EP1348077A1 - Kältemittelverdichter - Google Patents

Kältemittelverdichter

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Publication number
EP1348077A1
EP1348077A1 EP01272665A EP01272665A EP1348077A1 EP 1348077 A1 EP1348077 A1 EP 1348077A1 EP 01272665 A EP01272665 A EP 01272665A EP 01272665 A EP01272665 A EP 01272665A EP 1348077 A1 EP1348077 A1 EP 1348077A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radial bearing
rotor
refrigerant compressor
section
compressor according
Prior art date
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Granted
Application number
EP01272665A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1348077B1 (de
Inventor
Rolf Dieterich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Original Assignee
Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG filed Critical Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Publication of EP1348077A1 publication Critical patent/EP1348077A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1348077B1 publication Critical patent/EP1348077B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008—Hermetic pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type

Definitions

  • the invention relates to a refrigerant compressor, comprising an overall housing, an electric motor arranged in the overall housing with a stator and a rotor seated on a drive shaft, a screw compressor arranged in the overall housing, the one compressor screw of which sits on the drive shaft and which is located between the rotor by a first radial bearing and the compressor screw and a second radial bearing arranged on a side of the compressor screw opposite the first radial bearing is rotatably mounted in the overall housing.
  • the rotor With a refrigerant compressor of this type, the rotor is usually seated on a section of the drive shaft which projects freely from the first radial bearing on a side opposite the compressor screw, which means that a great deal of effort has to be made in order not to include this freely projecting section of the drive shaft act large moments that lead to a gap between the rotor and the stator is reduced to zero and thus the rotor touches the stator, especially when asymmetric forces occur on the rotor.
  • the invention is therefore based on the object of improving a refrigerant compressor of the generic type in such a way that the risk of the stator being touched by the rotor no longer occurs.
  • This object is achieved according to the invention in a refrigerant compressor of the type described in the introduction in that the drive shaft is supported in the overall housing by a third radial bearing, which is arranged on a side of the rotor opposite the first radial bearing, and in that one is located between the first radial bearing and the third radial bearing extending drive section of the drive shaft misalignment between the three radial bearings is designed to compensate.
  • the drive section between the first radial bearing and the third radial bearing is designed as a section that compensates for misalignment, that is to say, in the area of the third radial bearing relative to the first radial bearing transverse to an axis is movable so that the smallest possible undesirable constraining forces act on the third radial bearing.
  • the third radial bearing also allows a defined support of the drive shaft in such a way that contact of the rotor and stator of the electric motor can be avoided despite bending moments that occur, for example when the electric motor starts up. This could be achieved, for example, in that the drive section can be moved transversely to its axis in any partial area, this movement being able to be implemented, for example, by an articulated section within the drive section.
  • At least part of the drive section is designed to be flexible.
  • an outer diameter of the drive section is selected so that the maximum torque applied by the electric motor can be transmitted to the screw compressor and thus the rotary drive of the screw compressor is ensured.
  • a dimensioning specification of the outer diameter of the drive section such that it still has the required bending elasticity results from the fact that an outer diameter of at least part of the drive section is less than a fifth of the rotor length, better still less than a sixth of the rotor length.
  • the solution according to the invention in particular creates the possibility of using long rotors and thus inexpensive electric motors, the rotor length in such long rotors preferably being equal to or greater than 1.7 times the outer diameter of the rotor, more preferably equal to or larger than twice the outer diameter of the rotor.
  • the third radial bearing is held by a cover of the entire housing.
  • a bearing mount for the third radial bearing and integrating it into the overall housing in such a way that the structure of the overall housing can be implemented in a structurally simple manner.
  • the third radial bearing is also preferably designed as roller bearings.
  • the drive shaft is provided with a lubricant channel leading to the third radial bearing.
  • the lubricant channel is expediently designed such that it also leads to the first and second radial bearings.
  • the most varied of options are conceivable. For example, it would be conceivable to divide the entire housing so that the screw compressor and the electric motor are arranged in separate housing sections.
  • the overall housing has a central section, in which the compressor screw and the stator are arranged with the rotor of the electric motor and which is closed on the electric motor side by a housing cover and closed on the housing cover by an attachable housing end section is.
  • a compressor housing of the screw compressor is arranged in the central section, so that the compressor housing itself can be positioned relative to the central section with great precision.
  • Such a solution is particularly favorable if the compressor housing is molded in one piece into the central section.
