DE3510027C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Dämpfungskammeranordnung dieser Art ist eine Dämpfungskammer mit beträchtlichem Volumen vorgesehen, die das Pulsieren des Auslaßdruckes des Kältemittels reduziert, um Geräusch- und Vibrationsprobleme zu vermeiden bzw. zu ver­ ringern.

Die Dämpfungskammer wird dabei teilweise durch einen Verbin­ dungsflansch gebildet, in dem Drosselöffnungen vorgesehen sind, welche die Auslaßkanäle des Kompressors mit der Dämpfungs­ kammer verbinden. Dabei ist am Auslaß der Dämpfungskammer eine weitere Drosselöffnung vorgesehen. Die Dämpfung bzw. das Glätten des Pulsierens der Kältemittelströmung wird bei der bekannten Dämpfungskammer­ anordnung durch eine zweifache Drosselung und durch Expansion des gasförmigen Kältemittels in die Dämpfungs­ kammer erreicht.

Bei einer anderen bekannten Dämpfungskammeranordnung ist in einer Verbindungsleitung zwischen dem Auslaß des Kompressors und dem Einlaß eines Kühlkreises eine Dämpfungskammer mit Drosselöffnungen am Einlaß und am Auslaß eingefügt.

Nachteilig an den bekannten Dämpfungskammeranordnungen, die weiter hinten noch detailliert beschrieben werden, ist es, daß die Wirksamkeit der Dämpfung der Druck­ schwankungen und die Wirksamkeit für eine bestimmte Frequenz der Druckschwankungen durch das Verhältnis der Querschnittsflächen der Drosselöffnungen und der Dämpfungskammer und durch die Länge der Dämpfungs­ kammer in Strömungsrichtung des Kältemittels bestimmt werden. Aus diesem Grunde werden Dämpfungskammern mit extrem großem Volumen benötigt, um die erforderliche Dämpfung bei einer vorgegebenen Frequenz der pulsie­ renden Strömung zu erreichen.

Zur Vermeidung des vorstehend angesprochenen Problems wird gemäß der US 37 85 751 am zylindrischen Ge­ häuse eines Taumelscheibenkompressors mit Hilfe einer Abdeckung eine zylindrische Dämpfungs- bzw. Schall­ dämpferkammer geschaffen. Bei dem bekannten Kompressor soll die Dämpfungswirkung allein durch die plötzliche Volumenänderung erreicht werden, die sich ergibt, wenn das komprimierte Kältemittel durch rohrförmige, mit radialen Perforationen versehenen Einlaßstutzen hindurch in die Schalldämpferkammer eintritt. Es hat sich gezeigt, daß diese Lösung ebenfalls aus verschiedenen Gründen nicht voll befriedigend ist. Ganz ähnlich ist die Situ­ ation bei einem aus der US 35 77 891 bekannten Taumel­ scheibenkompressor.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dämpfungskammer­ anordnung zur Dämpfung der pulsierenden Druckschwankungen eines gasförmigen Kältemittels auf der Auslaßseite eines Taumelscheibenkompressors anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Taumelscheiben­ kompressor gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung erfolgt also mit anderen Worten bereits beim Eintreten des Kältemittels in die Dämpfungs­ kammer eine intensive Durchmischung und Verwirbelung der beiden Kältemittelströme von den beiden Enden des Zylinderblockaggregats des Taumelscheibenkompressors, wodurch letztlich eine besonders wirksame Unterdrückung des Pulsierens der Gasströmung auf der Einlaßseite des Kühlkreises erreicht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und Fig. 2 Querschnittsdarstellungen bekannter Dämpfungskammeranordnungen für Taumel­ scheibenkompressoren;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheibenkompressor mit einer verbesserten Dämpfungskammeranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine abge­ wandelte Ausführungsform einer Dämpfungskammeranordnung gemäß der Erfindung mit angrenzenden Teilen des Taumelscheibenkompressors und

