EP3440359B1

EP3440359B1 - Kältemittelverdichtereinheit

Info

Publication number: EP3440359B1
Application number: EP16714896.4A
Authority: EP
Inventors: Tihomir Mikulic; Klaus Feller
Original assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: CN109072921A; US20190032666A1; RU2716948C1; US11542945B2; WO2017174129A1; EP3440359A1; CN109072921B

Description

Die Erfindung betrifft eine Kältemittelverdichtereinheit, umfassend ein Verdichtergehäuse und mindestens ein in dem Verdichtergehäuse angeordnetes und durch Lager- und Antriebsteile bewegbares sowie in mindestens einer Verdichterkammer arbeitendes Verdichterelement, mindestens eine in dem Verdichtergehäuse angeordnete Schmiermittelversorgungsstelle für mindestens einer der Lager- und Antriebsteile und/oder Verdichterelemente sowie einen Schmiermittelzulauf zu der mindestens einen Schmiermittelversorgungsstelle.
Derartige Kältemittelverdichter sind aus der US 6,116,046 A und der US 6,125,642 A bekannt.
Bei diesen erfolgt üblicherweise eine Überwachung der Schmiermittelzufuhr über Schmiermittelströmungssensoren, die einen Druckabfall in der Schmiermittelzufuhr zur Folge haben.
Derartige Sensoren haben jedoch negative Auswirkungen auf die Schmiermittelzufuhr und eröffnen nicht die Möglichkeit, auf eine Schmiermittelunterbrechung möglichst rasch zu reagieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kältemittelverdichtereinheit der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, dass eine optimale Schmiermittelversorgung möglich ist und optimal auf eine Schmiermittelunterbrechung reagiert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Kältemittelverdichtereinheit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmiermittelzulauf einen von Schmiermittel durchströmten Schmiermittelspeicherraum aufweist, in dem ein Schmiermittelpräsenzsensor zur Erfassung der Präsenz von Schmiermittel in dem Schmiermittelspeicherraum angeordnet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass bei dieser Lösung die Erfassung des Schmiermittels nicht durch einen Druckabfall erfolgt, sondern durch Schmiermittelpräsenz in dem Schmiermittelspeicherraum, so dass dadurch die Schmiermittelversorgung optimal gestaltet werden kann und insbesondere ein Druckabfall zur Erfassung der Schmiermittelversorgung nicht erforderlich ist und nicht auftritt.
Dabei könnte der Schmiermittelpräsenzsensor beispielsweise ein Sensor sein, der bei der Präsenz von Schmiermittel gekühlt wird und bei nicht vorhandener Schmiermittelpräsenz sich aufheizt und dadurch die Möglichkeit schafft, die Schmiermittelpräsenz zu erfassen.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn der Schmiermittelpräsenzsensor ein optischer Sensor ist.
Insbesondere ist dabei der optische Schmiermittelpräsenzsensor so ausgebildet, dass dieser mit einer die Präsenz von Schmiermittel erfassenden Sensorfläche angrenzend an den Schmiermittelspeicherraum angeordnet ist.
Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass der Schmiermittelspeicherraum in Bezug auf die übrigen Strömungsabschnitte des Schmiermittelzulaufs einen drosselfreien Abschnitt bildet und beispielsweise relativ zu den übrigen Strömungsabschnitten des Schmiermittelzulaufs querschnittserweitert ausgebildet ist.
Dadurch ist sichergestellt, dass durch den Schmiermittelspeicherraum und die Erfassung des Schmiermittels in dem Schmiermittelspeicherraum durch den Schmiermittelpräsenzsensor kein Druckabfall entsteht.
Hinsichtlich der Ausbildung des Schmiermittelzulaufs hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn dieser ein bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Schmiermittelversorgungsstelle liegendes Schmiermittelvolumen speichert, das heißt derart voluminös dimensioniert ist, dass er in der Lage ist, das genannte Schmiermittelvolumen zu speichern.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Schmiermittelspeicherraum zumindest einen Teil des zu speichernden Schmiermittelvolumens aufnimmt.
Hinsichtlich der Bemessung des Schmiermittelvolumens wurden keine detaillierten Angaben gemacht.
Besonders günstig ist es dabei, wenn das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelzulaufs mindestens so groß ist, dass bei einer Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit bis zum endgültigen Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Noch besser ist es, wenn das Schmiermittelvolumen mindestens so groß ist, dass bis zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Insbesondere bei besonders sensiblen und durch das Schmiermittel zu kühlenden Schmiermittelversorgungsstellen ist ferner vorgesehen, dass von der Schmiermittelversorgungsstelle ausgehend ein Schmiermittelablauf zu der mindestens einen Verdichterkammer des Verdichtergehäuses verläuft.
