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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scroll-Kälteverdichter.
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Ein Scroll-Kälteverdichter umfasst auf bekannte Weise ein erstes stationäres Spiralgehäuse und ein zweites Spiralgehäuse, das eine kreisbahnförmige Bewegung beschreibt, wobei jedes Spiralgehäuse einen Teller aufweist, ab dem sich eine Spirale erstreckt, wobei die zwei Spiralen ineinander greifen und Kompressionskammern mit variablem Volumen begrenzen, wobei die Kompressionskammern ein Volumen haben, das von außen, wo die Versorgung mit Kältemittel erfolgt, nach innen. schrittweise abnimmt.
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Damit wird das Kältemittel bei der kreisbahnförmigen Bewegung des ersten Spiralgehäuses aufgrund der Verringerung des Volumens der Kompressionskammern verdichtet und bis zum Zentrum des ersten und zweiten Spiralgehäuses befördert. Das verdichtete Kältemittel tritt im zentralen Abschnitt in Richtung einer Förderkammer über eine Förderleitung aus, die in den zentralen Abschnitt des ersten Spiralgehäuses eingearbeitet ist.
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Um die Leistungen eines derartigen Verdichters in Abhängigkeit von den Jahreszeiten und insbesondere in Abhängigkeit vom Kältebedarf zu verbessern, ist es bekannt, Verdichter mit variabler Kapazität und/oder mit variablem Kompressionsgrad zu bauen.
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Die Druckschrift
DE 60 2004 002 054 T2 offenbart einen Scroll-Kälteverdichter umfassend ein Gehäuse, das eine Auslasskammer definiert, ein erstes Spiralelement mit einer ersten Spiralwindung, die von einer ersten Endkappe nach außen ragt, ein zweites Spiralelement mit einer zweiten Spiralwindung, die von einer zweiten Endkappe nach außen ragt und mit der ersten Spiralwindung verzahnt ist, und ein Antriebselement, das die Spiralelemente relativ zueinander in eine Umlaufbahn bringt. Die Spiralwindungen bilden Taschen mit sich progressiv veränderndem Volumen zwischen einer Ansaugdruckzone und einer Ausstoßdruckzone, wobei die Ausstoßdruckzone in Verbindung mit der Ausstoßkammer steht. Eine Auslassventilbaugruppe ist zwischen der Auslassdruckzone und der Auslasskammer angeordnet und relativ zu dem ersten Spiralelement beweglich. Die Auslassventilanordnung umfasst eine Ventilplatte, die zwischen einem ersten offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand beweglich ist.
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Die Druckschrift
DE 691 15 422 T2 offenbart eine Spiralmaschine, die ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid verwendet, und eine verbesserte axiale Abdichtung umfasst. Ferner ist eine schwimmende Multifunktionsdichtung vorgesehen, die ein axiales Vorspannfluid isoliert und einen Vakuumschutz und einen gewissen Schutz vor hohem Druckverhältnis bietet.
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Die Druckschrift
DE 699 05 018 T2 offenbart eine Druckentlastungsvorrichtung mit einer Kammer, die in einer feststehenden Spirale einer spiralförmigen Maschine, wie z.B. einem Spiralverdichter, ausgebildet ist. In der Kammer ist ein Kolben untergebracht, der lösbar und abdichtend in einen ersten Durchgang eingreift, der die Kammer zu einer in der feststehenden Spirale ausgebildeten Auslassöffnung freilegt. Ein zweiter Durchgang verbindet die Kammer mit einem Ansaugplenum. Ein dritter Durchgang verbindet die Kammer mit Taschen, die von den feststehenden und umlaufenden Spiralen des Scrollverdichters gebildet werden. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen ist ein Druckbegrenzungsventil mit einem Schaft und einem Kopf in einem im Kolben ausgebildeten Hohlraum untergebracht. Der Kopf wird durch eine Feder in einen lösbaren Dichtungseingriff mit einer im Kolben ausgebildeten Öffnung vorgespannt. Das Druckbegrenzungsventil leitet Fluid in die Ansaugkammer, wenn die Differenz zwischen einem Auslassdruck und einem Ansaugdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet. Der Kolben leitet immer dann Flüssigkeit in den Ansaugraum, wenn das Verhältnis von Förderdruck zu Ansaugdruck einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Die Druckschrift
CN 1 111 324 A offenbart eine volumetrische Spiral-Flüssigkeitskompressionsvorrichtung mit einem hohen internen Volumenverhältnis, die zwei ineinandergreifende spiralförmige Spiralelemente mit einer vorbestimmten Geometrie aufweist. Diese Konstruktion ermöglicht es, die Ausstoßleistung der Vorrichtung einzustellen und dabei das gewünschte effektive eingebaute Volumenverhältnis über einen großen Betriebsbereich beizubehalten. An der Stirnseite des Geräts befinden sich zwei Gruppen von Löchern. Die erste Gruppe von Löchern verbindet die Luftkammer und die Ansaugöffnung über ein Magnetventil zur Einstellung des Kompressions- oder Arbeitsvolumens. Eine zweite Gruppe von Löchern verbindet die Luftkammer mit der Auslasskammer über ein Reed-Ventil, um eine Überkompression bei Volllast zu vermeiden.
