DE102014010018A1

DE102014010018A1 - Verdichter

Info

Publication number: DE102014010018A1
Application number: DE102014010018.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Keuerleber
Original assignee: GEA Bock GmbH
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-01-14
Also published as: US20170184330A1; CN106489025B; US10935014B2; EP3167189A1; CN106489025A; WO2016005043A1

Abstract

Verdichter (10), insbesondere Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, mit einem oder mehreren Kolben (12), und einem Zylinderblock (16), sowie einem den Verdichter (10) wenigstens teilweise einhausenden Verdichtergehäuse, wobei der/die Kolben (12) in entsprechenden wenigstens teilweise im Zylinderblock (16) und/oder im Verdichtergehäuse angeordneten Zylinderbohrungen bzw. Zylindern (14) hin- und herbewegbar angeordnet ist/sind, wobei der Verdichter (10) ferner ein Impedanzrohr (36) sowie einen Auslass (30) zur Abgabe des Kältemittels aus dem Verdichter, (10) insbesondere einen Auslassflansch (32) aufweist, wobei der Verdichter (10) für einen oder mehrere, insbesondere für jeweils zwei Zylinder (14) ein zugeordnetes Hochdruckvolumen (24), sowie ein gemeinsames Hochdruckvolumen (26), in das die einzelnen Hochdruckvolumina (24) münden, aufweist, wobei das gemeinsame Hochdruckvolumen (26) mit dem Auslass (30) in Verbindung steht, und dass das Impedanzrohr (36) in der Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen (26) und dem Auslass (30) angeordnet ist bzw. die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen (26) und dem Auslass (30) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Verdichter finden im heutigen Leben mannigfaltige Verwendung, beispielsweise im Bereich der Klimatisierung von Kraftfahrzeugen, beispielsweise von Personenwagen oder Bussen, bei der Klimatisierung von Eisenbahnwagen, im Bereich der Transportkälte oder auch bei stationären Anwendungen wie der Supermarktkälte oder einem industriellen Wärmepumpeneinsatz oder dgl. Weiterhin sind solche Verdichter, die im Allgemeinen dem Prinzip sich hin- und herbewegender Kolben unterliegen, in vielen Ausführungsformen erhältlich, beispielsweise als Hubkolbenverdichter, bei welchen eine Kolbenbewegung in der Regel in einer (zu einer Kurbelwellenachsen-Erstreckungsrichtung, die gleichzeitig die axiale Richtung definiert) radialen Richtung erfolgt, wobei die Kolben in der Regel ferner in der axialen Richtung wenigstens teilweise zueinander beabstandet angeordnet sind, als Radialkolbenverdichter, bei welchen die Kolbenbewegung, d. h. eine Saug- und eine zu dieser gegenläufige Verdichtungsbewegung, im wesentlichen in der radialen Richtung erfolgt, wobei die Kolben in der Regel in der axialen Richtung nicht voneinander beabstandet sind (Sternmotor-Geometrie) oder auch als Axialkolbenverdichter, bei welchen die Saug- und Verdichtungsbewegung im wesentlichen in einer axialen Richtung erfolgt.
Aufgrund der zyklischen Verdichtung des Kältemittels kommt es zu Pulsationen und Geräuschentwicklung, insbesondere beim Ausstoß von verdichtetem Kältemittel aus einem Zylinder, in welchem sich der entsprechende Kolben hin- und her-bewegt.
Zur Dämpfung der Pulsationen wird in der DE 197 57 829 A1 ein Dämpferkanal vorgeschlagen, über welchen verdichtetes Kältemittel von einem der Zylinderkammer nachgeschalteten Druckraum in ein allen Zylindern gemeinsames Hochdruckvolumen gerät. Der Dämpferkanal ist in der Regel mit einer 90°-Biegung, insbesondere jedoch mit einer 180°-Biegung ausgestattet, wobei ein Teil oder auch der gesamte Kanal durch ein Rohr, das sogenannte Impedanzrohr gebildet sein kann. Die Konstruktion der DE 197 57 829 A1 ist demnach relativ kompliziert und somit kostenintensiv in der Herstellung.
Ausgehend vom vorstehend diskutierten Stand der Technik ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter anzugeben, der eine Pulsationsdämpfung bei gleichzeitig einfacher Konstruktion aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Demnach weist ein Verdichter, insbesondere Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, einen oder mehrere Kolben und einen Zylinderblock und/oder ein Verdichtergehäuse auf. Die Kolben sind in entsprechenden, in der Regel wenigstens teilweise im Verdichtergehäuse und/oder im Zylinderblock angeordneten Aussparungen (Zylinder bzw. Zylinderbohrungen) hin- und herbewegbar angeordnet. Der Verdichter weist ferner ein Impedanzrohr sowie einen Auslass zur Abgabe des Kältemittels aus dem Verdichter, insbesondere einen Auslassflansch auf. Für jeweils einen oder mehrere, insbesondere jeweils für zwei Zylinder ist ein diesem bzw. diesen zugeordnetes Hochdruckvolumen im Verdichter angeordnet, in welches er verdichtetes Kältemittel ausstößt. Der Verdichter weist ferner ein gemeinsames Hochdruckvolumen auf, in das die einzelnen Hochdruckvolumina münden, wobei das gemeinsame Hochdruckvolumen mit dem Auslass in Verbindung steht. Das Impedanzrohr ist in der Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen und dem Auslass angeordnet. In einer möglichen Ausführungsform wird die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen und dem Auslass durch das Impedanzrohr gebildet.
Dies stellt eine einfache und kostengünstig zu implementierende Konstruktion dar.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung anhand einer Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:
1 eine Teilansicht einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters in einer Schnittansicht.
