ schlagventils. Mittels dieses Rückschlagventils kann der anomal hohe Kälte­ mitteldruck zu dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich des hermetischen Gehäuses abgeleitet werden.

Es ist nicht durchführbar, einen in einem hochdruckseitigen Verdichter als Druck­ ausgleichsventil eingesetzten Ventiltyp in einem niederdruckseitigen Verdichter zu verwenden. Wäre beispielsweise das Druckausgleichsventil in der Ansaugleitung des niederdruckseitigen Verdichters angeordnet, würde aufgrund einer Rückwärts­ drehung der Förderelemente des Verdichters unter Auslaßdruck stehendes Kälte­ mittel bei jedem Ausfall des Verdichters das gesamte hermetische Gehäuse aus­ füllen. Dazu wäre erforderlich, daß das gesamte hermetische Gehäuse einschließ­ lich des normalerweise unter Ansaugdruck stehenden Bereiches so konstruiert sein müßte, daß es dem Auslaßdruck des Kältemittels standhält. Dazu wäre ein un­ nötigerweise schweres und teures hermetisches Gehäuse erforderlich. Darüber hinaus wäre bei gewollter oder ungewollter Rückwärtsdrehung der Förderelemente des Verdichters aufgrund einer Rückwärtsdrehung des Antriebsmotors das gesamte hermetische Gehäuse dem unter normalem Auslaßdruck oder unter einem den Aus­ laßdruck überschreitenden Druck stehenden Kältemittel ausgesetzt. Dies könnte dazu führen, daß das hermetische Gehäuse explodiert, wodurch möglicherweise eine Bedienungsperson verletzt wird und hohe Kosten entstehen. Zur Vermeidung einer Explosion des hermetischen Gehäuses wäre es notwendig, ein übermäßig schweres und teures hermetisches Gehäuse vorzusehen. Schließlich wäre es bei einer solchen Ausgestaltung des Verdichters erforderlich, den gesamten Ansaug­ bereich des hermetischen Gehäuses durch den Verdichter auf Ansaugdruck zu bringen, bevor das Druckausgleichsventil zur freien Strömung des Kältemittels aus der Ansaugleitung geöffnet würde. Dies wiederum hätte zur Folge, daß zu Beginn eines jeden Arbeitszyklus des Verdichters unnötige Zeit zur erneuten Verdichtung des Kältemittels erforderlich ist. Dies würde den Wirkungsgrad der Kälteanlage durch unnötige Verzögerung bei einer geforderten Kühlleistung und durch unnötige Kosten beim Wiederverdichten des Kältemittels negativ be­ einflussen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Rotationsverdichter der in Rede stehenden Art anzugeben, bei dem Rückwärtsdrehungen der Förderelemente keine Beschädigung des Verdichters bewirken. Der Verdichter soll dabei geringes Gewicht und eine kostengünstige Konstruktion aufweisen. Die Montage, die Wartung und der Betrieb des Verdichters sollen einfach und dabei wirtschaftlich sein.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch einen Rotationsverdichter mit den Merk­ malen des Anspruches 1 gelöst. Dabei handelt es sich um einen niederdruckseiti­ gen Rotationsverdichter mit einem Druckausgleichsventil. Wenn der Verdichter bzw. die Förderelemente des Verdichters rückwärts drehen, wird an die Ausstoß­ öffnung des Verdichters unter Ansaugdruck stehendes Kältemittel gefördert. Dies wird durch Schaffung eines Strömungspfades für Kältemittel zum Druckausgleich mit einem im Strömungspfad vorgesehenen Druckausgleichsventil erreicht. In dem in den Figuren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in dem in Rede stehenden Strö­ mungspfad ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Kammer angeordnet. Von der Kammer erstrecken sich ein erster Druckausgleichskanal zu einer Quelle mit unter Ansaugdruck stehendem Kältemittel und ein zweiter Druckausgleichskanal zu der Ausstoßöffnung. Innerhalb der als Druckausgleichskammer ausgebildeten Kammer dient ein beweglicher Ventilkörper zum Abdecken und somit Absperren des ersten Druckausgleichskanals, sobald unter Auslaßdruck stehendes Kältemittel über den zweiten Druckausgleichskanal in die Druckausgleichskammer strömt. Der bewegIiche Ventilkörper öffnet den ersten Druckausgleichskanal und gibt dabei die Strömung des unter Ansaugdruck stehenden Kältemittels in die Druckausgleichskammer und durch den zweiten Druckausgleichskanal frei, sobald der Kältemitteldruck im An­ saugbereich des Verdichters den Kältemitteldruck in der Ausstoßöffnung über­ schreitet. Ein solches Druckverhältnis tritt dann auf, wenn der Verdichter bzw. die Förderelemente des Verdichters rückwärts drehen, da dann das Auslaß­ ventil des Verdichters geschlossen ist und der Kältemitteldruck in der Aus­ stoßöffnung im wesentlichen gering wird. In einem solchen Betriebszustand des Verdichters sorgt das Druckausgleichsventil für die Versorgung mit unter Ansaugdruck stehendem Kältemittel und mitgerissenem Schmieröl, so daß den Förderelementen des Verdichters weder Schmieröl noch Kühlung durch strömen­ des Kältemittel entzogen wird.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläute­ rung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung zu verwei­ sen. ln Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Querschnitt einen erfindungsgemäßen niederdruckseitigen Rotations­ verdichter der Spiralbauart,

Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung den Verdichtungsbereich des Rotations­ verdichters aus Fig. 1,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3,

Fig. 4 im Querschnitt, teilweise, den Gegenstand aus Fig. 2,

Fig. 5 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 5-5, wobei der Verdichter normal arbeitet,

Fig. 6 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 5-5, wobei der Verdichter bzw. die Förderelemente des Verdichters rückwärts drehen,

Fig. 7 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 7-7,

Fig. 8 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3, wobei es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel handelt,

Fig. 9 den Gegenstand aus Fig. 8 im Schnitt entlang der Linie 9-9,

Fig. 10 den Gegenstand aus Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie 3-3, wobei es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel handelt und

Fig. 11 den Gegenstand aus Fig. 10 im Schnitt entlang der Linie 11-11.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen erfindungsgemäßen Verdichter 20 für Kälte­ mittel. Bei dem Verdichter 20 handelt es sich um einen in einem hermetischen Gehäuse 22 gekapselten Rotationsverdichter. Fig. 1 zeigt den Verdichter 20 nicht im Detail, zumal dies zum Verständnis der Gestaltung und Funktion des erfindungsgemäßen Verdichters nicht erforderlich ist. Das in den Figuren darge­ stellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verdichters bezieht sich auf einen Rotationsverdichter der Spiralbauart. Jedoch läßt sich der hier zu­ grundeliegende Erfindungsgedanke bei jedem anderen Rotationsverdichter verwirk­ lichen.

Zur weiterführenden Erörterung eines Rotationsverdichters bzw. einer Verdränger­ pumpe der Spiralbauart sowohl bezüglich dessen bzw. deren prinzipieller Arbeits­ weise und Konstruktionsdetails wird auf die US-Patente 8 01 182, 39 24 977, 40 82 484 und 44 15 318 verwiesen.

Innerhalb des hermetischen Gehäuses 22 ist ein feststehendes Förderelement 24 angeordnet. Im feststehenden Förderelement 24 ist ein mittig angeordneter, als Ausstoßöffnung 26 dienender Durchgang vorgesehen. Im Abstand und parallel zu dem feststehenden Förderelement 24 ist ein umlaufendes Förderelement 28 vorge­ sehen. Auf dem feststehenden Förderelement 24 ist ein dort befestigtes evolven­ tenkurvenähnlich verlaufendes Begrenzungselement 30 ausgebildet. Auf dem um­ laufenden Förderelement ist ebenfalls ein evolventenkurvenähnlich verlaufen­ des Begrenzungselement 32 vorgesehen, das zusammen mit dem Förderelement 28 eine umlaufende Bewegung ausführt. Die Begrenzungselemente 30, 32 sind derart auf den Förderelementen 24, 28 angeordnet, daß sie ineinandergreifen und dabei eine Mehrzahl Taschen bilden, deren Volumen zur Mitte der Begrenzungselemente 30, 32 hin abnehmen. Ein Schwenkglied 34 bewirkt eine erzwungene, drehfeste Umlauf­ bewegung des umlaufenden Förderelementes 28.

Das feststehende Förderelement 24 dient desweiteren zur Unterteilung des herme­ tischen Gehäuses in einen unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 und einen unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38. Die Unterteilung des hermetischen Gehäuses 22 in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 und den unter Ansaugdruck stehen­ den Bereich 38 könnte ebenso durch andere Vorrichtungen, beispielsweise durch eine unabhängige Trennwand, erreicht werden. Die Verwendung des feststehenden Förderelementes 24 als Unterteilung des hermetischen Gehäuses 22 ist nur bei­ spielhaft und soll die diesbezüglichen Ausgestaltungsmöglichkeiten nicht ein­ schränken. Eine Ansaugöffnung 40 dient zum Einströmen des Kältemittels in den unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 des hermetischen Gehäuses 22. Eine Aus­ stoßöffnung 42 dient zum Ausstoßen des verdichteten Kältemittels aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 des hermetischen Gehäuses 22.

