WO2013091899A2 - Verdichter - Google Patents

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WO2013091899A2
WO2013091899A2 PCT/EP2012/005379 EP2012005379W WO2013091899A2 WO 2013091899 A2 WO2013091899 A2 WO 2013091899A2 EP 2012005379 W EP2012005379 W EP 2012005379W WO 2013091899 A2 WO2013091899 A2 WO 2013091899A2
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    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/11—Reducing heat transfers

Definitions

  • the invention relates to a compressor according to the preamble of patent claim 1, as well as a refrigeration system according to claim 15.
  • Compressors as they are known from the preamble of claim 1, have a drive device and a compression device.
  • the drive device is often an electric motor.
  • the compression device is designed in one or more stages, which means that the compressor, for example, compresses refrigerant from a low pressure (suction pressure) to an intermediate pressure in a first stage, wherein the intermediate pressure refrigerant is then fed to a second stage, in which it High pressure (final pressure) is compressed.
  • CONFIRMATION COPY Operation with all common refrigerants is suitable. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a correspondingly designed refrigeration system
  • a compressor has a compressor housing, a drive device and a compression device with one or more compression stages for compressing a refrigerant.
  • the compressor further comprises at least one cold ⁇ karzu 1500voriques for supplying refrigerant to the compression device, and at least one Kälteschab technologicalvoriques for discharging refrigerant from the compression device, wherein at least a portion of the Kältestoffzu 1500vor ⁇ direction is arranged thermally separated from the Kälteschab technologicalvortechnisch or Kälteschab finallyvorraumen.
  • At least portions of all refrigerant supply devices for supplying refrigerant to the compression device are one, more, or preferably all of the existing refrigerant discharge devices (e.g., an intermediate pressure or high pressure discharge device) or compression end pressure standing refrigerant) thermally separated.
  • the existing refrigerant discharge devices e.g., an intermediate pressure or high pressure discharge device
  • compression end pressure standing refrigerant thermally separated.
  • compressors having a plurality of refrigerant supply devices that is, for example, in multi-stage compressors, at least two or more of the refrigerant supply devices are thermally separated from each other at least over portions thereof.
  • the refrigerant to be supplied to a compression stage is provided for cooling, for example, a drive device of the compressor, thermal decoupling from the other or the other refrigerant supply devices is often desired.
  • a drive device of the compressor thermal decoupling from the other or the other refrigerant supply devices is often desired.
  • such a construction should always be considered when the respective refrigerant supply devices carry refrigerants of different temperatures.
  • compressors which have a plurality of refrigerant discharge devices that is to say for example in the case of multistage compressors, at least two or more of the refrigerant discharge devices are thermally separated from each other at least over portions of the same.
  • the respective refrigerant discharge devices carry refrigerants with different temperatures.
  • a two-stage compressor in which the refrigerant at the output of a compression stage may optionally have a temperature that of the one at the output of the other
  • Compaction level (s) is different. A heat transfer to the colder refrigerant, which is discharged from the first compression stage, can thus be prevented. This contributes to increasing the efficiency of the system.
  • a compressor according to the invention in which at least portions of one or more refrigerant supply devices are thermally isolated or decoupled from one or more of the one or more refrigerant discharge devices present in the compressor, enables an increase in the efficiency of the compressor.
  • thermally separated in the sense of the present application means thermally not or thermally relatively weakly coupled, i. provided with the lowest possible heat transfer. This can be achieved for example by spacing appropriate components and / or training as separate components.
  • An alternative is also to separate the individual sections by an insulating material from each other. This is applicable even if a plurality of the refrigerant supply devices and the refrigerant discharge devices are to be formed as an integral component.
  • the entire component of a material with a low thermal conductivity preferably lower than the thermal conductivity of C-45 steel, further preferably less than a thermal conductivity of 20 W / mK, in particular preferably less than a thermal conductivity of 10 W. / mK manufacture. Even wall thicknesses of a few mm are effective.
  • two-component structures with, for example, insulating layers, in which case the components are in turn spaced apart from one another by the insulating layer.
  • Possibilities for minimizing the heat transfer are therefore an avoidance of contact surfaces, a minimization of existing or required surfaces, the choice of a little conductive material for required surfaces, in particular contact surfaces, and the thermal insulation of surfaces, in particular contact surfaces by appropriate materials or materials (solid state insulation , Gas insulation, insulation if necessary
  • Fig. 1 shows a first possible embodiment of a compressor according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a refrigeration system which has a compressor according to the first possible embodiment, as well as a valid enthalpy pressure diagram for this purpose;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a refrigeration system, which has a compressor according to a second possible embodiment of the invention, as well as a valid enthalpy pressure diagram for this purpose;
  • FIG. 4 shows a further schematic representation of a (third) refrigeration system, which represents a modified refrigeration system of FIG. 2, as well as a valid enthalpy pressure diagram for this purpose;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a (fourth) refrigeration system, which in turn is a modification of the refrigeration system of FIG. 2, as well as a valid enthalpy pressure diagram;
  • 6 is a schematic representation of a (fifth) refrigeration system, which in turn is a modification of the refrigeration system according to FIG. 2, and a valid enthalpy pressure diagram for this purpose; 7 shows a sixth refrigeration system in a schematic representation, which represents a modification of the system according to FIG. 3, and a valid enthalpy pressure diagram for this purpose; and
  • Fig. 8 is a view of an engine of the compressor according to the first embodiment, taken perpendicular to the axial direction;
  • FIG. 9 shows a further sectional view of the compressor according to FIG. 8, cut parallel to the axial direction;
  • Compressor is a radial piston compressor 10, which a
  • a compressor housing 15 which is composed of two parts, namely a motor housing 15-1 and a pressure cover 15-2.
  • the motor housing 15-1 is gas-tightly connected to the pressure lid 15-2. It is therefore a compressor of a hermetic type, in short, a hermetic compressor.
  • the two housing components are welded together, although other thermal
  • connection methods such as brazing, etc., or other suitable gas-tight connection methods, such as flanging, gluing, etc. are conceivable.
  • the compression unit 14 has, in the embodiment described here, six pistons 18 which extend away from a central axis 16 in the radial direction and which are arranged to slide back and forth in the corresponding cylinders or cylinder bores 19 in the radial direction.
  • the drive of the compression unit 14 via a rotatably connected to the electric motor 12 drive shaft 16, which is in operative engagement with the piston 18 via an eccentric mechanism and connecting rod.
  • each of six different number of pistons is conceivable.
  • the number of pistons is determined based on the desired specifications and the desired application.
  • the operation of the compression process itself is possible both for the radial piston compressor described here and for all other possible Compressor types well known and will not be described further here.
  • the compressor 10 is a two-stage compressor whose
  • Compression unit 14 is designed to compress refrigerant in two stages.
  • the compressor 10 via a low-pressure Kälteschzu GmbHvortechnisch 20, the one
  • compressor alternatively, of course, as a single-stage compressor and as another type of compressor (scroll compressor, etc., in single-stage and multi-stage
  • Execution can be designed.
  • a reciprocating compressor is used because of this, inter alia, because of its high
  • Piston rings is conditional, can be used advantageously. Furthermore, the areas around the cylinders, i. for example, z. heavily loaded areas even in the
  • Compression moment i. when the cylinder is filled with refrigerant, and the piston is approaching top dead center, thermally loaded (by the heating caused by the compression of the refrigerant). Thereafter, a cooling takes place immediately, for example by inflowing refrigerant, so that the material load is kept as low as possible.
  • the low-pressure refrigerant supply device 20 has a plurality of portions. This is a first defined by a tubular wall or by a pipe and defined Niederbuch Kälteschzufhvorungsungsteil Colour 20-1, which extends outside of the compressor housing 15 from the compressor housing 15 to a low pressure port 22, in turn through a tubular wall or formed by a pipe and defined second low-pressure refrigerant supply device portion 20-2, which within the
  • Compressor housing 15 extends from the compressor housing 15 to the compression unit 14 and a third, formed in the compression unit 14 low-pressure refrigerant supply device portion 20-3.
  • the subareas are in the
  • each formed by separate components which are gas-tightly connected at the ends in each case with a corresponding end of one of the other components.
  • the entire low-pressure Refrigerant supply device 20 may alternatively be integrally formed or may have one of three different number of components. The extent of the above-mentioned subregions need not coincide with the extension of the components.
  • the refrigerant in the first compression stage is compressed to an intermediate pressure.
  • the refrigerant is discharged into an intermediate-pressure refrigerant discharge device 24, which in turn has three portions: a first intermediate-pressure refrigerant discharge device portion 24-1 which in turn is defined by a tubular wall outside the compressor housing 15 from
  • Compressor housing 15 extends to a first intermediate pressure port 26; another bounded by a tubular wall or a pipe second
  • Intermediate pressure refrigerant purge section 24-2 which extends within the compressor housing 15 from the compressor housing 15 to the compression unit 14, and a third intermediate pressure refrigerant discharge device portion 24- 3, which is formed in the compression unit 14 and the connection of the second intermediate pressure -Kälteffenab technologicalvoriquess portion 24-2 with the cylinders, more specifically, the outputs of the cylinder of the first compression stage 14-1 is used.
  • the intermediate pressure refrigerant discharge device 24 discharges the intermediate pressure refrigerant from the compressor and provides it to the first intermediate pressure port 26 for transfer to an intercooler 28 (see FIG. In an exemplary refrigeration system, which is shown in Fig. 2 and which includes a compressor 10 of FIG. 1 comprises the compressor 10 is pressure port via the first intermediate 26 by means of a first conduit 30 to the intercooler verbun ⁇ in which the on Intermediate pressure located refrigerant is cooled. Via a further, second pipe 32, the cooled, intermediate pressure refrigerant is then via a second intermediate pressure associated with the second pipe 32 connected terminal 34 in an intermediate-pressure refrigerant supply device 36 of the compressor 10.
