DE102007048936A1

DE102007048936A1 - Kältemittelkompressoranordnung

Info

Publication number: DE102007048936A1
Application number: DE102007048936A
Authority: DE
Inventors: Svend Erik Outzen; Jens Erik Nissen; Carsten Petersen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-10-13
Also published as: CN101408163A; IT1391486B1; US20090110585A1; ITTO20080737A1; CN101408163B; DE102007048936B4

Abstract

Es wird eine Kältemittelkompressoranordnung angegeben mit einer Kompressoreinheit (2), die über Federn (12) in einer Kapsel abgestützt ist und mindestens ienen Bolzen (26) mit einem Bolzenkopf (25) aufweist, wobei zwischen der Kompressoreinheit (3) und mindestens einer Feder (12) eine Halterung (23) angeordnet ist, die in ihrer Stirnseite eine Ausnehmung aufweist, in die der Bolzenkopf (25) eingreift und die mit der Feder (12) zusammengesteckt ist. Man möchte eine Geräuschentwicklung im Betrieb der Kältemittelkompressoranordnung vermindern können. Hierzu ist vorgesehen, dass der Bolzenkopf (25) mit seitlichem Spiel (34) in der Ausnehmung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kältemittelkompressoranordnung mit einer Kompressoreinheit, die über Federn in einer Kapsel abgestützt ist und mindestens einen Bolzen mit einem Bolzenkopf aufweist, wobei zwischen der Kompressoreinheit und mindestens einer Feder eine Halterung angeordnet ist, die in ihrer Stirnseite eine Ausnehmung aufweist, in die der Bolzenkopf eingreift, und die mit der Feder zusammengesteckt ist.
Eine derartige Kältemittelkompressoranordnung ist beispielsweise aus US 4 106 881 bekannt. Die Kompressoreinheit weist einen elektrischen Motor mit vertikal stehender Welle auf. Oberhalb des Motors ist ein Verdichter angeordnet, der einen in einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben aufweist. Der Kolben wird durch die Rotationsbewegung des Rotors des Motors angetrieben. Das Blechpaket des Motors ist durch Bolzen zusammengehalten. Der Kopf eines jeden Bolzens ist in eine Halterung gesteckt, die wiederum in eine Feder eingesteckt ist. Die Feder wiederum ist auf ein Halteelement aufgesteckt, das am Boden der Kapsel befestigt ist.
Eine ähnliche Ausgestaltung ist aus US 4 406 590 bekannt.
Im Betrieb der Kompressoreinheit wird durch die hin und her gehende Bewegung des Kolbens des Kompressors eine Vibration der Kompressoreinheit erzeugt. Die Federn sollen nun dafür sorgen, dass eine derartige Vibration nicht oder nur in beschränktem Umfang an die Kapsel übertragen wird. Jegliche Vibration, die bis zur Kapsel gelangt, wird dann an das Kühlmöbel weitergeleitet, in das die Kältemittelkompressoranordnung eingebaut ist. Wenn das Kühlmöbel anfängt zu vibrieren, wird ein teilweise erheblicher Geräuschpegel erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Geräuschentwicklung zu verhindern.
Diese Aufgabe wird bei einer Kältemittelkompressoranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dadurch gelöst, dass der Bolzenkopf mit seitlichem Spiel in der Ausnehmung angeordnet ist.