Der Verdichter 20 wird durch einen in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 des hermetischen Gehäuses 22 angeordneten Elektromotor 50 angetrieben. Zu dem Elektromotor 50 gehören ein Stator 52 und ein Anker 54. Eine Antriebswelle 56 erstreckt sich durch den Anker 54 hindurch und ragt mit ihrem unteren Ende in einen Ölsammelbehälter 58. Am unteren Ende der Antriebswelle 56 ist eine Zen­ trifugalölpumpe 60 vorgesehen. Die Zentrifugalölpumpe fördert Öl aus dem Öl­ sammelbehälter 58 durch einen innerhalb der Antriebswelle 56 ausgebildeten Öl­ kanal 62 nach oben. Das so durch den inneren Ölkanal 62 nach oben geförderte Öl schmiert der Reibung ausgesetzte Oberflächen innerhalb des Verdichters 20, z.B. das untere Hauptlager 64 der Antriebswelle 56. Das Hauptlager 64 der Antriebs­ welle 56 wird von einem am hermetischen Gehäuse 22 befestigten Rahmen 66 ge­ tragen. Der Rahmen 66 weist desweiteren andere Lager und Vorrichtungen auf, die zur Aufnahme bzw. zur Lagerung des umlaufenden Förderelementes 28 erforderlich sind. Die Zentrifugalölpumpe 60, der Elektromotor 50, Bauteile des Elektromo­ tors 50 und Vorrichtungen zur Aufnahme des Elektromotors 50 sind im Detail nicht erläutert, da sie für sich im Stand der Technik allgemein bekannt sind. Anstelle einer Zentrifugalölpumpe könnte ebenso eine Zahnradpumpe od. dgl. verwendet wer­ den.

Der Verdichter 20 weist desweiteren eine Vorrichtung zur Verhinderung eines Rückströmens des Kältemittels von dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 in die Ausstoßöffnung 26 auf. Ein solches Rückströmen des Kältemittels würde dann auftreten, wenn der in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 herrschende Kältemitteldruck den in der Ausstoßöffnung 26 herrschenden Kältemitteldruck über­ schreitet. Vorzugsweise ist dazu ein Auslaßventil 100 vorgesehen. Dieses Auslaß­ ventil 100 ist im allgemeinen auf dem feststehenden Förderelement 24 an die Aus­ stoßöffnung 26 angrenzend angeordnet. Das Auslaßventil 100 könnte als Schwimmer­ ventil, Überdruckventil oder als sonstwie geeignetes Ventil ausgeführt sein.

Das Ventil 100 weist vorzugsweise eine Ventilhubbegrenzung 120, zwei Führungs­ schultern 130 und einen beweglichen Ventilkörper 140 auf. Der Ventilkörper 140 ist zwischen einer die Ausstoßöffnung 26 sperrenden und einer die Ausstoßöffnung 26 freigebenden Position bewegbar. In der freigebenden Position liegt der Ven­ tilkörper 140 an der Ventilhubbegrenzung 120 an, so daß Kältemittel aus der Aus­ stoßöffnung 26 in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 des hermetischen Gehäuses 22 strömen kann. In der die Ausstoßöffnung 26 sperrenden Position deckt der Ventilkörper 140 in abdichtender Weise die Ausstoßöffnung 26 ab und verhin­ dert dadurch eine Strömung des Kältemittels aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 in die Ausstoßöffnung 26 hinein. Wie später noch genauer beschrieben wird, nimmt der bewegliche Ventilkörper 140 seine die Ausstoßöffnung 26 sperren­ de Position unter zwei Betriebsbedingungen des Verdichters 20 ein. Dies ge­ schieht zum einen bei stillstehendem Verdichter 20, zum anderen bei rückwärts­ drehendem Verdichter. Bei dem in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungs­ beispiel ist auf der oberen Oberfläche 190 des feststehenden Förderelementes 24 ein Druckausgleichsventil 200 vorgesehen. Zu dem Druckausgleichsventil 200 ge­ hören ein Ventilgehäuse 220 und ein Ventilkörper 240. Das Ventilgehäuse 220 bildet gemeinsam mit der oberen Oberfläche 190 eine Druckausgleichskammer 210. Innerhalb der Druckausgleichskammer 210 läßt sich der Ventilkörper 240 auf ei­ nen auf dem Ventilkörper 240 wirkenden Druckunterschied hin zwischen einer ge­ öffneten und geschlossenen Position bewegen.

Eine sich mit dem einen Ende in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 des hermetischen Gehäuses 22 und mit dem anderen Ende in die durch das Ventilgehäuse 220 und die obere Oberfläche 190 gebildete Druckausgleichskammer 210 erstrecken­ de Bohrung bildet einen ersten Druckausgleichskanal 260, der eine Kältemittel­ strömung aus dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich 38 in die Druckausgleichs­ kammer 210 ermöglicht. Eine zweite, sich mit dem einen Ende in die durch das Ventilgehäuse 220 und die obere Oberfläche 190 gebildete Druckausgleichskammer 210 und mit dem anderen Ende in die Ausstoßöffnung 26 des feststehenden Förder­ elementes 24 hinein erstreckende Bohrung bildet einen zweiten Druckausgleichs­ kanal 270. Das zweite Ende der zweiten Bohrung schneidet dabei die Ausstoßöff­ nung 26.