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Die Druckschrift
US 6 419 457 B1 offenbart eine Scroll-Maschine, die eine Vielzahl von eingebauten Volumenverhältnissen zusammen mit ihren jeweiligen Auslegungsdruckverhältnissen aufweist. Durch die Einbeziehung von mehr als einem eingebauten Volumenverhältnis kann ein einzelner Verdichter für mehr als eine Betriebsbedingung optimiert werden. Der Betriebsbereich des Verdichters bestimmt, welches der verschiedenen eingebauten Volumenverhältnisse gewählt wird. Jedes Volumenverhältnis umfasst einen Auslasskanal, der sich zwischen einer der Taschen der Spiralmaschine und der Auslasskammer erstreckt. Mit Ausnahme des größten Volumenverhältnisses verfügen alle über ein Ventil, das den Durchfluss durch den Auslasskanal steuert.
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Das Dokument
US 5 855 475 A beschreibt einen Scroll-Kälteverdichter mit variablem Kompressionsgrad, der einerseits Kältemittel-Durchgangsöffnungen umfasst, die in den Teller des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet sind und jeweils in eine der Kompressionskammern und in die Förderkammer münden, und andererseits Umleitungsklappen, die auf der Fläche des Tellers des stationären Spiralgehäuses angeordnet sind, die zur Seite gegenüber den Spiralen zeigt und die jeweils zwischen einer geöffneten Stellung, die ein Fördern von Kältemittel aus der entsprechenden Kompressionskammer in die Förderkammer erlaubt, und einer geschlossenen Stellung, die das Fördern von Kältemittel aus der entsprechenden Kompressionskammer in die Förderkammer verhindert, bewegbar sind.
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Wenn eine der Umleitungsklappen auf ihrer Seite, die zum Teller des stationären Spiralgehäuses zeigt, einem Druck ausgesetzt ist, der niedriger ist als der Druck in der Förderkammer, wird die Klappe in ihrer geschlossene Stellung gehalten und isoliert die entsprechende Kompressionskammer von der Förderkammer. Daraus ergibt sich, dass der Kompressionsgrad des Verdichters auf seinem maximalen Wert gehalten wird.
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Wenn eine der Umleitungsklappen auf ihrer Seite, die zum Teller des stationären Spiralgehäuses zeigt, einem Druck ausgesetzt wird, der höher ist als der Druck in der Förderkammer, verformt sich die Klappe elastisch in ihre geöffnete Stellung und versetzt die entsprechende Kompressionskammer mit der Förderkammer in Kommunikation. Dadurch wird ein Teil des in den Kompressionskammern verdichteten Kältemittels in die Förderkammern gefördert, in die die Durchgangsöffnungen münden, bevor dieser Teil des Kältemittels bis ins Zentrum der Spiralen gelangt.
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Durch die Anwesenheit derartiger Durchgangsöffnungen und derartiger Umleitungsklappen kann in Abhängigkeit von den Jahreszeiten der Kompressionsgrad jeder Kompressionskammer verringert und dadurch eine Überverdichtung des Kältemittels vermieden werden. Diese Anordnungen erlauben damit, die energetische Leistung des Verdichters zu verbessern.
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Die Anwesenheit derartiger Durchgangsöffnungen und derartiger Umleitungsklappen erlaubt ebenfalls, die mechanischen Kräfte zu verringern, die auf die Spiralgehäuse und die Antriebswelle des beweglichen Spiralgehäuses wirken und demzufolge die Zuverlässigkeit des Verdichters zu verbessern.
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Allerdings kann sich der Einbau derartiger Umleitungsklappen auf der oberen Fläche des stationären Spiralgehäuses eines Verdichters als schwierig, ja sogar unmöglich erweisen, vor allem dann, wenn der Zugang zum oberen Abschnitt des stationären Spiralgehäuses durch das Vorhandensein einer Hochdruck/Niederdruck Trennglocke, die das stationäre Spiralgehäuse bedeckt, oder durch die Anwesenheit von Dichtungselementen auf Ebene der Förderleitung erschwert wird.
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Daneben können Dichtigkeitsfehler derartiger Umleitungsklappen, wenn der Verdichter abgeschaltet ist, zu Kältemittelleckagen und damit zu einer Migration eines Teils des Kältemittels, das sich im Hochdruckabschnitt des Verdichters befindet, in Richtung des Niederdruckabschnitts des Verdichters führen. Diese Leckagen können ein „Waschen“ der Führungslager der Antriebswelle des beweglichen Spiralgehäuses hervorrufen, was zu einem Schmierungsfehler dieser Letzteren beim Neustart des Verdichters und demzufolge zu einer Abnahme der Leistungen derselben führen könnte.