  • the intermediate-pressure refrigerant supply device 36 comprises, in the described embodiment, two gas-tightly interconnected portions: a first in turn tubular intermediate pressure refrigerant supply portion 36-1 which is interposed between and connected to the compressor housing 15 and the second intermediate pressure port 34, and a tubular second intermediate pressure refrigerant supply device portion 36-2, which extends from the compressor housing 15 in a 90 ° arc curved toward the electric motor 12 and ends in the region of the electric motor 12. This is in the described possible embodiment for a cooling of the electric motor 12 by the on
  • Intermediate pressure cooled refrigerants provided. Via a, arranged in the compression unit 14 third intermediate-pressure refrigerant supply device portion 36-3, the intermediate pressure, cooled refrigerant after flowing and cooling of the engine then a second compression stage 14-2 consisting of two cylinders supplied, in which this high pressure (high pressure) is compressed.
  • the cylinders of the second compression stage 14-2 are gas-tightly connected to the third intermediate-pressure refrigerant supply portion 36-3 on an inlet side.
  • the intermediate-pressure refrigerant supply device 36 may be composed of any number of components that need not coincide with the respective portions.
  • the high-pressure refrigerant discharge device 38 has five high-pressure refrigerant discharge device portions respectively gas-tightly connected to each other: a high-pressure first tubular high-pressure refrigerant discharge portion 38-1 extending from the compressor casing 15 to a high-pressure port 40 outside the compressor casing 15; a second tubular high pressure refrigerant discharge device section 38-2, also formed in a tubular shape, which extends within the compressor housing 15 from the compressor housing 15 to a third high pressure refrigerant discharge device section 38-3; the third high-pressure refrigerant discharge device subregion 38-3, which is approximately cuboid-shaped, that is, formed with a rectangular cross section and the pulsation damping in the high pressure volume 38 is used; a fourth high pressure refrigerant purge section 38-4 extending from the third high pressure refrigerant purge section 38-3 toward the compression unit 14; and a fifth high
  • the refrigerant in the exemplary refrigeration system of Fig. 2 is supplied via a third pipe 42 to a gas cooler 43, in which it is cooled. Thereafter, the high-pressure, cooled refrigerant flows via a fourth pipe 44 into a first expansion member 46, where it is at a medium pressure, which does not have to correspond to the intermediate pressure, is relaxed. Via a fifth pipeline 48, the refrigerant then flows into a collector 50, from where it via a sixth pipe 52 into a second expansion element 54, in which it is depressurized to low pressure (suction pressure), and then via a seventh pipe 56 to an evaporator 58 arrives. From the evaporator 58, the refrigerant then flows via a further, eighth pipe 60 to the compressor 10, more precisely to the low pressure port 22 of the compressor 10th
  • each refrigerant supply device 20, 36 is thermally separated from the refrigerant discharge devices. It is in the present Embodiment here by portions which start at respective terminals for the refrigerant (low pressure port 22, second intermediate pressure port 34) and in the case of the low-pressure refrigerant supply device, the first low-pressure refrigerant supply device portion 20-1 and the second low-pressure refrigerant supply device portion 20-2. In the case of the intermediate-pressure refrigerant supply device 36, the first and second intermediate-pressure refrigerant supply device portions 36-1 and 36-2 are included.
  • the intermediate-pressure refrigerant discharge device 24 and the high-pressure refrigerant discharge device 38 are thermally separated from each other.
  • the corresponding portion includes the first and second intermediate-pressure refrigerant discharge device portions 24-1 and 24-2, and in the high-pressure refrigerant discharge device 38, the first to fourth high-pressure refrigerant discharge device portions 38-1 to 38-4 ,
  • the respective portions, which are thermally separated from each other, are spaced apart and thermally isolated from each other by the respective ambient atmosphere (in the compressor refrigerant, either at intermediate pressure or under suction pressure, outside the compressor, ambient atmosphere).
  • FIG. 2 a corresponding pressure-enthalpy diagram for the refrigeration system is shown in Fig. 2, wherein the states indicated in the pressure-enthalpy diagram with single-digit numbers occur at the places in the plant in circles einiffrig designated locations.
  • the states in the respective pressure-enthalpy diagrams of FIGS. 3 to 7 are indicated analogously. In the following, reference will no longer be made individually, but as already explained, provided that the respective pressure-enthalpy diagrams illustrated in FIGS. 3 to 7 represent the states in the respective refrigeration systems shown in the same figure.
  • the states indicated by a number are respectively present at the location of the refrigeration system provided with a number in a circle.
  • FIG. 3 another exemplary refrigeration system is shown, which has a second possible embodiment of a compressor according to the invention.
  • the compressor 110 is in turn designed in two stages, and corresponds essentially to the compressor 10 of first described embodiment of FIG. L. Above all, the differences to the compressor 10 according to FIG. 1 are described at this point.
  • the compressor 110 has two compression stages 114-1 and 114-2.
  • the first compression stage 114-1 compresses a low pressure (suction pressure) mainstream coolant provided to the compressor 110 via a low pressure port 122 and a low pressure volume that is similar in construction and function to that of the first embodiment will, on high pressure.
  • the second compression stage 114-2 is arranged, which also compresses intermediate pressure refrigerant of a secondary coolant flow to high pressure.
  • the intermediate pressure refrigerant is supplied to the compressor 110 via an intermediate pressure port 134 corresponding to the second intermediate pressure port 34 of the first embodiment and an intermediate pressure volume connected thereto which is similar in construction and function to the second intermediate pressure volume of the first embodiment.
  • located at intermediate pressure refrigerant is used to cool the electric motor of the compressor.
  • the cylinders (cylinder outlets) of both compression stages 114-1 and 114-2 are connected to a common high pressure partial volume 138-5 which is the fifth high pressure partial volume 38-5 of the first embodiment is connected to the cylinders (cylinder outlets) of the second compression stage 14-2 replaced;
  • the remaining partial volumes of the high-pressure volume of the second embodiment are analogous to those of the first embodiment;
  • high-pressure port 140 is provided.
  • this eliminates the first intermediate pressure volume 24, via which the refrigerant compressed in the first compression stage 14-1 of the compressor according to the first embodiment has been supplied to the intercooler without replacement.
  • the refrigerant flows (again in each case via pipelines) to a gas cooler 143 which, in terms of construction and functionality, flows to the gas cooler 43. speaks and is cooled down there. Thereafter, the refrigerant flow is divided into the main flow H and the bypass flow N, wherein the bypass flow passes through a first expansion element 146-1, where it is expanded to the intermediate pressure of the compressor. Thereafter, the secondary flow N is fed to a heat exchanger 162.
  • the main flow H through ⁇ initially runs no expansion element but is fed directly to the heat exchanger 162, so that the main flow H is further cooled by the secondary flow N.
  • the secondary flow is then directed to the second compression stage 114-2, more specifically to the intermediate pressure port 134, while the main flow H passes through an expansion means 146-2 which relaxes the main flow refrigerant or main flow to a mean pressure different from the intermediate pressure can.
  • an expansion means 146-2 which relaxes the main flow refrigerant or main flow to a mean pressure different from the intermediate pressure can.
  • the rotor of the electric motor 12 acts as an oil separator.
  • the compressor housing 15 consists of two parts, which are not thermally connected to each other after the introduction of the drive device and the compression unit. This leads to a high stability of the compressor, since a loosening of connections, for example due to vibrations is unlikely.
  • more than two parts can serve for the formation of the housing 15, which, if appropriate, in spite of a higher number of parts and slightly higher manufacturing costs increase the ease of installation and thus can provide cost savings elsewhere.
  • FIG. 1 A third refrigeration system based on the compressor 10, which is a modification of the refrigeration system shown in FIG. 2, is shown in FIG.
  • the third refrigeration system has a connecting line in the form of a pipeline 64 between the collector 50 and the pipeline 32, which is arranged between the intercooler 28 and the second intermediate pressure connection 34.
  • a refrigerant side stream from the collector 50 to the second Compression level 14-2 allows.
  • FIG. 5 Another on the compressor 10 based (fourth) refrigeration system is shown in Fig. 5.
  • the intercooler 28 4 deleted together with the supplied arrange ⁇ th him pipelines, but otherwise the fourth refrigeration system is identical to the third refrigeration system of FIG..
  • a fifth, shown in Fig. 6 refrigeration system is in turn based on the refrigeration system of Figure 2 (two-stage compressor with serially arranged compression stages), the refrigerant flow, however, after the gas cooler 43 (analogous to the refrigeration system, which is shown in Fig. 3) in a Split main flow H and a secondary flow N, wherein the secondary flow passes through a first expansion element 46-1, where it is expanded to the intermediate pressure of the compressor. Thereafter, the secondary flow N is fed to a heat exchanger 62.
  • the main flow H initially passes through no expansion element but is fed directly to the heat exchanger 62, so that the main flow H is further cooled by the secondary flow N.
  • the secondary flow is then led to the second compression stage 14-2, more precisely to the intermediate pressure port 34, while the main flow H passes through an internal heat exchanger 66 and then an expansion element 54, then the refrigerant of the main flow H passes through the evaporator 58, another collector 68 and the internal heat exchanger 66 back to the low pressure port of the compressor 10th
  • FIG. 7 again shows a further (sixth) refrigeration plant which has a compressor 110 (ie a compressor with parallel compression stages 114-1 and 114-2).
  • the sixth refrigeration plant has no heat exchanger which transfers heat from a cooling medium main stream to a secondary refrigerant stream.
  • the total refrigerant flow similar to the refrigeration system of FIG. 5, passes through an expansion device 146 and thereafter passes into a collector 150.
  • a connection in the form of a pipeline 164 extends to the inlet of the compression stage 114-2, whereby a secondary flow N is fed to the compression stage 114-2, whereas a main flow H is supplied to the expansion device 154 and via the subsequently arranged evaporator 58 of the first compression stage 114-1.
