DE112006001283B4

DE112006001283B4 - Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ

Info

Publication number: DE112006001283B4
Application number: DE112006001283.5T
Authority: DE
Inventors: Pierre Ginies; David Genevois; Alexandre Montchamp
Original assignee: Danfoss Commercial Compressors SA
Current assignee: Danfoss Commercial Compressors SA
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: US7670120B2; CN101223365A; EP1886024B1; KR100938798B1; FR2885966B1; DE602006007987D1; ATE437307T1; US20090035168A1; US20090041602A1; KR20080011443A; US7708536B2; DE112006001283T5; EP1886024A1; WO2006125908A1; FR2885966A1; CN100575706C; WO2006125909A1; CN101223364A; CN101223364B

Abstract

Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ, der folgende Merkmale aufweist: – eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses (2), an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks (5) ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass (10) aufweist, und – auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator (7) aufweist und mit dem Gehäuse (2) ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor (8), der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (26) verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist, – wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement (17) mit einer Spirale (18) aufweist, die in eine Spirale (20) eines beweglichen Spiralelements (19) eingreift, wobei die beiden Spiralen (18, 20) mindestens eine Verdichtungskammer (22) mit variablem Volumen umgrenzen, und – wobei das zweite Ende der Antriebswelle (26) mit einer Einrichtung versehen ist, die das bewegliche Spiralelement (19) in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdichten, wobei der Stator (7) von einer Zwischenumhüllung (6, 45, 49) umgeben ist, die einerseits ein Ringvolumen (13) mit dem Gehäuse (2) und andererseits eine Kammer (11) begrenzt, die den dem Verdichtungsdruckvolumen zugewandten Spulenkopf des Motors aufweist, wobei das dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandte Ende der Zwischenumhüllung auf der Höhe des dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Endes des Stators – oder davon zurückgesetzt – am Stator angebracht ist, wobei Mittel (14) vorgesehen sind, die zumindest einen Teil des Gases, das durch den im Gehäuse ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ.
Ein Verdichter vom Scroll-Typ (oder Scrollverdichter) weist eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses auf, mit einem Saugdruckvolumen und einem Verdichtungsdruckvolumen, die von einer Verdichtungsstufe getrennt sind, und an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angebracht sind. Das Gehäuse enthält einen Kältemittelgaseinlass.
Ein elektrischer Motor ist im Saugdruckvolumen angebracht, mit einem außenseitigen Stator, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist, und einem zentralen Rotor, der mit einer Antriebswelle oder Kurbelwelle verbunden ist. Die Antriebswelle weist einen außerhalb der Achse liegenden Schmierkanal auf, der sich über ihre ganze Länge erstreckt und mit Öl aus einem Sumpfversehen wird, der im unteren Teil des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Öl von einer Ölpumpe gefördert wird, die an einem ersten Ende der Welle angebracht ist. Der Schmierkanal weist Schmieröffnungen für die verschiedenen Führungslager der Welle auf.
Die Verdichtungsstufe weist ein Spiralelement auf, das mit einer Spirale versehen ist und in eine Spirale eines beweglichen Spiralelementes eingreift. Die beiden Spiralen umgrenzen mindestens eine Verdichtungskammer mit variablem Volumen. Das zweite Ende der Antriebswelle ist mit einer Kurbel versehen, die das bewegliche Spiralelement in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdichten.
Abhängig von der inneren Durchflussgestaltung dieses Verdichtertyps kann das Kältemittelgas, das in den Verdichter eintritt, Öl aufnehmen. Das Öl kann z. B. aus Lagerundichtigkeiten stammen, oder von der Oberfläche des Ölreservoirs vom eintretenden Gas mitgenommen werden, auch wenn die Geschwindigkeiten verhältnismäßig niedrig sind, und besonders dann, wenn die Öl-/Kältemittelmischung aufschäumt.