Fig. 6 einen Querschnitt einer dritten, abgewandelten Ausführungsform einer Dämpfungskammeranordnung gemäß der Erfindung mit den angrenzenden Teilen des Taumelscheibenkompressors.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erste bekannte Dämpfungs­ kammeranordnung mit einem Gehäuse, welches eine Kam­ mer 51 beträchtlichen Volumens definiert, die als Schalldämpferkammer dient. Die Kammer 51 ist an einem Verbindungsflansch 50 a vorgesehen, aus dem das kompri­ mierte, gasförmige Kältemittel in einen Kühlkreis einer Klimaanlage austritt. Im einzelnen wird das komprimierte Kältemittel an zwei Öffnungen 53 gedrosselt und strömt von dort in die Kammer 51, wo es plötzlich expandiert. Das Kältemittel passiert dann eine weitere Drossel­ öffnung 54, ehe es in den Kühlkreis fließt. Die zwei­ fache Drosselung und die plötzliche Expansion des gas­ förmigen Kältemittels trägt dabei zum Unterdrücken eines Pulsierens der Gasströmung bei.

Bei einer in Fig. 2 gezeigten, abgewandelten Dämpfungs­ kammeranordnung bekannter Bauart ist ein Gehäuse 50 b zwischen einem Kompressorkreis 52 und einem Kühlkreis angeordnet. Das Gehäuse 50 b definiert eine Schall­ dämpferkammer 51, die auf der Einlaßseite und auf der Auslaßseite jeweils mit einer Drosselöffnung 53 bzw. 54 für das vom Kompressor gelieferte, gasförmige Kälte­ mittel besitzt. Auch bei dieser Konstruktion wird ein Pulsieren des Kältemittels dadurch unterdrückt, daß es nach der Kompression die Kammer 51 und die beiden Drosselöffnungen 53, 54 passiert.

Wie einleitend ausgeführt, ergibt sich jedoch bei den bekannten Dämpfungskammeranordnungen gemäß Fig. 1 und 2 in der Praxis keine hinreichende Unterdrückung des Pulsierens bzw. keine hinreichende Schalldämpfung.

Gemäß Fig. 3 und 4 besitzt ein Mehrzylinder-Taumel­ scheibenkompressor gemäß der Erfindung einen vorderen Zylinderblock 1 und einen hinteren Zylinderblock 2, wobei die Blöcke 1 und 2 in axialer Richtung fluchtend miteinander verbunden sind. Die Ebene, in der die Blöcke 1 und 2 verbunden sind, ist dabei gegenüber der Mitte des Kompressors in Richtung auf den vorderen Zylinderblock 1 versetzt. Der Kompressor besitzt ferner eine Antriebswelle 3 in Form einer zentralen Welle, die in den Blöcken 1 und 2 mittels Radiallagern 4 bzw. 5 drehbar gelagert ist. Die Blöcke 1 und 2 sind mit einer geeigneten An­ zahl von axialen Zylinderbohrungen 6 und 7 versehen, die parallel zueinander und zur Antriebswelle 3 ver­ laufen. In jeder Zylinderbohrung 6, 7 ist dabei ein Doppelkopfkolben 8 angeordnet, der von einer Taumel­ scheibe 11 über Kugellager 12 und Schuhe 13 angetrieben wird. Die Taumelscheibe 11 selbst ist in einer Schräg­ lage fest mit der Antriebswelle 3 verbunden und in axialer Richtung durch Drucklager 9, 10 abgestützt.

