DE3872448T2 - Motor-kompressoreinheit fuer kuehlmittel. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorkompressor- Einheit zur Verwendung in einem Kühlkreis in Übereinstimmung mit dem ersten kennzeichnenden Abschnitt des Anspruchs 1.
• Eine Komponente grösster Wichtigkeit bei den meisten Kühl- oder Klimasystemen ist die Motorkompressor-Einheit, durch welche die Kompression der kühlenden Gase erfolgt. Solche Einheiten werden im wesentlichen in zwei unterschiedliche Typen getrennt, und zwar ein offenliegender und ein dicht verschlossener.
• Der erste Typ besteht im wesentlichen aus einem Kompressor und einem Motor, der den Kompressor antreibt, der als offenliegende Einheit ausgelegt und über eine Antriebskupplung angeschlossen ist.
• Der Hauptvorteil bei diesem Typ von Motorkompressor ist die Möglichkeit der Verwendung von unterschiedlichen Motortypen für den Antrieb des Kompressors sowie des leichten Zugangs zum Motor zweck Wartung.
• Der Hauptnachteil andererseits ist der der Isolierung des Kompressors, da dieser die Herstellung einer hermetischen Abdichtung um einen sich bewegenden Teil erfordert.
• Ein weiterer Nachteil dieses Kompressortyps ist die begrenzte Kühlung des Motors, der in diesem Falle von aussen belüftet oder durch eine andere Flüssigkeit als die des Kühlsystems gekühlt wird.
• Verschlossene Motorkompressoren dagegen ist so ausgelegt dass der Kompressor einen Kasten für den Motor aufweist, welcher folglich in einem flüssigkeitsdichtenden Behälter eingekapselt und durch das in dem System zirkulierende Kühlmittel gekühlt wird.
• Motorkompressoren dieser Art weisen daher keine Probleme auf, was das Erreichen einer hermetischen Abdichtung betrifft. Die Dichtung wird durch eine statische Komponente bewirkt, da sich der Motor in einem bereits flüssigkeitsdichtenden Behälter befindet, wie zum Beispiel der Motorkompressor, der in den Patenten US-A2073547, CH-A 407188 und AT-B-139714 beschrieben ist.
• Es besteht eine zunehmende Nachfrage nach den verschlossenen Motorkompressoren gegenüber dem offenliegenden Typ, und zwar dank der Entwicklung von neuen Kühlflüssigkeiten und der kompakteren Abmessungen solcher Einheiten.
• Eine Verringerung des Umfangs solcher verschlossenen Einheiten wurde möglich aufgrund der vorgenannten Tatsache, dass der Antriebsmotor durch die gleiche Kühlflüssigkeit gekühlt wird, welche es erlaubt, eine praktisch gleichbleibende, begrenzte Betriebstemperatur zu erreichen.
• Trotzdem kann die Tatsache, dass der Motor durch die Kühlflüssigkeit gekühlt wird, zusätzliche und ernsthafte Nachteile bewirken, welche sich durch das Auftreten von Störungserscheinungen in dem Motorkompressor zeigen. Genauer gesagt kann die Überhitzung in dem Windungen von Elektromotoren Fragmente von verschmorter Isolierung bewirken, die sich absetzen und zur Verschmutzung des Kühlkreises führen. Die in einem überhitzten Elektromotor erzeugten hohen Temperaturen rufen eine Umwandlung des Kühlmittels und des Schmieröls in hochkonzentrierte Säuren hervor, welche die Verschmutzung des Kühlkreises noch verstärken.
• Bei kleineren Maschinen, wie es bei solchen für Haushalte der Fall ist, wird der Nachteil durch einen Austausch des gesamten Kühlsystems behoben, dessen Kosten weitaus geringer sind als die der durchzuführenden Reparaturen.
• Bei grösseren Anlagen ist es unmöglich, einen vollständigen Austausch des Kühlsystems auch nur in Erwägung zu ziehen, oder sogar des Motorkompressors allein, und zwar aus offensichtlichen Kostengründen.
• Bei grossen Kühlsystemen ist der Austausch des Elektromotors allein durchführbar, vorausgesetzt dass der Kühlkreis nicht ernsthaft verschmutzt ist, erfordert allerdings eine bestimmte Zahl von Arbeitsgängen: Der Motorkompressor muss von dem Kühlmittel entleert und dann ausgebaut werden; die Luft muss abgelassen und der Kühlkreis muss durch Druckluft getrocknet werden, bevor er zum Ende erneut gefüllt und benutzt werden kann.
• Die Kosten solcher Arbeitsgänge, die auf jeden Fall sehr hoch sind, erhöhen sich noch durch die Tatsache, dass es praktisch unmöglich ist, das aus dem Motorkompressor abgelassene Kühlmittel wiederzuverwenden.
• Neben dem Entstehen von Problemen mit Wartung und Reparaturen, zwingt die Schwierigkeit des Zugangs zum Motor die Hersteller und Händler zur Haltung eines übertrieben grossen Lagerbestandes, um den verschiedenen Anforderungen der Verbraucher entgegenkommen zu können. Mit anderen Worten, es ist notwendig, einen Vorrat an Motorkompressor-Einheiten mit unterschiedlichen Antriebsmotor-Eigenschaften am Lager zu haben, insbesondere unterschiedlich in Bezug auf Aufnahme und Leistung, z.B. Eingangsvoltzahl und Wechselstrom- oder Gleichstromausführung.
