DE2001421C3 - Kühlaggregat, insbesondere zum Kühlen des Innenraumes von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlaggregat, insbesondere zum Kühlen des Innenraumes von Kraftfahrzeugen, das einen Kompressor, einen aus schraubenförmig angeordneten Rohren bestehenden Verdampfer und einen ebenfalls aus schraubenförmig angeordneten Rohren bestehenden Kondensator, die beide über ein Drosselorgan miteinander verbunden sind, sowie Gebläse aufweist und um dessen feststehende Kurbelwelle Kompressor, Verdampfer und Kondensator, die im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind, drehbar sind.

Es ist bereits ein Kühlaggregat mit drehbar um eine feststehende Welle angeordnetem Kompressor, Verdampfer, Kondensator und Gebläse bekannt, bei dem Kondensator und Verdampfer nebeneinander angeordnet sind (US-PS 31 39 736). Diese Anordnung läßt jedoch keine raumsparende und kompakte Bauweise zu. Ferner ist das bekannte Aggregat kompliziert im Aufbau, hat keinen ausreichenden Wirkungsgrad und erfordert einen beachtlichen Arbeitsaufwand bei der Montage.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kühlaggregat zu schaffen, das einen raumsparenden und kompakten Aufbau und einen hohen Wirkungsgrad besitzt und leicht auch nachträglich in Personenkraftwagen eingebaut werden kann, so daß eine wirtschaftliche Massenfertigung möglich ist.

Dies wird gemäß der Erfindung auf vorteilhafte V/eise dadurch erreicht, daß in einem U-förmigen Rahmen auf dem einen Schenkel die feststehende Kurbelwelle des Kompressors und auf dem anderen Schenkel der Zylinder des Kompressors über einen mit dem Zylinder verbundenen Drehzapfen für den Antrieb des Kompressors gelagert sind, daß zwischen den Schenkeln nebeneinander der Verdampfer und der Zylinder des Kompressors innerhalb des konzentrisch zu diesem angeordneten Kondensator liegen, daß konzentrisch etwa in der Mitte zwischen dem Verdampfer und dem bis zum Zylinder reichenden Teil des Kondensators sich ein wärmedämmender Mantel befindet, daß auf dem

,^ännedämmenden Mantel axiale Rippen angeordnet sind, die Gebläseorgane bilden und die bis zum Zylinder reichenden Rohre des Kondensators abstützen, daß sowohl zwischen dem wärmedämmenden Mantel und den Rohren des Verdampfers als auch zwischen diesen und einem zur Lagerung des Kompressors auf der feststehenden Kurbelwelle dienenden, am Zylinder befestigien. rohrförmigen Ansatz Gebläseorgane bildende, gegenläufige, spiralförmige Rippen vorgesehen sind, |je gleichzeitig 4ie Rohre des Verdampfers abstützen, und daß der eine, zur Befestigung der Kurbelwelle dienende Schenkel mit einem Anschluß für ein Rohr- bzw. Schlauchsystem versehen ist, das zur konzentrischen Zu- und Abführung der zu kühlenden und der gekühlten Luft dient

Das erfindungsgemäße Aggregat hat den Vorteil, daß der sich um eine feststehende Kurbelwelle drehende Tauchkolben-Kompressor ein erschütterungsfreies Arbeiten zuläßt und daher mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen betrieben werden kann. Infolge der unmittelbaren Teilnahme der mit dem Kompressor direkt verbundenen Wärmetauscher (Kondensator und Verdampfer) an der Drehbewegung des Kompressors ist eine gute Gebläsewirkung und ein ausgezeichneter Wärmeübergang gewährleistet. Die Ausbildung der Wärmetauscherrotoren zu Gebläseteilen erspart ganz oder teilweise die sonst erforderlichen Elektroventilatoren für den Kondensator und für den Verdampfer. Der kompakte Zusammenbau der bei den bekannten Aggregaten bisher verhältnismäßig weit voneinander entfernten Teile, wie Kondensator und Verdampfer, erspart nicht nur lange Rohr- und Schlauchleitungen mit einer Vielzahl gasdichter Verbindungsanschlüsse, sondern ermöglicht vor allen Dingen den industriellen Zusammenbau des Kompressors mit dem Kondensator und dem Verdampfer und die Benutzung industrieller Anlagen zum Füllen des Aggregates mit öl- und Kältemittel, zum Prüfen der Dichtheit und für eine Leistungsmessung. Es ist also eine wirtschaftliche Massenfertigung möglich, die einen serienmäßigen Einbau des Aggregates nach der Erfindung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, zuläßt. Hinzu kommt als weiterer Vorteil, daß ein etwa erforderlich werdendes Auswechseln des Gesamtaggregates in einer Autorepara*urwerkstatt durchgeführt werden kann, ohne die bisher erforderlichen kältetechnischen Kenntnisse, besonders bezüglich des Trocknens, Evakuierens, Füllens und Prüfens solcher Autoklimaanlagen