Abhängig von den Arbeitsbedingungen dieses Verdichtertyps kann die Ölmenge in dem Kältemittelgas, das aus dem Verdichter austritt, übermäßig groß werden. Die direkte Folge dieser übermäßig großen Menge an Öl in dem Gas ist ein verringerter Wirkungsgrad der Wärmeaustauscher, die sich stromabwärts vom Verdichter befinden. Der Grund ist, dass Öltropfen im Gas dazu neigen, sich an den Wärmeaustauschern abzusetzen, wobei sich auf den Austauschern eine Ölschicht bildet.
Außerdem kann eine übermäßig große Menge an Öl im Gas den Ölvorrat im Sumpf leeren, was zu einer Zerstörung des Verdichters führen könnte.
Um diese unterschiedlichen Situationen auszugleichen, gibt es schon jetzt Systeme zur Trennung der Öl-/Gasmischung.
Aus DE 39 38 623 C2 ist ein Spiralverdichter bekannt, der eine Trennkammer im Gehäuse umfasst, die mit einem Saugrohr zum Ansaugen des Arbeitsfluids kommunizierend verbunden ist. Ausflussöffnungen des Saugrohres erlauben es, angesaugtes Arbeitsfluid zum Verdichtermechanismus, Rotor und Stator, sowie zum oberen Wickelende des Stators zu leiten. Ein Lagerrahmen dient der Halterung des Stators sowie der Führung der Welle.
FR 28 30 292 A1 zeigt einen Kompressor, in dem der Motor in einem Rohr montiert ist, das den Stator von radial außen umhüllt.
Ein weiteres existierendes System zur Trennung der Öl-/Gasmischung wird in der US 2004/0126261 beschrieben.
In diesem Dokument ist der gesamte Motor in einem Rohr montiert. Das Rohr wird an dem Verdichterblock montiert, der die Saugdruck- und Verdichtungsdruckvolumen trennt, und dient als Rahmen für den Motor. Einerseits umschließt das Rohr zusammen mit dem Gehäuse ein Ringvolumen, und andererseits eine Kammer, die den Motorspulenkopf enthält und gegen das Verdichtungsdruckvolumen gerichtet ist. Eine erste Öffnung ist im Rohr gebildet, zwischen dem Block und dem Motor, um das Gas, das durch den im Gehäuse gebildeten Gaseinlass eintritt, in die Kammer einzuführen, die den Spulenkopf enthält. Eine zweite Öffnung ist auf der dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Motorseite gebildet, so dass Gas aus dem Rohr austreten und in das Ringvolumen zwischen dem Rohr und dem Gehäuse eintreten kann.
In der Praxis tritt Gas von Außen hinein und tritt direkt in die Kammer hinein, die den Motorspulenkopf enthält, und fließt in Richtung des Gehäuseendes, das am Weitesten entfernt vom Verdichtungsdruckvolumen liegt. Der Durchfluss erfolgt vor allem zwischen dem Rotor und dem Stator, und auch am Umfang des Stators, zwischen dem Stator und dem Rohr, das den Stator enthält. Gas aus dem Sumpfbereich tritt dann durch die zweite Öffnung in das Ringvolumen zwischen dem Rohr und dem Gehäuse. Ein Deflektor ist vor der zweiten Öffnung angebracht um die Richtung und die Geschwindigkeit des Gases zu ändern. Diese Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen bewirken eine Trennung der Öl-/Gasmischung, wobei das Gas in Richtung der Verdichtungsstufe fließt, wo es eingesaugt wird, und das Öl unter Schwerkraft in den Ölsumpf fließt.
Um arbeiten zu können, benötigt dieses System eine plötzliche Richtungsänderung des Gases und eine Anpassung der Geschwindigkeit des Gases, um eine optimale Trennung der Öl-/Gasmischung zu erzielen.
Folglich leidet ein solcher Separatortyp, in einem Betrieb mit variabler Leistung, an reduzierten Wirkungsgrad: bei hohen Durchflussgeschwindigkeiten ist die vorhandene Zeit für die Trennung von (Öl/Gas, auf Grund der hohen Geschwindigkeiten des Gases, viel kürzer. Dies bedeutet, dass (Ölpartikel nach der Trennung wieder vom Gasdurchfluss aufgefangen werden können.
