DE102017207145A1 - compressor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betriff einen Verdichter (2), insbesondere einen elektromotorischer Kältemittelverdichter, zum Verdichten eines Fluids (F), mit einem Verdichtergehäuse (4) mit einem Gehäuseboden (6), und mit einem im Verdichtergehäuse (4) gelagerten Verdichterteil (8) zur Förderung des Fluids (F) von einem niederdruckseitigen Einlass (46) zu einem hochdruckseitigen Auslass (16), wobei in den Gehäuseboden (6) eine Abscheidevorrichtung (14) eingebracht ist, welche eine mit dem Auslass (16) verbundene zylindrische Abscheidekammer (18) und einem darin koaxial angeordneten Abscheider (20) zum Abtrennen von im Fluid (F) enthaltenem Schmiermittel (24) aufweist, und wobei eine Hochdruckkammer (40) des Verdichtergehäuses (4) mittels eines Durchgangskanals (27) strömungstechnisch an die Abscheidekammer (18) gekoppelt ist, und wobei der Durchgangskanal (27) derart in eine Zwischenwand (44) zwischen der Hochdruckkammer (40) und der Abscheidekammer (18) eingebracht ist, dass dieser radial versetzt und außenseitig des Abscheiders (20) in die Abscheidekammer (18) mündet. The invention relates to a compressor (2), in particular an electromotive refrigerant compressor, for compressing a fluid (F), with a compressor housing (4) with a housing bottom (6), and with a in the compressor housing (4) mounted compressor part (8) for conveying the fluid (F) from a low-pressure side inlet (46) to a high-pressure side outlet (16), wherein in the housing bottom (6) a separation device (14) is introduced, which connected to the outlet (16) cylindrical Abscheidekammer (18) and a separator (20) coaxially disposed therein for separating lubricant (24) contained in the fluid (F), and wherein a high pressure chamber (40) of the compressor housing (4) is fluidically coupled to the separation chamber (18) by means of a passageway (27) , And wherein the passage channel (27) is inserted in such a manner in an intermediate wall (44) between the high-pressure chamber (40) and the deposition chamber (18) that this radially ver sets and the outside of the separator (20) opens into the separation chamber (18).
Description
Die Erfindung betrifft einen Verdichter zum Verdichten eines Fluids, mit einem in einem Verdichtergehäuse gelagerten Verdichterteil zur Förderung des Fluids von einem niederdruckseitigen Einlass zu einem hochdruckseitigen Auslass. Unter Verdichter wird hierbei insbesondere ein, vorzugsweise elektromotorischer, Kältemittelverdichter für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verstanden.The invention relates to a compressor for compressing a fluid, having a compressor part mounted in a compressor housing for conveying the fluid from a low-pressure side inlet to a high-pressure side outlet. In this case, a compressor is understood to be, in particular, a refrigerant compressor, preferably an electromotive compressor, for an air conditioning system of a motor vehicle.
In Fahrzeugen ist regelmäßig eine Klimaanlage eingebaut, die nach Art einer Kompressionskältemaschine den Fahrzeuginnenraum kühlen kann. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel, beispielsweise R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) oder R-774 (CO2) geführt ist. Im Betrieb wird das Kältemittel mittels eines Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, was zu einer Druck- und Temperaturerhöhung des Kältemittels führt. Insbesondere wird der Verdichter dabei von einem Elektromotor betrieben.In vehicles, an air conditioning system is installed regularly, which can cool the vehicle interior in the manner of a compression refrigeration machine. Such plants basically have a circuit in which a refrigerant, for example R-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane) or R-774 (CO 2 ) is conducted. In operation, the refrigerant is compressed by means of a compressor or compressor, which leads to a pressure and temperature increase of the refrigerant. In particular, the compressor is operated by an electric motor.
Dem (Kältemittel-) Verdichter ist ein Kondensator strömungstechnisch nachgeschaltet, welcher in thermischem Kontakt mit der Umgebung des Fahrzeugs steht. In Folge dessen erfolgt im Kondensator eine Temperaturerniedrigung des Kältemittels, welches anschließend in einen strömungstechnisch nachgeschalteten Verdampfer geleitet wird. Im Verdampfer wird das Kältemittel auf den ursprünglichen Druck entspannt, weshalb sich die Temperatur des Kältemittels weiter erniedrigt.The (refrigerant) compressor downstream of a condenser, which is in thermal contact with the environment of the vehicle. As a result, takes place in the condenser, a temperature decrease of the refrigerant, which is then passed into a fluidically downstream evaporator. In the evaporator, the refrigerant is released to the original pressure, which is why the temperature of the refrigerant is further lowered.
