KÄLTEMITTELKOMPRESSOR

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kompressorfamilie mit Kältemittelkompressoren unterschiedlicher Kälteleistung, wobei jeder Kältemittelkompressor eine elektrische Antriebseinheit, ein Zylindergehäuse, eine von der elektrischen Antriebseinheit antreibbare Kurbelwelle sowie einen von der Kurbelwelle angetriebenen, im Zylindergehäuse geführten, das Kältemittel verdichtenden, Kolben umfasst, wobei das Zylindergehäuse das Hauptlager für die Kurbelwelle aufweist, wobei die elektrische Antriebseinheit eines jeden Kältemittelkompressors der Kompressorfamilie in Abhängigkeit der Kälteleistung eine unterschiedliche, sich aus der Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit sowie aus der Bauhöhe des Zylindergehäuses zusammensetzende Gesamtbauhöhe aufweist.

Stand der Technik

[0002] Solche Kältemittelkompressoren sind hinlänglich bekannt und kommen vorwiegend im Haushaltsbereich, beispielsweise Kühlschränken oder Gefriertruhen zum Einsatz. Sie sind in einem hermetisch abgedichteten Außengehäuse angeordnet und Teil eines Kältemittelkreislaufes, in welchem der Kältemittelkompressor ein gasförmiges Kältemittel verdichtet, das aus einem Verdampfer der Kolben/Zylindereinheit zugeführt wird. Beim Verdichten des Kältemittels steigen Druck und Temperatur an. In der Folge wird das Kältemittel in einem Kondensator in den flüssigen Zustand übergeführt und schließlich durch ein Expansionsventil dem Verdampfer zugeführt, wo es wieder verdampft. Die hierzu notwendige Verdampfungswärme wird der Umgebung bzw. einem Kühlraum entzogen, der dadurch gekühlt wird. Schließlich wird das gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer wieder der Kolben/Zylindereinheit zugeführt und durchläuft einen neuen Verdichtungs- und Expansionszyklus.

[0003] Je nach Anforderungen werden solche Kältemittelkompressoren mit unterschiedlichen Kälteleistungen angeboten. Der die Kälteleistung eines Kältemittelkompressors wesentlich bestimmende Bauteil ist dabei der zum Einsatz kommende elektrische Antrieb. Je größer die Kälteleistung, desto größer ist die Bauhöhe des zum Einsatz kommenden elektrischen Antriebs. Aber auch der Hubraum und damit die Kolbengröße variieren sowie der Hub selbst und tragen somit zu unterschiedlichen Kälteleistungen bei.

[0004] Die Gesamtbauhöhe eines Kältemittelkompressors wird im wesentlichen bestimmt durch die Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit und die Bauhöhe des auf der elektrischen Antriebseinheit befestigten Zylindergehäuses. Während die Bauhöhe des Zylindergehäuses in der Regel konstant gehalten wird und nur der Zylinderdurchmesser und der Zylinderhub in Abhängigkeit der Kälteleistung geringfügig variiert, variiert die Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit in Abhängigkeit der Kälteleistung merkbar. Bei der elektrischen Antriebseinheit handelt es sich in der Regel um einen Einphasenasynchronmotor, der aus einem Rotor und einem Stator samt Wicklungspaketen besteht, wobei der Stator als Blechpaket ausgebildet ist, das die Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit wesentlich beeinflusst, wie in weiterer Folge noch detaillierter ausgeführt wird.

[0005] Der Kältemittelkompressor selbst ist in einem hermetisch dichten Außengehäuse angeordnet, in welches eine Saugleitung mündet, die das Kältemittel zum Zylinder führt, sowie von welchem eine Druckleitung wegführt, die das verdichtete Kältemittel zum Kondensator leitet. Des weiteren befindet sich am hermetisch dichten Gehäuse ein Anschlussflansch für elektrische Leitungen um die Antriebseinheit im Inneren mit Strom zu versorgen.

[0006] Am Boden eines betriebsbereiten Außengehäuses befindet sich ein Ölsumpf zur Schmierung der beweglichen Teile des Kältemittelkompressors. Die Ölförderung zu den Schmierstellen erfolgt aufgrund der Drehung der Kurbelwelle selbst, die zu diesem Zwecke zwei mit unterschiedlichen Ölfördermitteln (Ölförderspindel, exzentrische Bohrung) versehene Abschnitte aufweist.

[0007] Mehrere Kältemittelkompressoren mit einer Vielzahl an identischen Bauteilen werden als Kompressorfamilie bezeichnet. Die einzelnen Mitglieder einer Kompressorfamilie unterscheiden sich untereinander durch die Kälteleistung und/oder durch den Wirkungsgrad und somit hauptsächlich durch die zum Einsatz kommende elektrische Antriebseinheit. Außengehäuse, Kurbelwelle, Zylindergehäuse, etc. sind somit identisch bzw. nahezu identisch (Ausnahmen: Zylinderbohrungsdurchmesser, Hub, sowie diverse Montagefreistellungen), um eine wirtschaftliche Erzeugung zu ermöglichen.

