EP3988762A1 - Kompressorgehäuse, insbesondere für eine wärmepumpe, mit schwingungsarmer halterung - Google Patents

Kompressorgehäuse, insbesondere für eine wärmepumpe, mit schwingungsarmer halterung Download PDF

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EP3988762A1 EP21200650.6A EP21200650A EP3988762A1 EP 3988762 A1 EP3988762 A1 EP 3988762A1 EP 21200650 A EP21200650 A EP 21200650A EP 3988762 A1 EP3988762 A1 EP 3988762A1
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    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/12—Vibration

Definitions

  • the invention relates to the field of compressors, in particular for heat pumps and the like.
  • Electrically operated compressors are known for use in air conditioning/refrigeration technology and heat pumps.
  • Such a compressor has the task of compressing a gas (refrigerant) from a low pressure to a higher pressure. During this process, the temperature of the gas increases.
  • gas refrigerant
  • Such compressors are in most cases equipped with a cylindrical housing and are erected, i. H. with vertical cylinder axis, mounted.
  • a bracket is attached to its lower end, usually welded on, which has three or more feet or support points.
  • the compressor is fastened to a base plate or other structure with these feet or support points, generally with the interposition of damping elements, in particular made of rubber.
  • the damping elements serve to transmit as few vibrations as possible from the compressor, which always causes certain vibrations in its housing during operation, to the base plate or other structures. Since vibrations of structures can cause structure-borne noise and, as a result, airborne noise, the transmission of vibrations is undesirable, particularly in the case of heat pumps that are located in or near buildings.
  • the object of the present invention is to at least partially eliminate the problems mentioned at the outset and in particular to create a mount for a compressor which prevents or at least reduces the introduction of vibrations into adjacent components or structures.
  • a compressor with a mount and a method for mounting a compressor according to the independent claims serve to solve this problem.
  • Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
  • the description, particularly in connection with the drawing, illustrates the invention and specifies preferred exemplary embodiments.
  • a compressor with a housing for installation with a vertical cylinder axis contributes to this, the housing having an upper end and a lower end and a cylindrical intermediate region with a cylinder axis.
  • a bracket is also provided which is connected to the housing in the intermediate cylindrical area, extends from there to below the lower end and terminates in three, four or more feet or a support area with three, four or more support surfaces.
  • the holder is preferably connected to the housing approximately in the middle of the intermediate area. In this way, a stable mount with low vibration transmission can be achieved.
  • the bracket has a collar (or belt) around the intermediate area, from which descends supports terminating in feet or pads.
  • a collar or belt can be tightened around a cylindrical case without damaging its stability and is particularly useful for attaching supports. In principle, however, the direct attachment of the supports to the housing in a belt area is also possible. All parts that support the compressor and/or connect it to the ground are collectively referred to as a bracket.
  • the collar can be attached to the housing in an adjustable manner in terms of its height. Since the vibration properties of the housing also depend on the piping connected to it or other components attached to it, the most favorable height can be selected by changing the height of the collar on the housing (usually only by a few centimetres).
  • any mount that engages the intermediate cylindrical region reduces the transmission of vibration, but preferably the housing and mount junction is in a low-vibration part of the intermediate region (near the compressor rest line) that can be determined by experiment or calculation.
  • the holder can be designed and dimensioned in such a way that it can firmly connect the compressor and other components suspended thereon to a substrate.
  • the attachment of the bracket on the periphery of the cylindrical housing and in the vicinity of the center of gravity of the compressor leads to a higher stability compared to known attachments.
  • the supports can be inclined outwards (and downwards), which further increases stability.
  • the feet or bearing surfaces can be connected to a base or another bearing structure via elastic elements, so that any vibrations that may still be transmitted are also dampened.
  • a method for mounting a compressor with a housing which has a top and a bottom end and a cylindrical intermediate area with a cylinder axis, in a setup with a vertical cylinder axis is also proposed.
  • the housing is connected to the holder only in the cylindrical intermediate area and the holder is connected to a base or another structure via at least three feet or support areas with the interposition of damping elements.
  • the vibration properties of the compressor are preferably determined and the holder is connected to the housing in the area of a compressor rest line of a main vibration of the housing. Depending on the resonances that can possibly be excited in adjacent structures, it is also useful to change the position of the collar/belt in the cylindrical intermediate area afterwards.
