DE10117072C2 - Kompressor - Google Patents

Kompressor

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor und insbesondere auf einen Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor, der eine gleichmäßige Zufuhr von Kühlmittel in Übereinstimmung zu einer pulsierenden Strömung liefern kann, die durch einen Kolben des Kompressors erzeugt wird.
Stand der Technik
Der Kompressor in einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage komprimiert ein Fluid bei geringer Temperatur und geringem Druck, das durch einen Verdampfer geführt wird, zu einer hohen Temperatur und hohem Druck. Ein Kompressor gemäß dem Stand der Technik in dem Kühlschrank oder ähnlichem wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist der Kompressor des Stands der Technik mit einem Motorteil 8 zum Aufnehmen eines Stroms zum Erzeugen einer Drehkraft versehen, und einem Kompressorteil 10 zum Komprimieren des Kühlmittels durch die Drehkraft des Motorteils, wobei beide in einem Gehäuse 6 eingeschlossen sind, das eine obere Schale 2 und eine untere Schale 4 hat. Der Motorteil 8 hat einen Stator 8a zum Aufnehmen des Stroms, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, und einen Rotor 8b zum Erzeugen einer Drehkraft durch die elektromagnetische Kraft. Der Kompressorteil 10 hat eine Kurbelwelle 12 zur Drehung mit dem Rotor 8b, eine Verbindungsstange 14 zum Umwandeln einer Drehbewegung der Welle in eine lineare Hin- und Herbewegung, und einen Kolben 18 zum Komprimieren von Kühlmittel in einem Zylinderblock 16 durch die Verbindungsstange. Die Verbindungsstange 14 hat einen Endstift, der mit einem exzentrischen Stück 12a auf der Oberseite der Kurbelwelle 12 verbunden ist, und den anderen Endstift, der mit dem Kolben 18 verbunden ist, um die Drehbewegung der Kurbelwelle 12 in eine lineare Hin- und Herbewegung umzuwandeln. Der Betrieb des vorstehenden Kompressors kann wie folgt zusammengefasst werden. Wenn der Kolben 18 eine lineare Hin- und Herbewegung in dem Zylinderblock 16 beim Aufnehmen einer Drehbewegung der Kurbelwelle 12 macht, konvertiert der Kolben 18 ein Kühlmittel bei geringer Temperatur und geringem Druck von dem Verdampfer in ein Kühlmittel hoher Temperatur und hohen Drucks durch ein Verfahren des Ansaugens des Kühlmittels, der Kompression und dem Auslass, und gibt es weiter zu einem Kondensator (nicht gezeigt). Da ein Geräusch vorhanden ist, das unvermeidbar durch den Kolben 18 in dem Kompressor auftritt, wird das Kühlmittel von dem Verdampfer durch einen Ansauggeräuschdämpfer 20 geführt, bevor das Kühlmittel in den Zylinder 15 eingeführt wird, um das Geräusch zu dämpfen. Der Ansauggeräuschdämpfer 20 wird unter Bezug auf die beigefügten Figuren erklärt. Fig. 2 veranschaulicht schematisch ein Ansaugsystem und ein Auslasssystem des Kompressors des Stands der Technik, in dem der Ansauggeräuschdämpfer 20 vorgesehen ist, und Fig. 3 veranschaulicht eine perspektivische Querschnittsansicht eines Ansauggeräuschdämpfers 20 des Stands der Technik.
Bezugnehmend auf Fig. 2 wird bei dem Vorgang des Kühlmittelansaugens das Kühlmittels in den Zylinder 15 durch ein Ansaugventil 31 eingesaugt, bis ein Druck in dem Zylinder 15 gleich einem Druck in dem Ansauggeräuschdämpfer 20 wird, während der Kolben 18 sich von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt bewegt. Das Kühlmittel, das in den Zylinder 15 gesaugt ist, wird komprimiert, wenn sich der Kolben 18 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt bewegt, wobei sich Druck in dem Zylinder 15 aufbaut, bis der Druck höher ist als eine elastische Kraft einer Auslassfeder (nicht gezeigt), die das Auslassventil 32 lagert, dann wird das Auslassventil 32 geöffnet, um ein Kühlmittel mit hohem Druck durch ein Auslassrohr 36 von dem Zylinder 15 über ein Auslassplenum 34 auszugeben. Da solch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 18 sechzigmal pro Sekunde im Fall eines 60 Hz Kompressors wiederholt wird, sind sich im 1/60 Sekundenzyklus wiederholende Pulsationen in dem Ansauggeräuschdämpfer 20 und dem Auslassplenum 34 vorhanden, die durch ein solches wiederholtes Ansaugen und Auslassen hervorgerufen werden.
