DE10244564A1

DE10244564A1 - Ansauganordnung eines Kältemittelkompressors

Info

Publication number: DE10244564A1
Application number: DE2002144564
Authority: DE
Inventors: Peter Froslev; Frank Holm Iversen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Danfoss Power Solutions Parchim GmbH
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: DE10244564B4

Abstract

Es wird eine Ansauganordnung eines Kältemittelkompressors angegeben, mit einem Saugstutzen (14), der fest in einem Gehäuse (2) des Kältemittelkompressors angeordnet ist, einem Saugschalldämpfer (15) und einem gegenüber dem Saugstutzen (14) teleskopierend gelagerten Verbindungselement (16). DOLLAR A Man möchte auf einfache Weise eine Verbindung zwischen dem Saugstutzen und dem Saugschalldämpfer erreichen, die auch bei Bewegungen des Kompressors gegenüber seinem Gehäuse dicht ist. DOLLAR A Hierzu ist vorgesehen, daß das Verbindungselement (16) und der Saugschalldämpfer (15) ein Kugelgelenk (21) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansauganordnung eines Kältemittelkompressors mit einem Saugstutzen, der fest in einem Gehäuse des Kältemittelkompressors angeordnet ist, einem Saugschalldämpfer und einem gegenüber dem Saugstutzen teleskopierend gelagerten Verbindungselement.

Eine derartige Ansauganordnung ist aus DE 44 11 191 C2 bekannt. Hier liegt das Verbindungselement mit einem Teleskoprohrflansch an einem Ansaugflansch des Saugschalldämpfers an. Der Ansaugflansch und der Teleskoprohrflansch sind um eine vorbestimmte Strecke seitlich gegeneinander verschiebbar, bevor sich die Saugleitung zum Innern des Gehäuses hin öffnet.

Mit einer derartigen Ansauganordnung ist es möglich, daß sich der Kältemittelkompressor in seinem Gehäuse bewegt, auch bei einem fest im Gehäuse angeordneten Saugstutzen aber immer eine feste Saugverbindung möglich ist.

Allerdings ist diese Saugverbindung nicht immer dicht. Durch einen Spalt zwischen dem Verbindungselement und dem Saugstutzen bzw. einem Spalt zwischen dem Ansaugflansch und dem Teleskoprohrflansch kann Gas aus dem Gehäuse des Kältemittelkompressors angesaugt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Kältemittelkompressor nicht nur seitlich verlagert wird, sondern kippt. Dieses Gas ist in der Regel auf einer höheren Temperatur. Je wärmer das angesaugte Gas ist, desto schlechter ist der Wirkungsgrad des Kältemittelkompressors, weil sich bei einer höheren Temperatur des Sauggases der Massenstrom verringert. Darüber hinaus kann bei einer derartigen Ausbildung Öl, das im Gehäuse zu Kühl- und Schmierzwecken versprüht wird, in den Sauggasstrom gelangen, was zu erhöhter und unerwünschter externer Ölzirkulation führen kann.

US 6 390 788 B1 zeigt eine weitere Ansauganordnung, bei der zwischen dem Saugstutzen und dem Saugschalldämpfer eine Schraubenfeder angeordnet ist, die einen Strömungsabschnitt für das Sauggas bildet. Die Feder ist in ein Verbindungselement hineingesteckt, das in einer Eingangsöffnung des Saugschalldämpfers eingesteckt ist. Auch hier kann sich die Lage des Verbindungselements zum Saugstutzen ändern. Durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schraubengängen der Feder kann je doch laufend erwärmtes Sauggas und Öl in den Sauggasstrom eindringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise eine Verbindung zwischen dem Saugstutzen und dem Saugschalldämpfer zu erreichen, die auch bei Bewegungen des Kompressors gegenüber seinem Gehäuse weitgehend dicht ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Ansauganordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Verbindungselement und der Saugschalldämpfer ein Kugelgelenk bilden.