  • FIG. 1 shows a front view and 2 a side view of a compressor 1 with a housing 2, which has an upper end 3 and a lower end 4. In between there is a cylindrical intermediate area 5 with a cylinder axis 6.
  • Such compressors are typically set up vertically, ie with the cylinder axis 6 vertical.
  • a different type of mount 8 is provided according to the invention.
  • feet 11 can be attached to a base or a supporting structure 14 by means of elastic elements 12, in particular made of rubber or the like. It is typically fastened with retaining screws 13. In the exemplary embodiment, four feet 11 are provided for reasons of symmetry, but it is also possible to provide only three or more than four feet.
  • the supports can be stabilized by connections (not shown) or can be connected to one another at the bottom by a plate (not shown), the plate then forming a support which has support surfaces at three or more suitable locations.
  • the compressor 1 has additional components 16 attached to the outside (e.g. a liquid separator, an electrical connection, etc.), the weight and position of which is taken into account when dimensioning and attaching the holder 8 .
  • Piping 18 (usually at least one inlet pipe for low-pressure refrigerant and one outlet pipe for high-pressure refrigerant) of compressor 1 is also included, in particular when considering the vibration behavior of housing 2. Calculations and/or tests can be used to Determine compressor resting line 15 (or resting plane) along which the housing has the lowest vibration amplitude (usually for a first or second order vibration) at usual excitation frequencies between 50 and 400 kHz [kilohertz], in particular 120 and 240 kHz.
  • the low-vibration part 7 of the cylindrical intermediate area 15 is in the vicinity of this compressor rest line 15, so that the most favorable position for the collar (belt) 9 of the holder 8 is there.
  • the supports 10 could also be attached to the housing without the collar 9 actually being present, e.g. b. welded on (in a circumferential belt area), but this is usually avoided with cylindrical containers.
  • a collar 9 can be fastened by a clamping device (not shown) and mounted at different heights.
  • the feet 11, together with the elastic elements 12, only have to end lower than the lower end 4 of the housing 1.
  • the present invention makes it possible to keep a compressor with low vibrations, so that during its operation hardly any vibrations are transmitted to other structures that could generate unwanted airborne noise.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kompressor (1) mit einem Gehäuse (2), das ein oberes Ende (3) und ein unteres Ende (4) Ende und einen zylindrischen Zwischenbereich (5) mit einer Zylinderachse (6) aufweist, für eine Aufstellung mit senkrechter Zylinderachse (6), wobei eine Halterung (8) vorhanden ist, die mit dem Gehäuse (2) im zylindrischen Zwischenbereich (5) verbunden ist, sich von dort bis unterhalb des unteren Endes (4) erstreckt und in drei, vier oder mehr Füßen (11) oder einem Auflagebereich mit drei, vier oder mehr Auflageflächen endet. Die Halterung (8) ist bevorzugt etwa in der Mitte des Zwischenbereiches (5) mit dem Gehäuse (2) verbunden, besonders bevorzugt in einem schwingungsarmen Teil (7) in der Nähe einer Kompressor-Ruhelinie (15), die durch Versuche und/oder Berechnungen ermittelt wurde. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, einen Kompressor (1) schwingungsarm zu halten, so dass bei seinem Betrieb kaum Schwingungen auf andere Strukturen übertragen werden, die einen unerwünschten Luftschall erzeugen könnten.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kompressoren, insbesondere für Wärmepumpen und dergleichen. Elektrisch betriebene Kompressoren sind für den Einsatz in Klima-/ Kältetechnik und Wärmepumpen bekannt. Ein solcher Kompressor hat die Aufgabe ein Gas (Kältemittel) von einem niedrigen Druck auf einen höheren Druck zu komprimieren. Bei diesem Vorgang steigt die Temperatur des Gases. Solche Kompressoren sind in den meisten Fällen mit einem zylindrischen Gehäuse ausgestattet und werden aufrecht, d. h. mit senkrecht stehender Zylinderachse, montiert. Dazu wird an ihrem unteren Ende eine Halterung angebracht, meist angeschweißt, die drei oder mehr Füße oder Auflagestellen aufweist. Mit diesen Füßen oder Auflagestellen wird der Kompressor, im Allgemeinen unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen, insbesondere aus Gummi, an einer Grundplatte oder anderen Strukturen befestigt. Die Dämpfungselemente dienen dazu, möglichst wenig Schwingungen des Kompressors, der beim Betrieb immer gewisse Schwingungen seines Gehäuses verursacht, auf die Grundplatte oder andere Strukturen zu übertragen. Da Schwingungen von Strukturen Körperschall und daraus Luftschall bewirken können, ist die Übertragung von Schwingungen unerwünscht, insbesondere bei Wärmepumpen, die in oder in der Nähe von Gebäuden angeordnet sind.
