DE19859062C2 - Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eines Kompressors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen der Ver­ drängereinheit und der Ventilplatte eines Kompressors, vorzugsweise eines CO₂- Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen dem Zylin­ derblock und der Ventilplatte eine dünne Sauglamelle angeordnet ist, die den im Zy­ linderblock ausgebildeten Verdrängerräumen zugeordnete Ventile umfasst.

Kompressoren, in denen die hier in Rede stehende Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen der Verdrängereinheit bzw. dem Zylinderblock und der Ventilplatte Verwendung findet, sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar. Grundsätzlich kann es sich hierbei um jedweden Kompressor mit Zylinderblock und Ventilplatte handeln, bei dem zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eine dünne Sauglamelle angeordnet ist, die den im Zylinderblock ausgebildeten Verdrän­ gerräumen bzw. Zylinderräumen zugeordnete Ventile umfasst. Insbesondere kann es sich hierbei um einen CO₂-Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs handeln. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei der Ventilplatte um die Sitzplatte eines Lamellenventils handelt wobei dort sowohl Sauglamellen als auch Drucklamellen vorgesehen sind.

Kompressoren der hier in Rede stehenden Art umfassen ein Gehäuse, welches eine von außerhalb angetriebene Verdichter- bzw. Pumpeneinheit einschließt. Die bei­ spielsweise als Axialkolbenpumpe ausgebildete Pumpeneinheit umfasst wiederum mindestens einen Kolben, der in einem Zylinderblock hin und her bewegbar ist. Übli­ cherweise ist ein solcher Kompressor mit mehreren Kolben ausgestattet, die bei Drehung einer Taumelscheibe über eine Aufnahmescheibe oder beim Schwenken einer Schwenkscheibe in Richtung ihrer Längsachse hin und her bewegt werden, wobei - im Falle einer Taumelscheibe - die Aufnahmescheibe drehfest im Gehäuse gelagert ist.

Taumelscheibenkompressoren mit entsprechenden Abdichtungen sind in den unter­ schiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Lediglich beispielhaft wird dazu auf die DE 44 41 721 A1 und die DE 196 11 004 A1 verwiesen.

Gemäß DE 44 41 721 A1 umfasst der Kompressor eine auf einer Antriebswelle ge­ stützte Taumelscheibe, um eine einheitliche Drehbewegung auszuführen. Die Tau­ melscheibe ist mit einer Vielzahl von in einem Zylinderblock hin und her bewegbaren Kolben gekoppelt, wobei die Zylinder-Kolben-Anordnung zum Komprimieren eines Gases dient. Bei den Kolben kann es sich auch um doppelt wirkende Kolben han­ deln.

Aus der Praxis ist es bekannt, dass zwischen den Arbeitsräumen der Zylinder und der Ventilplatte eine Sauglamelle mit integrierten Ventilen angeordnet ist, und zwar ohne dazwischen eine besondere Dichtungsmaßnahme vorzusehen. Vielmehr wird gemäß Stand der Technik aufgrund der bei der Montage erzeugten Flächenpressung zwischen den Bauteilen in herkömmlicher Weise mit O-Ringen gedichtet. Im Dichtspalt zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle sind üblicher Weise ebenfalls Dichtungen vorgesehen, bspw. ein O-Ring oder eine Flachdichtung. Zur Atmosphäre hin, d. h. nach außen, wird zwischen den Bauteilen in herkömmlicher Weise mit O-Ringen gedichtet.

Sofern der Kompressor mit CO₂ als Kältemittel arbeitet, ist davon auszugehen, dass sich bei den dort auftretenden sehr hohen Betriebsdrücken die metallische Dichtflä­ che öffnet, wodurch es zu internen Leckagen kommt. Dies führt zu einem ganz er­ heblichen Leistungsverlust des Verdichters.

Aus den DE 37 13 223 C2 und DE 32 34 429 A1 sind für sich gesehen ebenfalls Anordnungen zur Abdichtung im Bereich zwischen der Verdrängereinheit und der Ventilplatte eines Kompressors bekannt, wobei auch dort zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eine dünne Sauglamelle angeordnet ist, die in dem Zylinderblock ausgebildeten Verdrängerräumen zugeordnete Ventile umfasst. Folglich sind auch aus diesen Druckschriften gattungsbildende Anordnungen bekannt, die die gleichen Nachteile wie der voranstehend erörterte Stand der Technik zeigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eines Kom­ pressors, vorzugsweise eines CO₂-Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahr­ zeugs, anzugeben, mit der interne Leckagen und somit auf interne Leckagen zurück­ zuführende Leistungsverluste des Kompressors zumindest weitgehend vermieden sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung löst die voranstehende Aufgabe durch die Merk­ male des Patentanspruches 1. Danach ist eine Anordnung zur Abdichtung im Be­ reich zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eines Kompressors, vorzugs­ weise eines CO₂ Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, derart aus­ gestaltet und weitergebildet, dass zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle ein flacher Dichtkörper angeordnet ist und dass der Dichtkörper zur Sauglamelle hin eine ringförmig um den jeweiligen Zylinderraum verlaufende Erhebung oder Verdic­ kung aufweist, die im montierten Zustand die Sauglamelle zwischen Zylinderblock und Ventilplatte deformiert.

Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, dass zur Vermeidung innerer Leckagen "innere" Abdichtmaßnahmen erforderlich sind. Entgegen der sonst übli­ chen Vorgehensweise, nämlich zwischen den abzudichtenden Bauteilen - also zwi­ schen der Sauglamelle und der Ventilplatte - eine Abdichtung durch Flächenpres­ sung zuzüglich einer "Außendichtung" mittels O-Ring vorzusehen, hat man hier - entgegen den üblichen Gepflogenheiten - die Abdichtungsmaßnahme zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle, d. h. von der Ventilplatte abgewandt, vorgesehen.

Im Konkreten ist zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle ein flacher Dicht­ körper angeordnet. Dieser Dichtkörper weist zur Sauglamelle hin eine kreisringförmig um den jeweiligen Zylinderraum verlaufende Erhebung oder Verdickung auf, wobei diese Maßnahme entsprechend der Anzahl der Zylinderräume vorgesehen und auf die Position der Zylinderräume abgestimmt ist. Die in erfindungsgemäßer Weise vorgesehene Erhebung oder Verdickung ist zur Sauglamelle und somit auch zur Ventilplatte hin ausgebildet und bewirkt bei der Montage eine lokale bzw. zonale Erhöhung der Flächenpressung des Dichtkörpers gegenüber der Sauglamelle und somit auch gegenüber dem Zylinderblock. Im montierten Zustand ist die Sauglamelle zwischen Zylinderblock und Ventilplatte deformiert. Die somit erreichte Erhöhung der Flächenpressung dichtet einerseits zur Sauglamelle hin und andererseits zwischen Sauglamelle und Ventilplatte ab, bewirkt nämlich eine Abdichtung der Berührfläche von Sauglamelle und Ventilplatte, ohne dabei eine zusätzliche Dichtung, wie beispielsweise einen O-Ring, vorzusehen. Letztendlich wird hier der Effekt genutzt, wonach sich die erhöhte Flächenpressung durch die dünne Sauglamelle hindurch auf die Berührfläche von Sauglamelle und Ventilplatte überträgt. Aufgrund der kreisringförmigen Ausgestaltung der Erhebung und der damit realisierten Dichtmaß­ nahme um den jeweiligen Zylinderraum herum ist eine äußerst sichere Abdichtmaß­ nahme realisiert.

In vorteilhafter Weise verläuft die Erhebung mit zumindest geringfügigem Abstand um den jeweiligen Zylinderraum herum. Dadurch sind ganz erhebliche Toleranzen bezüglich der Erhebung und/oder der Positionierung des Dichtkörpers zulässig.

In ganz besonders vorteilhafter Weise weist die Erhebung ein zumindest weitgehend elastisches Rückformverhalten auf. Diese Eigenschaft der Erhebung kann in vorteil­ hafter Weise genutzt werden, um auch bei sich zumindest geringfügig öffnender Be­ rührfläche zwischen Sauglamelle und Ventilplatte die Flächenpressung und somit die erforderliche Dichtwirkung aufrecht zu erhalten. Auch insoweit ist eine Leckage wei­ testgehend vermieden.

In weiter vorteilhafter Weise ist die Erhebung als in den Dichtkörper eingeprägte Sicke ausgebildet. Der Dichtkörper lässt sich demnach einteilig durch Prägen her­ stellen, ohne dabei aufwendige Fertigungsverfahren anwenden zu müssen. Außer­ dem ist es möglich, die Sicke - entsprechend dem Bedarf - höher oder niedriger so­ wie breiter oder schmaler auszugestalten.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass es durchaus auch denkbar ist, beidseits des Dichtkörpers eine Erhebung bzw. Sicke auszugestalten, um nämlich sowohl gegen­ über dem Zylinderblock als auch - durch die Sauglamelle hindurch - gegenüber der Ventilplatte eine zuverlässige Abdichtung zu schaffen. Die beidseitigen Erhebungen können an gleicher Stelle oder - im Falle der Realisierung durch eine Sicke - mit unterschiedlichen Radien koaxial zueinander angeordnet sein, wobei der Durchmes­ ser der kreisringförmig angeordneten Erhebungen bzw. Sicken zumindest geringfü­ gig größer als der Durchmesser des Zylinderraums sein muss.