Damit wird die Bewegungsmöglichkeit des Kompressors im Gehäuse vergrößert, ohne daß Einbußen bei der Dichtigkeit der Verbindung zwischen dem Saugstutzen und dem Saugschalldämpfer in Kauf genommen werden müssen. Die Verbindung muß nicht absolut dicht sein. Sie erlaubt einen gewissen Druckausgleich zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Ansaugkanal. Das Eindringen von erwärmtem Sauggas und Öl wird jedoch verhindert. Eine Höhenänderung des Kompressors gegenüber dem Saugstutzen wird über eine Änderung der Position des Verbindungselements gegenüber dem Saugstutzen aufgenommen. Dies wird durch die teleskopierende Lagerung des Verbindungselements gegenüber dem Saugstutzen erreicht. Aber auch Kippbewegungen des Kompressors gegenüber dem Gehäuse und damit gegenüber dem Saugstutzen können aufgenommen werden, weil zwischen dem Saugschalldämpfer und dem Verbindungselement ein Kugelgelenk angeordnet ist, das gewisse Drehbewegungen erlaubt. Eine derartige Drehbewegung führt allerdings nicht zu einem Abheben von Dichtflächen voneinander, sondern das Kugelgelenk bleibt dicht. Dies gilt vor allem dann, wenn im Einbauzustand die Längsachsen des Endabschnitts des Saugstutzens, des Verbindungselements und des Eingangsstutzens des Saugschalldämpfers im wesentlichen parallel zu der Motorachse des Kältemittelkompressors verlaufen.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Verbindungselement stirnseitig eine sphärische Oberfläche aufweist, die an einer Gegenfläche am Saugschalldämpfer anliegt. Dies ist eine relativ einfache Ausbildung eines Kugelgelenks. Die sphärische Oberfläche und die Gegenfläche können sich in bestimmten Winkelbereichen gegeneinander verlagern, ohne daß die Dichtigkeit darunter leidet.

Vorzugsweise ist die Gegenfläche durch eine Stirnseite einer Ringwand gebildet, die eine Dämpfereingangsöffnung umgibt. Damit ergibt sich praktisch eine linienförmige Anlage der Gegenfläche, nämlich der Stirnseite der Ringwand, an der sphärischen Oberfläche des Verbindungselements. Eine derartige Anlage hat zwar nur einen relativ kleinen Berührungsbereich, sie erlaubt aber, mit geringem Aufwand eine dichte Flächenpaarung herzustellen.

Vorzugsweise weist das Verbindungselement eine zylinderrohrförmige Ausbildung auf, deren Stirnseite die sphärische Oberfläche bildet. Das Verbindungselement hat also eine längliche Form und bildet ein Zylinderrohr. Der Zylinderrohrabschnitt des Verbindungselements ist daher gut geeignet, relativ zum Saugstutzen teleskopierend geführt zu werden.

Bevorzugterweise weist das Verbindungselement einen größeren Durchmesser als der Saugstutzen auf und übergreift den Saugstutzen. Damit läßt sich die sphärische Oberfläche an der Stirnseite entsprechend groß gestalten, so daß man relativ große Dreh- und Kippbewegungen zwischen den Saugstutzen und dem Kompressor zulassen kann, ohne daß die Dichtigkeit der Verbindung im Kugelgelenk leidet.

Bevorzugterweise ist zwischen dem Saugstutzen und dem Verbindungselement ein Ringspalt vorgesehen. Dieser Ringspalt stellt sicher, daß das Verbindungselement gegenüber dem Saugstutzen eine erhöhte Beweglichkeit aufweist. Damit wird die Dichtigkeit der Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Saugschalldämpfer auch bei größeren Bewegungen des Kältemittelkompressors gegenüber dem Gehäuse sichergestellt. Man kann daher für die Aufhängung des Kältemittelkompressors im Gehäuse weichere Federn verwenden, die sich wiederum positiv auf die Übertragung von Schall vom Kompressor auf das Gehäuse auswirken.

Vorzugsweise weist der Ringspalt eine Dicke von mindestens 3 mm auf. Der Abstand zwischen der Innenwand des Verbindungselements und der Außenwand des Saugstutzens beträgt also über den genannten Umfang mindestens 3 mm. Diese Dicke reicht aus, um zu vermeiden, daß das Öl durch Kapillarwirkung in den Ringspalt hineingezogen wird. Es kann vielmehr relativ frei ablaufen.

Vorzugsweise ist in dem Ringspalt ein Führungsring angeordnet, der auf dem Saugstutzen festgelegt ist. Der Führungsring ist dann im Prinzip für die Führung des Verbindungselements auf dem Saugstutzen verantwortlich. Er stellt gleichzeitig sicher, daß der Ringspalt zwischen dem Saugstutzen und dem Verbindungselement weitgehend geschlossen ist, so daß das Eindringen von erwärmtem Sauggas und von Öl erschwert wird.