  • An advantageous solution provides that a bearing holder of the first radial bearing is arranged in the central section.
  • This bearing receptacle is preferably also integrally molded into the central section.
  • stator of the electric motor it is particularly expedient if a receptacle for the stator of the electric motor is provided in the central section, the receptacle for the stator preferably also being formed in one piece in the central section.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a refrigerant compressor according to the invention.
  • An exemplary embodiment of a refrigerant compressor according to the invention designated overall as 10 in FIG. 1, comprises an overall housing 12, which comprises a central section 14, a housing cover 18 arranged on one side 16 of the central section 14 and a housing end section 22 arranged on an opposite side 20 of the central section 14 is formed.
  • a screw compressor designated as a whole by 24, is arranged in the central section 14 of the overall housing 12, which usually comprises two compressor screws, of which a compressor screw 26 can be seen, which in turn is arranged in a rotating manner in a compressor housing 28, the compressor housing 28 being integral in the central section 14 is molded and extends from an inlet 30 to an outlet 32.
  • the compressor screw 26 in turn sits on a drive shaft designated as a whole by 34, which extends with its longitudinal axis 36 coaxially to the compressor chtersch 26 and on both sides beyond it, namely via an inlet-side end 38 of the compressor screw 26 with a first bearing section 40 and beyond an outlet-side end 42 of the compressor screw 26 with a second bearing section 44.
  • the first bearing section 40 of the drive shaft 34 is rotatably supported by a first radial bearing 50 in the central section 14, the first radial bearing 50 being seated in a first bearing receptacle 52, which in turn is integrally molded into the central section 40 and forms an inlet-side closure of the compressor housing 28 ,
  • the second bearing section 44 is rotatably supported by a second radial bearing 54, the second radial bearing 54 being arranged in a second bearing receptacle 56, which in turn is provided in the housing end section 22 and is part of an outlet-side closure body 58 of the compressor housing 28, which also has an outlet channel 60 having.
  • the outlet-side closing body 58 is fixedly connected to the central section 14 and the compressor housing 28 via the fixing of the housing end section 22, the central section 14 and the housing end section 22 being separable by a common parting plane 62, which at the same time also a parting plane 62 between the compressor housing 28 in Central portion 14 and the outlet-side closure body 58 in the housing end portion 22.
  • the drive shaft 34 extends beyond the first bearing section 40 on a side opposite the compressor screw 26 and forms a drive section 64, which in turn is an intermediate section 66 directly adjoining the first bearing section 40 and a rotor section 68 and finally, following the rotor section 68, has a third bearing section 70 which is supported by a third radial bearing 72 in a third bearing receptacle 74, which in turn is integrally formed on the housing cover 18 and is fixed to the central section 14 via the housing cover 18.
  • a rotor On the rotor section 68 there is in total a rotor, designated as a whole, with 80 of an electric motor 82, which is enclosed by a stator 84, which in turn is fixedly arranged in the central section 14 and on both sides - as seen in the direction of the axis 36 - carries windings 86 and 88 ,
  • the rotor 80 has a rotor length RL in the direction parallel to the axis 36 of the drive shaft 34 and radially to the axis 36 an inner rotor diameter RI which corresponds to the outer diameter of the rotor section 68.
  • the rotor preferably has a rotor length RL which is at least 1.7 times, preferably more than twice the outer rotor diameter RA.
  • the rotor inner diameter RI is less than a fifth, even better less than a sixth, of the rotor length RL.
  • the drive shaft 34 is designed such that the third bearing section 70 has an outside diameter that is smaller than an outside diameter of the rotor section 68 and the outside diameter of the rotor section 68 is smaller than an outside diameter of the intermediate section 66, which in turn corresponds approximately in its outer diameter that of the first bearing section 40.
  • the diameter of the bearing section 34 and thus also the diameter of the bearing section 40 must be substantially larger than in the present solution for reasons of strength be carried out.
  • the inside diameter of the first radial bearing 50 can be made comparatively smaller, which enables the use of a radial bearing with a larger load rating (and thus a longer service life) or a shorter and cheaper bearing with a comparable load rating.
  • the outer diameter of the rotor section 68 and the outer diameter of the intermediate section 66 are the same size, so that preferably the outer diameter of the intermediate section 66 is also less than a fifth, more preferably less than a sixth, of the rotor length RL.
