DE10017704A1 - Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter - Google Patents

Abstract

Bei einer Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter in Einklang mit der vorliegenden Erfindung sind ein Expansionsschalldämpfer 46 und ein Resonanzschalldämpfer 58, jeweils mit einer bestimmten Kapazität, im Inneren von Zylinderblöcken 11 und 12 durch Trennwandungen 59 und 60 definiert, derart, daß der Resonanzschalldämpfer 58 in Richtung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) höher angeordnet ist als der Expansionsschalldämpfer 46. Der Expansionsschalldämpfer 46 ist verbunden mit Druckräumen 38 und 39 und mit einer Austrittsöffnung 48, und die beiden Schalldämpfer 46 und 58 stehen über einen in den Trennwandungen 59 und 60 ausgebildeten Verbindungskanal 61 in Verbindung. Die Werte für die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58, die freie Querschnittsfläche des Verbindungskanals 61 und die Kanallänge desselben werden so gesetzt, daß eine Druckänderung, die spezifische Frequenzkomponenten der Druckpulsation im Inneren des Expansionsschalldämpfers 46 zu verschieben vermag, im Inneren des Resonanzschalldämpfers 58 erzeugt werden kann. Das im Inneren des Resonanzschalldämpfers 58 kondensierte Schmiermittel wird über den Verbindungskanal 61 in den Expansionsschalldämpfer 46 zurückgeführt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter, der in einem Fahrzeug-Klimagerät, einer Druckluftversorgungseinrichtung und dergleichen zum Einsatz gelangt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Verdichter dieser Art ist so gestaltet, daß ein von außen angesaugtes kompressibles Fluid in einen Arbeitsraum eingeführt wird und der Druck dieses kompressiblen Fluids durch Volumen­ verkleinerung des Arbeitsraums erhöht wird. Bei einem derar­ tigen Verdichter wird das so verdichtete kompressible Fluid innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls aus dem Arbeitsraum in einen Druckraum ausgeschoben. Dies resultiert im Auftreten einer sogenannten "Druckpulsation" infolge der Druckänderung im Inneren des Druckraums entsprechend dem Ausschubzeitpunkt. Bei einem hin- und hergehenden Verdichten bei dem eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen um eine Drehwelle angeordnet sind und in den Zylinderbohrungen angeordnete Kolben durch die Schaukel- oder Taumelbewegung einer an der Drehwelle befestigten Taumel­ scheibe zu einer hin- und hergehenden Bewegung veranlaßt werden, um den Verdichtungsvorgang durchzuführen, tritt eine Druckpulsation auf, die Frequenzkomponenten verschiedener Ord­ nungen (Verhältnis von Umdrehungen zu Frequenz) hat, die der Anzahl der Zylinderbohrungen (Zylinderzahl) entsprechen. Wenn eine derartige Druckpulsation auftritt, entsteht Resonanz in den an den Verdichter angeschlossenen externen Rohrleitungs­ anordnungen, wodurch Schwingungs- und Geräuschprobleme hervor­ gerufen werden können.

Um die Schwingungen und Geräusche zu reduzieren, sind herkömm­ liche Verdichter mit einer Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung ausgestattet, welche die infolge der Kompressionstätigkeit des Verdichters auftretende Druckpulsation dämpft. Als eine Druck­ pulsationsdämpfungsvorrichtung dieser Art ist ein Druckschall­ dämpfer vom Expansionsdämpfertyp bekannt geworden. Der Druck­ schalldämpfer definiert einen Expansionsraum mit einer bestimm­ ten Kapazität im Inneren des Gehäuses eines Verdichters und leitet ein kompressibles Fluid von dem Druckraum durch den Expansionsraum zu den externen Rohrleitungsanordnungen.

Allgemein verlangt die Ausführung nach dem Stand der Technik jedoch einen Expansionsraum, der hinreichend Kapazität auf­ weist, um die Druckpulsation wirksam dämpfen zu können, und dies fordert eine Vergrößerung der Abmessungen des Verdichters heraus. Im Falle eines für Fahrzeugklimageräte verwendeten Ver­ dichters ist der Einbauraum für den Verdichter innerhalb des Motorraums begrenzt. Daher vermag der herkömmliche Schalldämp­ fer vom Expansionsdämpfertyp nicht, eine ausreichende Kapazität sicherzustellen, und kann jene Geräuschkomponenten, die einen bestimmten Frequenzbereich in der Druckpulsation haben, nicht ausreichend dämpfen.

Dieses Problem könnte beispielsweise dadurch gelöst werden, daß man einen Druckschalldämpfer vom Resonanzdämpfertyp, der einen Resonanzraum nach Art eines toten Endes mit einer bestimmten Kapazität umfaßt, in einem Zwischenbereich eines Druckkanals, der sich von dem Druckraum des Verdichters zu der externen Rohrleitungsanordnung erstreckt, über einen Verbindungskanal anschließt. Bei dem Resonanzdruckschalldämpfer wird ein Teil des den Druckkanal durchströmenden kompressiblen Fluids durch den Verbindungskanal in den Resonanzraum hinein gelenkt. Auf diese Weise wird eine Druckänderung erzeugt, die die Frequenz­ komponente in einem bestimmten Frequenzbereich in der Druck­ pulsation verschiebt.

