DE102009000424A1

DE102009000424A1 - Verdichter für Kältemittel

Info

Publication number: DE102009000424A1
Application number: DE200910000424
Authority: DE
Inventors: Jan-Grigor Schubert
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter (C1, C2, C3, C4) für Kältemittel, insbesondere einen Hubkolbenverdichter eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegerätes, der ein einen Sauganschluss (1) aufweisendes Verdichtergehäuse (4), eine innerhalb dem Verdichtergehäuse (4) angeordnete, eine Ansaugöffnung (2) aufweisende Kompressionsvorrichtung (3), die eingerichtet ist, ein in die Kompressionsvorrichtung (3) eingeleitetes Gas zu verdichten, und ein den Sauganschluss (1) und die Ansaugöffnung (2) verbindendes Verbindungsstück (9, 12-14) aufweist. Das mit dem Sauganschluss (1) gekoppelte Ende (10) des Verbindungsstücks (9, 12-14) ist lose mit dem Sauganschluss (1) und/oder das mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelte Ende (11) des Verbindungsstücks (9, 12-14) ist lose mit der Ansaugöffnung (2) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für Kältemittel.
Die Effizienz von Kältemittelverdichtern errechnet sich aus der geförderten Wärmemenge pro aufgewendeter Energiemenge. Während die geförderte Wärmemenge proportional zu dem geförderten Massenstrom ist, ist die aufgewendete Energie abhängig vom Förderdruck, also proportional zum geförderten Volumenstrom. Die Effizienz eines Kältemittelverdichters ist für ein spezifisches Kältemittel daher umso größer, je größer die Dichte dieses Mediums ist, bzw. daraus abgeleitet: Je geringer die Temperatur des Kältemittels bei der Verdichtung, desto effizienter ist die Verdichtung.
Durch die elektrischen Verluste eines Antriebs des Verdichters und die isentropen Verluste des Verdichtungsvorgangs von Kältemittelverdichtern entsteht Abwärme, die zwar über das Gehäuse des Verdichters abgegeben wird, aber aufgrund der thermischen Widerstände zu einer Aufheizung des Verdichterinnenraums führt.
Das aus dem Kältekreislauf relativ kalt angesaugte Kältemittel wird bei Hubkolbenverdichtern durch die Verweilzeit im Verdichterinnenraum und durch das Vorbeiströmen an aufgeheizten Bauteilen des Verdichters aufgeheizt. Dadurch sinkt die Effizienz des Verdichters.
Die Verwendung von direkt ansaugenden Verdichtern, wie z. B. Scrollverdichtern, bei denen das Kältemittel ohne den Umweg über den Innenraum des Verdichters in die Verdichtungskammer eingesaugt wird, ist für Kältegeräte problematisch bzw. ungeeignet, da die Druckschwankungen, die durch den periodischen Ansaugvorgang von Hubkolbenverdichtern entstehen, zu Geräuschen in anderen Kältekreislaufkomponenten führen können.
Die 1 zeigt einen konventionellen Verdichter C, der ein Verdichtergehäuse 4, einen rohrförmigen Sauganschluss 1 und eine innerhalb dem Verdichtergehäuse 4 angeordnete zylinderförmige Kompressionskammer 3 aufweist. Der rohrförmige Sauganschluss 1 ist insbesondere durch das verdichterseitige Ende der Saugleitung des Kältekreislaufes eines Kältegeräts, insbesondere Haushaltskältegeräts, gebildet. Die Kompressorkammer 3 ist stirnseitig mit einer Kappe bzw. einem Deckelelement 5 abgeschlossen. Hinter diesem sitzt zweckmäßigerweise eine Ventilplatte mit einem Ansaug- und einem Ausstoßventil, die die Kompressorkammer kolbenstirnseitig hermetisch abschließt. Alternativ kann diese Ventilplatte ggf. auch weggelassen sein, und das Ansaug- sowie das Ausstoßventil im Deckelelement integriert sein. Innerhalb der Kompressionskammer 3 ist ein Kolben 7 angeordnet, der längs seiner Längsachse, d. h. in axialer bzw. longitudinaler Richtung, mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs für das Verdichten von Gas verschoben werden kann. Dabei kann der Antrieb beispielsweise an der Kolbenstange 22 des Kolbens 7 angekoppelt sein.
Der Sauganschluss 1 ragt durch eine Öffnung 6 des Verdichtergehäuses 4 in das Innere des Verdichtergehäuses 4. Das in das Innere des Verdichtergehäuse 4 ragende Ende 8 des Sauganschlusses 1 ist möglichst nahe an einer Ansaugöffnung 2 der Kompressionskammer 3 angeordnet, so dass ein Großteil des in den Verdichter C einströmenden Gases direkt vom Sauganschluss 1 in die Ansaugöffnung 2 strömt. Zwischen dem Ende 8 des Sauganschlusses 1 und der Eintrittsöffnung der Ansaugöffnung 2 verbleibt dabei ein freier Zwischenraum. Die Ansaugöffnung 2 ist im vorliegenden Beispiel in der Kappe 5 angeordnet.