Vorzugsweise weist der Führungsring abgerundete Kanten auf. Damit werden Relativbewegungen zwischen dem Führungsring und dem Verbindungselement erleichtert, d.h. das Verbindungselement kann gegenüber dem Saugstutzen kippen. Durch die doppelte Kippmöglichkeit des Verbindungselements, nämlich zum einen im Kugelgelenk am Saugschalldämpfer und zum anderen in dem Führungsring, lassen sich seitliche Verschiebungen zwischen dem Kompressor und dem Saugstutzen auffangen.

Bevorzugterweise ist zwischen dem Verbindungselement und dem Saugstutzen eine Druckfeder angeordnet. Die Druckfeder erzeugt eine Vorspannung, mit der das Verbindungselement an den Saugschalldämpfer angedrückt wird. Auch dies verbessert die Dichtigkeit.

Vorzugsweise ist die Druckfeder am Führungsring abgestützt. Damit benötigt man kein weiteres Widerlager für die Feder. Der Führungsring muß ohnehin am Saugstutzen festgelegt werden. Man kann dem Führungsring die zweite Aufgabe gleich mit überantworten, nämlich die Druckfeder abzustützen.

Vorzugsweise ist der Führungsring in unterschiedlichen Positionen am Saugstutzen festlegbar. Eine einzige Ausführungsform der Ansauganordnung kann dann für unterschiedliche Kompressoreinheiten verwendet werden. Kompressoren, die für unterschiedliche Kälteleistungen ausgelegt sind, weisen in der Regel verschiedene Bauhöhen des Antriebsmotors auf. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Abstände zwischen dem Saugschalldämpfer und dem Saugstutzen. Bei geringeren Abständen muß lediglich der Führungsring in eine Position weiter unten auf dem Saugstutzen gebracht werden. Bei größeren Abständen muß der Führungsring entsprechend in Richtung auf den Saugschalldämpfer verlagert werden.

Vorzugsweise weist das Verbindungselement an seinem den Saugstutzen übergreifenden Ende einen nach innen gerichteten Vorsprung auf, der einen Bewegungsanschlag bildet. Ein derartiger Bewegungsanschlag erlaubt dann auch relativ große Bewegungen des Kompressors und damit des Saugschalldämpfers gegenüber dem Saugstutzen. Derartige Bewegungen können beispielsweise beim Transport des Kompressors oder beim Transport von damit ausgerüsteten Kühlgeräten auftreten. Da die Druckfeder immer bestrebt ist, das Verbindungselement gegen den Saugschalldämpfer zu drücken, könnte eine Situation auftreten, wo das Verbindungselement von dem Saugstutzen bzw. dem Führungsring abrutscht. Der Vorsprung verhindert diese Trennung von Führungsring und Verbindungselement. Der Vorsprung kommt nach einer gewissen Bewegung nämlich zur Anlage an den Führungsring und verhindert eine weitere Bewegung. Auch für die Vormontage ist der Vorsprung von Vorteil. Wenn man beispielsweise das Verbindungselement, die Druckfeder und den Führungsring zu sammenbauen möchte, dann hält der Vorsprung die Teile zusammen. Damit können Verbindungselement, Druckfeder und elastischer Führungsring zu einer integrierten Baugruppe vormontiert werden, die dann bei der Montage des Kompressors auf das freie Ende des Saugstutzens aufgesetzt wird. Das Kugelgelenk erleichtert dabei die nachfolgende Positionierung der Kompressoreinheit im Gehäuse, indem die Kugeloberfläche quasi die entsprechende Gegenfläche am Eingang des Saugschalldämpfers "einfängt".

Auch ist von Vorteil, daß in dem Verbindungselement ein Filtersieb angeordnet ist. Das Filtersieb kann Verunreinigungen, die im Gasstrom mitgerissen werden, davon abhalten, in das Ventilsystem der Kompressoreinheit einzudringen.

Von Vorteil ist hierbei, daß das Filtersieb durch die Druckfeder im Verbindungselement gehalten ist. Es sind also keine zusätzlichen Halteelemente erforderlich, die für eine Positionierung des Filtersiebs im Verbindungselement sorgen.

