EP3039298A1 - Radialverdichterlaufrad mit deckband und aerodynamischem lager zwischen deckband und gehäuse - Google Patents

Radialverdichterlaufrad mit deckband und aerodynamischem lager zwischen deckband und gehäuse

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EP3039298A1
EP3039298A1 EP14731976.8A EP14731976A EP3039298A1 EP 3039298 A1 EP3039298 A1 EP 3039298A1 EP 14731976 A EP14731976 A EP 14731976A EP 3039298 A1 EP3039298 A1 EP 3039298A1
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EP
European Patent Office
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rotor
housing
shroud
compressor
bearing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14731976.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Vogt
Anton Dukart
Alister Clay
Steffen Derhardt
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a compressor for a heat pump cycle and / or a refrigeration system cycle, comprising a housing and one around a compressor
  • Rotary axis rotatably mounted rotor wherein the housing is at least partially circumferentially disposed of the rotor, wherein the rotor at least one hub and at least one radially outer side of the hub disposed on the hub surrounds, wherein the blade is designed to promote a main fluid flow, wherein the rotor a shroud disposed radially on the outside of the blade, wherein the shroud is arranged radially spaced from the housing, wherein radially on the outside of the shroud, a bearing structure is provided, which is formed, a bearing fluid flow between the shroud and the housing for training form a fluid dynamic bearing for supporting the rotor in the housing.
  • Compressors for heat pump circuits and / or refrigeration system circuits have a rotor which is rotatably supported by means of rolling or sliding bearings and is driven by a drive unit.
  • the compressors are designed to pressurize a fluid from an input side to an output side and thus to compress the fluid.
  • an improved compressor can be provided by the compressor comprising a housing and a rotor rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the housing is at least partially arranged circumferentially of the rotor.
  • the rotor has at least one hub and at least one blade arranged radially on the outside of the hub.
  • the vane is configured to convey a main fluid stream.
  • the rotor has radially on the outer side on the blade a shroud arranged radially on the outside of the blade.
  • the shroud is disposed radially spaced from the housing.
  • a bearing structure is provided, which is designed to form a bearing fluid flow between the shroud and the housing to form a fluid dynamic bearing for supporting the rotor in the housing.
  • This embodiment has the advantage that a fluid-dynamic bearing of the rotor can be provided in the housing and thus can be dispensed with conventional sliding and rolling bearings. As a result, a particularly quiet mounting of the rotor can be provided, which is both particularly cost-effective and at the same time has a particularly long service life.
  • the rotor has an input side and an output side.
  • the vanes are configured to convey the main fluid flow from the inlet side to the outlet side.
  • the bearing structure is designed to promote the fluid flow from the outlet side to the inlet side. In this way, it can be ensured that with a pressure increase between the input side and the output side in the main fluid flow, this will cancel the bearing fluid flow and thus ensure a reliable fluid-dynamic bearing of the rotor. Furthermore, a particularly reliable storage can be ensured even at low speeds of the rotor.
  • the input side is arranged radially on the inside and the output side is arranged radially on the outside of the rotor, wherein the bearing structure is at least partially helical.
  • the bearing structure comprises a sealing element, wherein the sealing element between the shroud and the housing is arranged, wherein the sealing element is designed to limit the bearing fluid flow in the axial direction.
  • the sealing element is designed as a labyrinth seal.
  • the bearing structure is formed like a fishbone and / or wherein the bearing structure has a surface roughness (for example according to FIG.
  • the bearing structure can be formed cost-effectively flat.
  • the bearing structure has at least one recess and / or a bulge, which is arranged obliquely or transversely to the circumferential direction of the hub. In this way, a particularly high peripheral speed of the bearing fluid flow can be achieved. As a result, a particularly stable mounting of the rotor in the housing can be ensured.
  • the rotor has a further hub, wherein on the further hub at least one radially outer side arranged further blade is provided. The further blade is designed to convey a further main fluid flow.
  • the other hub is coupled to the hub via a shaft.
  • the rotor comprises a further shroud arranged radially on the outside of the further blade.
  • the further shroud is arranged radially spaced from the housing.
  • the housing partially surrounds the further shroud, at least peripherally. Radial outside is at the other
  • the further bearing structure and the bearing structure are formed axially symmetrical to an axis of symmetry disposed between the two hubs. This can be avoided that different axial bearing forces are generated by the bearing structure and the other bearing structure, which would lead to a non-uniform orientation of the rotor in the compressor.
  • At least one magnet is arranged on the shaft between the two hubs, the magnet being connected in a torque-locking manner to the shaft.
  • Figure 1 is a schematic sectional view through a compressor according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a detail of the sectional view shown in FIG. 1;
  • Figure 3 is a sectional view through the compressor shown in Figures 1 to 2 along a sectional plane A-A shown in Figure 1;
  • Figure 4 is a schematic sectional view through a compressor according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view through a compressor according to a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a compressor 10 according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a section of the sectional view shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a sectional view through the compressor 10 shown in FIGS. 1 to 2 along a sectional plane AA shown in FIG.
  • the compressor 10 includes a rotor 15 and a housing 20.
  • the housing 20 The housing
  • the 20 comprises a first housing part 25, which is arranged on the left side in FIGS. 1 and 2. Furthermore, the housing 20 comprises a second housing part 30 arranged on the right-hand side in FIG. 1.
  • the rotor 15 is coupled to a drive unit 35.
  • the rotor 15 comprises a shaft 40, which is connected to the drive unit 35.
  • the shaft 40 is rotatable about a rotation axis 45.
  • the compressor 10 has an input side 50 and an output side 55.
  • the input side 50 is formed in the embodiment of a single channel, wherein the input side 50 then branches into two inlet channels 51.
  • the two inlet channels 51 are connected in parallel with respect to their flow.
  • the compressor 10 has a plurality of different input sides 50 with correspondingly separate inlet channels 51.
  • the inlet channels 51 with respect to their
  • Throughflow for example, be connected in series, wherein the output side 55 of a first rotor section 1 10 opens into the input side 50 of a second rotor section 1 15.
  • the rotor 15 is designed to convey a fluid 60 from the input side 50 to the output side 55 and thereby to increase a pressure prevailing on the input side to a pressure p 2 prevailing on the output side.
  • the fluid 60 may be a refrigerant, for example C0 2 , R-134a or R-410A.
  • the compressor 10 is intended as a turbocompressor for a refrigeration system circuit and / or heat pump cycle.
  • the compressor 10 is intended as a turbocompressor for a refrigeration system circuit and / or heat pump cycle.
  • the rotor 15 On the left side of the drive unit 35, the rotor 15 has a first rotor section 110 and a second rotor section 115 arranged on the right side of the drive unit 35.
  • the first rotor section has a first hub 65, first Blades 70 and a first shroud 75 on.
  • the first blades 70 are arranged radially on the outside of the first hub 65 and extend from radially inward to radially outward.
  • the first blades 70 are arranged in the circumferential direction at a uniform distance from one another on the first hub 65. Radially on the outside, the first blades 70 are joined by the first
  • the first shroud 75 is arranged at a distance radially outside the first housing part 25.