  • the alignment of the drive shaft 34 is predetermined by the first radial bearing 50 and the second radial bearing 54 due to the necessity of the precise mounting of the compressor screw 26 in the compressor housing 28, which are preferably designed as roller bearings, the second radial bearing 54 also being designed as an axial bearing ,
  • the entire drive shaft 34 is thus defined by the first radial bearing 50 and the second radial bearing 54 in their orientation relative to the entire housing 12 and thus also to the central section 14 of the same.
  • the rotor 80 of the electric motor 82 has a significant weight and can also be subjected to forces asymmetrical to the axis 36 when the electric motor 82 is running, in particular when starting up within the stator 84, acts on the drive section 64, in particular the rotor section 68 considerable bending moment, which leads to the fact that a gap S between the rotor 80 and the stator 84 cannot be maintained under high forces and thus the rotor 80 touches the stator 84 could.
  • the third radial bearing 72 is provided, which, however, represents a geometrical over-determination of the drive shaft 34 with regard to the alignment thereof by the radial bearings 50 and 54, in particular since such a third radial bearing 72 with misalignment relative to the other radial bearings 50 and 54 is always present is arranged, even if these misalignments are also small.
  • the drive section 64 in particular the intermediate section 66 of the same, is designed such that it is resiliently transverse to the axis 36, as a result of which a determination of the alignment of the drive shaft 34 by a total of three radial bearings 50, 54 and 72 can be avoided.
  • the intermediate section 66 is preferably dimensioned such that it is still able to transmit the entire torque applied by the rotor 80, but is flexible with respect to bending moments directed transversely to the axis 36, that this resilient flexibility of the intermediate section 66 is sufficient to the to compensate for misalignments of the third radial bearing 72 relative to the first and second radial bearings 50, 54 by a movement transverse to the axis 34, and to avoid large constraining forces.
  • the bending elasticity of the intermediate section 66 can be most easily determined by a diameter thereof which is preferably less than a fifth, more preferably less than a sixth, of the rotor length RL, it being possible in the solution according to the invention to use rotors 80 with a large rotor length RL , since the bending moments occurring due to this rotor length RL as well as the bending moments when the electric motor starts by the third, which additionally supports the drive shaft 34 Radial bearing 72 are intercepted and thus the gap S between the rotor 80 and the stator 84 can be kept small without the risk that the rotor 80 and the stator 84 touch.
  • the present invention makes it possible to use rotors 80 with a rotor length RL which is greater than 1.7 times the outer rotor diameter RA, even better than twice, even better than 2.1 times the outer rotor diameter RA.
  • the drive shaft 34 is preferably provided with a continuous lubricant channel 90, which is designed such that it over the corresponding bearing sections 40, 44 and 70 the respective radial bearings 50, 54 and 72 supplied with lubricant.

Landscapes

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Description

Kältemittelverdichter
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter, umfassend ein Gesamtgehäuse, einen in dem Gesamtgehäuse angeordneten Elektromotor mit einem Stator und einen auf einer Antriebswelle sitzenden Rotor, einen in dem Gesamtgehäuse angeordneten Schraubenverdichter, dessen eine Verdichterschraube auf der Antriebswelle sitzt, die durch ein erstes Radiallager zwischen dem Rotor und der Verdichterschraube und ein zweites, auf einer dem ersten Radiallager gegenüberliegenden Seite der Verdichterschraube angeordnetes Radiallager in dem Gesamtgehäuse drehbar gelagert ist.
Bei einem derartigen ausgebildeten Kältemittelverdichter sitzt der Rotor üblicherweise auf einem ausgehend vom ersten Radiallager auf einer der Verdichterschraube gegenüberliegenden Seite frei überkragenden Abschnitt der Antriebswelle, was dazu führt, daß ein hoher Aufwand betrieben werden muß, um auf diesen frei überkragenden Abschnitt der Antriebswelle nicht mit zu großen Momenten einzuwirken, die dazu führen, daß ein Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator auf Null verringert wird und somit der Rotor den Stator berührt, insbesondere beim Auftreten von asymmetrischen Kräften auf den Rotor.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kältemittelverdichter der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß die Gefahr des Berührens des Stators durch den Rotor nicht mehr auftritt. Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittelverdichter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebswelle in dem Gesamtgehäuse durch ein drittes Radiallager gelagert ist, welches auf einer dem ersten Radiallager gegenüberliegenden Seite des Rotors angeordnet ist, und daß ein sich zwischen dem ersten Radiallager und dem dritten Radiallager erstreckender Antriebsabschnitt der Antriebswelle Fluchtungsfehler zwischen den drei Radiallagern ausgleichend ausgebildet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß an sich das Vorsehen eines dritten Radiallagers für die Antriebswelle eine Überbestimmung in der Lagerung der Antriebswelle zur Folge hätte, da die Antriebswelle aufgrund zweier Radiallager, nämlich der beiderseits der Verdichterschraube angeordneten Radiallager, hinsichtlich ihrer Ausrichtung relativ zum Gesamtgehäuse eindeutig bestimmt ist, so daß, wenn man davon ausgeht, daß das dritte Radiallager nicht ohne Fluchtungsfehler zu den beiden anderen Radiallagern angeordnet werden kann, stets die Radiallager, durch durch den Fluchtungsfehler bedingte Zwangskräfte beaufschlagt sind.