Durch die Ausbildung des Kugelgelenks, der Druckfeder und des elastischen Führungsringes lassen sich alle Bewegungen zwischen dem Saugstutzen und der Kompressoreinheit aufnehmen, ohne daß die Dichtigkeit des Sauggasweges verlorengeht. Vertikalbewegungen der Kompressoreinheit werden durch eine Verschiebung zwischen den Führungsring und dem Verbindungselement aufgenommen. Horizontal- und Schwenkbewegungen werden durch eine relative Verschiebung der beiden Flächen des Kugelgelenks zueinander und eine Neigungsbewegung des Ver bindungselementes in Bezug auf den Führungsring aufgenommen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Verdichter mit Ansaugsystem,
2 einen Saugstutzen mit aufgesetztem Verbindungselement und
3 einen Schnitt III-III nach 2.
1 zeigt einen Kältemittelkompressor 1 mit einem Gehäuse 2, in dem eine Kompressoreinheit 3 angeordnet ist. Die Kompressoreinheit weist einen Verdichterblock 4 auf, der mit einem Elektromotor 5 verbunden ist. Der Motor 5 treibt über eine Pleuelstange 6 einen Kolben 7 in einem Zylinder 8 hin und her und vergrößert dabei periodisch einen Verdichterraum 9.
Auf dem Zylinder 8 befindet sich ein Zylinderkopf 10 mit nicht näher dargestellten Ventilen, die einen Strömungsweg für Kältemittelgas in den Verdichterraum 9 und aus dem Verdichterraum 9 heraus steuern, wie dies an sich bekannt ist.
Die Einheit 3 ist über schematisch dargestellte Federn 11, 12 im Gehäuse 2 aufgehängt. Dadurch ist es möglich, daß sich die Einheit 3 gegenüber dem Gehäuse 2 bewegt. Eine derartige Bewegung kann beispielsweise beim Anlau fen des Motors 5 auftreten. Auch dann, wenn der Kompressor 1 bewegt wird, kann eine Bewegung der Einheit 3 im Gehäuse 2 auftreten.
Durch eine Öffnung 13 im Gehäuse 2 ist ein Saugstutzen 14 nach außen geführt, durch den Kältemittelgas angesaugt werden kann. Der Saugstutzen 14 ist relativ zum Gehäuse 2 festgelegt, d.h. wenn sich die Einheit 3 mit ihrem Saugschalldämpfer 15 gegenüber dem Gehäuse 2 bewegt, dann erfolgt automatisch eine Bewegung des Saugschalldämpfers 15 gegenüber dem Saugstutzen 14.
Um bei einer derartigen Bewegung die Verbindung zwischen dem Saugschalldämpfer 15 und dem Saugstutzen 14 dicht zu halten, ist ein Verbindungselement 16 vorgesehen, das die Form eines Zylinderrohrs aufweist. An der Stirnseite des Verbindungselements 16 ist eine sphärische Oberfläche 17 vorgesehen, d.h. eine Fläche, die der Oberfläche einer Kugel im Ausschnitt entspricht. Diese sphärische Oberfläche 17 liegt an der Stirnseite einer Ringwand 18 an, die eine Dämpfereingangsöffnung 19 umgibt. Die Stirnseite 20 (3) der Ringwand 18 bildet also einen Ring, der auf eine Kugeloberfläche aufliegt. Diese Kombination bildet ein Kugelgelenk 21, das auch bei einer Verschwenkbewegung des Saugschalldämpfers 15 gegenüber dem Saugstutzen 14 in einem relativ großen Winkelbereich eine dichte Verbindung zwischen dem Saugstutzen 14 und dem Saugschalldämpfer 15 ermöglicht.
Wie insbesondere aus 3 zu erkennen ist, weist das Verbindungselement 16 einen größeren Durchmesser auf als der Saugstutzen 14. Das Verbindungselement 16 umgreift also den Saugstutzen 14 und ist teleskopierend auf dem Saugstutzen 14 verlagerbar.
Dabei ist das Verbindungselement 16 nicht direkt auf dem Saugstutzen 14 geführt, sondern auf einem Führungsring 22, der auf dem Saugstutzen 14 festgelegt ist. Der Führungsring 22 ist aus einem elastischen Material gebildet. Er weist abgerundete Kanten 23 auf, so daß das Verbindungselement 16 gegenüber dem Führungsring 22 in gewissen Grenzen kippbeweglich ist. Zwischen dem Verbindungselement und dem Saugstutzen ist ein Ringspalt 24 vorgesehen, der durch den Führungsring 22 geschlossen ist. Der Ringspalt hat eine Dicke von mindestens 3 mm, so daß das Öl nicht durch Kapillarwirkung hineingezogen wird, sondern frei über eine Kante 25 ablaufen kann.
Es wird dadurch vermieden, daß dieses Öl im Ringspalt 24 zwischen dem Saugstutzen 14 und dem Verbindungselement 16 ansteht und letztendlich angesaugt wird.
Der Führungsring 22 bildet auch ein Widerlager für eine Druckfeder 26, die sich andererseits an der Stirnseite des Verbindungselements 16 abstützt und damit das Verbindungselement 16 in Richtung vom Saugstutzen 14 weg drückt.
An der Innenseite des Verbindungselements 16 ist allerdings im Bereich des Endes, das den Saugstutzen umgreift, ein wulstartiger Vorsprung 27 angeordnet, der eine Bewegungsbegrenzung bildet. Nach einer gewissen Bewegung kommt nämlich der Vorsprung 27 zur Anlage an den Führungsring 22 und verhindert eine weitere Bewegung. Damit wird zweierlei erreicht: Zum einen verhindert man bei starken Bewegungen der Einheit 3 gegenüber dem Saugstutzen 14, das sich das Verbindungselement vollständig vom Rohrstutzen bzw. dem Führungsring 22 trennt. Zum anderen ist der Wulst 27 vorteilhaft bei der Vormontage von Verbindungselement 16, Druckfeder 26 und Führungsring 22. Der Wulst hält nämlich die Teile zusammen. Man kann das Verbindungselement 16, die Druckfeder 26 und den elastischen Führungsring 22 zu einer integrierten Baugruppe vormontieren, die dann bei der Montage des Verdichters 1 auf das freie Ende des Saugstutzens 14 aufgesetzt wird. Lediglich der Führungsring 22 muß dann am Saugstutzen 14 festgelegt werden. Das Kugelgelenk 21 erleichtert dabei die nachfolgende Positionierung der Einheit 3 im Gehäuse, da die Kugeloberfläche 17 die Gegenfläche 20 am Eingang des Saugschalldämpfers 15 fängt.
Wenn man dafür sorgt, daß der Führungsring 22 in unterschiedlichen Höhen am Saugstutzen 14 festgelegt werden kann, dann ist es leicht möglich, die gleiche Baugruppe der Ansauganordnung für unterschiedliche Kompressoreinheiten zu verwenden. Kompressoreinheiten, die für unterschiedliche Kälteleistungen ausgelegt sind, weisen in der Regel verschiedene Bauhöhen des Antriebsmotors 5 auf. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Abstände zwischen dem Saugschalldämpfer 15 und dem Saugstutzen 14. Diese unterschiedlichen Abstände können einfach dadurch ausgeglichen werden, daß der Führungsring 22 an unterschiedlichen Positionen auf dem Saugstutzen 14 festgelegt werden kann.
Im Verbindungselement 16 ist ferner ein Filtersieb 28 angeordnet, das Verunreinigungen, die im Sauggas mitgerissen werden, auffängt und dafür sorgt, daß diese Verunreinigungen nicht in die Ventilanordnung im Zylinderkopf 10 eindringen kann. Zweckmäßigerweise ist das Filtersieb 28 zwischen der Druckfeder 26 und der Stirnseite des Verbindungselements 16 eingeklemmt, so daß man keine zusätzlichen Montagehilfsmittel benötigt.