[0008] Bei bekannten Kältemittelkompressoren mit unterschiedlicher Kälteleistung würde sich innerhalb einer Kompressorfamilie somit aufgrund der unterschiedlichen Bauhöhen der elektrischen Antriebseinheiten jeweils eine unterschiedliche Gesamthöhe jedes einzelnen Kältemittelkompressoren ergeben. Dies würde bei kleinen elektrischen Antriebseinheiten dazu führen, dass das auf der elektrischen Antriebseinheit angeordnete Zylindergehäuse tiefer im Außengehäuse angeordnet wäre und die Gefahr bestünde, dass sich die Gesamtbauhöhe so stark verringert, dass der Kältemittelkompressor im Außengehäuse umfallen oder zumindest kippen könnte, was wiederum zur Folge hätte, dass auch das Außengehäuse entsprechend verkleinert werden müsste, was aus den erwähnten wirtschaftlichen Gründen nicht akzeptabel ist.

[0009] Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, Höhenausgleichselemente vorzusehen, welche die unterschiedlichen Bauhöhen der elektrischen Antriebseinheiten von Kältemittelkompressoren einer Kompressorfamilie ausgleichen, um die Gesamtbauhöhe der einzelnen Kältemittelkompressoren konstant zu halten und stets das gleiche Außengehäuse verwenden zu können.

[0010] Bei diesen bekannten Höhenausgleichselementen handelt es sich in der Regel um an der Unterseite des Blechpaktes angebrachte Auflagerelemente samt Federn, die je nach Bauhöhe des Blechpaktes unterschiedliche Höhen aufweisen. Je kleiner die zum Einsatz kommende elektrische Antriebseinheit nun ist, desto insgesamt höher müssen die Höhenausgleichselemente ausgebildet sein, um die Gesamtbauhöhe des Kältemittelkompressors im wesentlichen konstant zu halten, wobei sowohl Federn als auch Auflagerelemente in deren Bauhöhe variieren können, um die Gesamthöhe der Höhenausgleichselemente zu verändern.

[0011] Neben der Beibehaltung der Gesamthöhe der Kältemittelkompressoren innerhalb einer Kompressorenfamilie ermöglichen es die Höhenausgleichselemente aber auch, stets identische Kurbelwellen für jedes Mitglied einer Kompressorfamilie verwenden zu können, indem sie das Zylindergehäuse, welches das Hauptlager für die Kurbelwelle aufweist stets in gleichem Abstand zum Boden des Außengehäuses halten, unabhängig von der Höhe der zwischen Zylindergehäuse und Boden des Außengehäuses angeordneten elektrischen Antriebseinheit. Somit können stets gleichlange Kurbelwellen zum Einsatz kommen. Ohne den Höhenausgleich müssten aufgrund des geringeren Abstandes zwischen Zylindergehäuse und Boden des Außengehäuses bei Kältemittelkompressoren mit kleineren elektrischen Antriebseinheiten auch kürzere Kurbelwellen zum Einsatz kommen.

[0012] Unter diesen Randbedingungen versucht man stets bei der Dimensionierung eines Kältemittelkompressors die Dimensionierung der Hauptlagerlänge so vorzunehmen, dass diese so lange wie möglich ausgebildet ist, um die Lagerbelastung so gering wie möglich zu halten. Ebenso wie bei der gesamten Kurbelwelle gilt auch bei der Hauptlagerlänge, dass innerhalb einer Kompressorfamilie aus wirtschaftlichen Gründen die gleiche Hauptlagerlänge vorgesehen ist, so dass die Bearbeitung des Hauptlagers bei jeder Kurbelwelle einer Kompressorfamilie auf die gleiche Art und Weise erfolgen kann.

[0013] Als nachteilig dabei hat sich bei bekannten Kältemittelkompressoren bzw. Kompressorfamilien mit unterhalb der elektrischen Antriebseinheit angeordneten Höhenausgleichselementen jedoch erwiesen, dass aufgrund der Tatsache, dass die elektrische Antriebseinheit nur nach unten in Richtung des Bodens des Außengehäuses wachsen kann, die Hauptlagerlänge nur begrenzt dimensionierbar ist und beim jeweils größten Kompressor einer Kompressorfamilie zwar eine größere Hauptlagerlänge theoretisch möglich wäre, diese aber bei einem Kompressor derselben Kompressorfamilie mit kleinerer elektrischer Antriebseinheit zu wenig Raum an der Kurbelwelle für den Schrumpfsitz zwischen Kurbelwelle und Rotor freilassen würde.