Die US 6,328,544 B1 offenbart einen Linearkompressor mit einem Zylinder, einem konzentrisch zum Zylinder angeordneten und entlang seiner Axialrichtung verschiebbaren Hubkolben und einem Linearmotor zum Bewegen des Hubkolbens. Der Zylinder ist in einem hermetischen Gehäuse mittels eines Stützmechanismus angeordnet. Von einem Saugrohr in das Gehäuse eingeleitetes Kältemittel wird von dem bewegten Hubkolben verdichtet und das verdichtete Kältemittel wird aus dem Gehäuse abgeleitet. Das Saugrohr befindet sich in der Nähe eines zur Verdichterkammer führenden Sauganschlusses, wodurch der Linearmotor von dem Saugrohr stammendes Kältemittel nicht erwärmt. Nachteil dieser Anordnungen ist jedoch die relativ hohe Geräuschentwicklung, die durch die so erzielten kurzen Ansaugwege nicht ausreichend gedämpft werden können und zu einer um so stärkeren Geräuschentwicklung führen, desto kürzer der Ansaugweg ist. Allgemein gibt es einen Trend, dass moderne effiziente Verdichter immer lauter werden je effizienter sie sind. Das Ansaugverhalten ist ein Grund dafür.
Die US 2008/0219863 A1 offenbart eine Saugschall-Dämpfereinheit für einen Verdichter, die in dessen Kompressorgehäuse zusätzlich vorgesehen ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen relativ effizienten und gleichzeitig relativ leisen Verdichter, insbesondere einen Hubkolbenverdichter anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Verdichter für Kältemittel, insbesondere Hubkolbenverdichter eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegerätes, aufweisend ein einen Sauganschluss aufweisendes Verdichtergehäuse, eine innerhalb dem Verdichtergehäuse angeordnete, eine Ansaugöffnung aufweisende Kompressionsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein in die Kompressionsvorrichtung eingeleitetes Gas zu verdichten, und ein den Sauganschluss und die Ansaugöffnung verbindendes Verbindungsstück, das eingerichtet ist, das Gas vom Sauganschluss zur Ansaugöffnung zu leiten, wobei das mit dem Sauganschluss gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lose mit dem Sauganschluss und/oder das mit der Ansaugöffnung gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lose mit der Ansaugöffnung verbunden ist.
Der erfindungsgemäße Verdichter ist insbesondere vorgesehen, Teil eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegerätes zu sein. Der erfindungsgemäße Verdichter ist des Weiteren vorzugsweise als Hubkolbenverdichter ausgeführt. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Verdichters saugt dieser über den Sauganschluss und die Ansaugöffnung Gas bzw. Kältemittel an, um dieses in der Kompressionskammer zu verdichten. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, den Sauganschluss und die Ansaugöffnung mit dem Verbindungsstück zu verbinden, wobei das Verbindungsstück eingerichtet ist, das Gas bzw. das Kältemittel vom Sauganschluss zur Ansaugöffnung zu leiten. Um einen Druckausgleich zwischen dem Verdichterinnenraum, d. h. dem Innenraum im Gehäuse des Verdichters, und dem durch den Sauganschluss, dem Verbindungsstück und der Ansaugöffnung gebildeten Ansaugkanal während des Betriebs des erfindungsgemäßen Verdichters zu ermöglichen, ist das mit dem Sauganschluss gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lose mit dem Sauganschluss und/oder das mit der Ansaugöffnung gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lose mit der Ansaugöffnung verbunden ist. Der Druckausgleich dient dem Reduzieren von Druckschwankungen und damit gegebenenfalls der Reduzierung des vom Kältegerät erzeugten Geräusches. Zusätzlich kann der Druckausgleich die Energieeffizienz verbessern, da so ein während des Saughubs im Ansaugkanal entstehender Unterdruck durch aus dem Verdichterinnenraum am jeweiligen losen Ende gegebenenfalls nachströmenden Kältemittels reduziert werden kann. Dadurch stehen für den jeweilig nächsten Verdichtungsvorgang des Verdichters ausreichend viele Atome oder Moleküle des gasförmigen Kältemittels zum Ansaugen zur Verfügung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters ist das mit dem Sauganschluss gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lose mit dem Sauganschluss und das mit der Ansaugöffnung gekoppelte Ende des Verbindungsstücks fest mit der Ansaugöffnung verbunden. Es ist aber auch möglich, wie es nach einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verdichters vorgesehen ist, das mit dem Sauganschluss gekoppelte Ende des Verbindungsstücks fest mit dem Sauganschluss und das mit der Ansaugöffnung gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lose mit der Ansaugöffnung zu verbinden.