Auch bewirkt die Bewegung der Gas-/Ölmischung durch die Auslassöffnung oder -öffnungen eine lokale Beschleunigung der Gas-/Ölmischung, die die Trennung der Mischung störend beeinflusst.
Es sollte bemerkt werden, dass das untere Gegengewicht des Motors Verwirbelungen am unteren Ende des Rohres erzeugt. Diese Verwirbelungen reduzieren den Wirkungsgrad der Trennung der Öl-/Gasmischung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Beseitigung dieser Nachteile.
Das der Erfindung zu Grunde liegende technische Problem besteht in der Bereitstellung eines Kältemittelverdichters vom Scroll-Typ, bei dem es unter allen Betriebsbedingungen des Verdichters eine effektive Öl-/Gastrennung gibt.
Dazu weist der Verdichter, um den es hier geht, die folgenden Merkmale auf:

– eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses, an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass aufweist, und
– auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator aufweist und mit dem Gehäuse ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor, der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist,
– wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement mit einer Spirale aufweist, die in eine Spirale eines beweglichen Spiralelements eingreift, wobei die beiden Spiralen mindestens eine Verdichtungskammer mit variablem Volumen umgrenzen, und
– wobei das zweite Ende der Antriebswelle mit einer Einrichtung versehen ist, die das bewegliche Spiralelement in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdichten.

Das Gas fließt folgendermaßen um den Motor herum: zumindest ein Teil des Gases tritt in die Kammer ein, die den Motorspulenkopf enthält, und tritt nach der Passage zwischen Rotor und Stator an dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Spulenkopfende wieder aus. Schmierölhaltiges Gas, das in Verbindung mit dem Motor strömt, unterstützt den Rücklauf dieses Schmieröls zum Ölsumpf und unterstützt auch die Kühlung des Motors. Danach verteilt sich das Gas in einem großen Ringvolumen zwischen dem Ölsumpf und dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Spulenkopf. Das Gas bewegt sich dann durch das Ringvolumen zwischen dem Stator und dem Gehäuse und durch das Ringvolumen zwischen dem Gehäuse und der Kammer, die den Wicklungskopf enthält, bevor es die Verdichtungsstufe erreicht, in die es eingesaugt wird.
Während das Gas durch den Motorluftspalt strömt, strömt es durch ein kleines Volumen, dessen Zweck die Erhöhung der Gasdurchflussgeschwindigkeit ist. Wenn das Gas dann den Motorluftspalt verlässt, tritt es plötzlich in ein sehr großes Ringvolumen. Diese plötzliche Änderung des Gasströmungsquerschnitts verursacht eine große Reduzierung der Gasdurchflussgeschwindigkeit.
Außerdem ergibt die Ausbreitung des Gases in das Ringvolumen zwischen dem Ölsumpf und dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Ende des Motors auch eine Änderung der Richtung des Gasdurchflusses.
Die Wirkung dieser Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen ist eine effektive Trennung der Öl-/Gasmischung, wonach das Gas in Richtung der Verdichtungsstufe strömt und das Öl unter Einwirkung der Schwerkraft in den Ölsumpf geleitet wird.
Zusätzlich werden, auf Grund der großen Dimension des Ringvolumens zwischen dem Ölsumpf und dem dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Motorende, die Geschwindigkeiten, die das Gas erreicht, während es den Motor verlässt, niedrig bleiben, auch wenn der Verdichter mit variabler Kapazität betrieben wird. Die Öl-/Gastrennung wird deshalb weiterhin unter allen Betriebsbedingungen des Verdichters effektiv bleiben.
Es muss bemerkt werden, dass das Gas, indem es die Wärme vom Motor ableitet, auf seinem Weg durch das Ringvolumen das Gehäuse erwärmen wird. Ein Teil der Wärmeverluste des Motors kann somit direkt an die Außenseite des Verdichters abgeleitet werden, was die Überhitzung am Spiraleinlass reduziert, die die Leistung des Verdichters reduzieren würde.
