EP2828527B1

EP2828527B1 - Kältemittelverdichter

Info

Publication number: EP2828527B1
Application number: EP13711631.5A
Authority: EP
Inventors: Dominic Kienzle
Original assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: EP2828527A1; DE102012102346A1; WO2013139771A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter, umfassend ein Gesamtgehäuse, einen in dem Gesamtgehäuse vorgesehenen Schraubenverdichter mit einem als Teil des Gesamtgehäuses ausgebildeten Verdichtergehäuse, in welchem mindestens eine Schraubenläuferbohrung angeordnet ist, und mit mindestens einem in der Schraubenläuferbohrung um eine Achse drehend angeordneten Schraubenläufer, einen im Gesamtgehäuse angeordneten Antriebsmotor mit einem als weiteren Teil des Gesamtgehäuses ausgebildeten Motorgehäuse, in dessen Motorraum ein Stator und eine um eine Motorachse drehbare Antriebswelle mit einem Rotor angeordnet sind, und einen Sauggasanschluss, über welchen angesaugtes Kältemittel vor seiner Verdichtung durch den Schraubenverdichter in den Motorraum eintritt und diesen durchströmt, wobei in einem dem Schraubenverdichtergehäuse abgewandten Bereich des Motorraums eine Lageraufnahme angeordnet ist, in welcher ein Drehlager zur drehbaren Lagerung eines dem Verdichtergehäuse abgewandten Endabschnitts der Antriebswelle aufgenommen ist, dass der Sauggasanschluss an einer dem Verdichtergehäuse gegenüberliegenden Stirnwand des Motorgehäuses angeordnet ist und wobei durch den Sauggasanschluss angesaugtes Kältemittel durch diese Stirnwand hindurch in den Motorraum eintritt und den Motorraum in Richtung der Motorachse durchströmt.
Ein derartiger Kältemittelverdichter ist aus der DD 210 565 A3 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Hinblick auf eine Kühlung und Lagerung des Antriebsmotors optimalen Schraubenverdichter zu schaffen. Diese Aufgabe wird bei einem Schraubenverdichter der eingangs beschriebenen Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass damit einerseits die Möglichkeit geschaffen ist, durch die Lageraufnahme die Antriebswelle in einem dem Verdichtergehäuse gegenüberliegenden Bereich des Motorraums zu lagern und andererseits dennoch den Motorraum in Richtung der Motorachse mit angesaugtem Kältemittel zu durchströmen, so dass mit einfachen Mitteln eine optimale Kühlung des Antriebsmotors realisierbar ist.
Hinsichtlich eines Verlaufs von Strömungspfaden des Kältemittels in dem Motorraum wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht.
Prinzipiell könnte dabei die Lageraufnahme so angeordnet sein, dass ein Strömungspfad des Kältemittels seitlich an der Aufnahme vorbeiläuft.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Lageraufnahme von einem Strömungspfad des durch den Sauggasanschluss eintretenden Kältemittels angeströmt ist, so dass die Lageraufnahme zumindest durch das durch den Sauggasanschluss eintretende Kältemittel angeströmt oder zumindest teilweise umströmt ist.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Lageraufnahme in dem Strömungspfad des durch den Sauggasanschluss eintretenden Kältemittels so angeordnet ist, dass sie von dem Kältemittel umströmt ist.
Ein derartiges Umströmen sieht dabei vor, dass das Kältemittel auf einer Außenseite der Lageraufnahme diese umströmt.
Um die Kühlung der Lageraufnahme noch weiter zu verbessern, ist bei einer Ausführungsform vorzugsweise vorgesehen, dass die Lageraufnahme von einem Strömungspfad des Kältemittels durchsetzt ist, so dass ein Strömungspfad des Kältemittels durch die Lageraufnahme hindurchverläuft, und folglich die Lageraufnahme durch das Kältemittel durchströmbar ausgebildet ist.
Diese Lösung hat nicht nur den Vorteil, dass dadurch die Kühlung des Drehlagers noch weiter verbessert werden kann, sondern auch den Vorteil, dass dadurch bei dieser Lösung das Kältemittel dazu eingesetzt werden kann, das Drehlager in der Lageraufnahme zu schmieren, da das Kältemittel ohnehin Schmiermittel, insbesondere Öl, mit sich führt und somit beim Durchströmen des Drehlagers das Schmiermittel im Drehlager abgeschieden werden kann und somit zu einer Schmierung desselben beitragen kann.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass ein Strömungspfad des angesaugten Kältemittels auf Wickelköpfe des Stators gerichtet ist und somit die Wickelköpfe des Stators kühlt.
Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass ein Strömungspfad des angesaugten Kältemittels einen Spalt zwischen Rotor und Stator durchsetzt und somit im Bereich des Spalts sowohl in der Lage ist, den Rotor als auch den Stator zu kühlen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass ein Strömungspfad radial außenliegend verlaufende Ausnehmungen des Stators durchströmt.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Stirnwand des Motorgehäuses Strömungsführungsflächen aufweist, welche den Verlauf mindestens eines der Strömungspfade vorgeben.
Besonders günstig ist eine Lösung, bei welcher die Lageraufnahme im Abstand von dem Sauggasanschluss in dem Motorraum angeordnet ist, um die Strömung des angesaugten Kältemittels möglichst wenig zu stören.
Ferner ist es für das Einströmen des Kältemittels günstig, wenn zwischen der Lageraufnahme und dem Sauggasanschluss ein Einströmraum für das angesaugte Kältemittel liegt.
Dabei kann die Lageraufnahme in unterschiedlichster Weise relativ zum Motorgehäuse fixiert sein.
Beispielsweise wäre es denkbar, die Lageraufnahme durch radial zur Motorachse verlaufende Streben an dem Motorgehäuse zu fixieren.
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Lageraufnahme an einer Stirnwand des Motorgehäuses mit Streben gehalten ist, zwischen denen angesaugtes Kältemittel hindurchströmen kann.
Eine besonders zweckmäßige Bauart des erfindungsgemäßen Motorgehäuses sieht dabei vor, dass dessen Stirnwand durch einen stirnseitigen lösbaren Deckel gebildet ist.
In diesem Fall ist insbesondere auch die Lageraufnahme an dem stirnseitigen Deckel des Motorgehäuses mit den Streben gehalten.
Um das Kältemittel aus dem Motorraum abzuführen ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Motorraum auf einer dem Verdichtergehäuse zugewandten Seite einen Innenraum aufweist, von welchem ausgehend das Kältemittel über mindestens einen Durchbruch in das Schraubenläufergehäuse übertritt.
Hinsichtlich der Zuführung des angesaugten Kältemittels zum Motorraum wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Sauggasanschluss das angesaugte Kältemittel mit einer schräg zur oder parallel zur Motorachse verlaufenden Strömungsrichtung dem Motorraum zuführt, so dass dadurch bereits durch das einströmende Kältemittel eine Strömungsrichtung vorgegeben ist.
Dabei könnte der Sauggasanschluss prinzipiell bezüglich der Motorachse radial versetzt angeordnet sein.
Um eine möglichst günstige Durchströmung des Motorraums zu erreichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Sauggasanschluss derart an der Stirnwand des Motorgehäuses angeordnet ist, dass die geometrische Motorachse diesen durchsetzt.
Besonders günstig ist es dabei, wenn der Sauggasanschluss konzentrisch zur geometrischen Motorachse angeordnet ist.
Auch im Fall der Ausbildung des Motorgehäuses derart, dass dessen Stirnwand durch einen stirnseitigen Deckel gebildet ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Sauggasanschluss an einem stirnseitigen Deckel des Motorgehäuses angeordnet ist.
Weiter könnte der Sauggasanschluss direkt mit einer zum erfindungsgemäßen Kältemittelverdichter führenden Kältemittelleitung verbunden sein.
Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn der Sauggasanschluss mit einer Zuführeinheit für Kältemittel verbunden ist.
Eine derartige Zufuhreinheit kann beispielsweise als saugseitiges Absperrventil ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Zufuhreinheit so ausgebildet ist, dass sie dem Sauggasanschluss das Kältemittel mit in Richtung der Motorachse verlaufender Strömungsrichtung zuführt.
Um den Einbau des erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters zu erleichtern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Zufuhreinheit an dem Saggasanschluss bezogen auf eine Achse in unterschiedlichen Drehstellungen montierbar ist, so dass die Zufuhreinheit entsprechend einem Verlauf von zu dieser führenden Leitungen ausgerichtet werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters;
Fig. 2: eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 1;
Fig. 3: eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in Fig. 1;
Fig. 4: eine Ansicht in Richtung des Pfeils C in Fig. 1
Fig. 5: einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 4
Fig. 6: eine perspektivische Darstellung eines stirnseitigen Deckels mit einer Lageraufnahme mit Blick auf den Deckel von Seiten des Motorraums;
Fig. 7: eine perspektivische Darstellung des Deckels gemäß Fig. 6 mit Blick von einem Sauggasanschluss auf den Deckel;
Fig. 8: einen vergrößerten Schnitt durch den stirnseitigen Deckel mit dem Sauggasanschluss und der Lageraufnahme;
Fig. 9: einen Schnitt längs Linie 9-9 in Fig. 5;
Fig. 10: einen Schnitt längs Linie 10-10 in Fig. 5;
Fig. 11: einen Schnitt längs Linie 11-11 in Fig. 4;
Fig. 12: einen vergrößerten Schnitt ähnlich Fig. 11 im Bereich eines Druckgehäuses und
Fig. 13: einen Schnitt ähnlich Fig. 8 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters.