  • Trotz der Dämpfungselemente kommt es oft zu einer unerwünschten Übertragung von Vibrationen, die unerwünschte Geräuschbildung und Luftschallabstrahlung bewirken, insbesondere wenn die Vibrationen auf ein großflächiges Bauteil, beispielsweise eine Bodenplatte einer Wärmepumpe, übertragen werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die eingangs genannten Probleme wenigstens teilweise zu beseitigen und insbesondere die Schaffung einer Halterung für einen Kompressor, die eine Einleitung von Vibrationen in benachbarte Bauteile oder Strukturen verhindert oder wenigstens vermindert.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Kompressor mit einer Halterung und ein Verfahren zur Halterung eines Kompressors gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt bevorzugte Ausführungsbeispiele an.
  • Hierzu trägt ein Kompressor mit einem Gehäuse für eine Aufstellung mit senkrechter Zylinderachse bei, wobei das Gehäuse ein oberes und ein unteres Ende und einen zylindrischen Zwischenbereich mit einer Zylinderachse aufweist. Ferner ist eine Halterung vorgesehen, die mit dem Gehäuse im zylindrischen Zwischenbereich verbunden ist, sich von dort bis unterhalb des unteren Endes erstreckt und in drei, vier oder mehr Füßen oder einem Auflagebereich mit drei, vier oder mehr Auflageflächen endet.
  • Genaue Untersuchungen und Betrachtungen haben gezeigt, dass ein Kompressor bei typischen Ansteuerungsfrequenzen Schwingungen ausführt, bei denen die größten Amplituden an den Enden des Gehäuses liegen, während etwa in der Mitte des Zwischenbereiches eine Kompressor-Ruhelinie liegt, in der die geringsten Schwingungsamplituden festgestellt werden. Diesen Effekt macht sich die Erfindung zu Nutze, indem der Kompressor gerade in dem Zwischenbereich gehaltert wird.
  • Bevorzugt ist die Halterung etwa in der Mitte des Zwischenbereiches mit dem Gehäuse verbunden. So lässt sich eine Stabile Halterung mit geringer Vibrationsübertragung verwirklichen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Halterung einen Kragen (oder Gürtel) um den Zwischenbereich auf, von dem ausgehend Stützen nach unten führen, die in Füßen oder Auflageflächen enden. Ein Kragen oder Gürtel lässt sich ohne Schädigung der Stabilität um ein zylindrisches Gehäuse spannen und eignet sich besonders gut für die Befestigung von Stützen. Die direkte Befestigung der Stützen an dem Gehäuse in einem Gürtelbereich ist aber grundsätzlich auch möglich. Alle Teile, die den Kompressor tragen und/oder mit dem Untergrund verbinden, werden zusammen als Halterung bezeichnet.
  • Besonders günstig ist es, wenn der Kragen in seiner Höhe verstellbar an dem Gehäuse befestigt werden kann. Da die Schwingungseigenschaften des Gehäuses auch von daran angeschlossener Verrohrung oder daran befestigten anderen Bauteile abhängt, kann durch eine Veränderung der Höhe des Kragens am Gehäuse (meist nur um wenige Zentimeter) die günstigste Höhe gewählt werden.
  • Jede Halterung, die im zylindrischen Zwischenbereich angreift, verringert die Übertragung von Vibrationen, aber bevorzugt liegt die Verbindung von Gehäuse und Halterung in einem schwingungsarmen Teil des Zwischenbereiches (in der Nähe der Kompressor-Ruhelinie), der durch Versuche oder Berechnungen ermittelt werden kann.
  • Die Halterung kann so gestaltet und dimensioniert sein, dass sie den Kompressor und daran aufgehängte weitere Bauteile standfest mit einem Untergrund verbinden kann. Schon die Befestigung der Halterung an der Peripherie des zylindrischen Gehäuses und in der Nähe des Schwerpunktes des Kompressors führt zu einer höheren Standfestigkeit gegenüber bekannten Befestigungen. Dazu kommt, dass die Stützen schräg nach außen (und nach unten) geführt sein können, wodurch die Standfestigkeit weiter erhöht wird.