Bezugnehmend auf Fig. 3 hat der Ansauggeräuschdämpfer 20 einen Einlass 22 zum Einführen des Kühlmittels in den Ansauggeräuschdämpfer 29, eine Kammer 24 zur temporären Aufbewahrung des Kühlmittels, ein Kühlmittelzufuhrrohr 26 zum Führen des Kühlmittels von der Kammer 24 zu einem Ansaugventil (siehe Fig. 2) des Zylinders, und einen Helmholtz-Resonator 28 zum Dämpfen von Geräusch einer spezifischen Frequenz.
Wie es gezeigt ist, unterliegt das Kühlmittel einem logischen Druckverlust, wenn das Kühlmittel durch eine Anzahl von Kammern 24a und 24b und ein Kammerverbindungsrohr 25 geführt wird, nachdem das Kühlmittel durch den Einlass 22 eingeführt ist, und einer Dämpfung der spezifischen Frequenz, wenn das Kühlmittel durch den Helmholtz-Resonator 28 geführt wird.
Die Pulsation des Verbindungsrohrs 25 zwischen den Kammern 24 und den Kühlmittelzufuhrrohren 26, die von der Pulsation des Ansauggeräuschdämpfers 20 kommt, behindert jedoch eine gleichmäßige Zufuhr des Kühlmittels, so dass eine Verschlechterung in der Leistung hervorgerufen wird und manchmal eine Rückwärtsströmung des Kühlmittels aufgrund eines umgekehrten Druckgradienten, der durch die nicht gleichmäßige Pulsation des Kühlmittels gebildet wird.
Die DE 36 43 567 A1 betrifft einen Schalldämpfer für hermetisch gekapselte Kompressoren, der auf dem Saugabschnitt des Kompressors angeordnet ist. Der Schalldämpfer besteht aus einem ersten Abschnitt, der eine Abschwächung der Pulsationen und eine Trennung des Öls vom Kühlmittelgas bewirkt, während ein zweiter Abschnitt mit porösem Material gefüllt ist, das infolge der Hohlräume eine Dämpfung der Gaspulsationen ermöglicht, die nach außen übertragen werden und gleichzeitig das abgetrennte Öl durch ein kleines Rohr abführt.
Aus der WO 00/40861 ist eine Vorrichtung zur Geräuschdämpfung bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine durch eine Kammerabdeckung geschlossene Dämpfungskammer. In der Kammerabdeckung ist eine Leitung installiert, die zum Abgeben von Dämpfungsfluid verwendet wird. Eine Membran ist an der Innenfläche der Kammerabdeckung montiert und teilt die Kammer in zwei Breiche. Diese Membran ist kuppelförmig, wobei sie in eine Richtung entgegengesetzt zu derjenigen der ebenfalls kuppelförmigen Kammerabdeckung gekrümmt ist. Im Betrieb wird komprimiertes Arbeitsfluid aus der Kompressionskammer in die erste Dämpfungskammer abgegeben, wonach es in die zweite Dämpfungskammer durch Löcher der Membran geführt wird und nochmals in den Betriebsabgasgeräuschen verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend ist die vorliegende Erfindung auf einen Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor gerichtet, der im wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Stands der Technik umgeht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor vorzusehen, der einen Kühlmittelzufuhrdruck erhöhen kann, was eine Kühlmittelmenge erhöht, die in einen Zylinder eingeführt wird, was die Leistung des Kompressors verbessert.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung dargestellt, die folgt, und werden teilweise von der Beschreibung deutlich oder können durch die Praxis der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur erzielt, die teilweise in der niedergeschriebenen Beschreibung und den Ansprüchen ebenso wie durch die beigefügten Zeichnungen hervorgehoben wird.
Um diese und andere Vorteile zu erzielen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie sie ausgeführt und in breitem Maß beschrieben ist, umfasst der Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor die Merkmale von Anspruch 1.
Das Vibrationselemente ist eine Vibrationsplatte oder ein Balg.
Die Vibrationsplatte umfasst eine Schraubenfeder und der Balg umfasst ein elastisches Element.
Das Vibrationselement weist eine spezielle Vibrationsfrequenz als Reaktion auf die Vibrationsfrequenz der pulsierenden Strömung von mindestens geradanzahligen Vielfachen (zweimal, viermal, sechsmal, . . .) der pulsierenden Strömung auf.
