DE102004022794A1

DE102004022794A1 - Verdichter für Kältemittel

Info

Publication number: DE102004022794A1
Application number: DE200410022794
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Etter
Original assignee: Bock Kaltemaschinen GmbH
Current assignee: Bock Kaltemaschinen GmbH
Priority date: 2004-05-08
Filing date: 2004-05-08
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für Kältemittel mit einer Verdichtereinheit (12) und einem mit einem Fremdantrieb koppelbaren Triebwerk (14) für die Verdichtereinheit (12). Um in offener gehäusefreier Bauweise der Verdichtereinheit eine Kapselung zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Verdichtereinheit (12) und das Triebwerk (14) im freien Innenraum (28) einer behälterartigen gasdichten und druckfesten Druckkapsel (10) aufgehängt sind, wobei das Triebwerk (14) eine gasdicht aus der Druckkapsel (10) herausgeführte Antriebswelle (16) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für Kältemittel mit einer insbesondere durch ein Kolbenaggregat gebildeten Verdichtereinheit und einem vorzugsweise über Riementriebe oder Kupplungen mit einem Fremdantrieb koppelbaren Triebwerk für die Verdichtereinheit.

Bei herkömmlichen Verdichtern in offener Bauweise ist das Triebwerk und Verdichterteil in ein vielteiliges Gehäuse integriert, während der Antrieb über einen externen Motor angekoppelt wird. Das Gehäuse muss neben den Wellendichtungen auch noch an anderen Stellen aufwändig gegen Atmosphäre abgedichtet werden, insbesondere am Gehäuseboden, an der Zylinderkopfseite bei einem Kolbenverdichter und an den Kurbelwellenlagern. Problematisch ist hierbei die Berstsicherheit mit steigendem Druckniveau, weil dann die Gehäuseteile entsprechend verstärkt werden müssen, wobei die üblicherweise verwendeten Gussteile als solche spröde sind.

Daneben sind noch so genannte hermetische Verdichter bekannt, die als Komplettaggregat mit Antriebsmotor in eine verschweißte Hülle eingeschlossen sind. Solche Aggregate werden hauptsächlich im stationären Bereich, beispielsweise für Kühltruhen, Kühlräume und gewerbliche Anwendungen eingesetzt. Diese Anordnung ist sehr kompakt und einfach für kleine bis mittlere Kälteleistungen, hat aber den Nachteil, dass kein wahlfreier Antrieb möglich ist und das Aggregat bei einem Defekt des integrierten Motors in der Regel weggeworfen werden muss.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik aufgetretenen Nachteile zu vermeiden und einen Verdichter in offener Bauweise dahingehend zu verbessern, dass auch bei hohen Drücken eine hohe Betriebssicherheit mit einfachen Mitteln gewährleistet ist. Speziell für den Einsatz in Fahrzeugumgebungen sind auch geringes Baugewicht und kompakte Bauform wesentliche Kriterien.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, bei einem Verdichter mit Fremdantrieb auf ein aufwändiges Gehäuse zu verzichten. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Verdichtereinheit und das Triebwerk im freien Innenraum einer behälterartigen gasdichten und druckfesten Druckkapsel aufgehängt sind, wobei das Triebwerk eine gasdicht aus der Druckkapsel herausgeführte Antriebswelle aufweist. Durch die umgebende Kapsel wird eine hohe Sicherheit gewährleistet, wobei die Kapsel wiederum einfacher und kompakter gestaltet werden kann als ein komplexes Gehäuse, bei welchem viele Abdichtungen und mechanische Verbindungen erforderlich sind. Damit lassen sich auch bei geringem Gewicht und Raumbedarf hohe Betriebsdrücke erreichen, bei denen vorteilhafte Kältemittel wie Kohlendioxid eingesetzt werden können.

Vorteilhafterweise ist die Druckkapsel aus einem Blechmaterial, insbesondere Stahlblech gebildet, so dass bei hoher Materialzähigkeit und einfachem Wandaufbau eine hohe Druckfestigkeit und -dichtheit besteht.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Druckkapsel der Grundform nach als zylindrischer, vorzugsweise liegend angeordneter Behälter ausgebildet ist. Dabei ist es günstig, wenn die Antriebswelle durch eine Stirnwand der zylindrischen Druckkapsel hindurchgeführt ist und durch eine Gleitringdichtung vom Innenraum nach außen abgedichtet ist. Damit kann entsprechend den gewünschten Betriebsbedingungen ein externer Antrieb bzw. Motor einfach angekoppelt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Verdichtereinheit über aus der Druckkapsel herausragende saug- und druckseitige Anschlüsse mit einem Kühlkreislauf verbindbar. Hierbei kann der Innenraum über einen Wanddurchbruch der Druckkapsel mit dem Sauganschluss für einen Kühlkreislauf verbunden sein, so dass der gesamte Innenraum einen Saugraum für die Verdichtereinheit bildet. Dabei lassen sich Betriebsdrücke im Innenraum bis 100 bar problemlos realisieren.

