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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere für
Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
US 6,425,741 B1 ist
ein regelbarer Kältemittelverdichter der Schräg-
bzw. Schwenkscheibenbauart für die Fahrzeugklimatisierung
bekannt, der bezüglich einer Sauggasseite und einer Druckgasseite
des Verdichters Kammern aufweist, die einer Dämpfung von
saugseitigen bzw. druckseitigen Gaspulsationen dienen.
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Der
genaue Aufbau des Gegenstandes gemäß der
US 6,425,741 B1 ist
4 zu
entnehmen. Eine erste Druckkammer
7b im Bereich des Zylinderkopfes
7 nimmt
komprimiertes Kältemittelgas über Druckventile
31 von
den Verdichtungsräumen bzw. -volumina auf. Das Gas wird
dann in eine zweite Druckgaskammer
1c geführt.
Zwischen beiden Druckgaskammern ist ein Ventil
33 angebracht.
Von der Druckgaskammer
1c wird das Kältemittelgas
in einen Kältekreislauf der Klimaanlage geführt.
Wesentliche Bauteile der Kälteanlage sind ein Kondensator
CO, eine Expansionsventil V zur Trennung der Hochdruckseite und
der Niederdruckseite der Anlage und ein Verdampfer EV. Anschließend
gelangt das Kältemittelgas wieder in den Verdichter, und
zwar an der Sauggasseite desselben. Hier tritt das Gas zunächst
in eine erste Kammer
1d ein und anschließend in
eine zweite Kammer
7a. Die Verbindungen der ersten Kammer
1d und
der zweiten Kammer
7a sind nicht dargestellt. Von der zweiten
Kammer
7a wird das Kältemittelgas über
Saugventile
30 in die Verdichtungsräume geleitet.
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Wie
bereits vorstehend erwähnt, dienen die Kammern 1c, 1d u.
a. einer Pulsationsdämpfung. Gaspulsationen treten insbesondere
durch den Verdichtungsvorgang auf. Das Kältemittelgas wird über Saugventile
in die Verdichtungsräume geleitet (angesaugt, Saughub),
anschließend schließen die Saugventile zu Beginn
des Kompressionshubes druckgesteuert und das Kältemittelgas
wird auf ein höheres Druckniveau verdichtet. Die Druckventile öffnen ebenfalls
druckgesteuert, wenn der Druck erreicht ist, welcher für
die Öffnung der Druckventile (Drucklamellen) notwendig
ist. In den Zeitintervallen, in denen Kältemittelgas in
die Verdichtungsräume angesaugt wird bzw. aus diesen herausgeschoben
wird, treten in den Kammern 7a, 7b starke Druckschwankungen
auf (Gaspulsationen, Druckpulsationen). Insbesondere, wenn diese
Druckschwankungen an das Rohrleitungssystem der Kälteanlage
weitergegeben werden, kommt es u. a. zu Vibrationen der Rohrleitungen und
zur Übertragung von Körperschall an den am Fahrzeug
fixierten Elementen bzw. Punkten der Anlage (u. a. z. B. an Rohrleitungen,
die am Fahrzeug befestigt sind) bzw. an anderen Komponenten der
Kälteanlage (z. B. Verdampfer oder Kondensator (R134a),
bzw. Gaskühler (R744)).
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Der
Zweck eines Mufflers dient damit u. a. einer gewissen Entkopplung
von Druckschwankungen vom Rohrleitungssystem und damit der Geräuschreduktion
im Fahrzeug. Stand der Technik sind in der Regel Lösungen
gemäß der
US
6,425,741 B1 , wobei bei der Anwendung des Kältemittels
R134a vorrangig Dämpferkammern an der Druckseite des Verdichters eingesetzt
werden.
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Eine
Weiterentwicklung der saugseitigen Dämpferkammer lässt
sich der
US 6,705,843
B1 entnehmen. Aus Gründen der Platzersparnis ist
die Dämpferkammer nicht an das Gehäuse des Verdichters
angeformt, sondern direkt in den Zylinderkopf integriert. Ausgehend
vom äußeren Durchmesser des Zylinderkopfes befindet
sich in Form von ringförmigen Räumen zunächst
der Druckraum des Verdichters, dann der Saugraum des Verdichters
sowie in Form eines Zylinders ganz innen der sauggasseitige Dämpfungsraum,
wobei das einströmende Fluid gegen eine Prallwand stößt
und eine turbulente Strömung erzeugt. Der Saugraum weist
eine weitere Segmentierung des Ringraumes auf, in dem jeweils z.