Der Sauganschluss kann gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters mit seinem verdichterseitigen Ende, das insbesondere stutzenförmig ausgebildet ist, in das Innere des Verdichtergehäuses hineinragen. Dadurch ist es nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verdichters möglich, für das Verbinden des Zwischenstücks mit dem Sauganschluss das mit dem Sauganschluss gekoppelte Ende des Verbindungsstücks lediglich über das stutzenförmig ausgebildete Ende des Sauganschlusses zu stülpen. Dadurch lässt sich gegebenenfalls eine feste oder gegebenenfalls eine lose Verbindung zwischen dem Sauganschluss und dem Zwischenstück relativ einfach realisieren.
Um gegebenenfalls die lose Verbindung zwischen dem Sauganschluss und dem Zwischenstück zu realisieren, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters der Außendurchmesser des stutzenförmig ausgebildeten Endes des Sauganschlusses kleiner als der Innendurchmesser des mit dem Sauganschluss gekoppelten Endes des Verbindungsstücks.
Die Ansaugöffnung kann nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung einen von der Kompressionskammer abgewandten Stutzen aufweisen, über den das mit der Ansaugöffnung gekoppelte Ende des Verbindungsstücks gestülpt ist. Dadurch lässt sich gegebenenfalls eine feste oder gegebenenfalls eine lose Verbindung zwischen der Ansaugöffnung und dem Zwischenstück relativ einfach realisieren.
Um gegebenenfalls die lose Verbindung zwischen der Ansaugöffnung und dem Zwischenstück zu realisieren, ist nach einer zweckmäßigen Variante des erfindungsgemäßen Verdichters der Außendurchmesser des Stutzens der Ansaugöffnung kleiner als der Innendurchmesser des mit der Ansaugöffnung gekoppelten Endes des Verbindungsstücks.
Für das Verbindungsstück sind neben der Kältemittelbeständigkeit vorzugsweise Eigenschaften gewählt, die zu keinem oder nur einem relativ geringen Verschleiß durch die Relativbewegung zwischen dem Verbindungsstück und dem Anschluss an der losen Verbindung führen. Das Verbindungsstück ist daher vorzugsweise zumindest an dem jeweiligen Ende, mit dem das Verbindungsstück lose mit dem Sauganschluss und/oder lose mit der Ansaugöffnung verbunden ist, aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten hergestellt. Ein geeignetes Material ist z. B. Kunststoff und insbesondere PTFE (Polytetrafluorethylen). Es ist aber auch möglich, das gesamte Verbindungsstück aus diesem Material zu fertigen.
Das Verbindungsstück weist nach einer weiteren zweckmäßigen Variante des erfindungsgemäßen Verdichters bevorzugt eine flexible Struktur und/oder eine geräuschdämmende Struktur auf. Aufgrund der geräuschdämmenden Struktur ist es beispielsweise möglich, die durch die Periodizität des Saughubes des vorzugsweise als Hubkolbenverdichter ausgeführten erfindungsgemäßen Verdichters auftretende Druckschwankungen zu reduzieren.
Um gegebenenfalls die geräuschdämmende Struktur des Zwischenstücks zu realisieren, weist nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters das Verbindungsstück eine flexible Außenhülle auf. Die flexible Außenhülle erlaubt in relativ einfacher Weise eine Volumenänderung des im Verbindungsstück gegebenenfalls befindlichen Kältemittels und erlaubt so, die Druckschwankungen im Kältemittel in Verformungsenergie an der Außenhülle des Verbindungsstücks umzuwandeln. Das Verbindungsstück bzw. dessen Außenhülle kann vorzugsweise einem Faltenbalg ähnlich ausgeführt sein, wodurch eine relativ einfache Herstellung des Zwischenstücks ermöglicht wird.
Zusätzlich oder alternativ kann das Verbindungsstück auch wenigstens eine insbesondere nach dem Helmholtz-Prinzip arbeitende Resonanzkammer aufweisen und/oder kann das Verbindungsstück ein schalldämmendes Material aufweisen, das insbesondere in und/oder an der Wand des Verbindungsstücks angeordnet ist. Das Verbindungsstück kann auch mit einer mit schalldämmenden Material gefüllten Wand ausgestattet sein.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters ist außerhalb vom Verdichtergehäuse und insbesondere in einer Saugleitung des Sauganschlusses dem Verdichter vorgeschaltet ein separater Schalldämpfer vorgesehen. Der Schalldämpfer ist vorzugsweise ein Saugschalldämpfer. Der Schalldämpfer kann eine flexible Außenhülle aufweisen, der Schalldämpfer kann einem Faltenbalg ähnlich ausgeführt sein, der Schalldämpfer kann wenigstens eine insbesondere nach dem Helmholtz-Prinzip arbeitende Resonanzkammer aufweisen und/oder der Schalldämpfer kann ein schalldämmenden Material aufweisen, das insbesondere in und/oder an der Wand des Schalldämpfers angeordnet ist. Der Schalldämpfer kann auch mit einer mit schalldämmenden Material gefüllten Wand ausgestattet sein.