Vorteilhafterweise ist die Verdichtereinheit druckseitig über eine durch den Innenraum führende Rohrleitung mit dem Druckanschluss für einen Kühlkreislauf verbunden. Die Rohrleitung kann einem hohen Innendruck standhalten und ist zugleich durch die Druckkapsel zusätzlich geschützt.

Das Triebwerk und die Verdichtereinheit lassen sich somit weitgehend frei von druckführenden Gehäuseteilen aufhängen, wobei das Triebwerk über Lagermittel vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Wandungen der Druckkapsel gehalten sein kann.

Für den Einbau der Aggregate ist die Druckkapsel vorteilhafterweise aus mindestens zwei Kapselteilen zusammengesetzt, wobei die Kapselteile hermetisch dicht verschweißt oder vorzugsweise durch Schraubverbindung lösbar verbunden sind.

Denkbar ist es auch, dass die Druckkapsel Einzüge zur Stabilitätserhöhung aufweist.

Eine spezielle Bauform sieht vor, dass die Verdichtereinheit als Kolbenaggregat zwei- oder mehrzylindrig ausgebildet ist, wobei in den Zylinderkammern das Käl temittel durch oszillierend bewegte Kolben komprimiert wird.

Vorteilhafterweise ist in dem Innenraum eine Ölkammer durch eine Trennwand gegenüber dem Arbeitsbereich des Triebwerks abgetrennt. Dadurch kann das zur Schmierung erforderliche Ölvolumen eingebracht werden, ohne in den Störkreis des Triebswerks zu kommen und ohne die Bauform und Außenabmessung der Druckkapsel zu beeinflussen. Weiter ist es von Vorteil, wenn die Ölkammer durch eine druckausgleichende (gasdurchlässige) und ölrückhaltende Zwischendecke vom Innenraum getrennt ist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Kältemittelkompressor in einer Druckkapsel für externen Antrieb in aufgebrochener perspektivischer Darstellung; und
2 den Kompressor nach 1 im Axialschnitt durch die Druckkapsel.
Der in der Zeichnung dargestellte Verdichter für Kältemittel besteht im Wesentlichen aus einer gasdichten Druckkapsel 10, einer darin angeordneten Verdichtereinheit 12 und einem Triebwerk 14, welches über eine gasdicht aus der Druckkapsel 10 herausgeführte Antriebs welle 16 mit einem nicht gezeigten Fremdantrieb koppelbar ist.
Die Druckkapsel 10 erlaubt es, im Inneren die Verdichtereinheit 12 und das Triebwerk 14 frei von aufwändigen druckführenden Gehäuseteilen und komplexen Dichtstellen aufzuhängen. Zu diesem Zweck ist die Druckkapsel 10 als zylindrischer Druckbehälter aus einem Stahlblechmaterial ausgebildet. Sie ist dabei aus zwei Kapselteilen 18, 20 zusammengesetzt, welche in einem zylindrischen Mantelbereich über eine in Umfangsrichtung verlaufende Schweißnaht 22 hermetisch dicht verbunden sind. In den einander gegenüberliegenden Stirnwandungen der Druckkapsel 10 sind Lagerstellen 24, 26 zur Aufhängung des Triebwerks 14 vorgesehen. Der freie Innenraum 28 der Druckkapsel 10 bildet somit eine Aufnahmekammer für die Verdichtereinheit 12 und das Triebwerk 14, wobei durch die hochzähe Kapselwandung 30 die erforderliche Druckfestigkeit problemlos und mit einfachen Mitteln sichergestellt werden kann.
Das Triebwerk 14 weist eine Kurbelwelle 32 auf, die über einen Wellenzapfen 34 aus der Druckkapsel 10 herausragt und außenseitig als Antriebswelle 16 mit einem Umlenkrad 36 für einen motorischen Riementrieb drehfest verbunden ist. Der Wellenzapfen 34 ist dabei durch eine Gleitringdichtung 38 vom Innenraum 28 nach außen abgedichtet. Die Wellendurchführung erfolgt an einer Stirnwand der Druckkapsel 10, so dass der Bauraum bei vor zugsweise liegender Betriebsweise optimal genutzt werden kann.
Die Verdichtereinheit 12 ist als ein vierzylindriges Kolbenaggregat ausgebildet, wobei in den Zylinderblöcken 40, 42 das Kältemittel durch oszillierende Bewegung der über die Kurbelwelle 32 angetriebenen Kolben komprimiert wird. Zu diesem Zweck bildet der Innenraum 28 einen Saugraum, der über einen Wanddurchbruch 44 mit dem Sauganschluss 46 für den Kühlkreislauf verbunden ist. Der Betriebsdruck bzw. Stillstandsdruck im Innenraum kann bis 100 bar betragen. Auslassseitig sind die Zylinderblöcke 40, 42 über ein Rohrleitungssystem 48 mit dem außenseitigen Druckanschluss 50 für den Kühlkreislauf verbunden. Das Rohrleitungssystem 48 im Innenraum 28 ist im Berstfall durch die Druckkapsel 10 geschützt, so dass das Gefahrenpotential weiter minimiert wird.
Im Bodenbereich ist in dem Innenraum 28 eine Ölkammer 52 durch eine Trennwand 51 gegenüber dem Arbeitsbereich des Triebwerks 14 begrenzt. Dabei ist die Ölkammer 52 durch eine druckausgleichende und ölrückhaltende Zwischendecke 53 von dem Innen- bzw. Saugraum 28 getrennt. Zur Reinigung des aus de Triebwerk 14 zurückgeführten Öls ist ein der Ölkammer 52 ein Ölsieb angeordnet.
Der bevorzugte Einsatzzweck des vorstehend beschriebenen Verdichters liegt in der Fahrzeugkühlung/Klimati sierung, insbesondere für Autobusse und Transportkühlung, aber auch im stationären gewerblichen bzw. industriellen Bereich.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Verdichter für Kältemittel mit einer Verdichtereinheit 12 und einem mit einem Fremdantrieb koppelbaren Triebwerk 14 für die Verdichtereinheit 12. Um in offener gehäusefreier Bauweise der Verdichtereinheit eine Kapselung zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Verdichtereinheit und das Triebwerk im freien Innenraum 28 einer behälterartigen gasdichten und druckfesten Druckkapsel 10 aufgehängt sind, wobei das Triebwerk eine gasdicht aus der Druckkapsel herausgeführte Antriebswelle 16 aufweist.