Um die Druckänderung, die die betreffende Frequenzkomponente verschiebt, stabil erzeugen zu können, muß der Resonanzschall­ dämpfer jedoch die Kapazität seines Resonanzraums stets auf einem bestimmten Wert halten. Indes enthält das kompressible Fluid Schmierstoff, Wasser, etc., um Schmier- und Kühlfunk­ tionen an Gleitflächen im Inneren des Verdichters sicherzu­ stellen. Es ist deshalb natürlich, daß der Schmierstoff etc. mit dem kompressiblen Fluid in den Resonanzraum gelangt. Wenn ein solches Schmiermittel kondensiert und im Inneren des Reso­ nanzraums verbleibt, verändert sich die Kapazität des Resonanz­ raums. Diese Veränderung macht die Erzeugung der Druckänderung instabil, wodurch letztendlich die betreffenden Frequenzkompo­ nenten nicht hinreichend gedämpft werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Zur Lösung dieser Schwierigkeiten, mit denen der Stand der Technik behaftet ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter bereitzustellen, mit der die betreffenden Fre­ quenzkomponenten einer Druckpulsation innerhalb eines begrenz­ ten Raumes stabil verschoben werden können.

Bei einem Verdichter, umfassend - im Inneren seines Gehäuses - einen Kompressionsmechanismus, der so gestaltet ist, daß ein kompressibles Fluid von außen angesaugt und durch die Tätigkeit des Kompressionsmechanismus verdichtet wird und das so verdich­ tete kompressible Fluid in einen indem Gehäuse definierten Druckraum ausgeschoben wird, einen Durchflußkanal zum Führen des kompressiblen Fluids in dem Druckraum zur Außenseite des Verdichters und einen Druckschalldämpfungsbereich, der in einem Zwischenbereich des Durchflußkanals im Inneren des Gehäuses definiert ist, umfaßt eine Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erfüllung der obengenann­ ten Aufgabe eine Trennwand innerhalb des Druckschalldämpfungs­ bereichs, die den Druckschalldämpfungsbereich unterteilt in einen ersten Dämpfungsraum, der Teil des Durchflußkanals bil­ det, und einen zweiten Dämpfungsraum, der mit dem ersten Dämp­ fungsraum über einen Verbindungskanal in Verbindung steht und unabhängig von dem Durchflußkanal ist, und Rückführungsmittel, um die von dem kompressiblen Fluid mitgeführte Flüssigkeit, die dem zweiten Dämpfungsraum zugeführt wird und in dem zweiten Dämpfungsraum kondensiert, zu dem ersten Dämpfungsraum zurück­ zuführen.

Die im Inneren des zweiten Dämpfungsraums kondensierte Flüssig­ keit wird durch die Rückführungsmittel zu dem ersten Dämpfungs­ raum zurückgeführt und bleibt nicht im Inneren des zweiten Dämpfungsraums. Also kann die Kapazität des zweiten Dämpfungs­ raums stets konstant gehalten werden und eine Druckänderung, die die Komponenten des betreffenden Frequenzbereichs in der Druckpulsation verschiebt, kann stabil erzeugt werden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der beigefügten zeichnerischen Darstellung noch näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine querschnittliche Darstellung, die, als Ganzes, einen Verdichter gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Seitenansicht des hinteren Zylinderblocks in Fig. 1, von vorne betrachtet;

Fig. 3 eine Draufsicht, die in vergrößerter Darstellung die Bereiche in der Umgebung des in Fig. 1 dargestellten Verbindungskanals zeigt;

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung der Dämpfung einer Frequenzkomponente zehnter Ordnung; und

Fig. 5 eine Seitenansicht des hinteren Zylinderblocks der zweiten Ausführungsform der Erfindung, von vorne betrachtet.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Erste Ausführungsform

Im folgenden wird, unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4, die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrie­ ben, in der Anwendung auf eine Druckpulsationsdämpfungsvorrich­ tung für einen Taumelscheibenverdichter mit doppeltwirkenden Kolben für ein Fahrzeugklimagerät.

Ein Paar Zylinderblöcke 11 und 12 als Gehäusebestandteile sind an ihren einander gegenüberliegenden Endbereichen miteinander gefügt, wie in Fig. 1 gezeigt. Ein vorderes Gehäuse 13, eben­ falls einen Bestandteil des Gehäuses darstellend, ist mit der vorderen Endfläche des vorderen Zylinderblocks 11 durch einen vorderen, ein Ventil bildenden Körper 14 verbunden. Ein hinte­ res Gehäuse 15, welches ebenfalls einen Gehäusebestandteil bil­ det, ist mit der hinteren Endfläche des hinteren Zylinder­ blocks 12 durch einen hinteren, ein Ventil bildenden Körper 16 verbunden.

Eine Mehrzahl von Schrauben-Einführungsöffnungen 17 sind so vorgesehen, daß sie das vordere Gehäuse 13, den vorderen ven­ tilbildenden Körper 14, die beiden Zylinderblöcke 11 und 12 und den hinteren ventilbildenden Körper 16 durchgreifen und dann in das hintere Gehäuse 15 gebohrt sind. Eine Mehrzahl von Durch­ gangsschrauben 18 sind von der Seite des vorderen Gehäuse 13 her in die Schrauben-Einführungsöffnungen 17 eingeführt und an ihrem entfernten Ende jeweils in Schraubenlöcher 17a einge­ schraubt, die in dem hinteren Gehäuse 15 vorgesehen sind. Das vordere Gehäuse 13 und das hintere Gehäuse 15 sind über diese Durchgangsschrauben 18 an die Endflächen der entsprechenden Zylinderblöcke 11 und 12 gebunden und befestigt.

