DE2157380A1

DE2157380A1 - Kaelteaggregat mit umlaufender kompressor-kondensator-einheit

Info

Publication number: DE2157380A1
Application number: DE2157380A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hintze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-19
Filing date: 1971-11-19
Publication date: 1973-05-30
Also published as: ES408715A1; JPS4863347A; FR2160636A1; FR2160636B1; CH554523A; IT971003B; ES408485A1; JPS538054B2; AT320694B; US3852976A

Description

Rudolf Hintze, 6056 Heusenstamm, Lessingstrasse 32

Kälteaggregat mit umlaufender Kompressor-Kondensator-Einheit.

Die Erfindung betrifft eine nach dem Kompressionssystem arbeitende Kälteanlage, insbesondere zum Klimatisieren des Innenraumes von Kraftfahrzeugen.

Die bekannten Anlagen dieser Art verwenden vom Fahrzeugmotor angetriebene Kompressoren, welche durch Rohr- bzw. Schlauchleitungen einerseits mit dem vor dem Fahrzeugkühler angeordneten Kondensator und andererseits auf die gleiche Weise mit dem im Fahrgastraum befindlichen Verdampfer verbunden sind. Eine weitere vom Kondensator zum Verdampfer führende Leitung bringt das im Kondensator verflüssigte Kältemittel zu dem im Fahrgastraum am Verdampfer angeordneten Entspannungsventil.

Diese Anordnung der für ein Klimasystem benötigten Bauteile erfordert nicht nur lange Rohr- und Schlauchleitungen mit einer Vielzahl von gasdichten Rohranschlüssen für den Kältemittelkreislauf, sondern verlangt darüber hinaus auch eine οrtsverschiedene Unterbringung des Kompressors, des Kondensators sowie des Verdampfers, wobei der Kondensator seinen Platz meistens vor dem Fahrzeugkühler findet, um zu seiner Kühlung neben dem Kühlerventilator auch den Fahrwind einsetzen zu können.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun eine Zusammenfassung von Teilen der bisher räumlich, getrennten Aggregates des Klimasystems, wobei der um seine stationäre Kurbelwelle rotierende Kompressorzylinder direkt mit dem ebenfalls rotierenden und als Gebläseläufer ausgebildeten Kondensator verbunden ist und sich somit selbfet belüftet. Dadurch wird dieses Kondensatoraggregat unabhängig sowohl von dem üblichen Aufstellungsort des Kondensators vor dem Fahrzeugkühler als auch von jeglicher Fremdbelüftung, also vom Kühlerventilator oder einem besonderen Elektroventilator.

Es sind um eine stationäre Kurbelwelle rotierende Kälteaggregate bekannt

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geworden, bei denen sowohl der Kompressor als auch beide Wärmetauscher, also Kondensator und Verdampfer mit dem Kompressorzylinder umlaufen. Eine solche Anordnung ist nicht überall einzusetzen, weil einmal die beiden rotierenden Wärmetauscher in konstruktiver Einheit mit dem Kompressor verhältnismäßig viel Platz brauchen und zum anderen weil die Förderleistung des ebenfalls starr mit dem Verdampfer verbundenen Kühlgebläses nicht veränderlich ist und deshalb den sich ändernden Erfordernissen einer thermostatisch geregelten Verdampferbelüftung nicht entsprechen kann.

Sowohl in Bezug auf den Platzbedarf des um seine stationäre Kurbelwelle zusammen mit dem Kondensator rotierenden Kompressors ergibt die vorliegende'Erfindung einen Vorteil als auch hinsichtlich der wünschenswerten differenzierten Belüftung des Verdampfers durch einen mehrstufigen Ventilator, der von einem Thermostaten gesteuert die Verdampferleistung verändern kann. Dieser Verdampfer kann unabhängig vom Aufstellungsort des rotierenden Kompressor-Kondensatoraggregates in üblicher Weise im oder in der Nähe des Fahrgastraumes angeordnet werden, womit auch längere kaltluftführende wärmeisolierte Schläuche innerhalb des Motorraumes vermieden werden.