Ein in Fig. 1 bis 3 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters weist ein Gesamtgehäuse 10 auf, welches ein Verdichtergehäuse 12, ein auf einer Seite des Verdichtergehäuses 12 angeordnetes Motorgehäuse 14 und ein auf einer dem Motorgehäuse 14 gegenüberliegenden Seite des Verdichtergehäuses 12 angeordnetes Druckgehäuse 16 umfasst. Dabei können das Verdichtergehäuse 12, das Motorgehäuse 14 und das Druckgehäuse 16 separate Teile des Gesamtgehäuses 10 und zur Bildung desselben zusammengesetzt sein oder es können das Verdichtergehäuse 12 und das Motorgehäuse 14 und/oder das Verdichtergehäuse 12 und das Druckgehäuse 16 als zusammenhängende Teile ausgebildet sein.
Ferner trägt das Motorgehäuse 14 im Bereich eines Teilumfangs ein Steuerungsgehäuse 18, in welchem eine Steuerung für den Kältemittelverdichter angeordnet ist.
Wie in Fig. 2, 3 und 5 dargestellt, umschließt das Motorgehäuse 14 einen Motorraum 20 und ist an seinem dem Verdichtergehäuse 12 abgewandten Ende durch einen eine Stirnwand des Motorgehäuses 14 bildenden stirnseitigen Deckel 22 verschlossen, welcher seinerseits mit einem Sauggasanschluss 24 versehen ist, über welchen dem Kältemittelverdichter anzusaugendes Kältemittel zuführbar ist.
Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, ist der Sauggasanschluss 24 vorzugsweise mit einem Absperrventil 26 versehen, welches mit einer zu dem Kältemittelverdichter führenden in den Zeichnungen nicht dargestellten Sauggasleitung verbunden ist.
Dabei ist das Absperrventil 26, wie in Fig. 3 dargestellt, um eine Achse 28 in verschiedenen Drehstellungen, beispielsweise in vier um 90° gegeneinander verdrehten Drehstellungen, montierbar, um eine optimale Anpassung an ein die zu dem Kältemittelverdichter führende, zeichnerisch nicht dargestellte Sauggasleitung zu ermöglichen.
Die in verschiedenen Drehstellungen mögliche Montierbarkeit des Absperrventils 26 ist dadurch realisierbar, dass in gleichen Winkelabständen um die Achse 28 angeordnete Halteschrauben 32a, 32b, 32c und 32d angeordnet sind, mit welchen das Absperrventil 26 in den die vier um 90° verdrehten Drehstellungen relativ zum Deckel 22 montierbar ist.
Das Druckgehäuse 16 ist mit dem Verdichtergehäuse 12 lösbar verbunden, und zwar über einen Druckgehäuseflansch 34, welcher mit einem Montageflansch 36 des Verdichtergehäuses 12 verbindbar ist, wobei sich ausgehend von dem Druckgehäuseflansch 34 das Druckgehäuse 16 in Form einer zylindrischen, endseitig durch eine Endwand 48 geschlossenen Kapsel 38 erstreckt.
Ferner trägt das Druckgehäuse 16 einen Druckgasanschluss 42, an welchem ein druckgasseitiges Absperrventil 44 montierbar ist.
Vorzugsweise ist die Kapsel 38 ferner noch im Bereich ihrer dem Verdichtergehäuse 12 gegenüberliegenden Endwand 48 mit einem Zugangsdeckel 46 zugänglich abgeschlossen (Fig. 1 und 4).
Wie in Fig. 5 dargestellt, sitzt in dem Motorgehäuse 14 ein als Ganzes mit 50 bezeichneter Elektromotor, ein fest in dem Motorgehäuse 14 angeordneter Stator 52 sowie ein relativ zum Stator 52 um eine Motorachse 54 drehbar gelagerter Rotor 56, wobei der Rotor 56 auf einer Antriebswelle 58 sitzt.
Die Antriebswelle 58 durchsetzt einerseits den Rotor 56 in Richtung der Motorachse 54 und erstreckt sich andererseits in das Verdichtergehäuse 12 eines als Ganzes mit 60 bezeichneten Schraubenverdichters hinein.
In ihrem sich im Verdichtergehäuse 12 erstreckenden Bereich trägt die Antriebswelle 58 einen Schraubenläufer 62, der in dem Verdichtergehäuse 12 in einer Schraubenläuferbohrung 64 angeordnet und in dieser um eine mit der Motorachse 54 zusammenfallende Drehachse 63 drehbar ist.