Das Vibrationselement ist gestaltet, dass es die spezielle Vibrationsfrequenz durch eine externe Vibrationsaufrechterhaltungseinrichtung aufrecht erhält.
Es ist zu verstehen, dass sowohl die voranstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erklärend sind und dazu gedacht sind, eine weitere Erklärung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, vorzusehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die eingeschlossen sind, um ein besseres Verständnis der Erfindung vorzusehen und die in diese Beschreibung eingebaut sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären:
In den Zeichnungen veranschaulicht:
Fig. 1 schematisch einen Querschnitt, der einen Kompressor des Stands der Technik zeigt;
Fig. 2 schematisch ein Ansaugsystem und ein Auslasssystem des Kompressors des Stands der Technik;
Fig. 3 eine abgeschnittene perspektivische Ansicht des Ansauggeräuschdämpfers des Stands der Technik;
Fig. 4 eine abgeschnittene Ansicht eines Ansauggeräuschdämpfers für einen Kompressor in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 5 eine perspektivische Querschnittsansicht des Ansauggeräuschdämpfers, der einen Balg angebracht hat als ein Vibrationselement in Übereinstimmung mit einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird nun im einzelnen Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Ein Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Einlass zum Einführen eines Kühlmittels in den Ansauggeräuschdämpfer, eine Kammer zur temporären Aufbewahrung des Kühlmittels und zum Absenken eines Drucks des Kühlmittels durch einen plötzlichen Anstieg eines Volumens des Kühlmittels, einen Resonator zum Dämpfen eines Geräuschs einer speziellen Frequenz, ein Kühlmittelzufuhrrohr zum Führen des Kühlmittels von der Kammer zu einem Zylinder, zum Beenden der Übertragung einer pulsierenden Strömung, die durch die Kolbenbewegung in dem Zylinder hervorgerufen wird, zur Außenseite des Kühlmittelzufuhrrohrs und zum Verhindern einer Übertragung eines Geräuschs von einem Ansaugventil und einem Auslassventil zur Außenseite des Ansauggeräuschdämpfers, wobei die Kammer ein Vibrationselement umfasst, das eine Vibrationsfrequenz hat, die einer Pulsationsfrequenz entspricht, die an dem Kühlmittelzufuhrrohr auftritt. Das Vibrationselement ist eine Vibrationsplatte oder ein Balg.
Die vorliegende Erfindung wird in größerer Einzelheit unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Komponenten der vorliegenden Erfindung, die identisch zu denen des Stands der Technik sind, sind mit den gleichen Referenzziffern versehen. Fig. 4 veranschaulicht eine abgeschnittene Ansicht eines Ansauggeräuschdämpfers für einen Kompressor in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf Fig. 4 umfasst der Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Einlass 22 zum Einführen eines Kühlmittels von einem Verdampfer in den Ansauggeräuschdämpfer, eine erste Kammer 24a und eine zweite Kammer 24b, jede zur temporären Aufbewahrung des Kühlmittels, ein Verbindungsrohr 25 zum Verbinden der ersten Kammer 24a und der zweiten Kammer 24b, ein Kühlmittelzufuhrrohr 26 zum Führen des Kühlmittels von der ersten und zweiten Kammer 24a und 24b zu einem Zylinder, einen Resonator 28 zum Dämpfen eines Geräuschs einer speziellen Frequenz, und ein Vibrationselement, das eine Vibrationsfrequenz hat. Obwohl zwei Kammern in dieser Ausführungsform gezeigt sind, kann die Anzahl an Kammern erhöht werden. Das Vibrationselement, das in dieser Ausführungsform eingesetzt wird, ist eine Vibrationsplatte 42, die gestaltet ist, dass sie eine Vibrationsfrequenz hat, die einer Pulsation der Strömung entspricht. Es ist vorzuziehen, dass ein elastisches Element als Vibrationsplatte 42 eingesetzt wird, und eine Schraubenfeder wird als zusätzliches Elastizitätsmittel eingesetzt. Es ist auch vorzuziehen, dass zusätzliche Mittel zum Justieren der Vibrationsfrequenz des Vibrationselements unter Zwang vorhanden sind, so dass die Vibrationsfrequenz des Vibrationselements auf einer festen Vibrationsfrequenz aufrecht erhalten wird, d. h. die Vibrationsaufrechterhaltungseinrichtung 50. Die Vibrationsplatte 42 ist an einem unteren Bereich der zweiten Kammer 24b, die das größte Volumen der Kammern 24a und 24b hat, angebracht. Die zweite Kammer 24b ist mit dem Kühlmittelzufuhrrohr 26 direkt zur Strömung des Kühlmittels verbunden ist, das in der ersten Kammer 24a zuerst und in der zweiten Kammer 24b schließlich expandiert wird, in Richtung auf den Zylinder 15.