Schließlich kühlen die Tropfen von Schmieröl, die sich auf den Weg zurück zum Ölsumpf am Motor vorbei bewegen, den Motor und leiten die thermischen Verluste durch den Verdichtersumpf ab. Da das Öl wärmer ist, enthält es weniger aufgelöste Kältemittelflüssigkeit und behält bessere Schmiereigenschaften bei.
Generell wird die Überhitzung beim Einsaugen in die Spiralen reduziert, und auf Grund der potentiellen Anwendung des Bypasses wird der totale Druckverlust zwischen der Saugverbindung und dem Saugeinlass der Spiralen niedriger, wodurch der Wirkungsgrad des Verdichters verbessert wird.
In einer bevorzugten Ausführung des Verdichters ist der Motor am Gehäuse montiert und sein oberes Ende ist von einer Kappe gedeckt, die die Zwischenumhüllung bildet, in der eine Öffnung ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt.
In Übereinstimmung mit einem Kennzeichen der Erfindung sind die Mittel, die das Kältemittelgas von der im Gehäuse ausgebildeten Einlassöffnung wegführen, durch eine rohrförmige Muffe gebildet, die die im Gehäuse und in der Zwischenumhüllung ausgebildeten Öffnungen verbindet, wobei die Zwischenumhüllung die Kammer definiert, die den Spulenkopf enthält.
Vorzugsweise umfasst die Muffe einen ersten rohrförmigen Teil, der mit dem Gehäuse oder der das Motorende abdeckenden Zwischenumhüllung verbunden ist, und einen zweiten rohrförmigen Teil, der auf der Außenseite des ersten Teils gleitet und von einer Feder belastet ist, die ihn in Richtung des Bauelementes schiebt, auf dem der erste rohrförmige Teil nicht montiert ist.
Diese Anordnung ermöglicht die Aufnahme von unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen den verschiedenen Komponenten und von Toleranzen der Bauteile und von Toleranzen im Montageprozess.
In Übereinstimmung mit einem Kennzeichen der Erfindung umfassen die Mittel zur Förderung des Kältemittelgases in die den Spulenkopf enthaltende Kammer einen Bypass, der einen Teil des Gasflusses direkt in das Ringvolumen zwischen dem Motor und dem Gehäuse leitet.
Der Bypass wird so ausgelegt, dass die Gasdurchflussgeschwindigkeit durch den Motor gleich der Durchflussgeschwindigkeit ist, die für die Kühlung des Motors erforderlich ist, und dass die Druckverluste so klein wie möglich gehalten werden.
In Übereinstimmung mit einem Kennzeichen der Erfindung ist im Verdichterblock mindestens eine Öffnung ausgebildet, die die Kammer mit dem Spulenkopf mit dem Bereich verbindet, der die Antriebswellenlager enthält und an das Verdichtungsdruckvolumen angrenzt.
Vorzugsweise umfasst der Verdichter Steuerungsmittel, die den Antrieb durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit zulässt.
Die Drehachse der Antriebswelle kann vertikal oder geneigt in eine Position zwischen horizontal und vertikal sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Zeichnungen zeigen mit Hilfe von nicht begrenzenden Beispielen eine Anzahl von Ausführungen des Verdichters.
1 Längsschnitt durch einen ersten Verdichter
2 Querschnitt durch den elektrischen Motor und das den Motor umgebende Rohr
3 Längsschnitt durch einen zweiten Verdichter in dem der Block in Richtung des Motors eine Verlängerung aufweist
4 Längsschnitt durch einen dritten erfindungsgemäßen Verdichter
5, 6 Zwei Teilansichten in Querschnitt durch zwei Versorgungseinrichtungen des Motorraums mit Kältemittel
7 Schematische Ansicht eines anderen Verdichters
In der folgenden Beschreibung haben gleiche Komponenten in allen Ausführungen die gleichen Hinweisnummern.
1 zeigt einen Scroll-Kältemittelverdichter in einer vertikalen Lage. Der Verdichter gemäß der Erfindung kann aber ohne Änderung seines Aufbaus in einer geneigten Position oder einer horizontalen Position angebracht werden.