Dem Verdampfer ist strömungstechnisch ein weiterer Wärmetauscher nachgeschaltet, der im thermischen Kontakt mit einer Gebläseleitung der Klimaanlage steht, welche in den Innenraum des Fahrzeugs führt. Dabei wird thermische Energie von dem thermisch kontaktierten Bauteil auf das Kältemittel übertragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemittels führt. Zum Schließen des Kreislaufs wird das Kältemittel erneut dem Verdichter zugeführt.The evaporator is downstream of another heat exchanger, which is in thermal contact with a fan line of the air conditioner, which leads into the interior of the vehicle. In this case, thermal energy is transferred from the thermally contacted component to the refrigerant, which leads to a cooling of the component and a heating of the refrigerant. To close the circuit, the refrigerant is supplied to the compressor again.
Im Verdichter des Kreislaufs und dort in dessen Gehäuse mit einem Gehäuseboden sind in Strömungsrichtung ein erstes niederdruckseitiges Verdichterelement eines Verdichterteils und ein fest gelagertes zweites hochdruckseitiges Verdichterelement des Verdichterteils zum Verdichten des Fluids sowie eine Hochdruckkammer und eine Abscheidevorrichtung hintereinander angeordnet.In the compressor of the circuit and there in the housing with a housing bottom a first low-pressure side compressor element of a compressor part and a fixed second high-pressure side compressor element of the compressor part for compressing the fluid and a high-pressure chamber and a separator are arranged one behind the other in the flow direction.
Innerhalb des Verdichters ist ein Schmiermittel vorhanden, das sich im Betrieb mit dem gasförmigen Kältemittel vermischt. Das Schmiermittel (Öl) dient der Minderung auftretender Reibung, welche während des Betriebs im Verdichter zwischen dem ersten Verdichterelement und dem zweiten, fest gelagerten hochdruckseitigen Verdichterelement entsteht. Des Weiteren erfüllt das Schmiermittel eine Abdichtungsfunktion, so dass etwaige zwischen den Verdichterelementen entstehende (Kältemittel-) Leckagen weitestgehend reduziert beziehungsweise vollständig vermieden werden, was den Wirkungsgrad des Kältemittelverdichters erhöht.Inside the compressor there is a lubricant that mixes with the gaseous refrigerant during operation. The lubricant (oil) serves to reduce friction occurring, which arises during operation in the compressor between the first compressor element and the second, fixedly mounted high-pressure side compressor element. Furthermore, the lubricant fulfills a sealing function, so that any (refrigerant) leaks arising between the compressor elements are largely reduced or completely avoided, which increases the efficiency of the refrigerant compressor.
Insbesondere strömt das mit Schmiermittel vermischte Kältemittel im Verdichter vom Verdichterteil verdichtet in eine Hochdruckkammer, welche wiederum mittels eines Durchgangskanals an die Abscheidevorrichtung gekoppelt ist. In der Abscheidevorrichtung wird das Öl vom Kältemittel abgetrennt, so dass das abgetrennte Öl über ein Ventil und einen Schmiermittelkanal zum Verdichter rückgeführt wird oder werden kann und das Kältemittel möglichst ölfrei über einen Auslass der Abscheidevorrichtung in den Kältemittelkreislauf weitergleitet wird.In particular, the refrigerant mixed with lubricant flows compressedly in the compressor from the compressor part into a high-pressure chamber, which in turn is coupled to the separation device by means of a through-passage. In the separating device, the oil is separated from the refrigerant, so that the separated oil is or can be recycled to the compressor via a valve and a lubricant channel and the refrigerant is carried on as oil-free as possible via an outlet of the separator into the refrigerant circuit.
Die Abscheidevorrichtung weist eine mit dem Auslass verbundene Abscheidekammer und darin einen koaxial angeordneten Abscheider auf, so dass zwischen dem Abscheider und einer Innenwandung der Abscheidekammer ein Ringraum gebildet ist. Der Durchgangskanal der Abscheidevorrichtung ist als ein Rundloch ausgeführt, wobei das Fluid von der Hochdruckkammer über den Durchgangskanal in den Ringraum der Abscheidekammer strömt. Dabei strömt das Fluid durch einen an das betriebsgemäß auftretende Fördervolumen angepassten und von der lichten Weite des Durchgangskanals bestimmten Strömungsquerschnitt von der Hochdruckkammer in die Abscheidekammer ein. Da die Querschnittsfläche des Strömungsquerschnitts an das betriebsgemäß auftretende Fördervolumen angepasst sein muss, verzweigt sich der Fluidstrom in zwei Teilströme, welche an beiden Seiten des Abscheiders jeweils in entgegengesetztem Umströmungssinn entlanggeführt werden. Dies bedingt eine unerwünschte Wirbelbildung im Ringraum zwischen dem Abscheider und der Kammerinnenwand der Abscheidekammer.The separation device has a deposition chamber connected to the outlet and a coaxially arranged separator, so that an annular space is formed between the separator and an inner wall of the deposition chamber. The passageway of the separator is designed as a round hole, wherein the fluid flows from the high pressure chamber via the passageway into the annulus of the deposition chamber. In this case, the fluid flows through a flow cross section from the high-pressure chamber into the separation chamber which is adapted to the delivery volume occurring in accordance with the operation and which is determined by the clear width of the through-channel. Since the cross-sectional area of the flow cross-section must be adapted to the delivery volume occurring in accordance with the operation, the fluid flow branches into two partial flows, which are guided along opposite sides of the separator in opposite directions of flow. This causes an undesirable vortex formation in the annulus between the separator and the chamber inner wall of the deposition chamber.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Verdichter anzugeben, bei dem das geförderte Fluid die Abscheidekammer mit möglichst geringer Wirbelbildung durchströmt.The invention has for its object to provide a particularly suitable compressor, wherein the funded fluid flows through the deposition chamber with the least possible vortex formation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features of