Das Ventilgehäuse 220 ist in dem in den Figuren bevorzugten Ausführungsbeispiel durch zwei Führungsbolzen 250 fest mit dem feststehenden Förderelement 24 ver­ bunden. Die Führungsbolzen 250 erstrecken sich durch geeignete Bohrungen 222 hindurch in das Ventilgehäuse 220. Die Fig. 3 und 4 zeigen besonders deutlich die bevorzugte Anordnung der Führungsbolzen 250. Die Führungsbolzen 250 sind an einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses 220 angeordnet, so daß der Ventilkörper 240 zwischen den Führungsbolzen 250 angeordnet ist. Die Füh­ rungsbolzen 250 dienen einerseits der Führung des Ventilkörpers 240 zwischen seiner geöffneten und geschlossenen Position, andererseits der Befestigung des Ventilgehäuses 220. Die Führungsbolzen 220 begrenzen den Bewegungsraum des Ven­ tilkörpers 240 und verhindern so eine Versetzung des Ventilkörpers 240. Des­ weiteren gewährleisten sie eine ordnungsgemäße Abdichtung der der oberen Ober­ fläche 190 ausgebildeten, das obere Ende des ersten Druckausgleichskanals 260 bildenden Öffnung durch den Ventilkörper 240.

In dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Führungsbolzen 250 glatte Führungsbereiche und mit Gewinden ver­ sehene Endbereiche auf. Diese mit Gewinden versehenen Endbereiche der Füh­ rungsbolzen 250 erstrecken sich in in den Figuren nicht gezeigte, im feststehen­ den Förderelement 24 ausgebildete, mit entsprechenden lnnengewinden versehene Bohrungen. Das Ventilgehäuse 220 kann beispielsweise durch Schweißen an der oberen Oberfläche 190 befestigt sein. Ebenso könnte das Ventilgehäuse 220 der­ art an der oberen Oberfläche 190 befestigt sein, daß die Bohrungen 220 für die Führungsbolzen 250 mit einem Innengewinde versehen sind und einen entsprechend mit einem Außengewinde versehenen Bereich der Führungsbolzen 250 aufnehmen, so daß in einem solchen alternativen Ausführungsbeispiel keine Bohrungen in dem feststehenden Förderelement 24 erforderlich sind. Das in den Fig. 1 bis 7 all­ gemein dargestellte Ventilgehäuse 220 weist einen im wesentlichen rechteckigen Körper mit einem sich nach unten bis zum unteren Ende des Ventilgehäuse 220 er­ streckenden Wandbereich 224 auf. Der Wandbereich 224 erstreckt sich bis zu ei­ ner Stirnseite 226, die zur abdichtenden Anlage an der oberen Oberfläche 190 eben ausgebildet ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Ven­ tilgehäuse 220 und der oberen Oberfläche 190 keine gesonderte Dichtung erfor­ derlich. Jedoch könnte zur Verbesserung der Dichtwirkung zwischen dem Ventil­ gehäuse 220 und der oberen Oberfläche 190 eine geeignete Kunststoffdichtung oder ein dichtendes Material, z. B. eine geeignete Dichtschnur verwendet wer­ den.

Wenn das Ventilgehäuse 220 mittels der Führungsbolzen 250 an der oberen Ober­ fläche 190 befestigt ist, ist innerhalb des Ventilgehäuses 220 durch eine im wesentlichen ebene innere Oberfläche 228 und den sich nach unten erstreckenden Wandbereich 224 ein die Druckausgleichskammer 210 umfassender Hohlraum gebildet. Die innere Oberfläche 228 verläuft im wesentlichen parallel zur oberen Ober­ fläche 190 des feststehenden Förderelementes 24 und weist eine Mehrzahl mit dem Ventilkörper 240 kontaktierende Ausstülpungen 230 auf. Die Ausstülpungen 230, dienen als Anschlag für den Ventilkörper 240 in seiner geöffneten Position. In dem in Fig. 7 bevorzugten Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei parallel zu­ einander angeordnete Ausstülpungen 230 vorgesehen, wobei jede der Ausstülpungen 230 geradlinig ausgebildet ist. Obwohl die Ausstülpungen 230 orthogonal zur Längsachse den Ventilkörper 240 verlaufen, könnten sie ebenso parallel zur Längsachse des Ventilkörpers 240 angeordnet sein. Darüber hinaus müssen diese Ausstülpungen 230 nicht geradlinig ausgebildet sein, sie können ebenso als sich nach unten erstreckende halbkugelförmige oder konische Ausformungen aus­ geführt sein.