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Außerdem, wenn der Elektromotor, der für den rotierenden Antrieb der Antriebswelle eines derartigen Verdichters vorgesehen ist, ein Dreiphasenmotor ist, verursacht ein Anschlussfehler der Versorgungsdrähte eines derartigen Motors eine Umkehr der Drehrichtung desselben und folglich eine Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle des beweglichen Spiralgehäuses. Diese Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle führt aufgrund der Spiralstruktur des stationären und beweglichen Spiralgehäuses zu einem Unterdruck im Zentrum dieser Spiralen, der zu einer Annäherung des stationären und beweglichen Spiralgehäuses führt und demzufolge zu einer Zunahme der Reibungskräfte zwischen diesen. Derartige Reibungskräfte verursachen eine Überhitzung und einen Verschleiß der zwei Spiralgehäuse und eine schädliche Erwärmung des Motors, die zu einer Beschädigung des Verdichters führen können, wenn der Anschlussfehler nicht ausreichend schnell festgestellt wird.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Fehler ganz oder teilweise zu korrigieren, und in vorteilhafter Weise besteht sie darin, einen Scroll-Kälteverdichter mit einer einfachen, wirtschaftlichen und kompakten Struktur bereitzustellen, die erlaubt, die Leistungen des Verdichters zu verbessern, wobei sie eine einfache und komfortable Montage einer Klappenanordnung auf dem stationären Spiralgehäuse des Verdichters erlaubt.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung einen Scroll-Kälteverdichter, der umfasst:
- • - ein stationäres Spiralgehäuse und ein bewegliches Spiralgehäuse, das eine kreisbahnförmige Bewegung beschreibt, wobei jedes Spiralgehäuse einen Teller aufweist, ab dem sich eine Spirale erstreckt, wobei die Spiralen des stationären und beweglichen Spiralgehäuses ineinander greifen und Kompressionskammern mit variablem Volumen begrenzen,
- • - eine Förderleitung, die in den zentralen Abschnitt des Tellers des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet ist, die ein erstes Ende, das in eine zentrale Kompressionskammer mündet, und ein zweites Ende umfasst, das dazu bestimmt ist, mit einer Förderkammer zu kommunizieren, die in den Verdichter eingearbeitet ist,
- • - mindestens eine Förderöffnung, die ausgebildet ist, um die Förderleitung und die Förderkammer in Kommunikation zu versetzen,
- • - eine Rücklaufsperre, die umfasst:
- • - einen Klappensitz, der die Förderöffnung umgibt, und
- • - eine zwischen einer Verschlussstellung, in der sich die Druckklappe auf dem Klappensitz abstützt und die Förderöffnung verschließt, und einer Freigabestellung, in der die Druckklappe vom Klappensitz entfernt ist und die Förderöffnung freigibt, bewegbare Druckklappe, wobei die Druckklappe ausgebildet ist, um in ihre Freigabestellung verlagert zu sein, wenn der Druck in der Förderleitung um einen ersten vorbestimmten Wert über dem Druck in der Förderkammer liegt, dadurch gekennzeichnet, dass er umfasst:
- - mindestens einen Umleitungsdurchgang, der ein erstes Ende umfasst, das an einer Stelle zwischen der zentralen Kompressionskammer und dem Klappensitz in die Förderleitung mündet, und ein zweites Ende, das in eine Übergangs-Kompressionskammer mündet, und/oder mindestens einen Umleitungsdurchgang, der ein erstes Ende umfasst, das an einer Stelle zwischen der zentralen Kompressionskammer und dem Klappensitz in die Förderleitung mündet, und ein zweites Ende, das in einen Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, und - mindestens eine zwischen einer Verschlussstellung des Umleitungsdurchgangs, die verhindert, dass die Förderleitung mit dem Niederdruckabschnitt des Verdichters oder der Übergangs-Kompressionskammer, in die der Umleitungsdurchgang mündet, in Kommunikation versetzt wird, und einer Freigabestellung des Umleitungsdurchgangs, die erlaubt, dass die Förderleitung mit dem Niederdruckabschnitt des Verdichters oder der Übergangs-Kompressionskammer, in die der Umleitungsdurchgang mündet, in Kommunikation versetzt wird, bewegliche Umleitungsklappe, wobei die Umleitungsklappe ausgebildet ist, um in ihre Freigabestellung verlagert zu sein, wenn der Druck im Niederdruckabschnitt des Verdichters oder in der Übergangs-Kompressionskammer, in die der Umleitungsdurchgang mündet, um einen zweiten vorbestimmten Wert über dem Druck in der Förderleitung liegt, wobei die Rücklaufsperre (25) eine Klappenplatte (26) aufweist, die mindestens eine Förderöffnung (27) aufweist, und auf der der Klappensitz (28) ausgebildet ist und der Verdichter mindestens einen Umleitungsdurchgang (32) umfasst, der eine Umleitungsaussparung (33, 36) aufweist, die in die Fläche der Klappenplatte (26) der Rücklaufsperre eingearbeitet ist, die zur Seite des Tellers (9) des stationären Spiralgehäuses (8) zeigt, der in die Förderleitung (15) mündet, und einen Umleitungskanal (34), der ein erstes Ende aufweist, das in die entsprechende Übergangs-Kompressionskammer (14b) oder den Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet und ein zweites Ende, das in die Fläche des Tellers (9) des stationären Spiralgehäuse (8) mündet, die zur Seite der Klappenplatte (26) der Rücklaufsperre gegenüber der Umleitungsaussparung (33, 36) zeigt.
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Da jeder Umleitungsdurchgang vor dem Klappensitz in die Förderleitung mündet, auf dem die Druckklappe ruht, können Leckagerisiken zwischen den Niederdruck- und Hochdruckabschnitten des Verdichters beim Anhalten des Verdichters vermieden und dadurch die Leistungsfähigkeit desselben verbessert werden.
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Daneben ist der Verdichter, wenn der Verdichter einen Umleitungsdurchgang umfasst, von dem eines der Enden in den Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, vor jedem Anschlussfehler der Versorgungsdrähte des Elektromotors geschützt.
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Bei einer Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle des beweglichen Spiralgehäuse und dem Auftreten eines Niederdrucks im Zentrum der Spiralen verformt sich nämlich die Umleitungsklappe elastisch in Richtung ihrer Freigabestellung und versetzt den Niederdruckabschnitt des Verdichters mit der Förderleitung in Kommunikation. Diese Anordnungen vermeiden dadurch eine Annäherung des stationären und bewegbaren Spiralgehäuses und demzufolge eine Überhitzung und eine Verschleiß derselben und eine schädliche Erwärmung des Motors, die zu einer Beschädigung des Verdichters führen könnten, was seine Leistung mindern könnte.
