WO2020141015A1 - Verdichter - Google Patents

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WO2020141015A1
WO2020141015A1 PCT/EP2019/000350 EP2019000350W WO2020141015A1 WO 2020141015 A1 WO2020141015 A1 WO 2020141015A1 EP 2019000350 W EP2019000350 W EP 2019000350W WO 2020141015 A1 WO2020141015 A1 WO 2020141015A1
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WO
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compressor
housing
pulsation damper
interior
suction
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Application number
PCT/EP2019/000350
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander LIBERT
Original Assignee
Gea Bock Gmbh
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027—Pulsation and noise damping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/0055—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes
    • F04B39/0061—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes using muffler volumes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/0055—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes
    • F04B39/0072—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes characterised by assembly or mounting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B39/02—Lubrication
    • F04B39/0223—Lubrication characterised by the compressor type
    • F04B39/023—Hermetic compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B39/02—Lubrication
    • F04B39/0284—Constructional details, e.g. reservoirs in the casing

Definitions

  • the present invention relates to a compressor, in particular for compressing refrigerant according to the preamble of patent claim 1.
  • Compressors are used in many areas of modern life.
  • An example of this is the generation of compressed air (compressed air) for a variety of purposes, such as for filling tires, breathing apparatus, etc.
  • compressed air compressed air
  • Another example is that
  • refrigerants such as R134a (tetrafluoroethane) or R744 (CO2).
  • the compressors used are reciprocating compressors, examples of which being used
  • Such compressors generally have a compressor housing in which at least one piston in
  • CONFIRMATION COPY a cylinder or a cylinder bore is arranged to move back and forth.
  • the pistons are often driven by an electric motor.
  • Such compressors often have oil sump lubrication, the oil sump in the compressor in an operating or installation position extending upwards from a lower side of the housing or lower edge of the housing to a certain oil level. It has been found that in compressors according to the prior art, a compact design with simultaneous energy optimization is not possible. For example, in the case of compressors according to the prior art, there is a relatively high proportion of oil in the suction gas, which is energetically unfavorable. Furthermore, compressors according to the prior art often have a construction in which the efficiency is reduced by high temperatures of the suction gas.
  • Present invention to provide a compressor for compressing refrigerant, which has a compact size compared to compressors according to the prior art with a simultaneous improvement in energy compared to the prior art.
  • this object is achieved by a refrigerant compressor
  • the object of the present invention is therefore achieved by a
  • Refrigerant compressor with an at least partially hollow cylindrical compressor housing, which has an axially extending central axis and which delimits a compressor interior, and at least one piston which is arranged to reciprocate in a cylinder and which is driven by an electric motor
  • the compressor has an oil sump lubrication, wherein the oil sump in the compressor, if this is arranged in an operating position, extends from an underside of the housing to a maximum of a predetermined maximum oil level, the operating position being a position of the compressor in which the central axis of the compressor extends in a horizontal direction Direction extends or extends in a direction inclined or protruding up to 45 ° to the horizontal direction
  • the compressor is a pressure lubrication with a lubricant delivery device wherein the lubricant delivery device is connected to the oil sump and is provided for the suction of lubricant from the oil sump
  • the compressor having a pulsation damper arranged inside the compressor housing, the pulsation damper being
  • the pulsation damper is arranged completely outside, in particular above the maximum oil level, in the operating position of the compressor, which has the above-mentioned effects even at maximum oil level
  • the compressor optionally has one in the compressor housing and / or the
  • Compressor interior arranged pulsation damper space or silencer space, which is delimited from the rest of the compressor interior in particular by a partition, the pulsation damper or silencer in the
  • Pulsationsufferraum or muffler room is arranged. This is the
  • Pulsation dampers or silencers are arranged in a delimited space in which an oil level different from the rest of the compressor interior can be achieved.
  • the pulsation damper room can be an oil-free room. This can
  • the pulsation damper chamber is enclosed in an oil-tight manner in relation to its surroundings or in that oil penetrating into the pulsation damper chamber is removed.
  • the pulsation damper space and the rest of the compressor interior have a connection, in particular a cutout or one
  • Pulsation damper space and the rest of the compressor interior line or pipe which is provided for the passage of lubricant from the pulsation damper space to the remaining compressor interior.
  • This allows the oil level in the pulsation damper chamber to be adjusted.
  • the compressor is designed in such a way that an im The pressure in the pulsation damper chamber is higher than that in the rest
  • Pressure inside the compressor This in turn can be realized, for example, by designing the compressor such that gas, in particular refrigerant of the compressor under suction pressure, can be applied to the pulsation damper chamber.
  • gas in particular refrigerant of the compressor under suction pressure
  • a suction line of a pump it would be conceivable for a suction line of a pump to open in the pulsation damper chamber in order to extract it there
  • the compressor interior is optionally designed such that the pressure in the
  • the pulsation damper chamber is kept so much higher than the suction pressure in the remaining engine room that the oil level in the pulsation damper chamber is below the
  • Pulsation damper or the pulsation damper chamber is oil-free.
  • a suction gas supply with a suction gas outlet can be used, which serves to supply suction gas in the form of refrigerant to the compressor interior or more precisely to the rest of the compressor interior, the connection between the pulsation damper chamber and the rest of the compressor interior as a line is formed with a first line end and a second line end, the first line end in the
  • Suction gas supply or is arranged on or near the suction gas outlet and wherein the second line end opens into the rest of the compressor interior.
  • the compressor can also have a drive shaft for driving the at least one piston, which extends in an axial direction, the drive shaft having an axial recess, in particular an axial bore, which extends in its axial direction, and at least one radial recess which extends in its radial direction , In particular radial bore which extends from the axial recess to an outer side of the drive shaft, the axial recess with the
  • Lubricant delivery device is in fluid communication, the at least one radial recess being arranged in the region of one or more lubrication points or one or more lubricant feeds for lubrication points of the compressor.
  • the drive shaft optionally has a plurality of radial cutouts.
  • the electric motor has a housing with a housing interior delimited by the housing, the electric motor being arranged in the housing interior and the electric motor and housing extending into the oil sump of the compressor, the housing having a suction opening which is equipped with a suction device that are used for suction in the
  • Lubricant entering the interior of the housing is connected.
  • the compressor is optionally designed to compress C0 2 as a refrigerant or has C0 2 as a refrigerant.
  • Fig. 1 is a sectional view of a first embodiment of an inventive
  • Fig. 2 is a sectional view of a second embodiment of a compressor according to the invention.
  • Fig. 3 is a sectional view of a third embodiment of a compressor according to the invention.
  • the compressor 10 shown in FIGS. 1 to 3 is a
  • Reciprocating compressor more precisely a radial piston compressor which has six pistons 12, which are arranged to be reciprocable in corresponding cylinders (not shown).
  • the compressor has a compressor housing 14, which in the embodiment shown completely encloses it.
  • An electric motor 16 which is enclosed by means of a housing 18, is used to drive the pistons 12.
  • the compressor 10 described is a compressor 10 with oil sump lubrication, an oil sump 20 (in a working or operating position or an installation position of the compressor 10, the compressor 10 is for a horizontal one Operation provided) extends from a housing underside 22 to a predetermined oil level (oil level) 24.
  • the electric motor 16 is arranged in a housing interior 26 delimited by the housing 18 and extends together with the housing 18 into the oil sump 20 of the compressor 10.
  • the housing interior 26 is oil-free or oil sump-free.
  • the electric motor 16, which is arranged in the housing interior 26 is in one
  • Dry sump is arranged in the interior 26 of the housing.
  • the housing 18 has a suction opening 28 in the form of a recess, which is connected or fluid communication by means of a first suction line to a suction device or pump in the form of an internal gear pump 32.
  • the first suction line to a suction device or pump in the form of an internal gear pump 32.
  • Suction line connects the suction opening 28 to a first suction opening in the form of a first suction kidney of the internal gear pump 32. This ensures a safe suction of oil, which can in particular penetrate into the housing 18 from the lubricant circuit of the compressor.
