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Die Erfindung betrifft ein Verdichtergehäuse. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Verdichtergehäuses.
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In der
DE 600 18 497 T2 ist ein Kolbenkompressor beschrieben, der einen Zylinderblock mit einer Mehrzahl an darin ausgebildeten Zylinderbohrungen, eine Mehrzahl an Kolben, die jeweils in den Zylinderbohrungen aufgenommen sind, einen Zylinderkopf, der mit dem Zylinderblock verbunden ist und der ein Kältemittel-Einlassloch aufweist, und eine Ansaugkammer, die in dem Zylinderkopf vorgesehen ist und die das Kältemittel-Einlassloch mit den Zylinderbohrungen verbindet, aufweist.
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Ferner ist in der
DE 1 525 962 A1 ein zylindrisches Druckgefäß beschrieben, dessen Boden an einem Ende des Zylindermantels durch eine innen liegende Lötfuge eingelötet ist und am anderen Ende des Mantels durch Gewindepaarung mit einem Einschraub-Verschlussstück abgeschlossen ist, wobei der Boden und das Ende des Zylinders durch Paarung des Bodenaußengewindes mit dem Zylinderinnengewinde zusammengefügt und die Gewindegänge durch Löten miteinander fest verbunden sind.
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Verdichtergehäuse für Kältemittelverdichter erfordern eine hohe Berstfestigkeit, da das Verdichtergehäuse für Berstdrücke bis zu 360 bar ausgelegt sein sollte.
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Ein Verdichtergehäuse für einen Kältemittelverdichter eines Kraftfahrzeuges ist beispielsweise aus der
DE 199 15 918 A1 bekannt. Dieses weist einen Zylinderblock auf, auf dem ein Deckel, eine erste Dichtung, eine Ventilplatte und eine zweite Dichtung montiert sind. Um die hohe Berstfestigkeit zu erreichen, ist der Zylinderblock üblicherweise aus einer Gusskonstruktion ausgebildet, wobei der Zylinderblock einen Gehäusekörper aufweist, an welchem ein Bodenelement einstückig angeordnet ist. Das Bodenelement ist an einer ersten Stirnseite des Gehäusekörpers angeordnet, und der Deckel ist an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Gehäusekörpers angeordnet. Die einstückige Ausbildung des Gehäusekörpers mit dem Bodenelement erfordert eine aufwendige konstruktive Auslegung beim Gießen des Zylinderblocks und damit des Gehäusekörpers zusammen mit dem Bodenelement.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verdichtergehäuse sowie ein Verfahren zur Montage eines Verdichtergehäuses zur Verfügung zu stellen, bei welchen trotz Erreichen einer hohen Berstfestigkeit der konstruktive und fertigungstechnische Aufwand reduziert werden kann.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Verdichtergehäuse gemäß der Erfindung weist einen Gehäusekörper, welcher an zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäusekörpers offen ausgebildet ist, und ein Bodenelement, welches in einem montierten Zustand des Verdichtergehäuses eine der beiden offen ausgebildeten Stirnseiten des Gehäusekörpers verschließt, auf, wobei in dem montierten Zustand das Bodenelement mit seiner Außenumfangsfläche an einer Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers kraftschlüssig mittels einer Presspassung befestigt ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage eines Verdichtergehäuses wird ein Bodenelement in einen Gehäusekörper, welcher zwei sich gegenüberliegende, offen ausgebildete Stirnseiten aufweist, eingebracht, und das in den Gehäusekörper eingebrachte Bodenelement wird mit seiner Außenumfangsfläche an einer Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers kraftschlüssig mittels einer Presspassung befestigt, so dass in einem montierten Zustand des Verdichtergehäuses das Bodenelement eine der beiden Stirnseiten des Gehäusekörpers verschließt.