Der Ventilkörper 240 ist vorzugsweise als im wesentlichen dünnes, planebenes Bauteil mit einander gegenüberliegenden Endbereichen 244 ausgebildet. Jeder dieser Endbereiche 244 weist zwei halbkugelförmige Ausstülpungen 245 mit ei­ nem zwischen den Ausstülpungen 245 vorgesehenen bogenförmigen Bereich 246 auf. Die Ausgestaltung der Endbereiche 244 dient zur engen Anlage an den Führungs­ bolzen 250. Der Radius des bogenförmigen Bereiches 246 des Endbereiches 244 ist so bemessen, daß zur freien Bewegbarkeit des Ventilkörpers 240 zwischen dem Ventilkörper 240 und dem Führungsbolzen 250 ein Spiel von einigen hundertstel Millimetern vorhanden ist. Die Fig. 2 bis 6 zeigen die Anordnung des Ventil­ körpers 240 im Druckausgleichsventil 200.

Im Betrieb ist der Elektromotor 50 eingeschaltet, so daß der Anker 54 und die Abtriebswelle 56 drehangetrieben werden. Diese Drehbewegung wird durch das Schwenkglied 34 in eine bezüglich des feststehenden Förderelementes 24 umlaufen­ de, drehfeste Bewegung des umlaufenden Förderelementes 28 umgewandelt. Die in­ einander eingreifenden feststehenden und umlaufenden, evolventenkurvenähnlich verlaufenden Begrenzungselemente 30, 32 bilden so eine Mehrzahl von Taschen mit sich von den radial äußeren Enden der Begrenzungselemente 30, 32 zur Mitte der Begrenzungselemente 30, 32 hin verringerndem Volumen.

Beim Betrieb des Elektromotors 50 wird Kältemittel aus der in den Figuren nicht ge­ zeigte Kälteanlage durch die Ansaugöffnung 40 in den unter Ansaugdruck stehen­ den Bereich 38 des Verdichters 20 gezogen. Das gasförmige Kältemittel strömt dann durch bzw. über die Bauteile des Elektromotors 50 und reißt mit seiner Strömung einen Teil des im Ölsammelbehälter 58 befindlichen Öles mit. Das mit Öl beladene Kältemittel wird dann in der Mehrzahl der durch die ineinander ein­ greifenden Begrenzungselemente 30, 32 der Förderelemente 24, 28 gebildeten Taschen verdichtet und durch die Ausstoßöffnung 26 ausgestoßen. Das ausge­ stoßene, mit Öl beladene gasförmige Kältemittel drückt den beweglichen Ven­ tilkörper 140 in seine geöffnete Position, wodurch das nunmehr unter Aus­ laßdruck stehende Kältemittel in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 ausgestoßen wird und durch die Ausstoßöffnung 42 in die in den Figuren nicht gezeigte Kälteanlage zurückströmt.

Ein Teil des unter Auslaßdruck stehenden Kältemittels strömt in den zweiten Druckausgleichskanal 270 und von dort aus in die im Ventilgehäuse 220 ausge­ bildete Druckausgleichskammer und füllt diese mit unter Auslaßdruck stehendem Kältemittel auf. Wenn das im ersten Druckausgleichskanal 260 befindliche Kälte­ mittel unter Ansaugdruck steht, wird der Ventilkörper 240 durch die Schwerkraft und den zwischen dem unter Auslaßdruck stehenden Kältemittel und dem unter An­ saugdruck stehenden Kältemittel auftretenden Druckunterschied in seine geschlos­ sene Position gedrückt. In dieser Position verdeckt der Ventilkörper 240 den ersten Druckausgleichskanal 260 in abdichtender Weise und verhindert dabei ei­ nen Kältemittelstrom durch den ersten Druckausgleichskanal 260.

Durch Abschalten des Elektromotors 50 bewegt sich der Ventilkörper 140 unmittel­ bar in seine geschlossene Position, wodurch der Ventilkörper 140 die Ausstoß­ öffnung 26 in abdichtender Weise überdeckt. Dadurch wird ein Rückströmen des Kältemittels von dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich 36 in die Ausstoß­ öffnung 26 verhindert. Das unter Auslaßdruck stehende Kältemittel kann so lange eine Rückwärtsdrehung des umlaufenden Förderelementes 28 bewirken, bis der in der Ausstoßöffnung 26, dem zweiten Druckausgleichkanal 270 und der Druckaus­ gleichskammer 210 in dem Ventilgehäuse 220 herrschende Druck auf einen Wert ab­ gefallen ist, bei dem eine Rückwärtsdrehung des Verdichters nicht mehr möglich ist. Das in den zuvor genannten Bauteilen befindliche Volumen an Kältemitteln ist jedoch recht gering. In diesem Betriebszustand verbleiben sowohl der Ventil­ körper 140 als auch der Ventilkörper 240 in ihren geschlossenen Positionen. Dies liegt an der Wirkung des auf die Ventilkörper 140, 240 wirkenden Drucks in Ver­ bindung mit der auf die Ventikörper 140, 240 wirkenden Schwerkraft.

