DE2951463C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hermetisch gekapselte Kompressor­ einheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kompressoren mit hohem Wirkungsgrad ist es von entscheidender Bedeutung, daß diese einen in relativ geringem Maße gedrosselten Zustrom des angesaugten Gases aufweisen. Der Saugvorgang bewirkt jedoch eine beträchtliche Geräuschentwicklung, die sowohl auf den schnellen Zustrom des Sauggases in den Kompressor als auch auf den Betrieb der Einlaßventile zurückzuführen ist. Es ist daher wünschenswert, eine gewisse Geräuschdämpfung in der Strömungsbahn des Sauggases vorzusehen. Es ist jedoch für den Gesamtwirkungsgrad des Kompressors auch von Bedeutung, daß ein relativ freier und ungedrosselter Zustrom des Sauggases zum Kompressor vorhanden ist. Folglich ist der Einsatz von verschiedenartigen Drosseln und Leit­ blechen in der Hauptströmungsbahn wenig wünschenswert, da diese Vorrichtung übermäßige Strömungsverluste erzeugen, wodurch größere Leitungen erforderlich werden, um ein Absinken der Ansaug­ kapazität auf ein Minimum zu verhindern.

Die gegewärtige Praxis macht es erforderlich, die Kompressoren so kompakt wie möglich auszubilden. Der innerhalb der Gesamteinheit zur Verfügung stehende Raum stellt daher für die Größe der Schall­ dämpfer eine ganz wesentliche Beschränkung dar. Des weiteren ist es auf Grund dieser räumlichen Beschränkungen oft erforderlich, die Sauggasleitung in enger Nachbarschaft zu den Auslaßleitungen vor­ zusehen. Da das ausströmende Gas auf Grund der Komprimierung relativ heiß ist, ist es wünschenswert, die Wärmeübertragung auf das Saug­ gas auf ein Minimum zu bringen und damit einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten.

Eine hermetisch gekapselte Kompressoreinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-OS 27 07 650 bekannt. Bei dieser Kompressoreinheit wird eine Schalldämpfung des Ansauggeräusches dadurch erzielt, daß die Ansaugleitung von zwei konzentrischen Rohren gebildet wird, wobei das Außenrohr an seinen ent­ gegengesetzten Enden offen ist, um den Durchtritt von Gas zu ermöglichen. Der Gesamtquerschnitt des Innen- und Außenrohres ist hierbei so bemessen, daß er für den Durch­ tritt des gesamten Gases ausreicht. Die Gasströmung durch zwei konzentrische Rohre mit einer für den Durchtritt durch das Außenrohr erforderlichen Umlenkung des Gases hat jedoch entsprechende und somit Wirkungsgrad­ verluste zur Folge. Hinzu kommt, daß auf Grund der unmittel­ baren Nachbarschaft von Ansaugrohr und heißem Motor die angesaugten Gase durch die vom Motor abgestrahlte Wärme erwärmt werden, was ebenfalls zu einem Wirkungsgradverlust führt.

Aus der DE-OS 15 01 011 ist eine Kompressoreinheit be­ kannt, die nicht hermetisch gekapselt ist. Hierbei ist ein Schalldämpfer innerhalb der Wandung des Kompressorge­ häuses selbst angeordnet, und zwar an einem Zweig der Ansaugleitung, die durch eine Bohrung im Kompressorgehäuse gebildet wird. Aus dieser Veröffentlichung ist es bekannt, den Ansaugleitungen von Kompressoren Schalldämpfer in der Form von sogenannten Resonatoren, d. h. nebengeordneten Kammern, zuzuordnen. Dieser Veröffentlichung läßt sich jedoch entnehmen, wie dies bei einer hermetisch gekapselten Kompressoreinheit durchzuführen ist.

Aus der DE-OS 21 34 178 ist die Verwendung von Kunststoff als Werkstoff für eine Schalldämpferkammer bekannt.

Auch sind die Grundlagen über die Ausbildung und Bemessung von Resonatorkammern bekannt (Dr. G. Kurtze "Physik und Technik der Lärmbekämpfung"; Verlag G. Braun Karlsruhe, S. 124).