Im Konkreten könnte der Dichtkörper - mit der Erhebung oder den Erhebungen bzw. mit der Sicke oder den Sicken - als Metalldichtung ausgeführt sein. Im Falle einer Metalldichtung lässt sich eine Sicke mit einfachen Mitteln durch Prägen ausgestalten, wodurch sich eine besonders einfache Fertigung des Dichtkörpers ergibt.

Zur Begünstigung der Abdichtmaßnahme, insbesondere im Bereich unmittelbar zwi­ schen dem Zylinderblock und der Sauglamelle, ist es von weiterem Vorteil, wenn die Metalldichtung vorzugsweise beidseitig mit einem elastomeren Material beschichtet ist. Ebenso ist es denkbar, dass der Dichtkörper als sogenannte Gummimetalldich­ tung ausgeführt ist, wobei es sich hierbei um eine Flachdichtung bzw. um ein elastomer beschichtetes Blech bzw. um eine Sickendichtung handelt. Diese Gum­ mimetalldichtung könnte aus beidseits mit Gummi beschichtetem Aluminium beste­ hen. Ebenso ist es möglich den Grundkörper der Gummimetalldichtung als Stahl­ blech auszuführen bzw. aus Federstahl zu fertigen. Jedenfalls sollte es sich dabei um ein Metall mit ausgeprägtem elastischem Bereich handeln, um nämlich eine hin­ reichende Elastizität bzw. das erforderliche elastische Rückformverhalten realisieren zu können.

In der Praxis hat sich erwiesen, dass der Dichtkörper eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 0,8 mm aufweisen kann. Vorzugsweise hat der Dichtkörper eine Dicke von etwa 0,5 mm.

Die Sauglamelle ist ebenfalls aus Metall hergestellt, und zwar vorzugsweise aus dünnem Blech bzw. aus dünnem Stahlblech. Die Sauglamelle sollte eine Dicke im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 mm aufweisen, vorzugsweise eine Dicke von 0,3 mm. Dabei muss sichergestellt sein, dass sich die Erhebung bzw. Sicke des Dichtkörpers durch die Sauglamelle hindurchdrücken lässt, um nämlich eine lokale Erhöhung der Flächenpressung des Dichtkörpers gegenüber Sauglamelle und Zylinderblock wirk­ sam zu erhöhen. Wesentlich ist jedenfalls, dass sich die Erhebung bzw. Sicke des Dichtkörpers durch die Sauglamelle derart hindurchdrücken lässt, dass aufgrund die­ ses Hindurchdrückens eine erhöhte Dichtwirkung zwischen Sauglamelle und Ventil­ platte realisiert ist.

Die voranstehend aufgeführten konstruktiven Maßnahmen, insbesondere die Vorkeh­ rung der kreisringförmigen Erhebung bzw. Sicke in dem vorzugsweise als Gummi­ metalldichtung ausgeführten Dichtkörper, bewirken eine definierte Verpressung von Sauglamelle und Ventilplatte, ohne dass eine besondere zusätzliche Dichtung zwi­ schen der Sauglamelle und der Ventilplatte erforderlich ist. Auch bei sich zumindest geringfügig öffnender Berührfläche wird die Verpressung und somit die Abdichtung zwischen der Sauglamelle und der Ventilplatte aufgrund des elastischen Verhaltens der kreisringförmigen Erhebung bzw. Sicke in dem Dichtkörper aufrecht erhalten. Das Auftreten interner Leckagen, insbesondere interner CO₂-Leckagen wird dadurch wirksam verringert.

Erfindungsgemäß ist von weiterem Vorteil, dass zusätzliche Dichtelemente zur Ab­ dichtung der Berührfläche Sauglamelle/Ventilplatte zur Atmosphäre hin nicht mehr erforderlich sind. Die Vorkehrung zusätzlicher Dichtungen, beispielsweise ein um­ laufender O-Ring, könnte allenfalls eine zweite Barriere zur abermaligen Abdichtung schaffen und somit zur äußersten Sicherheit - nach außen - dienen. Schließlich ist im Gegensatz zu dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik eine wesentlich geringere Verpressung der Baugruppe erforderlich, nämlich aufgrund der Vorkehrung der kreisringförmigen Erhebung bzw. Sicke.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol­ gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht, geschnitten, ein Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die hier relevanten Bauteile des Kompressors in einer Explosionsdarstellung - lediglich teilweise - gezeigt sind und

Fig. 2 den Dichtkörper der Anordnung aus Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei dort der Einfachheit halber lediglich eine kreisringförmige Erhebung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock 1 und der Ventilplatte 2 eines durch die hier in Rede stehenden Bauteile nur ange­ deuteten Kompressors, wobei es sich hier vorzugsweise um einen CO₂-Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs handelt.