  • the first housing part 25 surrounds the circumference of the first shroud 75 and is formed on a cover strip 75 facing inner first housing surface 76 corresponding to an outer peripheral surface 77 of the first shroud 75.
  • the first shroud 75 and the first hub 65 define a first conveying channel 85. Due to the conical configuration of the first hub 65 and the cone-like first cover 75, the first conveying channel 85 extends in the axial direction from the input side 50 to the drive unit 35 radially from inside outward and has a radially outwardly tapering cross-section.
  • the first blades 70 are designed to suck in the fluid 60 radially on the inside and to promote it in the axial direction in the direction of the outlet side 55 or the drive unit 35 during operation.
  • the rotor 15 is designed as a radial compressor and conveys the fluid 60 radially from the inside to the outside, wherein the pressure p increases from the input side 50 toward the output side 55.
  • the first hub 65 and the first shroud 75 are formed rotationally symmetrical to the axis of rotation 45.
  • the first blades 70 are further arranged at a uniform distance in the circumferential direction of the first hub 65.
  • the rotor 15 has a second hub 90, second blades 95 and a second one
  • the second hub 90 is arranged on the right side opposite to the left-side hub 65. Radially on the outside of the second hub 90, the second blades 95 are provided. Radially on the outside of the second hub 90 opposite end of the blades 95, the second shroud 100 is connected to the second blades 95.
  • the second hub 90 is the same as the second shroud 100 cone-shaped.
  • the second shroud 100 and the second hub 90 define a second conveying channel 106.
  • the second conveying channel 106 is guided in the axial direction from the input side 50 to the drive unit 35 radially from inside to radially outside. Also, the second delivery channel 106 is tapered from the input side 50 toward the output side 55.
  • the delivery channels 85, 106 also have a constant or widening cross-section.
  • the second hub 90 and the second shroud 100 are formed rotationally symmetrical to the axis of rotation 45.
  • the second blades 95 are further arranged at a uniform spacing in the circumferential direction on the second needle 90. The second blades 95 serve as well as the first ones
  • Blades 70 to promote the fluid 60 from the input side 50 to the output side 55 through the second delivery channel 106 and thereby pressurize the fluid 60 with pressure p.
  • the left side of the drive unit 35 is arranged
  • Rotor section 1 10 axially symmetrical to the right side of the drive unit arranged second rotor section 115 formed to a between the two rotor sections 110, 1 15 arranged symmetry axis 120.
  • a rotor section 1 10, 1 15 is connected to an associated inlet channel 51 of the input side 50.
  • each rotor section 110, 15 can be assigned an input side 50 in each case.
  • Rotor 15 are adapted to the different input sides 50.
  • the drive unit 35 has at least one magnet 125, which is arranged between the two rotor sections 110, 115 and is connected in a torque-locking manner with the shaft 40. Furthermore, the drive unit 35 comprises a
  • Coil ring 130 with a plurality of coils 155 the circumference of the shaft 40 in Area of magnets 125 surrounds.
  • the coil ring 130 is connected via a connection 135 to a control unit 140.
  • the controller 140 is connected via a further connection 145 to a power source 150.
  • the controller 140 is configured to energize the coils 155 disposed in the bobbin 130 such that an alternating magnetic field is provided by the bobbin 130, which engages the magnets 125 and causes rotation of the shaft 40 to rotate the rotor 15 to move.
  • a first main fluid flow 160 is conveyed by the first blades 70 from the input side 50 to the output side 55 via the first delivery channel 85.
  • the first main fluid flow 160 is guided by the configuration of the first blades 70 radially from the inside to the outside and thereby subjected to pressure p 2 .
  • the pressure p 2 at the output side 55 is thus higher than at the input side 50.
  • the promotion is analogous to the first rotor section 1 10.
  • a second main fluid flow 161 is conveyed by means of the second blades 95 in the axial direction of the drive unit 35 and radially from the inside to the outside and subjected to the pressure.
  • the compressed in the output side 55 fluid 60 flows into the first and second gap 80, 105 as first and second bearing fluid flow 165, 166 between see the shrouds 75, 100 and the housing parts 25, 30 a.
  • the gap width Si, s 2 is selected such that the bearing fluid flow 165, 166 is smaller than the main fluid flow 160, 161 between the housing part 25, 30 and the shroud 75, 100.
  • the flow direction of the bearing fluid flow 165, 166 is from the exit side 55 in the direction of the input side 50.
  • a bearing structure 170, 175 is provided on the shroud 75, 100 on an outer circumferential surface facing the housing part 25, 30.
  • the bearing structure 170, 175 accelerates the bearing fluid flow 165, 166 flowing into the gap 80, 105 in the direction of rotation of the rotor 15.
  • a fluid film 176 thereby forms between the housing part 25, 30 and the cover strip 75, 100.
  • the bearing structure 170, 175 can be designed differently in order to to accelerate the bearing fluid flow 165, 166 in the circumferential direction.
  • the bearing structure 170, 175 may be formed as a surface roughness. In FIGS. 1 to 3, the acceleration is generated by means of the surface roughness of the shroud 75, 100.
  • the bearing structure 170, 175 may have recesses (see FIG. 5) and / or recesses (cf., FIG. 4) which are designed to convey the bearing fluid flow 165, 166 in the circumferential direction.
  • the bearing fluid flow 165, 166 has both a velocity component in the axial direction and in the circumferential direction, wherein the velocity component in the circumferential direction predominates.
  • a pressure cushion 185 of the fluid film 176 or the bearing fluid flow 165, 166 builds up on the first / second shroud 75, 100 with a bearing force P 2 .
  • the curved configuration of the shroud 75, 100 and the housing 20 has the consequence that the bearing force P 2 extends obliquely to individual axes of a coordinate system 190.
  • the coordinate system 190 is formed by way of example as a rectangular coordinate system and should serve to facilitate directional designation of the forces.
  • the bearing force P ⁇ P 2 has a bearing force ⁇ ⁇ , ⁇ 2 extending in the axial direction x and a bearing force P y i, Py2 extending perpendicularly to the rotation axis 45 and to the x-axis.
  • the bearing forces P y i, P y2 in the y direction are aligned counter to a weight F of the rotor 15. If the bearing forces P y i, Py 2 in the y direction or the pressure pad 185 are strong enough, the rotor 15 lifts off and is supported exclusively by the pressure pad 185.
  • the bearing fluid flow 165, 166 forms a fluid-dynamic fluid bearing 180 between the first shroud 75 and the first housing part 25 and the second shroud 100 and the second housing part 30, through which the rotor 15 can be mounted without contact in the housing 20.
  • the axis of rotation 45 is for example in the direction of the weight F offset to a housing axis 195 arranged.
  • the housing axis 195 runs on the x- Axis of the coordinate system 190. Due to the offset of the rotor 15, the gap width Si, s 2 in the circumferential direction in the operation of the compressor 10 is different, wherein the underside, the gap width Si, s 2 is lower than the upper side of the rotor 15th
  • the bearing structure 170, 175 on the underside of the housing part 25, 30 at.