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Daneben erlaubt die Tatsache, dass sich die Umleitungsklappe(n) vor der Druckklappe befindet(n), die Verwendung einer Hochdruck/Niederdruck Trennplatte, und trotz der Anwesenheit einer derartigen Trennplatte eine einfache und komfortable Montage einer Klappenanordnung auf dem stationären Spiralgehäuse des Verdichters.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass der erste und zweite vorbestimmte Wert etwa jeweils den Regulierungsdrücken der Druckklappe und der Umleitungsklappe entsprechen.
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Vorzugsweise umfasst der Verdichter mindestens einen Umleitungsdurchgang, dessen erstes Ende in eine innere Umfangswand der Förderleitung mündet.
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In vorteilhafter Weise umfasst der Verdichter mindestens einen Umleitungsdurchgang, der eine Umleitungskammer aufweist, wobei eine erste Umleitungsleitung ein erstes Ende, das in die entsprechende Übergangs-Kompressionskammer oder in den Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, und ein zweites Ende, das in die Umleitungskammer mündet, und eine zweite Umleitungsleitung, die ein erstes Ende umfasst, das in die Umleitungskammer mündet, und ein zweites Ende, das in die Förderleitung mündet, umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Umleitungsklappe in der Umleitungskammer untergebracht und ist vorzugsweise ausgebildet, um das zweite Ende der ersten Umleitungsleitung zu verschließen, wenn sie sich in ihrer Verschlussstellung befindet.
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Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung umfasst der Verdichter einen Einsatz, der auf dem Teller des stationären Spiralgehäuses montiert ist, der die Umleitungskammer zumindest teilweise begrenzt. Vorzugsweise sind die erste und zweite Umleitung in den Teller des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Verdichter mindestens einen Umleitungsdurchgang, der eine Umleitungsleitung umfasst, die ein erstes Ende, das in die entsprechende Übergangs-Kompressionskammer oder den Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, und ein zweites Ende, das in die Förderleitung mündet, aufweist.
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Die Umleitungsleitung ist vorzugsweise in den Teller des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet. Die Umleitungsklappe ist in vorteilhafter Weise in der Förderleitung untergebracht und ist vorzugsweise ausgebildet, um das zweite Ende der Umleitungsleitung zu verschließen, wenn sie sich in ihrer Verschlussstellung befindet. Aus diesem Grund ist die Montage der Umleitungsklappe keinesfalls von der Anwesenheit einer eventuellen Glocke behindert, die das stationäre Spiralgehäuse bedeckt, oder von Dichtungselementen auf Ebene der Förderleitung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Klappenplatte auf dem Teller des stationären Spiralgehäuses auf Ebene des zweiten Endes der Förderleitung montiert.
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Vorzugsweise ist der Umleitungskanal in den Teller des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet. In vorteilhafter Weise ist jede Umleitungsaussparung an einer Stelle in die Klappenplatte eingearbeitet, die vom Zentrum der Klappenplatte weiter entfernt ist als die Förderöffnung. Vorzugsweise weist die Klappenplatte etwa die Form einer Scheibe auf, und jede Umleitungsaussparung ist in die Klappenplatte radial außerhalb der Förderöffnung eingearbeitet.
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Der Verdichter umfasst in vorteilhafter Weise mindestens eine Umleitungsklappe, die in Form einer Lamelle realisiert ist, die zwischen einer Verschlussstellung des entsprechenden Umleitungsdurchgangs und einer Freigabestellung des entsprechenden Umleitungsdurchgangs elastisch verformbar ist.
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Der Verdichter umfasst in vorteilhafter Weise eine Klappenträgerplatte, die zwischen der Klappenplatte der Rücklaufsperre und dem Teller des stationären Spiralgehäuses angeordnet ist, wobei die Klappenträgerplatte mindestens eine Umleitungsklappe umfasst, die mit der Klappenträgerplatte aus einem Stück gearbeitet und in Form einer Lamelle realisiert ist, die zwischen einer Verschlussstellung des ersten Endes des Umleitungskanals und einer Freigabestellung des ersten Endes elastisch verformbar ist.
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Der Verdichter umfasst vorzugsweise Anschlagmittel, die ausgebildet sind, um die Bewegungsamplitude der Druckklappe und/oder der Umleitungsklappe in ihre Freigabestellung zu begrenzen.
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Der Boden der Umleitungsaussparung bildet in vorteilhafter Weise eine Anschlagfläche, die ausgebildet ist, um die Bewegungsamplitude der zugeordneten Umleitungsklappe in Richtung ihrer Freigabestellung zu begrenzen.
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In vorteilhafter Weise umfasst der Verdichter eine Trennplatte, die auf dem Teller des stationären Spiralgehäuses derart montiert ist, dass die Förderleitung umschlossen wird, wobei die Förderkammer mindestens teilweise begrenzt wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Klappenplatte auf der Trennplatte montiert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Klappensitz mit dem Teller des stationären Spiralgehäuses aus einem Stück gearbeitet und begrenzt die Förderöffnung.
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Die Erfindung wird auf jeden Fall mit Hilfe der folgenden Beschreibung, die sich auf die folgende schematische Zeichnung in der Anlage bezieht, gut verstanden werden, wobei diese als nicht beschränkende Beispiele mehrere Ausführungsformen dieses Verdichters darstellt.