Eine Antriebswelle 19 ist in der Mitte der Zylinderblöc­ ke 11, 12 und des vorderen Gehäuses 13 in einem Paar von Radiallagern 20, umfassend ein vorderes und ein hinteres Lager, drehbar gelagert. Eine Lippendichtung 21 ist zwischen dem äuße­ ren Umfang am vorderen Ende der Antriebswelle 19 und dem vorde­ ren Gehäuse 13 angeordnet. Die Antriebswelle 19 ist an ihrem vorderen Ende mit einem Fahrzeugmotor E verbunden, der über einen Kupplungsmechanismus 22 eine externe Antriebsquelle bil­ det. Wenn der Kupplungsmechanismus 22 in Eingriff gebracht wird; wird die Antriebswelle 19 in Rotation versetzt, und die Antriebskraft des Fahrzeugsmotors E wird auf sie übertragen.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 23 (fünf in dieser Ausführungsform) im glei­ chen Winkel rund um die Antriebswelle 19 durch beide Endberei­ che jedes Zylinderblocks 11, 12 gebohrt. In den Zylinderbohrun­ gen 23 sind doppeltwirkende Kolben 24, die eine Mehrzahl von Kompressionsmechanismen darstellen, so aufgenommen und ge­ stützt, daß sie eine hin- und hergehende Bewegung ausführen können. Jede Zylinderbohrung 23 weist eine Mehrzahl (fünf in dieser Ausführungsform) von Arbeitsräumen (vorne) bzw. 26 (hinten) auf. In anderen Worten: der Verdichter gemäß der vor­ liegenden Ausführungsform ist ein doppeltwirkender Zehn-Zylin­ der-Kolbenverdichter.

Ein Kurbelraum 27 ist in einem zwischen den beiden Zylinder­ blöcken 11 und 12, in deren Innerem befindlichen Zwischen­ bereich angeordnet. Eine Taumelscheibe 28 ist an der Antriebs­ welle 19 im Inneren des Kurbelraums 27 angeordnet und befe­ stigt, und ihr Außenumfangsbereich steht mit dem Zwischenbe­ reich des Kolbens 24 über ein Paar Schuhe 29 in Verbindung. Der Kolben 24 wird durch die Taumelscheibe 28 über die Rotation der Antriebswelle 19 zu einer hin- und hergehenden Bewegung veran­ laßt. Zwei Drucklager 30, umfassend ein vorderes und ein hinte­ res Lager, sind zwischen beiden Endflächen der Taumelscheibe 28 und der inneren Endfläche jedes Zylinderblocks 11, 12 angeord­ net. Die Taumelscheibe 28 ist mittels der Drucklager 30 zwi­ schen den zwei Zylinderblöcken 11 und 12 eingespannt und gehal­ ten. Der Kurbelraum 27 ist über einen Eintrittskanal 31 und eine Eintrittsöffnung 32 mit einem externen Kältemittelkreis 33 verbunden, der eine externe Rohrleitungsanordnung darstellt, und bildet einen Saugdruckbereich.

Ein vorderer Saugraum 35 und ein hinterer Saugraum 36 sind ringförmig, dem Außenumfang zuliegend, in dem vorderen bzw. hinteren Gehäuse 13 und 15 ausgebildet. Saugkanäle 37, die auch als die bereits beschriebenen Schraubeneinführungsöffnungen 17 dienen, sind so gestaltet, daß sie beide Zylinderblöcke 11 und 12 durchgreifen und den vorderen Saugraum 35 bzw. hinteren Saugraum 36 mit dem Kurbelraum 27 verbinden. Ein vorderer Druckraum 38 und ein hinterer Druckraum 39 sind ringförmig, der Mitte zuliegend, in dem vorderen bzw. hinteren Gehäuse 13 und 15 definiert.

Eine Mehrzahl von Saugöffnungen 40 sind in den ventilbildenden Körpern 14 und 16 in der Weise vorgesehen, daß sie diese ven­ tilbildenden Körper durchgreifen und zu den einzelnen Zylinder­ bohrungen 23 korrespondieren. Ein Saugventil 41 ist in jedem ventilbildenden Körper 14, 16 zum Öffnen und Schließen jeder Saugöffnung 40 vorgesehen. Das Saugventil 41 öffnet mit Bewe­ gung jedes Kolbens 24 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt; hierbei wird ein Kältemittelgas aus den beiden Saugräumen 35 und 36 in die Arbeitsräume 25 und 26 gesaugt.

Eine Mehrzahl von Drucköffnungen 42 sind in jedem ventilbilden­ den Körper 14, 16 in der Weise gebohrt, daß sie den ventilbil­ denden Körper 14, 16 durchgreifen und zu den einzelnen Zylin­ derbohrungen 23 korrespondieren. Ein Druckventil 43 ist in jedem ventilbildenden Körper 14, 16 zum Öffnen und Schließen jeder Drucköffnung 42 vorgesehen. Das Kältemittelgas im Inneren jedes Arbeitsraums 25, 26 wird mit der Bewegung jedes Kol­ bens 24 von dessen unterem Totpunkt zu dessen oberem Totpunkt auf einen bestimmten Druck verdichtet. Hiernach wird es durch die Tätigkeit des Druckventils 43 in die beiden Druckräume 38 und 39 ausgeschoben. Es sei angemerkt, daß das Öffnen des Druckventils 43 durch einen über jedem ventilbildenden Kör­ per 14, 16 angeordneten Begrenzer 44 begrenzt wird.