Darüber hinaus erstreckt sich die Antriebswelle 58 auf seiner dem Elektromotor 50 gegenüberliegenden Seite noch über den Schraubenläufer 62 hinaus und bildet einen Endabschnitt 66, der in einem innerhalb des Druckgehäuses 16 angeordneten Lagergehäuse 68 drehbar gelagert ist, wobei hierzu in dem Lagergehäuse 68 ein druckseitiger Lagersatz 72 vorgesehen ist.
Ferner ist die Antriebswelle 58 zwischen dem Schraubenläufer 62 und dem Rotor 56 in einem sich an eine Saugseite des Schraubenläufers 62 anschließend angeordneten saugseitigen Lagersatz 74 gelagert.
Beispielsweise ist der saugseitige Lagersatz 74 an einer saugseitigen Wand 76 des Verdichtergehäuses 12 gehalten, während der druckseitige Lagersatz 72 an einer druckseitigen Wand 78 gehalten ist, wobei hierzu das Lagergehäuse 68 von der druckseitigen Wand 78 getragen ist.
Zur exakten Führung des Rotors 56 koaxial zur Motorachse 54 weist die Antriebswelle 58 noch einen sich über den Rotor 56 hinaus erstreckenden Endabschnitt 82 auf, der seinerseits in einem Führungslager 84 gelagert ist, das in einer koaxial zur Motorachse 54 angeordneten Lageraufnahme 86 sitzt, die fest am Motorgehäuse 14 angeordnet ist, und zwar nahe des Deckels 22.
Dabei könnte die Lageraufnahme 86 direkt unabhängig vom Deckel 22 an dem Motorgehäuse 14 abgestützt sein.
Vorzugsweise ist die Lageraufname 86, wie in Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt, an dem Deckel 22 gehalten, wobei die Lageraufnahme 86 durch mehrere Stege, beispielsweise die in gleichen Winkelabständen voneinander angeordneten Stege 88a, 88b oder 88c, im Abstand von einem Deckelboden 92 gehalten ist.
Insbesondere umfasst die Lageraufnahme 86 einen Aufnahmeboden 85, welcher von den Stegen 88a, 88b und 88c getragen ist, und einen Ringkörper 87, welcher das Führungslager 84 radial außenliegend umschließt.
In dem Deckelboden 92 ist außerdem eine Ansaugöffnung 94 vorgesehen, an welche sich der Sauggasanschluss 24 anschließt und dabei mit dieser fluchtet.
Durch die Stege 88a, 88b, 88c wird die Lageraufnahme 86 in einem derartigen Abstand vom Deckelboden 92 gehalten, dass sich zwischen Deckelboden 92 und Lageraufnahme 86 ein in Richtung der Motorachse 54 und um die Motorachse 54 erstreckender Einströmraum bildet, der von sich zwischen den in Umlaufrichtung aufeinanderfolgenden Stegen 88 erstreckenden Einströmöffnungen 96a, 96b und 96c umgeben ist, durch welche das Sauggas mit einer bezogen auf die Motorachse 54 axialen und radialen Komponente, wie in Fig. 8 durch gestrichelte Linien dargestellt, in einen stirnseitigen Innenraum 100 des Motorraums 20 eintreten kann.
Vorzugsweise ist um die Lageraufnahme 86 herum im Innenraum 100 ein Sauggasfilter 98 angeordnet, welchen das Sauggas durchströmen muss.
Das Sauggas strömt, wie in Fig. 5 und 8 gestrichelt dargestellt, von dem Absperrventil 26 in Richtung parallel zur Motorachse 54 durch den Sauggasanschluss 24 und die Ansaugöffnung 94 in den Einströmraum 90, der zwischen der Ansaugöffnung 94 und der Lageraufnahme 86 angeordnet ist.
Von dem Einströmraum 90 strömt dann das Sauggas mit einer schräg zur Motorachse 54 verlaufenden Komponente durch die Einströmöffnungen 96 in den Innenraum 100 unter Ausbildung mehrerer Strömungspfade S.
Dabei strömt beispielsweise ein erster Strömungspfad S1 die Lageraufnahme 86 im Bereich des äußeren Ringkörpers 87, welcher das Führungslager 84 radial außenliegend umschließt an und umströmt vorzugsweise den Ringkörper 87, so dass die Lageraufnahme gekühlt wird.
Dieser Strömungspfad S1 strömt ferner auch den Rotor 56 an dessen dem Verdichtergehäuse abgewandter Stirnseite 104 an.
Ferner strömt beispielsweise ein Strömungspfad S2 den Stator 52 im Bereich seiner dem Verdichtergehäuse 12 abgewandten Wicklungsköpfe 102 an, um diese zu kühlen.
