DE3902154C2 - Kühlgaskompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlgaskom­ pressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US 45 83 922 ist ein gattungsgemäßer Kühlgaskompressor bekannt, in dem die Kühlgasströme in Zylinderbohrungen komprimiert und in Ausstoßkammern ausgestoßen werden. Danach wird jeder Kühlgasstrom von der jeweiligen Ausstoßkammer über Öffnungen in eine einzige gemeinsame Dämpfungskammer entspannt und mit den Kühlgasströmen vermischt, die aus den anderen Ausstoßkammern in die Dämpfungskammer entspannt werden.

Es ist allgemein bekannt, daß ein komprimiertes Kühlgas zu Schwingungen oder Pulsationen gebracht wird, wenn es aus einer Zylinderbohrung, eines in eine Klimaanlage eingeglie­ derten Kühlgaskompressors in eine Ausstoßkammer ausgestoßen wird. Die Pulsationen des Kühlgases in der Ausstoßkammer werden häufig auf eine Rohrleitung und einen Kondensator, die mit der Ausstoßseite des Kompressors verbunden und Teil eines Kühlkreislaufes der Klimaanlage sind, übertragen, wo­ durch die Entwicklung von Vibrationen und Geräuschen auf Seiten dieser Rohrleitung und des Kondensators hervorgeru­ fen wird.

Es wurden bereits Vorrichtungen vorgeschlagen, die dazu aus­ gebildet und konstruiert sind, die Pulsationen, die die Ent­ stehung von schädlichen, nachteiligen und unangenehmen Vi­ brationen sowie Geräuschen in der Anlage hervorrufen, zu vermindern, wofür die JP-Patent-OS 56-44 481 (1981) und 56-69 476 (1981) Beispiele geben. Gemäß diesem Stand der Technik wird der Kompressor mit einer einzigen Dämp­ fungskammer versehen, die mit der Ausstoßkammer in Strömungs­ verbindung steht und dazu ausgebildet ist, von den jeweili­ gen Zylinderbohrungen durch die Ausstoßkammer ausgebrachte Kühlgase aufzunehmen, um die Pulsationen der ausgestoßenen Gase, die ansonsten auf den stromabwärtigen Kühlkreislauf übertragen werden würden, zu dämpfen.

Bei den Kompressoren nach diesem Stand der Technik sind die Ausstoßkammer und die Dämpfungskammer miteinander durch kleine Löcher oder Bohrungen, die am Boden der Ausstoßkam­ mer ausgebildet sind, strömungsseitig verbunden. Bei einer derartigen Anordnung beeinträchtigen sich jedoch die Ströme der von den jeweiligen Zylinderbohrungen des Kompressors ausgestoßenen Kühlgase gegenseitig in der Dämpfungskammer bzw. treffen sie in dieser aufeinander, so daß wiederum die Kühlgase auf Grund dieser gegenseitigen Beeinflussung zum Pulsieren gebracht werden. Insofern konnten und können diese herkömmlichen Kompressoren die Pulsationen nicht in zufrie­ denstellender Weise dämpfen. Zusätzlich hat sich gezeigt, daß es äußerst schwierig ist, theoretisch die Gestalt oder räumliche Ausbildung der Dämpfungskammer in diesen Kompres­ soren im Bestreben einer wirksamen Verminderung der schädli­ chen Pulsationen zu konstruieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühlgaskompressor zu schaffen, der die Pulsationen der ausgestoßenen Kühlgase dämpfen kann, bevor sich die Strömungen dieser Gase gegenseitig in der Ausstoßkammer des Kompressors beeinflussen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Kühlgaskompressor mit einer Mehrzahl von in diesem ausgebildeten Zylinderbohrun­ gen und mit einer mit jeder der Zylinderbohrungen durch eine Ausstoßöffnung verbundenen Ausstoßkammer zur Aufnahme von in jeder Zylinderbohrung komprimiertem Kühlgas und zum an­ schließenden Ausstoßen aus dieser durch einen Auslaßkanal geschaffen, der mit einer Mehrzahl von dämpfenden Hohlräu­ men in der Ausstoßkammer versehen ist, von denen jeder einer Ausstoßöffnung derart gegenüberliegt, daß das durch diese Ausstoßöffnung ausgebrachte Kühlgas in den Hohlraum einge­ führt wird, wobei der Hohlraum dann die Möglichkeit einer Expansion des ausgestoßenen Kühlgases für eine wirksame Dämpfung der Pulsationen des Kühlgases bietet.