Die Kompressoreinheit wird in Schwerkraftrichtung nach wie vor mithilfe der Halterung gestützt. Die Halterung überträgt die Gewichtskräfte der Kompressoreinheit auf die Feder beziehungsweise die Federn, wenn mehrere oder sogar alle Federn über entsprechende Halterungen mit der Kompressoreinheit verbunden sind. Die Schwingungen, die in der Kompressoreinheit entstehen, sind im Wesent lichen senkrecht zur Wirkrichtung der Federn gerichtet. Die Federn stützen die Kompressoreinheit in Schwerkraftrichtung ab. Wenn man nun eine kleine Beweglichkeit der Kompressoreinheit gegenüber der Halterung zulässt, dann kann sich bei einer Vibration der Kompressoreinheit die Kompressoreinheit erst ein Stück bewegen, bevor sie die Halterung mit bewegt. Dementsprechend ist die Bewegung, die die Halterung letztendlich ausführt, kleiner als bei einer formschlüssigen Verbindung zwischen Bolzenkopf und Halterung. Bei einer Bewegung mit einer kleineren Amplitude wird entsprechend weniger Energie über die Feder auf die Kapsel übertragen. Dementsprechend wird eine Geräuschentwicklung vermindert. Dies gilt insbesondere in einem Frequenzbereich in der Umgebung von 800 Hz, der von einem Benutzer als besonders unangenehm empfunden wird. Die Amplituden der Vibration sind in diesem Frequenzbereich relativ klein, sodass ein seitliches Spiel nicht übermäßig groß sein muss. Der Bolzenkopf wird also noch in ausreichendem Maße in der Ausnehmung in der Halterung geführt.
Hierbei ist bevorzugt, dass das seitliche Spiel eine Größe im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm aufweist. Beispielsweise kann das Spiel eine Größenordnung von 0,25 bis 0,35 mm aufweisen. Wenn die Schwingungsamplituden kleiner sind als dieses Spiel, dann wird ein seitlicher Kontakt zwischen dem Bolzenkopf und der Halterung völlig vermieden, sodass eine Schwingungsübertragung von der Kompressoreinheit über die Haltung an die Feder und damit an die Kapsel vollständig unterbleibt. Wenn die Vibrationsamplitude größer ist, dann wird bei der Vibration der Kompressoreinheit zwar auch die Halterung mit bewegt. Diese Bewegung hat aber, wie oben ausgeführt, eine kleinere Amplitude, sodass die Übertragung von Energie vermindert wird.
Vorzugsweise liegt die Kompressoreinheit auf der Stirnseite auf und die Ausnehmung weist eine Tiefe auf, die größer ist als eine Erstreckung des Bolzenkopfes in Tiefenrichtung. Damit ergibt sich auch ein Spiel in Axialrichtung. Die "Axialrichtung" ist die Richtung der Bolzenachse. Die Kompressoreinheit wird dann nur auf der Stirnseite der Halterung abgestützt. Der Bolzenkopf an sich ist sowohl umfangsmäßig als auch an seiner Stirnseite mit einem Spiel in der Halterung angeordnet, sodass eine Reibung zwischen der Stirnseite des Bolzenkopfes und der Halterung ebenfalls vermieden wird.
Vorzugsweise weist eine Differenz zwischen der Tiefe der Ausnehmung und der Erstreckung des Bolzenkopfes eine Größe im Bereich von 0,4 bis 1 mm auf. Insbesondere kann dieses Spiel eine Größe von 0,5 bis 0,7 mm aufweisen. Auch dieses Spiel ist nicht sehr groß. Es reicht aber aus, um eine schwingungsmäßige Entkopplung zwischen der Kompressoreinheit und der Halterung zumindest weitgehend zu erreichen.
Vorzugsweise ist die Halterung aus einem Kunststoff gebildet, der reibungsarm mit der Kompressoreinheit zusammenwirkt, und die Halterung und die Kompressoreinheit liegen mit glatten Flächen aneinander an. Dadurch ist es möglich, dass sich zwischen der Kompressoreinheit und der Halterung eine Relativbewegung ergibt, sodass eine Bewegungsübertragung von der Kompressoreinheit auf die Halterung nicht oder nur in einem verrin gerten Maße stattfindet. Je geringer die Bewegung ist, die letztendlich die Halterung ausführt, desto geringer ist das Risiko, dass Geräusche über die Kapsel nach außen übertragen werden.