- 1 ist eine Längsschnittansicht eines Verdichters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht von oben einer Klappenanordnung des Verdichters der 1 ,
- 3 ist eine Draufsicht der Klappenanordnung der 2 ,
- 4 ist eine Unteransicht der Klappenanordnung der 2 ,
- 5 ist eine perspektivische Teil-Explosionsansicht von unten der Klappenanordnung der 2 ,
- 6 ist eine Schnittansicht der Klappenanordnung der 2 ,
- 7 ist eine Schnittansicht des stationären Spiralgehäuses des Verdichters von 1 , ausgestattet mit der Klappenanordnung der 2 ,
- 8 ist eine Teilschnittansicht eines Verdichters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- 9 ist eine Unteransicht der Klappenanordnung des Verdichters der 8 ,
- 10 ist eine Teilschnittansicht eines Verdichters gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
- 11 ist eine Teildraufsicht einer ersten Ausführungsvariante des Verdichters der 10 .
- 12 ist eine Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsvariante des Verdichters der 10 .
- 13 ist eine Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsvariante des Verdichters der 10 .
- 14 ist eine Teilschnittansicht eines Verdichters gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
- 15 ist eine Teilschnittansicht des Verdichters der 14 .
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In der folgenden Beschreibung sind dieselben Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Die 1 beschreibt einen Scroll-Kälteverdichter in einer vertikalen Stellung. Jedoch könnte der erfindungsgemäße Verdichter eine geneigte oder eine horizontale Stellung einnehmen, ohne dass seine Struktur signifikant anders wäre.
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Der auf der 1 dargestellte Verdichter umfasst einen dichten Behälter, der von einem Mantel 2 begrenzt wird, dessen oberes und unteres Ende jeweils durch einen Deckel 3 und eine Basis 4 verschlossen sind. Die Montage dieses Behälters kann vor allem durch Schweißnähte erfolgen.
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Der Verbindungsabschnitt des Verdichters ist durch einen Körper 5 besetzt, der zwei Volumen begrenzt, ein Ansaugvolumen, das sich unter dem Körper 5 befindet, und ein Kompressionsvolumen, das sich oberhalb von diesem befindet. Der Mantel 2 umfasst einen Kühlgaseingang 6 , der in das Ansaugvolumen mündet, um die Zufuhr von Gas zum Verdichter zu gewährleisten.
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Der Körper 5 dient zur Montage einer Kompressionsetage 7 des Kühlgases. Diese Kompressionsetage 7 umfasst ein stationäres Spiralgehäuse 8 , das einen Teller 9 aufweist, ab dem sich eine nach unten zeigende stationäre Spirale 10 erstreckt, und ein bewegliches Spiralgehäuse 11 , das einen Teller 12 aufweist, der sich auf dem Körper 5 abstützt und ab dem sich eine nach oben zeigende Spirale 13 erstreckt. Die beiden Spiralen 10 und 13 der zwei Spiralgehäuse durchdringen sich gegenseitig, um Kompressionskammern 14 mit variablem Volumen auszubilden.
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Der Verdichter umfasst ferner eine Förderleitung 15 , die in den zentralen Abschnitt des stationären Spiralgehäuses 8 eingearbeitet ist. Die Förderleitung 15 umfasst ein erstes Ende, das in die zentrale Kompressionskammer 14a mündet, und ein zweites Ende, das dazu bestimmt ist, mit einer Hochdruck-Förderkammer 16 in Kommunikation versetzt zu sein, die in den Verdichterbehälter eingearbeitet ist. Die Förderkammer 16 ist teilweise durch eine Trennplatte 17 begrenzt, die auf dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 derart montiert ist, dass die Förderleitung 15 umschlossen wird.
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Der Verdichter umfasst einen Dreiphasen-Elektromotor, der im Ansaugvolumen angeordnet ist. Der Elektromotor umfasst einen Stator 18 , in dessen Zentrum ein Rotor 19 angeordnet ist.
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Der Rotor 19 ist mit einer Antriebswelle 20 verbunden, deren oberes Ende in der Art einer Kurbelwelle achsverschoben ist. Dieser obere Abschnitt greift in einen hülsenförmigen Abschnitt 21 ein, den das bewegliche Spiralgehäuse 11 aufweist. Bei ihrem rotierenden Antrieb durch den Motor treibt die Antriebswelle 20 das bewegliche Spiralgehäuse 11 gemäß einer kreisbahnförmigen Bewegung an.
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Das untere Ende der Antriebswelle 20 treibt eine Ölpumpe 22 an, die mit Öl, das in einem Gehäuse 23 enthalten ist, der von der Basis 4 begrenzt wird, eine Ölversorgungsleitung 24 versorgt, die in den zentralen Abschnitt der Antriebswelle eingearbeitet ist, wobei die Versorgungsleitung 24 achsverschoben ist und sich über die gesamte Länge der Antriebswelle 20 erstreckt.
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Wie speziell auf den 2 und 6 gezeigt wird, umfasst der Verdichter eine Rücklaufsperre 25 . Die Rücklaufsperre 25 weist eine scheibenförmige Klappenplatte 26 auf, die auf dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 auf Ebene des zweiten Endes der Förderleitung 15 montiert ist. Die Klappenplatte 26 umfasst eine Vielzahl von Förderöffnungen 27 , die ausgebildet sind, um die Förderleitung 15 und Förderkammer 16 in Kommunikation zu versetzen, und einen Klappensitz 28 , der auf der Fläche der Klappenplatte 26 gegenüber dem stationären Spiralgehäuse 8 ausgebildet ist und die Förderöffnungen 27 umschließt. Die Förderöffnungen 27 sind bohnenförmig, könnten aber auch eine andere Form, zum Beispiel eine zylindrische Form, haben.