Der erfindungsgemäße Verdichter schafft demnach gegebenenfalls einen energieeffizienten und geräuscharmen Hubkolbenverdichter für Kältemittel. Durch die erfindungsgemäße Ansaugkanalkonstruktion kann eine unerwünschte Erwärmung des Sauggases und ein damit einhergehender, unzulässiger Energieverlust des erfindungsgemäßen Verdichters, insbesondere Hubkolbenverdichters, weitgehend vermieden werden, ohne dabei das Geräuschniveau des Verdichters zu verschlechtern.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen jeweils schematisch:
1 einen konventionell aufgebauten Verdichter, und
2 bis 5 verschiedene vorteilhafte Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Verdichters.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die 1 wurde bereits in der Einleitung beschrieben.
Die 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters C1. Der Verdichter C1 ist insbesondere ein Hubkolbenverdichter und ist insbesondere vorgesehen, für ein Haushaltskältegerät, z. B. für ein Haushaltskühlgerät, ein Haushaltsgefriergerät oder ein Gefrier-Kühlkombinationsgerät verwendet zu werden, indem er Kältemittel eines Kältekreislaufs des Haushaltskältegerätes während seines bestimmungsgemäßen Betriebs verdichtet.
Der Verdichter C1 weist ähnlich dem in der 1 gezeigten konventionellen Verdichter C das in der 2 nur andeutungsweise dargestellte hermetisch abgeschlossene Verdichtergehäuse 4, den rohrförmigen Sauganschluss 1 und die innerhalb dem Verdichtergehäuse 4 angeordnete, vorzugsweise zylinderförmige Kompressionskammer 3 als Hauptkomponente einer Kompressionsvorrichtung auf. Letztere umfasst als weitere Komponenten vorzugsweise eine Ventilplatte mit einem Ansaug- und einem Ausstoßventil, die die Kompressionskammer 3 kolbenstirnseitig abschließt, sowie ein Deckelelement, das die Ventilplatte überdeckt. Ggf. kann die Ventilplatte auch weggelassen sein, und das Ansaug- sowie Ausstoßventil in dem Deckelement integriert sein. Diese einzelnen Bauteile sind bis auf das Deckelelement bzw. die Kappe in der 2 sowie den 3, 4, 5 der zeichnerischen Übersichtlichkeit halber weggelassen worden. Die Kompressorkammer 3 ist also allgemein ausgedrückt stirnseitig mit einer Kappe 5 abgeschlossen, die die Ansaugöffnung 2 der Kompressionskammer 3 aufweist. Innerhalb der Kompressionskammer 3 ist der mittels des Antriebs längs seiner axialen Längsachse bewegbare Kolben 7 angeordnet, der im Betrieb des Verdichter C1 durch die Ansaugöffnung 2 in die Kompressionskammer 3 einströmendes Gas, insbesondere Kältemittel, in allgemein bekannter Weise verdichtet. Ein dem Fachmann allgemein bekannter Auslass der Kompressionskammer 3, durch den das verdichtete Gas bzw. das verdichtete Kältemittel aus der Kompressionskammer 3 geleitet wird, ist der Übersicht halber in den Figuren nicht näher gezeigt.
Ähnlich dem in der 1 gezeigten konventionellen Verdicht C, ragt der Sauganschluss 1 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch die Öffnung 6 des Verdichtergehäuses 4 mit einem seiner Enden 8, das stutzenförmig ausgebildet ist, in das Innere des Verdichtergehäuses 4.
Im Unterschied zu dem in der 1 gezeigten konventionellen Verdichter C umfasst der in der 2 gezeigte Verdichter C1 ein Verbindungsstück 12 mit einem Eingang 10 und einem Ausgang 11, das das in das Innere des Verdichtergehäuse 4 ragende stutzenförmige Ende 8 des Sauganschlusses 1 mit der Ansaugöffnung 2 auf direktem Weg, insbesondere auf weitgehend geradlinigem Weg verbindet. Insbesondere ist hier im Ausführungsbeispiel kein weiteres Zwischenelement zusätzlich zum Verbindungsstück 12 vorgesehen. Auf diese Weise ist zum einen sichergestellt, dass das Kältemittel im Wesentlichen so kühl, wie es aus dem Sauganschluss 1 kommt, d. h. mit der Temperatur, mit der es aus dem Sauganschluss 1 z. B. bei jedem Saughub des Verdichters C1 austritt, auf direktem Wege in die Kompressionskammer 3 des Verdichters C1 mit einer gewünschten Ansaugmenge einströmen kann. Unerwünschte Aufheizungen des angesaugten Kältemittels wie z. B. durch den Zylinderkopf oder die Ventilplatte des Verdichters, der oder die durch die Kompressionsvorgänge des Verdichters heiß werden, oder durch sonstige Komponenten des Verdichters sind somit weitgehend vermieden. Um dennoch zum anderen einen Druckausgleich zwischen dem Verdichterinnenraum (Raum innerhalb dem hermetisch abgeschlossenen Verdichtergehäuse 4) und dem durch den Sauganschluss 1, dem Verbindungsstück 12 und der Ansaugöffnung 2 gebildeten Ansaugkanal während des Betriebs des Verdichters C1 in gezielter, d. h. definierter Weise mit möglichst geringer Leckage an Kältemittel zu ermöglichen, ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Eingang 10 des Verbindungsstücks 12 lose mit dem in das Innere des Verdichtergehäuses 4 ragenden stutzenförmigen Ende 8 des Sauganschlusses 1 verbunden, so dass zwischen dem stutzenförmigen Ende 8 und dem Eingang 10 des Verbindungsstücks 12 ein Randspalt in radialer Richtung, insbesondere ein im Wesentlichen teilweise oder ganz ringsum laufender Freiraum-Ringspalt gebildet ist. Lediglich der Ausgang 11 des Verbindungsstücks 12 ist fest sowie weitgehend dicht mit der Ansaugöffnung 2 verbunden. Die Ansaugöffnung 2 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen an der der Kompressionskammer 3 abgewandten Seite der Kappe 5 angeordneten Stutzen 16 auf, über den der Ausgang 11 des Verbindungsstücks 12 fest und ringsum weitgehend abdichtend aufgesteckt ist.