  • the bearing structure 170, 175 l o together with the housing parts 25, 30 each have a sliding bearing to support the rotor 15 in the housing 20.
  • spaced arrangement of the coil ring 130 of the shaft 40 can be stored by means of the bearing fluid flow 165 of the rotor 15 reliably in the housing 20 and at the same time compensate for an offset of the axis of rotation 45 of the rotor 15 to a housing axis 195, which is parallel to the axis of rotation 45
  • the fluid bearing 180 can be dispensed with further sliding or rolling bearings for supporting the rotor 15, so that the compressor 10 is formed particularly inexpensive. Furthermore, a particularly simple mounting, in particular with a particularly fast rotating rotor 15, can be provided.
  • the compressor 10 Due to the omission of sliding or rolling bearings, the compressor 10 is in total executed together with a smaller, so that the compressor 10 has a more compact space requirement.
  • this embodiment has a particularly high flow rate.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view through a compressor 200 according to a second embodiment.
  • the rotor 15 is cut above the axis of rotation 45 and shown below the axis of rotation 45 in plan view.
  • the compressor 200 is formed substantially identical to the compressor 10 shown in FIG.
  • the bearing structure 175 additionally has fishbone-like recesses 205, which are arranged circumferentially at a uniform spacing on the shroud 75, 100.
  • the rotor 15 is formed axially symmetrical to the axis of symmetry 120, and the recesses 205 also on the right side arranged second rotor portion 115 (not shown) are provided.
  • the recesses 205 may of course also be designed as bulges, which extend in the direction of the housing part 25 radially outwardly.
  • the bearing structure 175 is arranged in one row on the shroud 75, 100 in the embodiment.
  • a plurality of rows of the bearing structure 175 in the fishbone-like recesses arranged 205 or bulges circumferentially on the housing part 25, 30 facing outer peripheral surface of the shroud 75, 100 are provided.
  • the recesses 205 have a first recessed portion 206 and a second recessed portion 207.
  • the recess portions 206, 207 include an opening angle ⁇ . The opening angle is less than 180 °.
  • the recess sections 206, 207 are arranged such that the recesses 205 are open toward the direction of rotation of the rotor 15.
  • FIG. 5 shows a sectional view through a compressor 300 according to a third embodiment, wherein the rotor 15 is shown in plan view.
  • the compressor 300 is substantially identical to the compressors 10, 200 shown in FIGS. 1 to 4. Deviating from this, the bearing structure 175 on bulges 305, the spiral circumferentially on the shroud
  • the bulges 305 are formed like a blade.
  • the protrusions 305 may be circumferentially connected to form a screw.
  • the bearing fluid flow 165 can be particularly well in the direction of a sealing element 310 of the bearing structure arranged radially on the input side
  • the sealing element 310 is formed in the embodiment as a labyrinth seal, whereby a frictional contact between the rotor 15 and the housing 20 can be avoided. As a result, a particularly high efficiency of the compressor 300 can be ensured. Furthermore, the sealing element 310 has the advantage that the bearing fluid flow 165 can be conveyed both from the outlet side 55 to the inlet side 50 and at the same time can be accelerated in the circumferential direction by the helical design of the bookings 305. At the same time, the bearing fluid flow 165 builds up in front of the sealing element 310, so that a pressure p s within the first gap 80 can be kept particularly high. As a result, stable storage even at low rotational speeds of the rotor 15 can already be ensured.
  • the first / second gap 80, 105 is tapered from the output side 55 toward the input side 50.
  • the gap 80, 105 it is also conceivable for the gap 80, 105 to have a constant gap width Si, s 2 across the gap 80, 105.
  • the sealing element 310 can also be arranged at a different position on the housing part 25, 30 or the rotor 15 on the circumferential side.
  • the sealing element 310 can also be arranged at a different position on the housing part 25, 30 or the rotor 15 on the circumferential side.
  • sealing element 310 is dispensed with.
  • the bearing structure 175 is exemplified in FIGS.
  • the drive unit 35 is exemplary in the embodiment.
  • the drive unit 35 is formed differently.
  • the shaft 40 can be displaced in the radial direction about the gap width Si, s 2 , so that depending After loading of the rotor 15, the rotor fluid flow 165 can support the rotor 15 in the axial as well as in the radial direction independently of the orientation of the compressor 10, 200, 300.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kompressor für einen Wärmepumpenkreislauf und/oder Kälteanlagenkreislauf, aufweisend ein Gehäuse und einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor, wobei das Gehäuse zumindest teilweise umfangsseitig des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor wenigstens eine Nabe und wenigstens eine an der Nabe radial außenseitig angeordnete Schaufel umfasst, wobei die Schaufel ausgebildet ist, einen Hauptfluidstrom zu fördern, wobei der Rotor ein radial außenseitig an der Schaufel angeordnetes Deckband umfasst, wobei das Deckband radial beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet ist, wobei radial außenseitig an dem Deckband eine Lagerstruktur vorgesehen ist, die ausgebildet ist, einen Lagerfluidstrom zwischen dem Deckband und dem Gehäuse zur Ausbildung eines fluiddynamisches Lagers zur Lagerung des Rotors im Gehäuse auszubilden.

Description

Beschreibung
Titel
RADIALVERDICHTERLAUFRAD MIT DECKBAND UND AERODYNAMISCHEM LAGER ZWISCHEN DECKBAND UND GEHÄUSE Die Erfindung betrifft einen Kompressor für einen Wärmepumpenkreislauf und/oder Kälteanlagenkreislauf, aufweisend ein Gehäuse und einen um eine
Drehachse drehbar gelagerten Rotor, wobei das Gehäuse zumindest teilweise umfangsseitig des Rotors angeordnet ist, wobei der Rotor wenigstens eine Nabe und wenigstens eine an der Nabe radial außenseitig angeordnete Schaufel um- fasst, wobei die Schaufel ausgebildet ist, einen Hauptfluidstrom zu fördern, wobei der Rotor ein radial außenseitig an der Schaufel angeordneten Deckband um- fasst, wobei das Deckband radial beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet ist, wobei radial außenseitig an dem Deckband eine Lagerstruktur vorgesehen ist, die ausgebildet ist, einen Lagerfluidstrom zwischen dem Deckband und dem Ge- häuse zur Ausbildung eines fluiddynamischen Lagers zur Lagerung des Rotors im Gehäuse auszubilden.