Ein derartiger Schmiermittelablauf ist insbesondere auch dann erforderlich, wenn die Schmiermittelversorgungsstelle nicht nur permanent ausreichend geschmiert, sondern auch durch das Schmiermittel permanent ausreichend gekühlt werden soll.
Besonders günstig ist es hierbei, wenn der Schmiermittelablauf einen Schmiermittelspeicherraum zur Aufnahme von Schmiermittel aufweist, so dass auch der Schmiermittelablauf in der Lage ist, Schmiermittel zu speichern.
Hinsichtlich der Ausbildung des Schmiermittelablaufs ist es ebenfalls von Vorteil, wenn der Schmiermittelablauf ein bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Schmiermittelversorgungsstelle liegendes Schmiermittelvolumen speichert, das gegebenenfalls zur Versorgung der Schmiermittelversorgungsstelle bei einer Unterbrechung der Schmiermittelzufuhr zur Verfügung steht.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Schmiermittelspeicherraum zumindest einen Teil des zu speichernden Schmiermittelvolumens aufnimmt.
Damit besteht die Möglichkeit auch das in dem Schmiermittelablauf vorgesehene Schmiermittelvolumen bei einer Unterbrechung der Schmiermittelzufuhr zur Schmierung der Schmiermittelversorgungsstelle einzusetzen.
Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelablaufs mindestens so groß ist, dass bei einer Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit bis zum endgültigen Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Noch günstiger ist es, wenn das Schmiermittelvolumen mindestens so groß ist, dass mindestens bis zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelzulaufs und des Schmiermittelablaufs zusammen mindestens so groß ist, dass bei einer Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit bis zum endgültigen Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Noch besser ist es, wenn das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelzulaufs und des Schmiermittelablaufs gemeinsam mindestens so groß ist, dass mindestens bis zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Hinsichtlich der Anordnung des Schmiermittelzulaufs wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
Beispielsweise könnte der Schmiermittelzulauf durch ein im Verdichtergehäuse angeordnetes separates Leitungssystem realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Schmiermittelzulauf in dem Verdichtergehäuse integriert angeordnet ist, das heißt durch in dem Verdichtergehäuse integrierte Kanäle und Volumina realisiert ist.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Schmiermittelzulauf in einem die Schmiermittelversorgungsstelle aufweisenden Wandbereich des Verdichtergehäuses angeordnet ist.
Ferner ist es auch hinsichtlich der Realisierung des Schmiermittelablaufs von Vorteil, wenn der Schmiermittelablauf in dem Verdichtergehäuse integriert angeordnet ist.
Vorzugsweise ist hierzu vorgesehen, dass der Schmiermittelablauf in dem Verdichtergehäuse integriert angeordnet ist.
Besonders günstig ist es da auch diesbezüglich, wenn der Schmiermittelablauf in dem die Schmiermittelversorgungsstelle aufnehmenden Wandbereiches des Verdichtergehäuses angeordnet ist.
Hinsichtlich der Versorgung des Schmiermittelzulaufs mit Schmiermittel wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass der Schmiermittelzulauf mit einem an dem Verdichtergehäuse vorgesehenen und von einem Schmiermittelzufuhrsystem gespeisten Schmiermittelanschluss verbunden ist und sich von dem Schmiermittelanschluss zu der mindestens einen Schmiermittelversorgungsstelle erstreckt.
Hinsichtlich der Realisierung der Schmiermittelversorgungsstelle selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sehen verschiedene Lösungen vor, dass die Schmiermittelversorgungsstelle an mindestens einem der folgenden Elemente wie: einer Wellenabdichtungseinheit, einer Lagereinheit, dem in der Verdichterkammer arbeitenden Verdichterelement und einer Schiebereinheit vorliegt.
Ferner ist zur Festlegung des Schmiermittelstroms durch den Schmiermittelzulauf vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Schmiermittelzulauf ein Drosselelement vorgesehen ist.
Desgleichen ist es gegebenenfalls günstig, wenn in dem Schmiermittelablauf ein Drosselelement vorgesehen ist.