  • the internal gear pump 32 also has a second suction opening in the form of a second suction kidney, which communicates with the oil sump 20 in via a second suction line 38
  • Pressure circulation lubrication which ensures the lubrication of the lubrication points, in particular bearing points and the like by means of the lubricant delivery device by delivering lubricant (oil) from the oil sump, which is formed in the present embodiment by the internal gear pump 32.
  • the internal gear pump 32 also serves as
  • the internal gear pump 32 achieves both good lubrication performance and reliable maintenance of the dry sump in which the electric motor 16 is arranged, that is to say that is reliable
  • the compressor also has a drive shaft 30 for driving the pistons 12 which extends in an axial direction.
  • the drive shaft has an axial recess in its axial direction in the form of an axial bore 34 and radial recesses in its radial direction in the form of radial bores 36 which extend from the axial bore 34 to an outer side of the drive shaft 30 and thus with it the axial bore 34 are in fluid communication.
  • the internal gear pump 32 has a pressure kidney for discharging the extracted oil, which is in communication or fluid communication via corresponding lines with lubrication points, in particular bearing points which are to be lubricated.
  • an outlet of the lubricant delivery device in the form of the internal gear pump 32 is in fluid communication with the axial bore 34 in order to supply lubricant (oil) to the axial bore 34.
  • the radial bores 36 are in the region of one or more
  • the drive shaft 30 additionally has a refrigerant discharge opening 41 in the form of a further radial recess (bore), which in turn is in fluid communication with the axial recess.
  • the refrigerant discharge opening 41 serves to discharge refrigerant contained in the oil that is fed into the axial bore 34. That is in the oil which is fed into the axial bore 34
  • Refrigerant is sucked in from the housing interior 26 above all through the suction opening 28.
  • the refrigerant discharge opening 41 is on an axial end side of the
  • the lubricant can be separated from the refrigerant by the centrifugal force of the drive shaft 30 over the entire length thereof, the oil being able to be delivered to the lubrication points through the radial recesses.
  • the compressor 10 also has a suction gas supply 50, which passes from the outside through the compressor housing 14 and inside the compressor housing 14 flows out.
  • the suction gas supply 50 is arranged such that a suction gas outlet 52 of the suction gas supply 50 ensures tangential gas guidance in the compressor 10 for improved oil separation.
  • the suction gas outlet 52 is accordingly arranged such that the suction gas enters the same tangentially to the compressor housing 14.
  • the suction gas supply is arranged on a first end face 42 of the compressor 10.
  • the first end face 42 is further away from the pistons 12 in the axial direction than a second end face 44.
  • the electric motor 16 is arranged relative to the pistons 12 on the side of the compressor 10 facing the first end face 42.
  • the pistons 12 are arranged relative to the electric motor 16 on the side facing the second end face 44. In other words, the pistons 12 are arranged closer to the second end face 44 relative to the electric motor.
  • the electric motor 16 is arranged closer to the piston 12 relative to the first end face.
  • the compressor housing 14 and the housing 18 are each of approximately hollow-cylindrical design and are arranged concentrically around a central axis which extends in the axial direction.
  • a refrigerant flow guide volume (gap or partial annular gap) 46 is arranged, which is provided for guiding the suction gas, in particular a suction gas main mass flow.
  • the suction gas is thereby guided over an axial extension of the housing 18 of at least 70%, preferably 80% of the axial extension of the electric motor 16 in the refrigerant flow guide volume and then fed to the compression (piston 12) via a first suction inlet 54.
  • the suction gas main mass flow is not thermally stressed by the electric motor.
  • Suction gas inlet 56 is provided, which has a smaller opening cross section than the first suction gas inlet 54 and via which a refrigerant secondary mass flow can enter the housing interior 26 for cooling the electric motor 16.
  • the second suction gas inlet 56 may not be present. This is to be preferred in the case of compressors whose cooling is otherwise ensured.
  • Both the first suction gas inlet 54 and the second suction inlet 56 are at one Arranged top of the housing interior 26.
  • the compressor 10 is designed as a compressor for C0 2 and is constructed in a hermetic construction.
  • a semi-hermetic design of the compressor is conceivable. It can therefore be stated that a compressor 10 according to the present invention can be designed both hermetically and semi-hermetically.
  • described embodiments are made of steel. This leads to a significantly reduced thermal expansion compared to aluminum pistons. Steel pistons are particularly suitable when using C0 2 as a refrigerant to absorb or manage the resulting forces. The low thermal expansion of the steel also ensures high operational reliability even at high levels
  • the compressor has several for discharging the compressed refrigerant
  • High-pressure lines 57 which are connected to the cylinders and discharge the compressed refrigerant from them.
  • the high-pressure lines 57 open into a silencer or pulsation damper (muffler) 58.
  • the pulsation damper 58 is arranged within the compressor housing 14, which delimits a compressor interior 62.
  • the compressor 10 has an oil sump lubrication, the oil sump 20 in the compressor 10, if it is arranged in an operating position, extending from an underside 22 of the housing to a maximum of a predetermined maximum oil level 24.
  • the operating position of the compressor 10 is a position of the compressor 10 in which one extends in the axial direction
  • the central axis 64 of the compressor 10 extends in a horizontal direction or extends in a direction inclined or protruding up to 45 ° to the horizontal direction.
  • the pulsation damper 58 In the operating position of the compressor 10, the pulsation damper 58 is arranged completely outside (usually above) the oil sump 20. In the in the in Fig. 1st In the illustrated embodiment, the pulsation damper 58 is arranged completely outside and above the maximum oil level. As a result, heat loss of the compressed refrigerant to the oil or the oil sump is avoided.
  • the compressor 10 has a pulsation damper chamber 66 arranged in the compressor housing 14 and the compressor interior 62, which by comparison with the rest of the compressor interior 68, which is defined as the compressor interior 62 minus the pulsation damper chamber 66 Partition 70 is delimited on.
  • the pulsation damper 58 is arranged in the pulsation damper chamber 66.
  • the pulsation damper space 66 is an oil-free space, i.e. the compressor 10 is designed such that either no oil or lubricant gets into the pulsation damper chamber 66, which in particular requires an oil-tight seal of the drive shaft with respect to the pulsation damper chamber 66 and an oil-impermeable partition wall 70.
  • the compressor 10 is designed such that either no oil or lubricant gets into the pulsation damper chamber 66, which in particular requires an oil-tight seal of the drive shaft with respect to the pulsation damper chamber 66 and an oil-impermeable partition wall 70.
  • Oil arriving in the pulsation damper chamber 66 can also be removed, for example by a pump or by an overpressure in the pulsation damper chamber 66, which will be described in more detail in the explanation of the embodiment shown in FIG. 3.
  • the pulsation damper chamber 66 and the rest of the compressor interior 68 have a connection in the form of a cutout 72 in the partition wall 70 (in alternative, not shown embodiments, a pulsation damper chamber 66 and the line connecting the rest of the compressor interior 68 are also provided Pipe conceivable), which is provided for the passage of lubricant from the pulsation damper chamber 66 to the rest of the compressor interior 68.
  • a pressure prevailing in the pulsation damper chamber 66 during operation of the compressor is higher than a pressure prevailing in the rest of the compressor interior 68. For this is the
  • Pulsation damper chamber 66 can be charged with gas, in the embodiment described in FIG. 3 with refrigerant of the compressor 10 which is under suction pressure.
  • a second connection 74 is arranged between the pulsation damper chamber 66 and the rest of the compressor interior 68 and is designed such that the Pressure in the pulsation damper chamber 66 is kept so much higher than the suction pressure in the remaining compressor interior 68 that the oil level in the pulsation damper chamber 66 is below the pulsation damper 58 or the pulsation damper chamber 66 is oil-free.