Jeder Druckraum 38, 39 steht mit dem im vorstehenden beschrie­ benen externen Kältemittelkreis 33 über einen Druckkanal 45, einen Expansionsschalldämpfer 46 als ersten Dämpfungsraum und einen Verbindungskanal, der einen Austrittskanal 47 und eine Austrittsöffnung 48 umfaßt, in Verbindung. Der Expansions­ schalldämpfer 46 bildet Teil eines Druckschalldämpfungsbereichs und ist ein Schalldämpfer vom Expansionsdämpfertyp mit einer bestimmten Kapazität.

Ein Verflüssiger 49, ein Expansionsventil 50 und ein Verdamp­ fer 51 sind hintereinandergeschaltet an den externen Kältemit­ telkreis 33 angeschlossen. Der Verflüssiger 49 kühlt das von dem Verdichter gelieferte Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel­ gas und kondensiert das Gas zum flüssigen Kältemittel. Dem Expansionsventil 50 kommt die Rolle eines veränderlichen Dros­ selorgans zu, welches die Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel­ flüssigkeit entspannt und in einen Niedertemperatur/Nieder­ druck-Zustand überführt (so zum Beispiel in den zerstäubten Zustand). Der Verdampfer 51 verdampft das zerstäubte flüssige Kältemittel durch Wärmeaustausch mit der in den Fahrgastraum eingeleiteten Luft.

Die Steuerung der Ventilöffnung des Expansionsventils 50 erfolgt auf Basis der Temperatur, die von einem temperatur­ fühlenden Zylinder 52 erfaßt wird, der neben dem Verdampfer 51 angeordnet ist. Dementsprechend wird die Strömungsrate des Käl­ temittels in dem externen Kältemittelkreis 33 so eingestellt, daß der Verdampfungszustand des Kältemittels in dem Verdamp­ fer 51 einen geeigneten Grad der Erwärmung aufweist. Das von dem Verdampfer 51 verdampfte Kältemittelgas wird durch die Kom­ pressionstätigkeit des Verdichters über die Eintrittsöffnung 32 und den Eintrittskanal 31 in den Kurbelraum 27 zurückgeführt und wird erneut verdichtet.

Als nächstes wird die Ausgestaltung des Schalldämpfers für den doppeltwirkenden Kolbenverdichter, welcher den im vorstehenden beschriebenen Aufbau aufweist, erläutert.

Ein vorderer Expansionsbereich 56 ist einstückig mit dem äuße­ ren Bereich des vorderen Zylinderblocks 11 ausgebildet, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Ein hinterer Expansionsbe­ reich 57 ist einstückig mit dem äußeren Bereich des hinteren Zylinderblocks 12 ausgebildet und ist mit dem vorderen Expan­ sionsbereich 56 verbunden, wenn beide Zylinderblöcke 11 und 12 miteinander gekoppelt sind. Im Inneren jedes Expansionsbe­ reichs 56, 57 ist ein Druckschalldämpfungsbereich definiert. Der oben beschriebene Expansionsschalldämpfer 46 und ein Reso­ nanzschalldämpfer 58, der einen zweiten Dämpfungsraum dar­ stellt, welcher einen Schalldämpfer vom Resonanzdämpfertyp bildet, sind in jedem Druckschalldämpfungsbereich definiert und sind an den Fügeflächen der Expansionsbereiche 56 und 57, die einander gegenüberliegen, offen. Wenn die beiden Zylinderblöcke 11 und 12 (Expansionsbereiche 56 und 57) miteinander gekoppelt sind, dann ist jeder Schalldämpfer 46, 58 abgeschlossen, und jeder Schalldämpfer 46, 58 definiert jeweils einen integrierten Raum.

Um eine bestimmte Kapazität zu sichern, erstreckt sich der Expansionsschalldämpfer 46 in seiner Außenumfangsrichtung entlang der Außenwandoberfläche 11a, 12a jedes Zylinder­ blocks 11, 12. Auf diese Weise wird die überstehende Länge der Expansionsbereiche 56 und 57 soweit wie möglich reduziert. Weil der Expansionsschalldämpfer 46 so gebildet ist, daß er beide Expansionsbereiche 56 und 57 überspannt, um die Kapazität sicherzustellen, kann auch die überstehende Länge der Expan­ sionsbereiche 56 und 57 reduziert werden.

Der Expansionsschalldämpfer 46 und der Resonanzschalldämpfer 58 sind gegeneinander abgetrennt durch Trennwandungen 59 und 60, die miteinander gekoppelt sind, wenn beide Zylinderblöcke 11 und 12 miteinander gekoppelt sind. Jede Trennwand 59, 60 wird einstückig mit jedem Zylinderblock 11, 12 beim Gießen des Zylinderblocks ausgebildet. Der Resonanzschalldämpfer 58 weist eine bestimmte Kapazität auf und ist in vertikaler Richtung oberhalb des Expansionsschalldämpfers 46 angeordnet. Der Reso­ nanzschalldämpfer 58 steht mit dem Expansionsschalldämpfer 46 über einen Verbindungskanal 61 in Verbindung, der außerdem als Rückführungskanal dient. Ein Teil des Kältemittelgases, welches den Expansionsschalldämpfer 46 passiert, strömt in diesen Reso­ nanzschalldämpfer 58. Da der Resonanzschalldämpfer 58 aber ein totes Ende hat, bildet er nicht Teil des Verbindungskanals des Kältemittelgases von den Druckräumen 38 und 39 zu dem externen Kältemittelkreis 33.