[0014] Somit kann, obwohl wünschenswert und bei größeren elektrischen Antriebseinheiten auch prinzipiell möglich, das Hauptlager nicht noch weiter verlängert werden und damit die Lagerbelastung nicht noch weiter gesenkt werden.

[0015] Gleichzeitig, da bekannte Kältemittelkompressoren einer Kompressorfamilie nur nach unten wachsen können, muss für die Unterbringung der größeren elektrischen Antriebseinheit, zwischen Hauptlager der Kurbelwelle und Ölsumpf, auch das Hauptlager, insbesondere das untere Hauptlager ausreichend hoch innerhalb des Gehäuses angeordnet werden. Der sich unterhalb des unteren Hauptlager befindliche Abschnitt der Kurbelwelle muss daher ausreichende Länge aufweisen, um dennoch in den Ölsumpf am Boden des Außengehäuses eintauchen zu können, um das Öl an die Schmierstellen zu fördern.

[0016] In diesem unteren Abschnitt der Kurbelwelle erfolgt jedoch die Ölförderung aufgrund einer exzentrischen Bohrung in der Kurbelwelle, in welcher das Öl aus dem Ölsumpf aufgrund der Drehung der Kurbelwelle in Richtung Lagerabschnitt wandert. Die Förderleistung der exzentrischen Bohrung nimmt jedoch mit zunehmender Länge der exzentrischen Bohrung ab, so dass es hier bei besonders großen und damit hohen elektrischen Antriebseinheiten, zur Beeinträchtigung der Ölversorgung des Lagerabschnittes der Kurbelwelle sowie des Pleuels samt Kolben kommen kann.

[0017] Die DE 31 34 218 A1 offenbart ein auf einem Rahmenelement aufgesetztes Zylindergehäuse. Das Hauptlager für die Kurbelwelle wird vom Rahmenelement ausgebildet, wobei das Rahmenelement direkt am Blechpaket des E-Motors angeschraubt ist.

[0018] Ähnliche Bauweisen sind in der EP 0 507 091 A und in der US 2004/057850 A1 verwirklicht.

[0019] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und Kältemittelkompressoren für eine Kompressorfamilie der eingangs erwähnten Art vorzusehen, die unabhängig von der Bauhöhe der zum Einsatz kommenden elektrischen Antriebseinheit eine stabile Ölversorgung der beweglichen Teile gewährleisten, indem die Pumphöhe zum Lagerabschnitt der Kurbelwelle stets so gering wie möglich gehalten wird.

[0020] Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kompressorfamilie der eingangs erwähnten Art vorzusehen, bei welcher bei jedem Familienmitglied, unabhängig von der Kälteleistung, stets die größtmögliche Hauptlagerlänge, die sich an der größten zum Einsatz kommenden elektrischen Antriebseinheit orientiert, ausgeführt werden kann.

[0021] Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung Kältemittelkompressoren für eine Kompressorfamilie der eingangs erwähnten Art vorzusehen, die unabhängig von der Bauhöhe der zum Einsatz kommenden elektrischen Antriebseinheit stets eine im wesentlichen konstante Bauhöhe aufweisen.

[0022] Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht, in dem bei einer Kompressorfamilie, wobei jeder Kältemittelkompressor der Kompressorfamilie eine elektrische Antriebseinheit, ein Zylindergehäuse, eine von der elektrischen Antriebseinheit antreibbare Kurbelwelle, wobei das Zylindergehäuse das Hauptlager für die Kurbelwelle aufweist und einen von der Kurbelwelle angetriebenen, im Zylindergehäuse geführten, das Kältemittel verdichtenden Kolben umfasst und wobei die elektrische Antriebseinheit eines jeden Kältemittelkompressors der Kompressorfamilie in Abhängigkeit der Kälteleistung und des Wirkungsgrades eine sich aus der Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit sowie aus der Bauhöhe des Zylindergehäuses (ohne Höhenausgleichselemente) zusammensetzende unterschiedliche Bauhöhe aufweist, vorgesehen ist, dass zwischen der elektrischen Antriebseinheit und dem Zylindergehäuse eines jeden Kältemittelkompressors mindestens ein Höhenausgleichselement angeordnet ist. Dadurch kann der Abstand zwischen der Unterkante des die Bauhöhe definierenden Abschnittes des elektrischen Antriebs und der Achse des Zylindergehäuses bei jedem Kompressor im wesentlichen identisch eingestellt und die Gesamtbauhöhe konstant gehalten werden und es ist möglich, die elektrische Antriebseinheit nach oben in Richtung Zylindergehäuse wachsen zu lassen und gleichzeitig das Hauptlager so tief wie möglich in der Nähe des Ölsumpfes anzuordnen. Die Dimensionierung der Hauptlagerlänge kann in diesem Fall dann aufgrund der größten elektrischen Antriebseinheit erfolgen und so die Lagerbelastung und Reibungsverluste innerhalb einer Kompressorfamilie minimiert werden.