Die lose Verbindung bzw. Ankopplung zwischen dem stutzenförmigen Ende 8 des Sauganschlusses 1 und dem Eingang 10 des Verbindungsstücks 12 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels realisiert, indem der Eingang 10 des Verbindungsstücks 12 über das in das Innere des Verdichtergehäuses 4 ragende Ende 8 des Sauganschlusses 1 gestülpt ist und der Außendurchmesser D des in das Innere des Verdichtergehäuses 4 ragenden Endes 8 des Sauganschlusses 1 kleiner ist als der Innendurchmesser des Eingangs 10 des Verbindungsstücks 12. Durch dieses lose Aufstecken, d. h. Überstülpen mit radialem Spiel des Eingangsabschnitts des Verbindungsstücks 12 auf das stutzenförmige Ende 8 des Sauganschlusses 1 kann durch die verbleibende, vorzugsweise ringförmige, Radialspaltöffnung aus dem Innenraum des hermetisch dicht abgeschlossenen Gehäuses 4 des Verdichters eine Teilmenge des dort vorhandenen Kältemittels in das Verbindungsstück 12 abgesaugt werden, wenn der Kolben in der Verdichterkammer 3 seinen jeweiligen Ansaughub durchführt. Die entnommene Teilmenge entspricht insbesondere lediglich einer Teilmenge oder ggf. der Gesamtmenge der beim jeweiligen Saughub in die Kompressionskammer angesaugten Kältemittelmenge. Durch diese zusätzliche Ankopplung des Innenraums des Gehäuses des Verdichters an die Ansaugleitung kann der wirksam werdende Saugwiderstand im Ansaugkanal des Verdichters beim jeweiligen Ansaughub geringer gegenüber dem Fall gemacht werden, dass das Verbindungsstück 12 mit seinen beiden Enden gleichzeitig fest und damit vollständig abgedichtet, und nicht lose mit dem Sauganschluss 1 und der Ansaugöffnung 2 verbunden ist.
In umgekehrter Strömungsrichtung kann das gasförmige Kältemittel aus dem Ansaugkanal durch diesen Randspalt zwischen dem Ende 8 des Sauganschlusses 1 und dem lose übergestülpten Eingang 10 des Verbindungsstücks 12 in den Innenraum des Gehäuses 4 des Verdichters nachströmen und dieses Reservoir nachfüllen, wenn der Kolben 7 z. B. seinen Ausstoßhub durchführt, durch den komprimiertes Gas des Kältemittels aus der Kompressionskammer 3 in Richtung Verflüssiger des Kältekreislaufs ausgestoßen wird. Denn beim vorausgehenden Saughub des Kolbens 7 ist ja eine Kältemittelteilmenge in die Kompressorkammer 3 aus dem Reservoir des Gehäuses 4 abgesaugt worden, so dass dort eine Druckdifferenz gegenüber den Unterdruckverhältnissen in der Saugleitung des Sauganschlusses 1 vorliegt. Der durch das Gehäuse 4 hermetisch abgeschlossene Innenraum des Verdichters bildet somit eine Art Speicher bzw. Reservoir für das gasförmige Kältemittel, der wie die Saugleitung des Sauganschlusses unter Unterdruck steht.
Dieser Druckausgleich kann Druckschwankungen und damit vom Kältegerät erzeugte Geräusche reduzieren. Zusätzlich kann der Druckausgleich die Energieeffizienz des Verdichters C1 bzw. des entsprechenden Kältekreislaufs erhöhen, da so ein während des Saughubs im Ansaugkanal entstehender Unterdruck durch aus dem Verdichterinnenraum am losen Ende nachströmendes Kältemittel reduziert werden kann. Durch den Druckausgleich kann die Anzahl der Atome bzw. Moleküle pro Ansaugvolumen, d. h. die Dichte des gasförmigen Kältemittels im Ansaugkanal stets ausreichend hoch gehalten werden. Insbesondere kann für den jeweilig nächsten Ansaughub des Kolbens 7 in die Verdichterkammer 3 der Kompressionsvorrichtung eine Mindestmenge an Kältemittel pro Durchströmvolumen eingesaugt werden, die für eine gewünschte, geforderte Energieeffizienz erforderlich ist.