Auf diese Weise tritt ein Zusammentreffen oder eine gegen­ seitige Beeinflussung der Kühlgasströme von den jeweiligen Zylinderbohrungen erst und nur ein, nachdem deren Pulsatio­ nen durch die Hohlräume wirksam gedämpft worden sind, so daß die Entstehung von schädlichen und unangenehmen Vibratio­ nen sowie Geräuschen in einer Rohrleitung und einem Kondensa­ tor in der Klimaanlage in hohem Maß auf einen zufriedenstel­ lenden Pegel herabgemindert werden kann.

Die Erfindung bietet auch den Vorteil, daß eine Dämpfungs­ vorrichtung geschaffen wird, die einen äußerst einfachen Aufbau aufweist und insofern mit sehr geringen Kosten hergestellt werden kann, während sie andererseits eine wirksame Dämpfung der Kühlgaspulsationen herbeiführt.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1(a) einen Längsschnitt eines Kompressors mit einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Dämpfung von Kühlgaspulsationen gemäß der Erfindung;

Fig. 1(b) den Querschnitt nach der Linie A-A in der Fig. 1(a);

Fig. 2(a) einen Teil-Längsschnitt einer abgewandelten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2(b) den Querschnitt nach der Linie B-B in der Fig. 2(a).

Die Fig. 1(a) zeigt einen verstellbaren Kühlgaskompressor einer Bau­ art mit winkelveränderlicher Taumelscheibe, der einen Zylin­ derblock 1 sowie ein frontseitiges Gehäuse 2 und ein rücksei­ tiges Gehäuse 3, die an die entgegengesetzten Stirnseiten des Zylinderblocks 1 jeweils dicht angeklammert sind, umfaßt. Der Zylinderblock 1 und das frontseitige Gehäuse 2 lagern drehbar eine zentrale Antriebswelle 4, auf der für eine Drehung mit dieser ein Träger 5 befestigt ist. Vom Träger 5 steht ein Tragarm 6 mit einem Endstück vor, in welchem ein Führungsschlitz 6a zur Aufnahme eines Zapfens 7 ausge­ bildet ist. Der Zapfen 7 greift gleitend in den Führungs­ schlitz 6a ein und ist mit einer drehenden Antriebsplatte 8 verbunden, die mit dem Träger 5 unter Ausführen einer Taumelbewegung drehbar ist. An der Rückseite der Antriebs­ platte 8 ist eine undrehbare Taumelscheibe 9 gehalten.

Auf der Antriebswelle 4 ist eine Muffe 10 verschiebbar ange­ bracht, die dem Druck einer Feder 11 ausgesetzt ist, so daß sie gegen die Rück- oder innere Stirnseite des drehenden Trägers 5 gepreßt wird. Von der Muffe 10 ragen zwei Stifte 10a, von denen in der Fig. 1(a) nur einer gezeigt ist, ra­ dial auf entgegengesetzten Seiten der Muffe 10 vor, um mit (nicht gezeigten) Löchern, die in der Antriebsplatte 8 ausge­ bildet sind, in Eingriff zu kommen, so daß die Taumelschei­ be 9 zu einer Taumelbewegung um die Stifte 10a zusammen mit der drehenden Antriebsplatte 8 durch die Drehung der Antriebs­ welle 4 gebracht wird.

Um die zentrale Antriebswelle 4 herum sind im Zylinderblock 1 sechs Zylinderbohrungen 1a ausgestaltet, von denen in der Fig. 1(a) nur eine gezeigt ist. Der Zylinderblock 1 und das frontseitige Gehäuse 2 wirken zur Ausbildung eines Kurbel­ kastens 2a zusammen. Wie den Fig. 1(a) und 1(b) zu entnehmen ist, ist im rückseitigen Gehäuse 3 eine ringförmige Ansaugkam­ mer 12 ausgebildet, die durch jeweilige Ansaugöffnungen 12a mit den Zylinderbohrungen 1a zu verbinden ist, so daß eine innere Ausstoßkammer 13 über die jeweiligen Ausstoßöffnun­ gen 13a mit den Zylinderbohrungen 1a in Verbindung gebracht werden kann.