Claims

Verdichter für Kältemittel mit einer insbesondere durch ein Kolbenaggregat gebildeten Verdichtereinheit (12) und einem vorzugsweise über Riementriebe (36) oder Kupplungen mit einem Fremdantrieb koppelbaren Triebwerk (14) für die Verdichtereinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (12) und das Triebwerk (14) im freien Innenraum (28) einer behälterartigen gasdichten und druckfesten Druckkapsel (10) aufgehängt sind, wobei das Triebwerk (14) eine gasdicht aus der Druckkapsel (10) herausgeführte Antriebswelle (16) aufweist.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkapsel (10) aus einem Blechmaterial, insbesondere Stahlblech gebildet ist.
Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkapsel (10) der Grundform nach als zylindrischer, vorzugsweise liegend angeordneter Behälter ausgebildet ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) durch eine Stirnwand der zylindrischen Druckkapsel (10) hindurchgeführt ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) durch eine Gleitringdichtung (38) vom Innenraum (28) nach außen abgedichtet ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (12) über aus der Druckkapsel (10) herausragende saug- und druckseitige Anschlüsse (46, 50) mit einem Kühlkreislauf verbindbar ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (28) über einen Wanddurchbruch (44) der Druckkapsel (10) mit dem Sauganschluss (46) für einen Kühlkreislauf verbunden ist, wobei der Innenraum (28) einen Saugraum für die Verdichtereinheit (12) bildet.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsdruck im Innenraum (28) bis zu 100 bar beträgt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (12) druckseitig über eine durch den Innenraum (28) führende Rohrleitung (48) mit dem Druckanschluss (50) für einen Kühlkreislauf verbunden ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebwerk (14) und die Verdichtereinheit (12) weitgehend frei von druckführenden Gehäuseteilen aufgehängt sind.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Triebwerk (14) über Lagermittel (24, 26) vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Wandungen der Druckkapsel (10) aufgehängt ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkapsel (10) aus mindestens zwei Kapselteilen (18, 20) zusammengesetzt ist, wobei die Kapselteile (18, 20) hermetisch dicht verschweißt oder vorzugsweise durch Schraubverbindung lösbar verbunden sind.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkapsel (10) Einzüge zur Stabilitätserhöhung aufweist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenaggregat (12) . zwei- oder mehrzylindrig ausgebildet ist, wobei in den Zylinderkammern (40, 42) das Kältemittel durch oszillierend bewegte Kolben komprimiert wird.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (28) eine Ölkammer (52) vorzugsweise durch eine Trennwand (51) gegenüber dem Arbeitsbereich des Triebwerks (14) begrenzt ist.
Verdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölkammer (52) durch eine druckausgleichende und ölrückhaltende Zwischendecke (53) vom Innenraum (28) getrennt ist.