Der in 1 gezeigte Verdichter umfasst eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses 2, dessen obere und untere Enden von einem Deckel 3 bzw. einer Basis 4 geschlossen sind. Im mittleren Teil des Verdichters befindet sich ein Verdichterblock 5, der zwei Volumen definiert, ein Saugdruckvolumen unterhalb des Blocks 5 und ein Verdichtungsdruckvolumen oberhalb des Blocks 5. Am Block ist ein Rohr 6 montiert, und im Rohr ist ein elektrischer Motor mit einem Stator 7 und in dessen Mitte ein Rotor 8 angebracht. Das Rohr 6 kann zum Beispiel auf den Stator aufgeschrumpft werden, um den Motor zu unterstützen. Das untere Ende des Rohres 6 ist am unteren Ende des Stators 7 angeordnet.
Eine Öffnung 10 zum Einlassen von Gas in den Verdichter ist im Gehäuse 2 ausgebildet und mit einem Anschlussstutzen 12 verbunden. Der Anschlussstutzen 12 mündet im Bereich des oberen Endes des Motors in ein Ringvolumen 13 ein, das zwischen dem Gehäuse 2 und dem Rohr 6 mit dem Motor ausgebildet ist.
Der Anschlussstutzen 12 besitzt eine Verlängerung in Form einer Muffe 14, die sich durch das Ringvolumen 13 erstreckt und in eine obere Kammer 11 endet, die von dem Rohr 6 definiert wird, das den Motorspulenkopf aufweist. Im Bereich des Ringvolumens 13 besitzt die Muffe eine Bypassöffnung 15.
Der Block 5 dient als Halterung für die Gasverdichtungsstufe 16. Die Verdichtungsstufe umfasst ein feststehendes Spiralelement 17 versehen mit einer nach unten gerichteten Spirale 18 und ein bewegliches Spiralelement 19 mit einer nach oben gerichteten Spirale 20. Die beiden Spiralen 18 und 20 der beiden Spiralelemente passen in einander zur Bildung von Verdichtungsdruckkammern 22 mit variablem Volumen. Gas wird von Außen zugeführt: Die Verdichtungskammern 22 haben ein variables Volumen, das sich von Außen nach Innen verkleinert, wenn sich das bewegliche Spiralelement 19 im Verhältnis zum feststehenden Spiralelement 17 bewegt, und das verdichtete Gas verlässt das Zentrum der Spiralelemente durch eine Öffnung 23, die in eine Kammer 24 führt, aus der es über einen Stutzen 25 ausgestoßen wird.
Der Rotor 8 ist mit einer Welle 26 verbunden, deren oberes Ende nach der Art einer Kurbelwelle versetzt ist. Dieses obere Ende greift in einen Buchsenteil 27 des beweglichen Spiralelements 19 ein. Wenn sie von dem Motor gedreht wird, treibt die Welle 26 das bewegliche Spiralelement, das im Verhältnis zum feststehenden Spiralelement 17 von einer Verbindungseinrichtung 28 geführt wird, in einer orbitierenden Bewegung an.
Die Welle 26 wird im Verhältnis zu den anderen Bauteilen von einem unteren Lager 29 geführt, das in einem am Gehäuse 2 montierten Zentrierstück 9 ausgebildet ist, anschließend von einem im Block 5 ausgebildeten mittleren Lager 30, und zuletzt von einem oberen Lager 32, das zwischen der Welle 26 und der Buchse 27 ausgebildet ist. Das Volumen, das das obere Lager 32 aufweist, ist durch Öffnungen 21 im Block 5 mit der Kammer 11 verbunden.