B. zwei Verdichtungsräume einen abgeteilten Sauggasraum
aufweisen, von dem das Kältemittelgas über Verbindungskanäle
mit dem Dämpfungsraum verbunden ist. Die Verbindungskanäle
oder Verbindungsbohrungen selbst stellen eine gewisse Drosselung
des Fluidstromes von der Dämpfungskammer zu den segmentierten
Sauggasräumen dar. Das aus Richtung der Dämpfungskammer
in die Sauggasräume einströmende Fluid wird durch
Gestaltung des Zylinderkopfes insbesondere der Dämpfungskammer
und der Verbindungsbohrungen oder Verbindungskanäle im
Bereich der Dämpfungskammern bewusst in einen turbulenten
Strömungszustand überführt, da auch dadurch
eine Weitergabe von Druckschwankungen innerhalb der Gassäule vermindert
wird.
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Beim
Gegenstand der
US 6,705,843
B1 ist auf eine druckseitige Dämpfungskammer verzichtet und
lediglich im Bereich der Sauggaskammer eine zusätzliche
Dämpfungskammer vorgesehen worden. Weitere Einzelheiten
der Lösung gemäß der
US 6,705,843 B1 sind
5a und b zu entnehmen.
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Im
Zusammenhang mit dem Hochdruckkältemittel R744 (CO
2) ist bekannt, dass das Pulsationsverhalten
durch das im Vergleich mit R134a wesentlich steifere Rohrleitungssystem
vergleichsweise kritischer ist. Das betrifft die Übertragung
und Weiterleitung von Gaspulsationen, von Vibrationen und die Übertragung
von Körperschall. Eine Lösung gemäß der
US 6,425,741 B1 ist
aufgrund der Länge und Oberfläche der sauggasseitigen
Strömungskanäle (Dampferkammer und Saugkammer
sowie Verbindungskanäle) nicht zweckmäßig.
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Eine Übertragung
der aus der
US 6,705,843 B1 bekannten
Lösung ist ebenfalls nicht angebracht, da es ebenfalls
aufgrund der Länge und Oberfläche der saugasseitigen
Strömungskanäle (Dampferkammer und Sauggaskammer
sowie Verbindungskanäle) zu einer starken Aufheizung des
Sauggases kommen würde. Die Aufheizung des Sauggases ist
verantwortlich für eine vergleichsweise geringere Dichte des
Kältemittels im Ansaugzustand und damit letztendlich für
einen schlechteren Liefergrad und eine schlechtere Effizienz des
Verdichters. Für das Kältemittel R744 ist eine
möglichst direkte Fluidführung auf der Sauggasseite
notwendig, um eine Wärmeübertragung an das Kältemittelgas
möglichst gering zu halten.
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Die
Lösung gemäß der
US 6,425,741 B1 ist somit
aufgrund der Baugröße und des Aufwandes bzw. der
Kosten nicht zweckmäßig. Eine Anwendung von R744
beim Gegenstand der
US
6,425,741 B1 ist aus energetischen Gründen unvorteilhaft.
Die in der
US 6,705,843
B1 offenbarte Konfiguration ist ebenfalls nicht auf die
R744-Applikation übertragbar. Außerdem ist die
Baugröße des Zylinderkopfes mit integrierter Dämpfungskammer
zwar akzeptabel gelöst worden, andererseits ist der Zylinderkopf
in dieser Form aber ein sehr kompliziertes Bauteil mit zusätzlichem
mechanischem Bearbeitungsaufwand im Bereich der Dichtflächen
zur Ventilplatte hin sowie im Bereich der Segmentierungen und Verbindungskanäle.
Dies führt zu hohen Kosten bei der Herstellung eines derartigen
Verdichters.
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Ausgehend
vom vorstehend näher beschriebenen Stand der Technik ist
es demnach Aufgabe der Erfindung, einen Verdichter anzugeben, bei
dem Gaspulsationen und Druck schwankungen an der Sauggasseite und/oder
der Druckgasseite des Verdichters gemindert werden und welcher weiterhin kostengünstig
in der Herstellung ist. Ferner soll der erfindungsgemäße
Verdichter einen einfachen Aufbau sowie eine relativ freie Formgestaltung
entsprechend den strömungstechnischen Erfordernissen haben
können und es soll zu keiner wesentlichen bzw. zusätzlichen
Aufheizung des Sauggases durch zusätzliche „Aufheiz"-Oberflächen
kommen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Verdichter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst, wobei bevorzugte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen
in den Unteransprüchen beschrieben sind.