Das vordere und das hintere Ende der zusammengebauten Zylinderblockanordnung 1, 2 ist durch ein vorderes bzw. ein hinteres Gehäuse 16 bzw. 17 flüssigkeitsdicht ver­ schlossen, wobei auf der Innenseite der Gehäuse 16, 17 jeweils eine Ventilplatte 14 bzw. 15 vorgesehen ist. Die Gehäuse 16 und 17 sind mit innen liegenden Ansaug­ kammern 18 und 19 und außen liegenden Auslaßkammern 20 und 21 versehen. Die Ansaugkammern 18 und 19 im vorderen bzw. hinteren Gehäuse 16 bzw. 17 stehen über Ansaugöffnungen 22 bzw. 23 in den Ventilplatten 14 bzw. 15 mit den Zylinderbohrungen 6 und 7 in Verbindung. Die Auslaßkammern 20 bzw. 21 des vorderen bzw. des hinteren Gehäuses 16 bzw. 17 sind mit den Zylinder­ bohrungen 6 und 7 über Auslaßöffnungen 24 bzw. 25 in den Ventilplatten 14 bzw. 15 verbunden. Die Saug­ öffnungen 22 und 23 und die Auslaßöffnungen 24 und 25 sind durch blattförmige Ventilelemente (nicht dar­ gestellt) zu Rückschlagventilen ergänzt. Die zusammen­ gebauten Zylinderblöcke 1, 2 sind mit Auslaßkanälen 26 bzw. 27 versehen, die mit den Auslaßkammern 20 bzw. 21 der Gehäuse 16 bzw. 17 über Verbindungsbohrungen 28 bzw. 29 in Verbindung stehen, die in der vorderen bzw. der hinteren Ventilplatte 14 bzw. 15 vorgesehen sind. Dabei ist zu beachten, daß die Auslaßkanäle 26 und 27 rings um die Achse der Zylinderblockanordnung 1, 2 jeweils zwischen zwei benachbarten Zylinderboh­ rungen 6, 7 angeordnet sind.

Von einem der Zylinderblöcke - beim Ausführungsbei­ spiel vom Zylinderblock 2 - steht vom äußeren Umfang nach außen eine umlaufende Wand 30 ab, die eine Kammer 32 mit beträchtlichem Volumen umschließt. Die Wand 30 ist einstückig an den hinteren Zylinderblock 2 ange­ formt und angrenzend an den Auslaßkanal 27 angeordnet. Auf der freien Stirnfläche der umlaufenden Wand 30 ist dichtend ein Anschlußflansch 31 montiert, welcher die Oberseite der als Dämpfungskammer dienenden Kammer 32 verschließt. Die Dämpfungskammer 32 steht mit den Aus­ laßkanälen 26, 27 jeweils über eine Drosselöffnung 33 bzw. 24 in Verbindung, über die das komprimierte gas­ förmige Kältemittel aus den Auslaßkanälen 26, 27 in die Kammer 32 eintritt. Die Drosselöffnungen 33, 34 dienen der Drosselung der Kältemittelströme bei deren Ein­ tritt in die Kammer 32. Da die Drosselöffnungen ferner so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberliegen, treffen die Kältemittelströme innerhalb der Kammer 32 zwischen den Öffnungen 33 und 34 aufeinander. Das gas­ förmige Kältemittel strömt aus der Kammer 32 durch eine Auslaßöffnung 35 aus, die in dem Anschlußflansch 31 vor­ gesehen ist, und gelangt von dort in den Kühlkreis der Klimaanlage. Eine Öffnung 36 (Fig. 4) in der Wand 30 dient als Ansaugöffnung für das Ansaugen des gasförmi­ gen Kältemittels, welches aus dem Kühlkreis der Klima­ anlage zurückkehrt.

Bei dem Taumelscheibenkompressor der vorstehend be­ schriebenen Konstruktion erfolgt das Ansaugen, das Komprimieren und das Ausstoßen des Kältemittels in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der Antriebswelle 3. Die Antriebswelle 3 wird durch einen äußeren An­ trieb, beispielsweise die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angetrieben. Die Drehbewegung der An­ triebswelle 3 führt in Verbindung mit der Taumelbe­ wegung der Taumelscheibe 11 zu einer Hin- und Herbe­ wegung der Kolben 8 in den Zylinderbohrungen 6 und 7. Das aus dem Kühlkreis zurückkehrende Kältemittel wird also über die Ansaugöffnung 36, die vordere und die hintere Ansaugkammer 18, 19 und die vordere und die hintere Ansaugöffnung 22, 23 in die Zylinderbohrungen 6 und 7 gesaugt. Dort wird das Kältemittel durch die Kolben 8 komprimiert.