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Verdichter zum Verdichten eines Fluids, insbesondere eines Kältemittels, wobei der Verdichter in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage strömungstechnisch zwischen einen Wärmetauscher und einen Kondensator geschaltet ist. Der Verdichter hat dabei die Aufgabe, den Druck des geförderten Fluids zu erhöhen. Der Verdichter weist ein (Verdichter-) Gehäuse mit einem Gehäuseboden und ein im Gehäuse gelagertes Verdichterteil zur Förderung des Fluids von einem niederdruckseitigen Einlass zu einem hochdruckseitigen Auslass auf.The inventive device comprises a compressor for compressing a fluid, in particular a refrigerant, wherein the compressor is connected in a refrigerant circuit of an air conditioning fluidly between a heat exchanger and a condenser. Of the Compressor has the task to increase the pressure of the pumped fluid. The compressor has a (compressor) housing with a housing bottom and a compressor part mounted in the housing for conveying the fluid from a low-pressure side inlet to a high-pressure side outlet.
Innerhalb des Verdichterteils und in einem, vorzugsweise elektromotorischen, Antrieb des Verdichterteils ist ein Schmiermittel vorhanden, was sich im Betrieb mit dem gasförmigen Kältemittel vermischt. Es dient der Reibungsminderung im Verdichterteil und in dessen Antrieb und erfüllt eine Abdichtfunktion im Verdichterteil, indem es Leckagen zwischen einem ersten niederdruckseitigen Verdichterelement und einem zweiten fest gelagerten hochdruckseitigen Verdichterelement weitestgehend reduziert beziehungsweise vollständig verhindert. Das Schmiermittel soll vor der Weiterleitung in den Kühlmittelkreislauf vom Fluid abgetrennt werden. Vorteilhafterweise kann das in einem (Schmiermittel-) Reservoir gesammelte und abgetrennte Öl über ein Ventil und einen Schmiermittelkanal zum Verdichterteil rückgeführt werden, was zu einer verbesserten Schmierung der Verdichterelemente führt und die Reibung im Verdichterteil mindert. Weiterhin vorteilhaft durch die Abtrennung des Schmiermittels vom Fluid ist eine verbesserte Wärmeübertragung an den Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs, was den Wirkungsgrad der Klimaanlage (des Klima- oder Klimaanlagesystems) erhöht.Within the compressor part and in a, preferably electromotive, drive the compressor part, a lubricant is present, which mixes in operation with the gaseous refrigerant. It serves to reduce friction in the compressor part and in its drive and fulfills a sealing function in the compressor part by largely reducing or completely preventing leaks between a first low-pressure side compressor element and a second firmly mounted high-pressure side compressor element. The lubricant should be separated from the fluid before being transferred to the coolant circuit. Advantageously, the oil collected and separated in a (lubricant) reservoir may be returned to the compressor section via a valve and lubricant passage, resulting in improved lubrication of the compressor elements and reducing friction in the compressor section. Further advantageous by the separation of the lubricant from the fluid is an improved heat transfer to the heat exchanger of the refrigerant circuit, which increases the efficiency of the air conditioning (the air conditioning or air conditioning system).
Hierzu ist in den Gehäuseboden eine Abscheidevorrichtung zum Abtrennen des im Fluid enthaltenen Schmiermittels eingebracht, wobei die Abscheidevorrichtung eine mit dem Auslass verbundene zylindrische Abscheiderkammer mit einem darin koaxial gelagerten Abscheider aufweist.For this purpose, a separation device for separating the lubricant contained in the fluid is introduced into the housing bottom, wherein the separation device has a cylindrical separator chamber connected to the outlet with a coaxially mounted therein separator.
Das Fluid strömt aus dem Verdichterteil in eine diesem strömungstechnisch nachgeschaltete Hochdruckkammer des Verdichtergehäuses ein. Die Hochdruckkammer ist mittels eines Durchgangskanals in einer gemeinsamen Zwischenwand der Abscheidekammer und der Hochdruckkammer strömungstechnisch an die Abscheidevorrichtung gekoppelt. Der Durchgangskanal ist dabei derart eingebracht, dass dieser radial versetzt zur zentralen Mittelachse des in der Abscheidekammer koaxial angeordneten und insbesondere zylindrischen Abscheiders mündet, was ein gezieltes Führen der Strömung entlang nur einer Seite des Abscheiders sicherstellt.The fluid flows out of the compressor part into a high-pressure chamber of the compressor housing downstream of this in terms of flow. The high-pressure chamber is fluidly coupled by means of a through-passage in a common intermediate wall of the deposition chamber and the high-pressure chamber to the separation device. The through-channel is introduced in such a way that it opens radially offset from the central center axis of the coaxially arranged in the deposition chamber and in particular cylindrical separator, which ensures a targeted guiding the flow along only one side of the separator.