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Kondensator fest mit dem Kompressorzylinder verbunden und über ein Drosselorgan an den Verdampfer angeschlossen sein. Der wärmedämmende Mantel kann an einer Seite an Nocken des Kompressorzylinders und an der anderen Seite an einem Flansch des rohrförmigen Ansatzes befestigt sein. Der zum Halten der Verdampfer- und Kondensatorrohre und des wärmedämmenden Mantels dienende Flansch kann mit Durchbrüchen für den Ein- und Austritt der zum Verdampfer geführten Luft versehen sein. Der Flansch kann zylindrische Überdeckungen aufweisen, die eine luftdichte Abdeckung zwischen den sich drehenden und den feststehenden Teilen des Kühlaggregates bewirken. Der um den Kurbelzapfen sich drehende Kolben des Kompressors kann symmetrisch zur Achse des Kurbelzapfens ausgebildet sein und einen Gleitstein aufweisen, durch den die Drehbewegung des Kompress in eine relative Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder umgeformt wird. Anschluß und Schlauch können doppelwandig ausgebildet sem und die Luftführung kann im Anschluß derart erfolgen, daß die vom Fahrgastraum zum Kühlaggregat stromende, warme Luft den äußeren Ringraum des Schlauches ausfüllt und dem Verdampferinnenraum zugeleitet wird während die aus dem Verdampferaußenraum herausgedrückte, abgekühlte Luft in den inneren Raum des Anschlusses gelangt und im Innern des Schlauches in ,o den Fahrgastraum zurückgeleitet wird. Es können zusätzliche Gebläse an der Luftführung zum Kondensator oder am Eintritt der abgekühlten Luft in den Fahrgastraum vorgesehen sein, um die Gebläsewirkung der Rippen zu verstärken. . In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemaU der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Kühlaggregat, und zwar durch den Kompressor und die Wärmeaustauscher parallel zur Kurbelwelle,

μ F i g 2 eine Draufsicht auf das Kühlaggregat in Richtung Zylinderachse, wobei das Gebläsegehäuse fur die Kondensatorkühlung abgenommen ist und

F i g. 3 einen Schnitt durch die Wärmetauscher und die Kurbelwelle einschließlich Gebläsegehäuse. In F i g. 1 ist ein U-förmiger Rahmen 1 der feststehende Lagerteil, der bei 2 das Lager für den Antrieb trägt und bei 3 die Befestigung der feststehenden Kurbelwelle 4. In dem Lager 2 ist der mit dem Kompressorzylinder 5 starr verbundene Drehzapfen 6 gelagert, während auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 5 dessen Verschlußdeckel 7 mit seinem rohrförmigen Ansatz 8 die Kurbelwelle 4 übergreift und bei 7 und 9 auf dieser gelagert ist

Während sich der Zylinder 5 also bei dem Drehzapfen 6 und der gegenüberliegenden Lagerung 9 mit der Stopfbüchse 34 um die Kurbelwellenachse dreht, besteht für den vom sich drehenden Zylinder 5 mitgenommenen Kolben 10 eine andere Achse, nämlich der Kurbelzapfen 11. so daß die bei einem normalen feststehenden Kompressor bekannte Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder durch eine Relativbewegung ersetzt wird, welche Zylinder und Kolben zueinander dadurch vornehmen, daß sie sich um verschiedene voneinander entfernte Achsen drehen. An Stelle eines Pleuels wird die vorgenannte Relaitvbewegung des Kolbens 10 im Zylinder 5 durch eine Kurbelschleife bew.rkt. die sich in üblicher Weise eines Gleitsteines 12 bedient der in der Gleitbahn 13 des Kolbens 10 eine dem Kolbenhub entsprechende Hin- und Herbewegung ausfuhrt, die als Drehbewegung um den feststehenden Kurbelzapfen 11 ebenfalls eine relative ist. so daß die bei Kompressoren mit feststehendem Zylinder und hin- und hergehender Bewegung des Kolbens zum wenigstens annähernden Ausgleich der Massenkräfte erforderlichen Gegengewichte an der Kurbelwelle nicht notig sind. Wenn auch nur ein Zylinder 5 und ein Kolben 10 vorgesehen sind, so wird durch die doppeltwirkende Ausführung des Kompressors eine völlig symmetrische Ausbildung sowohl des Zylinders 5 als auch des KoI-6o bens 10 erreicht. Die völlig gleichen Vent.lplatten und 15 befinden sich ebenso im gleichen Abstand von der Mitte Kurbelwellenschaft wie die auch symmetrisch ausgebildeten Ventildeckel 16 und 17.