Hinsichtlich des Betriebs der Kältemittelverdichtereinheit im Zusammenhang mit dem Schmiermittelpräsenzsensor wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der Schmiermittelpräsenzsensor mit einer Schmiermittelüberwachung verbunden ist, welche bei einer vom Präsenzsensor erfassten Unterbrechung der Schmiermittelzufuhr einen Antrieb der Kältemittelverdichtereinheit abschaltet.
Es wäre daher beispielsweise denkbar, dass eine Kopplung zwischen der Kältemittelverdichtereinheit und einem Antriebsmotor gelöst wird, um die Kältemittelverdichtereinheit möglichst rasch abzuschalten.
Eine besonders einfache Lösung sieht vor, dass die Schmiermittelüberwachung bei einer durch den Präsenzsensor erfassten Unterbrechung der Schmiermittelversorgung den Motor zum Antrieb der Kältemittelverdichtereinheit abschaltet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Gesamtdarstellung einer in einem Kältemittelverdichterkreislauf angeordneten Kältemittelverdichtereinheit mit einem Schmiermittelzufuhrsystem;
Fig. 2: ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichtereinheit mit in einem Verdichtergehäuse realisierten Schmiermittelzuläufen und einem Schmiermittelablauf im Längsschnitt;
Fig. 3: einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4: einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichtereinheit und
Fig. 5: einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 4.

In einem in Fig. 1 dargestellten und als Ganzes mit 10 bezeichneten Kältemittelkreislauf ist eine, als Ganzes mit 12 bezeichnete Kältemittelverdichtereinheit vorgesehen, welche durch einen Motor 14 angetrieben ist.
Die Kältemittelverdichtereinheit 12 verdichtet an einem Sauganschluss 22 zugeführtes Kältemittel und gibt dieses an einem Druckanschluss 24 im verdichteten Zustand ab, wobei das Kältemittel im Kältemittelkreislauf 10 nachfolgend auf den Druckanschluss 24 einer Wärmetauschereinheit 26 zugeführt wird, in welcher eine Abgabe von Wärme W durch das verdichtete Kältemittel erfolgt.
Nach Durchströmen der Wärmetauschereinheit 26 und Abkühlung des verdichteten Kältemittels strömt dieses zu einer als Ganzes mit 28 bezeichneten Expansionseinheit, in welcher eine Expansion des unter Druck stehenden Kältemittels erfolgt, das nachfolgend in eine Wärmetauschereinheit 32 eintritt und in dieser in der Lage ist Wärme W aufzunehmen.
Nach Durchströmen der Wärmetauschereinheit 32 wird das Kältemittel dem Sauganschluss 22 zum Verdichten desselben in der Kältemittelverdichtereinheit 12 zugeführt.
Zwischen dem Druckanschluss 24 der Kältemittelverdichtereinheit 12 und der wärmeabgebenden Wärmetauschereinheit 26 ist ein als Ganzes mit 34 bezeichneter Schmiermittelabscheider 34 vorgesehen, welcher aus dem verdichteten und über den Druckanschluss 24 aus der Kältemittelverdichtereinheit 12 austretenden Kältemittel mitgeführtes Schmiermittel abscheidet.
Das vom Schmiermittelabscheider 34 abgeschiedene Schmiermittel wird von einem Schmiermittelzufuhrsystem 40 wiederum der Kältemittelverdichtereinheit 12 zur Schmierung derselben zugeführt.
Beispielsweise umfasst das Schmiermittelzufuhrsystem 40 einen Schmiermittelkühler 42, welcher das aus dem Schmiermittelabscheider 34 kommende Schmiermittel kühlt, sowie nachfolgend ein Schmiermittelfilter 44 zur Filterung des Schmiermittels sowie ein Ventil 46 zur Steuerung des Schmiermittelflusses im Schmiermittelzufuhrsystem 40.
Das Schmiermittel wird durch das Schmiermittelzufuhrsystem 40 einem Verdichtergehäuse 52 der Kältemittelverdichtereinheit 12 über einen Schmiermittelanschluss 54 zugeführt und innerhalb des Verdichtergehäuses 52 verteilt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichtereinheit 12 in dem Verdichtergehäuse 52 zwei Verdichterelemente 62a, 62b, beispielsweise in Form von Schraubenläufern vorgesehen, die jeweils in Verdichterkammern 64a, 64b, beispielsweise ausgeführt als diesen Schraubenläufern zugeordnete Schraubenläuferbohrungen 64a, 64b, angeordnet sind.