Insbesondere handelt es sich bei dem Verdichter um einen elektromotorischen Kältemittelverdichter für eine Klimaanlage eines Fahrzeuges. Betriebsgemäß dient die Klimaanlage beispielsweise zum Kühlen eines Innenraums des Fahrzeuges oder dem Kühlen eines Energiespeichers für den Antrieb eines elektromotorisch betriebenen Fahrzeugs.In particular, the compressor is an electromotive refrigerant compressor for an air conditioning system of a vehicle. Operationally, the air conditioner is used, for example, to cool an interior of the vehicle or to cool an energy store for driving an electric motor-operated vehicle.
Der Wärmetauscher steht in thermischem Kontakt mit etwaigen Energiezellen eines Hochvoltenergiespeichers oder mit einer Gebläseleitung, die in den Innenraum des Kraftfahrzeugs führt. Dabei findet ein Übertrag von thermischer Energie auf das Kältemittel statt, was zu einer Abkühlung des mit dem Wärmetauscher in Kontakt stehenden Bauteils und zu einer Erwärmung des Kältemittels führt. Der Kondensator dient der Temperaturangleichung des Kältemittels an die Umgebungstemperatur oder zumindest eine Temperaturerniedrigung des Kältemittels und steht vorzugsweise in thermischem Kontakt mit der Umgebung.The heat exchanger is in thermal contact with any energy cells of a high-voltage energy storage or with a fan line, which leads into the interior of the motor vehicle. In this case, there is a transfer of thermal energy to the refrigerant, which leads to a cooling of the component in contact with the heat exchanger and to a heating of the refrigerant. The condenser is used to match the temperature of the refrigerant to the ambient temperature or at least a decrease in the temperature of the refrigerant and is preferably in thermal contact with the environment.
Geeigneter Weise ist das Verdichterteil als Scrollverdichter ausgeführt. Dieser arbeitet als ein Kältemittelverdichter nach Art einer Verdrängerpumpe, wobei ein Elektromotor ein bewegliches Scroll-Teil gegenüber einem feststehenden Scroll-Teil exzentrisch antreibt und dabei ein Fluid komprimiert. Die Scroll-Teile bilden die Verdichterelemente des Verdichterteils und sind hierbei typischerweise als ein ineinander verschachteltes Spiralen- oder Scrollpaar ausgeführt. Dabei ist eine der Spiralen mit Bezug auf das Verdichtergehäuse feststehend und greift zumindest teilweise in eine zweite, mittels eines Elektromotors orbitierend angetriebene zweite Spirale ein. Unter einer orbitierenden Bewegung ist hierbei insbesondere eine exzentrische kreisförmige Bewegungsbahn zu verstehen, bei welcher die zweite Spirale selbst nicht um die eigene Achse rotiert. Es bilden sich dadurch bei jeder orbitierenden Bewegung zwischen den Spiralen zwei im Wesentlichen sichelförmige Kältemittelkammern, deren Volumen sich im Zuge der Bewegung reduzieren (verdichten). Das Kältemittel wird über einen Auslass im feststehenden Scroll-Teil in die Hochdruckkammer abgeführt.Suitably, the compressor part is designed as a scroll compressor. This works as a refrigerant compressor in the manner of a positive displacement pump, wherein an electric motor eccentrically drives a movable scroll member relative to a stationary scroll member, thereby compressing a fluid. The scroll parts form the compressor elements of the compressor part and are hereby typically designed as a nested spiral or scroll pair. In this case, one of the spirals is stationary with respect to the compressor housing and at least partially engages in a second, orbitally driven second spiral by means of an electric motor. Under an orbiting motion is in this case in particular an eccentric circular trajectory to understand, in which the second spiral itself does not rotate about its own axis. This results in each orbital movement between the spirals, two substantially crescent-shaped refrigerant chambers whose volume in the course of the movement reduce (compress). The refrigerant is discharged via an outlet in the fixed scroll part in the high-pressure chamber.
Bei dem Schmiermittel handelt es sich zweckmäßigerweise um ein (Schmier-) Öl, wobei unter dem Begriff Öl nicht einschränkend mineralische Öle zu verstehen sind. Vielmehr können auch vollsynthetische oder teilsynthetische Öle, beispielsweise Silikonöle, oder andere ölartige Flüssigkeiten wie Hydraulikflüssigkeit oder Kühlschmierstoffe verwendet werden.The lubricant is expediently a (lubricating) oil, the term oil not to be understood as limiting mineral oils. Rather, fully synthetic or semi-synthetic oils, such as silicone oils, or other oily liquids such as hydraulic fluid or coolants can be used.