Schließlich ist es grundsätzlich bekannt, Ansaugleitungen bei Kompressoren aus einem wärmeisolierenden Material herzustellen (DE-AS 11 40 305).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompressor­ einheit der angegebenen Art zu schaffen, die sich durch eine besonders einfach gestaltete und montierbare, platz­ sparend angeordnete, mit einem Schalldämpfer versehene Ansaugleitung bei guter Schalldämpfung ohne Wirkungsgrad­ beeinträchtigung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer hermetisch gekapselten Kompressoreinheit der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindunggemäßen Lösung wird die Resonatorkammer nicht von den angesaugten Gasen durchströmt. Die angesaugten Gase strömen ausschließlich durch die entsprechend dimensionierte Ansaugleitung, so daß die Schalldämpfungs­ wirkung praktisch ohne Strömungsverluste erfolgt. Da außer­ dem die Ansaugleitung und die Resonatorkammer aus einem wärmeisolierenden Material bestehen, sind die angesaugten Gase weitgehend gegen Erwärmung geschützt, was sich ent­ sprechend günstig auf den Wirkungsgrad auswirkt.

Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kompressoreinheit, teil­ weise im Schnitt;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang einer sich axial erstreckenden Radialebene durch die mit dem Schalldämpfer versehene Ansaugleitung;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2, der die Ansaugleitung mit dem zuge­ hörigen Schalldämpfer zeigt;

Fig. 4 eine Teilansicht des oberen Endabschnittes einer Ansaugleitung einer anderen Ausführungs­ form; und

Fig. 5 einen Teilschnitt entlang einer sich axial er­ streckenden radialen Ebene durch eine weitere Ausführungsform einer Ansaugleitung.

In Fig. 1 ist eine hermetisch gekapselte Kältekompressoreinheit gezeigt, die die Bezugsziffer 10 trägt und eine äußere Umhüllung 12 auf­ weist, in der ein Kompressor 14 elastisch montiert ist. Der Kompressor 14 ist als Hubkolbenkompressor ausgebildet und weist ein unteres Kompressorgehäuse 16 auf, an dessen einer Seite ein Zylinderkopf 18 und an dessen oberem Ende eine Motoreinheit 20 befestigt ist, die mit dem Kompressor in Antriebsverbindung steht. Des weiteren ist eine Motorhaube 22 vorgesehen, die das obere Ende der Motoreinheit 20 überlagert und umschließt und eine Basiswand 24 aufweist, der sich mit der Deckfläche 26 des Statorkernes 28 des Motors in Eingriff befindet. Zwei im wesentlichen identische Ansaugleitungen 30 und 31, denen jeweils ein Schalldämpfer 32 und 33 zugeordnet ist, erstrecken sich zwischen der Basis­ wand 24 der Motorhaube 22 und dem Kompressorgehäuse 16.

Wie am besten in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, stellt die Ansaugleitung 30 eine zweistückige Konstruktion mit einem ersten, dem Sauganschluß des Kompressorgehäuses zugewandten Abschnitt 36 und einem zweiten Abschnitt 34, der an der Basiswand 24 der Motorhaube 22 befestigt ist, dar. Der zweite Abschnitt 34 umfaßt einen zylinderförmigen Rohrabschnitt 38 mit einer sich in Längsrichtung darin erstreckenden Bohrung 40 und eine einstückig damit ausgebildete längliche Resonatorkammer 42, die am unteren Ende 44 offen ist und durch Seitenwände 46, 48 und 50, eine obere Wand 52 und den äußeren Wandabschnitt 54 des rohrför­ migen Abschnittes 38 begrenzt wird. Die Kammer 42 weist eine Längs­ achse auf, die sich im wesentlichen parallel zur Längsachse der Bohrung 40 erstreckt.

Der erste Leitungsabschnitt 36 weist ebenfalls einen zylinderförmigen länglichen Rohrabschnitt 56 auf, der mit einer sich in Längs­ richtung durch diesen erstreckenden Bohrung 58 versehen ist. Die Bohrung 58 besitzt einen Durchmesser, der im wesentlichen dem Durch­ messer der Bohrung 40 entspricht, und ist koaxial zu dieser ange­ ordnet. Der Endabschnitt 60 des ersten Leitungsabschnittes 36 ist mit einem einstückig ausgebildeten versetzten Abschnitt 62 ver­ sehen, der Seitenwände 64, 66, 68 und eine untere, sich radial er­ streckende Endwand 70 umfaßt. Der Rohrabschnitt 56 und der ver­ setzte Abschnitt 62 besitzen eine solche Größe und Form, daß sie den Endabschnitt 72 des zweiten Leitungsabschnittes 34 teleskop­ artig aufnehmen können. Ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Flansch 74 verläuft um den Endabschnitt 60 und die Seitenwände 64, 66 und 68, um die Teleskopbewegung des zweiten der oberen Leitungsab­ schnitte 34 in bezug auf den ersten oder unteren Leitungsabschnitt 36 zu begrenzen und dadurch die Endwand 70 des versetzten Abschnittes 62 von dem äußeren Wandabschnitt 54 axial auf Abstand zu halten, so daß auf diese Weise zwischen den Bohrungen 40 und 58 und der Kammer 42 eine Öffnung 76 gebildet wird.