Die miteinander kämmenden Schraubenläufer 62a, 62b sind ihrerseits mittels Schraubenläuferwellen 66a, 66b in dem Verdichtergehäuse drehbar gelagert, wobei die Schraubenläuferwellen 66a, 66b einerseits in saugseitigen Lagern 68a, 68b und andererseits in druckseitigen Lagern 72a, 72b drehbar in dem Verdichtergehäuse 52 gelagert sind.
Ferner erfolgt ein Antrieb der Schraubenläufer 62a, 62b über mindestens eine zu einer der Schraubenläuferwellen 66 geführten Antriebswelle 74 die einerseits mit der Schraubenläuferwelle 66 verbunden ist und andererseits aus dem Verdichtergehäuse 52 herausgeführt ist, um durch den Motor 14 angetrieben zu werden.
Dabei ist die Antriebswelle 74 durch eine Gehäuseöffnung 76 aus dem Verdichtergehäuse 52 herausgeführt und im Bereich der Gehäuseöffnung 76 ist zur Abdichtung zwischen der Antriebswelle 74 und der Gehäuseöffnung 76 eine Wellenabdichteinheit 78 vorgesehen, die ein Austreten von Kältemittel aus einem kältemittelführenden Innenraum 56 des Verdichtergehäuses 52 verhindert.
Die Wellenabdichteinheit 78 umfasst beispielsweise ein äußeres Abdichtelement 82, ein inneres Abdichtelement 84 und eine zwischen dem äußeren Abdichtelement 82 und dem inneren Abdichtelement 84 liegende Wellenabdichtung 86, wobei das äußere Abdichtelement 82 und das innere Abdichtelement 84 dazu dienen, dass zwischen diesen ein Schmiermittelraum entsteht, in welchem die Wellenabdichtung 86 angeordnet ist, und somit ständig mit Schmiermittel versorgt wird.
Vorzugsweise entsteht zwischen der äußeren Abdichtelement 82 und der Wellenabdichtung 86 ein Schmiermittelzufuhrraum 92 für die Wellenabdichtung und zwischen dem inneren Abdichtelement 84 und der Wellenabdichtung 86 ein Schmiermittelabfuhrraum 94, so dass das Schmiermittel für die Wellenabdichtung 86 von dem Schmiermittelzufuhrraum 92 in die Wellenabdichtung 86 eintreten und aus dieser in den Schmiermittelabfuhrraum 94 austreten kann.
In dem Verdichtergehäuse 52 ist eine Vielzahl von Schmiermittelversorgungsstellen vorgesehen.
So ist beispielsweise die Wellenabdichteinheit 78 eine Schmiermittelversorgungsstelle.
Beispielsweise sind die saugseitigen Lager 68a und 68b eine weitere Schmiermittelversorgungsstelle, wobei das unter dem Austrittsseitendruck der Kältemittelverdichtereinheit stehende Schmiermittel dazu dient, Zylinderanordnungen zum Bewegen von Steuerelementen zu betreiben.
Beispielsweise sind auch die druckseitigen Lager 72a und 72b eine Schmiermittelversorgungsstelle.
Eine weitere Schmiermittelversorgungsstelle sind beispielsweise die in den Schraubenläuferbohrungen 64a und 64b laufenden Schraubenläufer 62a und 62b.
Beispielsweise sind Schiebereinheiten 102 zur Steuerung der Leistung eine weitere Schmiermittelversorgungsstelle, wobei insbesondere das unter dem austrittsseitigen Druck der Kältemittelverdichtereinheit stehende Schmiermittel dazu dient, Steuerelemente, wie beispielsweise mit dem unter Druck stehenden Schmiermittel arbeitende Zylinderanordnungen, zu betreiben.
Alle diese Schmiermittelversorgungsstellen werden über das dem Schmiermittelanschluss 54 zugeführte Schmiermittel geschmiert.
Die Zufuhr von Schmiermittel zu den einzelnen Schmiermittelversorgungsstellen im Verdichtergehäuse 52 erfolgt dabei aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Schmiermittelanschluss 54 und dem an den einzelnen Schmiermittelversorgungsstellen vorliegenden Druck, der niedriger ist als der Druck im Schmiermittelzufuhrsystem 40.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist auf den Schmiermittelanschluss 54 folgend in dem Verdichtergehäuse 52 eine Anschlusskammer 112 vorgesehen.
Vorzugsweise liegt die Anschlusskammer 112 bezogen auf die Schwerkraftrichtung oberhalb sämtlicher Schmiermittelversorgungsstellen des Verdichtergehäuses 52.