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Ein
wesentlicher Punkt der Erfindung ist es demnach, dass der erfindungsgemäße
Verdichter eine Unterteilungsvorrichtung aufweist, welche ein Sauggasvolumen
und/oder ein Hochdruckvolumen des erfindungsgemäßen
Verdichters in wenigstens zwei Teilvolumina trennt bzw. abteilt,
welche miteinander in Fluidverbindung stehen. Dadurch ist es möglich,
einen geräusch- bzw. vibrationsarmen Verdichter mit einfachen
konstruktiven Maßnahmen bereitzustellen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße
Verdichter einen Zylinderkopf und/oder eine Ventilplatte. Die Unterteilungsvorrichtung
kann mit dem Zylinderkopf und/oder der Ventilplatte formschlüssig
verbunden und/oder in diesen/diese eingepaßt sein. Die
Unterteilungsvorrichtung kann weiterhin auf einer dem Zylinderkopf
zugewandten Seite Passstifte aufweisen, welche in korrespondierende
Aussparungen am Zylinderkopf eingreifen und die Unterteilungsvorrichtung
in selbigem drehfest arretieren. Die Passstifte können
insbesondere dornen- oder zylinderförmig ausgebildet sein. Weiterhin
kann die der Ventilplatte zugewandte Seite der Unterteilungsvorrichtung
eben bzw. plan ausgebildet sein. Dies sorgt für eine sichere
Anlage an die Ventilplatte und ermöglicht eine gas- bzw.
fluiddichte Führung des Kältemittels des Verdichters.
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Die
Unterteilungsvorrichtung definiert optional zwei Kavitäten,
welche durch die Fluidverbindung, die insbesondere in etwa zylinderförmig
ausgebildet ist, (beispielsweise eine Bohrung oder dergleichen Aussparung)
miteinander in Fluidverbindung stehen. Vorzugsweise umfasst die
Unterteilungsvorrichtung die besagte Fluidverbindung. Ein erstes
Teilvolumen bzw. eine erste Kavität kann durch die Ventilplatte
auf der einen Seite und eine sich in etwa konisch auf die Fluidverbindung
hin erstreckende Aussparung bzw. Vertiefung in der Unterteilungsvorrichtung
auf der anderen Seite begrenzt bzw. definiert sein.
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Die
sich insbesondere in etwa in konischer Form auf die Fluidverbindung
hin erstrekkende Aussparung ist in der Regel zum Zylinderkopf hin
gerichtet. Auf der anderen Seite der Fluidverbindung kann das zweite
Teilvolumen durch eine entsprechende Begrenzung einer Aussparung
im Zylinderkopf einerseits und durch die „Rückseite"
der Unterteilungsvorrichtung definiert sein. Es ist an dieser Stelle
anzumerken, dass die Teilvolumina bevorzugt sequentiell in axialer
Richtung angeordnet sind. Die axiale Richtung ist dabei durch die
Verbindungslinie der Mittelpunkte des Zylinderkopfes sowie der Zylinderplatte und
weiterer Bauteile des Verdichters definierte.
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Die
Unterteilungsvorrichtung kann aus einem Kunststoff hergestellt sein.
Alternativ ist eine teilweise oder gesamte Herstellung aus Metall
denkbar, wobei in diesem Falle eine Kunststoff- bzw. Keramikbeschichtung
bzw. -ummantelung aufgrund ihrer niedrigen thermischen Leitfähigkeit
dafür sorgen kann, dass keine heißen Flächen
am Verdichter entstehen.
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Die
Unterteilungsvorrichtung kann ferner auf ihrer dem Zylinderkopf
zugewandten Seite angeformte Wände bzw. Wandelemente aufweisen,
welche sich in axialer Richtung erstrecken und die Aussparungen
im Zylinderkopf, welche das Sauggasvolumen bzw. das Hochdruckvolumen
bilden, auskleiden. Diese Wandelemente können auch aus
Kunststoff gefertigt sein, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform
eine einstückige und/oder einstoffige Ausbildung der Wände
mit der Unterteilungsvorrichtung realisiert ist.
