DE102022132001B3

DE102022132001B3 - Schwingkolbenverdichter

Info

Publication number: DE102022132001B3
Application number: DE102022132001.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Glebov; David Huber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2042-12-03

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schwingkolbenverdichter (1), umfassend ein Verdichtergehäuse (2) mit einem Arbeitsraum und einen darin exzentrisch umlaufenden Kolben (4) mit einem Trennschieber (5), der den Arbeitsraum in einen Druckraum (6) und einen Saugraum (7) unterteilt und Teil eines Drehschubgelenks (10) ist, das den Druckraum gegenüber dem Saugraum dichtet und seitens des Saugraums durch ein Gelenkstück (11) gebildet ist, das sich einerseits in schubgelenkigem Kontakt mit dem Trennschieber und andererseits in drehgelenkigem Kontakt mit dem Verdichtergehäuse befindet. Das Drehschubgelenk ist seitens des Druckraums durch drehschubgelenkigen Kontakt des Trennschiebers mit dem Verdichtergehäuse gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingkolbenverdichter, umfassend ein Verdichtergehäuse mit einem Arbeitsraum und einen darin exzentrisch umlaufenden Kolben mit einem Trennschieber, der den Arbeitsraum in einen Druckraum und einen Saugraum unterteilt und Teil eines Drehschubgelenks ist, das den Druckraum gegenüber dem Saugraum dichtet und seitens des Saugraums durch ein Gelenkstück gebildet ist, das sich einerseits in schubgelenkigem Kontakt mit dem Trennschieber und andererseits in drehgelenkigem Kontakt mit dem Verdichtergehäuse befindet.
Gattungsgemäße Schwingkolbenverdichter sind aus zahlreichen Druckschriften bekannt. Exemplarisch seien die EP 3 163 082 B1 und die US 2005/ 0 008 519 A1 genannt, die einen Kältemittelverdichter mit umfänglich beidseitig und spiegelsymmetrisch zum Trennschieber angeordneten Gelenkstücken offenbaren. Bei dieser Anordnung führt die Druckbelastung auf das druckraumseitige Gelenkstück in den Kontakten mit dem Verdichtergehäuse einerseits und dem Trennschieber andererseits zu einer hohen Reibleistung, die auch bei optimierten Reibpaarungen oder gezielter Beölung sowohl die mechanische als auch die isentrope und volumetrische Effizienz des Verdichters reduziert.
Die DE 693 20 289 T2 offenbart einen Schwingkolbenverdichter mit einem zylindrischen Gelenkstück, in das der Trennschieber eintaucht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines Schwingkolbenverdichters der eingangs genannten Art zu erhöhen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demnach soll das Drehschubgelenk seitens des Druckraums durch unmittelbaren drehschubgelenkigen Kontakt des Trennschiebers mit dem Verdichtergehäuse gebildet sein. Mit anderen Worten umfasst das Drehschubgelenk nur ein (separates) Gelenkstück seitens des Saugraums, und das druckraumseitige Gelenkstück wird durch unmittelbaren Kontakt des (unbeweglichen) Verdichtergehäuses mit dem Trennschieber ersetzt. Die gewünschte Reduzierung der Reibleistung ergibt sich durch die betriebspunktabhängige Druckdifferenz am Trennschieber, der mit zunehmendem Druckraumdruck überwiegend oder ausschließlich über das saugraumseitige Gelenkstück gegen das Verdichtergehäuse gelagert ist. Dementsprechend verringern sich druckraumseitig die Kontakt- und folglich die Reibkräfte zwischen dem Trennschieber und dem Verdichtergehäuse und können infolge Kontaktverlusts zu Null werden. Im Fall des Kontaktverlusts erfolgt die druckraumseitige Abdichtung über einen Dichtspalt zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Trennschieber.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingkolbenverdichters.
Die einzige Figur zeigt den Schwingkolbenverdichter 1 in stark vereinfachtem Querschnitt. Der Schwingkolbenverdichter 1 umfasst ein Verdichtergehäuse 2 mit einem Arbeitsraum, in dem ein von einer Exzenterwelle 3 angetriebener Kolben 4 in der eingezeichneten Drehrichtung exzentrisch umläuft. Der Kolben 4 hat einen Trennschieber 5, der den Arbeitsraum in einen Druckraum 6 und einen Saugraum 7 unterteilt. Im Saugraum 7 mündet ein Einlasskanal 8 für zu verdichtendes Kältemittel und im Druckraum 6 mündet ein Auslasskanal 9 für das verdichtete Kältemittel.
Der Trennschieber 5 ist Teil eines Drehschubgelenks 10, das den Druckraum 6 gegenüber dem Saugraum 7 dichtet und durch die auf dem Trennschieber 5 eingezeichneten Bewegungspfeile symbolisiert ist. Das Drehschubgelenk 10 ist seitens des Saugraums 7 durch ein Gelenkstück 11 gebildet, das einen im wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt hat. Die ebene Seite des Gelenkstücks 11 befindet sich in schubgelenkigem Kontakt mit dem Trennschieber 5, und die kreisbogenförmige Seite des Gelenkstücks 11 befindet sich in drehgelenkigem Kontakt mit dem Verdichtergehäuse 2. Das Drehschubgelenk 10 ist seitens des Druckraums 6 durch drehschubgelenkigen (unmittelbaren) Kontakt des Trennschiebers 5 mit dem Verdichtergehäuse 2 gebildet.
Das Verdichtergehäuse 2 ist im drehschubgelenkigen Kontaktbereich zum Trennschieber 5 entsprechend dem Mindestfreiraum für dessen oszillierende Schwenkbewegung mit einem Kontaktradius r1 konvex geformt. Das Kreissegment des Gelenkstücks 11 hat einen Radius r2 und einen Mittelpunkt, der innerhalb des drehschubgelenkigen Kontaktbereichs des Trennschiebers 5 mit dem Verdichtergehäuse 2 liegt. Für den Kontaktradius r1 des Verdichtergehäuses 2 und den Radius r2 des Kreissegments gilt die Beziehung: 0 < r1 < r2. Folglich kann der Radius r1 auch beliebig klein sein, wobei aber eine reine Spitze am Verdichtergehäuse 2 mit Null-Radius praktisch ausgeschlossen ist.
Aufgrund der Notwendigkeit des (klemmfreien) Bauteilefreigangs ist unter dem Begriff des „drehschubgelenkigen Kontaktbereichs“ auch der freigangbedingte Spalt zwischen dem Verdichtergehäuse 2 und dem Trennschieber 5 zu verstehen.