Im Falle einer ungewollten oder gewollten Rückwärtsdrehung des umlaufenden Förderelementes 28 relativ zum feststehenden Förderelement 24 wirken das feststehende Begrenzungselement 30 und das umlaufende Begrenzungselement 32 als Ausdehnvorrichtung, so daß Kältemittel aus der Ausstoßöffnung 26 heraus gesaugt wird. Der in der Ausstoßöffnung 26 herrschende Kältemittel­ druck wird unter den Ansaugdruck des Kältemittels abgesenkt, so daß Kälte­ mittel aus dem zweiten Druckausgleichskanal 270 und der Druckausgleichs­ kammer 120 abgesaugt wird. Sobald das Kältemittel aus dem zweiten Druck­ ausgleichskanal 270 und aus der Druckausgleichskammer 210 abgesaugt ist, liegt der im Ventilgehäuse 220 herrschende Kältemitteldruck unter dem An­ saugdruck. Der im ersten Druckausgleichskanal 260 herrschende Kältemittel­ druck unterschreitet dann den in der Druckausgleichskammer 210 herrschenden Kältemitteldruck, wodurch der Ventilkörper 240 entlang der Führungsbolzen 250 bis zur Anlage an den Ausstülpungen 230 an seine geöffnete Position ge­ drückt wird. Das so aus dem ersten Druckausgleichskanal 260 in die im Ventil­ gehäuse 220 ausgebildete Druckausgleichskammer 210 strömende Kältemittel strömt durch das Ventilgehäuse 220 über den zweiten Druckausgleichskanal 270 in die Ausstoßöffnung 26, wodurch Kältemittel zu den Begrenzungselementen 30, 32 ge­ fördert wird. Dieses ölbeladene Kältemittel sorgt für eine Schmierung der Be­ grenzungselemente 30, 32 und verhindert so eine Beschädigung der Begrenzungsele­ mente 30, 32 aufgrund mangelnder Schmierung. Zusätzlich wird so eine Beschädi­ gung der Begrenzungselemente 30, 32 aufgrund extrem niedriger Drücke an den inneren Enden der Begrenzungselemente 30, 32 durch Versorgung der von den Be­ grenzungselementen 30, 32 gebildeten Taschen mit Kältemittel verhindert.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeipiel des erfindungsgemäßen Verdichters. Das Druckausgleichsventil 200 a ist an der oberen Oberfläche 190 a des feststehenden Förderelementes 24 a angeordnet. Wie in dem zuvor erörterten bevorzugten Ausführungsbeispiel gehört zu dem Druckausgleichsventil 200 a ein Ventilgehäuse 220 a. Das Ventilgehäuse 220 a bildet zusammen mit der oberen Ober­ fläche 190 a eine Druckausgleichskammer, in der ein Ventilkörper 240 a zwischen seiner geöffneten und geschlossenen Position bewegbar ist. Das Ventilgehäuse 220 a ist durch zwei Führungsbolzen 250 a mit dem feststehenden Förderelement 24 a verbunden. Die Führungsbolzen 250 a erstrecken sich durch in dem Ventilgehäuse 220 a vorgesehene Bohrungen 222 a für die Führungsbolzen 250 a. ln dem Ventil­ gehäuse 220 a sind zwei Schraubenfedern 280 a angeordnet. Jede dieser Schrauben­ federn 280 a ist koaxial um jeweils einen der Führungsbolzen 250 a zwischen den Ventilkörper 240 a und dem Ventilgehäuse 220 a angeordnet. Alternativ dazu könn­ te anstelle der Schraubenfeder 280 a eine Blattfeder oder eine einzige Schrau­ benfeder zwischen den Führungsbolzen 250 a angeordnet sein. Die Schraubenfedern 280 a drücken den Ventilkörper 240 a in seine geschlossene Position. Vorzugsweise weisen die Schraubenfedern 280 a eine geringe Federkonstante k zur Erzeugung ei­ ner geringstmöglichen, den Ventilkörper 240 a in seine geschlossene Position drüc­ kende Kraft auf. Dadurch läßt sich der Ventilkörper 240 auf Änderungen der Kälte­ mitteldrücke schnell in die geschlossene Position verbringen.