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Die
Unterteilungsvorrichtung kann ferner wenigstens ein (gegebenenfalls
weiteres) strömungswirksames Element aufweisen, wobei es
sich um eine Strömungsleitvorrichtung und/oder eine Rippe und/oder
eine Versteifung und/oder einen Vorsprung und/oder ein Labyrinth
handeln kann. Durch diese (weitere) strömungswirksame Einrichtung
ist eine nochmalige Geräusch- bzw. Vibrationsdämmung
gewährleistet.
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Die
Unterteilungsvorrichtung ist bevorzugt in etwa ringförmig
ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der kleiner als der
Außendurchmesser des Zylinderkopfes ist. Alternativ hierzu
kann die Unterteilungsvorrichtung in etwa kreisscheibenartig ausgebildet
sein und wiederum einen Durchmesser kleiner dem Außendurchmesser
des Zylinderkopfes aufweisen. Im erstgenannten Fall unterteilt die
Unterteilungsvorrichtung des außen liegenden Volumen (im
allgemeinen Sauggasvolumen), während sie bei einer kreisscheibenartigen
Ausbildung entweder das innere Volumen (im allgemeinen Hochdruckvolumen) oder
aber auch beide Volumina (Sauggasvolumen und Hochdruckvolumen) unterteilen
kann.
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Alternativ
zu einer ebenen bzw. planen Ausgestaltung der der Ventilplatte zugewandten
Seite ist auch eine Ausgestaltung derart denkbar, dass sich der
Ventilplatte zugewandte Wandungen der Unterteilungsvorrichtung in
axialer Richtung erstrecken. Dadurch wird für eine Auftrennung
der entsprechenden Volumina in einzelne Segmente gesorgt, was strömungstechnisch
vorteilhaft ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Unterteilungsvorrichtung
ringförmig ausgebildet und weist einen Durchmesser auf,
der größer oder gleich dem Durchmesser des Zylinderkopfes
ist.
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Die
Unterteilungsvorrichtung kann für jedes Verdichtungsvolumen
ein eigenes Sauggasvolumen und/oder ein eigenes Hochdruckvolumen
definieren, wobei u. a. durch die vorstehend beschriebenen sich in
axialer Richtung erstreckenden Wandungen eine strömungstechnisch
günstige Variante eines erfindungsgemäßen
Verdichters zu erzielen ist.
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Die
Unterteilungsvorrichtung kann zudem wenigstens ein Filterelement
umfassen, welches dafür sorgt, dass der Verdichter vor
Verschleiß geschützt wird. Bei den Filterelementen
bzw. dem Filterelement kann es sich insbesondere um einen Filtereinsatz
handeln.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und
Merkmale beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
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1 die
für die Prozessgasführung relevanten Elemente
einschließlich Zylinderkopf eines erfindungsgemäßen
Verdichters in einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
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2 eine
zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichters in einer analogen Darstellung zu 1; und
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3 eine
dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichters wiederum in einer Darstellung analog zu 1.
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Bei
den bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Verdichters handelt es sich um Axialkolbenverdichter der Schwenkscheibenbauart,
welche (nicht in den Zeichnungen dargestellt) ein Gehäuse
und einen Zylinderblock umfassen. Es sei an dieser Stelle angemerkt,
dass es sich bei einem erfindungsgemäßen Verdichter
keinesfalls um einen Axialkolbenverdichter handeln muss, sondern
dass jeder anderweitige Verdichter mit den Merkmalen der vorliegenden
Erfindung ausgestattet sein kann.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Verdichters weisen allesamt einen Zylinderkopf 1 auf, in
bzw. an welchem ein Sauggaseinlass 2 und ein Auslass 3 für
das komprimierte Kältemittel angeordnet sind. Sowohl der
Sauggaseinlass 2 als auch der Auslass 3 sind an
einem am Zylinderkopf 1 befindlichen Flanschanschluss 4 vorgesehen.
Der Sauggaseinlass 2 ist über eine Verbindungsbohrung
im Zylinderkopf 1 mit einer Sauggaskammer 5 verbunden,
während der Auslass 3 wiederum über eine
Bohrung im Zylinderkopf 1 mit einer Hochdruckkammer 6 verbunden
ist. (Die Verbindungsbohrungen sind aus den Figuren nicht ersichtlich).