[0023] Dabei ist bei jedem Kältemittelkompressor der Kompressorfamilie mit einer elektrischen Antriebseinheit, einem Zylindergehäuse, einem von der elektrischen Antriebseinheit antreibbaren Kurbelwelle, wobei das Zylindergehäuse das Hauptlager für die Kurbelwelle aufweist und einem von der Kurbelwelle angetriebenen, im Zylindergehäuse geführten, das Kältemittel verdichtenden Kolben vorgesehen, dass zwischen Zylindergehäuse und elektrischer Antriebseinheit mindestens ein Höhenausgleichselement angeordnet ist, um innerhalb einer Kompressorfamilie mit Antriebseinheiten unterschiedlicher Bauhöhe eine Gesamtbauhöhe von Zylindergehäuse und der jeweiligen Antriebseinheit nahezu identisch zu halten. Dadurch ist es möglich, die elektrische Antriebseinheit nach oben in Richtung Zylindergehäuse wachsen zu lassen und gleichzeitig das Hauptlager so tief wie möglich in der Nähe des Ölsumpfes anzuordnen. Die Dimensionierung der Hauptlagerlänge kann in diesem Fall dann aufgrund der größten elektrischen Antriebseinheit erfolgen und so die Lagerbelastung bzw. die Verluste durch Reibung innerhalb einer Kompressorfamilie minimiert werden.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung handelt es sich bei dem die Bauhöhe des elektrischen Antriebs definierenden Abschnitt um die Höhe des Blechpakets des Stators.

[0025] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist das Zylindergehäuse mindestens einen Aufstandsflansch auf, welcher an mindestens einer korrespondierenden Aufstandsfläche der elektrischen Antriebseinheit befestigt ist, wobei das mindestens eine Höhenausgleichselement zwischen dem Aufstandsflansch und der Aufstandsfläche angeordnet ist.

[0026] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung handelt es sich bei der elektrischen Antriebseinheit um einen Einphasensynchronmotor und bei der Aufstandsfläche um das Blechpaket des Stators des Einphasensynchronmotors.

[0027] Aufstandsflansch, Aufstandsfläche und Höhenausgleichselement sind dabei bevorzugterweise mittels einer Verschraubung miteinander verbunden, die vorzugsweise in einer Bohrung oder in einer anderen Art von Freistellung des Höhenausgleichselementes geführt ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0028] Im Anschluss erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt:

Fig.1

einen Kältemittelkompressor gemäß dem Stand der Technik in isometrischer Ansicht

Fig.2

einen Kältemittelkompressor nach dem Stand der Technik in Schnittansicht

Fig.3

einen Kältemittelkompressor mit großer Kälteleistung und großer Antriebseinheit gemäß dem Stand der Technik

Fig.4

einen Kältemittelkompressor mit geringerer Kälteleistung, kleiner Antriebseinheit gemäß dem Stand der Technik

Fig.5

eine schematische Ansicht eines Kältemittelkompressors nach dem Stand der Technik gemäß Fig.3

Fig.6

eine schematische Ansicht eines Kältemittelkompressors nach dem Stand der Technik gemäß Fig.4

Fig.7

eine Kurbelwelle im Detail

Fig.8

eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältemittelkompressors mit kleiner Antriebseinheit

Fig.9

eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältemittelkompressors mit größerer Antriebseinheit

Fig.10

eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters

Fig.11

eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Höhenausgleichelementes

Fig.12

eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Höhenausgleichelementes

Fig.13

eine Detailschnittansicht eines erfindungsgemäßen Höhenausgleichelementes

Fig.14

eine isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Höhenausgleichelementes

Ausführungsbeispiel der Erfindung

[0029] Fig. 1 zeigt einen Kältemittelkompressor gemäß dem Stand der Technik in isometrischer Darstellung bestehend aus einem Zylindergehäuse 1 und einer elektrischen Antriebseinheit, von der in Fig. 1 das Blechpaket 2 sowie die Wickelköpfe 3a,3b schematisch gezeichnet sind, sowie Höhenausgleichselemente von denen die Spiralfederelemente 4 sichtbar sind, welche auch für eine elastische Lagerung des Kältemittelkompressors dienen. Zwecks Übersichtlichkeit wurde das Außengehäuse in Fig. 1 nicht gezeichnet.

[0030] Das Zylindergehäuse 1 weist mehrere Aufstandsflansche 5 auf, welche sich in Richtung Kurbelwellenachse 6 erstrecken und auf dem Bleckpaket 2 aufstehen. Zylindergehäuse 1 und Blechpaket 2 sind über in Fig. 1 nicht ersichtliche Schrauben miteinander fix verbunden, die von unten das Blechpaket 2 durchdringen und in in den Aufstandflanschen 5 vorhandenen, eine Gewinde aufweisende Bohrungen enden.