• Tatsächlich ist es aber undenkbar, eine bestimmte Anzahl von Motorkompressoren mit bestimmten Eigenschaften am Lager zu haben, und beim weiteren Betrachten eine Anzahl von Motoren mit anderen mechanischen oder elektrischen Eigenschaften, die nur einfach zum Austausch der bereits installierten dienen.
• Im Hinblick, dass die am meisten verwendeten Elektromotoren ölgekühlt sind, eine Zweckmässigkeit, die zu einem glatteren Lauf des Motors führt, besteht noch die Wahl, einen aussen angeordneten Wärmeaustauscher anzubringen, um dem Risiko der Überhitzung vorzubeugen, wobei aber die Kosten steigen und die Abmessungen der Einheit zunehmen. In diesem Falle wird es jedoch notwendig, die Nennleistung des Motors auf einen bestimmten Bereich zu begrenzen, so dass plötzliche Anhebungen der Temperatur vermieden werden, die dem Motor schaden können.
• In Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung wird eine Struktur für eine Motorkompressor-Einheit vorgestellt, die es erlaubt, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
• Der gewünschte Zweck wird erreicht durch eine Motorkompressor-Einheit in Übereinstimmung mit dem ersten kennzeichnenden Abschnitt des Anspruchs 1, wie beschrieben in CH-A-407.188 durch die zusätzlichen Merkmale in der kennzeichnenden Position.
• Das Kühlen des Motors durch das Durchlaufen des Kühlmittels durch umlaufende Kühlkanäle ist in dem Patent US-A- 2,073.547 beschrieben.
• Ein Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen in der Tatsache, dass es möglich wird, Zugang zu dem Antriebsmotor zu bekommen, ohne die Kühlflüssigkeit abzulassen, da die von dem Kompressor belegte Kammer von dem Motorgehäuse isoliert ist.
• Ein anderer Vorteil der Erfindung ist der der Sicherheit, die auch in dem Falle, dass der Motor ausfällt oder überhitzt wird, gewährleistet ist, ebenfalls durch die Isolierung des Motors von dem Kompressor.
• Die Erfindung wird nun im Detail durch ein Beispiel beschrieben, und zwar unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen, von denen
• - Abb. 1 einen axialen Schnitt durch einen Motokompressor zeigt, der mit einer Struktur nach der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist;
• - Abb. 2 zeigt einen axialen Schnitt durch einen Kompressor, der die Struktur nach der vorliegenden Erfindung belegt
• - Abb. 3 ist der axiale Schnitt durch einen Motor, der zum Befestigen an der Struktur aus Abbildung 2 geeignet ist.
• Unter Bezugnahme auf die Abbildungen enthält die Motorkompressor-Einheit nach der Erfindung einen herkömmlichen Kompressor 1, d.h. einen Kolbenverdichter wie in dem dargestellten Beispiel, und einen herkömmlichen Motor 2, der in dem Beispiel als Elektromotor dargestellt ist.
• Der Kompressor 1 und der Motor 2 sind mit Mitteln für den gegenseitigen Anschluss versehen, Halterung und Abdeckteil, welche die Ausführung der beschriebenen Struktur bilden und deren praktische und funktionelle Vorteile wiedergeben.
• In Übereinstimmung mit der Erfindung enthalten solche Mittel ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 3, das durch eine Trennwand 6 geteilt wird, die quer zu der Längsachse des Gehäuses angeordnet ist, und zwar in eine Kammer 4 zur Flüssigkeitsdichtung des Kompressors 1 und einen Kasten 5 für den Motor 2, wobei die Trennwand 6 eine geschlossene Barriere zwischen der genannten Kammer und dem genannten Kasten bildet.
• Der Kasten 5 (s. Abb. 1) ist durch einen lösbaren Sockel 7 befestigt, der gegenüber der Trennwand 6 angeordnet und, wo zweckmässig (s. Abb. 3), für einen starren Anschluss des Motors 2 ausgelegt ist.
• Das Gehäuse 3 weist festsitzende Dichtungen 8 (s. Abb. 1) an den Punkten auf, an denen es in den lösbaren Sockel 7 greift und/oder mit diesem Kontakt hat, und die zum Beispiel als O-Ringe ausgelegt sein können.
• Die Trennwand 6 wird von der Welle 9 des Kompressors 1 durchlaufen, und zwar in einem flüssigkeitsdichtenden Sitz, der durch Dichtelemente 12 von herkömmlicher Ausführung hergestellt wird.
• In Abbildung 1 kann gesehen werden, dass der Antriebsteil 23 des Motors starr und lösbar an das Ende der das Gehäuse 5 belegenden Welle 9 angeschlossen ist. Bei der gezeigten Ausführung, bei welcher der Motor 2 ein Elektromotor ist, ist es der Rotor 23 des Motors 2, der an die Welle 9 angeschlossen ist und durch geeignete Mittel 27 an seiner Stelle gehalten wird, die beispielsweise aus einem Bolzen bestehen, der koaxial in die Welle 9 greift. Die Welle 9 umgebend und zwischen dem Antriebsteil 23 und einem Ansatz 21 gelagert, der sich von der Trennwand 6 aus erstreckt, befindet sich eine drehende Wellendichtung 22, dazu bestimmt, eine dynamische Dichtung zwischen der Kammer 4 und dem Kasten 5 zu bilden.
• Bei einer Variante der vorgezogenen Ausführungsform enthält das dem Kasten 5 zugewandte oder in diesem gelagerte Ende der Welle 9 (s. Abb. 2 und 3) eine kerbverzahnte Muffe 10 zur Verbindung mit einem entsprechend ausgebildeten Ende 11 der Welle des Elektromotors 2.