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Die
bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Verdichters weisen weiterhin eine Ventilplatte 7 auf, welche
Einlassschlitze 8 und Auslassöffnungen 9,
welche in Form von Bohrungen vorliegen, aufweist. Die Einlassschlitze 8 sind
beim Verdichtungsvorgang durch auf einer Lamellenplatte 10 angeordneten
Sauglamellen 11 verschlossen, welche sich beim Ansaugen
des zu verdichtenden Kältemittels in Verdichtungsvolumina
in Form von Zylindern hineinöffnen (hineinklappen) und
somit eine Fluidverbindung zwischen der Sauggaskammer 5 des
Verdichters und den Zylindern desselben freigeben.
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Auf
der der Lamellenplatte 10 gegenüberliegenden Seite
der Ventilplatte 7 ist eine weitere Lamellenplatte 12,
welche in etwa sternförmig ausgebildet ist und Ventillamellen 13 aufweist,
angeordnet. Diese verschließt die Auslassseite bzw. die
Auslassöffnungen 9 der Ventilplatte 7 so
lange, bis ein vorbestimmter Druck in den Verdichtungsvolumina,
bzw. eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen Hochdruckseite und
Zylinderraum erreicht ist. Danach wird eine Fluidverbindung zwischen
den Zylindern und der Hochdruckkammer 6 durch Wegklappen
der Ventillamellen 13 freigegeben. Für eine Begrenzung
des Hubes der Ventillamellen 13 sorgt ein ebenfalls sternförmig
ausgebildeter Hubfänger 14. Sowohl der Hubfänger 14 als
auch die Lamellenplatten 10, 13 und die Ventilplatte
sind am Zylinderkopf mit einem Befestigungselement in Form einer
Schraube 15 befestigt. Zwischen der Ventilplatte 7 und
dem Zylinderkopf 1 ist ferner eine Unterteilungsvorrichtung 16 in
Form eines ringförmigen Bauteils angeordnet, welche die Sauggaskammer 4,
welche auf der einen Seite durch die Ventilplatte 7 und
auf der anderen Seite durch entsprechende Aussparungen (mit entsprechenden Wandungen)
im Zylinderkopf 1 begrenzt wird, in zwei Teilvolumina aufteilt.
Diese stehen miteinander durch zylinderför mige Aussparungen 17,
welche in der Unterteilungsvorrichtung 16 vorgesehen sind,
in Fluidverbindung. Der Außendurchmesser der Unterteilungsvorrichtung 16 ist
kleiner als der Außendurchmesser des Zylinderkopfes 1,
so dass diese als eine Art Inlay im Zylinderkopf 1 angeordnet
ist.
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Die
Unterteilungsvorrichtung 16 weist ferner Passstifte 18 auf,
welche in korrespondierende Aussparungen im Zylinderkopf 1 eingreifen
und somit ein Drehen bzw. Verrutschen der Unterteilungsvorrichtung 16 im
Zylinderkopf 1 verhindern. Die Passstifte 18 sind
auf der dem Zylinderkopf 1 zugewandten Seite der Unterteilungsvorrichtung 16 angeordnet.
Alternativ zu zylinderförmigen Passstiften 18 können
auch dornenförmige oder anderweitig geformte Passstifte 18 an
der Unterteilungsvorrichtung 16 angebracht sein. In der
ersten bevorzugten Ausführungsform ist die der Ventilplatte 7 zugewandte
Seite der Unterteilungsvorrichtung 16 eben bzw. plan ausgeführt. Durch
die Unterteilungsvorrichtung 16 werden zwei Kavitäten
in der Sauggaskammer 5 des erfindungsgemäßen
Verdichters definiert. Eine erste Kavität wird durch die
Ventilplatte 7 und die Begrenzungen von etwa konisch in
Richtung des Zylinderkopfes 1 bzw. in Richtung der Aussparungen 17 (Fluidverbindung)
zulaufenden Aussparungen 19 gebildet. Das zweite Teilvolumen
wird durch auf der (dem Zylinderkopf 1 zugewandten) Rückseite
der Unterteilungsvorrichtung 16 und die im Zylinderkopf 1 definierten Wandungen
der Sauggaskammer 5 gebildet.
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Die
Unterteilungsvorrichtung 16 ist aus Kunststoff hergestellt,
wobei an dieser Stelle angemerkt sei, dass auch eine Herstellung
aus Metall denkbar ist. Vorteilhaft ist in diesem Falle eine Ummantelung
aus Kunststoff oder einer Keramik. Alternativ hierzu ist auch eine
Beschichtung der metallischen Unterteilungsvorrichtung 16 denkbar.