Dieses Problem der überbestimmten Lagerung der Antriebswelle wird nun auch erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antriebsabschnitt zwischen dem ersten Radiallager und dem dritten Radiallager als den Fluchtungsfehler ausgleichender Abschnitt ausgebildet ist, das heißt, insoweit im Bereich des dritten Radiallagers gegenüber dem ersten Radiallager quer zu einer Achse beweglich ist, so daß möglichst geringe unerwünschte Zwangskräfte auf das dritte Radiallager wirken. Gleichzeitig erlaubt das dritte Radiallager aber auch eine definierte Abstützung der Antriebswelle derart, daß eine Berührung von Rotor und Stator des Elektromotors trotz auftretender Biegemomente, beispielsweise beim Anlaufen des Elektromotors, vermieden werden kann. Dies wäre beispielsweise dadurch erreichbar, daß der Antriebsabschnitt in irgendeinem Teilbereich sich quer zu seiner Achse bewegen läßt, wobei diese Bewegung beispielsweise durch einen gelenkigen Abschnitt innerhalb des Antriebsabschnitts realisierbar wäre.
Da jedoch aufgrund der großen zu übertragenden Drehmomente ein mechanisches Gelenk nur mit großem Aufwand zu realisieren ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß zumindest ein Teil des Antriebsabschnitts biegeelastisch ausgebildet ist.
Eine derartige biegeelastische Ausbildung ist beispielsweise über den gesamten Antriebsabschnitt möglich. Besonders günstig ist es jedoch, wenn ein zwischen dem ersten Radiallager und dem Rotor liegender Zwischenabschnitt biegeelastisch ausgebildet ist, da dieser sich im wesentlichen unmittelbar an das erste Radiallager anschließende Zwischenabschnitt in einfacher Weise so ausgebildet werden kann, daß er die notwendige Biegeelastizität zum Ausgleich der Fluchtungsfehler des dritten Radiallagers aufweist.
Trotz des biegeelastischen Verhaltens ist es jedoch im Rahmen der Erfindung wesentlich, daß ein Außendurchmesser des Antriebsabschnitts so gewählt ist, daß das maximal vom Elektromotor aufgebrachte Drehmoment auf den Schraubenverdichter übertragbar ist und somit der Drehantrieb des Schraubenverdichters sichergestellt ist.
Eine Dimensionierungsvorschrift des Außendurchmessers des Antriebs- abschnitts derart, daß dieser noch die erforderliche Biegeelastizität aufweist, ergibt sich daraus, daß ein Außendurchmesser zumindest eines Teils des Antriebsabschnitts kleiner als ein Fünftel der Rotorlänge, noch besser kleiner als ein Sechstel der Rotorlänge ist. Die erfindungsgemäße Lösung schafft insbesondere die Möglichkeit, lange Rotoren und somit preisgünstige Elektromotoren einzusetzen, wobei bei derartigen langen Rotoren die Rotorlänge vorzugsweise gleich oder größer als der 1,7-fache Rotoraußendurchmesser, noch besser gleich oder größer als der doppelte Rotoraußendurchmesser ist.
Damit sind insbesondere Elektromotoren einsetzbar, die trotz ihrer Leistung kostengünstig sind.
Hinsichtlich der Anordnung des dritten Radiallagers wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. Beispielsweise wäre es denkbar, für das dritte Radiallager eine separate Lageraufnahme vorzusehen.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn das dritte Radiallager von einem Deckel des Gesamtgehäuses gehalten ist. Damit besteht eine sehr einfache Möglichkeit, eine Lageraufnahme für das dritte Radiallager zu realisieren und so in das Gesamtgehäuse zu integrieren, daß der Aufbau des Gesamtgehäuses konstruktiv einfach realisierbar ist.