Der Verbindungskanal 61 wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, umfaßt Nuten 62, die einen halbkreisförmigen Querschnitt auf­ weisen und etwa in der Mitte der Koppelflächen 59a, 60a der beiden Trennwandungen 59 und 60 angeordnet sind. Der Verbin­ dungskanal 61 ist so gestaltet, daß eine bestimmte freie Quer­ schnittsfläche und eine bestimmte Kanallänge sichergestellt sind. Für die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58, die freie Querschnittsfläche des Verbindungskanals 61 und die Kanallänge desselben werden geeignete Werte gesetzt, so daß eine Druckänderung, die eine spezifische Frequenzkomponente in der Druckpulsation (periodische Druckänderung) des Kältemittel­ gases im Inneren des Expansionsschalldämpfers 46 verschiebt, erzeugt werden kann, wenn ein Teil des im Inneren des Expan­ sionsschalldämpfers 46 strömenden Kältemittelgases in den Reso­ nanzschalldämpfer 58 fließt. Dementsprechend können die spezi­ fischen Frequenzkomponenten der Druckpulsation im Inneren des Expansionsschalldämpfers 46 gedämpft werden.

Mitgetragen von dem Kältemittelgas, strömt der Schmierstoff, der im zerstäubten Zustand feinverteilt vorliegt, ebenfalls in den Resonanzschalldämpfer 58. Dieser Schmierstoff haftet an der Innenwandoberfläche und kondensiert in Form von Tröpfchen, wäh­ rend das Kältemittelgas wiederholt gegen die Innenwandoberflä­ che des Resonanzschalldämpfers 58 trifft. Das kondensierte Schmiermittel wird durch den im vorstehenden beschriebenen Ver­ bindungskanal 61 in den Expansionsschalldämpfer 46 zurückge­ führt.

Im folgenden wird der Vorgang der Reduzierung der Druckpulsa­ tion in dem doppeltwirkenden Kolbenverdichter, welcher den oben beschriebenen Aufbau aufweist, erläutert.

Wenn der Kupplungsmechanismus 22 in Eingriff gebracht wird, wird die Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor E auf die Antriebswelle 19 übertragen. Dabei setzt ein hin- und her­ gehender Bewegungsvorgang jedes Kolbens 24 in Verzahnung mit der Rotation der Taumelscheibe 28 ein. Mit Einsatz der hin- und hergehenden Bewegung jedes Kolbens 24 beginnt eine Reihe von Zyklen: Ansaugen des Kältemittelgases von jedem Saugraum 35, 36 in jeden Arbeitsraum 25, 26, Verdichten im Inneren jedes Arbeitsraums 25, 26 und Ausschieben zu jedem Druckraum 38, 39. Die zu dem vorderen Druckraum 38 und zu dem hinteren Druck­ raum 39 ausgeschobenen Kältemittelgase werden durch den Druck­ kanal 45 in, den Expansionsschalldämpfer 46 geführt und vereini­ gen sich.

Bei dem 10-Zylinder-Verdichter gemäß der vorliegenden Ausfüh­ rungsform wird pro Umdrehung der Taumelscheibe 28 zehnmal aus­ geschoben. Durch diese Ausschubtätigkeit entsteht eine momen­ tane Druckerhöhung im Inneren des Expansionsschalldämpfers 46. Dementsprechend tritt eine Druckpulsation, welche die Frequenz­ komponente zehnter Ordnung umfaßt, die zehnmal pro Umdrehung der Taumelscheibe 28 wechselt, im Inneren des Expansionsschall­ dämpfer 46 auf.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für den Pegel der Druckpulsation gemessen in der Leitungsanordnung zwischen dem Verdichter und dem Verflüssiger 49 in dem externen Kältemittelkreis 33. In der Zeichnung repräsentiert Beispiel 1 das Meßergebnis für einen Verdichter, bei dem die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58 12 cm³, der freie Durchmesser des Verbindungskanals 61 3,3 mm und die Kanallänge 4 mm betragen. Beispiel 2 steht für das Meßergebnis für einen Verdichter, bei dem die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58 12 cm³, der freie Durchmesser des Verbindungskanals 61 4,8 mm und die Kanallänge 4 mm betragen. Ein Vergleichsbeispiel stellt das Meßergebnis für einen Ver­ dichter dar, der den Resonanzschalldämpfer 58 und den Verbin­ dungskanal 61 nicht enthält.

Fig. 4 zeigt die Anwesenheit einer Spitze (Peak) mit einem hohen Pulsationspegel bei etwa 1500 U/min. was die Drehzahl NC der Antriebswelle anzeigt, in der Frequenzkomponente zehnter Ordnung der Druckpulsation bei der herkömmlichen Ausführung, d. h. für den 10-Zylinder-Verdichter, der lediglich mit dem Expansionsschalldämpfer 46 ausgestattet ist (Vergleichsbei­ spiel). Die Frequenzkomponente zehnter Ordnung nahe 1500 U/min hat eine Frequenz von etwa 250 Hz, die im wesentlichen mit der Eigenfrequenz des externen Kältemittelkreises 33 zusammenfällt. Dies erzeugt ein Geräusch, das von dem Motorengeräusch ver­ schieden ist und für den Fahrer unangenehm ist.