Die Abscheidevorrichtung trennt das Schmiermittel vom Fluid nach Art eines Fliehkraftabscheiders (Zyklonabscheider) ab. Das in die Abscheidekammer tangential einströmende Fluid wird in der insbesondere zylindrischen Abscheidekammer helixartig (zyklonartig) entlang des Abscheiders geführt. Dabei wirken Zentrifugalkräfte auf das Gemisch aus Kältemittel und Schmiermittel als Trennmechanismus. In einer denkbaren Ausführungsform ist zur Vermeidung der Aufnahme von Partikeln des bereits abgetrennten Schmiermittels durch den Fluidstrom das Schmiermittelreservoir mit einem Kegel unter Bildung eines Ringschlitzes teilweise verschlossen.The separation device separates the lubricant from the fluid in the manner of a centrifugal separator (cyclone separator). The fluid flowing tangentially into the deposition chamber is guided helically (cyclone-like) along the precipitator in the particularly cylindrical deposition chamber. Centrifugal forces act on the mixture of refrigerant and lubricant as a separation mechanism. In one conceivable embodiment, to prevent the uptake of particles of the already separated lubricant by the fluid flow, the lubricant reservoir is partially closed with a cone to form a ring slot.
In einer zweckmäßigen Ausbildung sind das Verdichtergehäuse mit Gehäuseboden und die Abscheidekammer der Abscheidevorrichtung durch ein Druck-Guss-Verfahren geformt. Dadurch ist eine besonders materialsparende und kostengünstige Herstellung gegeben. In an expedient embodiment, the compressor housing with housing bottom and the deposition chamber of the separator are formed by a pressure-casting process. As a result, a particularly material-saving and cost-effective production is given.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist der Durchgangskanal derart in die Zwischenwand zwischen der Abscheidekammer und der Hochdruckkammer eingebracht, dass das geförderte Fluid tangential zum Abscheider in die Abscheidekammer einströmt, wodurch eine besonders geeignete Positionierung des Durchgangskanals gegeben ist. Das Fluid strömt dabei unter einem beispielsweise Winkel kleiner 90° bezüglich des Gehäusebodens ein. Auch kann der Durchgangskanal derart in die Zwischenwand eingebracht, dass die Einströmrichtung des Fluids senkrecht zum Gehäuseboden verläuft, wodurch die Strömungsrichtung des Fluids durch den Durchgangskanal im Wesentlichen identisch mit der Förderrichtung des Fluids mittels des Verdichterteils ist und weniger Verwirbelungen am Durchgangskanal entstehen. Unter der Einströmrichtung ist hierbei diejene zum Abscheider tangentiale Richtung zu verstehen, in welcher das Fluid in die Abscheiderkammer einströmt.In an expedient embodiment, the through-channel is introduced into the intermediate wall between the separation chamber and the high-pressure chamber in such a way that the conveyed fluid flows tangentially to the separator into the separation chamber, whereby a particularly suitable positioning of the through-channel is provided. The fluid flows under an angle, for example, less than 90 ° with respect to the housing bottom. Also, the passageway can be introduced into the intermediate wall such that the inflow direction of the fluid is perpendicular to the housing bottom, whereby the flow direction of the fluid through the passageway is substantially identical to the conveying direction of the fluid by means of the compressor part and less turbulence arises at the passageway. The direction of inflow here means the direction tangential to the separator, in which the fluid flows into the precipitator chamber.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die unerwünschte Wirbelbildung im Ringraum zwischen dem Abscheider und der Kammerinnenwand der Abscheidekammer erheblich reduziert werden kann, wenn die Strömung des Fluids gezielt nur auf einer Seite des Abscheiders entlangführt. Hierzu sollte der in den Ringraum einmündende Durchgangskanal möglichst vollständig azimutal versetzt zum Durchmesserverlauf des Abscheiders positioniert sein.The invention is based on the consideration that the undesired vortex formation in the annular space between the separator and the chamber inner wall of the deposition chamber can be considerably reduced if the flow of the fluid selectively passes along only one side of the separator. For this purpose, the passageway opening into the annular space should be positioned as completely as possible azimuthally offset from the diameter course of the separator.
In einer bevorzugten Ausgestaltung überschreitet die lichte Weite des Durchgangskanals die Spaltbreite eines zwischen dem Abscheider und einer Innenwandung der Abscheidekammer gebildeten Ringspalts nicht. In anderen Worten ist die lichte Weite des Durchgangskanals kleiner als die oder gleich der Spaltbreite des Ringspaltes. In Folge dessen strömt das Fluid besonders vorteilhaft tangential in den Ringspalt ein und wird gezielt auf nur einer Seite des Abscheiders entlang geführt, wodurch die Wirbelbildung erheblich reduziert ist.In a preferred embodiment, the clear width of the passage channel does not exceed the gap width of an annular gap formed between the separator and an inner wall of the deposition chamber. In other words, the inside width of the through-channel is smaller than or equal to the gap width of the annular gap. As a result, the fluid flows in a particularly advantageous tangential manner into the annular gap and is guided in a targeted manner along only one side of the separator, as a result of which the vortex formation is considerably reduced.