  • the second connection 74 between the pulsation damper chamber 66 and the rest of the compressor interior 68 is formed in the embodiment described in FIG. 3 as a line 76 with a first line end 78 and a second line end 80, the first line end 78 in the suction gas supply 50 or on or is arranged in the vicinity of the suction gas outlet 52 of the compressor 10 and the second
  • Line end 80 opens into the remaining compressor interior 68. This allows oil from the pulsation damper chamber 66 through the recess 72 in the rest
  • Compressor interior 68 are pushed, which leads to lowering the oil level in the
  • Pulsation damper room 66 leads.
  • the compressed refrigerant is ultimately discharged from the pulsation damper 58 to the outside of the compressor 10 by means of an outlet high-pressure line 60.
  • a compressor in particular a refrigerant compressor 10 with a compressor housing 14 and at least one piston 12, which is arranged to move back and forth in a cylinder and which is driven by an electric motor 16, the compressor 10 having an oil sump lubrication, the oil sump 20 extends in the compressor 10 from a housing underside 22 to a maximum of a predetermined maximum oil level 24, the compressor 10 being a
  • Circulating pressure lubrication with a lubricant delivery device wherein the lubricant delivery device is connected to the oil sump 20 and is provided for the suction of lubricant from the oil sump 20, wherein the compressor 10 further includes a drive shaft 30 for driving the at least one
  • Piston 12 which extends in an axial direction, wherein
  • the drive shaft 30 has an axial recess 34 which extends in its axial direction, especially axial bore, as well
  • radial recess 36 in particular radial bore, which extends in its radial direction and extends from the axial recess 34 to an outer side of the drive shaft 30,
  • Lubrication points of the compressor 10 is arranged.
  • Housing interior 26 is arranged and the electric motor 16 together with housing 18 extends into the oil sump 20 of the compressor 10, wherein the housing 18 has a suction opening 28 which is connected to a suction device which is provided for suction of lubricant entering the housing interior 26 stands.
  • Compressor 10 according to 5., wherein the suction device and the
  • Lubricant delivery device by a single pump, in particular
  • Gear pump 32 are implemented, which a first and a second
  • Oil sump 20 is provided.
  • Compressor 10 according to one of the preceding points, wherein the compressor 10 has a suction gas feed 50 into the compressor housing 14, through which gas to be compressed, in particular refrigerant, is fed into the compressor housing 14, and a suction gas outlet 52 of the suction gas feed 50 inside the
  • Compressor housing 14 wherein the suction gas outlet at one
  • Compressor top is arranged.
  • Compressor 10 according to one of the preceding points, wherein the compressor 10 a / the suction gas supply 50 into the compressor housing 14, through which gas to be compressed, in particular refrigerant, is fed into the compressor housing 14, and a / the suction gas outlet 52 of the suction gas supply 50 inside the Compressor housing 14, wherein the suction gas outlet 52 is arranged such that the suction gas enters the same tangentially to the compressor housing 14.
  • Compressor 10 according to one of the preceding points, wherein a /
  • Suction gas supply 50 is arranged on a first end face 42 of the compressor 10, which is further away from the at least one piston 12 in the axial direction than a second end face 44, the electric motor 16 being arranged on the side of the compressor 10 facing the first end face 42 and the at least one piston 12 is arranged on the side facing the second end face 44.
  • Compressor 10 according to one of the preceding points, wherein the compressor 10 further comprises a compressor housing 14, the compressor housing 14 and the
  • Housing 18 are each formed at least in parts thereof approximately hollow cylindrical and are arranged concentrically around a central axis that extends in the axial direction, whereby a refrigerant flow guide volume 46 is arranged, delimited by the compressor housing 14 and the housing 18, for guiding the Suction gases, in particular a suction gas flow mass flow is provided, in particular over an axial extent of the housing 18 of at least 80% of the axial extent of the electric motor 16.
  • Compressor 10 according to one of the preceding points, wherein the housing 18 has a first suction gas inlet 54, via which suction gas, in particular a / the main refrigerant mass flow, can enter the housing interior 26, the first suction gas inlet 54 in particular on an upper side of the housing interior 26 is arranged.
  • the housing 18 having a second suction gas inlet 56, via which suction gas, in particular a refrigerant secondary mass flow, can enter the housing interior 26, in particular for cooling the electric motor 16, the second suction gas inlet 56 is arranged in particular on an upper side of the housing interior 26.
  • the drive shaft 30 having a refrigerant discharge opening 41, in particular a further radial recess.
  • Compressor 10 according to one of the preceding points, wherein the compressor 10 is adapted to compress C0 2 as the medium to be compressed or the compressor 10 has C0 2 as the medium to be compressed.
  • compressor interior 62 compressor interior 62 less pulsation damper space 66

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Abstract

Kältemittelverdichter (10) mit einem wenigstens teilweise hohlzylindrisch ausgebildeten Verdichtergehäuse (14), das eine sich in axialer Richtung erstreckende Mittelachse aufweist und das einen Verdichterinnenraum (62) begrenzt, und wenigstens einem Kolben (12), der in einem Zylinder hin- und herbeweglich angeordnet ist und der durch einen Elektromotor (16) angetrieben wird, wobei der Verdichter (10) eine Ölsumpfschmierung aufweist, wobei sich der Ölsumpf (20) im Verdichter (10), wenn dieser in einer Betriebsposition angeordnet ist, von einer Gehäuseunterseite (22) bis maximal zu einem vorbestimmten maximalen Ölfüllstand (24) erstreckt, wobei die Betriebsposition eine Position des Verdichters (10) ist, in der sich die Mittelachse des Verdichters (10) in einer horizontalen Richtung erstreckt oder in einer zu der horizontalen Richtung um bis zu 45° geneigten oder hervorstehenden Richtung erstreckt, wobei der Verdichter (10) eine Druckumlaufschmierung mit einer Schmiermittelfördervorrichtung aufweist, wobei die Schmiermittelfördervorrichtung mit dem Ölsumpf (20) in Verbindung steht und zur Ansaugung von Schmiermittel aus dem Ölsumpf (20) vorgesehen ist, wobei der Verdichter (10) einen innerhalb des Verdichtergehäuses (14) angeordneten Pulsationsdämpfer (58) aufweist, der Pulsationsdämpfer(58) in der Betriebsposition des Verdichters (10) vollständig außerhalb des Ölsumpfes (20) angeordnet ist.

Description

Verdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere zum Verdichten von Kältemittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verdichter finden auf vielen Gebieten des modernen Lebens Verwendung. Ein Beispiel hierfür ist die Erzeugung von komprimierter Luft (Druckluft) für mannigfaltige Zwecke, wie zur Befüllung von Reifen, von Atemgeräten etc. Ein weiteres Beispiel ist das
Komprimieren von (insbesondere technischen) Gasen zur Speicherung und zum Transport derselben, beispielsweise in entsprechenden Gasflaschen. Beispiele hierfür sind Stickstoff, Sauerstoff, Acetylen und weitere Gase, die beispielsweise als Brenn- oder Schutzgase bei Schweißvorgängen Verwendung finden. Weiterhin finden Verdichter, insbesondere aufgrund der zunehmenden Klimatisierung von Räumen und Fahrzeugen und auch aufgrund eines stetig anwachsenden Bedarfs für eine Kühlung von Gütern häufig
Anwendung bei der Kompression bzw. Verdichtung von Kältemitteln wie beispielsweise R134a (Tetrafluorethan) oder auch R744 (CO2).