  • Auch bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Füße oder Auflageflächen über elastische Elemente mit einem Untergrund oder einer anderen Auflagestruktur verbindbar, damit auch eventuell noch übertragene Vibrationen gedämpft werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zur Halterung eines Kompressors mit einem Gehäuse, das ein oberes und ein unteres Ende und einen zylindrischen Zwischenbereich mit einer Zylinderachse aufweist, bei einer Aufstellung mit senkrechter Zylinderachse vorgeschlagen. Dabei wird das Gehäuse mit der Halterung nur in dem zylindrischen Zwischenbereich verbunden und die Halterung über mindestens drei Füße oder Auflagebereiche unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen mit einem Untergrund oder einer anderen Struktur verbunden.
  • Bevorzugt werden die Schwingungseigenschaften des Kompressors ermittelt und die Halterung im Bereich einer Kompressor-Ruhelinie einer Hauptschwingung des Gehäuses mit diesem verbunden. Je nach eventuell in angrenzenden Strukturen anregbaren Resonanzen ist auch eine nachträgliche Veränderung der Lage des Kragens/Gürtels im zylindrischen Zwischenbereich sinnvoll.
  • Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    schematisch eine Vorderansicht eines Kompressors mit einer Halterung und
    Fig. 2
    schematisch eine Seitenansicht eines Kompressors mit einer Halterung.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht und Fig. 2 eine Seitenansicht eines Kompressors 1 mit einem Gehäuse 2, welches ein oberes Ende 3 und ein unteres Ende 4 hat. Dazwischen liegt ein zylindrischer Zwischenbereich 5 mit einer Zylinderachse 6. Solche Kompressoren werden typischerweise senkrecht, also mit senkrecht stehender Zylinderachse 6 aufgestellt. Während im Stand der Technik bei Kompressoren, Druckbehältern und Ähnlichem im Allgemeinen Füße oder eine Halterung im Bereich des unteren Endes vorhanden sind, ist erfindungsgemäß eine andersartige Halterung 8 vorgesehen. Hierbei gibt es eine Art Kragen oder Gürtel 9, der einen schwingungsarmen Teil 7 des zylindrischen Zwischenbereiches 5 umgibt. Von diesem gehen Stützen 10 nach unten, die in Füßen 11 enden. Diese Füße 11 können in über elastische Elemente 12, insbesondere aus Gummi oder dergleichen, auf einem Untergrund oder einer Auflagestruktur 14 befestigt werden. Typischerweise erfolgt eine Befestigung mit Halteschrauben 13. Im Ausführungsbeispiel sind aus Symmetriegründen vier Füße 11 vorgesehen, es ist aber auch möglich nur drei oder auch mehr als vier Füße vorzusehen. Grundsätzlich können die Stützen durch nicht dargestellte Verbindungen untereinander stabilisiert oder durch eine nicht dargestellte Platte unten miteinander verbunden sein, wobei dann die Platte eine Auflage bildet, die an drei oder mehr an geeigneten Stellen Auflageflächen aufweist.