Der Betrieb des Ansauggeräuschdämpfers 200 in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erklärt.
Das Kühlmittel bei geringer Temperatur und geringem Druck, das durch den Verdampfer gelangt ist (nicht gezeigt) wird in den Kompressor durch einen Einlass 22 eingeführt. Ein Weg des Kühlmittels wird durch Pfeile in Fig. 4 angegeben. Als Kühlmittel wird ein Kühlmittel der Ammoniak-, Freon- oder Methylchloridgruppe verwendet, das ein Gas ist, das für Verflüssigung/Evaporation empfänglich ist. Das Kühlmittel, das durch den Einlass geführt ist, wird in die erste Kammer 24a eingeführt. Das Kühlmittelgas, das einem Druckabfall zum ersten Mal in der ersten Kammer 24a unterliegt, wird in die zweite Kammer 24b eingeführt und unterliegt einem Druck und Temperaturabfall mit einer Dämpfung von Geräusch zum zweiten Mal, da das Kühlmittel einer scharfen Volumenexpansion in der zweiten Kammer 24b unterliegt. Dann strömt das Kühlmittelgas zu dem Ansaugventil 31 durch das Kühlmittelzufuhrrohr 26. Das Kühlmittelgas unterliegt einer beträchtlichen Verringerung des Geräuschs einer speziellen Frequenz, wenn das Kühlmittelgas durch den Helmholtz-Resonator 28 in der Mitte der Bewegung durch das Innere des Kühlmittelzufuhrrohrs 26 geführt wird. Während des voranstehenden Vorgangs wird eine periodische, komprimierende Strömung vorgesehen, ähnlich dem menschlichen Körper, zwischen dem Verbindungsrohr 25 und dem Kühlmittelzufuhrrohr 26 in der zweiten Kammer 24b durch die Bewegung des Kolbens in dem Zylinder, die Pulsation genannt wird, wobei eine detaillierte Erklärung davon nicht gegeben wird, da die Pulsation bereits im Stand der Technik im einzelnen erklärt ist. Wenn die Pulsation auftritt, hat die Vibration der Platte 42, die an dem unteren Bereich der zweiten Kammer 24b angebracht ist, eine Vibrationsfrequenz in Übereinstimmung mit der Pulsation durch eine geeignete Justierung von Material und Größe der Vibrationsplatte 42. Die Vibrationsplatte 42 dieser Ausführungsform ist gestaltet, dass sie eine Vibrationsfrequenz hat, die zweimal die Vibrationsfrequenz der Pulsation ist. Entsprechend diesem kann die Vibrationsplatte 42 eine Zufuhr von Kühlmittel zum Zylinder 15 beträchtlich erhöhen, ähnlich einer Überladungswirkung, da die Vibrationsplatte 42 die Zufuhr des Kühlmittels zum Kühlmittelzufuhrrohr 26 erhöht, um einen Druckverlust auszugleichen, der bis zur zweiten Kammer 24b entlang des Kühlmittelzufuhrrohrs 26 auftritt, wenn das Kühlmittel in den Zylinder 15 zu der Zeit strömt, wenn der Kolben 18 den unteren Totpunkt erreicht. Selbst wenn die Vibrationsplatte 42 nicht zweimal sondern eine geradzahlige Anzahl von Malen, wie viermal und sechsmal, die Betriebsfrequenz des Kolbens 18 hat, ist die vergrößerte Kühlmittelzufuhr zum Zylinder 15 verfügbar, da sich die Vibrationsplatte 42 in Richtung auf das Kühlmittelzufuhrrohr 26 bewegt, wenn ein Druckverlust im Kühlmittelzufuhrrohr 26 vorhanden ist, was erlaubt, die Überladungswirkung zu erzielen.