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Die Rücklaufsperre 25 umfasst ebenfalls eine Druckklappe 29 , die zwischen einer Verschlussstellung, in der sich die Druckklappe 29 auf dem Klappensitz 28 abstützt und die Förderöffnungen 27 verschließt, und einer Freigabestellung, in der die Druckklappe 29 vom Klappensitz 28 entfernt ist und die Förderöffnungen 27 freigibt, bewegbar ist. Die Druckklappe 29 ist ausgebildet, um in ihre Freigabestellung verlagert zu sein, wenn der Druck in der Förderleitung 15 um einen vorbestimmten Wert höher ist als der Druck in der Förderkammer 16 , der etwa den Regelungsdruck der Druckklappe 29 entspricht. Die Druckklappe 29 ist beispielsweise etwa ringförmig.
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Der Verdichter umfasst ebenfalls eine Rückhalteplatte 30 , die auf der Klappenplatte 26 montiert ist und dazu bestimmt, für die Druckklappe 29 als Anschlag zu dienen, wenn sie in ihrer Freigabestellung ist. Die Rückhalteplatte 30 umfasst drei Stützabschnitte 30a , die dazu bestimmt sind, auf der Klappenplatte 26 zu ruhen und mindestens eine Durchgangsöffnung 31 , die ausgebildet sind, um ein Fließen von Kältemittel von den Förderöffnungen 27 in die Förderkammer 16 zu erlauben. Die Rückhalteplatte 30 kann eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 31 umfassen, und jede Durchgangsöffnung 31 kann beispielsweise eine Bohnen- oder Zylinderform aufweisen.
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Der Verdichter umfasst ferner zwei Umleitungsdurchgänge 32 (auf den Figuren ist ein einziger Umleitungsdurchgang 32 zu sehen). Jeder Umleitungsdurchgang 32 wird einerseits von einer Umleitungsaussparung 33 (wird insbesondere auf der 5 gezeigt) gebildet, die in die Fläche der Klappenplatte 26 eingearbeitet ist, die zur Seite des Tellers 9 des stationären Spiralgehäuses 8 zeigt und in die Förderleitung 15 mündet, und andererseits von einem Umleitungskanal 34 , der in den Teller 9 des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet ist und ein erstes Ende aufweist, das in eine Übergangs-Kompressionskammer 14b mündet und ein zweites Ende, das in die Fläche des Tellers 9 des stationären Spiralgehäuses 8 mündet, die zur Seite der Klappenplatte 26 gegenüber der entsprechenden Umleitungsaussparung 33 zeigt.
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Der Verdichter umfasst ferner einen Umleitungsdurchgang 35 , der einerseits von einer Umleitungsaussparung 36 gebildet wird, die in die Fläche der Klappenplatte 26 eingearbeitet ist, die zur Seite des Tellers 9 des stationären Spiralgehäuse 8 zeigt, und in die Förderleitung 15 mündet, und andererseits von einem Umleitungskanal 37 , der in den Teller 9 des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet ist und ein erstes Ende umfasst, das in einen Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, und ein zweites Ende, das in die Fläche des Tellers 9 des stationären Spiralgehäuses 8 mündet, die zur Seite der Klappenplatte 26 gegenüber der Umleitungsaussparung 36 zeigt.
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Die Umleitungsaussparungen 33 , 36 sind vorzugsweise identisch und sind jeweils in die Klappenplatte 26 an einer Stelle eingearbeitet, die vom Zentrum derselben weiter entfernt ist als die Förderöffnungen 27 .
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Der Verdichter umfasst zusätzlich eine Klappenträgerplatte 38 , die zwischen der Klappenplatte 26 der Rücklaufsperre 25 und dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 angeordnet ist. Die Klappenträgerplatte 38 weist etwa eine Scheibenform auf.
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Die Klappenträgerplatte 38 umfasst drei Umleitungsklappen 39 , die mit der Klappenträgerplatte 38 aus einem Stück gearbeitet sind und jeweils die Form einer Lamelle haben, die zwischen einer Verschlussstellung des ersten Endes des entsprechenden Umleitungskanals und einer Freigabestellung des ersten Endes elastisch verformbar ist. Die Umleitungsklappen 39 sind vorzugsweise gleichmäßig um das Zentrum der Klappenträgerplatte 38 verteilt und erstrecken sich beispielsweise kreisbogenförmig.
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Jede Umleitungsklappe 39 ist ausgebildet, um in ihre Freigabestellung verlagert zu werden, wenn der Druck im Niederdruckabschnitt des Verdichters oder der Übergangs-Kompressionskammer 14b , in die der entsprechende Umleitungsdurchgang mündet, den Druck in der Förderleitung 15 um einen zweiten vorbestimmten Wert übersteigt, der etwa dem Regulierungsdruck der Umleitungsklappe 39 entspricht.
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Dabei ist anzumerken, dass der Boden jeder Umleitungsaussparung 33 , 36 , die in der Klappenplatte 26 ausgebildet ist, in vorteilhafter Weise eine Anschlagfläche bildet, die ausgebildet ist, um die Bewegungsamplitude der zugeordneten Umleitungsklappe 39 in ihre Freigabestellung zu begrenzen.
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Die Klappenträgerplatte 38 umfasst ferner mindestens eine Durchgangsöffnung 40 , die ausgebildet ist, um ein Fließen von Kältemittel aus der Förderleitung 15 zu den Förderöffnungen 27 zu erlauben. Die Klappenträgerplatte 38 kann eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 40 umfassen, und jede Durchgangsöffnung 40 kann beispielsweise eine Bohnen- oder Zylinderform aufweisen.