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Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass bei einem Verdichtergehäuse für einen Kältemittelverdichter eines Fahrzeuges der Gehäusekörper und das Bodenelement nicht mehr einstückig miteinander ausgebildet sind, sondern das Bodenelement als ein Einzelstück und der Gehäusekörper als ein Einzelstück jeweils ausgebildet ist, so dass das Verdichtergehäuse aus diesen zwei Einzelstücken zusammengesetzt bzw. zusammengefügt wird. Der Gehäusekörper ist dabei derart ausgebildet, dass seine beiden Stirnseiten offen ausgebildet sind. Erst bei der Montage des Verdichtergehäuses wird die eine Stirnseite dichtend mit dem Bodenelement verschlossen. Die andere Stirnseite kann nach der Befestigung des Bodenelements an dem Gehäusekörper und nach der Positionierung aller notwendigen Bauteile für den Kältemittelverdichter in dem Innenraum des Gehäusekörpers mit einem Deckelement verschlossen werden. Der Gehäusekörper weist vorzugsweise eine hohl ausgebildete Zylinderform auf. Das Bodenelement ist vorzugsweise als Plattenelement ausgebildet. Weist der Gehäusekörper eine Zylinderform auf, so ist das Bodenelement bevorzugt als kreisrundes Plattenelement ausgebildet. Im Ausgangszustand, das heißt vor der Montage, weist das Bodenelement einen Außendurchmesser auf, welcher größer ist als ein Innendurchmesser des Gehäusekörpers. Bei der Montage wird das Bodenelement derart in den Gehäusekörper eingebracht, dass im montierten Zustand das Bodenelement eine Stirnseite des Gehäusekörpers mittels einer Presspassung dichtend verschließt. Zwischen dem Bodenelement und dem Gehäusekörper ist im montierten Zustand damit bevorzugt ein fester Presssitz ausgebildet, welcher nach der Montage nicht mehr lösbar ist. In dem montierten Zustand liegt das Bodenelement mit seiner Außenumfangsfläche flächig an der Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers an, wobei das Bodenelement mit seiner Außenumfangsfläche gegen die Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers gepresst ist, so dass eine hohe Dichtigkeit an der Verbindungsstelle zwischen dem Bodenelement und dem Gehäusekörper erreicht werden kann. Die Befestigung des Bodenelements an dem Gehäusekörper mittels einer Presspassung kann die Fertigung und Montage eines Verdichtergehäuses im Gegensatz zu einer aufwendigen konstruktiven Ausgestaltung einer einstückigen Gusskonstruktion von Gehäusekörper und Bodenelement vereinfachen.
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Die Presspassung kann beispielsweise durch Aufschrumpfen des Gehäusekörpers auf das Bodenelement ausgebildet sein. Dabei kann zur Ausbildung der Presspassung der Gehäusekörper erwärmt werden und auf die Außenumfangsfläche des Bodenelements aufgeschrumpft werden. Der Gehäusekörper kann erwärmt, insbesondere thermisch erwärmt, werden, wodurch sich der Durchmesser der Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers und damit der Innendurchmesser des Gehäusekörpers vergrößert. Im erwärmten Zustand weist der Innendurchmesser des Gehäusekörpers vorzugsweise eine größere Größe auf als der Außendurchmesser des Bodenelements, so dass das Bodenelement, welches dann bei der Montage vorzugsweise Raumtemperatur hat, leicht und mit Spiel in den Gehäusekörper eingebracht bzw. eingelegt werden kann. Ist das in den Gehäusekörper eingebrachte Bodenelement an der gewünschten Position in dem Gehäusekörper, insbesondere im Bereich einer der Stirnseiten des Gehäusekörpers, angeordnet, wird der Gehäusekörper wieder auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch sich der Innendurchmesser des Gehäusekörpers wieder reduziert und dadurch der Gehäusekörper mit seiner Innenumfangsfläche dichtend auf der Außenumfangsfläche des Bodenelements aufgeschrumpft wird, um die Presspassung zwischen dem Bodenelement und dem Gehäusekörper auszubilden.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Presspassung durch Kaltdehnen des Bodenelements ausgebildet ist. Dabei kann zur Ausbildung der Presspassung das Bodenelement auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur gekühlt werden, und nach dem Einbringen des gekühlten Bodenelements in den Gehäusekörper kann sich das Bodenelement beim Erwärmen auf Raumtemperatur wieder so weit ausdehnen, bis das Bodenelement mit seiner Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers dichtend anliegt. Durch das Abkühlen des Bodenelements auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur zieht sich das Material des Bodenelements zusammen, so dass der Außendurchmesser des Bodenelements im Vergleich zu seinem Ausgangszustand reduziert wird und dabei so weit reduziert wird, dass der Außendurchmesser des Bodenelements kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäusekörpers, so dass das Bodenelement leicht und mit Spiel in den Gehäusekörper, welcher dann bei der Montage vorzugsweise Raumtemperatur hat, eingebracht bzw. eingelegt werden kann. Ist das in den Gehäusekörper eingebrachte Bodenelement an der gewünschten Position in dem Gehäusekörper, insbesondere im Bereich einer der Stirnseiten des Gehäusekörpers, angeordnet, wird das Bodenelement wieder auf Raumtemperatur erwärmt, wodurch sich der Außendurchmesser des Bodenelements wieder vergrößert und dadurch sich das Bodenelement in seiner Außenumfangsfläche wieder derart vergrößert, bis das Bodenelement mit seiner Außenumfangsfläche dichtend an der Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers anliegt, und dadurch die Presspassung zwischen dem Bodenelement und dem Gehäusekörper ausgebildet wird.
