Bauteile

Der Scroll-Kompressor

Das Herzstück jedes Kompressionskältekreislaufs

Kältetechnik- Einführung in die Grundlagen - Der Scroll-Kompressor

Der Kompressor ist das Herzstück jedes Kompressionskältekreislaufs. Es bringt Dampfkältemittel von einem niedrigen Druckniveau (Niederdrucksaugseite) auf ein hohes Niveau (Hochdruckseite). Kompressoren sind mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien erhältlich. Dies sind zB Scrollverdichter, Schraubenverdichter, Rotationskolbenverdichter, Turbokompressoren und Hubkolbenverdichter. Heute wollen wir uns auf die Scrollkompressoren konzentrieren. Scroll-Kompressoren sind in Klimaanwendungen sehr häufig - ihre klassische Anwendung ist der Kühler. Insbesondere im Wärmepumpenbereich erobert der Scrollkompressor zunehmend Marktanteile. Generell gibt es Scroll-Kompressoren aber auch für die normale Kühlung

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Layout und Funktion

 

Bei Danfoss Scroll-Kompressoren steht die Kurbelwelle aufrecht. Über der Kurbelwelle befindet sich das Scrollset. Dieses Scrollset besteht aus einer festen und einer umlaufenden Spirale. Diese beiden Spiralen greifen ein und komprimieren das Kältemittel durch eine Umlaufbahnbewegung vom äußeren Teil des Spiralsatzes zur Mitte hin. Durch dieses Prinzip gibt es in jeder Phase des Verdichtungsvorgangs verschiedene Verdichtungsstufen ("Taschen" unterschiedlicher Größe, in denen die Verdichtung stattfindet). Verglichen mit Hubkolbenkompressoren werden daher kleinere Teile des Kühlmittels häufiger ausgestoßen. Dies führt zu geringeren Pulsationen. Für den Mechaniker bedeutet dies, dass seltener ein Schalldämpfer zur Pulsationsdämpfung verwendet werden muss. Geräuschprobleme oder Fehlfunktionen von Druckschaltern durch Pulsationen sind bei Systemen mit Scrollverdichtern nicht zu erwarten. Danfoss Scroll-Kompressoren verwenden zwei verschiedene Methoden. Bei den blau lackierten Geräten wird die radiale Abdichtung (Abdichtung der Spiralflanken zueinander) ausschließlich durch den Ölfilm erreicht, während zur axialen Abdichtung flexible metallische Dichtungen verwendet werden. Die beiden Spiralen werden nicht gegeneinander gedrückt, sondern laufen auch im Kompressionsmodus völlig still. Anders ist die Situation bei den schwarz lackierten Danfoss-Scrollkompressoren. Diese arbeiten nach dem "Compliance-Prinzip". Dies bedeutet, dass eine der beiden Spiralen mittels mittlerem Druck aus einer "Tasche" des Spiralsatzes gegen die andere gedrückt wird, wo die vollständige Verdichtung noch nicht abgeschlossen ist. Dadurch werden die beiden Spiralen sozusagen "zurückgezogen". Diese "Einbruchsphase" ist spätestens nach 72 Betriebsstunden abgeschlossen. Wenn man in einem technischen Wörterbuch nach dem Begriff "Compliance" sucht, findet man "Übersetzung" als "Übersetzung", während der Begriff in einem allgemeinen Wörterbuch mit "Übereinstimmung" übersetzt wird. Tatsächlich liegt die Wahrheit wahrscheinlich dazwischen. Es ist ein flexibles Zusammenspiel der beiden Scroll-Schrauben und eine Selbstoptimierung der Interaktion im praktischen Betrieb. Der Installateur sollte in diesem Zusammenhang beachten, dass für diese schwarzen Compliance-Kompressoren (die Typenbezeichnung des Kompressors beginnt immer mit "H" - zum Beispiel "HRP" usw.), dass während der ersten Inbetriebnahme eine gewisse Unterleistung auftreten kann. Dieser Punkt ist im Normalbetrieb normalerweise nicht wahrnehmbar, aber für Leistungsmessungen an Prüfständen sehr wichtig.