Wenn daher der zweite Leitungsabschnitt 34 und der erste Leitungs­ abschnitt 36 aneinander befestigt werden, bilden deren Bohrungen 40 und 58 einen im wesentlichen kontinuierlichen ungedrosselten Strömungskanal, der dazu dient, Sauggas von der Motorhaube 22 einem Sauggaskanal 78 im Kompressorgehäuse 16 zuzuführen. Die Öffnung 76 ermöglicht eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Resonatorkammer 42 und den Bohrungen 40 und 58, so daß die Kammer 42 die durch den Ansaugvorgang erzeugten Geräusche dämpfen kann. Wie in Fig. 3 dar­ gestellt ist, erstreckt sich die Öffnung 76 vorzugsweise in Umfangs­ richtung um etwa 180° und besitzt eine ausreichende Länge, um einen Gesamtverbindungsbereich zwischen der Kammer 42 und den Bohrungen 40 und 58 zur Verfügung zu stellen, der etwa dem Querschnittsbe­ reich der Kammer 42 entspricht. Falls dies gewünscht wird, kann an Stelle der einzigen Öffnung 76 eine Vielzahl von getrennten Öffungen vorgesehen werden, die im Bereich der Öffnung 76 kon­ zentriert sind und eine Gesamtfläche aufweisen, die im wesent­ lichen dem Querschnittsbereich der Kammer 42 entspricht. Die Länge der Kammer 42 ist darüber hinaus vorzugsweise so ausgewählt, daß sie etwa einem Viertel der Wellenlänge der zu dämpfenden Haupt­ schallfrequenz entspricht. Die Länge der Kammer 42 kann für eine beliebige Hauptschallfrequenz leicht aus der nachfolgenden Formel errechnet werden:

Eine Erhöhung des Volumens der Kammer hat eine verstärkte Dämpfung der Hauptfrequenz sowie eine vergrößerte Bandbreite der Dämpfung zur Folge. Wenn jedoch das Volumen zu groß wird, geht die zentrale Hauptfrequenzabstimmung verloren. Es versteht sich desweiteren, daß zur Erzielung einer geeigneten Dämpfung mit minimaler Störung des Sauggaszuflusses die Kammer 42 eine axiale Länge aufweisen muß, die größer ist als die Breite, um auf diese Weise sicherzustellen, daß in Längsrichtung Resonanz auftritt. Da die Ansaugleitung 31 im wesentlichen der Ansaugleitung 30 entspricht, kann auf eine weitere Beschreibung derselben verzichtet werden.

Obwohl die Ansaugleitung 30 aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Metall, hergestellt werden, kann, werden der zweite Leitungsabschnitt 34 und der erste Leitungsabschnitt 36 vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, vorzugs­ weise durch Spritzguß oder auf irgendeine andere Weise. Hierfür sind insbesondere Kunststoffe geeignet, die gegenüber einer Zersetzung durch das Kältemittel und Schmieröl sowie die im Kom­ pressor herrschenden Temperaturen sehr widerstandsfähig sind. Der Einsatz eines Kunststoffmaterials ist infolge des relativ niedrigen Wärmeübertragungsvermögens von Kunststoff im Vergleich zu Metall besonders wünschenswert. Es ist von wesentlicher Bedeutung, die Wärmeübertragung vom ausströmenden Gas auf das Sauggas auf einem Minimum zu halten, um einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad innerhalb des Kompressors aufrechtzuerhalten.