In vielen Anwendungen, insbesondere Kälte- und Klimaanwendungen, handelt es sich bei verwendeten Verdichtern um Hubkolbenverdichter, wobei hierfür beispielhaft
Axialkolbenverdichter und Radialkolbenverdichter genannt seien. Derartige Verdichter weisen in der Regel ein Verdichtergehäuse auf, in welchem wenigstens ein Kolben in
1
BESTÄTIGUNGSKOPIE einem Zylinder bzw. einer Zylinderbohrung hin- und herbeweglich angeordnet ist. Der Antrieb der Kolben erfolgt dabei vielfach durch einen Elektromotor. Solche Verdichter weisen oftmals eine Ölsumpfschmierung auf, wobei sich der Ölsumpf im Verdichter in einer Betriebs-oder Einbauposition von einer Gehäuseunterseite bzw. Gehäuseunterkante bis zu einem bestimmten Ölfüllstand nach oben erstreckt. Es hat sich herausgestellt, dass in Verdichtern gemäß dem Stand der Technik keine kompakte Bauweise bei gleichzeitiger energetischer Optimierung möglich ist. Beispielsweise ist bei Verdichtern gemäß dem Stand der Technik ein relativ hoher Ölanteil im Sauggas zu verzeichnen, was energetisch ungünstig ist. Ferner weisen Verdichter gemäß dem Stand der Technik oftmals eine Konstruktion auf, bei der der Wirkungsgrad durch hohe Temperaturen des Sauggases verringert wird.
Ausgehend vom vorstehend diskutierten Stand der Technik ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Verdichter zum Verdichten von Kältemittel anzugeben, der gegenüber Verdichtern gemäß dem Stand der Technik eine kompakte Baugröße bei gleichzeitig energetischer Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kältemittelverdichter gemäß
Patentanspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird demnach gelöst durch einen
Kältemittelverdichter mit einem wenigstens teilweise hohlzylindrisch ausgebildeten Verdichtergehäuse, das eine sich in axialer Richtung erstreckende Mittelachse aufweist und das einen Verdichterinnenraum begrenzt, und wenigstens einem Kolben, der in einem Zylinder hin- und herbeweglich angeordnet ist und der durch einen Elektromotor angetrieben wird, wobei der Verdichter eine Ölsumpfschmierung aufweist, wobei sich der Ölsumpf im Verdichter, wenn dieser in einer Betriebsposition angeordnet ist, von einer Gehäuseunterseite bis maximal zu einem vorbestimmten maximalen Ölfüllstand erstreckt, wobei die Betriebsposition eine Position des Verdichters ist, in der sich die Mittelachse des Verdichters in einer horizontalen Richtung erstreckt oder in einer zu der horizontalen Richtung um bis zu 45° geneigten oder hervorstehenden Richtung erstreckt, wobei der Verdichter eine Druckumlaufschmierung mit einer Schmiermittelfördervorrichtung aufweist, wobei die Schmiermittelfördervorrichtung mit dem Ölsumpf in Verbindung steht und zur Ansaugung von Schmiermittel aus dem Ölsumpf vorgesehen ist, wobei der Verdichter einen innerhalb des Verdichtergehäuses angeordneten Pulsationsdämpfer aufweist, wobei der Pulsationsdämpfer in der Betriebsposition des Verdichters vollständig außerhalb des Ölsumpfes angeordnet ist.
Dadurch wird eine Wärmeabgabe des Pulsationsdämpfers an den Ölsumpf verhindert, was eine weitere Wärmeabgabe des Ölsumpfes an das Sauggas und einen dadurch bedingten verringerten Wirkungsgrad verhindert.
In einer möglichen Ausführungsform ist der Pulsationsdämpfer in der Betriebsposition des Verdichters vollständig außerhalb, insbesondere oberhalb des maximalen Ölfüllstandes angeordnet, was die oben genannten Wirkungen auch bei maximaler Ölfüllung
sicherstellt.
Der Verdichter weist optional einen in dem Verdichtergehäuse und/oder dem
Verdichterinnenraum angeordneten Pulsationsdämpferraum bzw. Schalldämpferrraum auf, der gegenüber dem restlichen Verdichterinnenraum insbesondere durch eine Trennwand abgegrenzt ist, wobei der Pulsationsdämpfer bzw. Schalldämpfer in dem
Pulsationsdämpferraum bzw. Schalldämpferrraum angeordnet ist. Dadurch ist der
Pulsationsdämpfer bzw. Schalldämpfer in einem abgegrenzten Raum angeordnet, in dem ein zu dem restlichen Verdichterinnenraum unterschiedlicher Ölstand realisiert werden kann. Der Pulsationsdämpferraum kann ein ein ölfreier Raum sein. Dies kann
beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Pulsationsdämpferraum gegenüber seiner Umgebung öldicht eingehaust ist oder dadurch, dass in den Pulsationsdämpferraum eindringendes Öl abgeführt wird.
Der Pulsationsdämpferraum und der restliche Verdichterinnenraum weisen in einer möglichen Ausbildung eine Verbindung, insbesondere Aussparung oder eine den
Pulsationsdämpferraum und den restlichen Verdichterinnenraum verbindende Leitung bzw. Rohrleitung auf, die zur Durchleitung von Schmiermittel von dem Pulationsdämpferraum zu dem restlichen Verdichterinnenraum vorgesehen ist. Dadurch kann der Ölstand in dem Pulsationsdämpferraum eingestellt werden. Dies kann dadurch realisiert sein, dass der Verdichter derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Verdichters ein im Pulsationsdämpferraum vorherrschender Druck höher ist als ein im restlichen
Verdichterinnenraum vorherrschender Druck. Dies wiederum kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Verdichter derart ausgebildet ist, dass der Pulsationsdämpferraum mit Gas, insbesondere mit unter Saugdruck stehendem Kältemittel des Verdichters beaufschlagbar ist. Alternativ ist eine Beaufschlagung des Pulsationsdämpferraums mit unter Druck stehendem, insbesondere mit durch den Verdichter verdichtetem Kältemittel denkbar. Denkbar wäre alternativ oder zusätzlich hierzu, dass eine Saugleitung einer Pumpe in dem Pulsationsdämpferraum mündet, um eine Absaugung des dorthin
eindringenden Öls zu ermöglichen.
Die Verbindung zwischen dem Pulsationsdämpferraum und dem restlichen
Verdichterinnenraum ist optional derart ausgebildet, dass der Druck im
Pulsationsdämpferraum um so viel höher gehalten ist, als der Saugdruck im übrigen Triebwerksraum, dass der Ölstand im Pulsationsdämpferraum unterhalb des
Pulsationsdämpfers liegt oder der Pulsationsdämpferraum ölfrei ist.
Hierzu kann in einer möglichen Ausbildung der Verdichter eine Sauggaszuführung mit einem Sauggasauslass aufweisen, die der Zuführung von Sauggas in Form von Kältemittel in den Verdichterinnenraum bzw. genauer gesagt den restlichen Verdichterinnenraum dient, aufweist, wobei die Verbindung zwischen dem Pulsationsdämpferraum und dem restlichen Verdichterinnenraum als Leitung mit einem ersten Leitungsende und einem zweiten Leitungsende ausgebildet ist, wobei das erste Leitungsende in der
Sauggaszuführung oder am oder in der Nähe des Sauggasauslasses angeordnet ist und wobei das zweite Leitungsende in den restlichen Verdichterinnenraum mündet.
Der Verdichter kann ferner eine Antriebswelle zum Antrieb des wenigstens einen Kolbens , die sich in einer axialen Richtung erstreckt, aufweisen, wobei die Antriebswelle eine in ihrer axialen Richtung erstreckte Axial-Aussparung, insbesondere Axialbohrung, sowie wenigstens eine in ihrer radialen Richtung erstreckte Radial-Aussparung, insbesondere Radialbohrung aufweist, die sich von der Axial-Aussparung bis zu einer Außenseite der Antriebswelle erstreckt, wobei die Axial-Aussparung mit der
Schmiermittelfördervorrichtung in Fluidkommunikation steht, wobei die wenigstens eine Radial-Aussparung im Bereich einer oder mehrerer Schmierstellen oder einer oder mehrerer Schmiermittelzuführungen für Schmierstellen des Verdichters angeordnet ist. Optional weist die Antriebswelle mehrere Radial-Aussparungen aufweist.