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Montage und Service

 

Diese Kompressoren enthalten bereits die erforderliche Ölmenge im Lieferumfang. Nach einer gewissen Zeit nach dem Einbau empfiehlt es sich, den Ölstand über das Ölschauglas (bei den Standard-Blau-Scroll-Verdichtern) im unteren Teil des Verdichters zu überprüfen. Der ideale Ölstand ist die halbe Höhe des Ölschauglases, aber auch 1/4 bis 3/4 können toleriert werden. Alle Danfoss Scroll-Kompressoren sind zu 100% sauggasgekühlt. Dies bedeutet, dass bei Bedarf eine Schalldämpferhaube eingebaut werden kann, da der Kompressor die überschüssige Wärme aus dem durchströmenden Kältemittel abgibt. Die Kühlanschlüsse für diese Kompressoren sind übereinander angeordnet - saugseitig unten (großer Anschluss) und druckseitig oben (kleiner Anschluss). Beide sind als Rotolock-Schraubverbindungen oder als direkt im Kompressor integrierte Lötstutzen ausgeführt. Bei der Erstinstallation sollten Rotolock-Ventile - zumindest für Rotolock-Verschraubungen - verwendet werden, da diese die Wartungseingriffe am Kompressor oder am Kühlsystem erheblich vereinfachen und die einfache Installation eines Hoch- und Niederdruckschalters ermöglichen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass der Anschluss, der der Spindel eines Rotolock-Ventils am nächsten liegt, abgesperrt werden kann (Anschlussmöglichkeit für das Service-Manometer). Der andere Anschluss kann für einen Druckschalter verwendet werden (Verbindung kann nicht gesperrt werden). Zusätzlich bieten "SZ" - oder "SM" -Scrollen am Verdichtergehäuse drei zusätzliche, kleinere Anschlussmöglichkeiten: einen Niederdruckanschluss, der normalerweise nicht verwendet wird, und einen Ölüberlaufanschluss. was nur im Verbundbetrieb benötigt wird. Im kombinierten Betrieb wird am Ölüberlauf ein 10-Gauge-Kupferrohr als Ölbalance zum Schwesterkompressor und die Saugleitung zu den Verbundkompressoren möglichst symmetrisch angebracht. Auf zusätzliche Rückschlagventile in den einzelnen Druckleitungen kann verzichtet werden, da sich in diesem Spiralverdichter bereits ein Rückschlagventil befindet. Ein besonderes Highlight ist die dritte kleine Verbindung. Wenn der NPT-Stopfen des Ölablassstutzens durch einen geeigneten Stutzen mit einem 7/16 UNF-Anschluss ersetzt wird, kann der Ölwechsel ohne Verkippen des Verdichters durchgeführt werden. Dazu genügt es, auf der Saugseite des Verdichters einen leichten Überdruck zu erzeugen und das Öl über diesen Anschluss und das Servicemanometer aus dem Verdichter abzulassen. Möglich wird dies durch ein kleines Kupferrohr im Inneren des Verdichters, das ausgehend von dieser Verbindung in den Verdichtersumpf mündet. Die Montage der Scrollkompressoren erfolgt auf Gummipuffern. Im Allgemeinen sollte beim ersten Kontakt mit Scrollverdichtern beachtet werden, dass bei dieser Art von Verdichter der Kopf, dh die oberen 20% des Verdichters, eine Verdichtungsendtemperatur (Heißgastemperatur) aufweisen. Dies ist bei vollhermetischen Hubkolbenverdichtern nicht der Fall. Es befinden sich alle Gehäusestellen am Kompressor (mit Ausnahme des Druckanschlusses) auf der Saugseite und haben somit keine hohen Temperaturen. Insbesondere die Kompressionsendtemperatur ist bei Scrollverdichtern immer ein Problem. Zum Beispiel Scroll-Kompressoren für Klimaanlagen oder Wärmepumpen, Wenn sie bei den üblichen Verdampfungstemperaturen von 0 oder 10 ° C betrieben werden, zeigen sich keine Anomalien in der Kompressionsendtemperatur. Dies bedeutet, dass der Wert selten über 100 ° C steigt - kein Problem für Kompressoren, Lager, Scrollset und Kältemaschinenöl. Kommt es jedoch vor, dass ein solcher Kompressor mit dem Saugdruck lange Zeit unter seinen Einsatzgrenzen gefahren wird, beispielsweise aufgrund einer dauerhaften starken Drosselung eines Verdampfungsdruckreglers - oder aus anderen Gründen, dann treten zu hohe Düsentemperaturen auf kann auftreten. Aus diesem Grund ist es eine sehr gute Idee, eine Druckgasendtemperaturüberwachung in Anlagen mit Scrollverdichtern zu installieren oder sogar nachzurüsten, falls diese nicht verfügbar ist. Diese Aufgabe kann durch einen einfachen mechanischen Thermostat mit Fernfühler (zB "KP 81") erledigt werden.