Durch diese lose Überstülpungsankopplung des Verbindungsstücks am ausgangsseitigen Stutzen des Sauganschlusses und/oder dem eingangsseitigen Stutzen der Ansaugöffnung ist ein Kompromiss zwischen den Fällen fester, gasdichter Ankopplung und vollständig offener Überbrückungszone zwischen dem Sauganschluss und der Ansaugöffnung bereitgestellt.
Zusätzlich oder unabhängig zu dieser in Strömungsrichtung eingangsseitigen, losen Ankopplung zwischen dem auslassseitigen Stutzen 8 des Sauganschlusses 1 und dem einlassseitigen Stutzen 10 des Verbindungsstücks 12 kann es ggf. zweckmäßig sein, dessen auslassseitigen bzw. ausgangsseitigen Stutzen 11 in analoger Weise lose mit eingangsseitigen Stutzen 16 der Ansaugöffnung 2 zu koppeln. Der jeweilige Stutzen ist dabei vorzugsweise durch einen Rohrleitungsabschnitt oder dergleichen gebildet. Die jeweilige lose Ankopplung wird durch Überlappung oder Ineinanderschieben der jeweilig einander zugewandten, einander zugeordneten Stutzenabschnitte bewirkt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Verbindungsstück 12 aus einem kältebeständigen Material gefertigt, das zusätzlich verschleißarm, insbesondere abriebresistent ausgebildet ist, wenn das Verbindungsstück 12, insbesondere dessen Eingang 10 und das Ende 8 des Sauganschlusses 1 relativ zueinander bewegt werden. Das Verbindungsstück 12 ist vorzugsweise aus einem Material mit einem relativ geringen Reibkoeffizienten zumindest im Bereich seines Eingangs 10 gefertigt. Das Material ist beispielsweise ein Kunststoff, insbesondere PTFE (Polytetrafluorethylen).
Um die durch die Periodizität des Saughubes des im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels als Hubkolbenverdichter ausgeführten Verdichters C1 auftretenden Druckschwankungen weiter zu reduzieren, ist die Struktur des Verbindungsstücks 12 insbesondere geräuschdämmend ausgeführt. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Verbindungsstück 12 eine flexible Außenhülle 17 auf, die eine Änderung des Volumens des im Verbindungsstück 12 befindlichen Kältemittels erlaubt und so die Druckschwankungen im Kältemittel in Verformungsenergie an der Außenhülle 17 des Verbindungsstücks 12 umwandelt. Um dies zu erreichen, ist das Verbindungsstück 12 vorzugsweise einem Faltenbalg ähnlich konstruiert. Es weist im Längsschnitt entlang seiner axialen Längserstreckung betrachtet einen zick-zack-förmigen Außenkonturverlauf auf.
Die 3 und 4 zeigen weitere, zweckmäßig ausgebildete Verdichter C2 und C3, die nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet sind. Wenn nicht anders beschrieben, dann sind Bestandteile der in der 3 und 4 gezeigten Verdichter C2, C3, die mit Bestandteilen des in der 2 gezeigten Verdichters C1 im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in den 3 und 4 dargestellten Verdichter C2, C3 unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre Verbindungsstücke 13, 14, die den relevanten Sauganschluss 1 mit der relevanten Ansaugöffnung 2 verbinden.
Ähnlich dem Verbindungsstück 12 beim Verdichter der 2 sind die Eingänge 10 der Verbindungsstücke 13, 14 lose mit den jeweiligen stutzenförmigen Enden 8 der jeweiligen Sauganschlüsse 1 und fest mit den relevanten Stutzen 16 der relevanten Ansaugöffnungen 2 verbunden. Die Verbindungsstücke 13, 14 sind ebenfalls zweckmäßigerweise aus einem reibungsarmen Werkstoff, vorzugsweise z. B. aus PTFE (Polytetrafluorethylen), gefertigt und weisen eine flexible und eine geräuschdämmende Struktur auf.
Um die geräuschdämmende Wirkung zu erhalten, ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels an der Wand 18 des Verbindungsstücks 13 des in der 3 gezeigten Verdichters C2, insbesondere an deren Innenseite ein schalldämmendes Material 19 angeordnet bzw. ist die Wand 18 des Verbindungsstücks 13 mit dem schalldämmenden Material 19 gefüllt.
Um die geräuschdämmende Wirkung zu erhalten, weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Verbindungsstücks 14 des in der 4 gezeigten Verdichters C3 ein oder mehrere Resonanzkammern 20 auf. Diese können insbesondere so ausgebildet sein, dass sie nach dem Helmholtzprinzip arbeiten und so die Haupt-Druckschwankungen reduzieren.