Der Elektromotor weist in einer möglichen Ausführungsform eine Einhausung mit einem durch die Einhausung begrenzten Einhausungsinnenraum auf, wobei der Elektromotor in dem Einhausungsinnenraum angeordnet ist und der Elektromotor samt Einhausung sich in den Ölsumpf des Verdichters hineinerstreckt, wobei die Einhausung eine Absaugöffnung aufweist, die mit einer Absaugvorrichtung, die zur Absaugung von in den
Einhausungsinnenraum gelangendem Schmiermittel vorgesehen ist, in Verbindung steht.
Der Verdichter ist optional zum Verdichten von C02 als Kältemittel ausgebildet bzw. weist C02 als Kältemittel auf.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Die Figuren zeigen in
Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichters, wobei die Schnittebene in eine axiale Richtung des Verdichters gerichtet ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters, und
Fig. 3 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters.
Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verdichter 10 handelt es sich um einen
Hubkolbenverdichter, genauer gesagt um einen Radialkolbenverdichter, welcher sechs Kolben 12 aufweist, welche in entsprechenden Zylindern (nicht dargestellt) hin- und herbewegbar angeordnet sind. Der Verdichter weist ein Verdichtergehäuse 14 auf, welches diesen in der dargestellten Ausführungsform vollständig einhaust. Zum Antrieb der Kolben 12 dient ein Elektromotor 16, welcher mittels einer Einhausung 18 eingehaust ist. Bei dem beschriebenen Verdichter 10 handelt es sich um einen Verdichter 10 mit Ölsumpfschmierung, wobei sich ein Ölsumpf 20 (in einer Arbeits- bzw. Betriebsposition bzw. einer Einbauposition des Verdichters 10, der Verdichter 10 ist für einen liegenden Betrieb vorgesehen) von einer Gehäuseunterseite 22 bis zu einem vorbestimmten Ölfüllstand (Ölspiegel) 24 hin erstreckt. Der Elektromotor 16 ist in einem durch die Einhausung 18 begrenzten Einhausungsinnenraum 26 angeordnet und erstreckt sich zusammen mit der Einhausung 18 in den Ölsumpf 20 des Verdichters 10 hinein. Der Einhausungsinnenraum 26 ist ölfrei bzw. ölsumpffrei. Alternativ zu dem Merkmal, dass der Einhausungsinnenraum 26 ölfrei bzw. ölsumpffrei ist, könnte man auch sagen, dass der Elektromotor 16, der im Einhausungsinnenraum 26 angeordnet ist, in einem
Trockensumpf im Einhausungsinnenraum 26 angeordnet ist.
Die Einhausung 18 weist eine Absaugöffnung 28 in Form einer Aussparung auf, welche mittels einer ersten Saugleitung mit einer Absaugvorrichtung bzw. Pumpe in Form einer Innenzahnradpumpe 32 in Verbindung bzw. Fluidkommunikation steht. Die erste
Saugleitung verbindet die Absaugöffnung 28 mit einer ersten Ansaugöffnung in Form einer ersten Saugniere der Innenzahnradpumpe 32. Dadurch wird eine sichere Absaugung von Öl, welches insbesondere aus dem Schmiermittelkreislauf des Verdichters in die Einhausung 18 eindringen kann sichergestellt.
Die Innenzahnradpumpe 32 weist ferner eine zweite Ansaugöffnung in Form einer zweiten Saugniere auf, welche über eine zweite Saugleitung 38 mit dem Ölsumpf 20 in
Fluidkommunikation steht. Dadurch wird eine zuverlässige Förderung von Öl durch die Innenzahnradpumpe 32 sichergestellt.
Es bleibt an dieser Stelle zu erwähnen, dass der Verdichter 10 eine
Druckumlaufschmierung aufweist, welche mittels der Schmiermittelfördervorrichtung durch Förderung von Schmiermittel (Öl) aus dem Ölsumpf, welche in der vorliegenden Ausführungsform durch die Innenzahnradpumpe 32 gebildet ist, die Schmierung der Schmierstellen, insbesondere Lagerstellen und dergleichen sicherstellt. In der vorliegend beschriebenen Ausführungsform dient die Innenzahnradpumpe 32 gleichzeitig als
Absaugvorrichtung, mittels derer eventuell in den Einhausungsinnenraum 26
eindringendes Öl abgesaugt werden kann. Durch die Doppelfunktion der
Innenzahnradpumpe 32 wird bei einer konstruktiv einfachen Ausführung sowohl eine gute Schmierleistung als auch eine zuverlässige Aufrechterhaltung des Trockensumpfes, in welchem der Elektromotor 16 angeordnet ist, das heißt also eine zuverlässige
Sicherstellung der Ölsumpffreiheit des Einhausungsinnenraums 26 des Verdichters 10, sichergestellt.
Der Verdichter weist ferner eine Antriebswelle 30 zum Antrieb der Kolben 12 auf, die sich in einer axialen Richtung erstreckt. Die Antriebswelle weist eine in ihrer axialen Richtung erstreckte Axial-Aussparung in Form einer Axialbohrung 34 und in ihrer radialen Richtung erstreckte Radial-Aussparungen in Form von Radialbohrungen 36 auf, die sich von der Axialbohrung 34 bis zu einer Außenseite der Antriebswelle 30 erstrecken und somit mit der Axialbohrung 34 in Fluidkommunikation stehen.
Die Innenzahnradpumpe 32 weist zur Abführung von gefördertem Öl eine Druckniere auf, welche über entsprechende Leitungen mit Schmierstellen, insbesondere Lagerstellen welche zu schmieren sind, in Verbindung bzw. Fluidkommunikation steht. Insbesondere steht ein Auslass der Schmiermittelfördervorrichtung in Form der Innenzahnradpumpe 32 mit der Axialbohrung 34 in Fluidkommunikation, um der Axialbohrung 34 Schmiermittel (Öl) zuzuführen. Die Radialbohrungen 36 sind im Bereich einer oder mehrerer
Schmierstellen oder einer oder mehrerer Schmiermittelzuführungen 40 für Schmierstellen des Verdichters 10 angeordnet. Dadurch wird eine zuverlässige Schmierung erreicht. Eine Belastung des Sauggases mit Öl bzw. Ölnebel wird bestmöglich vermieden.
Die Antriebswelle 30 weist zusätzlich eine Kältemittelabführöffnung 41 in Form einer weiteren Radial-Aussparung (Bohrung) auf, die wiederum mit der Axial-Aussparung in Fluidkommunikation steht. Die Kältemittelabführöffnung 41 dient zum Abführen von Kältemittel, welches in dem Öl enthalten ist, welches in die Axialbohrung 34 eingespeist wird. Das in dem Öl, welches in die Axialbohrung 34 eingespeist wird, befindliche
Kältemittel wird vor allem über die Absaugöffnung 28 aus dem Einhausungsinnenraum 26 angesaugt. Die Kältemittelabführöffnung 41 ist an einer axialen Endseite der
Antriebswelle 30 angeordnet, welche der axialen Endseite der Antriebswelle 30, an welcher diese mit der Schmiermittelfördervorrichtung in Verbindung steht,
entgegengesetzt ist. Dadurch kann das Schmiermittel durch die Zentrifugalkraft der Antriebswelle 30 über die gesamte Länge derselben vom Kältemittel getrennt werden, wobei das Öl durch die Radial-Aussparungen an Schmierstellen abgegeben werden kann.
Der Verdichter 10 weist ferner eine Sauggaszuführung 50 auf, welche von außen her durch das Verdichtergehäuse 14 hindurchtritt und im Inneren des Verdichtergehäuses 14 mündet. Die Sauggaszuführung 50 ist derart angeordnet, dass ein Sauggasauslass 52 der Sauggaszuführung 50 eine tangentiale Gasführung im Verdichter 10 für eine verbesserte Ölabscheidung sicherstellt. Der Sauggasauslass 52 ist demnach derart angeordnet, dass das Sauggas tangential zum Verdichtergehäuse 14 in dasselbe eintritt.
Die Sauggaszuführung ist an einer ersten Stirnseite 42 des Verdichters 10 angeordnet.