Ein weiterer Strömungspfad S3 eröffnet beispielsweise die Möglichkeit, einen Spalt 108 zwischen dem Rotor 56 und dem Stator 52 in Richtung des Verdichtergehäuses 12 zu durchströmen, so dass dadurch ebenfalls sowohl eine Kühlung des Stators 52 als auch eine Kühlung des Rotors 56 erfolgt.
Außerdem bildet sich beispielsweise ein Strömungspfad S4 aus, und durch diesen wird wie in Fig. 9 dargestellt, der Stator 52 im Bereich von radial außenliegend desselben verlaufenden Ausnehmungen 106 in Richtung des Verdichtergehäuses 12 umströmt und dabei radial außenliegend gekühlt.
Vorzugsweise ist die Ansaugöffnung 94 im Deckel 22 so angeordnet, dass die Motorachse 54 diese durchsetzt, insbesondere ist die Ansaugöffnung 94 koaxial zur Motorachse 54 angeordnet, so dass im Bereich des Innenraums 100 und der Lageraufnahme 86 zur Motorachse 54 näherungsweise rotationssymmetrische Strömungsverhältnisse entstehen.
Die Führung des Sauggases zur Ausbildung der Strömungspfade S erfolgt einerseits durch den Aufnahmeboden 85 und den Ringkörper 87 der Lageraufnahme 86, die dem Sauggasstrom zugewandte Strömungsführungsflächen 89 bilden, so wie durch Strömungsführungsflächen 99, die im Anschluss an die Ansaugöffnung 94 in den Deckelboden 90 eingeformt sind und sich ausgehend von der Ansaugöffnung 94 mit zunehmender Erstreckung in Richtung zum Verdichtergehäuse 12 hin zunehmend erweitern.
Nach Durchströmen der Ausnehmungen 106 und des Spalts 108 sammelt sich das Sauggas im Bereich von dem Verdichtergehäuse 12 zugewandten Wicklungsköpfen 112 des Stators 52 in einem verdichtergehäuseseitigen Innenraum 116 des Motorgehäuses 14 und ist in der Lage, auch diese Wicklungsköpfe 112 zu kühlen, bevor das angesaugte Gas- oder Kältemittel, wie in Fig. 10 dargestellt, durch in der saugseitigen Wand 76 des Verdichtergehäuses 12 vorgesehene Durchbrüche 114a, 114b und 114c hindurchtritt, und dabei in einen Ansaugraum 118 des Verdichtergehäuses 12 eintritt.
Wie in Fig. 10 und Fig. 11 dargestellt, ist neben dem ersten Schraubenläufer 62 noch ein zweiter, mit diesem zusammenarbeitender und in einer Schraubenläuferbohrung 120 angeordneter Schraubenläufer 122 vorgesehen, wobei auch der zweite Schraubenläufer 122 um eine zur Motorachse 54 und zur Drehachse 63 parallele Drehachse 123 mittels einer endseitig über den Schraubenläufer 122 überstehenden Lagerwelle 124 in einem druckseitigen Lagersatz 126 gelagert ist und einem saugseitigen Lagersatz 128 gelagert ist.
Die beiden Schraubenläufer 62 und 122 arbeiten nun derart zusammen, dass Kältemittel oder Gas vom Ansaugraum 118 angesaugt wird, durch die ineinandergreifenden Schraubenläufer 62 und 122 verdichtet und als verdichtetes Gas oder Kältemittel im Bereich eines druckseitigen Auslassfensters 132, festgelegt durch die druckseitig freistehenden Umfangsbereiche und Stirnseitenbereiche der Schraubenläufer 62, 122 in das Verdichtergehäuse 12 austritt und aus dem Verdichtergehäuse 12 durch ein Gehäusefenster 133 in das Druckgehäuse 16 übertritt.
Zur Anpassung des Volumenverhältnisses ist hierzu ferner noch ein Schieber 134 vorgesehen, dessen Ausbildung und Funktion beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 10 2011 051 730.8 beschrieben ist.
Um die Druckpulsationen des durch das Auslassfenster 132 austretenden komprimierten Gases oder Kältemittels zu dämpfen, ist im unmittelbaren Anschluss an das Gehäusefenster 133 im Druckgehäuse 16 eine erste Schalldämpfereinheit 140 vorgesehen, welche eine sich an das Gehäusefenster 132 direkt anschließende Aufnahmekammer 138, eine auf einer dem Gehäusefenster 132 gegenüberliegenden Seite der Aufnahmekammer 138 angeordnete Einlassöffnung 142 und eine Auslassöffnung 144 aufweist, die in einer insbesondere quer zu der druckseitigen Wand 78 und von dieser weg gerichteten, insbesondere zur Motorachse 54 parallelen Strömungsrichtung, 146 durchströmbar sind, wobei zwischen der Einlassöffnung 142 und der Auslassöffnung 144 beispielsweise mehrere sich quer zur Strömungsrichtung 146 aufweitende Kammern 148a und 148b sowie 150a, 150b und 150c vorgesehen sind und jede der Kammern 148 und 150 ist, wie in Fig. 12 dargestellt, durch eine Trennwand 152 von der jeweils nächstliegenden Kammer 148, 150 getrennt, wobei jede Trennwand 152 eine strömungsverengende Durchgangsöffnung 154 aufweist, durch welche das komprimierte Gas oder komprimierte Kältemittel von einer der Kammern 148, 150 zur anderen übertreten kann.