Das komprimierte Kältemittel gelangt aus den Zylinder­ bohrungen 6 und 7 durch die Auslaßöffnungen 24, 25 in den Ventilplatten 14, 15 in die Auslaßkammern 20 und 21. Aus den Auslaßkammern 20 und 21 strömt das Kältemittel durch die Auslaßkanäle 26 und 27 und durch die einander gegenüberliegenden Drosselöffnungen 33 und 34 in die Dämpfungskammer 32, in der die Kältemittelströme, wel­ che die Öffnungen 33 und 34 passiert haben, aufeinander­ prallen. Im Inneren der Dämpfungskammer 32 dehnt sich das Kältemittel aus. Anschließend verläßt das Kälte­ mittel die Kammer 32 durch die Auslaßöffnung 35, die wieder als Drosselöffnung ausgebildet ist, und gelangt erst dann in den Kühlkreis. Mit anderen Worten wird das gasförmige Kältemittel nach der Kompression nicht nur einer Drosselung und einer Expansion unterworfen, vielmehr prallen die zwei getrennten Kältemittelströme auch aufeinander, wodurch die Druckschwankungen im Kältemittel in ihrer Größe deutlich verringert bzw. geschwächt werden. Das Pulsieren des Auslaßdruckes des Kältemittels ist also hinreichend verringert, wenn das Kältemittel den Anschlußstutzen des Anschluß­ flansches 31 passiert und in Richtung auf den Kühl­ kreis fließt.

Da bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 die Verbindungsebene der Zylinderblöcke 1 und 2 gegenüber der Mitte des Aggregats versetzt ist und da ferner die Dämpfungskammer 32 am äußeren Umfang des längeren Zylinderblockes 2 angeordnet ist, kann das Volumen der Dämpfungskammer 32 größer sein als dann, wenn die Ver­ bindungsebene der beiden Zylinderblöcke 1, 2 in der Mitte des Aggregats liegt. Folglich läßt sich eine verbesserte Unterdrückung des Pulsierens des in den Kühlkreis austretenden Kältemittels erreichen.

Fig. 5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem die Verbindungsebene der beiden Zylinderblöcke 1′ und 2′ in der Mitte des Taumelscheibenkompressors liegt. In der Verbindungsebene der Zylinderblöcke 1′ und 2′ ist ein Verbindungsflansch 31′ montiert. Der Verbindungsflansch 31′ definiert zusammen mit einem Anschlußflansch 31 wieder eine Dämpfungskammer 32. In die Dämpfungskammer 32 ragen zwei abgewinkelte Rohrstücke 37, 38 hinein, welche mit den Auslaßkanälen 26′ bzw. 27′ der Zylinderblöcke 1′ und 2′ in Verbin­ dung stehen. Die abgewinkelten Enden der Rohrstücke 37, 38 bilden einander gegenüberliegende Auslaßöffnungen, aus denen jeweils ein Kältemittelstrom in die Dämpfungs­ kammer 32 austritt, so daß die beiden Ströme wieder gegeneinanderprallen. Das Kältemittel tritt aus der Kammer 32 durch eine Auslaßöffnung 35 in den Kühl­ kreis aus. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 erfolgt das Unterdrücken des Pulsierens des Kältemit­ tels zusätzlich zu der zweifachen Drosselung und der Expansion wieder durch Kollision der Kältemittelströme. Die Rohrstücke 37 und 38 sind fest in den Verbindungs­ flansch 31′ eingepaßt.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Verbindungsflansch 31′′, an den sich eine Dämpfungs­ kammer 32 anschließt und der mit Bohrungen 38, 40 ver­ sehen ist, die an ihren äußeren Enden durch Schrauben 41, 42 verschlossen sind. Die Bohrungen 39, 40 bilden zwei einander gegenüberliegende Einlaßöffnungen, durch welche zwei Ströme des gasförmigen Kältemittels in die Dämpfungskammer 32 eintreten. Mit Hilfe der Bohrungen 39, 40 wird erreicht, daß die beiden Gasströmungen des komprimierten Gases in der Dämpfungskammer 32 zusammen­ prallen. Wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und 4 sowie Fig. 5 kann also wieder eine ausreichende Unterdrückung von Druckschwankungen des komprimierten gasförmigen Kältemittels erwartet werden.