Um einen kleinen Durchmesser des kompakten rotierenden Kompressor-KondeHsatoraggregates zu gewährleisten und um einen achssymmetrischen Verdichter zu erhalten, wird ein doppelt wirkender Einzylinder verwendet, dessen beide symmetrische Ventilköpfe im gleichen Abstand von der Kurbelwellenachse angeordnet und von gleichem Gewicht sind. Auch der ebenfalls doppelt wirkende Kolben ist symmetrisch ausgeführt und dreht sich mit dem Zylinder um eine ebenfalls symmetrisch ausgebildete Kurbelschleife. Der als Rotationskörper ausgebildete mit dem Kompressor umlaufende Kondensator wird von den Druckseiten der beiden Zylinderköpfe gespeist und führt dann das verflüssigte Kältemittel durch das rotierende Lagerrohr des Kompressors hindurch der stationären Kurbelwelle zu, die durch eine Längsbohrung das Kondensat zum Verdampfer und durch eine andere das wärmebeladene Gas vom Verdampfer in den Kompressor zurückführt.

Ein das rotierende Aggregat rohrförmig umschließendes mit Luftschlitzen

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versehenes Schutzgehäuse dient sowohl der Befestigung des Gesarataggregates im Fahrzeug als auch der Aufnahme des Drehmomentes.

Die Vorzüge der Erfindung sind die Folgenden:

1. Ein achssymmetrischer Doppelkolben-Einzylinderkompressor, der sich zusammen mit dem festverbundenen walzenförmigen Verflüssiger um die eigene Kurbelwellenachse dreht, beansprucht praktisch nicht mehr Platz als ein Standardkompressor, stellt jedoch infolge der Selbstbelüftung des als Gebläseläufer ausgebildeten Verflüssigers ein vollständiges Kondensate raggregat dar.

2. Die räumliche Ausführung des Kondensators auf der Projektion eines üblichen Flächenkondensators unter Ausnutzung der avom Kompressor sowieso geforderten dritten Dimension auch für den Kondensator erlaubt die Unterbringung der dreifachen Oberfläche und ergibt zusammen mit der Ausbildung der Kondensatorrippen zu Schaufeln eines Gebläseläufers einen auf den Raumbedarf bezogen besonders wirksamen Wärmeaustausch.

3. Die mit der Drehzahl steigende Kompressorleistung wird durch die gleichzeitig erhöhte Belüftung des mitdrehenden Kondensators aufgefangen.

4. Die kompakte Zusammenfassung von Kompressor und Kondensator erleichtert die Unterbringung des Aggregates im Motorraum oder an anderer Stelle des Fahrzeuges und erlaubt gleichzeitig, den Verdampfer an gtedem beliebigen günstigen Platz vorzusehen.

Weiteres ergibt sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung und der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Kompressor-Kondensatoraggregat parallel zur Kurbelwelle. -

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Zylinderebene in Richtung Kurbelwellenachse.

Fig. 3 ist ein Schnitt quer durch den Zylinder.

In den Figuren 1, 2 und 3 ist der aus gelochtem Blech bestehende Mantel 1 zusammen mit den ebenfalls gelochten Endscheiben 2 und 3 der Träger des sich

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darin drehenden Kompressor-Kondensator-Aggregates., das mit dem Antriebszapfen 4 des Zylinders 5 und dem Wälzlager 6 in der Endscheibe 3 gelagert ist, während die Endscheibe 2 die stationäre Kurbelwelle 7 insbesondere gegen Verdrehung sichert. Hierzu dienen Stifte 8, die einerseits in entsprechende Bohrungen der Hülse 9 und andererseits in korrespondierende seitliche Ausfräsungen der Kurbelwelle 7 eingreifen. Die Hülse 9 ist mit der Endscheibe 2 beispielsweise durch Löten fest verbunden und wird im übrigen mittels der Überwurfmutter 10 unter Zwischenlage der Dichtung 11 fest gegen das Ende der Kurbelwelle 7 gejzogen, womit gleichzeitig der Ventilkörper 12 gasdicht befestigt ist. Die stationäre Kurbelwelle 7 besitzt die Wälzlager 13 und 14, um welche sich das Kompressorlagerrohr 15 und der mit diesem, yerschraubte Zylinder 5 drehen. Der Drehung des Zylinders 5 folgt der in diesen eingepaßte Kolben 13, der sich unter Vermittlung des Gleitsteins 17 um den mittenversetzten Kurbelzapfen IS dreht, sodaß mit jeder vollen Umdrehung des Zylinders 5 durch die Relativbewegung des Kolbens 16 dieser einen Doppelhub vollführt, Der Zylinder 5 ist an beiden Öffnungsseiten durch gleiche Ventilplatten 19 und Ventildeckel 20 verschlossen, welche Saugventile 21 und Druckventile 22 besitzen.