Es wäre ferner denkbar (aus den Figuren nicht entnehmbar), dass
der Unterteilungsvorrichtung 16 zu den im Zylinderkopf 1 ausgebildeten
Wänden der Sauggaskammer 5 korrespondierende Wände
zugeordnet sind, welche insbesondere aus Kunststoff gefertigt sind und
die Sauggaskammer 5 bzw. die zweite Kavität auskleiden.
Bevorzugt sind diese Wände einstückig bzw. einstoffig
mit der Unterteilungsvorrichtung 16 ausgebildet.
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Ferner
kann (nicht aus den Figuren ersichtlich) die Unterteilungsvorrichtung 16 weitere
strömungswirksame Elemente umfassen. Insbesondere kann
es sich um eine Rippe bzw. Versteifungen und/oder Vorsprünge
und/oder Labyrinthe handeln, welche als geeignete Strömungsleitvorrichtungen
für einen vibrationsarmen Lauf des Verdichters sorgen. Selbstverständlich
sind auch anderweitige Strömungsleitvorrichtungen denkbar.
Es sei an dieser Stelle ferner angemerkt, dass auch eine Unterteilungsvorrichtung 16 für
den Hoch druckbereich des Verdichters denkbar ist. Diese wäre
dann statt ringförmig kreisscheibenförmig ausgebildet.
Erstreckt sich die Unterteilungsvorrichtung 16 sowohl auf
die Sauggasseite als auch auf die Hochdruckseite, so ist deren Ausbildung
ebenfalls kreisscheibenförmig, wobei jedoch der Radius
der Kreisscheibe bei einer Abdeckung beider Drucklagen größer
ist bei der Abdeckung lediglich der Hochdrucklage. Weiterhin sei
an dieser Stelle angemerkt, dass es auch denkbar ist, dass die Sauggaskammer 5 im
inneren Kreissegment des erfindungsgemäßen Verdichters
angeordnet ist, während die Hochdruckseite sich ringförmig um
diese herum erstreckt. Dies heißt in anderen Worten gesagt,
dass die Druckniveaus im Vergleich zu 1 vertauscht
sein können.
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In
der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichters, welcher im Prinzip mit Ausnahme der Unterteilungsvorrichtung 16 identisch
mit der Ausführungsform gemäß 1 ist,
ist die Unterteilungsvorrichtung 16 mit sich in axialer
Richtung erstreckenden Wandungen, welche der Ventilplatte 7 zugewandt
sind, ausgestattet. Dadurch wird das Sauggasvolumen analog zur ersten
bevorzugten Ausführungsform in Segmente unterteilt. Eine derartige
Ausführungsform ist einfach durch Gießen bzw.
Spritzguss oder andere umformende Maßnahmen herzustellen.
Die Unterteilungsvorrichtung 16 bildet für jedes
Verdichtungsvolumen, d. h. also jeden Zylinder ein eigenes Sauggasvolumen
aus. Bei einer Anordnung auf der Hochdruckseite ist auch zu bevorzugen,
dass für jedes Verdichtungsvolumen ein eigenes Hochdruckvolumen
definiert wird.
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In 3 ist
letztendlich eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Verdichters dargestellt, wobei
in diesem Falle die Unterteilungsvorrichtung 16 als ringförmiges
Bauelement ausgebildet ist, welches einen Durchmesser aufweist,
welcher dem Außendurchmesser des Zylinderkopfes 1 entspricht.
Auch in dieser Unterteilungsvorrichtung 16 ist die erfindungsgemäße
Unterteilung in zwei Teilvolumina realisiert. Im weiteren entspricht die
dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verdichters den ersten beiden bevorzugten Ausführungsformen,
wobei in 3 zusätzlich drei Dichtungen, 20, 21, 22 dargestellt
sind, welche für einen kältemittelverlustfreien
Betrieb des erfindungsgemäßen Verdichters sorgen.
In 3 ist letztendlich noch ein zusätzlicher
Strömungswiderstand 23 dargestellt, welcher in
der im Zylinderkopf ausgebildeten Sauggaskammer 5 angeordnet
ist. Durch diesen Strömungswiderstand ergibt sich eine noch
geringere Pulsation, da dieser einen Widerstand im Bereich des Fluideintritts
in den Zylinderkopf darstellt.