Die 5 zeigt einen weiteren Verdichter C4. Wenn nicht anders beschrieben, dann sind Bestandteile des in der 5 gezeigten Verdichters C4, die mit Bestandteilen des in der 2 gezeigten Verdichters C1 im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Der in der 5 dargestellte Verdichter C4 unterscheidet sich vom Verdichter C2 im Wesentlichen durch sein Verbindungsstück 9, das den Sauganschluss 1 mit der Ansaugöffnung 2 verbindet.
Ähnlich dem Verbindungsstück 12 ist der Eingang 10 des Verbindungsstücks 9 lose mit dem stutzenförmigen Ende 8 des Sauganschlusses 1 und der Ausgang 11 des Verbindungsstücks fest sowie weitgehend dicht mit dem Stutzen 16 der Ansaugöffnung 2 verbunden. Das Verbindungsstück 9 ist ebenfalls vorzugsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder einem sonstigen reibungsarmen Werkstoff gefertigt und weist eine flexible Struktur auf.
Um eine zusätzliche geräuschdämmende Wirkung zu erhalten, ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels in einer Saugleitung 21 des Sauganschlusses 1 außerhalb vom Verdichtergehäuse 4 ein separater Saugschalldämpfer 15 zusätzlich vorgesehen. Der Saugschalldämpfer 15 ist z. B. ähnlich dem Verbindungsstück 12 von 2 einem Falkenbalg ähnlich aufgebaut, umfasst schalldämmendes Material ähnlich dem Verbindungsstück 13 von 3 oder weist Resonanzkammern ähnlich den Resonanzkammern 20 des Verbindungsstücks 14 von 4 auf. Der Saugschalldämpfer 15 kann auch eine Kombination von wenigsten zwei dieser schalldämmenden Maßnahmen enthalten.
Auch die Verbindungstücke 12, 13, 14 können eine Kombination wenigstens zwei ihrer schalldämmenden Maßnahmen enthalten.
Es ist auch möglich, dass die die Verbindungsstücke 12, 13, 14 aufweisenden Verdichter C1, C2, C3 der 2, 3, 4 den separaten Saugschalldämpfer 15 aufweisen.
Es ist auch möglich, dass die Verbindungsstücke 9, 12, 13, 14 fest am stutzenförmigen Ende 8 des Sauganschlusses 1 und lose mit der Ansaugöffnung 2 verbunden sind.
Ggf. kann es auch zweckmäßig sein, das jeweilige Verbindungsstück sowohl am stutzenförmigen Ende wie z. B. 8 des Sauganschlusses wie z. B. 1 als auch am stutzenförmigen Eingang wie z. B. 16 der Ansaugöffnung wie z. B. 2 jeweils lose übergestülpt anzubringen.
Um eine zusätzliche geräuschdämmende Wirkung zu erhalten, kann es ggf. auch zweckmäßig sein, zwischen dem ausgangsseitigen Ende des jeweiligen Verbindungsstücks und dem stutzenförmigen Ende der Ansaugöffnung mindestens einen zusätzlichen Schalldämpfer, insbesondere Schalldämpfertopf, innerhalb des Verdichtergehäuses vorzusehen, d. h. der zusätzliche Schalldämpfer in Strömungsrichtung betrachtet hinter dem Verbindungsstück. In diesem Fall ist das Verbindungsstück in Strömungsrichtung betrachtet an seinem eingangsseitigen Ende lose mit dem eingangsseitigen Anschlussstutzen des Sauganschlusses und/oder an seinem ausgangsseitigen Ende lose mit einem Anschlussstutzen des zusätzlichen Schalldämpfers gekoppelt. Ein derartiger Schalldämpfer kann zusätzlich oder unabhängig hiervon auch zwischen dem Ende des Sauganschlusses und dem Anfang des Verbindungsstücks im Verdichtergehäuse angeordnet sein, d. h. der zusätzliche Schalldämpfer sitzt in Strömungsrichtung betrachtet vor dem Verbindungsstück. In diesem Fall ist das Verbindungsstück in Strömungsrichtung betrachtet an seinem eingangsseitigen Ende lose mit einem ausgangsseitigen Stutzen oder Rohr des zusätzlichen Schalldämpfers und/oder an seinem ausgangsseitigen Ende lose mit dem eingangsseitigen Stutzen der Ansaugöffnung gekoppelt. Unter „loser Kopplung” wird dabei insbesondere jeweils eine Ineinanderschachtelung oder Überstülpung einander zugeordneter Koppelrohre oder Stutzen verstanden, bei der ein Radialspalt vorhanden ist.