Ausgehend von der Anschlusskammer 112 erstreckt sich beispielsweise ein erster Schmiermittelzulauf 114 zu dem Schmiermittelzufuhrraum 92 der Wellenabdichteinheit 78, wobei in dem ersten Schmiermittelzulauf 114, wie beispielsweise in Fig. 2 und 3 dargestellt, ein von Schmiermittel durchströmter Schmiermittelspeicherraum 116 angeordnet ist.
Der Schmiermittelspeicherraum 116 liegt bezogen auf die Schwerkraftrichtung oberhalb der Wellenabdichteinheit 78.
Einer Schmiermittelüberwachung 120 ist ein Schmiermittelpräsenzsensor 122 zugeordnet ist, der beispielsweise auf optischem Wege das Vorhandensein von Schmiermittel in dem Schmiermittelspeicherraum 116 erfasst.
Hierzu ist der Schmiermittelpräsenzsensor 122 in dem Schmiermittelspeicherraum 116 angeordnet und mit einem dem Schmiermittel im Schmiermittelspeicherraum 116 zugewandten Prisma 124 versehen wobei dieses Prisma 124 in dem Fall, in dem es an Schmiermittel im Schmiermittelspeicherraum 116 angrenzt, in dieses einfallendes Licht anders reflektiert als im Fall dass im Schmiermittelspeicherraum 116 kein Schmiermittel vorhanden ist und somit das Prisma 124 nicht an Schmiermittel angrenzt.
Diese Reflektionseigenschaften des Prismas 124 werden durch eine in dem Schmiermittelpräsenzsensor 122 angeordnete Lichtquelle und einen entsprechenden Detektor für das reflektierte Licht erfasst.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Schmiermittelpräsenzsensor 122 in dem Schmiermittelspeicherraum 116 insbesondere so angeordnet, dass dieser seitlich versetzt zu einer Eintrittsöffnung 126 und einer Austrittsöffnung 128 des Schmiermittelspeicherraums 116 angeordnet ist, so dass der Schmiermittelpräsenzsensor 122 seitlich versetzt zu einem direkt von der Eintrittsöffnung 126 zur Austrittsöffnung 128 verlaufenden Schmiermittelstrom 132 durch den Schmiermittelspeicherraum 116 angeordnet ist und somit den Schmiermittelstrom 132 nicht behindert und dadurch auch durch den Schmiermittelpräsenzsensor 122 keine Limitierung des Schmiermittelstroms 132 und somit auch kein Druckabfall entsteht.
Der mit der Schmiermittelüberwachung 120 gekoppelte Schmiermittelpräsenzsensor 122 vermittelt der Schmiermittelüberwachung 120, ob in dem Schmiermittelspeicherraum 116 Schmiermittel vorhanden ist oder nicht, und im Fall, dass kein Schmiermittel im Schmiermittelspeicherraum 116 vorhanden ist, bewirkt die Schmiermittelüberwachung 120 das Abschalten des Motors 14 und somit des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit 12.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schmiermittelzulauf 114 beispielsweise so ausgebildet, dass von der Anschlusskammer 112 ein Kanalabschnitt 134 zur Eintrittsöffnung 126 verläuft und von der Austrittsöffnung 128 ein Kanalabschnitt 136 zu dem Schmiermittelzufuhrraum 92 der Wellenabdichteinheit 78 verläuft, wobei die Kanalabschnitte 134 und 136 vorzugsweise einen Strömungsquerschnitt aufweisen, der geringer ist als der dem Schmiermittel im Schmiermittelspeicherraum 116 zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt.
Alternativ zur Ausbildung des Schmiermittelpräsenzsensors 122 als optischen Sensor ist es auch denkbar, diesen in Form eines beheizten Thermoelements auszubilden, welches durch Kontakt mit dem Schmiermittel gekühlt wird und sich somit nicht wesentlich aufheizt, sich jedoch bei mangelndem Kontakt mit dem Schmiermittel aufheizt, wobei diese Aufheizung erfasst wird und somit die mangelnde Präsenz von Schmiermittel erkannt wird.
In der Wellenabdichteinheit 78 durchsetzt das Schmiermittel die Wellenabdichtung 86 und strömt von dem Schmiermittelabführraum 94 über einen als Ganzes mit 142 bezeichneten Schmiermittelablauf und über dessen Mündungsöffnung 146 saugseitig in die Verdichterkammern 64a und 64b, so dass das Schmiermittel dann in der Lage ist, die in den Verdichterkammern 64a und 64b arbeitenden Verdichterelemente 62a und 62b zu schmieren.