Die Kurbelwelle 7 zeigt die Bohrung 23, welche das vom Verdampfer kommende Gas dem Kompressor zuführt und eine zweite Bohrung 24, die das verdichtete Gas bzw. das Kondensat aufnimmt. Die Bohrung 23 mündet bei 25 in den Zylinderinnenraum, auf welchem. Wege das mitgerissene Schmieröl bei 26 durch ein Röhrchen teilweise abgeschöpft und den Lagern 13 und 14 sowie der Stopfbuchse 27 zugeführt wird, die ebenso wie die Kurbelwelle 7 und die Innenringe der Wälzlager stationär ist im Gegensatz zu dem sich drehenden Kompressorlagerrohr 15, an welchem mittels der Überwurfmutter 28 die Stopfbucheenanlaufscheibe 29 unter Zwischenlage des O-Ringes 30 gasdicht befestigt ist.

Mit einem weiteren O-Ring 31 wird die Abdichtung zwischen dem Kompressorlagerrohr 15 und dem Zylinder 5 bewerkstelligt, während beide Kompressorteile durch den Außenring des Lagers 14 zentriert werden. Die Ventildeckel 20 besitzen die zu den Saugventilen führenden Daskanäle 32, die durch Bohrungen

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in den Ventilplatten 19 und durch den Ringkanal 33 beidseitig miteinander sowie mit dem Zylinderraum verbunden sind, in welchen die Gasbohrung 23 der Kurbelwelle 7 bei 25 einmündet. Weiter besitzen die Ventildeckel die von den Druckventilen fortführenden Gaskanäle 34., die durch die Rohre 35 mit den Kondensate rrohren 36 verbunden sind, die mittels der Kondensatorrippen 37 zusammengehalten und durch diese zu einem Gebläserad geformt sind, das die Kühlluft in sein Inneres durch die in den Endscheiben 2 und 3 vorgesehenen Öffnungen 38 und 39 ansaugt.

Das am Ende des Kondensators bei 40 austretende Kondensat wird durch die Rohrverbindung 41 und die Bohrung 42 der Ringnute 43 an der stillstehenden Kurbelwelle 7 zugeführt, wo es in die Bohrung 24 gelangt. Zur Verhinderung eines Druckausgleichs zwischen der Kurbelwelle 7 und dem Kompressorlagerrohr 15 sind beispielsweise die Dichtringe 44 vorgesehen^ während die Bohrungen 45 dem Zugang und Druckausgleich des durch Zentrifugalkraft den Lagern 13 und 14 zugeführten Schmieröls dienen, das im übrigen ähnlich den bekannten Zweitaktmotoren dem Kältemittel in einem bestimmten Verhältnis beigemischt wird.

Der unter Zwischenlage der Dichtung 11 'an der Kurbelwelle 7 befestigte Ventilkörper 12 steht durch die Bohrung 46 mit der Bohrung 24 in der Kurbelwelle in Verbindung, während deren Bohrung 23 mit der Ventilkörperbohrung 47 verbunden ist. Beide Anschlußbohrungen dienen der Verbindung des Kompressor-Kondensatoraggregates durch Rohr- bzw. Schlauchleitungen mit einem handelsüblichen Verdampfer, während die Evakuierungs- und Füllventile 48 und 49 der Inbetriebnahme des, Aggregates dienen.

Der Luftkanal 50 erlaubt die Heranführung von Außenluft mit Umgebungstemperatur für den Fall, daß das Aggregat in einer Zone angewärmter Luft angeordnet wird, beispielsweise hinter dem Fahrzeugkühler oder in Motornähe.

Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel kann unter Beibehaltung des Erfindungsgedankens beliebig abweichend ausgeführt werden, wobei der um eine feststehende Kurbelwelle sich drehende Kompressorzylinder und der darin angeordnete Doppelkolben das vom Kompressor verdichtete Kältemittel entweder

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dem sich mitdrehenden Kondensator zuführen und das Kondensat der stationären Kurbelwelle übermitteln kann zwecks Weiterleitung an den Verdampfer, oder aber direkt in die Kurbelwelle, aus welcher das verdichtete Gas darauf in den stillstehenden Kondensator geleitet wird, der als Gehäuse des in dieser Ausführung als Gebläserad ausgebildeten Kompressors dient. In jedem Fall wird entweder das bereits kondensierte oder das nur verdichtete Kältemittel aus dem sich drehenden Teil des Aggregates in die feststehende Kurbelwelle überführt.