[0031] Fig.2 zeigt eine Schnittansicht eines Kältemittelkompressors gemäß Fig.1 samt Außengehäuse 10, welches sich aus zwei hermetisch dicht miteinander verbundenen Gehäusehälften 10a,10b zusammensetzt. Fig.2 zeigt auch die den Kolben 12 über ein Pleuel 13 antreibende Kurbelwelle 11. Diese ist in einem als Hauptlager 14 bezeichneten Abschnitt des Zylindergehäuses 1 gelagert und an einem Rotor 15 der elektrischen Antriebseinheit vorzugsweise mittels Presssitz befestigt.

[0032] Des weiteren ist in Fig.2 ein am Außengehäuse 10 befestigter Anschlussflansch 16 für elektrische Leitungen ersichtlich, ein am Zylinderkopf angeordneter Saugschalldämpfer 17 sowie Aufstandsfüße 19, die zum Fixieren des Außengehäuses 10 an einer externen Aufstandsfläche dienen.

[0033] Fig.3 zeigt eine Schnittansicht eines Kältemittelkompressors nach dem Stand der Technik, wobei die obere Hälfte des Außengehäuses 10a weggelassen wurde. Gut erkennbar sind nunmehr die Bohrungen 7 im Blechpaket 2 sowie in den Aufstandsflanschen 5, sowie die darin verlaufenden Schrauben, die zur Verbindung von Blechpaket 2 und Zylindergehäuse 1 dienen.

[0034] Wie sofort ersichtlich, setzt sich die Gesamtbauhöhe H₁ des Kältemittelkompressors zusammen aus der Bauhöhe H_z1 des Zylindergehäuses 1, welche sich vom untersten Ende der Aufstandsflansche 5 bis zur Kolbenachse 24 erstreckt, sowie der Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit, die bestimmt ist durch die Bauhöhe H_e1 des Blechpaketes 2, weswegen in weiterer Folge Blechpaket und elektrische Antriebseinheit synonym benutzt werden.

[0035] Wie insbesondere auch aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Außengehäuse 10 so auf den Kältemittelkompressor abgestimmt, dass die obere Gehäusehälfte 10a knapp oberhalb des Zylindergehäuses 1 verläuft und im Bereich des elektrischen Anschlussflansches 16 in Richtung desselben hinuntergezogen verläuft. Um für Kältemittelkompressoren unterschiedlicher Kälteleistung einer Kompressorenfamilie nicht unterschiedliche Außengehäuse 10 fertigen zu müssen, ist das Außengehäuse einer Kompressorenfamilie stets nach demjenigen Kältemittelkompressor mit der größten Leistung dimensioniert.

[0036] Dabei wird danach getrachtet, dass auch Kältemittelkompressoren mit geringerer Leistung und damit geringerer Bauhöhe innerhalb des Außengehäuses 10 stets eine im wesentlichen identische Position einnehmen, um den Anschluss der elektrischen Leitungen sowie der Druck- und Saugleitung bzw. die Positionierung des Saugschalldämpfers nicht ebenfalls abändern zu müssen bzw. um ein Umkippen oder Herausgleiten aus der inneren Aufständerung dieser kleineren Kompressoren innerhalb des Gehäuse aufgrund von Vibrationen oder Beschleunigungen während des Transports zu verhindern.

[0037] Zu diesem Zweck sind Höhenausgleichselemente vorgesehen, beispielsweise in Form von Auflagerelementen 8 bzw. 9, die von einem Spiralfederelement 4 umgeben sind, die unterhalb der elektrischen Antriebseinheit 2 angeordnet sind, beispielsweise an der Unterseite des Blechpaketes 2 und auf welchen der Kältemittelkompressor lagert.

[0038] Die Höhe eines Höhenausgleichselementes setzt sich somit zusammen aus der sich unter Belastung durch den Kältemittelkompressor einstellenden Gesamthöhe der Auflagerelemente 8,9 samt umgebenden Spiralfederelement 4.

[0039] Fig. 4 zeigt einen von der Bauart gleichen Kältemittelkompressor wie Fig.3 gemäß dem Stand der Technik jedoch mit geringerer Kälteleistung. Erkennbar ist dies einerseits an der geringeren Bauhöhe H_e2 des Blechpakets 2 sowie der aufgrund des unterschiedlichen Bohrungsdurchmessers geringeren Bauhöhe H_z2 des Zylindergehäuses 1 und somit einer geringeren Gesamtbauhöhe H₂. Um die Position der Kolbenachse 24 innerhalb des Außengehäuses 10 gleich jener des in Fig.3 dargestellten Kältemittelkompressors zu halten, sind Höhenausgleichselemente, aufgebaut aus den Auflagerelementen 8,9 sowie den Spiralfederelementen 4, gleicher Bauart wie in Fig. 3 beschrieben, vorgesehen, jedoch mit dem Unterschied, dass diese eine größere Bauhöhe H_h2 aufweisen als die Bauhöhe H_h1 der der die Höhenausgleichselemente bildenden Bauteile 4,8,9 in Fig.3.