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Die Klappenträgerplatte 38 , die Klappenplatte 26 und die Rückhalteplatte 30 sind in vorteilhafter Weise durch eine Schraube 41 verbunden, die Öffnungen durchquert, die in die zentralen Abschnitte derselben eingearbeitet sind, und eine Mutter 42 . Somit bilden diese drei Platten und die Druckklappe 29 eine kompakte Klappenanordnung, die bequem auf dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 montierbar ist. Diese Klappenanordnung kann auf dem Teller des stationären Spiralgehäuses 8 beispielsweise mit Hilfe von drei Befestigungsschrauben montiert sein, die Öffnungen durchqueren, die in die drei Platten eingearbeitet sind, und in Gewindelöcher geschraubt sind, die in den Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 eingearbeitet sind.
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Es folgt eine Beschreibung der Funktion des Scroll-Verdichters.
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Wenn der erfindungsgemäße Scroll-Verdichter in Gang gesetzt wird, wird das bewegliches Spiralgehäuse 11 von der Antriebswelle 20 gemäß einer kreisbahnförmigen Bewegung angetrieben, wobei diese Bewegung des beweglichen Spiralgehäuse eine Aufnahme und eine Kompression von Kältemittel in den Kompressionskammern mit variablem Volumen 14 bewirkt.
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Unter optimalen Betriebsbedingungen wird jede Umleitungsklappe 39 , die dazu bestimmt ist, einen Umleitungsdurchgang 32 zu verschließen, der in eine der Kompressionskammern 14 mündet, an ihrer Seite, die in Richtung des Tellers 9 des stationären Spiralgehäuses 8 zeigt, einem Druck ausgesetzt, der kleiner ist als der Druck in der Förderleitung 15 . Dadurch werden die Umleitungsklappen 39 in ihrer Verschlussstellung gehalten und isolieren folgerichtig die Kompressionskammern 14 , in die die entsprechenden Umleitungsdurchgänge 32 münden.
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Aus diesem Grund gelangt die Gesamtheit des Kältemittels, das in den Kompressionskammern 14 komprimiert ist, bis zum Zentrum der Spiralen und fließt durch die Förderleitung 15 in Richtung der Förderkammer 16 , indem es durch die Durchgangsöffnungen 40 und die Förderöffnungen 27 fließt, dann, indem es die Druckklappe 29 in ihre Freigabestellung verlagert, und schließlich, indem es axial durch die Durchgangsöffnungen 31 und radial durch die Räume fließt, die zwischen den Befestigungsabschnitten 30a begrenzt sind.
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Folglich entspricht der „konzipierte“ Kompressionsgrad des Verdichters unter optimalen Betriebsbedingungen dem durch die Betriebsbedingungen erzwungenen Kompressionsgrad, und aus diesem Grund wird der „reale“ Kompressionsgrad des Verdichters auf seinem maximalen Wert gehalten.
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Unter Betriebsbedingungen, die einen geringeren Kompressionsgrad als den „konzipierten“ Kompressionsgrad des Verdichters verlangen, kann jede Umleitungsklappe 39 , die dazu bestimmt ist, einen Umleitungsdurchgang 32 zu verschließen, der in eine der Kompressionskammern 14 mündet, auf ihrer Seite, die zum Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 zeigt, einem Druck ausgesetzt werden, der höher ist als der Druck in der Förderleitung 15 . In diesem Fall verformen sich die Umleitungsklappen 39 elastisch in ihre Freigabestellung und versetzen die Kompressionskammern 14 , in die die entsprechenden Umleitungsdurchgänge 32 münden, mit der Förderleitung 15 , die in das stationäre Spiralgehäuse 8 eingearbeitet ist, in Kommunikation. Daraus resultiert dann eine Förderung eines Teils des in den Kompressionskammern 14 , in die die Umleitungskanäle 33 münden, komprimierten Kältemittels in Richtung der Förderleitung 15 , bevor dieser Teil des Kältemittels bis zum Zentrum der Spiralen gelangt.
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Diese Anordnungen erlauben, den Kompressionsgrad jeder Kompressionskammer und damit des Verdichters zu verringern. Eine Überverdichtung des Kältemittels wird damit vermieden, was erlaubt, die energetische Leistung des Verdichters zu verbessern und den Verschleiß desselben zu begrenzen.
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Bei einem Anschlussfehler der Versorgungsdrähte des Elektromotors, der zu einer Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle 20 des beweglichen Spiralgehäuses und zur Erzeugung eines Unterdrucks im Zentrum der Spiralen 10 , 13 führt, wird die Umleitungsklappe 39 , die dazu bestimmt, den Umleitungsdurchgang 35 , der in den Niederdruckabschnitt des Verdichters mündet, auf ihrer Seite, die in Richtung des Tellers 9 des stationären Spiralgehäuses 8 zeigt, einem Druck ausgesetzt, der höher ist als der Druck in der Förderleitung 15 . Dadurch verformt sich die Umleitungsklappe 39 elastisch in ihre Freigabestellung und versetzt den Niederdruckabschnitt des Verdichters mit der Förderleitung 15 in Kommunikation. Diese Anordnungen vermeiden eine Annäherung des stationären und beweglichen Spiralgehäuses und damit eine Überhitzung derselben, die zu einer Beschädigung des Verdichters führen könnte, wenn der Anschlussfehler nicht ausreichend früh entdeckt wird.
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Die 8 und 9 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die sich von der Ausführungsform auf den 1 bis 7 darin unterscheidet, dass die Klappenträgerplatte 38 etwa ringförmig ist und dadurch, dass die Rückhalteplatte 30 nur eine einzige Durchgangsöffnung 31 aufweist.