Die Basis 4 begrenzt einen Sumpf 31, der das Öl enthält, wobei das Ölniveau mit der Hinweisnummer 33 gezeigt wird. In das Ölreservoir taucht eine Einlassöffnung am unteren Ende der Pumpe 34 ein, die durch einen Kanal 35 die verschiedenen Lager mit Schmieröl versorgt. Der Kanal 35 ist im Verhältnis zur Wellenachse geneigt und führt zu dem Wellenende, das dem beweglichen Spiralelement 19 benachbart ist, und weist auf Höhe der Lager ausgebildete Öffnungen 36 auf, um diese zu schmieren. Vom oberen Ende kann Schmieröl durch die Öffnungen 21 im Block 5 und durch Spalte, die durch den Motor verlaufen zum Ölsumpf zurückgelangen. Öl, das aus den Lagern 30, 32 und aus dem beweglichen Spiralelement 19 ausläuft, kann dabei nach unten in Richtung des Motors abtropfen. Dies erhöht die Ölmenge, die durch den Motor hindurch läuft.
In 1 stellen die großen Pfeile den Gasdurchfluss, die kleinen Pfeile den Öldurchfluss, dar.
In der in der Zeichnung gezeigten Ausführung weist die Welle 26 auch einen Ölrücklaufkanal 37 auf, der parallel mit oder geneigt im Verhältnis zu der Wellenachse verläuft, mit einem offenen Ende an dem dem beweglichen Spiralelement zugewandten Wellenende, im Bereich der Wellenachse, und mit dem anderen offenen Ende in der Umfangswand der Welle, im Bereich des unteren Teils des Motors.
Vorzugsweise ist der Rücklaufkanal 37 durch eine Anzahl von querliegenden Öffnungen 39 mit dem Schmierkanal 35 verbunden, um für eine Entgasung der Ölversorgung für die Lager zu sorgen.
Der Verdichter wird wie folgt betrieben: Kältemittelgas gemischt mit Öl und möglicherweise Flüssigkeitspartikeln, strömt durch den Anschlussstutzen 12 ein. Ein großer Teil des Gasstromes tritt durch die Muffe 14 in das Volumen, das sich über dem Motor befindet und vom Rohr 6 begrenzt wird. Ein anderer Teil des Stromes fließt durch den Bypasskanal 15 in das Ringvolumen 13 und direkt in Richtung der Verdichtungsstufe 16. Gas, das in das über dem Motor gelegene Volumen eintritt, wird mit dem Schmieröl gemischt, das in Richtung des unteren Lagers 29 fließt, insbesondere aus dem oberen Lager 32 und aus dem mittleren Lager 30. Die Mischung aus Gas und Schmieröl fließt nach unten durch den Motor und leitet die thermischen Verluste des Motors ab. Der größte Teil der Mischung fließt durch einen Spalt 43 zwischen dem Rotor und dem Stator, und durch Spalte 44 zwischen dem Stator und dem Rohr 6 in Positionen, wo es am Stator Abflachungen gibt, wie gezeigt in 2. Der gemischte Strom, der nach unten durch den Motor fließt, erreicht den unteren Teil des Motors, wo der Ölstrom aus dem unteren Lager dazu kommt. Die Gas-/Ölmischung tritt dann in ein großes Ringvolumen 40 ein, das sich zwischen dem Zentrierstück 9 und dem Motor befindet. Die Richtungsänderungen und die Geschwindigkeitsunterschiede bewirken, dass das Öl vom Gasstrom getrennt wird und in den Sumpf 31 zurückfließt. Der Gasstrom strömt dann das Ringvolumen 13 hinauf in Richtung der Verdichtungsstufe 16. Die Trennung von Gas und Öl setzt sich während des Hinaufströmung durch das Ringvolumen fort, und zwar auf Grund von Schwerkraft und/oder auf Grund der vorbestimmten Gasgeschwindigkeiten und einer passenden Trennungszeit.
Das Einbringen eines Ölrücklaufkanals 37 erlaubt das Entgasen einer hohen Durchflussmenge an Öl und stellt sicher, dass diese zum Sumpf zurückkehrt, ungeachtet der von der Pumpe angewandten Durchflussmenge und der Drehgeschwindigkeit. Eine große Rückflussmenge an Schmieröl ist auch günstig für eine verbesserte Kühlung des unteren Teils des Motors.
Der Umstand, dass die Öldurchflussmenge durch den Motor um die Durchflussmenge durch die Öffnungen 21 erhöht werden kann, ergibt eine verbesserte Kühlung des Motors.