  • a compressor 10 with an eccentric mechanism.
  • this is exemplary for a compressor according to the invention, which by no means must be a reciprocating compressor, but may also be a scroll compressor, a screw compressor or any other known type of compressor.
  • the engine described below is an advantageous variant.
  • the compressor 10 (which can also be used as the compressor 110) has six pistons 18 which can be reciprocated in a radial direction in corresponding cylinder bores or
  • Cylinder liners 216 are arranged.
  • the cylinder bores or cylinder liners 216 themselves are designed as corresponding recesses in a cylinder block 218.
  • the pistons 18 are designed to be reciprocable in the radial direction. In this reciprocating motion, a disengagement movement and an engagement movement are distinguished as a result, wherein the disengagement movement in the radially outward direction (indicated by arrow 220) and the
  • the compressor 10 is, as already indicated above, for compressing R744 (C0 2 ) as a refrigerant. It should be noted, however, that it is also conceivable to use any other refrigerant (for example R134a, etc.).
  • the compressor 10 has the drive device in the form of the drive shaft 16 (see for example Fig. 9), by means of which the drive of the compressor 10 takes place.
  • Drive shaft 16 is coupled to the electric motor 12 in the described embodiment, but in alternative embodiments may also be coupled to a corresponding belt drive device or other device. At this point it should be noted that the axial extent of the drive shaft 16 depending on
  • the drive device in the form of the drive shaft 16 is in operative engagement with an eccentric 228. More specifically, the drive shaft 16 is formed eccentrically in a corresponding area (eccentric portion of the drive shaft 16).
  • the eccentric 228 is integral therewith and integrally formed with and on the drive shaft 16. In alternative embodiments, the eccentric 228 may also be formed as a separate component and attached to the drive shaft 16, in particular articulated or stored accordingly.
  • the eccentric 228 has, cut perpendicular to the axial direction, a
  • the eccentric action section 232 serves to drive the pistons 18 and is in operative engagement therewith via a connecting rod 234 assigned to each piston 18.
  • the connecting rods 234 by means of connecting rods 236, which are formed on the piston 18 facing sides of the connecting rod 234, hinged to the piston 18.
  • the connecting rods 234 On the side facing the eccentric 228, the connecting rods 234 have a connecting rod active section 238, which serves for the operative engagement with the eccentric 228.
  • the eccentric 228 is connected to the connecting rod operative portions 238 via a bearing in the form of a needle bearing 240 in operative engagement, which on the eccentric working portion 232 (circular cross section) and there on the eccentric surface 230 is arranged (fitted).
  • a bearing in the form of a needle bearing 240 in operative engagement, which on the eccentric working portion 232 (circular cross section) and there on the eccentric surface 230 is arranged (fitted).
  • Needle bearing 240 are other bearings, especially plain bearings or bearings conceivable in any possible training.
  • the bearing 240 provides a low-friction carryover and conversion of the
  • the compressor 10 as well as the compressor 110 have, inter alia, the following design features, in particular in addition to at least one section of a refrigerant supply device or at least one section of at least one, in particular each refrigerant supply device being thermally separated from a refrigerant discharge device or at least one in particular, each of a plurality of refrigerant discharge devices is arranged, comprising:
  • compressor for compressing refrigerant with a drive device in particular
  • each associated with this connecting rod which is by means of the connecting rod active portion, which is formed on a side facing the eccentric active portion of the connecting rod, with the eccentric is in operative engagement.
  • compressor as described under 6., wherein between the connecting rod-effective portion and the eccentric-effective portion of a bearing, in particular a needle bearing is arranged.
  • High pressure refrigerant discharge device 140 high pressure connection

Abstract

Verdichter (10, 110) mit einem Verdichtergehäuse (15), einer Antriebsvorrichtung (12) und einer Verdichtungsvorrichtung (14) mit einer oder mehreren Verdichtungsstufen (14-1, 14-2) zum Verdichten eines Kältemittels, wobei der Verdichter (10, 110) weiterhin eine oder mehrere Kältemittelzuführvorrichtungen (20, 36) zum Zuführen von Kältemittel zu der Verdichtungsvorrichtung (14) und eine oder mehrere Kältemittelabführvorrichtung (24, 38) zum Abführen von Kältemittel von der Verdichtungsvorrichtung (14) aufweist, wobei wenigstens ein Abschnitt der einen Kältemittelzuführvorrichtung oder wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer, insbesondere jeder der mehreren Kältemittelzuführvorrichtungen (20, 36) thermisch getrennt von der einen Kältemittelabführvorrichtung oder wenigstens einer, insbesondere jeder der mehreren Kältemittelabführvorrichtungen (24, 38) angeordnet ist.

Description

Verdichter
Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Kälteanlage gemäß Anspruch 15.
Verdichter, wie sie aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt sind, weisen eine Antriebsvorrichtung und eine Verdichtungsvorrichtung auf. Die Antriebsvorrichtung ist beispielsweise oftmals ein Elektromotor. Die Verdichtungsvorrichtung ist ein- oder mehrstufig ausgelegt, was bedeutet, dass der Verdichter beispielsweise in einer ersten Stufe Kältemittel von einem Niederdruck (Saugdruck) auf einen Zwischendruck verdichtet, wobei das auf Zwischendruck befindliche Kältemittel dann einer zweiten Stufe zugeführt wird, in der es auf einen Hochdruck (Enddruck) verdichtet wird.
Häufig ist jedoch der Wirkungsgrad zweistufiger Verdichter nicht optimal. Diese Tatsache gewinnt zusehends an Bedeutung wenn "neue, natürliche" Kältemittel, also beispielsweise R744 (C02) zur Verwendung gelangen sollen, welche besondere Anforderungen an die Bedingungen des Verdichtungsvorgangs stellen.
Ausgehend vom vorstehend diskutierten Stand der Technik ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter anzugeben, der im Vergleich zu den Verdichtern gemäß dem Stand der Technik einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist bzw. energetisch für einen
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BESTÄTIGUNGSKOPIE Betrieb mit allen gängigen Kältemitteln geeignet ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechend ausgelegte Kälteanlage anzugeben
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdichter gemäß dem Patentanspruch 1, sowie eine Kälteanlage gemäß Anspruch 15 gelöst.
Erfindungsgemäß weist ein Verdichter ein Verdichtergehäuse, eine Antriebsvorrichtung und eine Verdichtungsvorrichtung mit einer oder mehreren Verdichtungsstufen zum Verdichten eines Kältemittels auf. Der Verdichter weist weiterhin wenigstens eine Kälte¬ mittelzuführvorrichtung zum Zuführen von Kältemittel zu der Verdichtungsvorrichtung und wenigstens eine Kältemittelabführvorrichtung zum Abführen von Kältemittel von der Verdichtungsvorrichtung auf, wobei wenigstens ein Abschnitt der Kältemittelzuführvor¬ richtung thermisch getrennt von der Kältemittelabführvorrichtung oder den Kältemittelabführvorrichtungen angeordnet ist.
Durch eine derartige Konstruktion wird erreicht, dass kein zu großer Wärmeübergang von abzuführendem, verdichtetem Kältemittel, welches durch einen vorangehenden Verdichtungsvorgang erwärmt wurde, auf das einen Abschnitt der Zuführvorrichtung durchströ¬ mende Kältemittel stattfindet. In anderen Worten gesagt wird durch eine derartige Konstruktion der Wärmeübertrag von einem verdichteten und durch den Verdichtungsvorgang erwärmten Kältemittel auf ein unverdichtetes Kältemittel weitestgehend verhindert. Je besser die jeweiligen Abschnitte der Kältemittelzuführvorrichtung(en) von denjenigen der entsprechenden Kältemittelabführvorrichtung(en) thermisch getrennt bzw. entkoppelt sind, umso geringer ist der Wärmeübertrag. Idealerweise sind nicht nur Abschnitte, sondern jeweils die gesamten Vorrichtungen, d.h. die Vorrichtungen über ihre gesamte Erstreckung hin vollständig thermisch voneinander getrennt, was zu einem minimalen Wärmeübertrag führt. Es sei jedoch an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass einzelne Berührpunkte oder Berührbereiche (Wärmeübertragungsflächen) der jeweiligen Vorrichtungen konstruktiv nahezu unumgänglich sind, die hierüber übertragenen Wärmemengen jedoch relativ gering sind und somit geduldet werden können. Hinsichtlich der Größe der Berührbereiche (Wärmeübertragungsflächen) kann im Einzelfall das jeweilige wirtschaftlichste Konzept, das sowohl die Herstellungskosten als auch die Betriebskosten berücksichtigt, gewählt werden. Es sei an dieser Stelle ferner erwähnt, dass beispielsweise auch durch eine möglichst kleine Ausgestaltung der Flächen der Kältemittelabführvorrich- tung(en) ein minimaler Wärmeaustausch mit der Umgebung der Kältemittelabführvorrich- tung(en) erreicht werden kann.