Vorzugsweise weist der Bolzenkopf eine Hinterschneidung in seiner Umfangsfläche auf, hinter der einwärts in die Ausnehmung gerichtete Vorsprünge an der Halterung eingreifen. Dies erleichtert die Herstellung der Kältemittelkompressoranordnung. Wenn die Halterung mit einem Spiel auf dem Bolzenkopf sitzt, dann würde sie bei der Montage herabfallen, wenn die Kompressoreinheit mit unten angesetzter Halterung bewegt wird. Wenn man hingegen eine Hinterschneidung am Bolzenkopf verwendet, in die Vorsprünge der Halterung eingreifen, dann kann man das Spiel zwischen dem Bolzenkopf und der Halterung beibehalten und dennoch die Halterung quasi unverlierbar am Bolzenkopf festhalten. Nach dem Aufstecken der Halterung auf den Bolzenkopf kann die Kompressoreinheit auch mit in Schwerkraftrichtung nach unten hängenden Halterungen bewegt werden, ohne dass die Halterungen verloren gehen. Mann kann die Halterungen dann auf einfache Weise mit den Federn zusammenstecken.
Vorzugsweise ist die Ausnehmung von einer Umfangswand umgeben, in der mindestens zwei von innen nach außen verlaufende Schlitze angeordnet sind. Diese Schlitze bewirken, dass man die Umfangswand leichter elastisch nach außen verformen kann. Dies hat sowohl bei der Herstellung der Halterung einen Vorteil als auch bei der Herstellung der Kältemittelkompressoranordnung. Bei der Herstellung der Halterung lässt sich die Halterung leichter aus einer Form, beispielsweise einer Spritz gussform, entformen. Die Vorsprünge selbst müssen nicht verformt werden, sondern es verformt sich die Umfangswand. Bei der Montage der Halterung am Bolzenkopf wird die Halterung sozusagen auf den Bolzenkopf aufgeklipst. Wenn die Umfangswand wieder in ihre ursprüngliche Form zurückgefedert ist, sitzen die Vorsprünge in der Ausnehmung.
Vorzugsweise weisen die Vorsprünge in Axialrichtung eine geringere Erstreckung als die Hinterschneidung auf. Trotz der in die Hinterschneidung hineinragenden Vorsprünge bleibt also das Spiel zwischen dem Bolzenkopf und der Halterung in axialer und in seitlicher oder radialer Richtung erhalten. Wenn die Kompressoreinheit auf der Stirnseite der Halterung aufliegt, dann gibt es mindestens eine Position des Bolzenkopfes, in der alle Vorsprünge keinen Kontakt mit dem Bolzenkopf haben.
Vorzugsweise ist die Halterung als Hohlkörper ausgebildet. Die Halterung umgibt also einen Hohlraum, der durchaus auch nach unten offen sein kann. Damit spart man Gewicht ein. Je leichter die Halterung ist, desto weniger Geräuschenergie kann sie von der Kompressoreinheit an die Feder übertragen und desto geringer sind die nach außen dringenden Geräusche.
Vorzugsweise ist die Stirnseite an einer Seite einer Stirnseitenwand ausgebildet, die auf der der Stirnseite gegenüberliegenden Unterseite mehrere Ausnehmungen aufweist. Die Ausnehmungen sorgen ebenfalls für eine Massenverminderung. Gleichzeitig stellen die zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Stege sicher, dass die Stirnseitenwand eine ausreichende Stabilität aufweist, um die Gewichtskraft von der Kompressoreinheit aufnehmen zu können.
Vorzugsweise sind die Ausnehmungen zur Umfangswand der Halterung hin offen. Auch dies ist eine weitere Maßnahme, um Gewicht einzusparen.