• Der Motor 2 (s. Abb. 3) oder wenigstens dessen Stator 29 (Abb. 1) kann vorteilhafterweise starr im Inneren eines Hohlsupportes 7a angeordnet werden, letzteres einsetzbar in einen flüssigkeitsdichtenden Sitz in dem Kasten 5. Ein noch grösserer praktischer Vorteil wird aufgewiesen, indem der Hohlsupport 7a in einem Stück mit dem lösbaren Sockel 7 ausgelegt wird, wie in Abbildung 3 gezeigt ist.
• Das Gehäuse 3 ist vorteilhafter Weise mit zu dem Kasten 5 ausgerichteten Kanälen 13 versehen, die mit den Einlassund Auslassklappen des Kompressors 1 und des Kühlkreises in Verbindung stehen; auf diese Weise kann das Kühlmittel in den Kanälen 13 zirkulieren, wobei es um den Motor 2 herum fliesst und diesen kühlt.
• Solche Kanäle 13 können vollständig in das Gehäuse 3 eingearbeitet (s. Abb. 2) oder vorzugsweise und im Interesse der grösseren Wirksamkeit als umlaufende Sitze 24 ausgelegt sein, die sich zwischen der Innenseite des Gehäuses 3 und dem Hohlsupport 7a befinden, der den Kasten 5 in einem flüssigkeitsdichtenden Sitz belegt, der aus statischen Dichtelementen 28 wie zum Beispiel O-Ringe (s. Abb. 1) gebildet wird.
• Bei Verwendung dieser vorgezogenen Auslegung können die Kanäle 13 auch mit Rückschlag-Absperrmitteln (nicht gezeigt) versehen sein, die verhindern, dass Kühlflüssigkeit aus dem Kompressor 1 austreten kann für den Falle, dass der Hohlsupport 7a ebenfalls ausgebaut werden muss.
• Während des Betriebes wird der Motor 2 durch das in den Kanälen 13 zirkulierende Kühlmittel gekühlt, die mit der Kammer 4 in Verbindung stehen, jedoch von dem Kasten 5 isoliert sind. Wie immer auch die Ausführung der Kanäle sein mag, tatsächlich ist die Kühlflüssigkeit insofern nicht in der Lage, den Kasten 5 zu erreichen, als erstens die Kanäle 13 nicht mit dem Kasten 5 in Verbindung stehen (s. Abb. 2), und zweitens die umlaufenden Sitze 24 durch den Hohlsupport 7a in einer statischen und daher fehlerlosen hermetischen Abdichtung verschlossen sind.
• Ein Wärmeaustausch zwischen dem Elektromotor 2 und der Kühlflüssigkeit kann, wo es möglich ist, verbessert werden durch einen im Ölbad laufenden Motor 2, wie in Abb. 1 gezeigt wird, oder in einer anderen dielektrischen oder kühlenden Flüssigkeit, was den Wärmeaustausch mit der umgebenden Ummantelung begünstigt.
• Noch wirksamer kann die Kühlung des Motors 2 gestaltet werden, wenn das Gehäuse 3 mit einem Raum 25 ausgeführt wird, der auf der einen Seite des Kastens 5 angeordnet ist, und welcher zur Aufnahme eines Wärmeaustauschers 20 dient, beispielsweise von der Art einer Platte.
• Der Raum 25 steht mit wenigstens einem der Kanäle 13 oder 24 in Verbindung, während das Öl oder die dielektrische Flüssigkeit, in welche der Motor 2 eingetaucht ist, durch den Wärmeaustauscher 20 geleitet wird. Somit läuft die Kühlflüssigkeit vom Kühlkreis über den Wärmeaustauscher 20, wobei sie das Öl des Motors 2 kühlt, indem sie durch die andere Seite des Wärmeaustauschers fliesst; dann fliesst die Kühlflüssigkeit entlang der Kanäle 13 und 24, wobei sie um den Kasten 5 zirkuliert, um dann wieder den Kompressor 1 für den nächsten Zyklus zu erreichen. Wo es vorkommt, dass der Motor 2 in Öl oder eine andere dielektrische oder kühlende Flüssigkeit eingetaucht ist, kann eine Pumpe 26 verwendet werden, um eine wirksame Zirkulierung zu gewährleisten (s. Abb 1).
• Für den Fall, dass der Motor 1 ausfällt, genügt es, den lösbaren Sockel 7 von dem Gehäuse 3 abzunehmen, um das Herausziehen des Motors 2 oder, was in den meisten Fällen notwendig ist, des Stators 29 mit oder ohne Rotor 23 zu ermöglichen. Da es nicht notwendig ist, zu diesem Zweck den Hohlsupport 7a zu entfernen, sind die Dichtelemente 12 und 28 in der Lage, eine fehlerlose hermetisch Wirkung auszuüben, wobei die Welle 9 während dieser Arbeiten in ihrer Position verbleibt, ohne dass auch nur die geringste Menge an Kühlflüssigkeit austritt. Der elektrische Motor 2 arbeitet unter besonders günstigen Bedingungen, und zwar durch die Kühlwirkung des in den Kanälen 13 zirkulierenden Kühlmittels. Schliesslich können durch die Leichtigkeit und Schnelligkeit, mit welcher der Motor 2 angeschlossen werden kann, die Motorkompressor-Einheiten ohne angeschlossenen Motor gelagert werden, und zwar in solchen Fällen, in denen die Betriebsvoltzahl unbekannt ist.
• Solche Flexibilität ist besonders vorteilhaft für Hersteller und Händler von Motorkompressoren für Kühlsysteme, da die Lagerhaltungskosten erheblich gesenkt werden. Es ist ebenso möglich, Gleichstrom oder synchrone Wechselstrommotoren wie auch nicht-elektrische Motoren, z.B. hydraulischer, pneumatischer oder anderer Art anzubringen; der lösbare Sockel 7 kann für alle dieser Optionen entwickelt und ausgelegt werden.