Bei dem aus 1 ersichtlichen Verdichter 10 handelt es sich bei der beschriebenen Ausführungsform um einen Verdichter, der zum Verdichten eines Kältemittels, insbesondere CO₂, vorgesehen ist. Der Verdichter 10 weist mehrere Kolben 12 auf (in der Figur ist nur ein Kolben 12 dargestellt), welche in Aussparungen (Zylinderbohrungen) 14, welche in einem Zylinderblock 16 angeordnet sind, hin- und herverschiebbar angeordnet sind (angedeutet durch Doppelpfeil 18). In der vorliegenden beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen als Hubkolbenverdichter ausgebildeten Verdichter 10, d. h. einen Verdichter 10, bei dem eine Saug- und eine Verdichtungsbewegung (Hin- und Herbewegung, wie obenstehend erwähnt durch Doppelpfeil 18 angedeutet) in einer radialen Richtung, d. h. senkrecht zu einer Kurbelwellenachse desselben erfolgt. Alternativ wäre beispielsweise eine Ausbildung als Axialkolbenverdichter, bei welchem eine Hubbewegung in der axialen Richtung, d. h. parallel zu der Kurbelwellenachse erfolgt, denkbar.
Durch die jeweiligen Kolben 12, die Aussparungen (Zylinderbohrungen) bzw. Zylinder 14 und eine am Zylinderblock 16 angeordnete Deck- oder Ventilplatte 20 wird jeweils ein Zylinderraum bzw. Verdichtungsvolumen definiert. In den Zylinderraum wird bei einer Saugbewegung der Kolben 12, bei welcher diese von der Ventilplatte 20 wegbewegt werden, über Einlassventile 21 zu verdichtendes Kältemittel angesaugt, das dann in einer gegenläufig ausgerichteten Verdichtungsbewegung (zu der Ventilplatte 20 hin gerichtet) verdichtet und durch Auslassventile 22 in ein dem jeweiligen Zylinder 14 zugeordnetes Hochdruckvolumen 24 ausgestoßen. In der vorliegende beschriebenen Ausführungsform teilen sich jeweils zwei Zylinder 14 ein zugeordnetes Hochdruckvolumen 24. In der vorliegend beschriebenen Ausführungsform sind die Einlassventile und die Auslassventile jeweils als Lamellenventil ausgebildet, wobei in alternativen Ausführungsformen beliebige geeignete Ventile, wie beispielsweise Ringventile oder Lamellenventile Verwendung finden können.
Der Verdichter 10 weist ferner ein gemeinsames Hochdruckvolumen 26 auf, in das die einzelnen dem jeweiligen Zylinder 14 bzw. den jeweiligen Zylindern 14 zugeordneten Hochdruckvolumina 24 über einen Kanal 28, der in alternativen Ausführungsformen auch als einfache Bohrung ausgeführt sein kann, münden. Das gemeinsame Hochdruckvolumen 26 nimmt das unter Druck stehende (verdichtete) Kältemittel, welches in der hier beschriebenen Ausführungsform CO₂ ist, aller Zylinder 14 bzw. aller einzelnen, den jeweiligen Zylindern 14 zugeordneten Hochdruckvolumina 24 auf.
Der Verdichter 10 weist ferner einen Auslass 30 zur Abgabe des Kältemittels aus dem Verdichter, der einen Auslassflansch 32 aufweist, auf. In einer Strömungsrichtung des Kältemittels bei Normalbetrieb des Verdichters 10 betrachtet, ist stromaufwärts des Auslasses 30 ein Absperrventil 34 angeordnet, um den Auslass entsprechend verschließen zu können.
Zur Dämpfung von beim Betrieb des Verdichters 10, insbesondere beim Ausstoß von verdichtetem Kältemittel aus dem jeweiligen Zylinder 14, entstehenden Pulsationen und auch zur Dämpfung von Geräuschen, die durch die Pulsationen bedingt sind, weist der Verdichter 10 ein Impedanzrohr 36 auf. Das Impedanzrohr 36 ist der Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen 26 und dem Absperrventil 34 angeordnet. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen 26 und dem Absperrventil 34 sogar durch das Impedanzrohr 36 gebildet. In alternativen Ausführungsformen kann das Impedanzrohr 36 auch nur über einen Teil der Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen 26 und dem Absperrventil 34 bilden.
Das Impedanzrohr 36 weist einen konstanten Querschnitt auf, wobei in alternativen Ausführungsformen Variationen im Querschnitt, insbesondere Abstufungen bzw. stufenartige Erweiterungen und/oder Verengungen denkbar sind. Die konkrete Ausgestaltung hängt dabei insbesondere von den im Verdichter 10 herrschenden Strömungsverhältnissen ab.
Der Verdichter 10 weist ein Verdichtergehäuse 38 auf. Das Impedanzrohr 36 ist am Verdichtergehäuse 38 befestigt, wobei es zur Befestigung an demselben ein Gewinde zur Verschraubung mit dem Verdichtergehäuse 38 aufweist. Das Impedanzrohr 36 ist in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform vollständig in den hermetisierten Kältekreislauf des Verdichters 10 integriert, wodurch ein Einsatz von Dichtungen unterbleiben kann. Es handelt sich demnach um eine dichtungslose Integration des Impedanzrohres 36 in den Verdichter 10. In alternativen Ausführungsformen ist es auch denkbar, das Impedanzrohr mit einer Dichtung im Verdichter anzuordnen, in anderen Worten gesagt ist zusätzlich auch eine abgedichtete Variante denkbar, die auch ggf. in einen Verdichter nachgerüstet werden kann.
Das Impedanzrohr 36 erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform von dem gemeinsamen Hochdruckvolumen 26 bis zu der dem Auslass 30 vorgeschalteten Absperrvorrichtung (Absperrventil 34). In Ausführungsformen, in denen auf eine Absperrvorrichtung verzichtet werden kann, kann sich das Impedanzrohr bis zum Auslass 30 erstrecken. Das Impedanzrohr 36 weist in der vorliegenden Ausführungsform keine Biegung oder Krümmung auf, in anderen Worten gesagt, ist das Impedanzrohr 36 als gerade ausgebildetes Rohr an entsprechender Stelle angeordnet.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit festen Merkmalskombinationen beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen, 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.
Bezugszeichenliste