Vorzugsweise ist die Halterung aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet. Damit vermeidet man, dass Ströme von der Kompressoreinheit, insbesondere vom Motor der Kompressoreinheit, über die Halterung und die Feder an die Kapsel gelangen. Eine Gefährdung von außenstehenden Personen wird dadurch vermieden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
1 einen vertikalen Schnitt durch eine Kältemittelkompressoranordnung,
2 eine schematische Draufsicht auf die geöffnete Kapsel der Kältemittelkompressoranordnung,
3 eine perspektivische Darstellung einer Halterung mit Holzen,
4 eine perspektivische Darstellung der Halterung von unten,
5 einen Schnitt durch eine Halterung und
6 einen Schnitt durch eine Halterung mit Bolzen und Feder.
In einer Kapsel 1 ist eine Kompressoreinheit 2 angeordnet. Mit einem Stator 3 eines Elektromotors ist ein Kompressorgehäuse 4 verbunden, das einen Zylinder 5 und ein Lager 6 aufweist. In dem Lager 6 ist eine Motorwelle 7 gelagert, die einen Rotor 8 trägt und über einen Kurbelzapfen 9 und eine Pleuelstange 10 einen Kolben 11 antreibt, der sich im Zylinder 5 hin und her bewegt. Schraubendruckfedern 12 stützen die Kompressoreinheit 2 federnd in der Kapsel 1 ab. Auch ein Druckrohr 13 ist federnd ausgebildet.
Zur Aufnahme eines radial über den Stator 3 vorspringenden Zylinderkopfes 14 ist in der Kapsel 1 eine Erweiterung 15 vorgesehen. In dieser Erweiterung ist auch eine elektrische Durchführung 16 mit Durchführungsstiften 17 vorgesehen, auf deren inneren Enden ein Stecker 18 gesetzt ist. Im unteren Teil der Kapsel 1 sind zu beiden Seiten der Durchführung 16 Einbuchtungen 19 und 20 vorgesehen. Auf diese Weise bildet die Wand der Kapsel 1 vier Widerlager W1–W4, die mit vier Anschlägen A1–A4 zusammenwirken können, die an der Kompressoreinheit 2 angeordnet sind. Diese Anschläge befinden sich an der Unterseite des im vorliegenden Fall rechteckig ausgebildeten Stators 3. Dessen Ecken 21 sind derart abgeschrägt, dass sie überall etwa gleichen Abstand zu den entsprechenden Widerlagern W1–W4 haben. Über diese abgeschrägten Ecken stehen die Anschläge A1–A4 derart vor, dass sie eine Verlagerung der Kompressoreinheit 2 in einer beliebigen Bewegungsrichtung in der Zeichenebene der 2 durch Anlage am Widerlager begrenzen.
Hierbei sind die Durchführung 16 und der Stecker 18 sicher zwischen den Einbuchtungen 19, 20 geschützt.
Die Anschläge A1–A4 werden durch einen Kragen einer Halterung 23 für die Schraubendruckfedern 12 gebildet. Diese Halterung 23 weist eine Ausnehmung 24 auf, in die ein Bolzenkopf 25 eines Bolzens 26 eingesteckt ist. Am Boden der Kapsel 1 ist eine Halterung aus Metall angeschweißt. Die Halterung 23 besteht aus einem kältemittelbeständigen und elektrisch isolierenden Kunststoff.
Um eine unzulässig große Verlagerung der Kompressoreinheit 2 nach oben zu verhindern, ist auf der dem Zylinder 5 gegenüberliegenden Seite ein Ausleger 29 an der Statoroberseite befestigt, und zwar ebenfalls mittels Bolzen 26. Außerdem ist an der Kapsel 1 ein winkelförmiger Vorsprung 30 mit geringem Abstand über dem Ausleger 29 befestigt. In einem etwa gleich großen Abstand ist die Oberseite 31 des Zylinderkopfes 14 von der Deckwand 32 der Kapsel 1 entfernt.