Im Gegensatz hierzu weisen die Verdichter gemäß der vorliegen­ den Ausführungsform (Beispiele 1 und 2) Peaks in der Nähe von 1500 U/min auf, jedoch mit einem gegenüber dem Vergleichsbei­ spiel um ca. 20% verminderten Pulsationspegel. Der Pulsations­ pegel des Peaks bei anderen Drehzahlen als 1500 U/min ist bei den Beispielen 1 und 2 jeweils verschieden. So kann der Pulsa­ tionspegel nahe 1400 U/min. entsprechend einer Frequenz von ca. 233 Hz, durch die Verwendung der Ausführung nach Beispiel 1 wirksam gesenkt werden. Der Pulsationspegel in der Nähe von 1600 bis 2500 U/min. entsprechend Frequenzen von ca. 266 bis 417 Hz, kann durch die Verwendung der Ausführung gemäß Bei­ spiel 2 wirksam herabgesetzt werden.

Demnach können mit der vorliegenden Ausführungsform die folgen­ den Wirkungen erzielt werden.

Bei dem Verdichter gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der durch die Trennwandung 59, 60 definierte Expansionsschall­ dämpfer 46 und Resonanzschalldämpfer 58 im Inneren des Expan­ sionsbereichs 56, 57 des Zylinderblocks 11, 12 angeordnet. Der Expansionsschalldämpfer 46 bildet Teil des Durchflußkanals des Kältemittelgases von dem Druckraum 38, 39 zu dem externen Käl­ temittelkreis 33. Der Resonanzschalldämpfer 58 steht mit dem Expansionsschalldämpfer 46 durch den Verbindungskanal 61 in Verbindung, ist aber unabhängig von dem Durchflußkanal. Der im Inneren des Resonanzschalldämpfers 58 auskondensierte Schmier­ stoff wird über den Verbindungskanal 61 in den Expansions­ schalldämpfer 46 zurückgeführt.

Der in dem Resonanzschalldämpfer 58 kondensierte Schmierstoff bleibt demnach nicht in dem Resonanzschalldämpfer 58, und damit kann die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58 konstant ge­ halten werden. Dies hat zur Folge, daß die Druckänderung, die die Komponenten des betreffenden Frequenzbereichs in der Fre­ quenzkomponente zehnter Ordnung der Druckpulsation verschiebt, stabil erzeugt werden kann und damit die Komponenten in dem be­ treffenden Frequenzbereich in der Druckpulsation stabil ge­ dämpft werden können.

Des weiteren übernimmt der Verbindungskanal 61 die Aufgabe, das in dem Resonanzschalldämpfer 58 kondensierte Schmiermittel in den Expansionsschalldämpfer 46 zurückzuführen. Damit erübrigt sich die Notwendigkeit, von dem Verbindungskanal 61 gesonderte Rückführmittel vorsehen zu müssen, wodurch der Aufbau verein­ facht werden kann.

Bei dem Verdichter gemäß der vorliegenden Ausführungsform wer­ den die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58, die freie Querschnittsfläche des Verbindungskanals 61 und die Kanallänge desselben so gesetzt, daß die Frequenz der Druckänderung, die im Inneren des Resonanzschalldämpfers 58 erzeugt wird, mit der Resonanzfrequenz des Expansionsschalldämpfers 46 übereinstimmt und ihre Phase der Druckpulsation des Expansionsschalldämp­ fers 58 entgegengesetzt ist.

Als Folge davon kann die Druckänderung, die die Komponenten des betreffenden Frequenzbereichs in der Druckpulsation verschiebt, nicht nur durch die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58 be­ herrscht werden, sondern auch durch die Kombination der für den freien Querschnitt des Verbindungskanals 61 und für die Kanal­ länge desselben gesetzten Werte. Daher kann die Gestaltungs­ freiheit für den Expansionsschalldämpfer 46 und den Resonanz­ schalldämpfer 58 verbessert werden, und die Abmessungen für sowohl den Schalldämpfer 46 wie auch den Schalldämpfer 58 können reduziert werden.

Die Frequenz der Druckänderung, die in dem Resonanzschalldämp­ fer 58 auftritt, kann durch Variieren der Kombination von ge­ setzten Werten für die Kapazität des Resonanzschalldämpfers 58, die freie Querschnittsfläche des Verbindungskanals 61 und die Kanallänge desselben verändert werden. Dementsprechend können leicht Gegenmaßnahmen gegen verschiedene Frequenzkomponenten in der Druckpulsation ergriffen werden.

Bei dem Verdichter gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Resonanzschalldämpfer 58 in Richtung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) oberhalb des Expansionsschalldämpfers 46 angeordnet.

Aus diesem Grund kann das im Inneren des Resonanzschalldämp­ fers 58 auskondensierte Schmiermittel automatisch durch sein Eigengewicht über den Verbindungskanal 61 in den Expansions­ schalldämpfer 46 geführt werden. Anders ausgedrückt: der im Inneren des Resonanzschalldämpfers 58 kondensierte Schmierstoff kann mit Hilfe eines einfachen Aufbaus automatisch in den Expansionsschalldämpfer 46 zurückgebracht werden.