Bevorzugt sind bei Verdichtern, die mehrere Kältemittelzuführvorrichtungen aufweisen, also beispielsweise bei mehrstufigen Verdichtern, wenigstens Abschnitte von allen Kältemittelzuführvorrichtungen zum Zuführen von Kältemittel zu der Verdichtungsvorrichtung von einer, mehreren oder vorzugsweise allen der vorhandenen Kältemittelabführvorrichtungen (beispielsweise Vorrichtung zum Abführen von unter einem Zwischendruck oder unter Hochdruck bzw. Verdichtungsenddruck stehendem Kältemittel) thermisch getrennt angeordnet. Dadurch wird der Wärmeübertrag für sämtliche Kältemittelzuführvorrichtungen, d.h. beispielsweise für die Zuführungen aller Stufen des Verdichters verringert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind bei Verdichtern, die mehrere Kältemittelzuführvorrichtungen aufweisen, also beispielsweise bei mehrstufigen Verdichtern, wenigstens zwei oder mehrere der Kältemittelzuführvorrichtungen jeweils zumindest über Abschnitte derselben hinweg thermisch voneinander getrennt. Insbesondere dann, wenn das einer Verdichtungsstufe zuzuführende Kältemittel zur Kühlung beispielsweise einer Antriebsvorrichtung des Verdichters vorgesehen ist, ist oftmals eine thermische Entkoppelung von der anderen oder den anderen Kältemittelzuführvorrichtungen erwünscht. Allgemein kann man festhalten, dass eine solche Konstruktion immer dann in Betracht gezogen werden sollte, wenn die entsprechenden Kältemittelzuführvorrichtungen Kältemittel unterschiedlicher Temperatur führen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind bei Verdichtern, die mehrere Kältemittelabführvorrichtungen aufweisen, also beispielsweise bei mehrstufigen Verdichtern, wenigstens zwei oder mehrere der Kältemittelabführvorrichtungen untereinander jeweils zumindest über Abschnitte derselben hinweg thermisch getrennt. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die jeweiligen Kältemittelabführvorrichtungen Kältemittel mit unterschiedlicher Temperatur führen. Denkbar ist für diesen Fall beispielsweise ein zweistufiger Verdichter , in dem das Kältemittel am Ausgang einer Verdichtungsstufe ggf. eine Temperatur aufweisen kann, die von derjenigen am Ausgang der anderen
Verdichtungsstufe(n) unterschiedlich ist. Ein Wärmeübertrag auf das kältere Kältemittel, das aus der ersten Verdichtungsstufe abgeführt wird, kann damit verhindert werden. Dies trägt zur Effizienzsteigerung der Anlage bei. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass ein erfindungsgemäßer Verdichter, in dem wenigstens Abschnitte einer oder mehrerer Kältemittelzuführvorrichtung(en) thermisch von einer oder mehreren der einen oder mehreren im Verdichter vorhandenen Kältemittelabführvorrichtung(en) getrennt oder entkoppelt sind eine Steigerung des Wirkungsgrades des Verdichters ermöglicht. Durch eine optionale weitere (zusätzliche) thermische Trennung zwischen den Kältemittelzuführvorrichtungen untereinander und gegenüber den Kältemittelabführvorrichtungen, sowie der Kältemittelabführvorrichtungen untereinander kann auf jeweilige Verdichterkonstruktionen, insbesondere im Fall von in den einzelnen Vorrichtungen herrschenden Temperaturunterschieden eine weitere
Verbesserung des Wirkungsgrads erreicht werden.
An dieser Stelle sei die Definition für den Wortlaut "thermisch getrennt", wie er in der vorliegenden Anmeldung Verwendung findet, näher erläutert. Thermisch getrennt im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet thermisch nicht oder thermisch relativ schwach gekoppelt, d.h. mit einem möglichst geringen Wärmeübergang versehen. Dies kann beispielsweise durch eine Beabstandung entsprechender Komponenten und/oder eine Ausbildung als separate Bauteile erreicht werden. Eine Alternative ist es auch, die einzelnen Abschnitte durch ein Isoliermaterial voneinander zu trennen. Dies ist auch dann anwendbar, wenn mehrere der Zuführvorrichtungen und der Abführvorrichtungen für Kältemittel als ein integrales Bauteil ausgebildet werden sollen. Es ist vorstellbar, das gesamte Bauteil aus einem Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise geringer als die thermische Leitfähigkeit von C-45 Stahl, weiterhin vorzugsweise geringer als eine thermische Leitfähigkeit von 20 W/mK, insbesondere vorzugsweise geringer als eine thermische Leitfähigkeit von 10 W/mK herzustellen. Dabei sind schon Wandstärken von wenigen mm wirkungsvoll. Alternativ wäre es auch denkbar, zweikomponentige Aufbauten mit beispielsweise Isolierschichten anzuwenden, wobei in diesem Fall die Bauteile durch die Isolierschicht wiederum voneinander beabstandet sind. Möglichkeiten zum Minimieren des Wärmeübergangs sind demnach eine Vermeidung von Kontaktflächen, eine Minimierung von vorhandenen bzw. erforderlichen Flächen, die Wahl eines wenig leitfähigen Materials für erforderliche Flächen, insbesondere Kontaktflächen, und die thermische Isolation von Flächen, insbesondere Kontaktflächen durch entsprechende Materialien oder Stoffe (Festkörperisolierung, Gasisolierung, ggf. Isolierung durch
Flüssigkeit) und/oder durch eine entsprechende Beabstandung zueinander. Obwohl in der folgenden Figurenbeschreibung ein erfindungsgemäßer Verdichter am Beispiel eines mehrstufigen Radialkolbenverdichters erläutert wird, ist die erfindungsgemäße Konstruktion auf jeden beliebigen einstufigen und mehrstufigen Verdichter unab¬ hängig von dessen Verdichtungsprinzip anwendbar. Neben Radialkolbenverdichtern seien beispielhaft Axialkolbenverdichter, Scroll-Verdichter, Schraubenverdichter, Turboverdichter, Rotationsverdichter etc. genannt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage, welche einen Verdichter gemäß der ersten möglichen Ausführungsform aufweist, sowie ein hierfür gültiges Enthalpie- Druck-Diagramm; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage, welche einen Verdichter gemäß einer zweiten möglichen erfindungsgemäßen Ausführungsform, sowie ein hierfür gültiges Enthalpie-Druck-Diagramm aufweist;
Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung einer (dritten) Kälteanlage, welche eine abgewandelte Kälteanlage der Fig. 2, sowie ein hierfür gültiges Enthalpie-Druck- Diagramm darstellt;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer (vierten) Kälteanlage, welche wiederum eine Abwandlung der Kälteanlage gemäß Fig. 2 ist, sowie ein hierfür gültiges Enthalpie-Druck- Diagramm;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer (fünften) Kälteanlage, welche wiederum eine Abwandlung der Kälteanlage gemäß Fig. 2 ist, sowie ein hierfür gültiges Enthalpie-Druck- Diagramm; Fig. 7 eine sechste Kälteanlage in einer schematischen Darstellung, welche eine Abwandlung der Anlage gemäß Fig. 3 darstellt, sowie ein hierfür gültiges Enthalpie-Druck- Diagramm; und
Fig. 8 eine Ansicht eines Triebwerks des Verdichters gemäß der ersten Ausführungsform, geschnitten senkrecht zur axialen Richtung; und
Fig. 9 eine weitere Schnittdarstellung des Verdichters gemäß Fig. 8, geschnitten parallel zu der axialen Richtung;
Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichters handelt es sich um einen Radialkolbenverdichter 10, welcher eine
Antriebsvorrichtung bzw. Antriebseinheit in Form eines Elektromotors 12, sowie eine Verdichtungsvorrichtung bzw. Verdichtungseinheit 14 aufweist. Sowohl der Elektromotor als auch die Verdichtungseinheit 14 sind in einem Verdichtergehäuse 15 angeordnet, welches sich aus zwei Teilen, nämlich einem Motorgehäuse 15-1 und einem Druckdeckel 15-2 zusammensetzt. Das Motorgehäuse 15-1 ist mit dem Druckdeckel 15-2 gasdicht verbunden. Es handelt sich demnach um einen Verdichter einer hermetischen Bauart, kurz gesagt um einen hermetischen Verdichter. In der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Gehäusebauteile miteinander verschweißt, wobei auch andere thermische
Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Hartlöten etc. oder auch andere geeignete gasdichte Verbindungsverfahren, wie Bördeln, Kleben etc. denkbar sind.
Die Verdichtungseinheit 14 weist in der hier beschriebenen Ausführungsform sechs sich von einer Mittelachse 16 in radialer Richtung wegerstreckende Kolben 18 auf, welche in korrespondierenden Zylindern bzw. Zylinderbohrungen 19 in radialer Richtung hin-und her- verschiebbar angeordnet sind. Der Antrieb der Verdichtungseinheit 14 erfolgt über eine mit dem Elektromotor 12 drehfest verbundene Antriebswelle 16, die mit den Kolben 18 über einen Exzenter-Mechanismus und Pleuel in Wirkeingriff steht. In alternativen Ausführungsformen ist jede von sechs abweichende Anzahl von Kolben denkbar. Die Anzahl der Kolben wird aufgrund der erwünschten Spezifikationen und des gewünschten Einsatzgebiets festgelegt. Die Funktionsweise des Verdichtungsvorgangs selbst ist sowohl für den hier beschriebenen Radialkolbenverdichter als auch für sämtliche andere mögliche Verdichterbauarten wohlbekannt und sei an dieser Stelle nicht weiter beschrieben.
Bei dem Verdichter 10 handelt es sich um einen zweistufigen Verdichter, dessen
Verdichtungseinheit 14 ausgelegt ist, Kältemittel in zwei Stufen zu verdichten. Dazu wird dem Verdichter 10 über eine Niederdruck-Kältemittelzuführvorrichtung 20, die ein
Niederdruckvolumen des Verdichters 10 (Saugvolumen) begrenzt, Kältemittel für eine erste Verdichtungsstufe 14-1 zugeführt und in dieser auf einen vorbestimmten
Zwischendruck verdichtet. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der erfindungsgemäße Verdichter alternativ selbstverständlich auch als ein einstufiger Verdichter sowie auch als ein anderer Verdichter-Typ (Scroll-Verdichter etc., in einstufiger und mehrstufiger
Ausführung) ausgelegt sein kann. In der beschriebenen Ausführungsform kommt ein Hubkolbenverdichter zum Einsatz, da dieser unter anderem wegen seiner hohen
Dichtigkeit, die durch die Verwendung von Zylindern (gute Abdichtung über die
Kolbenringe) bedingt ist, vorteilhaft eingesetzt werden kann. Weiterhin sind die Bereiche um die Zylinder, d.h. beispielsweise z.T. stark belastete Bereiche auch nur im
Verdichtungsmoment, d.h. wenn der Zylinder mit Kältemittel gefüllt ist, und der Kolben sich dem oberen Totpunkt nähert, thermisch belastet (durch die Erwärmung, die durch die Verdichtung des Kältemittels verursacht wird). Danach erfolgt umgehend eine Kühlung beispielsweise durch einströmendes Kältemittel, so dass die Materialbelastung möglichst gering gehalten wird.