Im Betrieb ist der zuvor als zweites Ausführungsbeispiel vorgestellte Verdich­ ter ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Schraubenfedern 280 a be­ wirken jedoch, daß der Ventilkörper 240 a dann in seiner geschlossenen Position verbleibt oder in seine geschlossene Position zurückkehrt, wenn der in der Aus­ stoßöffnung 26 a herrschende Kältemitteldruck zusammen mit dem von den Schrau­ benfedern 280 a auf den Ventilkörper 240 a ausgeübten Druck den Ansaugdruck des Kältemittels überschreitet.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Rotationsverdichters. Das Ventilgehäuse 220 b weist in der Druckausgleichs­ kammer ausgebildete integrale Führungsbereiche 225 b auf. Die Führungsbereiche 225 b sind integraler Bestandteil der sich nach unten erstreckenden Wandung 244 b, liegen in derselben Ebene wie die Stirnseite 226 b der Wandung 244 b und verlau­ fen parallel zu der inneren Oberfläche 228 b. Die Führungsbereiche 225 b sind vorzugsweise halbzylindrisch mit einer Achse parallel zu den Achsen der sich durch das Ventilgehäuse 220 b erstreckenden Bohrungen 222 b für die Führungsbol­ zen ausgebildet. Im Betrieb ist dieses Ausführungsbeispiel identisch mit dem zuvor erörterten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotationsverdich­ ters. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch keine Führungsbolzen 250 b er­ forderlich. Es können zur Befestigung des Ventilgehäuses 220 b Standardschrauben verwendet werden. Ebenso könnte das Ventilgehäuse 220 b mittels Epoxidharz mit dem feststehenden Förderelement 24 b verbunden werden. Somit wäre ein solches Ausführungsbeispiel bezüglich der Großserienfertigung kostengünsti­ ger.

Die Bauteile des Druckausgleichsventils 200 sind vorzugsweise aus geeig­ neten Stahllegierungen hergestellt. Es ist zwar möglich, das Ventilgehäuse 220 insgesamt durch spanabhebende Bearbeitung herzustellen, jedoch wird das Ventilgehäuse 220 vorzugsweise geschmiedet, gegossen oder pulvermetal­ lurgisch hergestellt. Die Bohrungen 222 und die Stirnseite 226 des Wandbe­ reichs 224 werden entweder gebohrt oder gefräst. Der Ventilkörper 240 wird vorzugsweise durch Gesenkpressen hergestellt, obwohl der Ventilkörper 240 ebenso durch Gießen oder Schmieden herstellbar ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Druckausgleichskanal 260 in einem Winkel von 55° zur Vertikalen angeordnet. Der zweite Druckaus­ gleichskanal 270 ist in einem Winkel von 37° zur Vertikalen angeordnet. Die Winkel der Druckausgleichskanäle zur Vertikalen können innerhalb eines an­ gemessenen Bereiches verändert werden. Dabei muß lediglich sichergestellt werden, daß die Enden der Druckausgleichskanäle so angeordnet sind, daß das Kältemittel ungehindert strömen kann.

Bei einem Rotationsverdichter nach der vorliegenden Erfindung ist auf ein­ fache und preiswerte Weise verhindert, daß bei ungewollter oder gewollter Rückwärtsdrehung eine Beschädigung des Verdichters stattfinden kann. Des­ weiteren bietet die vorliegende Erfindung dahingehend Vorteile, daß nur geringe oder überhaupt keine Einstellarbeiten bzw. lnstandhaltungsarbei­ ten erforderlich sind. Desweiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Rotations­ verdichter im wesentlichen kein Versagen aufgrund von Materialermüdung auf­ treten, da hier keine elastomeren oder andere Komponenten gedehnt oder ge­ bogen werden und dabei ermüden. Schließlich weist der erfindungsgemäße Ro­ tationsverdichter ein geringes Gewicht auf, was sich nicht nachteilig auf den Wirkungsgrad des Verdichters aufwirkt.

Claims (17)

1. Rotationsverdichter zur Verdichtung von Kältemittel mit einen hermetischen Gehäuse (22), einem in dem Gehäuse (22) angeordneten, den Verdichter (20) in einen unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) und einen unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) unterteilenden feststehenden Förderelement (24, 24 a, 24 b) und einem umlaufenden, drehfesten Förderelement (28), wobei das fest­ stehende Förderelement (24, 24 a, 24 b) eine sich durch das Förderelement (24, 24 a, 24 b) hindurch erstreckende Ausstoßöffnung (26, 26 a) zum Ausstoßen von Kältemittel in den unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) aufweist, und mit einer Vorrichtung zur Verhinderung des Rückströmens von Kältemittel aus dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) in die Ausstoßöffnung (26, 26 a), dadurch gekennzeichnet, daß ein im Förderelement (24, 24 a, 24 b) ausgebildeter, sich durch das Förderelement (24, 24 a, 24 b) hin­ durch erstreckender, die Ausstoßöffnung (26, 26 a) mit unter Ansaugdruck stehendem Kältemittel strömungsverbindender erster Druckausgleichskanal (260, 260 a) und eine Absperrvorrichtung zur Verhinderung einer Kältemittel­ strömung durch den Druckausgleichskanal (260, 260 a) vorgesehen sind, daß die Absperrvorrichtung im Strömungspfad des durch den Druckausgleichskanal (260, 260 a) strömenden Kältemittels angeordnet ist und derart auf Kälte­ mitteldruck anspricht, daß bei korrekter Drehzahl des Verdichters - bei der der Auslaßdruck des Kältemittels größer ist als der Ansaugdruck des Kältemittels - die Kältemittelströmung durch den Druckausgleichskanal (260, 260 a) mittels der Absperrvorrichtung abgesperrt ist und daß bei rückwärts­ drehendem Verdichter (20) - wenn der Auslaßdruck des Kältemittels geringer ist als der Ansaugdruck des Kältemittels - der Druckausgleichskanal (260, 260 a) geöffnet ist und unter Ansaugdruck stehendes Kältemittel zur Aus­ stoßöffnung (26, 26 a) strömen kann.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem fest­ stehenden Förderelement (24, 24 a, 24 b) ein evolventenkurvenähnlich ver­ laufendes, vom Förderelement (24, 24 a, 24 b) abragendes erstes Begrenzungs­ element (30, 30 a) ausgebildet ist, auf dem umlaufenden Förderelement (28) ein evolventenkurvenähnlich verlaufendes, vom Förderelement (28) abragen­ des zweites Begrenzungselement (32, 32 a) ausgebildet ist und die Begrenzungs­ elemente (30, 30 a, 32, 32 a) ineinander eingreifen.