Vorzugsweise ist auch in dem Schmiermittelablauf 142 ein Schmiermittelspeicherraum 144 vorgesehen, welcher ebenfalls bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Wellenabdichteinheit 78 angeordnet ist.
Dadurch, dass der Schmiermittelzulauf 114 von der bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Wellenabdichteinheit 78 liegenden Anschlusskammer 112 zur Wellenabdichteinheit 78 verläuft und dadurch, dass zumindest der Schmiermittelspeicherraum 144 in dem Schmiermittelablauf 142 bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Wellenabdichteinheit 78 liegt, stehen sowohl in dem Schmiermittelzulauf 114 als auch in dem Schmiermittelablauf 142 Schmiermittelvolumina zur Verfügung, die aufgrund der Schwerkraft in der Lage sind, der Wellenabdichteinheit 78 Schmiermittel zuzuführen.
Somit besteht die Möglichkeit selbst dann, wenn das Schmiermittelzufuhrsystem 40 kein Schmiermittel mehr am Schmiermittelanschluss 54 liefert oder dann, wenn keine Druckdifferenz mehr zwischen dem Schmiermittelanschluss 54 und der Mündungsöffnung 146 vorliegt, zumindest für einen Übergangszeitraum der Wellenabdichteinheit 78 über den Schmiermittelzulauf 114 und den Schmiermittelablauf 142 Schmiermittel zur Verfügung zu stellen.
Vorzugsweise sind der Schmiermittelzulauf 114 und der Schmiermittelablauf 142 in das Verdichtergehäuse 52 integriert, insbesondere in einem Gehäusewandbereich 148 integriert angeordnet.
Vorzugsweise ist das Schmiermittelvolumen des im Schmiermittelzulauf 114 und im Schmiermittelablauf 142 bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Wellendichteinheit 78 stehenden Schmiermittels so groß, dass sowohl bei einer Unterbrechung der Schmiermittelzufuhr aufgrund des Abschaltens des Motors 14 als auch bei einem Abschalten des Motors 14 aufgrund der vom Schmiermittelpräsenzsensor 122 festgestellten mangelnden Schmiermittelpräsenz in dem Schmiermittelzulauf 114 stets eine ausreichende Schmierung der Wellendichteinheit 78 bis zum Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit 12 und/oder zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit 12 gewährleistet ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2 und 3 wird davon ausgegangen, dass die neben der Wellendichteinheit 78 vorhandenen Schmiermittelversorgungsstellen, gebildet beispielsweise durch die saugseitigen Lager 68, die druckseitigen Lager 72, die in den Verdichterkammern 64 arbeitenden Verdichterelemente 62 und die Schiebereinheiten 102, weniger empfindlich auf Unterbrechung des Schmiermittelflusses sind, so dass ein zweiter Schmiermittelzulauf 152 zu diesen Schmiermittelversorgungsstellen nicht durch einen Schmiermittelpräsenzsensor 122 überwacht wird, sondern davon ausgegangen wird, dass dann, wenn der Schmiermittelpräsenzsensor 122 kein Schmiermittel erfasst und eine Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit 12 auslöst, auch dem Schmiermittelzulauf 152 kein Schmiermittel mehr zugeführt wird, jedoch das im bezogen auf die Schwerkraftrichtung über den Schmiermittelversorgungsstellen verlaufenden Schmiermittelzulauf 152 vorhandene Schmiermittelvolumen bei einem Abbrechen der Schmiermittelzufuhr noch für die Schmierung der von diesem versorgten Schmiermittelversorgungsstellen ausreicht, wobei bei allen diesen Schmiermittelversorgungsstellen eine Abgabe des Schmiermittels letztlich in die Verdichterkammer erfolgt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt insbesondere im Fall der durch die Wellenabdichteinheit 78 gebildeten Schmiermittelversorgungsstelle, gegebenenfalls auch im Fall der anderen Schmiermittelversorgungsstellen, nicht nur eine Schmierung dieser Schmiermittelversorgungsstellen, sondern auch noch eine Kühlung des die jeweilige Schmiermittelversorgungsstelle bildenden Elements, so dass dadurch eine Beschädigung des jeweiligen Elements vermieden wird und auch eine Einhaltung einer Maximaltemperatur an der jeweiligen Schmiermittelversorgungsstelle möglich ist.