In einer geeigneten Ausgestaltung weist der Durchgangskanal eine Innenwandung auf, welche tangential zur Einströmrichtung des Fluids in den Ringspalt orientiert ist. In anderen Worten ist die Innenwandung des Durchgangskanals parallel zur Einströmrichtung des Fluids in die Abscheidekammer orientiert, weshalb vorteilhaft weniger Verwirbelungen beim Einströmen am Durchgangskanal entstehen.In a suitable embodiment, the passage channel has an inner wall which is oriented tangentially to the inflow direction of the fluid into the annular gap. In other words, the inner wall of the passage channel is oriented parallel to the direction of flow of the fluid into the deposition chamber, which is why advantageously less turbulence arises when flowing in the passageway.
In einer vorteilhaften Weiterbildung verläuft die zylindrische Abscheidekammer radial zum Gehäuseboden des geeigneter Weise topfartig geformten Verdichtergehäuses. Der Durchgangskanal ist dabei entlang dieser Radialrichtung länglich geformt. Der durch die lichte Weite des Durchgangskanals gebildete Strömungsquerschnitt beim Einströmen des Fluids von der Hochdruckkammer in die Abscheidekammer ist an das im Betrieb auftretende Fördervolumen des Fluids angepasst.In an advantageous development, the cylindrical deposition chamber extends radially to the housing bottom of the suitable cup-shaped compressor housing. The passage is elongated along this radial direction. The flow cross-section formed by the inside width of the through-channel as the fluid flows from the high-pressure chamber into the separation chamber is adapted to the delivery volume of the fluid occurring during operation.
Da der durch die lichte Fläche des Durchgangskanals gebildete Strömungsquerschnitt von der Hochdruckkammer in die Abscheidekammer an das betriebsgemäß auftretende Fördervolumen angepasst sein sollt und die lichte Weite des Durchgangskanals bevorzugt kleiner als die oder gleich der Spaltbreite des zwischen dem Abscheider und der Innenwandung der Abscheidekammer gebildeten Spalts ist, ist in Folge dessen der Durchgangskanal entlang der zentralen Mittelachse der Abscheidevorrichtung länglich ausgebildet.Since the flow cross-section formed by the clear surface of the passage channel of the high-pressure chamber in the deposition chamber should be adapted to the operating volume occurring according to volume and the inside diameter of the passage channel is preferably smaller than or equal to the gap width of the gap formed between the separator and the inner wall of the deposition chamber As a result, the passageway along the central center axis of the separator is elongated.
Zur Vermeidung unerwünschter Wirbelbildung ist der Durchgangskanal gegenüber der Mittelachse der Abscheidevorrichtung beziehungsweise gegenüber der Mittelachse des Abscheiders radial versetzt. Dabei ist der Versatz inklusive der lichten Weite des Durchgangskanals vorteilhafter Weise kleiner als der oder gleich dem Radius der zylindrischen Abscheidekammer. Dadurch strömt das Fluid tangential in den zwischen dem Abscheider und der Innenwandung der Abscheidekammer gebildeten Spalt. Das Fluid wird in Folge dessen gezielt nur auf einer Seite des Abscheiders entlang eines wirbelfreien Pfades geführt. Eine Abzweigung eines Teilstroms des Fluids wird vermieden, welcher entlang des Abscheiders in zum wirbelfreien Pfad entgegengesetztem Umströmungssinn geführt wäre, mit dem wirbelfreien Pfad kollidieren und zur Bildung von Wirbeln führen würde.To avoid unwanted vortex formation, the through-channel is offset radially with respect to the center axis of the separation device or with respect to the center axis of the precipitator. The offset including the clear width of the passage channel is advantageously smaller than or equal to the radius of the cylindrical deposition chamber. As a result, the fluid flows tangentially into the gap formed between the separator and the inner wall of the deposition chamber. As a result, the fluid is selectively guided only on one side of the separator along a vortex-free path. A branch of a partial flow of the fluid is avoided, which would be guided along the separator in the direction opposite to the eddy-free flow Umströmungssinn, would collide with the eddy-free path and would lead to the formation of vortices.