Die ebenfalls gleichen Rückschlagventile 18 und 6s erlauben dem verdichteten Gas von beiden Kompressorseiten den Eintritt in den konzentrischen Ringraum 20 der das verdichtete Gas über einen nicht dargestellten Schalldämpfer bei 21 aus dem Kompressor heraus-

Führt. Das verdichtete Gas gelangt nun in die ebenfalls konzentrisch angeordneten Rohrwindungen 22 und 23, wo es seine Überhitzungswärme abgeben kann. Die mit dem Kompressor 5 fest verbundenen und mit ihm rotierenden Rohre 22 und 23 führen das verdichtete Kältemittel Gas dann in das Kondensatorrohr 24, welches ebenso konzentrisch über axiale Rippen 25 gewickelt ist, deren Schaufeln 26 den Läufer eines Gebläses bilden, das sich in dem Gehäuse 47 dreht, die Kühlluft durch einen Kanal 46 heranholt und bei 48 aus dem Gebläsegehäuse ausstößt.

Der Einlaß der Kühlluft in den Kanal 46 kann an geeigneter Stelle, etwa unterhalb des Motorraumes, erfolgen, wo Luft mit niedriger Temperatur zur Verfugung steht.

Am Ausgang des Kondensators befindet sich bei 27 eine übliche Entspannungseinrichtung, beispielsweise ein Kapillarrohr, welches das'flüssige Kältemittel dem Verdampfer bei 28 zuführt, wo es dann durch ein ebenso konzentrisch angeordnetes und sich ebenfalls mitdrehendes Verdampferrohrsystem geleitet wird, um dann gasförmig durch das Rohr 29 in den Ringraum 30 zu gelangen, aus welchem es im jeweiligen unteren Totpunkt des Kolbens durch die Saugschlitze 31 und 32 dem Kompressor wieder zugeführt wird, womit der Kreislauf des Kältemittels im System geschlossen ist. Dem Ringraum 30 ist ein Saugschalldämpfer parallel geschaltet, welcher nicht besonders dargestellt ist. Das konzentrisch gewickelte Verdampferrohr 28 wird auf dem rohrförmigen Ansatz 8 von innen durch spiralförmige Rippen 32a abgestützt und desgleichen nach außen durch die entgegengesetzt spiralförmige Rippen 33, welche sich an dem wärmedämmenden Mantel 35 abstützen. Dieser Mantel 35 besteht aus einem festen wärmeisolierenden Material, das sich an den Nocken 36 und 37 am Zylinder bzw. dessen Deckeln abstützt und an der gegenüberliegenden Seite an dem mit dem rohrförmigen Ansatz 8 rotierenden Endflansch 38, der die Durchbrüche 39 und 40 besitzt, durch welche die am Verdampfer 28 abzukühlende Luft bei 39 eintritt und durch die Durchbrüche 40 zurückgeführt wird. Der rotierende Flansch 38 ist gegenüber dem feststehenden Luftanschlußteil des U-förmigen Rahmens 1 durch die Abdichtungen 41 und 42 getrennt, welche eine Vermischung der im Fahrgastraum erwärmten Luft mit der zurückkehrenden, im Verdampfer abgekühlten Luft verhindern. Der die abgekühlte Luft zum Fahrgastraum zurückführende Schlauch 43, der von dem äußeren Ringraum 44 umgeben ist, welcher seinerseits die im Fahrgastraum erwärmte Luft dem Verdampfer zuführt. besitzt eine wärmedämmende Isolation 45, welche ebenso wie der wärmedämmende rotierende Mantel 35 den Wärmeaustausch zwischen wärmeren und abgekühlten Luftströmungen verhindern soll.