Zwischen dem Zylinderblock 1 und der Ventilplatte 2 ist eine dünne Sauglamelle 3 angeordnet, die den im Zylinderblock 1 ausgebildeten Zylinderräumen 4 zugeordnete Ventile umfasst. Diese Ventile sind in der Figur der Einfachheit halber nicht gezeigt.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Zylinderblock 1 und der Sauglamelle 3 ein fla­ cher Dichtkörper 5 angeordnet. Der Dichtkörper 5 weist zur Sauglamelle 3 hin eine kreisringförmig um den jeweiligen Zylinderraum 4 verlaufende Erhebung 6 auf. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist die Erhebung 6 einseitig ausgebildet.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist der Dichtkörper 5 als Gummimetall­ dichtung ausgeführt, wobei es sich hier im Konkreten um eine Gummimetalldichtung aus beidseits mit Gummi beschichtetem Aluminium handelt. Diese Gummimetall­ dichtung könnte ebenso als elastomer beschichtetes Blech bzw. Stahlblech ausge­ führt sein. Die Erhebung 6 ist als in den Dichtkörper 5 eingeprägte Sicke ausgebildet. Deren kreisringförmige Ausgestaltung lässt sich besonders gut in Fig. 2 erkennen.

Des weiteren sei angemerkt, dass es sich bei der Sauglamelle 3 um ein dünnes Fe­ derblech mit Ventilfunktion handelt, wobei die Sauglamelle - bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel - eine Dicke von etwa 0,3 mm aufweist.

Die Erhebung 6 bzw. Sicke bewirkt bei der Montage der hier in Rede stehenden Baugruppe eine lokale Erhöhung der Flächenpressung, und zwar des Dichtkörpers 5 gegenüber der Sauglamelle 3 und dem Zylinderblock 1. Aufgrund der durch Erhö­ hung der Flächenpressung im Bereich der Erhöhung 6 erreichten Dichtwirkung ist der Einsatz einer zusätzlichen Außendichtung - zur Abdichtung der Berührflächen zwischen Sauglamelle und Ventilplatte - nicht erforderlich. Vielmehr wird hier eine innere Abdichtung erreicht, so dass die Vorkehrung äußerer Dichtmaßnahmen - im Gegensatz zum Stand der Technik - nicht mehr erforderlich ist. Aufgrund eines elastischen Rückformverhaltens der Erhebung 6 bzw. Sicke wird obendrein erreicht, dass bei sich zumindest geringfügig öffnender Berührfläche von Sauglamelle 3 und Ventilplatte 2 eine zur Aufrechterhaltung der Dichtwirkung erforderliche Flächenpres­ sung erhalten bleibt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Merkmale, die sich den beiden Figuren nicht ent­ nehmen lassen, wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die allgemeine Be­ schreibung verwiesen.

Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das voranstehend genannte Ausführungsbeispiel der Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims (11)

1. Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen der Verdrängereinheit (1) und der Ventilplatte (2) eines Kompressors, vorzugsweise eines CO₂-Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen dem Zylinderblock (1) und der Ventilplatte (2) eine dünne Sauglamelle (3) angeordnet ist, die den im Zylinderblock (1) ausgebildeten Verdrängerräumen (4) zugeordnete Ventile umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zylinderblock (1) und der Sauglamelle (3) ein flacher Dichtkörper (5) angeordnet ist und dass der Dichtkörper (5) zur Sauglamelle (3) hin eine ringförmig um den jeweiligen Zylinderraum (1) ver­ laufende Erhebung (6) oder Verdickung aufweist, die im montierten Zustand die Sauglamelle (3) zwischen Zylinderblock (1) und Ventilplatte (2) deformiert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (6) mit zumindest geringfügigem Abstand um den jeweiligen Zylinderraum (4) verläuft.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhe­ bung (6) ein zumindest weitgehend elastisches Rückformverhalten aufweist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (6) als in den Dichtkörper (5) eingeprägte Sicke ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (5) als Metalldichtung ausgeführt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldichtung vorzugsweise beidseits mit einem Elastomer beschichtet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (5) als Gummimetalldichtung ausgeführt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummimetalldichtung aus beidseits mit Gummi beschichtetem Aluminium besteht.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (5) eine Dicke von etwa 0,5 mm aufweist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauglamelle (3) aus dünnem Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, gefertigt ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauglamelle (3) eine Dicke von etwa 0,3 mm aufweist.