An dieser Stelle soll noch darauf hingewiesen werden, daß bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 5 und 6 der Verbindungsflansch 31′ bzw. 31′′ mit Öffnungen 37, 38 bzw. 39, 40 versehen ist, weshalb ein solcher Verbindungsflansch 31′ bzw. 31′′ ohne weiteres an einem bereits vorhandenen Taumelscheibenkompressor montiert werden kann, ohne daß am Kompressor selbst Änderungen erforderlich wären.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß ein Mehrzylinder-Taumelscheibenkompres­ sor angegeben wird, der eine Dämpfungsanordnung auf­ weist, in der das Kältemittel nach der Kompression kollidierende Kältemittelströme bildet, um die Druck­ schwankungen des Kältemittels zusätzlich zu schwächen, welches im übrigen Drosselöffnungen passiert und ex­ pandiert. Das Pulsieren des Auslaßdruckes des Kälte­ mittels nach der Kompression kann dadurch stark unter­ drückt werden, um entsprechende Geräusche und Vibra­ tionen beträchtlich zu reduzieren. Dies bedeutet an­ dererseits, daß bei gleicher Reduzierung der Druck­ schwankungen kleinere Abmessungen der Dämpfungskammer möglich werden. Außerdem besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, durch Änderung des Abstands zwischen den einander gegenüberliegenden Auslaßöffnungen eine be­ sonders wirksame Unterdrückung der Druckschwankungen unter Berücksichtigung der Frequenz zu erreichen, mit der diese Druckschwankungen auftreten.

Claims (5)

1. Taumelscheibenkompressor mit einer Zylinderblockanord­ nung mit zwei axial fluchtend ausgerichteten Zylinder­ blöcken, mit durch eine Taumelscheibe zu einer Hin- und Herbewegung antreibbaren Kolben zum Ansaugen, Kompri­ mieren und Austreiben eines Kältemittels und mit Aus­ laßkanälen für das komprimierte Kältemittel, mit Ge­ häuseeinrichtungen zum Verschließen der axialen Enden der Zylinderblockanordnung mit Ansaug- und Auslaßkam­ mern, welche in Verbindung mit Zylinderkammern für die Kolben bringbar sind, mit einer Verbindungsanordnung, die an der Zylinderblockanordnung montiert ist und der Herstellung einer Verbindung zwischen den Auslaßkanälen der Zylinderblockanordnung und einem Kühlkreis dient, und mit einer Dämpfungskammeranordnung, die eine durch die Verbindungsflanschanordnung verschlossene Dämpfungs­ kammer aufweist, die mit jedem der Auslaßkanäle über eine Drosselöffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Auslässe der Drosselöffnungen (33, 34, 37, 38, 39, 40) einander gegenüberliegen, so daß sich im Betrieb zwei gerichtete Kältemittelströme ergeben, die zwischen den Drosselöffnungen zusammenprallen.

2. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der eine Zylinderblock (2) eine axiale Länge besitzt, die größer ist als die axiale Länge des anderen Zylinderblockes (1), und daß der län­ gere Zylinderblock (2) mit zwei in Umfangsrichtung ver­ laufenden Flanschteilen versehen ist, welche senkrecht zur Längsachse der zusammengebauten Zylinderblöcke (1, 2) ausgerichtet sind und dem Anschluß der Verbindungs­ flanschanordnung (31) dienen.

3. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Flanschen (30) zwei einander gegenüberliegende Drosselöffnungen (33, 34) vorgesehen sind.

4. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosselöffnungen durch Rohrstücke (37, 38) gebildet sind (Fig. 5).

5. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drosselöffnungen zwei symmetrisch in die Verbindungsflanschanordnung (31′′) eingearbeitete Öffnungen (39, 40) umfassen (Fig. 6).