In jeder der Zylinderbohrungen 1a ist ein Kolben 14 verschieb­ bar aufgenommen, der durch eine Kolbenstange 14a mit der Taumelscheibe 9 in Wirkverbindung steht, so daß eine Drehbe­ wegung der Antriebswelle 4 in eine Taumelbewegung der Taumel­ scheibe 9 durch die Antriebsplatte 8 umgewandelt wird, wo­ mit die Kolben 14 zu einer Hin- und Herbewegung in ihrer zugeordneten Zylinderbohrung 1a gebracht werden. Diese Hin- und Herbewegung eines Kolbens 14 in der Zylinderbohrung 1a bewirkt ein Ansaugen von Kühlgas von der Ansaugkammer 12 durch die zugeordnete Ansaugöffnung 12a in die Zylinderboh­ rung 1a, in der das Gas komprimiert wird. Das auf diese Weise komprimierte Gas wird von der Zylinderbohrung 1a durch ihre zugeordnete Ausstoßöffnung 13a in die Ausstoßkammer 13 abgeführt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verstell-Gaskompressor der Bauart mit winkelveränderlicher Taumelscheibe wird die Hublänge, über die der Kolben 14 sich bewegt, und damit das Hubvolumen des Kompressors in Abhängigkeit vom Druckunter­ schied zwischen einem im Kurbelkasten 2a vorherrschenden, auf den Kolben 14 auf der Seite der Kolbenstange 14a wir­ kenden Druck und einem auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens wirkenden Saugdruck verändert, wodurch eine Ände­ rung im Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 mit Bezug zur Antriebswelle 4 hervorgerufen wird. Der Druck im Kurbelka­ sten 2a wird durch eine Strömung von ausgestoßenem Kühlgas in den Kurbelkasten geregelt, wobei die Strömung ihrer­ seits durch ein (nicht gezeigtes) Magnetventil gesteuert wird, das im Ansprechen auf ein eine Änderung in der Kühl­ last der Klimaarlage wiedergebendes Steuersignal betätigbar ist.

In der Ausstoßkammer 13 sind in ihrer Anzahl den Zylinder­ bohrungen 1a entsprechende Hohlräume 13b in Gegenüberlage zu den jeweiligen Ausstoßöffnungen 13a ausgebildet. Diese Hohlräume 13b haben jeweils untereinander im wesentlichen die gleiche Größe sowie Ausgestaltung und eine Querschnitts­ fläche, die größer ist als diejenige der Ausstoßöffnungen 13a, wie der Fig. 1(a) zu entnehmen ist. In der Ausstoßkam­ mer 13 ist auch ein Auslaßkanal 13c für das komprimierte Kühlgas ausgebildet, der mit irgendeiner geeigneten Rohrlei­ tung an einen (nicht gezeigten) Kondensator der Klimaanlage angeschlossen ist. Wie die Fig. 1(b) zeigt, ist der Auslaß­ kanal 13c mit geringfügig unterschiedlichen radialen Abstän­ den von den jeweiligen Hohlräumen 13b angeordnet, wobei, wie die Fig. 1(a) erkennen läßt, der Auslaßkanal 13c und die Hohlräume 13b so gestaltet sind, daß ein relativ enger Strömungsdurchgang zwischen diesen in der Ausstoßkammer 13 gebildet wird.

Im Betrieb wird komprimiertes, aus der Zylinderbohrung 1a durch die Ausstoßöffnung 13a in die Ausstoßkammer 13 einge­ führtes Kühlgas zuerst in den zugeordneten Hohlraum 13b eingebracht. Da dieser Hohlraum 13b in seiner Querschnitts­ fläche größer ist als die Ausstoßöffnung 13a, wird das aus dieser Öffnung 13a austretende Kühlgas expandiert, weshalb dessen Pulsationen abgeschwächt oder gedämpft werden, wenn es in den Hohlraum 13b gelangt. Benachbart zur Öffnung des Auslaßkanals 13c wird dann das auf diese Weise gedämpfte Kühlgas mit anderem, auf gleichartige Weise gedämpften, von den anderen Zylinderbohrungen 1a austretenden Kühlgas ge­ mischt, um aus dem Kompressor durch den Auslaßkanal 13c aus­ gestoßen zu werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist folglich so ausgebildet und angeordnet, daß die ausgestoße­ nen Kühlgase durch eine Expansion einer Dämpfungswirkung unterliegen, bevor die Kühlgasströme miteinander in der Aus­ stoßkammer gemischt werden oder aufeinandertreffen, so daß die nach dem Zusammentreffen erzeugten Pulsationen in hohem Maß vermindert werden können. Auf diese Weise können allein durch die Ausbildung der Hohlräume 13b in der Ausstoßkammer 13, die eine äußerst einfache Ausgestaltung haben, die schäd­ lichen Pulsationen, die ansonsten zu einer äußeren Rohrleitung oder einem Kondensator übertragen werden, wirksam gedämpft werden, weshalb die Entstehung von Vibrationen und Geräu­ schen in dieser Rohrleitung und dem Kondensator, die auf die Pulsationen zurückzuführen sind, mit Erfolg reguliert bzw. unterdrückt werden kann.