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Claims

Patentansprüche

1. . Um eine feststehende Kurbelwelle 7 umlaufendes und als Gebläseläufer

ausgebildetes Kompressor- bzw. Kondensator-Aggregat, das als doppelt wirkender Einzylinder achs symmetrischer Anordnung ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kompressor verdichteten Gase bzw* das im mitumlauf enden'Kondensator verflüssigte Kältemittel aus dem umlaufenden Kompressorlager 15 in die feststehende Kurbelwelle 7 über-, führt wird.

2. Um eine feststehende Kurbelwelle umlaufendes und als Gebläseläufer ausgebildetes Kompressor- bzw, Kondensatoraggregat mit doppelt wirken-^ dem Einzylinder 5 achs symmetrischer Ausführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Kurbelwelle mit Längsbohrungen 23 und 24 versehen ist, deren eine der Durchführung des aus dem Verdampfer des Klimasystems angesaugten wärmebeladenen Kältemitteln dampfes durch die Kurbelwelle in den Saugraum des Kompressors dient, während die andere das aus dem umlaufenden Kompressorlager in die feststehende Kurbelwelle überführte vom Kompressor verdichtete Gas bzw. das im mitumlaufenden Verflüssiger 36 kondensierte Kältemittel aufnimmt zwecks Weiterleitung an die Entspannungseinrichtung am Verdampfer.

3. Um eine feststehende Kurbelwelle umlaufendes Aggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine beispielsweise aus Kolbenringen 44 bestehende Abdichtung zwischen der feststehenden Kurbelwelle 7 und dem umlaufenden Kompressorlager 15 vorgesehen ist um die Hochdruckseite des Systems von der Niederdruckseite zu trennen.

4. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung des Zylinderteils 5.mit dem Lagerteil 15 des umlaufenden Kompressors durch den Außenring des kurbelseitigen Wälzlagers 14 vorgenommen wird und die gegenseitige Abdichtung beider umlaufender Kompressorteile mittels eines O-Ringes 31 erfolgt.

5. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich an

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der unteren Innenseite der durch die feststehende Kurbelwelle führenden Ansaugbohrung 23 ein Ölfangrohr 26 vorgesehen ist, welches das vom" Gasstrom mitgerissene Öl teilweise den umlaufenden Kompressorlagern 13 und 14 und der das gesamte System nach außen abdichtenden Stopfbuchse 27 zuführt.

6. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 5/dadurch ge kennzeichnet, daß der mit dem Kompressor umlaufende Kondensator 36 mit Kühlrippen 37 versehen ist, welche zu Schaufeln eines Gebläseläufers ausgebildet Bind.

7. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein das umlaufende Kälteaggregat umhüllendes rohrförmiges Gehäuse 1 aus gelochtem Blech dem durch den Gebläseläufer geförderten Kühlluftstrom sowohl den Eintritt an den gelochten Endscheiben 2 und 3 des Gehäuses erlaubt als auch den Austritt aus dem gelochten Mantelgehäuse 1 und außerdem das bei der Verdichtung auftretende Drehmoment aufnimmt.

8. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der feststehenden Kurbelwelle verbundene Endscheibe 2 des Mantelgehäuses eine Hülse 9 besitzt, deren zur Kurbelwelle tangentiale Bohrungen mit Einfräsungen der Welle korrespondieren und mit Siehe rungs stiften festgezogen werden, indem eine Überwurfmutter 10 den Flansch des Ventilkörpers 12 unter Zwischenlage einer Dichtung 11 fest gegen die Kurbelwelle 7/preßt.

9. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Antriebsseite des Mantelgehäuses angeordnete Endscheibe 3 ein Wälzlager besitzt, in welchem der umlaufende Zylinder 5 gelagert ist.

10. Kälteaggregat nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftkanal 50 zur Heranführung von Kühlluft in den Gebläseläufer durch die Lochungen 38 der Endscheibe 2 vorgesehen ist.

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