Mit diesem Aufbau, und wie früher angegeben, wird die Überhitzung des Kältemittelgases, das in die Spiralelemente hineinfließt, herabgesetzt und der Druckverlust wird reduziert. Dieser Aufbau ist deshalb besonders geeignet zur Herstellung von Hochleistungsverdichtern für Kühlung, Klimaregelung und variable Geschwindigkeit.
3 zeigt eine alternative Ausführung des Verdichters aus 1, von der Teile aus DE 39 38 623 C2 bekannt sind und in der gleiche und ähnliche Teile mit den gleichen Hinweisnummern versehen sind. In diesem Verdichter ist der Motor nicht auf einem Rohr montiert. In diesem Fall weist der Block 5 eine nach unten gerichtete, rohrförmige Verlängerung 45 auf, die das obere Ende des Motors umgreift, für den sie als Halterung dient, und die eine Öffnung 46 zum Eintritt von Gas von der Muffe 14 her aufweist.
In der erfindungsgemäßen Ausführung nach 4 ist der Motor nicht an dem Block 5 montiert, sondern direkt auf dem Gehäuse 2 mit einem Ringelement 47, das den Stator umgibt und durch Speichen 48 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. In einem solchen Fall ist das obere Ende des Motors von einer Kappe 49 abgedeckt, die die Kammer 11 begrenzt, die durch eine Muffe 14 über eine Öffnung 50 mit Kältemittelgas versorgt wird. Eine Lücke 15a zwischen der Muffe 14 und der Öffnung 50 der Kappe 49 bildet einen Bypass, durch den ein Teil des Fluids direkt in das Ringvolumen 13 fließen kann. In dieser Form kann die Kappe 49 vorteilhafterweise einen Sammelraum 49a für Schmieröl bilden, das aus den oberen Lagern der Kurbelwelle kommt, wobei dieses Öl zwischen der Welle und dem zentralen Abschnitt 49b der Kappe durchgelassen wird. Dieses Schmieröl vermischt sich dann mit dem Kältemittelgas in der Kammer, das von der Kappe begrenzt wird.
Die 5 und 6 zeigen zwei Ausführungen der Muffe, die die Kammer 11, die den Motorwickelkopf aufweist, mit Gas versorgt. Die 5 und 6 zeigen den Motor schematisch mit den Hinweisnummern 7 und 8. Die 5 und 6 zeigen die in der Anordnung der 1 und 2 angewandte Muffe, wobei diese Anordnung auch in den in 3 und 4 gezeigten Ausführungen angewandt werden kann. In der Ausführung nach 5 umfasst die Muffe 14 einen an dem Rohr 6 befestigten rohrförmigen Teil 14a. Um den rohrförmigen Teil 14a herum gleitet ein rohrförmiger Teil 14b, der von einer Feder 52 beaufschlagt wird, so dass der rohrförmige Teil 14b gegen die Innenwand des Gehäuses 2 gedrückt wird.
6 ist eine umgekehrte Anordnung: In diesem Fall ist der rohrförmige Teil 14a an dem Gehäuse 2 befestigt und führt den Teil 14b, der von der Feder 52 beaufschlagt und dadurch gegen die Außenwand des Rohres 6 gedrückt wird.
7 zeigt eine alternative Ausführung des Verdichters gemäß der Erfindung, in dem die Drehachse der Antriebswelle im Wesentlichen horizontal ist.
Ein Ergebnis dieser Position ist, dass die Pumpe 34 nicht direkt in den Ölsumpf eintaucht, sondern mit einem Saugrohr 54 versehen ist, dessen Ende im Öl ist, und dass das Auslassrohr 25 in der Mitte des Deckels 3 angeordnet ist.