10: Verdichter
12: Kolben
14: Zylinderbohrung bzw. Zylinder
16: Zylinderblock
18: Doppelpfeil
20: Ventilplatte
21: Einlassventil
22: Auslassventil
24: Hochdruckvolumen
26: gemeinsames Hochdruckvolumen
28: Kanal
30: Auslass
32: Auslassflansch
34: Absperrventil
36: Impedanzrohr
38: Verdichtergehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19757829 A1 [0004, 0004]

Claims

Verdichter (10), insbesondere Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, mit einem oder mehreren Kolben (12), und einem Zylinderblock (16), sowie einem den Verdichter (10) wenigstens teilweise einhausenden Verdichtergehäuse, wobei der/die Kolben (12) in entsprechenden wenigstens teilweise im Zylinderblock (16) und/oder im Verdichtergehäuse angeordneten Zylinderbohrungen bzw. Zylindern (14) hin- und herbewegbar angeordnet ist/sind, wobei der Verdichter (10) ferner ein Impedanzrohr (36) sowie einen Auslass (30) zur Abgabe des Kältemittels aus dem Verdichter, (10) insbesondere einen Auslassflansch (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) für einen oder mehrere, insbesondere für jeweils zwei Zylinder (14) ein zugeordnetes Hochdruckvolumen (24), sowie ein gemeinsames Hochdruckvolumen (26), in das die einzelnen Hochdruckvolumina (24) münden, aufweist, wobei das gemeinsame Hochdruckvolumen (26) mit dem Auslass (30) in Verbindung steht, und dass das Impedanzrohr (36) in der Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen (26) und dem Auslass (30) angeordnet ist bzw. die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Hochdruckvolumen (26) und dem Auslass (30) bildet.
Verdichter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Impedanzrohr (36) bis unmittelbar zum Auslass (30) oder bis zu einer dem Auslass (30) vorgeschalteten Absperrvorrichtung, insbesondere Ventil (34), erstreckt.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) ein Verdichtergehäuse (38) aufweist, wobei das Impedanzrohr (36) ein Gewinde zur Verschraubung am Verdichtergehäuse (38) aufweist.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Hochdruckvolumina (24) jeweils über einen Kanal (28) oder eine Bohrung mit dem gemeinsamen Hochdruckvolumen (26) verbunden sind.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (10) zum Verdichten von CO₂ als Kältemittel vorgesehen ist bzw. dass das zu verdichtende Kältemittel CO₂ ist
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Impedanzrohr (36) einen konstanten Querschnitt aufweist.
Verdichter (10) nach einem Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Hochdruckvolumina (24) in das gemeinsame Hochdruckvolumen (26) zusammengeführt sind.