Die Niederdruck-Kältemittelzuführvorrichtung 20 weist mehrere Teilbereiche auf. Dabei handelt es sich um einen ersten durch eine röhrenförmige Wandung bzw. durch ein Rohr ausgebildeten und definierten Niederdruck-Kältemittelzuführvorrichtungs-Teilbereich 20-1, welcher sich außerhalb des Verdichtergehäuses 15 vom Verdichtergehäuse 15 zu einem Niederdruckanschluß 22 erstreckt, einen wiederum durch eine röhrenförmige Wandung bzw. durch ein Rohr ausgebildeten und definierten zweiten Niederdruck- Kältemittelzuführvorrichtungs-Teilbereich 20-2, welcher sich innerhalb des
Verdichtergehäuses 15 vom Verdichtergehäuse 15 zu der Verdichtungseinheit 14 hin erstreckt, und einen dritten, in der Verdichtungseinheit 14 ausgebildeten Niederdruck- Kältemittelzuführvorrichtungs-Teilbereich 20-3 auf. Die Teilbereiche sind in der
beschriebenen Ausführungsform durch jeweils separate Bauteile gebildet, welche an den Enden jeweils mit einem korrespondierenden Ende eines der anderen Bauteile gasdicht verbunden sind. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die gesamte Niederdruck- Kältemittelzuführvorrichtung 20 alternativ einstückig ausgebildet sein kann oder eine von drei verschiedene Anzahl von Bauteilen aufweisen kann. Die Erstreckung der oben genannten Teilbereiche muss nicht mit der Erstreckung der Bauteile übereinstimmen.
Nach der Zuführung zu der ersten Verdichtungsstufe 14-1, die durch vier der sechs Zylinder gebildet wird, wird das Kältemittel in der ersten Verdichtungsstufe auf einen Zwischendruck verdichtet. Nach der Verdichtung durch die erste Verdichtungsstufe 14-1 wird das Kältemittel in eine Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtung 24 ausgestoßen, welche wiederum drei Teilbereiche aufweist: einen wiederum durch eine röhrenförmige Wandung bzw. ein Rohr begrenzten ersten Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtungs- Teilbereich 24-1, welcher sich außerhalb des Verdichtergehäuses 15 vom
Verdichtergehäuse 15 zu einem ersten Zwischendruckanschluß 26 erstreckt; einen ebenfalls durch eine röhrenförmige Wandung bzw. ein Rohr begrenzten zweiten
Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 24-2, welcher sich innerhalb des Verdichtergehäuses 15 vom Verdichtergehäuse 15 zu der Verdichtungseinheit 14 hin erstreckt, sowie einen dritten Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 24- 3, welcher in der Verdichtungseinheit 14 ausgebildet ist und der Verbindung des zweiten Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereichs 24-2 mit den Zylindern, genauer gesagt, den Ausgängen der Zylinder der ersten Verdichtungsstufe 14-1 dient. Die
Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereiche sind wiederum analog zu den Niederdruck- Teilbereichen an jeweiligen Enden miteinander und an entsprechenden anderen Enden mit dem ersten Zwischendruckanschluß 26 und den Zylindern der ersten Verdichtungsstufe 14-1 gasdicht verbunden. Auch hinsichtlich der Anzahl der Bauteile gelten die Ausführungen für die Niederdruck-Zuführvorrichtung 20 analog.
Über die Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtung 24 wird das auf Zwischendruck befindliche Kältemittel aus dem Verdichter herausgeführt und am ersten Zwischendruck- anschluss 26 zur Verbringung zu einem Zwischenkühler 28 bereitgestellt (vgl. hierzu Fig. 2). In einer beispielhaften Kälteanlage, welche in Fig. 2 dargestellt ist und welche einen Verdichter 10 gemäß Fig. 1 aufweist, ist der Verdichter 10 über den ersten Zwischen- druckanschluss 26 mittels einer ersten Rohrleitung 30 mit dem Zwischenkühler verbun¬ den, in dem das auf Zwischendruck befindliche Kältemittel gekühlt wird. Über eine weitere, zweite Rohrleitung 32 wird das gekühlte, auf Zwischendruck befindliche Kältemittel dann über einen mit der zweiten Rohrleitung 32 verbundenen zweiten Zwischendruck- anschluss 34 in eine Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtung 36 des Verdichters 10 verbracht.
Die Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtung 36 weist in der beschriebenen Ausführungsform zwei gasdicht miteinander verbundene Teilbereiche auf: einen ersten wiederum röhrenförmig ausgebildeten Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtungs-Teilbereich 36-1, welcher zwischen dem Verdichtergehäuse 15 und dem zweiten Zwischendruckanschluss 34 angeordnet und mit diesem gasdicht verbunden ist, und einen röhrenförmig ausgebildeten zweiten Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtungs-Teilbereich 36-2, welcher sich vom Verdichtergehäuse 15 in einem 90°-Bogen gekrümmt zum Elektromotor 12 hin erstreckt und im Bereich des Elektromotors 12 endet. Dadurch wird in der beschriebenen möglichen Ausführungsform für eine Kühlung des Elektromotors 12 durch das auf
Zwischendruck befindliche gekühlte Kältemittel gesorgt. Über einen, in der Verdichtungseinheit 14 angeordneten dritten Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtungs-Teilbereich 36-3 wird das auf Zwischendruck befindliche, gekühlte Kältemittel nach dem Durchströmen und Kühlen des Motors dann einer aus zwei Zylindern bestehenden zweiten Verdichtungsstufe 14-2 zugeführt, in der dieses auf einen hohen Druck (Hochdruck) verdichtet wird. Die Zylinder der zweiten Verdichtungsstufe 14-2 sind dazu an einer Einlaßseite gasdicht mit dem dritten Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtungs- Teilbereich 36-3 verbunden. Auch die Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtung 36 kann aus einer beliebigen Anzahl von Bauteilen bestehen, die nicht mit den entsprechenden Teilbereichen übereinstimmen müssen.
Nach der Verdichtung auf Hochdruck wird das Kältemittel dann aus den Zylindern
(Auslässe) der zweiten Verdichtungsstufe 14-2 in eine Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtung 38 ausgestossen. Die Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtung 38 weist fünf jeweils gasdicht miteinander verbundene Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs- Teilbereiche auf: einen ersten röhrenförmigen Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs- Teilbereich 38-1, welcher sich außerhalb des Verdichtergehäuses 15 vom Verdichtergehäuse 15 zu einem Hochdruckanschluß 40 erstreckt; einen ebenfalls röhrenförmig ausgebildeten zweiten Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 38-2, welcher sich innerhalb des Verdichtergehäuses 15 vom Verdichtergehäuse 15 zu einem dritten Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 38-3 hin erstreckt; den dritten Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 38-3, welcher in etwa quaderförmig, d.h. mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist und der Pulsationsdämpfung im Hochdruckvolumen 38 dient; einen vierten Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs- Teilbereich 38-4, der sich von dem dritten Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs- Teilbereich 38-3 zu der Verdichtungseinheit 14 hin erstreckt; und einen fünften in der Verdichtungseinheit 14 ausgebildeten Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 38-5, der mit Zylinderausgängen der zweiten Verdichtungsstufe 14-2 verbunden ist und der Abfuhr von Kältemittel auf Hochdruck bzw. Verdichtungsenddruck dient. Wiederum können beliebig viele Bauteile Verwendung finden, die Anzahl der Teilbereiche muss nicht mit derjenigen der Bauteile übereinstimmen und die Teilbereichsgrenzen müssen nicht mit Bauteilgrenzen übereinstimmen, wie dies im übrigen auch für die anderen Zuführ- und Abführvorrichtungen gilt.
Vom Hochdruckanschluß 40 wird das Kältemittel in der beispielhaften Kälteanlage der Fig. 2 über eine dritte Rohrleitung 42 einem Gaskühler 43 zugeführt, in dem es gekühlt wird. Danach strömt das auf Hochdruck befindliche, gekühlte Kältemittel über eine vierte Rohrleitung 44 in ein erstes Expansionsorgan 46, wo es auf einen Mitteldruck, der nicht dem Zwischendruck entsprechen muß, entspannt wird. Über eine fünfte Rohrleitung 48 strömt das Kältemittel dann in einen Sammler 50, von wo aus es über eine sechste Rohrleitung 52 in ein zweites Expansionsorgan 54, in dem es auf Niedrigdruck (Saugdruck) entspannt wird, und danach über eine siebte Rohrleitung 56 zu einem Verdampfer 58 gelangt. Vom Verdampfer 58 strömt das Kältemittel dann über eine weitere, achte Rohrleitung 60 zum Verdichter 10, genauer gesagt zum Niederdruckanschluß 22 des Verdichters 10.
Für die Verdichtung von Kältemitteln und insbesondere für die Verdichtung von natürlichen Kältemitteln, wie z.B. C02, welches in der hier beschriebenen Ausführungsform als Kältemittel zum Einsatz kommt, ist es von Bedeutung, dass das (gasförmige) Kältemittel vor Eintritt in die jeweilige Verdichtungsstufe nicht unnötig aufgeheizt wird. Da die zulässige Verdichtungsendtemperatur beschränkt ist, bedeutet jede Aufheizung vor der eigentlichen Verdichtung eine Beschränkung des erreichbaren Verdichtungsverhältnisses und eine Erhöhung des Arbeitsaufwandes pro Masse verdichteten Kältemittels.