  • Der Kompresser 1 weist im vorliegenden Fall außen befestigte weitere Bauteile 16 (z. B. einen Flüssigkeitsabscheider, einen Elektroanschluss etc.) auf, deren Gewicht und Lage bei der Dimensionierung und Anbringung der Halterung 8 berücksichtigt wird. Auch eine Verrohrung 18 (üblicherweise mindestens ein Eintrittsrohr für Kältemittel unter niedrigem Druck und ein Austrittsrohr für Kältemittel unter hohem Druck) des Kompressors 1 wird dabei einbezogen, insbesondere auch bei einer Betrachtung des Schwingungsverhaltens des Gehäuses 2. Durch Berechnungen und/oder Versuche lässt sich eine Kompressor-Ruhelinie 15 (bzw. Ruheebene) ermitteln, entlang derer das Gehäuse die geringste Schwingungsamplitude (meist für eine Schwingung erster oder zweiter Ordnung) bei üblichen Anregungsfrequenzen zwischen 50 und 400 kHz [Kilohertz], insbesondere 120 und 240 kHz, aufweist. In der Umgebung dieser Kompressor-Ruhelinie 15 liegt der schwingungsarme Teil 7 des zylindrischen Zwischenbereiches 15, so dass dort die günstigste Lage für den Kragen (Gürtel) 9 der Halterung 8 ist. Grundsätzlich könnten die Stützen 10 auch ohne tatsächlich vorhandenen Kragen 9 an dem Gehäuse befestigt, z. b. angeschweißt, werden (in einem umlaufenden Gürtelbereich), jedoch wird dies bei zylindrischen Behältern meist vermieden. Dafür kann ein Kragen 9, durch eine nicht dargestellte Spannvorrichtung befestigt und in unterschiedlichen Höhen montiert werden. Die Füße 11 müssen zusammen mit den elastischen Elementen 12 nur tiefer enden als das untere Ende 4 des Gehäuses 1.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt es, einen Kompressor schwingungsarm zu halten, so dass bei seinem Betrieb kaum Schwingungen auf andere Strukturen übertragen werden, die einen unerwünschten Luftschall erzeugen könnten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kompressor
    2
    Gehäuse
    3
    Oberes Ende des Gehäuses
    4
    Unteres Ende des Gehäuses
    5
    Zylindrischer Zwischenbereich
    6
    Zylinderachse des Zwischenbereiches
    7
    Schwingungsarmer Teil des Zwischenbereiches
    8
    Halterung
    9
    Kragen / Gürtel
    10
    Stütze
    11
    Fuß, Auflagefläche
    12
    Elastisches Element
    13
    Halteschraube
    14
    Untergrund / Auflagestruktur
    15
    Kompressor-Ruhelinie
    16
    Weiteres Bauteil
    17
    Tragöse
    18
    Verrohrung

Claims (9)

  1. Kompressor (1) mit einem Gehäuse (2), das ein oberes Ende (3) und ein unteres Ende (4) und einen zylindrischen Zwischenbereich (5) mit einer Zylinderachse (6) aufweist, für eine Aufstellung mit senkrechter Zylinderachse (6), wobei eine Halterung (8) vorhanden ist, die mit dem Gehäuse (2) im zylindrischen Zwischenbereich (5) verbunden ist, sich von dort bis unterhalb des unteren Endes (4) erstreckt und in drei, vier oder mehr Füßen (11) oder einem Auflagebereich mit drei, vier oder mehr Auflageflächen endet.
  2. Kompressor (1) nach Anspruch 1, wobei die Halterung (8) in der Mitte des Zwischenbereiches (5) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
  3. Kompressor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halterung (8) einen Kragen (9) um den Zwischenbereich (5) aufweist, von dem ausgehend Stützen (10) nach unten führen, die in Füßen (11) oder Auflageflächen enden.
  4. Kompressor (1) nach Anspruch 3, wobei der Kragen (9) in seiner Höhe verstellbar an dem Gehäuse (2) befestigt werden kann.
  5. Kompressor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung von Gehäuse (2) und Halterung (8) in einem schwingungsarmen Teil (7) des Zwischenbereiches (5) liegt.
  6. Kompressor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halterung (8) gestaltet und dimensioniert ist, den Kompressor (1) und daran aufgehängte weitere Bauteile (16) standfest mit einem Untergrund (14) zu verbinden.
  7. Kompressor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füße (11) oder Auflageflächen über elastische Elemente (12) mit einem Untergrund (14) oder einer anderen Auflagestruktur verbindbar sind.
  8. Verfahren zur Halterung eines Kompressors (1) mit einem Gehäuse (2), das ein oberes (3) und ein unteres (4) Ende und einen zylindrischen Zwischenbereich (5) mit einer Zylinderachse (6) aufweist, bei einer Aufstellung mit senkrechter Zylinderachse (6), wobei das Gehäuse (2) mit der Halterung (8) nur in dem zylindrischen Zwischenbereich (5) verbunden wird und die Halterung (8) über mindestens drei Füße (11) oder Auflagebereiche unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen (12) mit einem Untergrund (14) oder einer Auflagestruktur verbunden wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schwingungseigenschaften des Kompressors (1) ermittelt und die Halterung (8) im Bereich einer Kompressor-Ruhelinie (15) einer Hauptschwingung des Gehäuses (2) mit diesem verbunden wird.
EP21200650.6A 2020-10-20 2021-10-04 Kompressorgehäuse, insbesondere für eine wärmepumpe, mit schwingungsarmer halterung Active EP3988762B1 (de)

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