Stand der Technik Kompressoren für Wärmepumpenkreisläufe und/oder Kälteanlagenkreisläufe weisen einen Rotor auf, der drehbar mittels Wälz- oder Gleitlager gelagert ist und durch eine Antriebseinheit angetrieben wird. Die Kompressoren sind dabei ausgebildet, ein Fluid von einer Eingangsseite hin zu einer Ausgangsseite mit Druck zu beaufschlagen und somit das Fluid zu verdichten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Kompressor bereitzustellen, der eine besonders gute Lagerung aufweist und gleichzeitig besonders kostengünstig herstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbesserter Kompressor dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Kompressor ein Gehäuse und einen um eine Drehachse drehbar gelagerten Rotor umfasst. Das Gehäuse ist zumindest teilweise umfangsseitig des Rotors angeordnet. Der Rotor weist wenigstens eine Nabe und wenigstens eine an der Nabe radial außenseitig angeordnete Schaufel auf. Die Schaufel ist ausgebildet, einen Hauptfluidstrom zu fördern. Der Rotor weist radial außenseitig an der Schaufel ein radial außenseitig an der Schaufel angeordneten Deckband auf. Das Deckband ist radial beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet. Radial außenseitig an dem Deckband ist eine Lagerstruktur vorgesehen, die ausgebildet ist, einen Lagerfluidstrom zwischen dem Deckband und dem Gehäuse zur Ausbildung eines fluiddynamischen Lagers zur Lagerung des Rotors im Gehäuse auszubilden.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine fluiddynamische Lagerung des Rotors in dem Gehäuse bereitgestellt werden kann und somit auf herkömmliche Gleit- und Wälzlager verzichtet werden kann. Dadurch kann eine besonders leise Lagerung des Rotors bereitgestellt werden, die sowohl besonders kostengünstig ist als auch gleichzeitig eine besonders lange Lebensdauer aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Rotor eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite auf. Die Schaufeln sind ausgebildet, den Hauptfluidstrom von der Eingangsseite zu der Ausgangsseite zu fördern. Die Lagerstruktur ist ausgebildet, den Fluidstrom von der Ausgangsseite zu der Eingangsseite zu fördern. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass bei einer Druckerhöhung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite im Hauptfluidstrom dieser den Lagerfluidstrom aufhebt und so eine zuverlässige fluiddynamische Lagerung des Ro- tors gewährleistet ist. Ferner kann dadurch eine besonders zuverlässige Lagerung auch bei niedrigen Drehzahlen des Rotors gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Eingangsseite radial innenseitig und die Ausgangsseite radial außenseitig an dem Rotor angeordnet, wobei die La- gerstruktur zumindest teilweise spiralförmig ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein besonders beruhigter Lagerfluidstrom, der sowohl in Umfangsrichtung rotiert als auch in axialer Richtung in Richtung des Eingangs gefördert wird, bereitgestellt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Lagerstruktur ein Dichtelement, wobei das Dichtelement zwischen dem Deckband und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Dichtelement ausgebildet ist, den Lagerfluidstrom in axialer Richtung zu begrenzen. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der Kompressor einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist und der Lagerfluidstrom nicht das Fördervolumen des Kompressors unnötig reduziert.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn das Dichtelement als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Lagerstruktur fischgrätenartig ausgebil- det und/oder wobei die Lagerstruktur eine Oberflächenrauheit (zum Beispiel nach
EN ISO 25178, früher Rauhigkeit genannt) im Bereich von 1 Rz bis 60 Rz aufweist. Dadurch kann die Lagerstruktur kostengünstig flächig ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Lagerstruktur wenigstens eine Aus- nehmung und/oder eine Ausbuchtung auf, die schräg oder quer zur Umfangsrichtung der Nabe angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine besonders hohe Umfangsgeschwindigkeit des Lagerfluidstroms erreicht werden. Dadurch kann eine besonders stabile Lagerung des Rotors im Gehäuse gewährleistet werden. In einer weiteren Ausführungsform weist der Rotor eine weitere Nabe auf, wobei an der weiteren Nabe wenigstens eine radial außenseitig angeordnete weitere Schaufel vorgesehen ist. Die weitere Schaufel ist ausgebildet, einen weiteren Hauptfluidstrom zu fördern. Die weitere Nabe ist mit der Nabe über eine Welle gekoppelt. Der Rotor umfasst ein radial außenseitig an der weiteren Schaufel angeordnetes weiteres Deckband. Das weitere Deckband ist radial beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse umgreift das weitere Deckband zumindest umfangsseitig teilweise. Radial außenseitig ist an dem weiteren
Deckband eine weitere Lagerstruktur vorgesehen, die ausgebildet ist, einen weiteren Lagerfluidstrom zwischen dem weiteren Deckband und dem Gehäuse be- reitzustellen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Rotor durch die bei- den gegenüberliegend angeordneten Strukturen axial in seiner Position definiert festgelegt wird, ohne dass dafür zusätzliche Lagerstrukturen vorzusehen sind.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die weitere Lagerstruktur und die Lagerstruktur achsensymmetrisch zu einer zwischen den beiden Naben angeordneten Symmetrieachse ausgebildet sind. Dadurch kann vermieden werden, dass unterschiedliche axiale Lagerkräfte durch die Lagerstruktur und die weitere Lagerstruktur erzeugt werden, die zu einer ungleichmäßigen Ausrichtung des Rotors im Kompressor führen würden.
In einer weiteren Ausführungsform ist an der Welle zwischen den beiden Naben wenigstens ein Magnet angeordnet, wobei der Magnet drehmomentschlüssig mit der Welle verbunden ist. Radial außenseitig der Welle ist wenigstens ein Spulenkranz zur Bereitstellung eines Wechselmagnetfelds vorgesehen, wobei das Wechselmagnetfeld ausgebildet ist, in Wrkverbindung mit dem Magneten zu treten, um eine Drehbewegung des Rotors zu erzeugen. Dadurch kann der Rotor besonders einfach angetrieben werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht durch einen Kompressor gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 einen Ausschnitt der in der Figur 1 gezeigten Schnittansicht;
Figur 3 eine Schnittansicht durch den in den Figuren 1 bis 2 gezeigten Kompressor entlang einer in Figur 1 gezeigten Schnittebene A-A;
Figur 4 eine schematische Schnittansicht durch einen Kompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Figur 5 eine schematische Schnittansicht durch einen Kompressor gemäß einer dritten Ausführungsform. Figur 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Kompressor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform und Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der in der Figur 1 gezeigten Schnittansicht. Figur 3 zeigt eine Schnittansicht durch den in den Figuren 1 bis 2 gezeigten Kompressor 10 entlang einer in Figur 1 gezeigten Schnittebene A-A. Der Kompressor 10 umfasst einen Rotor 15 und ein Gehäuse 20. Das Gehäuse
20 umfasst ein erstes Gehäuseteil 25, das in den Figuren 1 und 2 linksseitig angeordnet ist. Ferner umfasst das Gehäuse 20 ein rechtsseitig in Figur 1 angeordnetes zweites Gehäuseteil 30. Der Rotor 15 ist mit einer Antriebseinheit 35 gekoppelt. Der Rotor 15 umfasst eine Welle 40, die mit der Antriebseinheit 35 ver- bunden ist. Die Welle 40 ist dabei drehbar um eine Drehachse 45.