Die erste Stirnseite 42 ist von den Kolben 12 in axialer Richtung weiter entfernt ist, als eine zweite Stirnseite 44. Der Elektromotor 16 ist relativ zu den Kolben 12 auf der der ersten Stirnseite 42 zugewandten Seite des Verdichters 10 angeordnet. Die Kolben 12 sind relativ zum Elektromotor 16 auf der der zweiten Stirnseite 44 zugewandten Seite angeordnet. In anderen Worten gesagt sind die Kolben 12 relativ zum Elektromotor näher zu der zweiten Stirnseite 44 angeordnet. Der Elektromotor 16 ist relativ zu den Kolben 12 näher an der ersten Stirnseite angeordnet.
Das Verdichtergehäuse 14 und die Einhausung 18 sind jeweils in etwa hohlzylinderförmig ausgebildet und konzentrisch um eine Mittelachse, die sich in der axialen Richtung erstreckt angeordnet. Begrenzt durch das Verdichtergehäuse 14 und die Einhausung 18 ist ein Kältemittelstrom-Führungsvolumen (Spalt bzw. partieller Ringspalt) 46 angeordnet, das zur Führung des Sauggases, insbesondere eines Sauggas-Hauptmassestroms vorgesehen ist. Das Sauggas wird dadurch über eine axiale Erstreckung der Einhausung 18 von wenigstens 70%, vorugsweise 80% der axialen Erstreckung des Elektomotors 16 hinweg in dem Kältemittelstrom-Führungsvolumen geführt und dann über einen ersten Sauggseintritt 54 der Verdichtung (Kolben 12) zugeführt. Dadurch wird der Sauggas- Hauptmassestrom thermisch nicht durch den Elektromotor belastet.
In der beschriebenen Ausführungsform ist in der Einhausung 18 ein zweiter
Sauggaseintritt 56 vorgesehen, der einen kleineren Öffnungsquerschnitt als der erste Sauggaeintritt 54 aufweist und über welchen ein Kältemittel-Nebenmassestrom in den Einhausungsinnenraum 26 zur Kühlung des Elektromotors 16, eintreten kann. In alternativen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters kann der zweite Sauggaseintritt 56 nicht vorhanden sein. Dies ist bei Verdichtern zu bevorzugen, deren Kühlung anderweitig sichergestellt ist.
Sowohl der erste Sauggaseintritt 54 als auch der zweite Sauggseintritt 56 ist an einer Oberseite des Einhausungsinnenraums 26 angeordnet.
In den vorliegend beschriebenen Ausführungsformen ist der Verdichter 10 als Verdichter für C02 konzipiert und in einer hermetischen Bauweise ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen ist eine halbhermetische Ausbildung des Verdichters denkbar. Es lässt sich demnach festhalten, dass ein Verdichter 10 gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl hermetisch als auch halbhermetisch ausgebildet sein kann.
Es bleibt an dieser Stelle anzumerken, dass die Kolben 12 in den vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen aus Stahl gefertigt sind. Dies führt im Vergleich zu Aluminiumkolben zu einer deutlich verringerten Wärmeausdehnung. Stahlkolben sind insbesondere bei einer Anwendung von C02 als Kältemittel in hohem Maße geeignet, die entstehenden Kräfte aufzunehmen bzw. zu bewältigen. Auch sorgt die geringe thermische Ausdehnung des Stahls für eine hohe Betriebssicherheit auch bei hohen
Kompressionsverhältnissen, wo eine große Wärmeabgabe zu erwarten ist.
Zum Abführen des verdichteten Kältemittels weist der Verdichter mehrere
Hochdruckleitungen 57 auf, die mit den Zylindern in Verbindung stehen und das verdichtete Kältemittel aus diesen abführen. Die Hochdruckleitungen 57 münden in einen Schalldämpfer bzw. Pulsationsdämpfer (Muffler) 58. Der Pulsationsdämpfer 58 ist innerhalb des Verdichtergehäuses 14, das einen Verdichterinnenraum 62 begrenzt, angeordnet.
Der Verdichter 10 weist, wie vorstehend bereits erwähnt, eine Ölsumpfschmierung auf, wobei sich der Ölsumpf 20 im Verdichter 10, wenn dieser in einer Betriebsposition angeordnet ist, von einer Gehäuseunterseite 22 bis maximal zu einem vorbestimmten maximalen Ölfüllstand 24 erstreckt. Die Betriebsposition des Verdichters 10 ist eine Position des Verdichters 10, in der sich eine sich in axialer Richtung erstreckende
Mittelachse 64 des Verdichters 10 in einer horizontalen Richtung erstreckt oder in einer zu der horizontalen Richtung um bis zu 45° geneigten oder hervorstehenden Richtung erstreckt.
Der Pulsationsdämpfer 58 ist in der Betriebsposition des Verdichters 10 vollständig außerhalb (in der Regel oberhalb) des Ölsumpfes 20 angeordnet. In der in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Pulsationsdämpfer 58 vollständig außerhalb und oberhalb des maximalen Ölfüllstandes angeordnet. Dadurch wird eine Wärmeabgabe des verdichteten Kältemittels an das Öl bzw. den Ölsumpf vermieden.
In den in den Fig. 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen weist der Verdichter 10 einen in dem Verdichtergehäuse 14 und dem Verdichterinnenraum 62 angeordneten Pulsationsdämpferraum 66 auf, der gegenüber dem restlichen Verdichterinnenraum 68, der als der Verdichterinnenraum 62 abzüglich des Pulsationsdämpferraums 66 definiert ist, durch eine Trennwand 70 abgegrenzt ist, auf. Der Pulsationsdämpfer 58 ist in dem Pulsationsdämpferraum 66 angeordnet.
In der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ist der der Pulsationsdämpferraum 66 ein ölfreier Raum, d.h. der Verdichter 10 ist derart ausgestaltet, dass entweder kein Öl bzw. Schmiermittel in den Pulsationsdämpferraum 66 gelangt, was insbesondere eine öldichte Abdichtung der Antriebswelle gegenüber dem Pulsationsdämpferraum 66, sowie eine ölundurchlässige Trennwand 70 bedingt. Alternativ kann in den
Pulsationsdämpferraum 66 gelangendes Öl auch abgeführt werden, beispielsweise durch eine Pumpe oder durch einen Überdruck im Pulsationsdämpferraum 66, was bei der Erläuterung der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform noch näher beschrieben wird.
In der in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform weisen der Pulsationsdämpferraum 66 und der restliche Verdichterinnenraum 68 eine Verbindung in Form einer Aussparung 72 in der Trennwand 70 auf (in alternativen, nicht dargestellten Ausführungsformen ist auch eine Pulsationsdämpferraum 66 und den restlichen Verdichterinnenraum 68 verbindende Leitung bzw. Rohrleitung denkbar), die zur Durchleitung von Schmiermittel von dem Pulationsdämpferraum 66 zu dem restlichen Verdichterinnenraum 68 vorgesehen ist. Zur Verdrängung des Öls aus dem Pulsationsdämpferraum 66 ist im Betrieb des Verdichters ein im Pulsationsdämpferraum 66 vorherrschender Druck höher ist als ein im restlichen Verdichterinnenraum 68 vorherrschender Druck. Hierzu ist der
Pulsationsdämpferraum 66 mit Gas, in der in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform mit unter Saugdruck stehendem Kältemittel des Verdichters 10 beaufschlagbar.