Insbesondere sind aus Gründen der einfachen Herstellbarkeit die Durchgangsöffnungen 154 jeweils so ausgebildet, dass ihre Erstreckung in der Strömungsrichtung 146 der Dicke der Trennwand 152 entspricht, so dass die Durchgangsöffnungen überstandsfrei in Wandflächen der Trennwand 152 übergehen.
In gleicher Weise gehen auch die Einlassöffnung 142 und die Auslassöffnung 144 überstandsfrei in die Wandfläche der jeweils angrenzenden Kammer 148 bzw. 150 über.
Vorzugsweise haben dabei die Kammern 148, 150 unterschiedliche Kammervolumina.
Derartige unterschiedliche Kammervolumina lassen sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Kammern 148, 150 quer zur Strömungsrichtung 146 oder radial zu dieser dieselben Dimensionen aufweisen, jedoch in der Richtung der Strömungsrichtung 146 unterschiedliche Dimensionen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 und 12 sind die Einlassöffnung 142, die Durchgangsöffnungen 154 und die Auslassöffnung 144 koaxial zu einer Mittelachse 156 angeordnet und in gleicher Weise liegen auch die Kammern 148 und 150 koaxial zu der Mittelachse 156, so dass die erste Schalldämpfereinheit 140 zur Mittelachse 156 rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Insbesondere erstreckt sich die Mittelachse 156 parallel zu den Drehachsen 63 und 123 der Schraubenläufer 62 bzw. 122 und somit parallel zur Motorachse 54.
Beispielsweise haben die Kammern 148 und 150 einen Innendurchmesser D_ik der mehr als das 1,3-fache, noch besser mehr als das 1,4-fache eines Innendurchmessers D_id der Durchgangsöffnungen 154 sowie der Einlassöffnung 142 und der Auslassöffnung 144 beträgt.
Außerdem beträgt eine Ausdehnung A_K148 der einzelnen Kammern 148 mehr als das ungefähr 0,2-fache, noch besser mehr als ungefähr 0,23-fache des Innendurchmessers D_ik der Kammern 148, 150.
Maximal entspricht die Ausdehnung der Kammern 148, 150 in Richtung der Mittelachse 156 dem Innendurchmesser D_ik der Kammern 148, 150, noch besser ist ein Maximalwert von D_ik der Hälfte des Innendurchmessers D_ik der Kammern 148.
Dagegen beträgt die Ausdehnung A_k150 der Kammern 150 mehr als das ungefähr 0,1-fache des Innendurchmessers D_ik der Kammern 150.
Im Anschluss an die erste Schalldämpfereinheit 140 folgt beispielsweise noch eine zweite Schalldämpfereinheit 160, welche eine sich an die Auslassöffnung 144 unmittelbar anschließende Querströmkammer 162 aufweist, durch welche das aus der ersten Schalldämpfereinheit 140 austretende komprimierte Gas oder Kältemittel in einer quer zur Strömungsrichtung 146 verlaufenden Strömungsrichtung 164 in Richtung eines Auslasses 166 der zweiten Schalldämpfereinheit 160 strömen kann, von welcher dann das komprimierte Gas oder Kältemittel in einem Kanal 168, beispielsweise gebildet durch ein Rohr 172 bis zu der Endwand 48 der Kapsel 38 geführt wird und dort radial durch Öffnungen 174 im Rohr 172 austritt und in einen das Rohr 172 umschließenden Druckraum 176 des Druckgehäuses 16 eintritt.
Um den Kanal 168 herum, insbesondere um das Rohr 172 herum, ist eine Schmiermittelabscheideeinheit 180 in dem Druckraum 176 des Druckgehäuses 16 angeordnet, welche beispielsweise zwei Sätze poröser gasdurchlässiger Strukturen 182 und 184, beispielsweise aus Metall, aufweist, die zu einer Abscheidung von Schmiermittelnebel aus dem unter Druck stehenden Gas oder Kältemittel sorgen.
Nach Durchströmen der Schmiermittelabscheideeinheit 180 hat dann das unter Druck stehende Gas oder Kältemittel die Möglichkeit, über den Druckgasanschluss 42 aus dem Druckgehäuse 16 auszutreten.