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Um die Dichtigkeit an der Verbindungsstelle zwischen der Außenumfangsfläche des Bodenelements und der Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers verbessern zu können, kann an der Verbindungsstelle zwischen dem Gehäusekörper und dem Bodenelement eine Schweißnaht aufgebracht sein. Die Schweißnaht kann vorzugsweise über den ganzen Bereich der Verbindungsstelle aufgebracht sein, so dass eine kreisrunde Schweißnaht ausgebildet ist. Durch die zusätzlich aufgebrachte Schweißnaht kann insbesondere die Gasdichtigkeit des Verdichtergehäuses verbessert werden.
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Bevorzugt kann die Schweißnaht mittels eines Laserschweißverfahrens aufgebracht sein. Das Laserschweißverfahren ermöglicht eine sehr gezielte, kontrollierte Aufbringung der Schweißnaht, wobei nur sehr lokal beim Schweißen Wärme eingebracht wird, so dass ein unerwünschtes Aufheizen der bereits mittels einer Presspassung verbundenen Teile des Gehäusekörpers und des Bodenelements, was zur einer unerwünschten Verschiebung des Bodenelements relativ zu dem Gehäusekörper führen könnte, vermieden werden kann.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend anhand der Beschreibung einer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung anhand der einzigen 1 näher dargestellt.
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Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang einer Längsachse eines Verdichtergehäuses gemäß der Erfindung.
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Das in 1 gezeigte Verdichtergehäuse 100 weist einen Gehäusekörper 10 auf, welcher vorzugsweise aus einem Metallmaterial ausgebildet ist. Der Gehäusekörper 10 ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet. An seinen beiden Stirnseiten 11, 12 ist der Gehäusekörper 10 offen ausgebildet.
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Zusätzlich zu dem Gehäusekörper 10 weist das Verdichtergehäuse 100 ein Bodenelement 13 und ein Deckelelement 14 auf. In einem wie in 1 gezeigten montierten Zustand ist das Bodenelement 13 an der Stirnseite 11 angeordnet, und das Deckelelement 14 ist an der gegenüberliegenden Stirnseite 12 angeordnet.
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Das Deckelelement 14 ist im montierten Zustand mittels mehrerer Schrauben 15 an dem Gehäusekörper 10 befestigt.
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Das Bodenelement 13, welches ebenso wie das Deckelement 14 als separates Teil zu dem Gehäusekörper 10 ausgebildet ist, ist hingegen im montierten Zustand mittels einer Presspassung an dem Gehäusekörper 10 kraftschlüssig befestigt, indem das Bodenelement 13 mit seiner Außenumfangsfläche 16 an einer Innenumfangsfläche 17 des Gehäusekörpers 10 in einem Presssitz flächig und dichtend anliegt. Das Bodenelement 13 liegt dabei mit seiner gesamten Außenumfangsfläche 16 an der Innenumfangsfläche 17 des Gehäusekörpers 10 an, so dass eine spaltfreie Verbindungsstelle 18 zwischen dem Bodenelement 13 und dem Gehäusekörper 10 ausgebildet ist.
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Das Bodenelement 13 ist als kreisförmiges Plattenelement ausgebildet. Es ist vorzugsweise aus dem gleichen Material, insbesondere Metallmaterial, wie der Gehäusekörper 10 ausgebildet.
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Im montierten Zustand ist das Bodenelement 13 derart in dem Gehäusekörper 10 angeordnet, dass das Bodenelement 13 bündig mit der an der Stirnseite 11 nach außen zeigenden Stirnfläche 19 des Gehäusekörpers 10 abschließt, wie in 1 zu erkennen ist.