Der Durchgangskanal ist besonders vorteilhaft eine langlochartige Aussparung der Zwischenwand. Die Form des Durchgangskanals weist dabei in einer zweckmäßigen Ausgestaltung im Wesentlichen eine rechteckige Querschnittsform auf. In einer denkbaren Ausführungsform ist die Querschnittsform des Durchgangskanals ellipsenförmig oder oval. Die Form des Durchgangskanals ist der betriebsbedingten Fördermenge dabei derart angepasst, dass der Durchgangskanal nur entlang der Achse der Abscheidekammer seine lichte Weite ändert. Mit anderen Worten ist der Durchgangskanal zwischen Abscheidekammer und Hochdruckkammer an das betriebsgemäß erforderliche Fördervolumen des Kältemittels derart angepasst, dass das geförderte Fluid die Abscheidekammer mit nur geringer Wirbelbildung durchströmt.The passage is particularly advantageous slot-like recess of the partition. The shape of the passage channel has, in an expedient embodiment, essentially a rectangular cross-sectional shape. In one conceivable embodiment, the cross-sectional shape of the through-channel is elliptical or oval. The shape of the passage channel is the operating flow rate adjusted so that the passage only changes its inside width along the axis of the deposition chamber. In other words, the through-channel between the deposition chamber and the high-pressure chamber is adapted to the operating volume of the refrigerant required in such a way that the pumped fluid flows through the separation chamber with only slight vortex formation.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die Abscheidekammer zwischen einer dem Verdichterteil zugewandten Innenwandung des Gehäusebodens und der Hochdruckkammer gebildet, wobei die Abscheidekammer zumindest teilweise axial in die Hochdruckkammer hineinragt. Dadurch ist eine besonders platzsparende und materialsparende Ausführungsform gebildet. In an expedient development, the separation chamber is formed between an inner wall of the housing bottom facing the compressor part and the high-pressure chamber, the deposition chamber projecting at least partially axially into the high-pressure chamber. As a result, a particularly space-saving and material-saving embodiment is formed.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gehäuseboden eine die Abscheidekammer axial überrangende Ringwand unter Bildung eines inneren und eines äußeren Ringbereichs auf. Der Durchgangskanal von der Hochdruckkammer in die Abscheidekammer ist im inneren Ringbereich in Richtung des Auslasses radial versetzt angeordnet, so dass der Fluidstrom besonders vorteilhaft entlang eines zyklonartigen Wegs um den Abscheider der Abscheidekammer geführt wird. Insbesondere ist dadurch eine verbesserte Abtrennung des Schmiermittels vom Kältemittel erreicht.In a preferred embodiment, the housing bottom has an annular wall which axially overhangs the deposition chamber, forming an inner and an outer annular region. The through-channel from the high-pressure chamber into the separation chamber is arranged radially offset in the inner ring region in the direction of the outlet, so that the fluid flow is guided particularly advantageously along a cyclone-like path around the separator of the deposition chamber. In particular, this achieves improved separation of the lubricant from the refrigerant.
Des Weiteren liegt das Verdichterteil geeigneter Weise auf der Ringwand auf. Die Hochdruckkammer ist dabei durch den Gehäuseboden und die Ringwand sowie durch das Verdichterteil gebildet. Insbesondere sind zusätzliche, abdichtende Elemente der Hochdruckkammer nicht nötig, was platzsparend und strömungstechnisch besonders vorteilhaft ist.Furthermore, the compressor part suitably rests on the annular wall. The high-pressure chamber is formed by the housing bottom and the annular wall and by the compressor part. In particular, additional, sealing elements of the high pressure chamber are not necessary, which is space-saving and fluidic particularly advantageous.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die besonders geeignete Anordnung und Ausgestaltung des Durchgangskanals unter Berücksichtigung des erforderlichen Fördervolumens die Wirbelbildung des Fluidstroms in der Abscheidekammer erheblich reduziert wird. Dabei ist insbesondere die Querschnittsform des Durchgangskanals derart angepasst, dass zum Zwecke eines vorteilhaften Einströmverhaltens die lichte Weite des Durchgangskanals die Spaltbreite des zwischen der Abscheidekammer und dem Abscheider gebildeten Ringraums (Ringspalt) nicht überschreitet und entlang der Achse der Abscheidekammer vorteilhafter Weise länglich ausgebildet ist.The advantages achieved by the invention are in particular that the vortex formation of the fluid flow in the deposition chamber is considerably reduced by the particularly suitable arrangement and design of the through-channel, taking into account the required delivery volume. In particular, the cross-sectional shape of the through-channel is adapted such that for the purpose of advantageous Einströmverhaltens the clear width of the through-channel does not exceed the gap width of the annular space formed between the separation chamber and the separator (annular gap) and is advantageously elongated along the axis of the deposition chamber.