Bei dem Verdichter gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Trennwandungen 59 und 60, die den Expansionsschalldämp­ fer 46 und den Resonanzschalldämpfer 58 definieren, als eine Einheit mit dem vorderen Zylinderblock 11 bzw. dem hinteren Zylinderblock 12 ausgeführt, welche so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen. Der Expansionsschalldämpfer 46 und der Resonanzschalldämpfer 58 werden gebildet, wenn die beiden Zylinderblöcke 11 und 12 miteinander gekoppelt werden. Der Ver­ bindungskanal 61, der die beiden Schalldämpfer 46 und 58 mit­ einander verbindet, umfaßt die an den Fügeflächen 59a und 60a der beiden Trennwände 59 und 60 ausgebildeten Nuten 62.

Wenn also die beiden Zylinderblöcke 11 und 12 miteinander ver­ bunden werden, können automatisch auch der Expansionsschall­ dämpfer 46 und der Resonanzschalldämpfer 58 gebildet werden. Hierbei kann auch der Verbindungskanal 61 automatisch gebildet werden. Die zusätzlichen Arbeitsschritte des Bildens der beiden Schalldämpfer 46 und 58 und des Verbindungskanals 61 können dadurch eingespart werden.

Wenn die Trennwände 59 und 60 zum Bilden der beiden Schalldämp­ fer 46 und 58 einstückig mit dem Zylinderblock 11 und 12 ausge­ bildet sind, erübrigen sich andere, gesondert von den Zylinder­ blöcken 11 und 12 vorzusehende Komponenten. Dementsprechend erhöht sich die Zahl der erforderlichen Komponenten nicht.

Zweite Ausführungsform

Es wird nun die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung beschrieben, vornehmlich unter Bezugnahme auf die Unter­ schiede gegenüber der ersten Ausführungsform.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Resonanzschalldämp­ fer 71, der den zweiten Dämpfungsraum bildet, seitlich des Expansionsschalldämpfers 46 in Richtung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) angeordnet, wie in Fig. 5 dargestellt. Die innere Bodenfläche 71a dieses Resonanzschalldämpfers 71 befin­ det sich an einer Stelle, die in der Richtung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) höher liegt als die innere Bodenfläche 46a des Expansionsschalldämpfers 46. Die Trennwandung 72 zum Defi­ nieren der beiden Schalldämpfer 46 und 71 ist in Blech, geson­ dert von jedem Zylinderblock 12 (11) ausgeführt und ist mit jedem Zylinderblock 12 (11) in Richtung der Schwerkraft (Ver­ tikalrichtung) gefügt. Eine Verbindungsöffnung 73 als Verbin­ dungskanal, die auch als Rückführmittel dient, ist in der Trennwandung 72 an einer Stelle angeordnet, die der inneren Bodenfläche 71a des Resonanzschalldämpfers 71 entspricht. (Es sei angemerkt, daß in Fig. 4 nur der hintere Zylinderblock 12 gezeigt ist.)

Dementsprechend können mit der vorliegenden Ausführungsform folgende Wirkungen - zusätzlich zu denjenigen der ersten Aus­ führungsform - erzielt werden.

Bei dem Verdichter gemäß der zweiten Ausführungsform ist die innere Bodenfläche 71a des Resonanzschalldämpfers 71 in Rich­ tung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) höher angeordnet als die innere Bodenfläche 46a des Expansionsschalldämpfers 46. Die Verbindungsöffnung 73 ist in der Trennwandung 72 an der Stelle ausgebildet, die der inneren Bodenfläche 71a entspricht.

Dementsprechend erreicht der im Inneren des Resonanzschalldämp­ fers 71 auskondensierte Schmierstoff infolge seines Eigenge­ wichts die innere Bodenfläche 71a des Resonanzschalldämpfers 71 und wird im weiteren automatisch über die Verbindungsöffnung 73 in den Expansionsschalldämpfer 46 zurückgeführt. Demnach kann das in dem Resonanzschalldämpfer 71 auskondensierte Schmiermit­ tel unter Verwendung eines einfachen Aufbaus automatisch zu dem Expansionsschalldämpfer 46 zurückgeführt werden.

Bei dem Verdichter gemäß dieser zweiten Ausführungsform umfaßt die Trennwandung 72 zum Trennen von Expansionsschalldämpfer 46 und Resonanzschalldämpfer 71 ein von jedem Zylinderblock 11, 12 gesondertes Element.

Dementsprechend kann die Frequenz der in dem Resonanzschall­ dämpfer 71 auftretenden Druckänderung leicht dadurch verändert werden, daß die Trennwandung 72 mit einer Verbindungsöffnung 73 gewählt und angeordnet wird, deren freie Querschnittsfläche und/oder Kanallänge variiert sind bzw. ist. Die Folge ist, daß der Verdichter leicht verschiedene Frequenzkomponenten in der Druckpulsation beherrschen kann.

Ferner kann jede der im vorstehenden beschriebenen Ausführungs­ formen in der folgenden Weise modifiziert werden.

Bei der ersten Ausführungsform ist die Nut 62 in der Fügeflä­ che 59a, 60a jeder Trennwandung 59, 60 ausgeführt, um den Ver­ bindungskanal 61 zu bilden. Es ist aber auch möglich, die Nut 62 in nur einer der Fügeflächen 59a bzw. 60a vorzusehen.