Der Kompressor 10 weist eine Eingangsseite 50 und eine Ausgangsseite 55 auf. Die Eingangsseite 50 ist in der Ausführungsform einkanalig ausgebildet, wobei sich die Eingangseite 50 dann in zwei Zulaufkanäle 51 verzweigt. Somit sind die beiden Zulaufkanäle 51 hinsichtlich ihrer Durchströmung parallel geschaltet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Kompressor 10 mehrere unterschiedliche Eingangsseiten 50 mit entsprechend voneinander getrennten Zulaufkanälen 51 aufweist. So können die Zulaufkanäle 51 hinsichtlich ihrer
Durchströmung beispielsweise auch in Reihe geschaltet sein, wobei die Ausgangsseite 55 eines ersten Rotorabschnitts 1 10 in die Eingangsseite 50 eines zweiten Rotorabschnitts 1 15 mündet. Der Rotor 15 ist ausgebildet, ein Fluid 60 von der Eingangsseite 50 zu der Ausgangsseite 55 zu fördern und dabei einen eingangsseitig vorherrschenden Druck auf einen ausgangsseitig vorherrschenden Druck p2 zu erhöhen. Das Fluid 60 kann dabei ein Kältemittel, beispielsweise C02, R-134a oder R-410A sein. Selbstverständlich sind auch andere Fluide denkbar. Wesentlich ist dabei jedoch, dass das Fluid 60 in seinem gasförmigen Phasenzustand oder seinem flüssigen Phasenzustand vorliegt. Der Kompressor 10 ist als Turboverdichter für einen Kälteanlagenkreislauf und/oder Wärmepumpenkreislauf gedacht. Selbstverständlich ist auch ein anderer Einsatzzweck denkbar. So ist denkbar, den Kompressor 10 in einem Heizkreislauf mit einem Solarkollektor einzusetzen und mittels des Kompressors 10 das im Heizkreislauf vorhandene Fluid zu fördern.
Der Rotor 15 weist linksseitig der Antriebseinheit 35 einen ersten Rotorabschnitt 1 10 und einen rechtsseitig der Antriebseinheit 35 angeordneten zweiten Rotorabschnitt 115 auf. Der erste Rotorabschnitt weist eine erste Nabe 65, erste Schaufeln 70 und ein erstes Deckband 75 auf. Die ersten Schaufeln 70 sind dabei radial außenseitig an der ersten Nabe 65 angeordnet und erstrecken sich von radial innen nach radial außen hin. Die ersten Schaufeln 70 sind dabei in Um- fangsrichtung in gleichmäßigem Abstand zueinander an der ersten Nabe 65 an- geordnet. Radial außenseitig schließt sich an die ersten Schaufeln 70 das erste
Deckband 75 an. Das erste Deckband 75 ist beabstandet radial außenseitig zu dem ersten Gehäuseteil 25 angeordnet. Das erste Gehäuseteil 25 umgreift um- fangsseitig das erste Deckband 75 und ist auf einer dem Deckband 75 zugewandten inneren erste Gehäusefläche 76 korrespondierend zu einer äußeren Umfangsfläche 77 des ersten Deckbands 75 ausgebildet. Durch die
beabstandete Anordnung ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 25 und dem ersten Deckband 75 ein erster Spalt 80 mit einer Spaltbreite Si vorgesehen. Das erste Deckband 75 und die erste Nabe 65 begrenzen einen ersten Förderkanal 85. Durch die konusartige Ausgestaltung der ersten Nabe 65 und des ebenso konusartig ausgebildeten ersten Deckbands 75 verläuft der erste Förderkanal 85 in axialer Richtung von der Eingangsseite 50 hin zu der Antriebseinheit 35 radial von innen nach außen hin und weist einen sich nach radial außen hin verjüngenden Querschnitt auf. Die ersten Schaufeln 70 sind dabei ausgebildet, das Fluid 60 radial innenseitig anzusaugen und in axialer Richtung in Richtung der Ausgangsseite 55 bzw. der Antriebseinheit 35 im Betrieb zu fördern. Um den Druck weiter zu erhöhen, ist der Rotor 15 als Radialverdichter ausgebildet und fördert das Fluid 60 radial von innen nach außen hin, wobei der Druck p von der Eingangsseite 50 hin zu der Ausgangsseite 55 ansteigt. Um eine Unwucht des Rotors 15 zu vermeiden, sind auch die erste Nabe 65 und das erste Deckband 75 rotationssymmetrisch zu der Drehachse 45 ausgebildet. Die ersten Schaufeln 70 sind ferner in gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung an der ersten Nabe 65 angeordnet. Der Rotor 15 weist eine zweite Nabe 90, zweite Schaufeln 95 und ein zweites
Deckband 100 auf. Die zweite Nabe 90 ist dabei rechtsseitig gegenüberliegend zu der linksseitigen Nabe 65 angeordnet. Radial außenseitig sind an der zweiten Nabe 90 die zweiten Schaufeln 95 vorgesehen. Radial außenseitig an dem der zweiten Nabe 90 gegenüberliegenden Ende der Schaufeln 95 ist das zweite Deckband 100 mit den zweiten Schaufeln 95 verbunden. Das zweite Deckband
100 ist über einen zweiten Spalt 105 beabstandet zu dem zweiten Gehäuseteil 30 mit einer Spaltbreite s2 angeordnet. Eine innere zweite Gehäusefläche 108, die einer äußeren Umfangsfläche 107 des zweiten Deckbands 100 zugewandt ist, ist korrespondierend zu der äußeren Umfangsfläche 107 des zweiten Deckbands 100 ausgebildet. Die zweite Nabe 90 ist ebenso wie das zweite Deckband 100 konusartig ausgebildet. Das zweite Deckband 100 und die zweite Nabe 90 begrenzen einen zweiten Förderkanal 106. Der zweite Förderkanal 106 ist in axialer Richtung von der Eingangsseite 50 hin zu der Antriebseinheit 35 radial von innen nach radial außen geführt. Auch der zweite Förderkanal 106 ist von der Eingangsseite 50 hin zu der Ausgangsseite 55 verjüngend ausgebildet. Selbst- verständlich ist auch denkbar, dass die Förderkanäle 85, 106 auch einen konstanten oder verbreiternden Querschnitt aufweisen. Um eine Unwucht des Rotors 15 zu vermeiden, sind auch die zweite Nabe 90 und das zweite Deckband 100 rotationssymmetrisch zu der Drehachse 45 ausgebildet. Die zweiten Schaufeln 95 sind ferner in gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung an der zweiten Na- be 90 angeordnet. Die zweiten Schaufeln 95 dienen ebenso wie die ersten
Schaufeln 70 dazu, das Fluid 60 von der Eingangsseite 50 hin zu der Ausgangsseite 55 durch den zweiten Förderkanal 106 zu fördern und dabei das Fluid 60 mit Druck p zu beaufschlagen. In der Ausführungsform ist der linksseitig von der Antriebseinheit 35 angeordnete
Rotorabschnitt 1 10 achsensymmetrisch zu dem rechtsseitig der Antriebseinheit angeordneten zweiten Rotorabschnitt 115 zu einer zwischen den beiden Rotorabschnitten 110, 1 15 angeordneten Symmetrieachse 120 ausgebildet. Jeweils ein Rotorabschnitt 1 10, 1 15 ist mit einem zugeordneten Zulaufkanal 51 der Ein- gangsseite 50 verbunden.