Zu diesem Zweck ist eine zweite Verbindung 74 zwischen dem Pulsationsdämpferraum 66 und dem restlichen Verdichterinnenraum 68 angeordnet und derart ausgebildet, dass der Druck im Pulsationsdämpferraum 66 um so viel höher gehalten ist, als der Saugdruck im restlichen Verdichterinnenraum 68, dass der Ölstand im Pulsationsdämpferraum 66 unterhalb des Pulsationsdämpfers 58 liegt oder der Pulsationsdämpferraum 66 ölfrei ist. Die zweite Verbindung 74 zwischen dem Pulsationsdämpferraum 66 und dem restlichen Verdichterinnenraum 68 ist in der in Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform als Leitung 76 mit einem ersten Leitungsende 78 und einem zweiten Leitungsende 80 ausgebildet ist, wobei das erste Leitungsende 78 in der Sauggaszuführung 50 oder am oder in der Nähe des Sauggasauslasses 52 des Verdichters 10 angeordnet ist und wobei das zweite
Leitungsende 80 in den restlichen Verdichterinnenraum 68 mündet. Dadurch kann Öl aus dem Pulsationsdämpferraum 66 über die Aussparung 72 in den restlichen
Verdichterinnenraum 68 gedrängt werden, was zur Absenkung des Ölstandes im
Pulsationsdämpferraum 66 führt.
Das verdichtete Kältemittel wird letztendlich aus dem Pulsationsdämpfer 58 mittels einer Auslasshochdruckleitung 60 nach außerhalb des Verdichters 10 abgeführt.
Es bleibt anzumerken, dass nur in den Hochdruckleitungen 57, dem Pulsationsdämpfer 58 und der Auslasshochdruckleitung 60 Kältemittel unter hohem Druck geführt wird.
Ansonsten befindet sich der gesamte restliche Innenraum des Verdichtergehäuses 14 auf niedrigem Druck (Saugdruck).
Die vorstehende Beschreibung zeigt zusammenfassend unter anderem auch :
1. einen Verdichter, insbesondere Kältemittelverdichter 10 mit einem Verdichtergehäuse 14 und wenigstens einem Kolben 12, der in einem Zylinder hin- und herbeweglich angeordnet ist und der durch einen Elektromotor 16 angetrieben wird, wobei der Verdichter 10 eine Ölsumpfschmierung aufweist, wobei sich der Ölsumpf 20 im Verdichter 10 von einer Gehäuseunterseite 22 bis maximal zu einem vorbestimmten maximalen Ölfüllstand 24 erstreckt, wobei der Verdichter 10 eine
Druckumlaufschmierung mit einer Schmiermittelfördervorrichtung aufweist, wobei die Schmiermittelfördervorrichtung mit dem Ölsumpf 20 in Verbindung steht und zur Ansaugung von Schmiermittel aus dem Ölsumpf 20 vorgesehen ist, wobei der Verdichter 10 ferner eine Antriebswelle 30 zum Antrieb des wenigstens einen
Kolbens 12, die sich in einer axialen Richtung erstreckt, aufweist, wobei
die Antriebswelle 30 eine in ihrer axialen Richtung erstreckte Axial-Aussparung 34, insbesondere Axialbohrung, sowie
wenigstens eine in ihrer radialen Richtung erstreckte Radial-Aussparung 36, insbesondere Radialbohrung aufweist, die sich von der Axial-Aussparung 34 bis zu einer Außenseite der Antriebswelle 30 erstreckt,
wobei die Axial-Aussparung 34 mit der Schmiermittelfördervorrichtung in
Fluidkommunikation steht,
wobei die wenigstens eine Radial-Aussparung 36 im Bereich einer oder mehrerer Schmierstellen oder einer oder mehrerer Schmiermittelzuführungen für
Schmierstellen des Verdichters 10 angeordnet ist. Verdichter 10 nach 1., wobei der Verdichter 10 für einen liegenden Betrieb ausgebildet ist. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei die Antriebswelle 30 mehrere Radial-Aussparungen 36 aufweist. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei der Verdichter 10 einen Schalldämpfer bzw. Pulsationsdämpfer 58 aufweist, der zur Aufnahme von verdichtetem Kältemittel vorgesehen ist, wobei der Schalldämpfer 58 vollständig oberhalb des maximalen Ölfüllstandes 24 angeordnet ist. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei der Elektromotor 16 eine Einhausung 18 mit einem durch die Einhausung 18 begrenzten
Einhausungsinnenraum 26 aufweist, der Elektromotor 16 in dem
Einhausungsinnenraum 26 angeordnet ist und der Elektromotor 16 samt Einhausung 18 sich in den Ölsumpf 20 des Verdichters 10 hineinerstreckt, wobei die Einhausung 18 eine Absaugöffnung 28 aufweist, die mit einer Absaugvorrichtung, die zur Absaugung von in den Einhausungsinnenraum 26 gelangendem Schmiermittel vorgesehen ist, in Verbindung steht. Verdichter 10 nach 5., wobei die Absaugvorrichtung und die
Schmiermittelfördervorrichtung durch eine einzige Pumpe, insbesondere
Zahnradpumpe 32, implementiert sind, welche eine erste und eine zweite
Ansaugöffnung 28, 38 aufweist, wobei die erste und die zweite Ansaugöffnung 28, 38 voneinander getrennt sind, und wobei die erste Ansaugöffnung 28 zur Absaugung von in den Einhausungsinnenraum 26 gelangendem Schmiermittel vorgesehen ist, und die zweite Ansaugöffnung 38 zur Ansaugung von Schmiermittel aus dem
Ölsumpf 20 vorgesehen ist. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei der Verdichter 10 eine Sauggaszuführung 50 in das Verdichtergehäuse 14, durch welche zu verdichtendes Gas, insbesondere Kältemittel, in das Verdichtergehäuse 14 zugeführt wird, und einen Sauggasauslass 52 der Sauggaszuführung 50 im Inneren des
Verdichtergehäuses 14 aufweist, wobei der Sauggasauslass an einer
Verdichteroberseite angeordnet ist. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei der Verdichter 10 eine/die Sauggaszuführung 50 in das Verdichtergehäuse 14, durch welche zu verdichtendes Gas, insbesondere Kältemittel, in das Verdichtergehäuse 14 zugeführt wird, und einen/den Sauggasauslass 52 der Sauggaszuführung 50 im Inneren des Verdichtergehäuses 14 aufweist, wobei der Sauggasauslass 52 derart angeordnet ist, dass das Sauggas tangential zum Verdichtergehäuse 14 in dasselbe eintritt. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei eine/die
Sauggaszuführung 50 an einer ersten Stirnseite 42 des Verdichters 10 angeordnet ist, welche von dem wenigstens einen Kolben 12 in axialer Richtung weiter entfernt ist, als eine zweite Stirnseite 44, wobei der Elektromotor 16 auf der der ersten Stirnseite 42 zugewandten Seite des Verdichters 10 angeordnet ist und der wenigstens eine Kolben 12 auf der der zweiten Stirnseite 44 zugewandten Seite angeordnet ist. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei der Verdichter 10 ferner ein Verdichtergehäuse 14 aufweist, wobei das Verdichtergehäuse 14 und die
Einhausung 18 jeweils wenigstens in Teilen derselben in etwa hohlzylinderförmig ausgebildet sind und konzentrisch um eine Mittelachse, die sich in der axialen Richtung erstreckt angeordnet sind, wobei begrenzt durch das Verdichtergehäuse 14 und die Einhausung 18 ein Kältemittelstrom-Führungsvolumen 46 angeordnet ist, das zur Führung des Sauggases, insbesondere eines Sauggas-Flauptmassestroms vorgesehen ist, insbesondere über eine axiale Erstreckung der Einhausung 18 von wenigstens 80% der axialen Erstreckung des Elektomotors 16 hinweg vorgesehen ist.
11. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei die Einhausung 18 einen ersten Sauggaseintritt 54 aufweist, über welchen Sauggas, insbesondere ein/der Kältemittel-Hauptmassestrom, in den Einhausungsinnenraum 26 eintreten kann, wobei der erste Sauggaseintritt 54 insbesondere an einer Oberseite des Einhausungsinnenraums 26 angeordnet ist.
12. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei die Einhausung 18 einen zweiten Sauggaseintritt 56 aufweist, über welchen Sauggas, insbesondere ein Kältemittel-Nebenmassestrom, in den Einhausungsinnenraum 26, insbesondere zur Kühlung des Elektromotors 16, eintreten kann, wobei der zweite Sauggaseintritt 56 insbesondere an einer Oberseite des Einhausungsinnenraums 26 angeordnet ist.
13. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei die Antriebswelle 30 eine Kältemittelabführöffnung 41, insbesondere eine weitere Radial-Aussparung aufweist.
14. Verdichter 10 nach einem der vorangehenden Punkte, wobei der Verdichter 10 zum Verdichten von C02 als zu verdichtendem Medium angepasst ist bzw. der Verdichter 10 C02 als zu verdichtendes Medium aufweist.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit fester Merkmalskombination 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 sind.
Bezuaszeichenliste
10 Verdichter Kolben
Verdichtergehäuse
Elektromotor
Einhausung
Ölsumpf
Gehäuseunterseite
Ölfüllstand
Einhausungsinnenraum
Absaugöffnung
Antriebswelle
Innenzahnradpumpe
Axialbohrung
Radialbohrung
zweite Saugleitung
Schmiermittelzuführung
Kältemittelabführöffnung
erste Stirnseite
zweite Stirnseite
Kältemittelstrom-Führungsvolumen
Sauggaszuführung
Sauggasauslass
erster Sauggaseintritt
zweiter Sauggseintritt
Hochdruckleitung
Schalldämpfer
Auslasshochdruckleitung
Verdichterinnenraum
Mittelachse des Verdichters 10
Pulsationsdämpferraum
restlicher Verdichterinnenraum (Verdichterinnenraum 62 abzüglich Pulsationsdämpferraum 66)
Trennwand
Aussparung
zweite Verbindung Leitung
erstes Leitungsende zweites Leitungsende

Claims

Patentansprüche
1. Kältemittelverdichter (10) mit
- einem wenigstens teilweise hohlzylindrisch ausgebildeten Verdichtergehäuse (14), das eine sich in axialer Richtung erstreckende Mittelachse aufweist und das einen Verdichterinnenraum (62) begrenzt, und
- wenigstens einem Kolben (12), der in einem Zylinder hin- und herbeweglich angeordnet ist und der durch einen Elektromotor (16) angetrieben wird,
wobei der Verdichter (10) eine Ölsumpfschmierung aufweist, wobei sich der Ölsumpf (20) im Verdichter (10), wenn dieser in einer Betriebsposition angeordnet ist, von einer Gehäuseunterseite (22) bis maximal zu einem vorbestimmten maximalen Ölfüllstand (24) erstreckt,
wobei die Betriebsposition eine Position des Verdichters (10) ist, in der sich die Mittelachse des Verdichters (10)in einer horizontalen Richtung erstreckt oder in einer zu der horizontalen Richtung um bis zu 45° geneigten oder hervorstehenden Richtung erstreckt,
wobei der Verdichter (10) eine Druckumlaufschmierung mit einer
Schmiermittelfördervorrichtung aufweist, wobei die Schmiermittelfördervorrichtung mit dem Ölsumpf (20) in Verbindung steht und zur Ansaugung von Schmiermittel aus dem Ölsumpf (20) vorgesehen ist,
wobei der Verdichter (10) einen innerhalb des Verdichtergehäuses (14)
angeordneten Pulsationsdämpfer (58) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Pulsationsdämpfer(58) in der Betriebsposition des Verdichters (10) vollständig außerhalb des Ölsumpfes (20) angeordnet ist.
1
2. Verdichter (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Pulsationsdämpfer (58) in der Betriebsposition des Verdichters (10) vollständig außerhalb, insbesondere oberhalb des maximalen Ölfüllstandes (24) angeordnet ist.
3. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) einen in dem Verdichtergehäuse (14) und/oder dem
Verdichterinnenraum (62) angeordneten Pulsationsdämpferraum (66), der gegenüber dem restlichen Verdichterinnenraum (68) insbesondere durch eine Trennwand (70) abgegrenzt ist, aufweist, in dem der Pulsationsdämpfer (58) angeordnet ist.
4. Verdichter (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Pulsationsdämpferraum (66) ein ölfreier Raum ist.
5. Verdichter (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Pulsationsdämpferraum (66) und der restliche Verdichterinnenraum (68) eine Verbindung, insbesondere Aussparung (72) oder eine den Pulsationsdämpferraum (66) und den restlichen Verdichterinnenraum (68) verbindende Leitung bzw.
Rohrleitung aufweisen, die zur Durchleitung von Schmiermittel von dem
Pulationsdämpferraum (66) zu dem restlichen Verdichterinnenraum (68) vorgesehen ist.
6. Verdichter (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Betrieb des Verdichters ein im Pulsationsdämpferraum (66) vorherrschender Druck höher ist als ein im restlichen Verdichterinnenraum (68) vorherrschender Druck.
7. Verdichter (10) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
2 der Pulsationsdämpferraum (66) mit Gas, insbesondere mit unter Saugdruck stehendem Kältemittel des Verdichters (10) beaufschlagbar ist.
8. Verdichter (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Verbindung (74) zwischen dem Pulsationsdämpferraum (66) und dem restlichen Verdichterinnenraum (68) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Druck im Pulsationsdämpferraum (66) um so viel höher gehalten ist, als der
Saugdruck im restlichen Verdichterinnenraum (68), dass der Ölstand im
Pulsationsdämpferraum (66) unterhalb des Pulsationsdämpfers (58) liegt oder der Pulsationsdämpferraum (66) ölfrei ist.
9. Verdichter (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) eine Sauggaszuführung (50) mit einem Sauggasauslass (52) aufweist, die der Zuführung von Sauggas in Form von Kältemittel in den
Verdichterinnenraum (62) dient, aufweist, wobei
die zweite Verbindung (74) zwischen dem Pulsationsdämpferraum (66) und dem restlichen Verdichterinnenraum (68) als Leitung (76) mit einem ersten Leitungsende (78) und einem zweiten Leitungsende (80) ausgebildet ist, wobei das erste
Leitungsende (78) in der Sauggaszuführung (50) oder am oder in der Nähe des Sauggasauslasses (52) angeordnet ist und wobei das zweite Leitungsende (80) in den restlichen Verdichterinnenraum (68) mündet.
10. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) ferner eine Antriebswelle (30) zum Antrieb des wenigstens einen Kolbens (129), die sich in einer axialen Richtung erstreckt, aufweist,
die Antriebswelle (30) eine in ihrer axialen Richtung erstreckte Axial-Aussparung (34), insbesondere Axialbohrung, sowie
wenigstens eine in ihrer radialen Richtung erstreckte Radial-Aussparung (36), insbesondere Radialbohrung aufweist, die sich von der Axial-Aussparung (34) bis zu einer Außenseite der Antriebswelle (30) erstreckt,
wobei die Axial-Aussparung (34) mit der Schmiermittelfördervorrichtung in
3 Fluidkommunikation steht,
wobei die wenigstens eine Radial-Aussparung (36) im Bereich einer oder mehrerer Schmierstellen oder einer oder mehrerer Schmiermittelzuführungen für
Schmierstellen des Verdichters (10) angeordnet ist.
11. Verdichter (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebswelle (30) mehrere Radial-Aussparungen (36) aufweist.
12. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Elektromotor (16) eine Einhausung (18) mit einem durch die Einhausung (18) begrenzten Einhausungsinnenraum (26) aufweist, der Elektromotor (16) in dem Einhausungsinnenraum (26) angeordnet ist und der Elektromotor (16) samt Einhausung (18) sich in den Ölsumpf (20) des Verdichters (10) hineinerstreckt, wobei die Einhausung (18) eine Absaugöffnung (28) aufweist, die mit einer Absaugvorrichtung, die zur Absaugung von in den Einhausungsinnenraum (26) gelangendem Schmiermittel vorgesehen ist, in Verbindung steht.
13. Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) zum Verdichten von C02 als Kältemittel ausgebildet ist bzw. der Verdichter (10) C02 als Kältemittel aufweist.
4
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