Wenn die Kompressoreinheit 2 im Betrieb ist, entstehen Vibrationen, und zwar hauptsächlich quer zur Rotationsachse der vertikal angeordneten Motorwelle 7. Wenn diese Vibrationen auf die Kapsel 1 und von dort auf Elemente übertragen werden, in denen die Kapsel eingebaut ist, beispielsweise Kühlmöbel, entsteht eine relativ hohe Geräuschbelastung in der Umgebung der Kapsel 1. Ein Teil der Schwingungen wird zwar durch die Schraubendruckfedern 12 gedämpft und nur mit einer geringern Intensität an die Kapsel 1 übertragen. Gleichwohl verbleiben störende Geräusche, die nach außen dringen können.
Durch eine spezielle Ausgestaltung der Halterungen 23, wie sie in den 3 bis 6 dargestellt ist, wird die Geräuscherzeugung weiter verringert.
Die Halterung 23 ist aus einem Kunststoff gebildet, der mit dem Metall des Stators 3 reibungsarm zusammenwirkt. Ein derartiger Kunststoff ist unter dem Handelsnamen "HALAR" bekannt. Er ist ein Fluorpolymer, der chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Kältemitteln und dem Schmieröl mit einer Dimensionsstabilität vereint und darüber hinaus eine glatte Oberfläche hat. Schließlich ist dieser Kunststoff auch elektrisch isolierend, sodass er den Übertritt von Kriechströmen oder anderen Strömen vom Motor auf die Kapsel 1 verhindert.
Die Halterung 23 weist eine Stirnseite 31 auf, die eben ausgebildet ist und mit einer ebenen Anlagefläche 32 des Stators 3 zusammenwirkt. Der Stator 3 kann also auf der Halterung 23 gleiten.
Um dieses Gleiten zu ermöglichen, ist der Bolzenkopf 25 in der Ausnehmung 24 mit einem radialen und einem axialen Spiel gelagert. Die Richtungsangaben "radial" und "axial" beziehen sich dabei auf eine Achse 33 des Bolzens 26.
Das Spiel 34 in radialer Richtung hat eine Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm, beispielsweise 0,3 mm. Das Spiel 35 in axialer Richtung hat eine Größe im Bereich von 0,4 bis 1 mm, beispielsweise 0,6 mm. Ein derartiges Spiel ist zwar nicht groß. Es reicht aber aus, um eine entsprechende Schwingungsübertragung vom Stator 3 auf die Schraubendruckfeder 12 zu vermindern.
Die Halterung weist mehrere Vorsprünge 36 auf, die radial nach innen in die Ausnehmung 26 ragen. Der Bolzenkopf 25 weist eine Hinterschneidung 37 auf, hinter die die Vorsprünge 36 greifen, wenn der Bolzenkopf 25 in die Ausnehmung 24 eingesetzt ist.
Die Hinterschneidung 37 ist dabei in Bezug auf die Vorsprünge 36 so dimensioniert, dass auch dann, wenn der Bolzenkopf 25 in die Ausnehmung 24 eingesetzt ist, ein axiales und radiales Spiel zwischen der Halterung 23 und dem Bolzenkopf 25 verbleibt. Mit anderen Worten haben die Vorsprünge 36 eine geringere axiale Erstreckung als die Hinterschneidung 37. Man kann also bei dem Zusammenbau der Kältemittelkompressoranordnung die Halterung 23 auch dann von unten auf den Bolzenkopf 25 aufstecken, wenn die Kompressoreinheit 2 mit nach unten hängenden Halterungen 23 transportiert wird. Die Vorsprünge 36 halten zusammen mit der Hinterschneidung 37 die Halterungen 23 zuverlässig am Stator fest. Man kann dann die Halterungen 23 einfach in die Schraubendruckfedern 12 einsetzen, sodass eine Steckverbindung gebildet ist.