In Folge der verminderten Wirbelbildung trennt sich das Schmiermittel verbessert von dem Kältemittel ab und wird nicht in den Kältemittelkreislauf weitergeleitet, weshalb eine bessere Wärmeübertragung zwischen den Wärmetauschern und dem Kältemittel im Kältemittelkreislauf gegeben ist. Des Weiteren ist auf Grund der verbesserten Abtrennung die Schmierung des Verdichterteils durch das abgetrennte und rückgeführte Schmiermittel verbessert, woraus eine verringerte Abnutzung und somit eine erhöhte Lebensdauer des Verdichters folgt. Zudem ist der Wirkungsgrad des Verdichters verbessert.As a result of the reduced vortex formation, the lubricant separates from the refrigerant improved and is not forwarded in the refrigerant circuit, which is why there is better heat transfer between the heat exchangers and the refrigerant in the refrigerant circuit. Furthermore, due to the improved separation, the lubrication of the compressor part is improved by the separated and recycled lubricant, resulting in a reduced wear and thus an increased life of the compressor follows. In addition, the efficiency of the compressor is improved.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 einen Längsschnitt eines Verdichters mit einem Gehäuse sowie mit einem Verdichterteil und gehäusebodenseitig einer Abscheidevorrichtung, -
2 in einer Draufsicht das Verdichtergehäuse mit Blick auf die bodenseitige Abscheidevorrichtung mit einem Durchgangskanal mit langlochartiger Querschnittsform, -
3 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in2 die Abscheidevorrichtung und den Strömungspfad eines Fluids durch den Durchgangskanal und in der Abscheidevorrichtung, und -
4 die Schnittdarstellung aus3 mit zur Mittelachse der Abscheidevorrichtung versetztem Durchgangskanal und ohne den Strömungspfad des Fluids in der Abscheidevorrichtung.
-
1 a longitudinal section of a compressor with a housing and with a compressor part and housing bottom side of a separation device, -
2 in a plan view of the compressor housing with a view of the bottom-side separator with a passageway with slot-like cross-sectional shape, -
3 in a sectional view taken along the line III-III in2 the separator and the flow path of a fluid through the passageway and in the separator, and -
4 the sectional view3 with the central axis of the separation device offset passage and without the flow path of the fluid in the separator.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided in all figures with the same reference numerals.
Der in
Innerhalb des Verdichters
Das Verdichtergehäuse
In den Gehäuseboden
Das abgeschiedene Schmiermittel
Die Axialrichtung der Abscheidevorrichtung
Des Weiteren weist der Gehäuseboden
Die Abscheidekammer
Das Fluid
Die
Des Weiteren weist das Verdichtergehäuse
Die Abscheidekammer
Dabei weist der Durchgangskanal
Der durch die lichte Fläche des Durchgangskanals
Zur Vermeidung unerwünschter Wirbelbildung strömt das Fluid
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. On the contrary, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Verdichtercompressor
- 44
- Verdichtergehäusecompressor housing
- 66
- Gehäusebodencaseback
- 88th
- Verdichterteilcompressor part
- 8a8a
- erstes Verdichterelementfirst compressor element
- 8b8b
- zweites Verdichterelementsecond compressor element
- 1010
- Wellenzapfenshaft journal
- 1212
- Motorwellemotor shaft
- 1414
- Abscheidevorrichtungseparating
- 1616
- Auslassoutlet
- 1818
- Abscheidekammerdeposition
- 2020
- Abscheiderseparators
- 2626
- Schmiermittelreservoirlubricant reservoir
- 2727
- DurchgangskanalThrough channel
- 2828
- Drosselthrottle
- 3030
- Schmiermittelkanallubricant channel
- 3232
- Wälzlagerroller bearing
- 3434
- Ringwandring wall
- 3636
- innerer Ringbereichinner ring area
- 3838
- äußerer Ringbereichouter ring area
- 4040
- HochdruckkammerHigh-pressure chamber
- 4141
- Innenwandung des GehäusebodensInner wall of the housing bottom
- 4444
- Zwischenwandpartition
- 4646
- Einlassinlet
- 4747
- VerdichterteilkammerCompressor part chamber
- 4848
- VerdichterteilauslassVerdichterteilauslass
- 4949
- Flanschflächeflange
- 5050
- Schraubenaufnahmenscrew mounts
- 5555
- Innenwandung des DurchgangskanalsInner wall of the passageway
- 55a55a
- achsennahe Seite der Innenwandungnear-axis side of the inner wall
- 55b55b
- achsenferne Seite der InnenwandungAxially distant side of the inner wall
- 5656
- Innenwandung der AbscheidekammerInner wall of the deposition chamber
- 5858
- Ringspaltannular gap
- 6060
- Strömungspfad des Fluids Flow path of the fluid
- AA
- Axialrichtung des VerdichtergehäusesAxial direction of the compressor housing
- Ee
- Einströmrichtunginflow
- FF
- Fluidfluid
- KK
- Kältemittelrefrigerant
- SS
- Schmiermittellubricant
- MM
- Mittelachse des AbscheidersCenter axis of the separator
- RR
- Radialrichtung des VerdichtergehäusesRadial direction of the compressor housing
- XX
- Axialrichtung/Mittelachse der AbscheidevorrichtungAxial direction / center axis of the separator
- YY
- Radialrichtung der Abscheidevorrichtung senkrecht zur EinströmrichtungRadial direction of the separator perpendicular to the direction of flow
- ZZ
- Radialrichtung der Abscheidevorrichtung parallel zur EinströmrichtungRadial direction of the separator parallel to the direction of flow
- aa
- lichte Weiteclear width
- bb
- Spaltbreitegap width
- cc
- Abstand/VersatzSpacing / offset
- dd
- Radius der Innenwandung der AbscheidekammerRadius of the inner wall of the deposition chamber
Claims (11)
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