Das in der Schmiermittelabscheideeinheit 180 sich sammelnde Schmiermittel bildet einen in Schwerkraftrichtung unten liegenden Bereich des Druckgehäuses 16 und des Verdichtergehäuses 12 ein Schmiermittelbad 190, aus welchem Schmiermittel aufgenommen, durch einen Filter 192 gefiltert und zur Schmierung verwendet wird.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der ersten Schalldämpfereinheit 140 und der zweiten Schalldämpfereinheit 160 wurde nichts über deren Anordnung ausgesagt.
Vorzugsweise sind sowohl die erste Schalldämpfereinheit 140 als auch die zweite Schalldämpfereinheit 160 in einem Schalldämpfergehäuse 200 angeordnet, welches beispielsweise in das Lagergehäuse 68 integriert oder an dieses angeformt ist, so dass das Lagergehäuse 68 und das Schalldämpfergehäuse 200 insgesamt ein kombiniertes Gehäuse 210 bilden, welches innerhalb des Druckgehäuses 16 angeordnet ist und seinerseits von der druckseitigen Wand 78 des Verdichtergehäuses 12 getragen ist.
Das kombinierte Gehäuse 210 kann dabei einerseits zur Ausbildung des Lagergehäuses 68 und andererseits zur Ausbildung des Schalldämpfergehäuses 200 in unterschiedlichster Art und Weise aufgebaut sein.
Vorzugsweise ist das kombinierte Gehäuse 210 zweiteilig aufgebaut und umfasst ein Basisgehäuse 212, welches mit der druckseitigen Wand 78 des Verdichtergehäuses 12 verbunden ist und welches die druckseitigen Lagersätze 70 und 126 aufnimmt und außerdem einen Teil der Kammern 148 und 150, beispielsweise die Kammern 148 und einen Teil der Kammern 150.
Auf dem Basisgehäuse 212 sitzt dann mit diesem fest verbunden ein Abdeckgehäuse 214, welches die Querströmkammer 162 und einen Teil der Kammern 150 aufnimmt sowie eine Abdeckung für die druckseitigen Lagersätze 72 und 126 bildet.
Ausgehend von dem Abdeckgehäuse 214 erstreckt sich dann das Rohr 172 in Richtung der Endwand 48.
Insbesondere sind das Basisgehäuse 212 und das Abdeckgehäuse 214 durch eine geometrische Trennebene 216 trennbar, die quer, vorzugsweise senkrecht zu den Drehachsen 63, 123 der Schraubenläufer 62, 122 verläuft.
Das kombinierte Gehäuse 210 lässt sich vorteilhafterweise als Gussteil herstellen, in welches die Schalldämpfereinheiten 140, 160 sowie das Lagergehäuse 68 durch die Gussform endkonturnah einformbar sind.
Eine Schmierung des Führungslagers 84 und gegebenenfalls der Lagersätze 72 und 74 sowie 126 und 128 erfolgt über zentrale Schmiermittelkanäle 222 und 224 der Antriebswelle 58 bzw. der Lagerwelle 124, die das Führungslager 84 sowie gegebenenfalls die Lagersätze 72 und 74, 126 und 128 zur Schmierung mit Öl versorgen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters, dargestellt in Fig. 13, ist die Lageraufnahme 86' so ausgebildet, dass der Aufnahmeboden 85' eine oder mehrere Öffnungen aufweist, beispielsweise eine zentrale Öffnung 232, die vorzugsweise koaxial zur Motorachse 54 angeordnet ist, so dass das Sauggas, das durch die Ansaugöffnung 94 in dem Deckelboden 92 hindurchtritt, die Möglichkeit hat, entlang eines Strömungspfades S5 durch die Öffnung 232 hindurch das Führungslager 84 in der Lageraufnahme 86' direkt anzuströmen und insbesondere in Richtung der Motorachse 54 zu durchströmen.
Damit ist es möglich, das Führungslager 84 direkt zu kühlen und beispielsweise auch zu schmieren, und zwar durch das im Sauggas stets mitgeführte Schmiermittel, insbesondere in Form von Öl.
Insbesondere ist dies dann möglich, wenn die Ansaugöffnung 94 koaxial zur Motorachse 54 angeordnet ist, da die Lageraufnahme 86' ohnehin koaxial zur Motorachse 54 angeordnet sein muss.