Deshalb ist ein Abschnitt jeder Kältemittelzuführvorrichtung 20, 36 von den Kältemittelabführvorrichtungen thermisch getrennt angeordnet. Es handelt sich in der vorliegenden Ausführungsform dabei um Abschnitte, welche an jeweiligen Anschlüssen für das Kältemittel (Niederdruckanschluß 22, zweiter Zwischendruckanschluss 34) beginnen und im Falle der Niederdruck-Kältemittelzuführvorrichtung den ersten Niederdruck-Kältemittel- zuführvorrichtungs-Teilbereich 20-1 und den zweiten Niederdruck-Kältemittelzuführvor- richtungs-Teilbereich 20-2 umfasst. Im Falle der Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtung 36 sind der erste und der zweite Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtungs- Teilbereich 36-1 und 36-2 umfasst.
Zusätzlich sind auch die Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtung 24 und die Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtung 38 thermisch voneinander getrennt. Bei der Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtung 24 umfasst der entsprechende Abschnitt den ersten und den zweiten Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 24-1 und 24-2, bei der Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtung 38 den ersten bis vierten Hochdruck- Kältemittelabführvorrichtungs-Teilbereich 38-1 bis 38-4.
Die jeweiligen Abschnitte, die thermisch voneinander getrennt angeordnet sind, sind voneinander beabstandet angeordnet und durch die jeweilige Umgebungsatmosphäre (im Verdichter Kältemittel, entweder unter Zwischendruck oder unter Saugdruck, außerhalb des Verdichters Umgebungsatmosphäre) thermisch voneinander getrennt bzw. entkoppelt.
Ferner ist in Fig. 2 ein entsprechendes Druck-Enthalpie-Diagramm für die Kälteanlage dargestellt, wobei die im Druck-Enthalpie-Diagramm mit einstelligen Ziffern bezeicheten Zustände an den in der Anlage in Kreisen befindlichen einziffrig bezeichneten Stellen auftreten. Analog sind die Zustände in den jeweiligen Druck-Enthalpie-Diagrammen der Figuren 3 bis 7 gekennzeichnet. In der Folge wird hierauf nicht mehr einzeln verwiesen, sondern als bereits erläutert vorausgesetzt, dass die jeweiligen in den Figuren 3 bis 7 dargestellten Druck-Enthalpie-Diagramme die Zustände in den jeweils in derselben Figur dargestellten Kälteanlagen repräsentieren. Die mit einer Ziffer bezeichneten Zustände liegen jeweils an den mit einer in einem Kreis befindlichen Ziffer versehenen Stelle der Kälteanlage vor.
In Fig. 3 ist eine weitere beispielhafte Kälteanlage dargestellt, die eine zweite mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters aufweist. Der Verdichter 110 ist wiederum zweistufig ausgelegt, und entspricht im Wesentlichen dem Verdichter 10 der ersten beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. l. An dieser Stelle seien vor allem die Unterschiede zum Verdichter 10 gemäß Fig. 1 beschrieben. Der Verdichter 110 weist zwei Verdichtungsstufen 114-1 und 114-2 auf.
Abweichend von der ersten möglichen Ausführungsform verdichtet die erste Verdichtungsstufe 114-1 einen auf Niedrigdruck (Saugdruck) befindlichen Kühlmittel-Hauptstrom, welcher dem Verdichter 110 über einen Niederdruckanschluß 122 und ein Niederdruckvolumen, das in Aufbau und Funktion demjenigen der ersten Ausführungsform entspricht, zur Verfügung gestellt wird, auf Hochdruck. Parallel hierzu ist die zweite Verdichtungsstufe 114-2 angeordnet, die auf Zwischendruck befindliches Kältemittel eines Kühlmittel- Nebenstroms ebenfalls auf Hochdruck verdichtet. Das auf Zwischendruck befindliche Kältemittel wird dem Verdichter 110 über einen Zwischendruckanschluss 134, welcher dem zweiten Zwischendruckanschluss 34 der ersten Ausführungsform entspricht, und ein damit verbundenes Zwischendruck- Volumen, welches in Aufbau und Funktion dem zweiten Zwischendruckvolumen der ersten Ausführungsform entspricht, zugeführt. Auch hier dient das auf Zwischendruck befindliche Kältemittel der Kühlung des Elektromotors des Verdichters.
Im Gegensatz zum Verdichter 10 der ersten Ausführungsform sind beim Verdichter 110 die Zylinder (Zylinderauslässe) beider Verdichtungsstufen 114-1 und 114-2 mit einem gemeinsamen Hochdruckteilvolumen 138-5 verbunden, das das fünfte Hochdruck- Teilvolumen 38-5 der ersten Ausführungsform, das nur mit den Zylidern (Zylinderauslässen) der zweiten Verdichtungsstufe 14-2 verbunden ist, ersetzt; Die verbleibenden Teilvolumina des Hochdruckvolumens auch der zweiten Ausführungsform sind analog zu denjenigen der ersten Ausführungsform ausgebildet; auch ein zur ersten Ausführungsform korrespondierender Hochdruckanschluss 140 ist vorgesehen.
Beim Verdichter 110 der zweiten Ausführungsform entfällt damit das erste Zwischendruckvolumen 24, über das das in der ersten Verdichtungsstufe 14-1 des Verdichters gemäß der ersten Ausführungsform verdichtetet Kältemittel dem Zwischenkühler zugeführt wurde ersatzlos.
Vom Hochdruckanschluss 140 strömt das Kältemittel (wiederum jeweils über Rohrleitungen) zu einem Gaskühler 143, der in Aufbau und Funktionalität dem Gaskühler 43 ent- spricht und wird dort abgekühlt. Danach wird der Kältemittelstrom in den Hauptstrom H und den Nebenstrom N aufgeteilt, wobei der Nebenstrom ein erstes Expansionsorgan 146-1 durchläuft, wo er auf den Zwischendruck des Verdichters entspannt wird. Danach wird der Nebenstrom N einem Wärmetauscher 162 zugeführt. Der Hauptstrom H durch¬ läuft zunächst kein Expansionsorgan sondern wird direkt dem Wärmetauscher 162 zugeführt, so dass der Hauptstrom H durch den Nebenstrom N weiter abgekühlt wird.
Der Nebenstrom wird dann zu der zweiten Verdichtungsstufe 114-2, genauer gesagt zu dem Zwischendruckanschluss 134 geführt, während der Hauptstrom H ein Expansionsorgan 146-2 durchläuft, das das Kältemittel des Hauptstroms bzw. den Hauptstrom auf einen Mitteldruck entspannt, der vom Zwischendruck unterschiedlich sein kann. Nach Durchlaufen eines Sammlers 150, der in Aufbau und Funktion dem Sammler 50 der ersten Ausführungsform entspricht und eines weiteren Expansionsorgans 154, das in Aufbau und Funktion dem Expansionsorgan 54 der ersten Ausführungsform entspricht, gelangt das Kältemittel des Hauptstroms H dann über den Verdampfer 158 zurück zum
Niederdruckanschluss des Verdichters 110.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass in beiden beschriebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters der Rotor des Elektromotors 12 als Ölabscheider fungiert. In den beschriebenen Ausführungsformen besteht das Verdichtergehäuse 15 aus zwei Teilen, die nach dem Einbringen der Antriebsvorrichtung und der Verdichtungseinheit nicht demontierbar thermisch miteinander verbunden werden. Dies führt zu einer hohen Standfestigkeit des Verdichters, da eine Lockerung von Verbindungen, beispielsweise aufgrund von Vibrationen unwahrscheinlich ist. Alternativ können auch mehr als zwei Teile zur Bildung des Gehäuses 15 dienen, was ggf. trotz einer höheren Teilezahl und geringfügig höheren Herstellungskosten die Montagefreundlichkeit erhöhen und somit an anderer Stelle für Kosteneinsparungen sorgen kann.
Eine auf dem Verdichter 10 basierende dritte Kälteanlage, welche eine Abwandlung der in Fig. 2 dargestellten Kälteanlage ist, ist in Fig. 4 dargestellt. Zusätzlich zu den in Fig. 2 vorhandenen Komponenten weist die dritte Kälteanlage eine Verbindungsleitung in Form einer Rohrleitung 64 zwischen dem Sammler 50 und der Rohrleitung 32 auf, welche zwischen dem Zwischenkühler 28 und dem zweiten Zwischendruckanschluß 34 angeordnet ist. Dadurch wird ein Kältemittel-Nebenstrom vom Sammler 50 zu der zweiten Verdichtungsstufe 14-2 ermöglicht.
Eine weitere auf dem Verdichter 10 basierende (vierte) Kälteanlage ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform entfällt der Zwischenkühler 28 samt der ihm zugeordne¬ ten Rohrleitungen, ansonsten ist die vierte Kälteanlage jedoch identisch zu der dritten Kälteanlage gemäß Fig. 4.
Eine fünfte, in Fig. 6 dargestellte Kälteanlage basiert wiederum auf der Kälteanlage der Figur 2 (zweistufiger Verdichter mit seriell angeordneten Verdichtungsstufen), wobei der Kältemittelstrom jedoch nach dem Gaskühler 43 (analog zu der Kälteanlage, welche in Fig. 3 dargestellt ist) in einen Hauptstrom H und einen Nebenstrom N aufgeteilt, wobei der Nebenstrom ein erstes Expansionsorgan 46-1 durchläuft, wo er auf den Zwischendruck des Verdichters entspannt wird. Danach wird der Nebenstrom N einem Wärmetauscher 62 zugeführt. Der Hauptstrom H durchläuft zunächst kein Expansionsorgan sondern wird direkt dem Wärmetauscher 62 zugeführt, so dass der Hauptstrom H durch den Nebenstrom N weiter abgekühlt wird.