Claims (8)

1. Eine Motorkompressor-Einheit zur Verwendung in einem Kühlkreis, enthaltend einen Kühlflüssigkeitskompressor (1), einen den Kompressor antreibenden Motor (2), ein Gehäuse (3) mit einer Kammer (4) für den Kompressor (1) und einem Kasten (5) für den Motor (2), wobei die Kammer (4) und der Kasten (5) aneinandergrenzen und durch eine Trennwand (6) voneinander abgegrenzt sind; wobei eine Welle (9) des Kompressors (1) durch eine Öffnung in der Trennwand (6) geht, wobei Anschlussmittel (10, 11, 27) für den lösbaren Anschluss des Motors (2) an das Ende der Welle (9) durch die Öffnung führen, und wobei ein lösbarer Sockel (7) an dem Gehäuse (3) auf der entgegengesetzten Seite der Trennwand (6), um den Kasten (5) zu beschreiben und den Zugang zu dem Motor (2) zu ermöglichen, sowie fest angeordnete Dichtungen (8) zwischen dem Gehäuse (3) und dem abnehmbaren Sockel (7) , dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) und der Kasten (5) auf flüssigkeitsdichtende Weise durch Dichtelemente (12, 22) voneinander getrennt sind, um den Durchlass durch die Trennwand (6) abzudichten, und dass Kanäle (13) in dem Gehäuse (3) vorgesehen sind, die von dem Kasten (5) getrennt sind und diesen umlaufend umgeben, um den Motor (2) zu kühlen, wobei die Kanäle (13) einen in dem Gehäuse (3) vorgesehenen Einlass zum Anschluss an die Rücklaufleitung des Kühlkreises und einen an die Kammer (4) angeschlossenen Auslass aufweisen.