Im Übrigen wird hinsichtlich der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Claims

Kältemittelverdichter, umfassend
ein Gesamtgehäuse (10),
einen in dem Gesamtgehäuse (10) vorgesehenen Schraubenverdichter (60) mit einem als Teil des Gesamtgehäuses (10) ausgebildeten Verdichtergehäuse (12), in welchem mindestens eine Schraubenläuferbohrung (64, 120) angeordnet ist, und mit mindestens einem in der Schraubenläuferbohrung (64, 120) um eine Achse (63, 123) drehend angeordneten Schraubenläufer (62, 122),
einen im Gesamtgehäuse (10) angeordneten Antriebsmotor (50) mit einem als weiteren Teil des Gesamtgehäuses (10) ausgebildeten Motorgehäuse (14), in dessen Motorraum (20) ein Stator (52) und eine um eine Motorachse (54) drehbare Antriebswelle (58) mit einem Rotor (56) angeordnet sind,
einen Sauggasanschluss (24), über welchen angesaugtes Kältemittel vor seiner Verdichtung durch den Schraubenverdichter (60) in den Motorraum (20) eintritt und diesen durchströmt, wobei der Sauggasanschluss (24) an einer dem Verdichtergehäuse (12) gegenüberliegenden Stirnwand (22) des Motorgehäuses (20) angeordnet ist, und durch den Sauggasanschluss (24) angesaugtes Kältemittel durch diese Stirnwand (22) hindurch in den Motorraum (20) eintritt und den Motorraum (20) in Richtung der Motorachse (54) durchströmt, wobei in einem dem Verdichtergehäuse (12) abgewandten Bereich des Motorraums (20) eine Lageraufnahme (86) angeordnet ist, in welcher ein Drehlager (84) zur drehbaren Lagerung eines dem Verdichtergehäuse (12) abgewandten Endabschnitts (82) der Antriebswelle (58) aufgenommen ist, und wobei die Lageraufnahme (86) im Abstand von dem Sauggasanschluss (24) in dem Motorraum (20) angeordnet ist,
dadadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (58) einerseits den Rotor (56) in Richtung der Motorachse (54) durchsetzt und sich andererseits in das Verdichtergehäuse (12) des Schraubenverdichters (10) hineinerstreckt und mit ihrem sich im Verdichtergehäuse (12) erstreckenden Bereich den Schraubenläufer (62) trägt, der in der Schraubenläuferbohrung (64) um eine mit der Motorachse (54) zusammenfallende Drehachse (53) drehbar ist, und dass sich die Antriebswelle (58) auf ihrer dem Elektromotor (50) gegenüberliegenden Seite noch über den Schraubenläufer (62) hinaus erstreckt und einem Endabschnitt (66) bildet, der in einem innerhalb eines Druckgehäuses (16) angeordneten Lagergehäuse (68) durch einen druckseitigen Lagersatz (72) drehbar gelagert ist und dass die Antriebswelle (58) zwischen dem Schraubenläufer (62) und dem Rotor (56) in einem sich an die Saugseite des Schraubenläufers (62) anschließend angeordneten saugseitigen Lagersatz (72) gelagert ist.
Kältemittelverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (86) von einem Strömungspfad (S1) des durch den Sauggasanschluss (24) eintretenden Kältemittels angeströmt ist.
Kältemittelverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (86) von einem Strömungspfad (S5) des Kältemittels durchsetzt ist.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungspfad (S2) des angesaugten Kältemittels Wickelköpfe (102) des Stators (52) anströmt.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungspfad (S3) des angesaugten Kältemittels einen Spalt (108) zwischen Stator (52) und Rotor (56) durchsetzt.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungspfad (S4) radial außenliegend verlaufende Ausnehmungen (106) des Stators (52) durchströmt.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (22) des Motorgehäuses (14) Strömungsführungsflächen (89, 99) aufweist, welche den Verlauf mindestens eines der Strömungspfade (S) vorgeben.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lageraufnahme (86) und dem Sauggasanschluss (24) ein Einströmraum (90) für das angesaugte Kältemittel liegt.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (86) an einer Stirnwand (22) des Motorgehäuses (14) mit Streben (88) gehalten ist.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauggasanschluss (24) das angesaugte Kältemittel mit einer schräg zur oder parallel zur Motorachse (54) verlaufenden Strömungsrichtung dem Motorraum (20) zuführt.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauggasanschluss (24) derart an der Stirnwand (22) des Motorgehäuses (14) angeordnet ist, dass die geometrische Motorachse (54) diesen durchsetzt und dass insbesondere der Sauggasanschluss (24) konzentrisch zur geometrischen Motorachse (54) angeordnet ist.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sauggasanschluss (24) an einem stirnseitigen Deckel (22) des Motorgehäuses (14) angeordnet ist.
Kältemittelverdichter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauggasanschluss (24) mit einer Zufuhreinheit (26) für Kältemittel verbunden ist.
Kältemittelverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinheit (26) dem Sauggasanschluss (24) das Kältemittel mit in Richtung der Motorachse (54) verlaufender Strömungsrichtung zuführt.
Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinheit (26) an dem Sauggasanschluss (24) bezogen auf eine Achse (28) in unterschiedlichen Drehstellungen montierbar ist.