Vorteile und Herausforderungen von miniaturisierten, gasgelagerten, ölfreien Turbo Kompressoren für Wärme- Kälteanlagen

摘要

Ölfreie, miniaturisierte Turbo Kompressoren mit Gaslagerung wurden bisher aufgrund von Herausforderungen beim Entwurf, der Fertigung und dem Betrieb noch nicht in industriellen Wärme- und Kälteanlagen eingesetzt. In dieser Publikation werden die durch die Miniaturisierung bedingten technischen Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze diskutiert. Exemplarisch sei hier der mit der Miniaturisierung verknüpfte, grössere Einfluss des Leckagespalts zwischen Kompressor-Laufrad und Gehäuse genannt. Weitere Herausforderungen ergeben sich durch die Lagerungsart. Um hohe Lebensdauern zu erreichen, ist der Einsatz von Gaslagern notwendig. Technologische Herausforderungen stellen hier die Kombination von benötigter Stabilität bei hohen Drehzahlen und die resultierenden, sehr engen Fertigungstoleranzen dar. Die theoretischen und konzeptionellen Betrachtungen in dieser Publikation werden mittels praktischer Beispiele hinterlegt. Zum einen wird der Prototyp einer gasgelagerten Niederhub-Wärmepumpe mit R600 vorgestellt. Zum anderen wird eine Wärmepumpe für Satellitenkühlung mit R601a gezeigt, bei der die Anforderungen bezüglich Kompaktheit, Effizienz und Vibrationsminimierung besonders ausgeprägt sind. Hier bietet ein Turbo Kompressor Vorteile gegenüber anderen Kompressor-Arten. Es wird exemplarisch veranschaulicht, dass auch hohe Temperatur- und damit Druckunterschiede mit miniaturisierten Turbo Kompressoren effizient abgedeckt werden können.