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum An­ trieb des umlaufenden Förderelements (28) eine in dem unter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) des Verdichters (20) angeordnete Antriebsvorrich­ tung (50) vorgesehen ist.

4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckausgleichskanal (260, 260 a) mit einem Einlaß in den un­ ter Ansaugdruck stehenden Bereich (38) des Verdichters (20) öffnet.

5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckausgleichskanal (260, 260 a) mit einem Auslaß in den un­ ter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) des Verdichters (20) öffnet.

6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung in dem unter Auslaßdruck stehenden Bereich (36) des Verdichters (20) auf einer Oberfläche (190, 190 a) des feststehenden Förderelements (24, 24 a, 24 b) angeordnet ist.

7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung einen auf Kältemitteldruck ansprechenden, zwi­ schen einer den ersten Druckausgleichskanal (260, 260 a) freigebenden und einer den ersten Druckausgleichskanal (260, 260 a) absperrenden Position frei beweglichen Ventilkörper (240, 240 a) aufweist.

8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absperren des ersten Druckausgleichskanals (260, 260 a) der Ventilkörper (240, 240 a) an der Oberfläche (190, 190 a) des feststehenden Förderelementes (24, 24 a, 24 b) zur Anlage kommt.

9. Verdichter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ sperrvorrichtung eine den Ventilkörper (240, 240 a) in seine den ersten Druckausgleichskanal (260, 260 a) absperrende Position drückende Einrich­ tung aufweist.

10. Verdichter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Förderelement (24, 24 a, 24 b) ein den Ventilkörper (240, 240 a) aufnehmendes Ventilgehäuse (220, 220 a, 220 b) vorgesehen ist.

11. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil­ gehäuse (220, 220 a, 220 b) und die Oberfläche (190, 190 a) des feststehen­ den Förderelementes (24, 24 a, 24 b) gemeinsam eine Druckausgleichskammer (210) bilden.

12. Verdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druck­ ausgleichskammer (210) eine Vorrichtung zur Begrenzung der Bewegbarkeit des Ventilkörpers (240, 240 a) vorgesehen ist.

13. Verdichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich­ tung zur Begrenzung der Bewegbarkeit des Ventilkörpers (240, 240 a) eine dem Ventilkörper (240, 240 a) zwischen seiner den ersten Druckausgleichs­ kanaI (260, 260 a) freigebenden und schließenden Stellung führende Ein­ richtung (250, 250 a, 250 b) aufweisen.

14. Verdichter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Begrenzung der Bewegbarkeit des VentiIkörpers (240, 240 a) eine Ventilhubbegrenzung (120) aufweist.

15. Verdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (240, 240 a) in der Druckausgleichskammer (210) ange­ ordnet ist.

16. Verdichter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im feststehenden Förderelement (24, 24 a, 24 b) ein sich von der Ausstoß­ öffnung (26, 26 a) zum Ventilgehäuse (220, 220 a, 220 b) durch das Förderele­ ment (24, 24 a, 24 b) hindurch erstreckender zweiter Druckausgleichskanal (270, 270 a) vorgesehen ist.

17. Verdichter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der den ersten Druckausgleichskanal (260, 260 a) freigebenden Position des Ventil­ körpers (240, 240 a) Kältemittel vom ersten Druckausgleichskanal (260, 260 a) über die Druckausgleichskammer (210) zum zweiten Druckausgleichs­ kanal (270, 270 a) geleitet wird und so unter Ansaugdruck stehendes Kälte­ mittel zur Ausstoßöffnung (26, 26 a) strömt.