Insbesondere im Fall der Wellenabdichteinheit 78 ist es erforderlich, diese durch einen nennenswerten Durchfluss von Schmiermittel zu kühlen.
Um diesen Schmiermitteldurchfluss definiert festlegen zu können, sind beispielsweise im Schmiermittelzulauf 114 und/oder im Schmiermittelablauf 142 Drosselelemente 162 beziehungsweise 164 vorgesehen, die bei der üblicherweise bestehenden Druckdifferenz zwischen dem Schmiermittelanschluss 54 und in diesem Fall der Mündungsöffnung 146 den Schmiermitteldurchfluss auf dem für eine ausreichende Kühlung vorgesehenen Niveau halten.
Vorzugsweise hat das Vorsehen des Drosselelements 162 im Schmiermittelzulauf 114, beispielsweise im Kanalabschnitt 136 den Vorteil, dass dieses einfach zu montieren ist.
Das Vorsehen des Drosselelements 164 im Schmiermittelablauf 142 hat insbesondere den Vorteil, dass der Schmiermittelspeicherraum 144 bei anlaufender Kältemittelverdichtereinheit 12 und auftretendem Saugdruck an der Mündungsöffnung 146 eine Entleerung nur mit Verzögerung erfährt, wenn das Drosselelement 164 zwischen dem Schmiermittelspeicherraum 144 und der Mündungsöffnung 146 angeordnet ist.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kältemittelverdichtereinheit 12' ist der Motor 14' in einem Motorgehäuse 172 angeordnet, das kältemitteldicht mit dem Verdichtergehäuse 52' verbunden ist, und insbesondere ist ein Innenraum 174 des Motorgehäuses von Kältemittel durchströmt, beispielsweise um den Motor 14' zu kühlen.
In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit einer Wellenabdichteinheit 78 und somit entfallen auch der erste Schmiermittelzulauf 114 sowie der Schmiermittelablauf 142.
Aus diesem Grund ist dem zweiten Schmiermittelzulauf 152 im Anschluss an die Anschlusskammer 112 der Schmiermittelspeicherraum 116' zugeordnet, in welchem sich zugeführtes Schmiermittel sammelt.
Durch den Schmiermittelpräsenzsensor 122 wird die Präsenz des Schmiermittel im Schmiermittelspeicherraum 116' überwacht, wobei der Schmiermittelpräsenzsensor 122 in gleicher Weise ausgebildet ist und arbeitet wie beispielsweise der Schmiermittelpräsenzsensor 122 des ersten Ausführungsbeispiels.
Somit wird der Schmiermittelstrom durch den zweiten Schmiermittelzulauf 152 ebenfalls durch den Schmiermittelpräsenzsensor 122 überwacht und ein Abbruch der Schmiermittelzufuhr erkannt, so dass die Schmiermittelüberwachung 120 in der Lage ist, den Motor 14' im Fall der Unterbrechung der Schmiermittelzufuhr abzuschalten, um Beschädigungen der von dem Schmiermittelzulauf 152 versorgten Schmiermittelversorgungsstellen zu verhindern.
Im Übrigen funktioniert das zweite Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie das erste Ausführungsbeispiel und es sind für dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet, so dass hinsichtlich der Beschreibung aller dieser Elemente vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.

Claims

Kältemittelverdichtereinheit, umfassend ein Verdichtergehäuse (52) und mindestens ein in dem Verdichtergehäuse (52) angeordnetes und durch Lager- und Antriebsteile (68, 72, 74) bewegbares sowie in mindestens einer Verdichterkammer (64) arbeitendes Verdichterelement (62), mindestens eine in dem Verdichtergehäuse (52) angeordnete Schmiermittelversorgungsstelle für mindestens eines der Lager- und Antriebsteile (68, 72, 74) und/oder Verdichterelement (62), sowie einen Schmiermittelzulauf (114, 152) zu der mindestens einen Schmiermittelversorgungsstelle,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelzulauf (114, 152) einen von Schmiermittel durchströmten Schmiermittelspeicherraum (116, 116') aufweist, in dem ein Schmiermittelpräsenzsensor (122) zur Erfassung der Präsenz von Schmiermittel in dem Schmiermittelspeicherraum (116, 116') angeordnet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelpräsenzsensor (122) ein optischer Sensor ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Schmiermittelpräsenzsensor (122) mit einer die Präsenz von Schmiermittel erfassenden Sensorfläche angrenzend an den Schmiermittelspeicherraum (116, 116') angeordnet ist und dass insbesondere der Schmiermittelspeicherraum (116, 116') in Bezug auf die übrigen Strömungsabschnitte (134, 136) des Schmiermittelzulaufs (114, 152) einen drosselfreien Abschnitt bildet und insbesondere relativ zu den übrigen Strömungsabschnitten (134, 136) des Schmiermittelzulaufs (114, 152) querschnittserweitert ausgebildet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelzulauf (114, 152) ein bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Schmiermittelversorgungsstelle liegendes Schmiermittelvolumen speichert und dass insbesondere der Schmiermittelspeicherraum (116, 116') zumindest einen Teil des zu speichernden Schmiermittelvolumens aufnimmt.
Kältemittelverdichtereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelzulaufs (114, 152) mindestens so groß ist, dass bei einer Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit (12) bis zum endgültigen Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit (12) eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist und dass insbesondere das Schmiermittelvolumen mindestens so groß ist, dass bis zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit (12) eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Schmiermittelversorgungsstelle ausgehend ein Schmiermittelablauf (142) zu der mindestens einen Verdichterkammer (64) des Verdichtergehäuses (52) verläuft, dass insbesondere der Schmiermittelablauf (142) einen Schmiermittelspeicherraum (144) zur Aufnahme von Schmiermittel aufweist, dass insbesondere der Schmiermittelablauf (142) ein bezogen auf die Schwerkraftrichtung über der Schmiermittelversorgungsstelle liegendes Schmiermittelvolumen speichert und/oder dass insbesondere der Schmiermittelspeicherraum (144) zumindest einen Teil des zu speichernden Schmiermittelvolumens aufnimmt.
Kältemittelverdichtereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelablaufs (142) mindestens so groß ist, dass bei einer Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit (12) bis zum endgültigen Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit (12) eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist und dass insbesondere das Schmiermittelvolumen mindestens so groß ist, dass bis zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit (12) eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelzulaufs (114, 152) und des Schmiermittelablaufs (142) insgesamt mindestens so groß ist, dass bei einer Abschaltung des Antriebs der Kältemittelverdichtereinheit (12) bis zum endgültigen Stillstand der Kältemittelverdichtereinheit (12) eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist und dass insbesondere das Schmiermittelvolumen des Schmiermittelzulaufs (114, 152) und des Schmiermittelablaufs (142) insgesamt mindestens so groß ist, dass bis zu einem Wiederanlaufen der Kältemittelverdichtereinheit (12) eine Schmiermittelversorgung der Schmiermittelversorgungsstelle ohne weitere Schmiermittelzufuhr gewährleistet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelzulauf (114, 152) in dem Verdichtergehäuse (12) integriert angeordnet ist und dass insbesondere der Schmiermittelzulauf (114, 152) in einem die Schmiermittelversorgungsstelle aufnehmenden Wandbereich (148) des Verdichtergehäuses (52) angeordnet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelablauf (142) in dem Verdichtergehäuse (52) integriert angeordnet ist und dass insbesondere der Schmiermittelablauf (142) in dem die Schmiermittelversorgungsstelle aufnehmenden Wandbereich (148) des Verdichtergehäuses (52) angeordnet ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelzulauf (114, 152) mit einem an dem Verdichtergehäuse (52) vorgesehenen und von einem Schmiermittelzufuhrsystem (40) gespeisten Schmiermittelanschluss (54) verbunden ist und sich von dem Schmiermittelanschluss (54) bis zu der mindestens einen Schmiermittelversorgungsstelle erstreckt.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelversorgungsstelle an mindestens einem der folgenden Elemente: einer Wellenabdichtungseinheit (78), einer Lagereinheit (68, 72), dem in der Verdichterkammer (64) arbeitende Verdichterelement (62) und einer Schiebereinheit (102) vorliegt.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schmiermittelzulauf (114, 152) ein Drosselelement (164) vorgesehen ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schmiermittelablauf (142) ein Drosselelement (164) vorgesehen ist.
Kältemittelverdichtereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelpräsenzsensor (122) mit einer Schmiermittelüberwachung (120) verbunden ist, welche bei einer vom Präsenzsensor (122) erfassten Unterbrechung der Schmiermittelzufuhr einen Antrieb der Kältemittelverdichtereinheit (12) abschaltet und dass insbesondere die Schmiermittelüberwachung (120) bei einer durch den Schmiermittelpräsenzsensor (122) erfassten Unterbrechung der Schmiermittelversorgung den Motor zum Antrieb der Kältemittelverdichtereinheit (12) abschaltet.