Es ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf die oben mit Hilfe von Beispielen beschriebenen Ausführungen des Verdichters begrenzt ist: im Gegenteil umfasst sie alle alternativen Ausführungen davon. Insbesondere muss der Verdichter nicht vertikal sein, sondern kann geneigt werden ohne dadurch vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Kältemittelverdichter vom Scroll-Typ, der folgende Merkmale aufweist: – eine hermetisch geschlossene Kapsel in der Form eines Gehäuses (2), an dessen gegenüberliegenden Enden ein Saugdruckvolumen und ein Verdichtungsdruckvolumen auf jeweils einer Seite eines Verdichterblocks (5) ausgebildet sind, wobei das Gehäuse einen Kältemittelgaseinlass (10) aufweist, und – auf der Saugdruckseite einen elektrischen Motor, der einen Stator (7) aufweist und mit dem Gehäuse (2) ein Ringvolumen bildet, und einen Rotor (8), der mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Antriebswelle (26) verbunden ist, deren erstes Ende eine Ölpumpe antreibt, die Öl aus einem im unteren Teil des Gehäuses angeordneten Ölsumpf einem Kanal zuführt, der im inneren Teil der Welle ausgebildet ist, – wobei das Verdichtungsdruckvolumen ein feststehendes Spiralelement (17) mit einer Spirale (18) aufweist, die in eine Spirale (20) eines beweglichen Spiralelements (19) eingreift, wobei die beiden Spiralen (18, 20) mindestens eine Verdichtungskammer (22) mit variablem Volumen umgrenzen, und – wobei das zweite Ende der Antriebswelle (26) mit einer Einrichtung versehen ist, die das bewegliche Spiralelement (19) in einer orbitierenden Bewegung antreibt, um das Sauggas zu verdichten, wobei der Stator (7) von einer Zwischenumhüllung (6, 45, 49) umgeben ist, die einerseits ein Ringvolumen (13) mit dem Gehäuse (2) und andererseits eine Kammer (11) begrenzt, die den dem Verdichtungsdruckvolumen zugewandten Spulenkopf des Motors aufweist, wobei das dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandte Ende der Zwischenumhüllung auf der Höhe des dem Verdichtungsdruckvolumen abgewandten Endes des Stators – oder davon zurückgesetzt – am Stator angebracht ist, wobei Mittel (14) vorgesehen sind, die zumindest einen Teil des Gases, das durch den im Gehäuse gebildeten Gaseinlass einströmt, in die Kammer (11) leiten, in der der Wickelkopf enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (7, 8) am Gehäuse (2) befestigt ist und sein oberes Ende von einer Kappe (49) abgedeckt ist, die die Zwischenumhüllung bildet, in der eine Öffnung (50) ausgebildet ist, die das Kältemittelgas einlässt.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Förderung des Kältemittelgases von der im Gehäuse (2) ausgebildeten Einlassöffnung (10) in die Kammer (11) eine rohrförmige Muffe (14) sind, die die im Gehäuse (2) und die in der Zwischenumhüllung (6, 45, 49) ausgebildeten Öffnungen verbindet, wobei die Zwischenumhüllung die Kammer (11) begrenzt, die den Wickelkopf enthält.
Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe einen ersten rohrförmigen Teil aufweist, der am Gehäuse oder an der Zwischenumhüllung, die das Ende des Motors abdeckt, befestigt ist, und einen zweiten rohrförmigen Teil, der auf der Außenseite des ersten Teils gleitet und von einer Feder belastet ist, die ihn in Richtung des Bauelements schiebt, auf dem der erste rohrförmige Teil nicht montiert ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14) zur Förderung des Kältemittelgases in die den Spulenkopf aufweisende Kammer (11) einen Bypass (15, 15a) aufweisen, der einen Teil des Gasdurchflusses direkt in das Ringvolumen (13) zwischen dem Motor (7, 8) und dem Gehäuse (2) leitet.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verdichterblock (5) mindestens eine Öffnung ausgebildet ist, die die Kammer (11) mit dem Spulenkopf mit dem Bereich verbindet, der Lager der Antriebswelle (26) aufweist und an das Verdichtungsdruckvolumen angrenzt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter Steuerungsmittel aufweist, die den Antrieb durch einen Motor mit variabler Geschwindigkeit zulassen.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Antriebswelle (26) im Wesentlichen vertikal ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Antriebswelle im Wesentlichen horizontal ist.