jo Die Gebläsewirkung der rotierenden Wärmeaustauscher kann sowohl beim Kondensator als auch beim Verdampfer durch zusätzliche Elektrogebläse unterstützt werden, beispielsweise im Fahrgastraum an der Eintrittsstelle der abgekühlten Luft durch ein auf verschiedene Geschwindigkeiten einstellbares Gebläse, das den Bedarf an gekühlter Luft im Fahrgastraum individuell zu regeln erlaubt. Ebenso kann das Ein- oder Ausschalten des Aggregates durch eine thermostatgesteuerte Magnetkupplung erfolgen, oder es kann beim ständigen Mitlaufen des Kompressors dessen Leistung in Abhängigkeit von einem Thermostaten oder manuell betätigt verringert werden, letzteres auch im Interesse einer Verminderung des Leistungsbedarfs des Gesamt aggregates.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kyhlaggregat, insbesondere zum Kühlen des Innenraumes von Kraftfahrzeugen, das einen Kornpressor, einen aus schraubenförmig angeordneten Rohren bestehenden Verdampfer und einen ebenfalls aus schraubenförmig angeordneten Rohren bestehenden Kondensator, die beide über ein Drosselorgan miteinander verbunden sind, sowie Gebläse aufweist und um dessen feststehende Kurbelwelle Kompressor, Verdampfer und Kondensator, die im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind, drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem U-förroigen Rahmen (1) auf dem einen Schenkel die feststehende Kurbelwelle (4) des Kompressors und auf dem anderen Schenkel der Zylinder (5) des Kompressors über einen mit dem Zylinder verbundenen Drehzapfen (6) für den Antrieb des Kompressors gelagert sind, daß zwischen den Schenkeln nebeneinander der Verdampfer (28) und der Zylinder (5) des Kompressors innerhalb des konzentrisch zu diesen angeordneten Kondensators (22, 23,24) liegen, daß sich konzentrisch etwa in der Mitte zwischen dem Verdampfer (28) und dem bis zum Zylinder reichenden Teil (24) des Kondensators ein wärmedämmender Mantel (35) befindet, daß auf dem wärmedämmenden Mantel (35) axiale Rippen (25) angeordnet sind, die Gebläseorgane bilden und die bis zum Zylinder reichenden Rohre (24) des Kondensators abstützen, daß sowohl zwischen dem wärmedämmenden Mantel (35) und den Rohren des Verdampfers (28) als auch zwischen diesen und einem zur Lagerung des KomDressors auf der feststehenden Kurbelwelle dienenden, am Zylinder befestigten, rohrförmigen Ansatz (8) Gebläseorgane bildende, gegenläufige, spiralförmige Rippen (32a und 33) vorgesehen sind, die gleichzeitig die Rohre des Verdampfers (28) abstützen und daß der eine, zur Befestigung der Kurbelwelle (4) dienende Schenkel mit einem Anschluß für ein Rohr- bzw. Schlauchsystem (43, 44, 45) versehen ist, das zur konzentrischen Zu- und Abführung der zu kühlenden und der gekühlten Luft dient.

2. Kühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (24) fest mit dem Kompressorzylinder (5) verbunden und über ein Drosselorgan (27) an den Verdampfer (28) angeschlossen ist.

3. Kühlaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmedämmende Mantel (35) an einer Seite an Nocken (36,37) des Kompressorzylinders (5) und an der anderen Seite an einem Flansch (38) des rohrförmigen Ansatzes (8) befestigt ist.

4. Kühlaggregat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Halten der Verdampfer- und Kondensatorrohre und des wärmedämmenden Mantels (35) dienende Flansch (38) mit Durchbrüchen (39,40) für den Ein- und Austritt der zum Verdampfer (28) geführten Luft versehen ist.

5. Kühlaggregat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (38) zylindrische Uberdeckungen (41) aufweist, die eine luftdichte Abdeckung zwischen den sich drehenden und den feststehenden Teilen des Kühlaggregates bewirken.

6. Kühlaggregat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der um den Kurbelzapfen (11) sich drehende Kolben (10) des Kompressors symmetrisch zur Achse des Kurbelzapfens (11) ausgebüdet ist und einen Gleitstein (12) aufweist, durch den die Drehbewegung des Kompressorzylinders (5) in eine relative Hin- und Herbewegung des Kolbens (lö) im Zylinder (5) umgeformt wird.

7. Kühlaggregat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Anschluß und Schlauch doppelwandig ausgebildet sind und die Luftführung im Anschluß derart erfolgt, daß die vom Fahrgastraum zum Kühlaggregat strömende warme Luft den äußeren Ringraum (44) des Schlauches ausfüllt und dem Verdampferinnenraum (39) zugeleitet wird, während die aus dem Verdampferaußenraum herausgedrückte, abgekühlte Luft in den inneren Raum (43) des Anschlusses gelangt und im Innern des Schlauches in den Fahrgastraum zurückgeleitet wird.

8. Kühlaggregat nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Gebläse an der Luftführung zum Kondensator oder am Eintritt der abgekühlten Luft in den Fahrgastraum vorgesehen sind, um die Gebläsewirkung der Rippen (25, 32, 33) zu verstärken.