Die Anordnung des Auslaßkanals 13c mit Bezug zu den Hohlräu­ men 13b bei der beschriebenen Ausführungsform ist derart, daß er auf geringfügig unterschiedlichen radialen Abständen von den jeweiligen Hohlräumen liegt. Dadurch wirkt der Aus­ laßkanal 13c dahingehend, die Möglichkeiten von schädlichen Beeinflussungen zwischen den Strömen der von den Zylinderboh­ rungen 1a ausgestoßenen Kühlgase zu vermindern.

Es ist klar, daß der Erfindungsgegenstand nicht auf die vor­ stehend beschriebene Ausführungsform begrenzt ist, sondern der Erfindungsgedanke in verschiedenen abgewandelten Ausfüh­ rungsformen verwirklicht werden kann, wofür die Fig. 2(a) und 2(b) ein Beispiel geben.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach den Fig. 2(a) und 2(b) wird jeder vom rückseitigen Gehäuse 3 gebildete Hohlraum 13b so ausgestaltet, daß die Mündung der zugeord­ neten Ausstoßöffnung 13a vollkommen umschlossen ist, wobei nahe dem Boden des Gehäuses 3 jeweils ein Durchtritt 13d vorhanden ist, der unmittelbar mit der Ausstoßkammer 13 in Verbindung steht. Wie die Fig. 2(a) zeigt, ist der Auslaß­ kanal 13c mit einem zylindrischen Vorsprung versehen, so daß ein Strömungsweg für das von der Ausstoßöffnung 13a aus­ gestoßene, zum Auslaßkanal 13c gelangende Kühlgas in seinem Verlauf in abwechselnden Richtungen umgelenkt wird, um den Dämpfungseffekt gegenüber den Pulsationen weiter zu verbes­ sern und die gegenseitige Beeinflussung der Kühlgasströme zu vermindern.

Darüber hinaus können bei den beschriebenen Ausführungsfor­ men die Hohlräume 13b mit unterschiedlichen Tiefen ausge­ bildet werden, um die nachteilige Wirkung durch die gegen­ seitige Beeinflussung oder das Zusammentreffen der Kühlgas­ ströme herabzusetzen.

Bei einem Kühlgaskompressor, bei dem ein in einer Zylinder­ bohrung komprimiertes Kühlgas durch eine Ausstoßöffnung in eine Ausstoßkammer ausgebracht wird, ist eine Mehrzahl von dämpfenden Hohlräumen in der Ausstoßkammer ausgebildet, von denen ein jeder einer Ausstoßöffnung derart gegenüberliegt, daß das aus der Ausstoßöffnung austretende Kühlgas in den Hohlraum eingeführt wird.

Claims (5)

1. Kühlgaskompressor mit einer Mehrzahl von in diesem ausgebildeten Zylinderbohrungen (1a), wobei jede Zylinderbohrung (1a) über eine Ausstoßöffnung (13a) mit einer Ausstoßkammer (13) verbindbar ist und ein in jeder Zylinderbohrung (1a) komprimiertes Kühlgas über die Ausstoßkammer (13) durch einen Auslaßkanal (13c) ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßkammer (13) eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Hohlräumen (13b) aufweist, von denen jeder einer Ausstoßöffnung (13a) gegenüberliegt und eine Querschnittsfläche aufweist, die größer ist als diejenige einer zugeordneten Ausstoßöffnung (13a), so daß das von den Zylinderbohrungen (1a) ausgestoßene Kühlgas zunächst in den Hohlräumen (13b) aufgefangen wird und anschließend über die Ausstoßkammer (13) unmittelbar durch den Auslaßkanal (13c) abströmt.

2. Kühlgaskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (13c) mit unterschiedlichen radialen Abständen zu den Hohlräumen (13b) angeordnet ist.

3. Kühlgaskompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Ausstoßöffnung (13a) und dem Auslaßkanal (13c) gebildete Strömungsweg des Kühlgases in seinem Verlauf in abwechselnden Richtungen umgelenkt ist.

4. Kühlgaskompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (13b) gleiche Größe und Ausgestaltung aufweisen.

5. Kühlgaskompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (13b) unterschiedlich tief ausgebildet sind.