Claims

Ansauganordnung eines Kältemittelkompressors mit einem Saugstutzen, der fest in einem Gehäuse des Kältemittelkompressors angeordnet ist, einem Saugschalldämpfer und einem gegenüber dem Saugstutzen teleskopierend gelagerten Verbindungselement, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) und der Saugschalldämpfer (15) ein Kugelgelenk (21) bilden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) stirnseitig eine sphärische Oberfläche (17) aufweist, die an einer Gegenfläche am Saugschalldämpfer (15) anliegt.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche durch eine Stirnseite (20) einer Ringwand (18) gebildet ist, die eine Dämpfereingangsöffnung (19) umgibt.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) eine zylinderrohrförmige Ausbildung aufweist, deren Stirnseite die sphärische Oberfläche (17) bildet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) einen größeren Durchmesser als der Saugstutzen (14) aufweist und den Saugstutzen (14) übergreift.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Saugstutzen (14) und dem Verbindungselement (16) ein Ringspalt (24) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (26) eine Dicke von mindestens 3 mm aufweist.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringspalt (24) ein Führungsring (22) angeordnet ist, der auf dem Saugstutzen (14) festgelegt ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (22) abgerundete Kanten (23) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungselement (16) und dem Saugstutzen (14) eine Druckfeder (26) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (26) am Führungsring (22) abgestützt ist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (22) in unterschiedlichen Positionen am Saugstutzen (14) festlegbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (16) an seinem den Saugstutzen (14) übergreifenden Ende einen nach innen gerichteten Vorsprung (27) aufweist, der einen Bewegungsanschlag bildet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbindungselement (16) ein Filtersieb (28) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtersieb (28) durch die Druckfeder (26) im Verbindungselement (16) gehalten ist.