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Um die Presspassung zwischen dem Gehäusekörper 10 und dem Bodenelement 13 ausbilden zu können, weist das Bodenelement 13 im montierten Zustand einen Außendurchmesser D A auf, welcher größer ist als der Innendurchmesser DI des Gehäusekörpers 10. Im montierten Zustand ist der Außendurchmesser D A des Bodenelements 13 gleich groß zu dem Innendurchmesser D I des Gehäusekörpers 10.
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Die Ausbildung der Presspassung zum kraftschlüssigen Verbinden des Gehäusekörpers 10 mit dem Bodenelement 13 kann durch ein Aufschrumpfen des Gehäusekörpers 10 auf das Bodenelement 13 erfolgen. Dabei wird der Gehäusekörper 10 thermisch erwärmt, so dass sich der Gehäusekörper 10 ausdehnt und sich damit der Innendurchmesser D I des Gehäusekörpers 10 vergrößert. Das Bodenelement 13 wird hingegen nicht erwärmt, sondern hat eine Temperatur, die ungefähr der Raumtemperatur entspricht. Durch die Vergrößerung des Innendurchmessers D I des Gehäusekörpers 10 wird dieser größer als der Außendurchmesser D A des Bodenelements 13 groß ist. In dem erwärmten Zustand des Gehäusekörpers 10 wird das Bodenelement 13 in den Gehäusekörper 10 eingebracht, indem das Bodenelement 13 an der Innenumfangsfläche 17 im Bereich der Stirnseite 11 des Gehäusekörpers 10 positioniert wird. Kühlt der Gehäusekörper 10 wieder ab, zieht sich das Material des Gehäusekörpers 10 wieder zusammen, so dass sich der Innendurchmesser D I des Gehäusekörpers 10 wieder verkleinert und dadurch der Gehäusekörper 10 mit seiner Innenumfangsfläche 17 auf die Außenumfangsfläche 16 des Bodenelements 13 aufschrumpft. Durch das Aufschrumpfen bildet sich ein Presssitz zwischen dem Bodenelement 13 und dem Gehäusekörper 10 aus, so dass eine abgedichtete Befestigung des Bodenelements 13 an dem Gehäusekörper 10 erreicht werden kann.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Presspassung durch ein Kaltdehnen des Bodenelements 13 ausgebildet wird. Dabei wird das Bodenelement 13 auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur gekühlt, wodurch sich das Material des Bodenelements 13 zusammenzieht und damit der Außendurchmesser D A des Bodenelements 13 reduziert wird. Im abgekühlten Zustand des Bodenelements 13 weist das Bodenelement 13 einen Außendurchmesser D A auf, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser D I des Gehäusekörpers 10. In diesem abgekühlten Zustand wird das Bodenelement 13 in den Gehäusekörper 10 eingebracht und an der zu verschließenden Stirnseite 11 positioniert. Erwärmt sich das Bodenelement 13 wieder auf Raumtemperatur, vergrößert sich der Außendurchmesser D A des Bodenelements 13 wieder, wodurch sich das Bodenelement 13 auch in seiner Außenumfangsfläche 16 wieder so weit vergrößert, bis das Bodenelement 13 mit seiner Außenumfangsfläche 16 dichtend an der Innenumfangsfläche 17 des Gehäusekörpers 10 anliegt, und dadurch ein Presssitz bzw. eine Presspassung zwischen dem Bodenelement 13 und dem Gehäusekörper 10 ausgebildet wird.
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Um die Verbindungsstelle 18 zwischen der Außenumfangsfläche 16 des Bodenelements 13 und der Innenumfangsfläche 17 des Gehäusekörpers 10 noch besser abzudichten, insbesondere gasdicht abzudichten, ist von außerhalb des Verdichtergehäuses 100 eine Schweißnaht 20 auf die Verbindungsstelle 18 aufgebracht. Die Schweißnaht 20 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Verbindungsstelle 18. Die Schweißnaht 20 kann aber auch punktuell entlang der Länge der Verbindungstelle 18 auf die Verbindungsstelle 18 aufgebracht sein.
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Die Schweißnaht 20 kann mittels eines Laserschweißverfahrens auf die Verbindungsstelle 18 aufgebracht sein.