Fig. 5 veranschaulicht eine perspektivische Querschnittsansicht des Ansauggeräuschdämpfers, der einen Balg als Vibrationselement angebracht hat, in Übereinstimmung mit einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf Fig. 5 hat der Ansauggeräuschdämpfer 200' dieser Ausführungsform ein System, das identisch zur Ausführungsform ist, die in Fig. 4 gezeigt ist, außer dass der Balg 44 als das Vibrationselement verwendet wird, um die Pulsation zu kompensieren. Der Ansauggeräuschdämpfer 200' des Kompressors, der den Balg 44 darin eingesetzt hat, kann entweder gestaltet werden, dass er selbst eine spezielle Vibrationsfrequenz in Übereinstimmung mit der Pulsation durch die Kolbenbewegung hat, oder er kann gestaltet werden, dass er bei einer speziellen Vibrationsfrequenz gehalten wird, indem eine externe Vibrationsaufrechterhaltungs-Einrichtung 50 daran vorgesehen wird. Da der Betrieb und die Wirkung des Kühlmittelzufuhranstiegs in Übereinstimmung mit der Pulsation in dem Ansauggeräuschdämpfer 200', der den Balg 44 eingesetzt hat, nahezu identisch zu dem Ansauggeräuschdämpfer 200 gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist, der die Vibrationsplatte eingesetzt hat, wird eine detaillierte Beschreibung ausgelassen. Der Balg 44, der aus einem elastischen Material geformt ist, kann eine Vibrationswirkung verstärken. Das Vibrationselement kann mit einer Schraubenfeder unter der Vibrationsplatte 42 versehen sein, die in Fig. 4 gezeigt ist, um eine Vibrationswirkung geeignet zu justieren, um eine Druckübertragungswirkung zum Kühlmittelzufuhrrohr zu maximieren.
Den Fachleuten ist deutlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in dem Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne von dem Grundgedanken oder Rahmen der Erfindung abzuweichen. Somit soll die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen abdecken, die in ihrem Rahmen liegen.

Claims (8)

1. Ansauggeräuschdämpfer für einen Kompressor, umfassend:
einen Einlass (22) zum Einführen eines Kühlmittels in den Ansauggeräuschdämpfer;
eine erste Kammer (24a) zur temporären Aufbewahrung des Kühlmittels und zum Absenken eines Drucks des Kühlmittels durch einen plötzlichen Anstieg eines Volumens des Kühlmittels;
eine zweite Kammer (24b) zur temporären Aufbewahrung des Kühlmittels und zum Absenken des Drucks des Kühlmittels;
ein Verbindungsrohr (25) zur Verbindung der ersten Kammer (24a) mit der zweiten Kammer (24b);
einen Resonator (28) zum Dämpfen eines Geräuschs einer speziellen Frequenz;
ein Kühlmittelzufuhrrohr (26) zum Führen des Kühlmittels von der zweiten Kammer (24b) zu einem Zylinder, wobei die Übertragung einer pulsierenden Strömung, die durch die Kolbenbewegung in dem Zylinder auftritt, zur Außenseite des Kühlmittelzufuhrrohrs gestoppt wird und eine Übertragung eines Geräusches von einem Ansaugventil und einem Auslassventil zur Außenseite des Geräuschdämpfers verhindert wird;
wobei die zweite Kammer (24b) ein Vibrationselement (42, 44) umfasst, das eine Vibrationsfrequenz hat, die einer Pulsationsfrequenz entspricht, die an dem Kühlmittelzufuhrrohr (26) auftritt.
2. Ansauggeräuschdämpfer nach Anspruch 1, wobei das Vibrationselement eine Vibrationsplatte (42) ist.
3. Ansauggeräuschdämpfer nach Anspruch 2, wobei die Vibrationsplatte (42) eine Schraubenfeder umfasst.
4. Ansauggeräuschdämpfer nach Anspruch 1, wobei das Vibrationselement ein Balg (44) ist.
5. Ansauggeräuschdämpfer nach Anspruch 4, wobei der Balg (44) ein elastisches Element umfasst.
6. Ansauggeräuschdämpfer nach einem der vorherstehenden Ansprüche, wobei das Vibrationselement (42, 44) eine spezifische Vibrationsfrequenz als Antwort auf die Vibrationsfrequenz der pulsierenden Strömung aufweist.
7. Ansauggeräuschdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Vibrationselement (42, 44) die spezifische Vibrationsfrequenz durch eine externe Vibrationsaufrechterhaltungseinrichtung aufrecht erhält.
8. Ansauggeräuschdämpfer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Vibrationselement (42, 44) eine Vibrationsfrequenz aufweist, die mindestens geradzahligen Vielfachen der Pulsationsfrequenz (zweimal, viermal, sechsmal, . . .) entspricht.
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