Die Stirnseite 31 ist an einer Stirnseitenwand 38 ausgebildet. Diese Stirnseitenwand 38 weist in Umfangsrichtung verteilt mehrere Schlitze 39 auf, sodass die Stirnseitenwand 38 etwas nach außen verformt werden kann, wenn dies erforderlich ist. Ein derartiges Erfordernis ergibt sich beispielsweise dann, wenn die Halterung 23 aus einem Kunststoff gespritzt und nach dem Spritzvorgang aus einer Form entformt werden soll. In diesem Fall kann man einen entsprechenden Kern einfach aus der Halterung 23 herausziehen, wobei die Vorsprünge 36 zusammen mit der Stirnseitenwand 38 radial nach außen ausweichen können. Ein Ausweichen ist auch dann sinnvoll, wenn der Bolzenkopf 25 in die Ausnehmung 24 eingesetzt wird.
Im Übrigen ist die Halterung 23 als Hohlkörper ausgebildet, d. h. sie umgibt einen Hohlraum 40, der in der Bodenwand 41 der Halterung 23 in eine Öffnung 42 übergeht. Durch diese Ausbildung wird Gewicht gespart. Je leichter die Halterung 23 ist, desto geringer ist das Risiko, dass über die Halterung 23 Schwingungen auf die Schraubendruckfeder 12 übertragen werden.
Die Stirnseitenwand 38 weist auf der der Stirnseite 31 gegenüberliegenden Seite mehrere Ausnehmungen 43 auf, die sich nach unten und zur Umfangswand hin öffnen. Auch mit einer derartigen Ausbildung wird Masse eingespart. Im Übrigen verbleiben zwischen den Ausnehmungen 43 Stege 44, mit denen die Halterung 23 auf ihrer Schraubendruckfeder 12 aufstehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4106881 [0002]
- US 4406590 [0003]

Claims

Kältemittelkompressoranordnung mit einer Kompressoreinheit, die über Federn in einer Kapsel abgestützt ist und mindestens einen Bolzen mit einem Bolzenkopf aufweist, wobei zwischen der Kompressoreinheit und mindestens einer Feder eine Halterung angeordnet ist, die in ihrer Stirnseite eine Ausnehmung aufweist, in die der Bolzenkopf eingreift, und die mit der Feder zusammengesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenkopf (25) mit seitlichem Spiel (34) in der Ausnehmung (24) angeordnet ist.
Kältemittelkompressoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das seitliche Spiel (34) eine Größe im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm aufweist.
Kältemittelkompressoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressorein heit (2) auf der Stirnseite (31) aufliegt und die Ausnehmung (24) eine Tiefe aufweist, die größer ist als eine Erstreckung des Bolzenkopfes (25) in Tiefenrichtung.
Kältemittelkompressoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen der Tiefe der Ausnehmung (24) und der Erstreckung des Bolzenkopfes (25) eine Größe im Bereich von 0,4 bis 1 mm aufweist.
Kältemittelkompressoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (23) aus einem Kunststoff gebildet ist, der reibungsarm mit der Kompressoreinheit (2) zusammenwirkt, und die Halterung (23) und die Kompressoreinheit (2) mit glatten Flächen (31, 32) aneinander anliegen.
Kältemittelkompressoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenkopf (25) eine Hinterschneidung (37) in seiner Umfangsfläche aufweist, hinter der einwärts in die Ausnehmung (24) gerichtete Vorsprünge (36) an der Halterung (23) eingreifen.
Kältemittelkompressoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) von einer Umfangswand (38) umgeben ist, in der mindestens zwei von innen nach außen verlaufende Schlitze (39) angeordnet sind.
Kältemittelkompressoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (36) in Axialrichtung eine geringere Erstreckung als die Hinterschneidung (37) aufweisen.
Kältemittelkompressoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (23) als Hohlkörper ausgebildet ist.
Kältemittelkompressoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (31) an einer Seite einer Stirnseitenwand (38) ausgebildet ist, die auf der der Stirnseite (31) gegenüberliegenden Unterseite mehrere Ausnehmungen (43) aufweist
Kältemittelkompressoranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (43) zur Umfangswand der Halterung (23) hin offen sind.
Kältemittelkompressoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (23) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet ist.