Wie man den Fig. 1 und 2 entnehmen kann, ist die Basiswand 24 der Haube 22 mit zwei voneinander beabstandeten Öffnungen 80 und 82 versehen, in die die oberen Endabschnitte 84 und 84′ der Ansaugleitungsabschnitte 34 und 36 jeweils eingesetzt sind. Am zweiten Leitungsabschnitt 34 in der Nähe des oberen Endes 84 desselben ist eine Schulter 86 vorgesehen, die sich mit der unteren Fläche 88 der Basiswand 24 in Eingriff befindet. Um die Ansaugleitungen 30 und 31 innerhalb der entsprechenden Öffnungen 80 und 82 zu halten, können die inneren Endabschnitte in einfacher Weise radial auswärts erweitert oder in geeigneter Weise gefaltet sein.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann alternativ dazu der Endabschnitt 90 des zweiten Leitungsabschnitts 92 mit einer Vielzahl von sich radial auswärts erstreckenden Vorsprüngen 94 versehen sein, die eine Schnappverbindung mit der Basiswand 24′ herstellen können, falls dies erwünscht sein sollte.

Wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Rohrabschnitt 56 des ersten Leitungsabschnitts 36 mit einer geringfügigen inneren und äußeren Konizität (normalerweise etwa 0°15′) versehen, die sich von dem Endabschnitt 60 aus erstreckt. Diese Konizität ist erfor­ derlich, um die Entfernung des Elements von der Form bei der Her­ stellung desselben zu erleichtern. Da diese Konizität dem Rohrab­ schnitt 56 vom Endabschnitt 60 aus bis kurz vor das Ende 96 des­ selben einen geringfügig abnehmenden Außendurchmesser verleiht, können die Endabschnitte 96 reibschlüssig aneinandergepaßt und auf diese Weise innerhalb des Ansaugkanals 78 des Kompressorgehäuses 18 gehalten werden. Diese reibschlüssige Verbindung macht es mög­ lich, daß sich die Ansaugleitungen 30 und 31 leicht an geringfügige Dimensionsänderungen anpassen können, die durch Wärme­ ausdehnung der Kompressorteile verursacht werden, während gleich­ zeitig noch eine relativ enge Passung mit dem Kanal 78 aufrechter­ halten wird. Da das Kunststoffmaterial darüber hinaus im Vergleich zu Metall geringfügig verformbar ist, kann sich der Endabschnitt 96 geringfügig verformen, um sich an unrunde Bereiche des Kanals 78 anzupassen und dadurch einen relativ strömungsmitteldichten Eingriff zwischen diesen zu sichern, damit das Eindringen von Schmier­ mittel in den Saugkanal verhindert wird. Falls erforderlich, kann ein geeignetes Klebemittel am Endabschnitt 96 vorgesehen sein, um die strömungsmitteldichte Verbindung innerhalb des Kanals 78 weiter zu verbessern.

Während des Ansaugvorgangs wird Sauggas durch eine geeignete Öffnung (nicht gezeigt) in die hermetisch abgedichtete Umhüllung 12 eingeführt, aus der es in die Motorhaube 22 abgezogen wird und über die Endwindungen der Motorwicklungen strömt, um auf diese Weise den Motor zu kühlen. Von der Motorhaube 22 wird das Saug­ gas nach unten durch die Ansaugleitungen 30 und 31 in die Kompressorgehäusekanäle 78 abgezogen, von denen es in die Kompressorkammer abgezogen wird.