Hinsichtlich der Ausbildung der Radiallager wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, die Lager als Wälz- oder Gleitlager auszubilden.
Da jedoch das erste und das zweite Radiallager aufgrund der präzisen Führung der Verdichterschraube vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet sind, ist auch vorzugsweise das dritte Radiallager als Wälzlager ausgebildet. Hinsichtlich der Schmierung des Radiallagers wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Antriebswelle mit einem zum dritten Radiallager führenden Schmiermittelkanal versehen ist.
Zweckmäßigerweise ist der Schmiermittelkanal so ausgebildet, daß er auch zu dem ersten und dem zweiten Radiallager führt.
Hinsichtlich des Aufbaus des Gesamtgehäuses sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise wäre es denkbar, das Gesamtgehäuse so zu teilen, daß der Schraubenverdichter und der Elektromotor in separaten Gehäuseabschnitten angeordnet sind.
Eine besonders günstige konstruktive Lösung sieht jedoch vor, daß das Gesamtgehäuse einen Zentralabschnitt aufweist, in welchem die Verdichterschraube und der Stator mit dem Rotor des Elektromotors angeordnet sind und welcher auf Seiten des Elektromotors durch einen Gehäusedeckel abgeschlossen ist und dem Gehäusedeckel gegenüberliegend durch einen aufsetzbaren Gehäuseendabschnitt abgeschlossen ist.
Eine derartige Lösung hat den großen Vorteil, daß damit in einfacher und zweckmäßiger Weise eine Montage des gesamten Kältemittelverdichters erfolgen kann.
Besonders günstig ist es dabei, wenn ein Verdichtergehäuse des Schraubenverdichters in dem Zentralabschnitt angeordnet ist, so daß das Verdichtergehäuse selbst in großer Präzision relativ zum Zentralabschnitt positioniert werden kann. Besonders günstig ist eine derartige Lösung, wenn das Verdichtergehäuse einstückig in den Zentralabschnitt eingeformt ist.
Hinsichtlich der Anordnung der Lageraufnahmen wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß eine Lageraufnahme des ersten Radiallagers in dem Zentralabschnitt angeordnet ist.
Vorzugsweise ist auch diese Lageraufnahme einstückig in den Zentralabschnitt eingeformt.
Hinsichtlich des Vorsehens einer zweiten Lageraufnahme für das zweite Radiallager wurden ebenfalls noch keine näheren Angaben gemacht. So ist es vorteilhaft, wenn die zweite Lageraufnahme in dem Gehäuseendabschnitt angeordnet ist, da ein derartiges Anordnen der zweiten Lageraufnahme einen einfachen Zusammenbau ermöglicht.
Schließlich wurde hinsichtlich einer Aufnahme des Stators des Elektromotors ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. Besonders günstig ist es, wenn eine Aufnahme für den Stator des Elektromotors in dem Zentralabschnitt vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Aufnahme für den Stator ebenfalls einstückig in dem Zentralabschnitt ausgebildet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines als Ganzes mit 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters umfaßt ein Gesamtgehäuse 12, welches aus einem Zentralabschnitt 14, einem auf einer Seite 16 des Zentralabschnitts 14 angeordneten Gehäusedeckel 18 und einem an einer gegenüberliegenden Seite 20 des Zentralabschnitts 14 angeordneten Gehäuseendabschnitt 22 gebildet ist.
In dem Zentralabschnitt 14 des Gesamtgehäuses 12 ist ein als Ganzes mit 24 bezeichneter Schraubenverdichter angeordnet, welcher üblicherweise zwei Verdichterschrauben umfaßt, von denen eine Verdichterschraube 26 erkennbar ist, die ihrerseits in einem Verdichtergehäuse 28 rotierend angeordnet sind, wobei das Verdichtergehäuse 28 einstückig in den Zentralabschnitt 14 eingeformt ist und sich von einem Einlaß 30 bis zu einem Auslaß 32 erstreckt.