[0040] Fig.5 zeigt eine rein schematische Ansicht eines Kältemittelkompressors nach dem Stand der Technik gemäß Fig.3 mit größter elektrischer Antriebseinheit 2 einer Kompressorenfamilie und Fig. 6 mit kleinster elektrischer Antriebseinheit 2 derselben Kompressorenfamilie. Wie sofort ersichtlich sind Hauptlagerlänge H_L und Lagerbreite B_L in beiden Fällen identisch, so dass die größere elektrische Antriebseinheit 2 der Fig. 5 den Abstand zwischen Kompressor und Ölsumpf 19 verkleinert, da die Gesamthöhe H_Ges des Kältemittelkompressors ja durch die Höhe des Außengehäuses limitiert ist.

[0041] Wie aus Fig.5 ebenfalls ersichtlich könnte die Hauptlagerlänge H_L dieses Kompressors vergrößert werden und somit die Lagerbelastung gesenkt werden oder aber die Lagerbelastung beibehalten aber die Reibungsverluste reduziert werden. Die Presssitzlänge P_L der Befestigung des Rotors 15 an der Kurbelwelle 11 würde in diesem Fall dann kleiner werden, wäre aber immer noch ausreichend dimensioniert bzw. mit anderen Worten ist die Presssitzlänge P_L in Fig.5 unnötig groß und es wäre vorteilhaft die Hauptlagerlänge H_L zu vergrößern, um die Lagerkräfte zu verringern und kleinere Reibungsverluste zu erzielen.

[0042] Würde man die Hauptlagerlänge H_L jedoch vergrößern, könnte bei kleineren Kompressoren derselben Kompressorfamilie wie in Fig.6 gezeigt, die erforderliche kleinstmögliche Presssitzlänge P_Lmin nicht eingehalten werden.

[0043] Die Ölförderhöhe H_oel (ohne Eintauchtiefe E_t) zum unteren Hauptlager 18 ist daher bei bekannten Kältemittelkompressoren unnötig hoch, um Raum für die größte elektrische Antriebseinheit 2 einer Kompressorenfamilie bereit zu halten, obwohl, wie in Fig.6 ersichtlich, das untere Hauptlager 18 durchaus näher in Richtung Ölsumpf 19 angeordnet werden könnte.

[0044] Fig.7 zeigt, zum besseren Verständnis, eine Kurbelwelle im Detail mit unterem Hauptlager 18 und oberem Hauptlager 20, sowie der Öleintrittsbohrung 21, die stets im Ölsumpf 19 eingetaucht ist und das Öl zum unteren Hauptlager 18 befördert, von wo es über eine Ölförderspindel 22 zum oberen Hauptlager 20 und in weiterer Folge zum Ölaustritt 23 befördert wird.

[0045] Wie bereits erwähnt, wird das Öl zwischen Öleintrittsbohrung 21 und unterem Hauptlager 18 über eine exzentrische Bohrung innerhalb der Kurbelwelle 11 befördert, wobei die Förderhöhe, also der Abstand zwischen Ölteintrittsbohrung 21 und Hauptlager 18 begrenzt ist und unter anderem vom Durchmesser der Kurbelwelle 11 abhängt.

[0046] Fig.8 zeigt rein schematisch einen erfindungsgemäßen Kältemittelkompressor, der sich von den in den Fig.5 und 6 gezeigten Kältemittelkompressoren nach dem Stand der Technik dadurch unterscheidet, dass zwischen Zylindergehäuse 1 und elektrischer Antriebseinheit 2 mindestens ein erfindungsgemäßes Höhenausgleichselement 26 angeordnet ist und die Kompressorlagerelemente 25 bei jedem Kältemittelkompressor derselben Kompressorenfamilie stets identisch sind, was deren Höhe H_h3 betrifft, so dass der Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Statorpaketes 2 zum Boden des Außengehäuses 10 stets der Gleiche ist.

[0047] Fig.8 zeigt dabei rein beispielhaft einen Kältemittelkompressor mit der kleinsten elektrischen Antriebseinheit 2 einer Kompressorenfamilie. Um die Gesamthöhe H_Ges für jeden Kältemittelkompressor dieser Kompressorenfamilie im wesentlichen konstant zu halten, sind die Höhenausgleichselemente 26 vorgesehen.