Bei der ersten Ausführungsform ist die Nut 62 an der Fügeflä­ che 59a, 60a jeder Trennwandung 59, 60 so gestaltet, daß sie eine halbkreisförmige Querschnittsgestalt aufweist; sie kann jedoch auch zum Beispiel einen elliptischen Querschnitt oder einen dreieckigen Querschnitt haben.

Bei der ersten Ausführungsform ist der Verbindungskanal 61 an den Fügeflächen 59a, 60a jeder Trennwandung 59, 60 ausgeführt; er kann aber auch in einem Abstand von der Fügefläche 59a, 60a jeder Trennwandung 59, 60 vorgesehen werden.

Bei jeder der im vorstehenden behandelten Ausführungsformen sind der Expansionsschalldämpfer 46 und der Resonanzschalldämp­ fer 58, 71 so ausgebildet, daß sie ein Paar von Zylinderblöcken 11 und 12 überspannen; ebenso können sie aber auch nur in einem der Zylinderblöcke 11 bzw. 12 vorgesehen sein.

Jeder der vorstehenden Ausführungsformen repräsentiert die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Verdichter der Taumelscheibenbauart mit doppeltwirkenden Kolben, der für ein Fahrzeugklimagerät eingesetzt wird. Die vorliegende Erfindung kann jedoch gleichermaßen auf die Druckpulsationsdämpfungsvor­ richtung für einen mit Wellenscheibe ausgeführten Verdichter, einer mit Taumelplatte ausgeführten Verdichter, einen mit Schnecke ausgeführten Verdichter, einen mit Flügeln ausgeführ­ ten Verdichter oder einen Verdichter mit einfachwirkenden Kol­ ben Anwendung finden. Die vorliegende Erfindung kann ferner An­ wendung finden auf die Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter, der in einer Druckluftversorgungseinrichtung eingesetzt wird. In diesem Fall umfaßt die im Inneren des Reso­ nanzschalldämpfers 58, 71 auskondensierte Flüssigkeit neben dem Schmierstoff zum Beispiel Wasser.

Die vorliegende Erfindung wurde in Zusammenhang mit spezifi­ schen, beispielhaft gewählten Ausführungsformen beschrieben; selbstverständlich sind für den Fachmann zahlreiche Modifika­ tionen möglich, ohne den Grundgedanken und den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (6)

1. Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter mit einem Gehäuse, einem Kompressionsmechanismus, um ein kompressibles Fluid von außen anzusaugen, das kompressible Fluid zu verdichten und es zu einem in dem Gehäuse defi­ nierten Druckraum auszuschieben, einem Durchflußkanal zum Führen des kompressiblen Fluids im Inneren des Druckraums zur Außenseite des Verdichters und einem Druckschalldämp­ fungsbereich, der in einem Zwischenbereich des Durchfluß­ kanals im Inneren des Gehäuses definiert ist, wobei die Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für den Verdichter dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Trennwand im Inneren des Druckschalldämpfungsbereichs in der Weise vorgesehen ist, daß der Druckschalldämpfungsbereich unterteilt wird in einen ersten Dämpfungsraum, der Teil des Durchfluß­ kanals bildet, und einen zweiten Dämpfungsraum, der mit dem ersten Dämpfungsraum über einen Verbindungskanal in Verbindung steht und unabhängig von dem Durchflußkanal ist, und Rückführungsmittel angeordnet sind, um ein von dem kompressiblen Fluid mitgeführtes Fluid, welches in den zweiten Dämpfungsraum eingebracht wird und in dem zweiten Dämpfungsraum kondensiert, zu dem ersten Dämpfungsraum zurückzuführen.

2. Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter nach Anspruch 1, bei der die Werte für die Kapazität des zweiten Dämpfungsraums, die freie Querschnittsfläche des Verbindungskanals und die Kanallänge des Verbindungskanals so gesetzt sind, daß die in dem zweiten Dämpfungsraum auf­ tretende Pulsation mit einer Resonanzfrequenz des ersten Dämpfungsraums übereinstimmt und eine Phase aufweist, die der Pulsation im Inneren des ersten Dämpfungsraums ent­ gegengesetzt ist.

3. Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Verbindungskanal auch als Rückführmittel wirkt.

4. Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter nach Anspruch 3, bei der der zweite Dämpfungsraum in Rich­ tung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) in einer oberen Lage angeordnet ist, und der erste Dämpfungsraum in Rich­ tung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) in einer unteren Lage angeordnet ist.

5. Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, bei der das Gehäuse eine Mehrzahl von Gehäu­ sebestandteilen aufweist, wobei die Trennwand einstückig mit einem Paar von den Gehäusebestandteilen ausgebildet ist, wobei die zwei Gehäusebestandteile so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen, wobei jeder der Dämpfungsräume dadurch gebildet wird, daß die zwei Gehäu­ sebestandteile miteinander gefügt werden, und wobei der Verbindungskanal eine Nut umfaßt, die in mindestens einer der Fügeflächen der Trennwandungen in dem Paar von Gehäu­ sebestandteilen gebildet ist.

6. Druckpulsationsdämpfungsvorrichtung für einen Verdichter nach Anspruch 3, bei der die innere Bodenfläche des zwei­ ten Dämpfungsraums so ausgeführt ist, daß sie in Richtung der Schwerkraft (Vertikalrichtung) höher angeordnet ist als die innere Bodenfläche des ersten Dämpfungsraums, und die Verbindungsöffnung an einer der Lage der inneren Bodenfläche des zweiten Dämpfungsraums entsprechenden Stelle in der Trennwandung angeordnet ist.