Der Nebenstrom wird dann zu der zweiten Verdichtungsstufe 14-2, genauer gesagt zu dem Zwischendruckanschluss 34 geführt, während der Hauptstrom H einen internen Wärmetauscher 66 und dann ein Expansionsorgan 54 durchläuft, gelangt das Kältemittel des Hauptstroms H dann über den Verdampfer 58, einen weiteren Sammler 68 und den internen Wärmetauscher 66 zurück zum Niederdruckanschluss des Verdichters 10.
In Fig. 7 ist letztendlich nochmals eine weitere (sechste) Kälteanlage dargestellt, welche einen Verdichter 110 (d.h. einen Verdichter mit parallelen Verdichtungsstufen 114-1 und 114-2 aufweist). Im Gegensatz zu der Kälteanlage gemäß Fig. 3 weist die sechste Kälteanlage aber keinen Wärmetauscher auf, der Wärme von einem Kältemitte-Hauptstrom auf einen Kältemittel-Nebenstrom überträgt. Der Kältemittelgesamtstrom durchläuft, ähnlich wie bei der Kälteanlage der Fig. 5 ein Expansionsorgan 146 und gelangt danach in einen Abscheider bzw. Sammler 150. Vom Sammler 150 erstreckt sich eine Verbindung in Form einer Rohrleitung 164 zum Eingang der Verdichtungsstufe 114-2, wodurch ein Nebenstrom N der Verdichtungsstufe 114-2 zugeführt wird, wohingegen ein Hauptstrom H dem Expansionsorgan 154 und über den danach angeordneten Verdampfer 58 der ersten Verdichtungsstufe 114-1 zugeführt wird. Wie bereits obenstehend angedeutet handelt es sich in der beschriebenen ersten Ausführungsform eines Verdichters 10 um einen Verdichter 10 mit einem Exzentermechanismus. In der Folge sei noch etwas näher auf das entsprechende Triebwerk eingegangen, obwohl dieses beispielhaft für einen erfindungsgemäßen Verdichter ist, der keineswegs ein Hubkolbenverichter sein muss, sondern auch ein Scroll-Verdichter, ein Schraubenverdichter oder jede andere bekannte Bauart von Verdichter sein mag. Insbesondere aber für Fälle, in denen Radialkolbenverdichter aufgrund technischer Vorgaben oder aber auch aufgrund von Kundenwünschen und dgl. zum Einsatz kommen sollen bzw. müssen, stellt das nachstehend beschriebene Triebwerk eine vorteilhafte Variante dar.
Wie Fig. 8 und 9 entnommen werden kann, weist der Verdichter 10 (der auch als der Verdichter 110 Verwendung finden kann) sechs Kolben 18 auf, welche in einer radialen Richtung hin- und herbewegbar in entsprechenden Zylinderbohrungen bzw.
Zylinderbuchsen 216 angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen bzw. Zylinderbuchsen 216 selbst sind als entsprechende Aussparungen in einem Zylinderblock 218, ausgebildet. Die Kolben 18 sind, wie vorstehend bereits erwähnt ist, in der radialen Richtung hin- und herbewegbar ausgebildet. Bei dieser Hin- und Herbewegung seien in der Folge eine Ausrückbewegung und eine Einrückbewegung unterschieden, wobei die Ausrückbewegung in die radial nach außen gerichtete Richtung (verdeutlicht durch Pfeil 220) und die
Einrückbewegung in eine radial nach innen gerichtete Richtung (verdeutlicht durch Pfeil 222) gerichtet ist. Der Verdichter 10 dient, wie bereits vorstehend angedeutet, zum Verdichten von R744 (C02) als Kältemittel. Es sei jedoch angemerkt, dass auch eine Verwendung jeglichen anderen Kältemittels (beispielsweise R134a, etc.) denkbar ist.
Ferner weist der Verdichter 10 die Antriebsvorrichtung in Form der Antriebswelle 16 (vgl. hierzu z.B. Fig. 9) auf, mittels welcher der Antrieb des Verdichters 10 erfolgt. Die
Antriebswelle 16 ist in der beschriebenen Ausführungsform mit dem Elektromotor 12 gekoppelt, kann jedoch in alternativen Ausführungsformen auch mit einer entsprechenden Riementriebvorrichtung oder einer anderweitigen Vorrichtung gekoppelt sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die axiale Erstreckung der Antriebswelle 16 je nach
vorgesehener Verwendung auch deutlich kürzer sein kann als in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform, in welcher die Antriebswelle 24 mit dem Elektromotor in Wirkeingriff steht und sich durch diesen hindurch erstreckt. Im Rahmen der Aus- und Einrückbewegungen der Kolben wird Kältemittel bei einer Einrückbewegung der Kolben 18 in die Zylinderbohrungen bzw. Zylinderbuchsen 216 eingesaugt, bei einer Durchführung der Ausrückbewegung verdichtet und dann
ausgestoßen.
Die Antriebsvorrichtung in Form der Antriebswelle 16 steht mit einem Exzenter 228 in Wirkeingriff. Genauer gesagt ist die Antriebswelle 16 in einem entsprechenden Bereich (Exzenterabschnitt der Antriebswelle 16) exzentrisch ausgebildet. Der Exzenter 228 ist damit integral und einstückig mit und an der Antriebswelle 16 ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann der Exzenter 228 auch als separates Bauteil ausgebildet und an der Antriebswelle 16 befestigt, insbesondere angelenkt oder entsprechend gelagert sein.
Der Exzenter 228 weist, senkrecht zu der axialen Richtung geschnitten, einen
kreisförmigen Querschnitt und radial nach außen gerichtete Exzenter-Flächen 230 auf, die in einem Bereich eines Exzenter-Wirkabschnitts 232 angeordnet sind. Der Exzenter- Wirkabschnitt 232 dient dem Antrieb der Kolben 18 und steht mit diesen jeweils über ein jedem Kolben 18 zugeordnetes Pleuel 234 in Wirkeingriff. Hierzu sind die Pleuel 234 mittels Pleuelaugen 236, die an den den Kolben 18 zugewandten Seiten der Pleuel 234 ausgebildet sind, an den Kolben 18 angelenkt.
Auf der dem Exzenter 228 zugewandten Seite weisen die Pleuel 234 einen Pleuel- Wirkabschnitt 238 auf, der dem Wirkeingriff mit dem Exzenter 228 dient. Der Exzenter 228 steht mit den Pleuel-Wirkabschnitten 238 über ein Lager in Form eines Nadellagers 240 in Wirkeingrif, welches am Exzenter-Wirkabschnitt 232 (kreisförmiger Querschnitt) und dort auf der Exzenter-Fäche 230 angeordnet (eingepaßt) ist. Alternativ zum
Nadellager 240 sind andere Lager, insbesondere Gleitlager oder Wälzlager in jeglicher möglicher Ausbildung denkbar.
Das Lager 240 sorgt für einen reibungsarmen Übertrag und eine Umwandlung der
Bewegung (Drehbewegung) des Exzenters 228 in eine in radialer Richtung gerichtete Bewegung einer Pleuel-Wirkabschnitt-Aufnahme 242, die mit dem Lager mittels einer entsprechenden Passung in Wirkeingriff steht. Die entsprechende Bewegung in radialer Richtung wird dann entsprechend auf die Pleuel 234 und die daran angelenkten Kolben 18 übertragen. Die zu dem kreisförmigen Außenumfang des Lagers 240 korrespondierend ausgebildeten Pleuel-Wirkabschnitte 238, welche an ihrer dem Lager 240 zugewandten Seite kreissegmentartig ausgebildet sind, weisen hierzu an ihrem dem Lager zugewandten Ende eine in axialer Richtung verbreiterte Ausdehnung auf, so dass sie mittels zweier, im Querschnitt L-förmig ausgebildeter Schalen 244, die die Pleuel-Wirkabschnitt-Aufnahme 242 bilden, sicher am Lager 240 angeordnet sind. Die Pleuel-Wirkabschnitte aller Pleuel 234 sind auf einer Kreisbahn um den Exzenter 228 und damit auch um den Exzenter- Wirkabschnitt 232 angeordnet, welche mit demselben konzentrisch ist.
Aufgrund dessen, dass der Pendelpunkt der Vorrichtung aufgrund der Verwendung des Exzenters 228 azentrisch angeordnet ist, kann durch die vorliegende Konstruktion, in der kreissegmentartige Pleuel-Wirkabschnitte238 zum Einsatz kommen und die Pleuel 234 somit in Ihrer Bewegung voneinander entkoppelt sind, im Bereich der jeweiligen Kolbenl8 eine jeweils unterschiedliche Bewegung erfolgen. Wären die Pleuel 18 starr gekoppelt, so käme es zu einem Fehler in der Hubbewegung und somit zu einem erhöhten Schadraum im Bereich der Kolben 18, die dem Pendelpunkt fern liegen.
Es kann festgehalten werden, dass der Verdichter 10, sowie auch der Verdichter 110 unter anderem folgende konstruktive Merkmale, insbesondere zusätzlich dazu, dass wenigstens ein Abschnitt einer Kältemittelzuführvorrichtung oder wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer, insbesondere jeder Kältemittelzuführvorrichtung thermisch getrennt von einer Kältemittelabführvorrichtung oder wenigstens einer, insbesondere jeder von mehreren Kältemittelabführvorrichtungen angeordnet ist, aufweisen:
1. Verdichter zum Verdichten von Kältemittel mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere
Antriebswelle, zum Antreiben von einem oder mehreren in einer radialen Richtung
angeordneten und in korrespondierenden Zylinderbohrungen in Aus- und
Einrückbewegungen hin- und herbewegbaren Kolben, wobei die Antriebsvorrichtung mit einem Exzenter in Wirkeingriff steht, der die Ausrückbewegung der Kolben steuert, wobei der Exzenter auch die Einrückbewegung der Kolben steuert.