[0048] Ein solcher erfindungsgemäßer Kältemittelkompressor kann aufgrund der Anordnung der Höhenausgleichselemente 26 nur nach oben wachsen, dh. eine größere elektrische Antriebseinheit 2 verringert den Abstand zwischen der unteren Oberfläche des Statorpaketes 2 zum Boden des Außengehäuses 10 nicht.

[0049] Fig.9 zeigt ebenfalls rein schematisch einen solchen Kältemittelkompressor mit der größten elektrischen Antriebseinheit einer Kompressorenfamilie. Höhenausgleichselemente 26 sind in diesem Fall nicht vorgesehen, da die größere elektrische Antriebseinheit 2 diesen Abstand überbrückt hat und nach oben gewachsen ist.

[0050] Das untere Hauptlager 18 kann daher so tief wie möglich im Außengehäuse 11 angeordnet werden, da lediglich dafür Sorge getragen werden muss, dass der Kompressor während des Betriebes, insbesondere beim Anfahren nicht an der Außengehäusewand 10 streift.

[0051] Gleichzeitig kann die Hauptlagerlänge H_L auf Basis der größten elektrischen Antriebseinheit 2 wie in Fig.9 dargestellt, dimensioniert werden, da die Presssitzlänge P_L unabhängig von der Größe der elektrischen Antriebseinheit 2 stets die Gleiche ist. Somit kann aber im Gegensatz zum Stand der Technik die Lagerbelastung eines jeden Kompressors einer Kompressorfamilie gesenkt werden.

[0052] Fig.10 zeigt eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters samt Höhenausgleichelemente 26, von welchen eines in Fig.11 beispielhaft in einer Detailansicht zu sehen ist. Aus dem Gesagten ergibt sich, dass das in Fig.11 beispielhaft dargestellte Höhenausgleichselement 26 unterschiedliche Form haben kann und es sich bei der dargestellten Form nur um eine von vielen möglichen Ausführungsformen handelt. Eine alternative Ausführungsform zeigt beispielsweise Fig.12 oder Fig.14.

[0053] Fig.13 zeigt eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Höhenausgleichselement 26 in montierter Position.

[0054] Fig.14 zeigt eine isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Höhenausgleichselements 26 ohne Bohrung aber mit Freistellung zur Aufnahme der Verbindungsschraube.

[0055] Die Abmessungen und Größenverhältnisse der einzelnen Bauteile zueinander sind rein schematisch dargestellt.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0056] 

1

Zylindergehäuse

2

Blechpaket der elektrischen Antriebseinheit

3

Wickelkopf

4

Spiralfederelement

5

Aufstandsflansch

6

Kurbelwellenachse

7

Bohrung im Blechpaket

8

Auflagerelement

9

Auflagerelement

10

Außengehäuse

11

Kurbelwelle

12

Kolben

13

Pleuel

14

Hauptlager

15

Rotor

16

Anschlussflansch für elektrische Leitungen

17

Saugschalldämpfer

18

unteres Hauptlager

19

Ölsumpf

20

oberes Hauptlager

21

Ölpumpe Eintrittsbohrung

22

Ölförderspindel

23

Ölaustritt

24

Kolbenachse

25

Kompressorlagerelement

26

erfindungsgemäßes Höhenausgleichselement

Ansprüche

1. Kompressorfamilie mit Kältemittelkompressoren unterschiedlicher Kälteleistung, wobei jeder Kältemittelkompressor eine elektrische Antriebseinheit (2), ein Zylindergehäuse (1), eine von der elektrischen Antriebseinheit (2) antreibbare Kurbelwelle (11) sowie einen von der Kurbelwelle (11) angetriebenen, im Zylindergehäuse (1) geführten, das Kältemittel verdichtenden, Kolben (12) umfasst, wobei das Zylindergehäuse (1) das Hauptlager für die Kurbelwelle (11) aufweist, wobei die elektrische Antriebseinheit (2) eines jeden Kältemittelkompressors der Kompressorfamilie in Abhängigkeit der Kälteleistung eine unterschiedliche, sich aus der Bauhöhe der elektrischen Antriebseinheit (He) sowie aus der Bauhöhe des Zylindergehäuses (Hz) zusammensetzende Gesamtbauhöhe (Hges) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der elektrischen Antriebseinheit (2) und dem Zylindergehäuse (1) eines jeden Kältemittelkompressors der Kompressorfamilie mindestens ein Höhenausgleichselement (26) angeordnet ist, um innerhalb der Kompressorfamilie mit Antriebseinheiten unterschiedlicher Bauhöhe eine Gesamtbauhöhe von Zylindergehäuse und der jeweiligen Antriebseinheit identisch zu halten.

2. Kompressorfamilie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem die Bauhöhe (He) der elektrischen Antriebseinheit (2) definierenden Abschnitt um die Höhe des Blechpaketes (2) des Stators handelt.