Die Verdichterschraube 26 sitzt ihrerseits auf einer als Ganzes mit 34 bezeichneten Antriebswelle, welche sich mit ihrer Längsachse 36 koaxial zur Verdi chtersch raube 26 und beiderseits über diese hinaus erstreckt, und zwar über ein einlaßseitiges Ende 38 der Verdichterschraube 26 hinausgehend mit einem ersten Lagerabschnitt 40 und über ein auslaßseitiges Ende 42 der Verdichterschraube 26 hinausgehend mit einem zweiten Lagerabschnitt 44. Der erste Lagerabschnitt 40 der Antriebswelle 34 wird dabei durch ein erstes Radiallager 50 drehbar in dem Zentralabschnitt 14 gelagert, wobei das erste Radiallager 50 in einer ersten Lageraufnahme 52 sitzt, die ihrerseits einstückig in den Zentralabschnitt 40 eingeformt ist und einen einlaßseitigen Abschluß des Verdichtergehäuses 28 bildet.
Der zweite Lagerabschnitt 44 ist durch ein zweites Radiallager 54 drehbar gelagert, wobei das zweite Radiallager 54 in einer zweiten Lageraufnahme 56 angeordnet ist, die ihrerseits in den Gehäuseendabschnitt 22 vorgesehen ist und Teil eines auslaßseitigen Abschlußkörpers 58 des Verdichtergehäuses 28 ist, der außerdem einen Auslaßkanal 60 aufweist.
Der auslaßseitige Abschlußkörper 58 ist dabei über die Fixierung des Gehäuseendabschnitts 22 fest mit dem Zentralabschnitt 14 und dem Verdichtergehäuse 28 verbunden, wobei der Zentralabschnitt 14 und der Gehäuseendabschnitt 22 durch eine gemeinsame Trennebene 62 trennbar sind, die gleichzeitig auch eine Trennebene 62 zwischen dem Verdichtergehäuse 28 im Zentralabschnitt 14 und dem auslaßseitigen Abschlußkörper 58 im Gehäuseendabschnitt 22 darstellt.
Ferner erstreckt sich die Antriebswelle 34 noch über den ersten Lagerabschnitt 40 auf einer der Verdichterschraube 26 gegenüberliegenden Seite hinaus und bildet einen Antriebsabschnitt 64, welcher seinerseits einen sich unmittelbar an den ersten Lagerabschnitt 40 anschließenden Zwischenabschnitt 66 und im Anschluß an den Zwischenabschnitt 66 einen Rotorabschnitt 68 und schließlich im Anschluß an den Rotorabschnitt 68 einen dritten Lagerabschnitt 70 aufweist, der durch ein drittes Radiallager 72 in einer dritten Lageraufnahme 74 gelagert ist, die ihrerseits einstückig an den Gehäusedeckel 18 angeformt ist und über den Gehäusedeckel 18 an dem Zentralabschnitt 14 fixiert ist. Auf dem Rotorabschnitt 68 sitzt dabei insgesamt ein als Ganzes mit 80 bezeichneter Rotor eines Elektromotors 82, welcher von einem Stator 84 umschlossen ist, der seinerseits fest in dem Zentralabschnitt 14 angeordnet ist und beiderseits - in Richtung der Achse 36 gesehen - Wicklungen 86 und 88 trägt.
Der Rotor 80 weist dabei in Richtung parallel zur Achse 36 der Antriebswelle 34 eine Rotorlänge RL auf und radial zur Achse 36 einen Rotorinnendurchmesser RI, welcher dem Außendurchmesser des Rotorabschnitts 68 entspricht.
Vorzugsweise weist der Rotor eine Rotorlänge RL auf, welche mindestens das 1,7-fache, vorzugsweise mehr als das zweifache des Rotoraußendurchmessers RA beträgt.
Ferner beträgt der Rotorinnendurchmesser RI weniger als ein Fünftel, noch besser weniger als ein Sechstel der Rotorlänge RL.
Aus Gründen eines möglichst einfachen Zusammenbaus ist die Antriebswelle 34 so ausgebildet, daß der dritte Lagerabschnitt 70 einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des Rotorabschnitts 68 und der Außendurchmesser des Rotorabschnitts 68 ist kleiner als ein Außendurchmesser des Zwischenabschnitts 66 und dieser wiederum entspricht ungefähr in seinem Außendurchmesser dem des ersten Lagerabschnitts 40.
Bei einer fliegenden Lagerung des Rotors 80 muß der Durchmesser des Lagerabschnitts 34 und damit auch der Durchmesser des Lagerabschnitts 40 aus Festigkeitsgründen wesentlich größer als bei der vorliegenden Lösung ausgeführt werden. Bei der vorliegenden Lösung kann der Innendurchmesser des ersten Radiallagers 50 vergleichsweise kleiner ausgeführt werden, was die Verwendung eines Radiallagers mit größerer Tragzahl (und damit größerer Lebensdauer) oder eines kürzeren und billigeren Lagers mit vergleichbarer Tragzahl ermöglicht.