Wenn das Gas durch die Ansaugleitungen 30 und 31 strömt, werden die durch die mit relativ hoher Geschwindigkeit pulsierende Strömung sowie durch das Ventil erzeugten Geräusche durch die Schalldämpfer 32 und 33 wirksam gedämpft. Obwohl die Schalldämpfer 32 und 33 in irgendeiner Position in Längsrichtung entlang der Ansaugleitungen 30 und 31 angeordnet werden können, wurde fest­ gestellt, daß sich ein besseres Betriebsverhalten ergibt, wenn die Schalldämpfer 32 und 33 näher zum oberen Ende angeordnet werden. Da die Öffnung 76 in die Kammer 42 der Schalldämpfer am Boden der Kammer angeordnet ist, sammelt sich Öl oder flüssiges Kältemittel, das im Sauggas mitgeführt wird, nicht innerhalb der Kammern an. Durch den Einsatz eines Kunststoffmaterials für die Ansaugleitungen wird die Wärmeübertragung vom ausströmenden Gas verringert und dadurch der volumetrische Wirkungsgrad des Kompressors erhöht. Da das Kunststoffmaterial im Vergleich zu Metalleitungen relativ flexibel ist, kann sich der Endabschnitt zur Anpassung an irgendwelche unrunden Bereiche des Kanals 96 ohne weiteres geringfügig verformen. Dadurch wird eine strömungs­ mitteldichte Verbindung gesichert, die das Eindringen von Öl u. ä. verhindert. Der Einsatz eines Kunststoffmaterials ermöglicht darüber hinaus eine relativ billige Herstellung einer einstückigen Einheit aus einer Ansaugleitung und einem Schalldämpfer, die in zwei Stücken geformt und mittels eines Klebemittels in einfacher Weise zu­ sammengebaut werden kann.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform einer Ansaugleitung 98 dargestellt, die für eine Dämpfung in bezug auf die halbe Wellenlänge ausgelegt ist. Die Ansaugleitung 98 umfaßt einen zweiten Leitungsabschnitt 100 und einen ersten Leitungs­ abschnitt 102. Der zweite oder obere Leitungsabschnitt 100 entspricht im wesent­ lichen dem zweiten Leitungsabschnitt 34, der vorstehend beschrieben worden ist, so daß daher gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, die mit einem Apostroph ausgestattet sind. Bei dieser Ausführungsform umfaßt der erste oder untere Leitungabschnitt 102 auch einen allgemein zylinderförmigen Rohrabschnitt 104 mit einer Bohrung 106, die sich durch diesen erstreckt und im wesentlichen koaxial zu der Bohrung 40′ des zweiten Leitungsabschnitts 100 an­ geordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Leitungs­ abschnitt 102 jedoch auch mit einer Kammer 108 versehen, die eine Größe besitzt, die im wesentlichen der der Resonatorkammer 42′ entspricht, und die in Längsrichtung zum Leitungsabschnitt ausgerichtet an­ geordnet ist. Da die Öffnung 75′ in der Mitte der Länge der kombi­ nierten Kammern 42′ und 108 angeordnet ist, wirken diese Kammern zusammen und bewirken eine Dämpfung der Schallwellen mit halber Wellenlänge. Die Gesamtlänge der Kammern 42′ und 108 kann für eine beliebige Hauptfrequenzdämpfung in einfacher Weise aus der nachfolgenden Formel errechnet werden:

Die Wirkungsweise und Ausbildung der Ansaugleitung 98 entspricht in anderer Beziehung im wesentlichen der der Ansaug­ leitungen 30 und 31, so daß daher auf eine weitere Be­ schreibung verzichtet werden kann.

Claims (9)

1. Hermetisch gekapselte Kompressoreinheit mit einem Kompressor, einem den Kompressor antreibenden Motor, einer parallel zum Motor verlaufenden Ansaugleitung, die am Sauganschluß des Kompressorgehäuses und oberhalb oder unterhalb des Motors befestigt ist und mit einem Schall­ dämpfer zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung mit dem Schalldämpfer zweiteilig ausgebildet ist, aus einem ersten, dem Sauganschluß des Kompressor­ gehäuses zugewandten Abschnitt (36, 102) und einem zweiten Abschnitt (34, 100) besteht, der an der Basiswand (24) einer Motorhaube (22) befestigt ist, und eine seitliche Öffnung (76, 75′) aufweist, die in eine den Schalldämpfer bildende seitliche Resonatorkammer (42, 42′) führt, wobei die Ansaugleitung (30) und die Resonatorkammer (42, 42′) aus einem wärmeisolierenden Material bestehen.

2. Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (76) am dem Sauganschluß des Kompressor­ gehäuses zugewandten Ende der Resonatorkammer (42) angeordnet ist.

3. Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (75′) etwa in der Mitte der Resona­ torkammer (42′) angeordnet ist.

4. Kompressoreinheit nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (76, 74′) eine Fläche aufweist, die mindestens etwa dem Quer­ schnittsbereich der Resonatorkammer (42, 42′) entspricht.

5. Kompressoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (76, 75′) um etwa 180° um den Umfang der Ansaugleitung (30) herum erstreckt.

6. Kompressoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatorkammer (42, 42′) benachbart zu einem Ende der Ansaugleitung (30) angeordnet ist.

7. Kompressoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (34, 36; 100, 102) der Ansaugleitung (30) teleskopartig anein­ ander befestigt sind.

8. Kompressoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle zwischen den Abschnitten (34, 36; 100, 102) der Ansaug­ leitung (30) im Bereich der Resonatorkammer (42, 42′) angeordnet ist.

9. Kompressoreinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ansauglei­ tungsabschnitt (36) konisch ausgebildet und reibschlüssig in den Sauganschluß (78) des Kompressorgehäuses einge­ paßt ist.