2. Motorkompressor-Einheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Trennwand (6) einen mit Dichtelementen (12) versehenen flüssigkeitsdichtenden Durchlass für die Welle (9) des Kompressors (1) aufweist, deren dem Kasten (5) zugewandtes oder diesen belegendes Ende lösbare Mittel enthält, die aus einer kerbverzahnten Steckvorrichtung (10) zum Verbinden mit einem entsprechend profilierten Ende (11) der Welle des Motors (2) bestehen, und durch welche die genannte Welle (9) mit dem Motor (2) verbunden ist.

3. Motorkompressor-Einheit nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die genannte Trennwand (6) einen flüssigkeitsdichtenden Durchlass für die Welle (9) des Kompressors (1) aufweist, deren dem Kasten (5) zugewandtes oder diesen belegendes Ende starr und lösbar in einem Antriebsteil (23) des Motors (2) liegend von einer drehenden Wellendichtung (2) umgeben ist, angeordnet zwischen der Trennwand (6) und dem Antriebsteil (23), wobei der Motor (2) mit Hilfe der Mittel (27) mit der Welle (9) verkeilt ist.

4. Motorkompressore-Einheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (13) als umlaufende Sitze (24) ausgelegt sind, hergestellt im Inneren des Kastens (5) zwischen dem Gehäuse (3) und einem Hohlsupport 7a), welcher den Motor (2) aufnimmt, wobei der Hohlsupport (7a) in einen flüssigkeitsdichtenden Sitz in dem Kasten (5) einsetzbar ist, und zwar durch statisch abdichtende Elemente (28), welche die umlaufenden Sitze (24) durch den Hohlsupport (7a) in einer statischen hermetischen Abdichtung verschliessen.

5. Motorkompressor-Einheit nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslassklappen des Kompressors (1) mit entsprechenden Rücklauf-Absperrmitteln versehen sind, dazu bestimmt, jede Möglichkeit des Austrittes von Kühlflüssigkeit aus dem Kompressor (1) zu verhindern, und zwar für den Fall, dass der Hohlsupport (7a) herausgenommen wurde.

6. Motorkompressor-Einheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (13) mit der Rücklaufleitung des Kühlkreises in Verbindung stehen, und zwar über einen Wärmeaustauscher (20), der in einem Raum (25) angeordnet ist, welcher von dem Gehäuse (3) auf der einen Seite des Kastens (5) aufgewiesen wird, und dadurch, dass das aus dem Kasten (5) kommende und durch den Raum fliessende Kühlmittel letzteren vollkommen oder teilweise ausfüllt.

7. Motorkompressor-Einheit nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (20) vom Typ mit einer Platte ist.

8. Motorkompressor-Einheit nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Inneren des Kastens (5) angeordnete Pumpe (26) dazu bestimmt ist, das Kühlmittel, in welches der Motor (2) eingetaucht ist, in Umlauf zu bringen.