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Elektrischer Anschluss

 

Bei einer Außenaufstellung oder wenn niedrige Umgebungstemperaturen am Kompressor nicht ausgeschlossen werden können, sollte eine Kurbelgehäuseheizung verwendet werden. Dies sollte immer antizyklisch zum Kompressor geschaltet werden (Kompressor läuft - Kurbelgehäuseheizung aus, Kompressor ist eingeschaltet - Kurbelgehäuseheizung eingeschaltet). Die blauen Scroll-Kompressoren sind in der Regel als dreiphasige 400-V-Modelle in unserem Markt zu finden. Der elektrische Anschluss ist relativ einfach, da die Kompressoren bereits intern am Neutralpunkt angeschlossen sind und keine Steckbrücken in der Anschlussbox platziert werden müssen. Es gibt drei Anschlussstifte, an die die drei vom Schütz kommenden Phasen (oder idealerweise der Motorschutz im Schaltschrank) direkt angeschlossen sind. Es ist jetzt sehr wichtig, dass der Scrollverdichter während des Betriebs in der richtigen Drehrichtung arbeitet. Wenn starke mechanische Geräusche auftreten und das angeschlossene Servicemanometer nicht die übliche Druckdifferenz zwischen hohem und niedrigem Druck einstellt, läuft der Scroll-Verdichter höchstwahrscheinlich in der falschen Drehrichtung. Abhilfe kann geschaffen werden, indem zwei Phasen auf der Verdichterplatine ausgetauscht werden. Mit Hilfe eines Spannungsprüfers kann am Verdichterklemmenkasten überprüft werden, ob mit der Stromversorgung alles in Ordnung ist. Die Phasenleiter (gemessen von Phase zu Phase) sollten immer etwa 400 V betragen. Als zusätzlichen Schutz gegen Übertemperatur und gegen übermäßige Strombelastung gibt es Versionen dieser blauen Kompressoren (Größe "SZ / SM84-110" und "120"), die im Neutralpunkt der Wicklungen einen Bimetallschutz haben. Mit anderen Worten kann davon ausgegangen werden, dass der interne Motorschutz ausgelöst hat, wenn während einer Widerstandsmessung am Verdichter ein "unendlicher Widerstand" zwischen allen drei Pins gemessen wird (vorher Spannungsversorgung trennen). Sobald der Kompressor abgekühlt ist, schaltet der Bimetallschutz wieder ein. Wenn der Elektromotor betriebsbereit ist, sind die drei gemessenen Widerstandswerte der Stifte ungefähr gleich. Der Wert liegt je nach Kapazität des Kompressors zwischen 0,4 und einem einstelligen Ohmwert. Beim internen Motorschutz ist jedoch Vorsicht geboten. Bei anderen Kompressorgrößen wie "SZ / SM115" und "125-185" ist kein interner Motorschutz im Neutralpunkt der Wicklung eingebaut. Diese Varianten haben nur eine zusätzliche BimetallrelFdivease, die bei internen Übertemperaturen im Kompressor abschaltet. Dieser Bimetallauslöser ist potentialfrei und muss vor dem Verdichterschütz (vor "A1") in die Sicherheitskette integriert werden. Für die blauen Performer-Kompressoren gibt es sogar eine dritte Motorschutzvariante. Die Leistungsstufen "SZ240", "300" und "380" verfügen über einen "Kriwan INT69" Kaltleitermotor. Die Kontakte "M1" und "M2" des "INT69" sind potentialfrei und müssen vor dem Verdichterschütz (vor "A1") in die Sicherheitskette integriert werden. Dies ist ähnlich dem Verbindungsverfahren bei der Bimetallfreigabe. Das "INT69" benötigt - abhängig von der Ausführung - eine Versorgungsspannung von 230 V oder 24 V. Diese Informationen sind für den Installateur wichtig. da nicht nur das übliche Lastkabel mit den drei Phasen und dem Schutzleiter zum Kompressor gebracht werden muss, sondern auch der "Neutralleiter" für die Versorgungsspannung des Motorschutzmoduls und zwei Drähte der Sicherheitskette des Kompressorschützes. Wenn der Scrollverdichter in Betrieb ist, prüft der Motorvollschutz permanent über im Verdichter eingebaute Thermistoren, ob die Temperaturen im Verdichter in Ordnung sind. Bei Übertemperatur öffnet es den Kontakt zwischen M1 und M2 und entfernt so den Kompressorschütz. Die Drehzahl dieses Kompressors beträgt bei 50 Hz ca. 2900 U / min, da der Elektromotor mit einem Polpaar aufgewickelt ist. Bei 60 Hz würde der Kompressor zum Beispiel entsprechend schneller laufen (etwa 3480 U / min) als bei 50 Hz.

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Information

Der Inhalt basiert auf der gleichnamigen Booklet-Serie von Danfoss (www.danfoss.de/kaelte), die sich mit den grundlegenden Zusammenhängen in Kompressionskälteanlagen und den zugehörigen Grundkomponenten beschäftigt. Die Baureihe richtet sich an Kältetechniker im Service- und Anlagenbau, an Neueinsteiger in der Kältetechnik, an Auszubildende des Kälteanlagenherstellers und an alle, die das praxisorientierte Grundwissen der Kälte schrittweise wieder aufnehmen möchten.

Inhaltsverzeichnis
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