Selbstverständlich ist auch eine asymmetrische Ausgestaltung des Rotors 15 denkbar. Weist der Kompressor 10 mehrere Eingangsseiten 50 auf, so kann beispielsweise jedem Rotorabschnitt 110, 1 15 jeweils eine Eingangsseite 50 zuge- wiesen sein. Durch eine asymmetrische Ausgestaltung des Rotors 15 kann der
Rotor 15 auf die unterschiedlichen Eingangsseiten 50 angepasst werden.
Die Antriebseinheit 35 weist wenigstens einen Magneten 125 auf, der zwischen den beiden Rotorabschnitten 110, 115 angeordnet ist und mit der Welle 40 drehmomentschlüssig verbunden ist. Ferner umfasst die Antriebseinheit 35 einen
Spulenkranz 130 mit mehreren Spulen 155, der umfangsseitig die Welle 40 im Bereich der Magnete 125 umgreift. Der Spulenkranz 130 ist über eine Verbindung 135 mit einem Steuergerät 140 verbunden. Das Steuergerät 140 ist über eine weitere Verbindung 145 mit einer Energiequelle 150 verbunden. Das Steuergerät 140 ist ausgebildet, die im Spulenkranz 130 angeordneten Spulen 155 derart zu bestromen, dass ein Wechselmagnetfeld durch den Spulenkranz 130 bereitgestellt wird, das in Wirkverbindung mit den Magneten 125 tritt und eine Rotation der Welle 40 bewirkt, um den Rotor 15 in eine Drehbewegung zu versetzen.
Rotiert der Rotor 15 um die Drehachse 45, so wird durch die ersten Schaufeln 70 ein erster Hauptfluidstrom 160 von der Eingangsseite 50 zu der Ausgangsseite 55 über den ersten Förderkanal 85 gefördert. Der erste Hauptfluidstrom 160 wird durch die Ausgestaltung der ersten Schaufeln 70 radial von innen nach außen geführt und dabei mit Druck p2 beaufschlagt. Der Druck p2 an der Ausgangsseite 55 ist somit höher als an der Eingangsseite 50.
Im zweiten Rotorabschnitt 1 15 erfolgt die Förderung analog zum ersten Rotorabschnitt 1 10. Im zweiten Rotorabschnitt 1 15 wird mittels der zweiten Schaufeln 95 ein zweiter Hauptfluidstrom 161 in axialer Richtung der Antriebseinheit 35 und radial von innen nach außen gefördert und mit dem Druck beaufschlagt.
Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Ausgangsseite 55 und der Eingangsseite 50 strömt das in der Ausgangsseite 55 verdichtete Fluid 60 in den ersten bzw. zweiten Spalt 80, 105 als erster bzw. zweiter Lagerfluidstrom 165, 166 zwi- sehen den Deckbänder 75, 100 und den Gehäuseteilen 25, 30 ein. Die Spaltbreite Si , s2 ist dabei derart gewählt, dass zwischen dem Gehäuseteil 25, 30 und dem Deckband 75, 100 der Lagerfluidstrom 165, 166 geringer ist als der Hauptfluidstrom 160, 161. Die Strömungsrichtung des Lagerfluidstroms 165, 166 ist von der Ausgangsseite 55 in Richtung der Eingangsseite 50.
Umfangsseitig ist an dem Deckband 75, 100 auf einer zum Gehäuseteil 25, 30 zugewandten äußeren Umfangsfläche eine Lagerstruktur 170, 175 vorgesehen. Die Lagerstruktur 170, 175 beschleunigt den in den Spalt 80, 105 einströmenden Lagerfluidstrom 165, 166 in Rotationsrichtung des Rotors 15. Dabei bildet sich ein Fluidfilm 176 zwischen dem Gehäuseteil 25, 30 und dem Deckband 75, 100 aus. Die Lagerstruktur 170, 175 kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein, um den Lagerfluidstrom 165, 166 in Umfangsrichtung zu beschleunigen. So kann die Lagerstruktur 170, 175 als Oberflächenrauheit ausgebildet sein. In den Figuren 1 bis 3 wird die Beschleunigung mittels der Oberflächenrauheit des Deckbands 75, 100 erzeugt. Je nach Drehzahl genügt dabei eine Oberflächenrauheit im Bereich von 1 Rz bis 60 Rz. Alternativ ist auch denkbar, dass die Lagerstruktur 170, 175 Ausbuchtungen (vgl. Figur 5) und/oder Ausnehmungen (vgl. Figur 4) aufweist, die ausgebildet sind, den Lagerfluidstrom 165, 166 in Umfangsrichtung zu fördern. Somit weist der Lagerfluidstrom 165, 166 sowohl eine Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung auf, wobei die Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung überwiegt.
Wird der Lagerfluidstrom 165 in Umfangsrichtung auf eine vordefinierte Geschwindigkeit durch Rotation des Rotors 15 gebracht, baut sich am ersten/zweiten Deckband 75, 100 ein Druckpolster 185 des Fluidfilms 176 bzw. des Lagerfluidstroms 165, 166 mit einer Lagerkraft P2 auf. Die gekrümmte Ausgestaltung des Deckbands 75, 100 und des Gehäuses 20 hat zur Folge, dass die Lagerkraft P2 schräg zu einzelnen Achsen eines Koordinatensystems 190 verläuft. Das Koordinatensystem 190 ist beispielhaft als rechtwinkliges Koordinatensystem ausgebildet und soll zur erleichterten Richtungsbezeichnung der Kräfte dienen. Somit weist die Lagerkraft P^ P2 eine in axialer Richtung x verlaufende Lagerkraft Ρχΐ, Ρχ2 und eine senkrecht zur Drehachse 45 und zur x-Achse verlaufende Lagerkraft Pyi , Py2 auf. Die Lagerkräfte Pyi, Py2 in y-Richtung sind dabei entgegen einer Gewichtskraft F des Rotors 15 ausgerichtet. Sind die Lagerkräfte Pyi, Py2 in y-Richtung bzw. das Druckpolster 185 stark genug, hebt der Rotor 15 ab und wird ausschließlich über das Druckpolster 185 getragen. Somit bildet der Lagerfluidstrom 165, 166 ein fluiddynamisches Fluidlager 180 zwischen dem ersten Deckband 75 und dem ersten Gehäuseteil 25 sowie dem zweiten Deckband 100 und dem zweiten Gehäuseteil 30 aus, durch das der Rotor 15 berührungslos in dem Gehäuse 20 gelagert werden kann. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn die Spaltbreite Si , s2 des Spalts 80, 105 an jeder Stelle des Spalts 80, 105 im Bereich von 1 bis 30 μηι, vorzugsweise zwischen 1 bis 20 μηι im Betrieb des Kompressors 10 liegt.
Durch das Gewicht des Rotors 15 oder auch durch andere Einflüsse ist die Drehachse 45 zum Beispiel in Richtung der Gewichtskraft F versetzt zu einer Gehäuseachse 195 angeordnet. Die Gehäuseachse 195 verläuft dabei auf der x- Achse des Koordinatensystems 190. Durch den Versatz des Rotors 15 ist die Spaltbreite Si , s2 in Umfangsrichtung auch im Betrieb des Kompressors 10 unterschiedlich, wobei unterseitig die Spaltbreite Si , s2 geringer ist als oberseitig des Rotors 15.