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Die 10 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die sich von der Ausführungsform auf den 1 bis 7 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der Verdichter zwei Umleitungsdurchgänge 32 umfasst, die jeweils eine Umleitungsleitung 45 umfassen, die in den Teller 9 des stationären Spiralgehäuse 8 eingearbeitet ist und ein erstes Ende aufweist, das in eine Übergangs-Kompressionskammer 14b mündet und ein zweites Ende, das in die innere Umfangswand 46 der Förderleitung 15 mündet, und dadurch, dass die Klappenplatte 26 auf der Trennplatte 17 montiert ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Verdichter zwei Umleitungsklappen 39 , die in der Förderleitung 15 untergebracht sind und jeweils in Form einer Lamelle realisiert sind, die zwischen einer Verschlussstellung des zweiten Endes der entsprechenden Umleitungsleitung 45 und einer Freigabestellung des zweiten Endes der entsprechenden Umleitungsleitung 45 elastisch verformbar ist.
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Jede Umleitungsklappe 39 kann beispielsweise durch Schrauben auf der inneren Umfangswand 46 der Förderleitung 15 befestigt sein.
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Gemäß einer Ausführungsvariante, die auf der 11 dargestellt ist, umfasst der Verdichter ferner ein etwa S-förmiges Halteorgan 47 , dessen Enden ausgebildet sind, um jeweils mit einer der Umleitungsklappen 39 derart zusammenzuarbeiten, dass diese in Position gehalten werden. Damit ist es gemäß dieser Ausführungsvariante nicht notwendig, die Umleitungsklappen 39 auf dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 zu befestigen, was die Montage des Verdichters erleichtert.
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Jeder Abschnitt 48 des Halteorgans 47 , der sich entlang einer der Umleitungsklappen 39 befindet, bildet eine Anschlagfläche, die die Bewegungsamplituden der zugeordneten Umleitungsklappe begrenzt.
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Das Halteorgan 47 ist vorzugsweise ausgebildet, um die Umleitungsklappen 39 an die Innenwand 46 der Förderleitung 15 zu drücken.
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Die Enden des Halteorgans 47 sind in vorteilhafter Weise mit den Umleitungsklappen 39 beispielsweise durch Schweißen verbunden. Diese Anordnungen erleichtern die Montage der Umleitungsklappen zusätzlich.
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Gemäß einer Ausführungsvariante, die auf der 12 dargestellt ist, umfasst die Förderleitung 15 eine ringförmige Nut 49 , in der die Umleitungsklappen 39 angeordnet sind. Allerdings könnte die ringförmige Nut 49 durch zwei lokalisierte Rillen ersetzt werden, in denen dann die Umleitungsklappen angeordnet wären.
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Gemäß einer anderen Ausführungsvariante, die auf der 13 dargestellt ist, sind die zwei Umleitungsklappen 39 gleitend auf einer Stange 51 angeordnet, die in die Enden der Umleitungsleitungen 45 eingeführt ist, die in die Förderleitung 15 münden, und die Stange 54 umfasst elastische Mittel wie eine Spiralfeder 55 , die zwischen den zwei Umleitungsklappen 39 angeordnet sind und ausgebildet, um jede Umleitungsklappe in ihre Verschlussstellung zu beanspruchen.
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Die 14 und 15 veranschaulichen eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die sich von den Ausführungsformen auf den 1 bis 7 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der Klappensitz 28 mit dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuse 8 aus einem Stück gearbeitet ist und eine Förderöffnung 27 begrenzt, und dadurch, dass der Verdichter zwei Umleitungsdurchgänge 32 umfasst, die jeweils eine Umleitungskammer 52 , eine erste Umleitungsleitung 53 , die in den Teller 9 des stationären Spiralgehäuses 8 eingearbeitet ist, die ein erstes Ende umfasst, das in die entsprechende Übergangs-Kompressionskammer 14b mündet und ein zweites Ende, das in die Umleitungskammer 52 mündet, und eine zweite Umleitungsleitung 54 , die in den Teller des stationären Spiralgehäuses eingearbeitet ist, die ein erstes Ende umfasst, das in die Umleitungskammer 52 mündet und ein zweites Ende, das in die innere Umfangswand 46 der Förderleitung 15 mündet, vor dem Klappensitz 28 . Es ist darauf hinzuweisen, dass die Umleitungskammern 52 der zwei Umleitungsdurchgänge zusammenfallen, wie das auf der 14 dargestellt ist, könnten aber auch voneinander unterschiedlich sein.
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Gemäß dieser Ausführungsform weist der Verdichter einerseits einen Einsatz 56 , der auf dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses zwischen diesem und der Trennplatte 17 montiert ist, wobei der Einsatz 56 teilweise die Umleitungskammer 52 begrenzt, und andererseits zwei Umleitungsklappen 39 , auf, die in der Umleitungskammer 52 untergebracht sind und jeweils in Form einer Lamelle realisiert sind, die zwischen einer Verschlussstellung des zweiten Endes der ersten entsprechenden Umleitungsleitung 53 und einer Freigabestellung des zweiten Endes der ersten entsprechenden Umleitungsleitung 53 elastisch verformbar ist.
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Vorzugsweise sind die zwei Umleitungsklappen 39 miteinander verbunden und auf dem Teller 9 des stationären Spiralgehäuses durch eine Befestigungsschraube 60 verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsvariante könnte mindestens eine der Umleitungsleitungen 53 in einen Niederdruckabschnitt des Verdichters münden, oder der Verdichter könnte ferner einen Umleitungsdurchgang umfassen, der mit dem Niederdruckabschnitt des Verdichters verbunden ist.
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Es versteht sich von selbst, dass sich die Erfindung nicht nur auf die hier oben beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen dieses Scroll-Kälteverdichters beschränkt, sondern im Gegenteil alle seine Ausführungsvarianten umfasst.