3. Kompressorfamilie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (1) mindestens einen Aufstandsflansch (5) aufweist, welcher an mindestens einer korrespondierenden Aufstandsfläche der elektrischen Antriebseinheit (2) befestigt ist und das mindestens eine Höhenausgleichselement (26) zwischen dem Aufstandsflansch (5) und der Aufstandsfläche angeordnet ist.

4. Kompressorfamilie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Antriebseinheit um einen Einphasensynchronmotor handelt und die Aufstandsfläche das Blechpaket (2) des Stators ist.

5. Kompressorfamilie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Aufstandsflansch (5), Höhenausgleichselement (26) und Aufstandsfläche miteinander verschraubt sind.

6. Kompressorfamilie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenausgleichselement (26) eine Bohrung oder Freistellung zur Aufnahme eines Befestigungselementes, vorzugsweise einer Schraube, aufweist.

Claims

1. Compressor family having refrigerant compressors of different refrigerating capacities, wherein each refrigerant compressor includes an electric drive unit (2), a cylinder housing (1), a crankshaft (11) which may be driven by the electric drive unit (2) and a piston (12), driven by the crankshaft (11) and guided in the cylinder housing (1), which piston (12) compresses the refrigerant, wherein the cylinder housing (1) has the main bearing for the crankshaft (11), wherein the electric drive unit (2) of each refrigerant compressor in the compressor family has a different overall height (H_ges) , composed of the height of the electric drive unit (H_e) and the height of the cylinder housing (H_z), depending on the refrigerating capacity, characterized in that at least one height compensation element (26) is situated between the electric drive unit (2) and the cylinder housing (1) of each refrigerant compressor in the compressor family, in order to achieve an identical overall height of cylinder housing and the respective electric drive unit within the compressor family having electric drive units of varying heights.

2. Compressor family according to Claim 1, characterized in that the section defining the height (H_e) of the electric drive unit (2) is the height of the core stack (2) of the stator.

3. Compressor family according to Claim 1 or 2,characterized in that the cylinder housing (1) has at least one contact flange (5) which is mounted on at least one corresponding contact surface of the electric drive unit (2), and the at least one height compensation element (26) is situated between the contact flange (5) and the contact surface.

4. Compressor family according to Claim 3, characterized in that the electric drive unit is a single phase asynchronous motor, and the contact surface is the core stack (2) of the stator.

5. Compressor family according to Claim 4, characterized in that the contact flange (5), height compensation element (26), and contact surface are screwed together.

6. Compressor family according to one of Claims 1 through 5, characterized in that the height compensation element (26) has a borehole or recess for accommodating a fastening element, preferably a screw.

Revendications

1. Famille de compresseurs composée de compresseurs de réfrigérant ayant différents rendements frigorifiques, dans laquelle chaque compresseur de réfrigérant possède une unité de moteur électrique (2), un corps de cylindre (1), un vilebrequin (11) pouvant être entraîné par l'unité de moteur électrique (2) et un piston (12) entraîné par le vilebrequin (11), guidé dans le corps de cylindre (1) et qui comprime le réfrigérant, le corps de cylindre (1) présentant le palier principal du vilebrequin (11), l'unité de moteur électrique (2) de chaque compresseur de réfrigérant de la famille de compresseurs ayant, en fonction de son rendement frigorifique, une hauteur de construction totale (Hges) différente, composée de la hauteur de construction de l'unité de moteur électrique (He) et de la hauteur de construction du corps de cylindre (Hz), caractérisée en ce qu'il est prévu entre l'unité de moteur électrique (2) et le corps de cylindre (1) de chaque compresseur de réfrigérant de la famille de compresseurs au moins un élément de compensation de la hauteur (26) destiné à conserver une même hauteur de construction totale du corps de cylindre et de l'unité de moteur correspondante avec des unités de moteur de hauteur de construction différente au sein de la famille de compresseurs.

2. Famille de compresseurs selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie définissant la hauteur de construction (He) de l'unité de moteur électrique (2) est la hauteur du paquet de tôles (2) du stator.

3. Famille de compresseurs selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de cylindre (1) présente au moins un flasque d'appui (5) qui est fixé à au moins une surface d'appui correspondante de l'unité de moteur électrique (2) et l'au moins un élément de compensation de la hauteur (26) est disposé entre le flasque d'appui (5) et la surface d'appui.

4. Famille de compresseurs selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'unité de moteur électrique est un moteur synchrone monophasé et la surface d'appui est le paquet de tôles (2) du stator.

5. Famille de compresseurs selon la revendication 4, caractérisée en ce que le flasque d'appui (5), l'élément de compensation de la hauteur (26) et la surface d'appui sont vissés les uns aux autres.

6. Famille de compresseurs selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément de compensation de la hauteur (26) présente un perçage ou un dégagement pour recevoir un élément de fixation, de préférence une vis.

Zeichnung