5
Während des Anlaufens bzw. des Beschleunigens des Rotors 15 auf Betriebsdrehzahl, also wenn die Lagerkräfte Pyi , Py2 in y-Richtung zusammen kleiner als die Gewichtskraft F sind, liegt die Lagerstruktur 170, 175 unterseitig am Gehäuseteil 25, 30 an. Während des Anlaufens bildet die Lagerstruktur 170, 175 l o zusammen mit den Gehäuseteilen 25, 30 jeweils ein Gleitlager aus, um den Rotor 15 im Gehäuse 20 zu lagern.
Aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung der Deckbänder 75, 100, und der zugeordneten Gehäuseteile 25, 30 sowie aufgrund der sich einstellenden Spalt- 15 breiten Si und s2 heben sich die axialen Lagerkräfte Ρχΐ , Ρχ2 der beiden Rotorabschnitte 1 10, 1 15 auf, da sie in entgegensetzter Richtung aufgrund des von der Symmetrieachse 120 beidseitig wegströmenden Lagerfluidstroms 165, 166 gerichtet sind. Dadurch ist keine weitere axiale Fixierung des Rotors 15 in dem Gehäuse 20 notwendig.
20
Nach Durchströmen des Spalts 80, 105 wird der Lagerfluidstrom 165, 166 wieder eingangsseitig des Rotors 15 angesaugt und zusammen mit dem Hauptfluid- strom 160, 161 abermals verdichtet.
25 Aufgrund der bürstenlosen Ausgestaltung der Antriebseinheit 35 und der
beabstandeten Anordnung des Spulenkranzes 130 von der Welle 40 kann mittels des Lagerfluidstroms 165 der Rotor 15 zuverlässig in dem Gehäuse 20 gelagert und gleichzeitig ein Versatz der Drehachse 45 des Rotors 15 zu einer Gehäuseachse 195, die parallel zu der Drehachse 45 verläuft, ausgeglichen
30 werden.
Durch das Fluidlager 180 kann auf weitere Gleit- bzw. Wälzlager zur Lagerung des Rotors 15 verzichtet werden, so dass der Kompressor 10 besonders kostengünstig ausgebildet ist. Ferner kann eine besonders einfache Lagerung, insbe- 35 sondere bei einem besonders schnell drehenden Rotor 15 bereitgestellt werden.
Aufgrund des Verzichts von Gleit- bzw. Wälzlagern ist der Kompressor 10 insge- samt kleiner ausgeführt, so dass der Kompressor 10 einen kompakteren Bauraumbedarf aufweist.
Durch die Bereitstellung von zwei Rotorabschnitten 110, 115 symmetrisch zur Symmetrieachse 120 kann vollständig auf weitere Lagersysteme verzichtet werden. Ferner weist diese Ausgestaltung eine besonders hohe Förderleistung auf.
Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Kompressor 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Dabei ist oberhalb der Drehachse 45 der Rotor 15 geschnitten und unterhalb der Drehachse 45 in Draufsicht dargestellt. Der Kompressor 200 ist im Wesentlichen identisch zu dem in Figur 1 gezeigten Kompressor 10 ausgebildet. Abweichend dazu weist die Lagerstruktur 175 zusätzlich fischgrätenartig angeordnete Ausnehmungen 205 auf, die umfangsseitig in gleichmäßigem Abstand an dem Deckband 75, 100 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass in Figur 4 der Rotor 15 achsensymmetrisch zur Symmetrieachse 120 ausgebildet ist, und die Ausnehmungen 205 auch auf dem rechtsseitig angeordneten zweiten Rotorabschnitt 115 (nicht dargestellt) vorgesehen sind. Ferner können die Ausnehmungen 205 selbstverständlich auch als Ausbuchtungen ausgeführt sein, die sich in Richtung des Gehäuseteils 25 radial nach außen hin erstrecken.
Die Lagerstruktur 175 ist in der Ausführungsform einreihig an dem Deckband 75, 100 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass mehrere Reihen von der Lagerstruktur 175 in fischgrätenartig angeordneten Ausnehmungen 205 bzw. Ausbuchtungen umfangsseitig auf der zum Gehäuseteil 25, 30 zugewandten äußeren Umfangsfläche des Deckbands 75, 100 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 205 weisen einen ersten Ausnehmungsabschnitt 206 und einen zweiten Ausnehmungsabschnitt 207 auf. Die Ausnehmungsabschnitte 206, 207 schließen einen Öffnungswinkel α ein. Der Öffnungswinkel ist kleiner als 180°. Die Ausnehmungsabschnitte 206, 207 sind derart angeordnet, dass die Ausnehmungen 205 zur Drehrichtung des Rotors 15 hin geöffnet sind. Dadurch kann eine besonders hohe Umfangsgeschwindigkeit in dem Lagerfluidstrom 165 induziert werden, so dass besonders im Bereich der Ausnehmungen 205 ein besonders stabiles Druckpolster durch den Lagerfluidstrom 165 ausgebildet werden kann, das den Rotor 15 besonders gut lagert. Figur 5 zeigt eine Schnittansicht durch einen Kompressor 300 gemäß einer dritten Ausführungsform, wobei der Rotor 15 in Draufsicht gezeigt ist. Der Kompressor 300 ist im Wesentlichen identisch zu den in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Kompressoren 10, 200 ausgebildet. Abweichend dazu weist die Lagerstruktur 175 Ausbuchtungen 305 auf, die spiralförmig umfangsseitig an dem Deckband
75 angeordnet sind. Die Ausbuchtungen 305 sind dabei schaufelartig ausgebildet. Alternativ können die Ausbuchtungen 305 in Umfangsrichtung zur Ausbildung einer Schraube verbunden sein. Dadurch kann bei einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn der Lagerfluidstrom 165 besonders gut in Richtung eines radi- al innenseitig eingangsseitig angeordneten Dichtelements 310 der Lagerstruktur
170, 175 gefördert werden. Das Dichtelement 310 ist in der Ausführungsform als Labyrinthdichtung ausgebildet, wodurch ein Reibkontakt zwischen dem Rotor 15 und dem Gehäuse 20 vermieden werden kann. Dadurch kann ein besonders hoher Wirkungsgrad des Kompressors 300 sichergestellt werden. Ferner hat das Dichtelement 310 den Vorteil, dass der Lagerfluidstrom 165 sowohl von der Ausgangsseite 55 zu der Eingangsseite 50 gefördert werden kann und gleichzeitig durch die spiralförmige Ausgestaltung der Ausbuchungen 305 in Umfangsrichtung beschleunigt werden kann. Gleichzeitig staut sich der Lagerfluidstrom 165 vor dem Dichtelement 310 auf, so dass ein Druck ps innerhalb des ersten Spalts 80 besonders hoch gehalten werden kann. Dadurch kann bereits eine stabile Lagerung auch bei niedrigen Drehzahlen des Rotors 15 gewährleistet werden.