2. Verdichter, wie unter 1. beschrieben, wobei der Exzenter einen Exzenter-Wirkabschnitt
aufweist, über welchen er mit einem oder mehreren Pleueln, insbesondere Pleuel- Wirkabschnitten der jeweiligen Pleuel in Wirkeingriff steht. 3. Verdichter, wie unter 2. beschrieben, wobei der Verdichter für jeden Kolben ein jeweils diesem zugeordnetes Pleuel aufweist, das mittels eines Pleuelauges, welches an einer dem jeweiligen Kolben zugewandten Seite des Pleuels ausgebildet ist, an diesem angelenkt ist.
4. Verdichter, wie unter 2. oder 3. beschrieben, wobei der Verdichter für jeden Kolben ein
jeweils diesem zugeordnetes Pleuel aufweist, das mittels des Pleuel-Wirkabschnitts, welcher an einer dem Exzenter-Wirkabschnitt zugewandten Seite des Pleuels ausgebildet ist, mit dem Exzenter in Wirkeingriff steht.
5. Verdichter, wie unter 2., 3. oder 4. beschrieben, wobei der Exzenter-Wirkabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und/oder dass die dem Exzenter- Wirkabschnitt zugewandten Seiten des Pleuels, insbesondere der Pleuel-Wirkabschnitt kreissegmentartig ausgebildet sind.
6. Verdichter, wie unter 2., 3., 4. oder 5. beschrieben, wobei die Pleuel-Wirkabschnitte auf einer Kreisbahn um den Exzenter, insbesondere um den Exzenter-Wirkabschnitt konzentrisch zu diesem angeordnet sind.
7. Verdichter, wie unter 6. beschrieben, wobei zwischen dem Pleuel-Wirkabschnitt und dem Exzenter-Wirkabschnitt ein Lager, insbesondere ein Nadellager angeordnet ist.
8. Verdichter, wie vorstehend beschrieben, wobei der Verdichter ein hermetisch ausgebildeter Verdichter ist.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit festen Merkmalskombinationen beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften
Kombinationen, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sein.
Bezugszeichenliste , 110 Verdichter
Elektomotor
Verdichtungsvorrichtung
-1, 114-1 erste Verdichtungsstufe
-2, 114-2 zweite Verdichtungsstufe
Antriebswelle
Kolben
Zylinder
Niederdruck-Kältemittelzuführvorrichtung
Niederdruckanschluß
Zwischendruck-Kältemittelabführvorrichtung erster Zwischendruckanschluß
Zwischenkühler
,32 Rohrleitung
zweiter Zwischendruckanschluß
Zwischendruck-Kältemittelzuführvorrichtung
Hochdruck-Kältemittelabführvorrichtung, 140 Hochdruckanschluss
Rohrleitung
, 143 Gaskühler
Rohrleitung
, 146 Expansionsorgan
Rohrleitung
, 150 Sammler
Rohrleitung
, 154 Expansionsorgan
Rohrleitung
, 158 Verdampfer
Rohrleitung
, 162 Wärmetauscher
Rohrleitung
interner Wärmetauscher
Sammler
6 Zylinderbohrungen/Zylinderbuchsen 218 Zylinderblock
220 Pfeil
222 Pfeil
228 Exzenter
230 Exzenter-Fläche
232 Exzenter-Wirkabschnitt
234 Pleuel
236 Pleuelauge
238 Pleuel-Wirkabschnitt
240 (Nadel-)Lager
242 Pleuel-Wirkabschnitt-Aufnahme
244 Schale

Claims

Patentansprüche
1. Verdichter (10, 110), mit einem Verdichtergehäuse (15), einer Antriebsvorrichtung (12) und einer Verdichtungsvorrichtung (14) mit einer oder mehreren Verdichtungsstufen (14-1, 14-2) zum Verdichten eines Kältemittels, wobei der Verdichter (10, 110) weiterhin eine oder mehrere Kältemittelzuführvorrichtungen (20, 36) zum Zuführen von Kältemittel zu der Verdichtungsvorrichtung (14) und eine oder mehrere Kältemittelabführvorrichtung (24, 38) zum Abführen von Kältemittel von der Verdichtungsvorrichtung (14) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Abschnitt der einen Kältemittelzuführvorrichtung oder wenigstens ein Abschnitt wenigstens einer, insbesondere jeder der mehreren Kältemittelzuführvorrichtungen (20, 36) thermisch getrennt von der einen Kältemittelabführvorrichtung oder wenigstens einer, insbesondere jeder der mehreren Kältemittelabführvorrichtungen (24, 38) angeordnet ist.
2. Verdichter (10, 110) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Verdichter mehr als eine Kältemittelzuführvorrichtung aufweist,
- insbesondere mehrstufig ausgebildet ist, und
- wenigstens ein Abschnitt jeder Kältemittelzuführvorrichtung (20, 36) thermisch getrennt von der oder den Kältemittelabführvorrichtungen (24, 38) angeordnet ist.
3. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
1 - der Verdichter mehr als eine Kältemittelzuführvorrichtung aufweist,
- insbesondere mehrstufig ausgebildet ist, und
- wenigstens ein Abschnitt jeder Kältemittelzuführvorrichtung (20, 36) thermisch getrennt von jeder anderen vorhandenen Kältemittelzuführvorrichtung (20, 36) angeordnet ist.
4. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Verdichter mehr als eine Kältemittelabführvorrichtung aufweist,
- insbesondere mehrstufig ausgebildet ist, und
- wenigstens ein Abschnitt jeder Kältemittelabführvorrichtung (24, 38) thermisch getrennt von jeder anderen vorhandenen Kältemittelabführvorrichtung (24, 38) angeordnet ist.
5. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der oder die Abschnitte, die thermisch getrennt von anderen Kältemittelzuführvorrich- tung(en) (20, 36) oder Kältemittelabführvorrichtung(en) (24, 38) oder getrennt von Abschnitten hiervon angeordnet sind, getrennt von diesen ausgebildet und/oder ohne oder mit einer minimierten Kontaktfläche zueinander und/oder von diesen beabstandet und/oder von diesen durch ein thermisch isolierendes oder thermisch gering leitendes Material getrennt angeordnet sind.
6. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
einer der mehrere der Abschnitte, die thermisch getrennt von anderen Kältemittelzuführvor- richtung(en) oder Kältemittelabführvorrichtung(en) (24, 38) angeordnet sind, sich von der Innenseite des Verdichtergehäuses (15) bis zu der Verdichtungsvorrichtung (14) hin erstrecken.
7. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kältemittelzuführvorrichtung (20, 36) im Verdichtergehäuse, insbesondere im Bereich von oder benachbart zu der Antriebsvorrichtung (12) mündet.
8. Verdichter (10, 110) nach Anspruch 7,
2 dadurch gekennzeichnet, dass
die Kältemittelzuführvorrichtung, die im Verdichtergehäuse (15) mündet, eine Kältemittelzuführvorrichtung (20, 36) für auf Niedrigdruck befindlichem Kältemittel oder für auf einem Zwischendruck befindlichem Kältemittel ist.
9. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Anspüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Kältemittelabführvorrichtung (24, 38), insbesondere eine Kältemittelabführvorrichtung für auf einem Zwischendruck befindliches Kältemittel (24), zum Anschluss an einen Eingang eines Kältemittel-Zwischenkühlers (28) einer Kälteanlage vorgesehen ist oder mit einem Eingang eines Kältemittel-Zwischenkühlers des Verdichters (10, 110) in
Fluidkommunikation steht.
10. Verdichter (10, 110) nach einem der Anspüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kältemittelzuführvorrichtung (36), die im Verdichtergehäuse (15) mündet, zum Anschluss an einen Ausgang eines Kältemittel-Zwischenkühlers (28) einer Kälteanlage vorgesehen ist oder mit einem Ausgang eines Kältemittel-Zwischenkühlers des Verdichters (10, 110) in Fluidkommunikation steht.
11. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Anspüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebsvorrichtung einen Elektomotor (12) mit einem Rotor und einem Stator aufweist, wobei der Rotor als Ölabscheider für ihm zugeführtes Kältemittel dient.
12. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Anspüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10, 110) zweistufig ausgebildet ist und eine Kältemittelzuführvorrichtung (20) für auf Niederdruck befindlichem Kältemittel, sowie eine Kältemittelzuführvorrichtung (36) für auf Zwischendruck befindlichem Kältemittel, sowie eine Kältemittelabführvorrichtung (24) für auf Zwischendruck befindlichem Kältemittel und eine Kältemittelabführvorrichtung (38) für auf Hochdruck befindlichem Kältemittel aufweist, wobei jeweils wenigstens Abschnitte, insbesondere innerhalb des Verdichters (10, 110) angeordnete Abschnitte, jeder
Kältemittelzuführvorrichtung (20, 36) und jeder Kältemittelabführvorrichtung (24, 38)
3 beabstandet voneinander angeordnet sind.
13. Verdichter nach einem der vorangehenden Anspüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10, 110) für R744 als Kältemittel vorgesehen ist.
14. Verdichter (10, 110) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10, 110) wenigstens zwei Gehäusebauteile (15-1, 15-2 aufweist, die gasdicht und undemontierbar miteinander verbunden sind und/oder der Verdichter (10, 110) in hermetischer oder halbhermetischer Bauart ausgeführt ist.
15. Kälteanlage,
dadurch gekennzeichnet, dass
sie einen Verdichter (10, 110) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
16. Kälteanlage nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
sie einen Zwischenkühler (28) zum Kühlen von von einer Kältemittelabführvorrichtung (24, 38) des Verdichters (10, 110) bereitgestelltem Kältemittel aufweist.
4
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