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Die
vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
weisen allesamt sieben Zylinder auf. Die Unterteilungsvorrichtung 16 definiert
bzw. bildet für jeden einzelnen Zylinder eine eigene Sauggaskammer 5 und
eine eigene Hochdruckkammer 6. Alternativ können
auch, insbesondere für Verdichter mit einer teilbaren oder
geraden Anzahl von Zylindern die Sauggaskammern 5 und die
Hochdruckkammern 6 für zwei oder mehrere Zylinder
zusammengefaßt werden. D. h. z. B. daß durch die
Unterteilungsvorrichtung 16 bei einem Verdichter mit sechs
Zylindern drei Sauggaskammern 5 und/oder drei Hochdruckkammern 6 definiert
werden, die jeweils zwei Zylindern zugeordnet sind bzw. paarweise zusammengefaßt
sind.
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Zusammenfassend
läßt sich also festhalten, dass erfindungsgemäß eine
konstruktiv einfache Realisation einer Pulsationsdämpfung
gefunden wurde, wobei in zwei Ausführungsformen in den
Bereich der Sauggaskammer 5 des Zylinderkopfes 1 ausgehend vom
Außendurchmesser des Zylinderkopfes 1 ein Kunststoffring
(Unterteilungsvorrichtung 16) eingelegt wird. Das Bauteil
wird bei der Montage des Zylinderkopfes 1 in diesen eingelegt
und durch die Befestigung des Zylinderkopfes 1 mit den
weiteren Verdichtergehäuseteilen mit verspannt. Durch die
Unterteilungsvorrichtung 16 wird eine Teilung der Sauggaskammer 5 erzielt,
wobei die Zentrierung der Unterteilungsvorrichtung 16 an
der Innenwand des Zylinderkopfes 1 erfolgt, die die Sauggaskammer 5 und die
Hochdruckkammer 6 trennt. Die Kavitäten zwischen
Ventilplatte und Unterteilungsvorrichtung 16 sind über
Durchbrüche des Einlegebauteils mit der zwischen Zylinderkopf 1 und
Unterteilungsvorrichtung 16 vorhandenen Kavität
verbunden. Die Durchbrüche (Aussparungen 17 der
Unterteilungsvorrichtung 16) sind derart konfiguriert,
dass eine Entkopplung der beiden Teilkavitäten des Saugraumes
ermöglicht ist, wobei je nach Querschnitt und Ausgestaltung
der Aussparung 17 der Saugdruck variiert werden kann.
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Weitere
Kunststoffwände, die die Zylinderkopfwände bzw.
den Zylinderkopfbereich zumindest teilweise abdecken, vermindern
eine Aufheizung des Sauggases.
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Es
sei abschließend angemerkt, dass die Unterteilungsvorrichtung 16 auch
Filtereinsätze umfassen kann, welche zwischen den Kavitäten
angeordnet sind, um so den erfindungsgemäßen Verdichter
vor Verschleiß zu schützen. Letztendlich sei angemerkt,
dass sich die vorstehend beschriebene Konstruktion insbesondere
für R744 (CO2) anbietet, jedoch
aber auch bei einem Betrieb mit R134a und weiteren Kältemitteln
denkbar ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion
ist nicht auf ein oder mehrere Kältemittel beschränkt,
sondern universal einsetzbar.
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Obwohl
die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit festen Merkmalskombinationen
beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren
vorteilhaften
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Kombinationen
dieser Merkmale, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend,
durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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- 1
- Zylinderkopf
- 2
- Sauggaseinlass
- 3
- Auslass
- 4
- Flanschanschluss
- 5
- Sauggaskammer
- 6
- Hochdruckkammer
- 7
- Ventilplatte
- 8
- Einlassschlitz
- 9
- Auslassöffnung
- 10
- Lamellenplatte
- 11
- Sauglamellen
- 12
- Lamellenplatte
- 13
- Ventillamelle
- 14
- Hubringe
- 15
- Schraube
- 16
- Unterteilungsvorrichtung
- 17
- Aussparung
- 18
- Passstift
- 19
- Aussparung
- 20,
21, 22
- Dichtung
- 23
- Strömungswiderstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6425741
B1 [0002, 0003, 0005, 0008, 0010, 0010]
- - US 6705843 B1 [0006, 0007, 0007, 0009, 0010]