In der Ausführungsform ist der erste/zweite Spalt 80, 105 sich von der Ausgangsseite 55 hin zur Eingangsseite 50 verjüngend ausgebildet. Selbstverständ- lieh ist auch denkbar, dass der Spalt 80, 105 eine konstante Spaltbreite Si , s2 über den Spalt 80, 105 hinweg aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Dichtelement 310 anstatt eingangsseitig auch an einer anderen Position umfangsseitig an dem Gehäuseteil 25, 30 bzw. dem Rotor 15 angeordnet werden kann. Selbstverständlich ist auch denkbar, das
Dichtelement an einer in Figur 1 oder 2 gezeigten Ausgestaltung des Rotors 15 vorzusehen. Auch ist denkbar, dass auf das Dichtelement 310 verzichtet wird.
Die Lagerstruktur 175 ist in den Figuren 1 bis 4 beispielhaft ausgebildet. Selbst- verständlich ist auch denkbar, dass anders ausgebildete Lagerstrukturen vorgesehen sind, wesentlich dabei ist jedoch, dass ein Lagerfluidstrom 165 durch die Lagerstruktur 175 hervorgehoben wird, der eine fluiddynamische Lagerstelle zwischen dem Rotor 15 und dem Gehäuse 20 bereitstellt, um auf Gleit- oder Wälzlager zur Lagerung des Rotors 15 verzichten zu können. Die Antriebseinheit 35 ist in der Ausführungsform beispielhaft. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Antriebseinheit 35 andersartig ausgebildet ist. Die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Antriebseinheit 35 hat jedoch den Vorteil, dass durch die berührungslose Ausgestaltung der Antriebseinheit 35 zwischen der Welle 40 und dem Spulenkranz 130 die Welle 40 in radialer Richtung um die Spaltbreite Si , s2 versetzbar ist, so dass je nach Belastung des Rotors 15 der La- gerfluidstrom 165 den Rotor 15 unabhängig von der Ausrichtung des Kompressors 10, 200, 300 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung lagern kann.

Claims

Ansprüche
Kompressor (10; 200; 300; 400) für einen Wärmepumpenkreislauf und/oder Kälteanlagenkreislauf, aufweisend ein Gehäuse (20) und einen um eine Drehachse (45) drehbar gelagerten Rotor (15),
- wobei das Gehäuse (20) zumindest teilweise umfangsseitig des Rotors (15) angeordnet ist,
- wobei der Rotor (15) wenigstens eine Nabe (65, 90) und wenigstens eine an der Nabe (65, 90) radial außenseitig angeordnete Schaufel (70, 95) umfasst,
- wobei die Schaufel (70, 95) ausgebildet ist, einen Hauptfluidstrom (160, 161) zu fördern,
- wobei der Rotor (15) ein radial außenseitig an der Schaufel (70, 95) angeordnetes Deckband (75, 100) umfasst,
- wobei das Deckband (75, 100) radial beabstandet zu dem Gehäuse (20) angeordnet ist,
- wobei radial außenseitig an dem Deckband (75, 100) eine Lagerstruktur (170, 175) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, einen Lagerfluidstrom (165, 166) zwischen dem Deckband (75, 100) und dem Gehäuse (20) zur Ausbildung eines fluiddynamisches Lagers (180) zur Lagerung des Rotors (15) im Gehäuse (20) auszubilden.
2. Kompressor (10; 200; 300; 400) nach Anspruch 1 , wobei der Rotor (15) eine Eingangsseite (50) und eine Ausgangsseite (55) umfasst, wobei die Schaufel (70, 95) ausgebildet ist, den Hauptfluidstrom (160, 161) von der Eingangsseite (50) zu der Ausgangsseite (55) zu fördern, wobei die Lagerstruktur (170, 175) ausgebildet ist, den Lagerfluidstrom (165, 166) von der Ausgangsseite (55) zu der Eingangsseite (50) zu fördern.
3. Kompressor (10; 200; 300; 400) nach Anspruch 2, wobei die Eingangsseite
(50) radial innenseitig und die Ausgangsseite (55) radial außenseitig an dem Rotor (15) angeordnet ist, wobei die Lagerstruktur (170, 175) zumindest teilweise spiralförmig ausgebildet ist.
4. Kompressor (10; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lagerstruktur (170, 175) ein Dichtelement (310) umfasst, wobei das Dichtelement (310) zwischen dem Deckband (75, 100) und dem Gehäuse (20) angeordnet ist, wobei das Dichtelement (310) ausgebildet ist, den La- gerfluidstrom (165, 166) in axialer Richtung zu begrenzen.
Kompressor (10; 200; 300; 400) nach Anspruch 4, wobei das Dichtelement (310) als Labyrinthdichtung ausgebildet ist.
Kompressor (10; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lagerstruktur (170, 175) fischgrätenartig ausgebildet ist, und/oder wobei die Lagerstruktur (170, 175) eine Oberflächenrauheit im Bereich von 1 Rz bis 60 Rz aufweist.
Kompressor (10; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lagerstruktur (170, 175) wenigstens eine Ausnehmung (205) und/oder eine Ausbuchtung (305) aufweist, die schräg oder quer zu Umfangsrichtung der Nabe (65, 90) angeordnet ist.
Kompressor (10; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Rotor (15) eine weitere Nabe (90) umfasst, wobei an der weiteren Nabe (90) wenigstens eine radial außenseitig angeordnete weitere Schaufel (95) vorgesehen ist,
- wobei die weitere Schaufel (95) ausgebildet ist, einen weiteren Haupt- fluidstrom (161) zu fördern,
- wobei die weitere Nabe (90) mit der Nabe (65) über eine Welle (40) gekoppelt ist,
- wobei der Rotor (15) ein radial außenseitig an der weiteren Schaufel (95) angeordneten weiteren Deckband (100) umfasst,
- wobei das weitere Deckband (100) radial beabstandet zu dem Gehäuse (20) angeordnet ist,
- wobei das Gehäuse (20) das weitere Deckband (100) zumindest teilweise umfangsseitig umgreift,
- wobei radial außenseitig an dem weiteren Deckband (75, 100) eine weitere Lagerstruktur (175) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, einen weiteren Lagerfluidstrom (166) zwischen dem weiteren Deckband (75, 100) und dem Gehäuse (20) bereitzustellen. Kompressor (10; 200; 300; 400) nach Anspruch 8, wobei die weitere Lagerstruktur (175) und die Lagerstruktur (170) achsensymmetrisch zu einer zwischen den beiden Naben (65, 90) angeordneten Symmetrieachse (120) ausgebildet sind.
Kompressor (10; 200; 300; 400) nach Anspruch 8 oder 9, wobei an der Welle (40) zwischen den beiden Naben (65, 90) wenigstens ein Magnet (125) angeordnet ist, wobei der Magnet (125) drehmomentschlüssig mit der Welle (40) verbunden ist, wobei radial außenseitig der Welle (40) wenigstens ein Spulenkranz (130) zur Bereitstellung eines Wechselmagnetfeldes vorgesehen ist, wobei das Wechselmagnetfeld ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit dem Magneten (125) zu treten, um eine Drehbewegung des Rotors (15) hervorzurufen.
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