Näherungsweise sind jedoch der Außendurchmesser des Rotorabschnitts 68 und der Außendurchmesser des Zwischenabschnitts 66 gleich groß, so daß vorzugsweise der Außendurchmesser des Zwischenabschnitts 66 ebenfalls kleiner ist als ein Fünftel, noch besser kleiner als ein Sechstel, der Rotorlänge RL.
Die Ausrichtung der Antriebswelle 34 ist aufgrund der Notwendigkeit der präzisen Lagerung der Verdichterschraube 26 in dem Verdichtergehäuse 28 durch das erste Radiallager 50 und das zweite Radiallager 54 vorgegeben, welche vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet sind, wobei das zweite Radiallager 54 zusätzlich auch noch als Axiallager ausgebildet ist. Damit ist die gesamte Antriebswelle 34 durch das erste Radiallager 50 und das zweite Radiallager 54 in ihrer Ausrichtung relativ zum Gesamtgehäuse 12 und somit auch zum Zentralabschnitt 14 desselben definiert ausgerichtet.
Dadurch, daß jedoch der Rotor 80 des Elektromotors 82 ein nennenswertes Gewicht aufweist und außerdem bei laufendem Elektromotor 82, insbesondere beim Anlaufen innerhalb des Stators 84, zur Achse 36 asymmetrischen Kräften ausgesetzt werden kann, wirkt auf den Antriebsabschnitt 64, insbesondere den Rotorabschnitt 68, ein erhebliches Biegemoment, welches dazu führt, daß ein Spalt S zwischen dem Rotor 80 und dem Stator 84 bei großen Kräften nicht aufrecht erhalten werden kann und somit der Rotor 80 den Stator 84 berühren könnte. Um dies zu verhindern, ist das dritte Radiallager 72 vorgesehen, welches allerdings eine geometrische Uberbestimmung der Antriebswelle 34 hinsichtlich der Ausrichtung derselben durch die Radiallager 50 und 54 darstellt, insbesondere da stets ein derartiges drittes Radiallager 72 mit Fluchtungsfehler relativ zu den anderen Radiallagern 50 und 54 angeordnet ist, selbst wenn diese Fluchtungsfehler auch gering sind.
Aus diesem Grund ist der Antriebsabschnitt 64, insbesondere der Zwischenabschnitt 66 desselben, so ausgebildet, daß dieser quer zur Achse 36 biegeelastisch ist, wodurch eine Überbestimmung der Ausrichtung der Antriebswelle 34 durch insgesamt drei Radiallager 50, 54 und 72 vermieden werden kann.
Dabei ist der Zwischenabschnitt 66 vorzugsweise so dimensioniert, daß dieser noch in der Lage ist, das gesamte, vom Rotor 80 aufgebrachte Drehmoment zu übertragen, jedoch hinsichtlich quer zur Achse 36 gerichteten Biegemomenten nachgiebig ist, daß diese biegeelastische Nachgiebigkeit des Zwischenabschnitts 66 ausreicht, um die auftretenden Fluchtungsfehler des dritten Radiallagers 72 relativ zum ersten und zweiten Radiallager 50, 54 durch eine Bewegung quer zur Achse 34 auszugleichen, und große Zwangskräfte zu vermeiden.
Die Biegeelastizität des Zwischenabschnitts 66 läßt sich am einfachsten durch einen Durchmesser desselben festlegen, der vorzugsweise kleiner als ein Fünftel, noch besser kleiner als ein Sechstel der Rotorlänge RL ist, wobei bei der erfindungsgemäßen Lösung die Möglichkeit besteht, Rotoren 80 mit einer großen Rotorlänge RL einzusetzen, da die durch diese Rotorlänge RL auftretenden Biegemomente sowie die Biegemomente bei Anlaufen des Elektromotors durch das dritte, die Antriebswelle 34 zusätzlich abstützende Radiallager 72 abgefangen werden und somit kann der Spalt S zwischen dem Rotor 80 und dem Stator 84 gering gehalten werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich der Rotor 80 und der Stator 84 berühren.
Insbesondere ermöglicht die vorliegende Erfindung Rotoren 80 mit einer Rotorlänge RL einzusetzen, die größer ist als das 1,7-fache des Rotoraußendurchmessers RA, noch besser größer als das 2-fache, noch besser größer als das 2,1-fache des Rotoraußendurchmessers RA.