1: Sauganschluss
2: Ansaugöffnung
3: Kompressorkammer
4: Verdichtergehäuse
5: Kappe
6: Öffnung
7: Kolben
8: Ende
9: Verbindungsstück
10: Eingang
11: Ausgang
12, 13, 14: Verbindungsstück
15: Saugschalldämpfer
16: Stutzen
17: Außenhülle
18: Wand
19: schalldämmendes Material
20: Resonanzkammern
21: Saugleitung
22: Kolbenstange
C, C1, C2, C3, C4: Verdichter
d: Innendurchmesser
D: Außendurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6328544 B1 [0008]
- US 2008/0219863 A1 [0009]

Claims

Verdichter (C1) für Kältemittel, insbesondere Hubkolbenverdichter eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegerätes, aufweisend ein einen Sauganschluss (1) aufweisendes Verdichtergehäuse (4), eine innerhalb dem Verdichtergehäuse (4) angeordnete, eine Ansaugöffnung (2) aufweisende Kompressionsvorrichtung (3), die eingerichtet ist, ein in die Kompressionsvorrichtung (3) eingeleitetes Gas zu verdichten, und ein den Sauganschluss (1) und die Ansaugöffnung (2) verbindendes Verbindungsstück (9, 12–14), das eingerichtet ist, das Gas vom Sauganschluss (1) zur Ansaugöffnung (2) zu leiten, wobei das mit dem Sauganschluss (1) gekoppelte Ende (10) des Verbindungsstücks (9, 12–14) lose mit dem Sauganschluss (1) und/oder das mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelte Ende (11) des Verbindungsstücks (9, 12–14) lose mit der Ansaugöffnung (2) verbunden ist.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung mindestens eine Kompressionskammer (3) umfasst.
Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung einen Kolben (7) in der Kompressionskammer (3), eine Ventilplatte mit Ansaug- und Ausstoßventil, sowie ein Deckelelement (5) über der Ventilplatte umfasst.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Sauganschluss (1) gekoppelte Ende (10) des Verbindungsstücks (9, 12–14) lose mit dem Sauganschluss (1) und das mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelte Ende (11) des Verbindungsstücks (9, 12–14) fest mit der Ansaugöffnung (2) verbunden ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Sauganschluss (1) gekoppelte Ende (10) des Verbindungsstücks (9, 12–14) fest mit dem Sauganschluss (1) und das mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelte Ende (11) des Verbindungsstücks (9, 12–14) lose mit der Ansaugöffnung (2) verbunden ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 1 mit 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Sauganschluss (1) gekoppelte Ende (10) des Verbindungsstücks (9, 12–14) lose mit dem Sauganschluss (1) und das mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelte Ende (11) lose mit der Ansaugöffnung (2) verbunden ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauganschluss (1) mit einem seiner Enden (8), das insbesondere stutzenförmig ausgebildet ist, in das Innere des Verdichtergehäuses (4) hineinragt.
Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Sauganschluss (1) gekoppelte Ende (10) des Verbindungsstücks (9, 12–14) über das stutzenförmig ausgebildete Ende (8) des Sauganschlusses (1) gestülpt ist.
Verdichter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D) des stutzenförmig ausgebildeten Endes (8) des Sauganschlusses (1) kleiner ist als der Innendurchmesser (d) des mit dem Sauganschluss (1) gekoppelten Endes (10) des Verbindungsstücks (9, 12–14).
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung (2) einen von der Kompressionsvorrichtung (3), insbesondere Kompressionskammer, abgewandten Stutzen (16) aufweist, über den das mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelte Ende (11) des Verbindungsstücks (9, 12–14) gestülpt ist.
Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Stutzens (16) der Ansaugöffnung (2) kleiner ist als der Innendurchmesser des mit der Ansaugöffnung (2) gekoppelten Endes (11) des Verbindungsstücks (9, 12–14).
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (9, 12–14) eine flexible Struktur und/oder eine geräuschdämmende Struktur aufweist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (12) eine flexible Außenhülle (17) aufweist, das Verbindungsstück (12) Faltenbalg ähnlich ausgeführt ist, das Verbindungsstück (14) wenigstens eine insbesondere nach dem Helmholtz-Prinzip arbeitende Resonanzkammer (20) aufweist, und/oder das Verbindungsstück (13) ein schalldämmendes Material (19) aufweist, das insbesondere in und/oder an der Wand (18) des Verbindungsstücks (13) angeordnet ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (9, 12–14) zumindest an dem Ende (10, 11), mit dem das Verbindungsstück (9, 12–14) lose mit dem Sauganschluss (1) bzw. mit der Ansaugöffnung (2) verbunden ist, aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten, insbesondere aus PTFE, hergestellt ist.
Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb vom Verdichtergehäuse (4), insbesondere in einer Saugleitung (21) des Sauganschlusses (1) dem Verdichter (C4) vorgeschaltet, ein separater Schalldämpfer, insbesondere ein Saugschalldämpfer (15), im Kältekreislauf vorgesehen ist.
Verdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (15) eine flexible Außenhülle aufweist, der Schalldämpfer (15) Faltenbalg ähnlich ausgeführt ist, der Schalldämpfer (15) wenigstens eine insbesondere nach dem Helmholtz-Prinzip arbeitende Resonanzkammer aufweist und/oder der Schalldämpfer (15) ein schalldämmenden Material aufweist, das insbesondere in und/oder an der Wand des Schalldämpfers (15) angeordnet ist.
Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit mindestens einem Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche in seinem Kältekreislauf.