Claims

Schwingkolbenverdichter (1), umfassend ein Verdichtergehäuse (2) mit einem Arbeitsraum und einen darin exzentrisch umlaufenden Kolben (4) mit einem Trennschieber (5), der den Arbeitsraum in einen Druckraum (6) und einen Saugraum (7) unterteilt und Teil eines Drehschubgelenks (10) ist, das den Druckraum (6) gegenüber dem Saugraum (7) dichtet und seitens des Saugraums (7) durch ein Gelenkstück (11) gebildet ist, das sich einerseits in schubgelenkigem Kontakt mit dem Trennschieber (5) und andererseits in drehgelenkigem Kontakt mit dem Verdichtergehäuse (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschubgelenk (10) seitens des Druckraums (6) durch drehschubgelenkigen Kontakt des Trennschiebers (5) mit dem Verdichtergehäuse (2) gebildet ist.
Schwingkolbenverdichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkstück (11) einen im wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt hat, dessen ebene Seite den Trennschieber (5) kontaktiert und dessen kreisbogenförmige Seite das Verdichtergehäuse (2) kontaktiert.
Schwingkolbenverdichter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Kontaktradius r1 des Verdichtergehäuses (2) im drehschubgelenkigen Kontaktbereich zum Trennschieber (5) gilt: 0 < r1 < r2, wenn r2 der Radius des Kreissegments ist.
Schwingkolbenverdichter (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des Kreissegments innerhalb des drehschubgelenkigen Kontaktbereichs des Trennschiebers (5) mit dem Verdichtergehäuse (2) liegt.