Um eine vorteilhafte Schmierung der Radiallager 50, 54 und 72 zu gewährleisten, ist vorzugsweise die Antriebswelle 34 mit einem durchgehenden Schmiermittelkanal 90 versehen, welcher so ausgebildet ist, daß er über die entsprechenden Lagerabschnitte 40, 44 und 70 die jeweiligen Radiallager 50, 54 und 72 mit Schmiermittel versorgt.

Claims

PATENTANSPRÜCH E
1. Kältemittelverdichter umfassend ein Gesamtgehäuse, einen in dem Gesamtgehäuse (12) angeordneten Elektromotor (82)mit einem Stator (84) und einem auf einer Antriebswelle (34) sitzenden Rotor (80), einen in dem Gesamtgehäuse (12) angeordneten Schraubenverdichter (24), dessen eine Verdichterschraube (26) auf der Antriebswelle (34) sitzt, die durch ein erstes Radiallager (50) zwischen dem Rotor (80) und der Verdichterschraube (26) und ein zweites, auf einer dem ersten Radiallager (50) gegenüberliegenden Seite der Verdichterschraube (26) angeordnetes Radiallager (54) in dem Gesamtgehäuse (12) drehbar gelagert ist, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, daß die Antriebswelle (34) in dem Gesamtgehäuse (12) durch ein drittes Radiallager (72) gelagert ist, welches auf einer dem ersten Radiallager (50) gegenüberliegenden Seite des Rotors (80) angeordnet ist, und daß ein sich zwischen dem ersten Radiallager (50) und dem dritten Radiallager (72) erstreckender Antriebsabschnitt (64) der Antriebswelle (34) Fluchtungsfehler zwischen den drei Radiallagern (50, 54, 72) ausgleichend ausgebildet ist.
2. Kältemittelverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (66) des Antriebsabschnitts (64) biegeelastisch ausgebildet ist.
3. Kältemittelverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außendurchmesser des Antriebsabschnitts (64) so gewählt ist, das maximal vom Rotor (80) aufgebrachte Drehmoment auf den Schraubenverdichter (24) übertragbar ist.
4. Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außendurchmesser zumindest eines Teils (66) des Antriebsabschnitts (64) kleiner als ein Fünftel der Rotorlänge (RL) ist.
5. Kältemittelverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser zumindest eines Teils (66) des Antriebsabschnitts (64) gleich oder kleiner als ein Sechstel der Rotorlänge (RL) ist.
6. Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorlänge (RL) gleich oder größer ist als der 1,7-fache Rotoraußendurchmesser (RA).
7. Kältemittelverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorlänge (RL) gleich oder größer ist als der doppelte Rotoraußendurchmesser (RA).
8. Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Radiallager (72) von einem Deckel (18) des Gesamtgehäuses (12) gehalten ist.
9. Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das erste Radiallager (50), das zweite Radiallager (54) und das dritte Radiallager (72) als Wälzlager ausgebildet sind.
10. Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (34) mit einem zum dritten Radiallager (72) führenden Schmiermittelkanal (90) versehen ist.
11. Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtgehäuse (12) einen Zentralabschnitt (14) aufweist, welcher auf Seiten des Elektromotors (82) durch einen Gehäusedeckel (18) abgeschlossen ist und dem Gehäusedeckel (18) gegenüberliegend durch einen aufsetzbaren Gehäuseendabschnitt (22) abgeschlossen ist.
12. Kältemittelverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdichtergehäuse (28) des Schraubenverdichters (24) in dem Zentralabschnitt (14) angeordnet ist.
13. Kältemittelverdichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtergehäuse (28) einstückig in den Zentralabschnitt (14) eingeformt ist.
14. Kältemittel Verdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Lageraufnahme (52) des ersten Radiallagers (50) in dem Zentralabschnitt (14) angeordnet ist.
15. Kältemittelverdichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageraufnahme (52) einstückig in den Zentralabschnitt (14) eingeformt ist.
16. Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lageraufnahme (56) des zweiten Radiallagers (54) in dem Gehäuseendabschnitt (22) angeordnet ist.
17. Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnahme für den Stator (84) des Elektromotors (82) in dem Zentralabschnitt (14) vorgesehen ist.
18. Kältemittelverdichter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme für den Stator (84) einstückig in dem Zentralabschnitt (14) ausgebildet ist.
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