DE3903054C2 - Rotationskolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotationskolbenverdichter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Rotationskolbenverdichter der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt (DE 36 23 825 A1). Sie ent­ halten einen kreisförmigen Drehkolben, der in einer elliptischen Bohrung in einem Zylinder drehbar angeordnet ist und eine Mehrzahl von radial beweg­ lichen Schiebern in gleitender Anlage mit der Innenwandung des Zylinders trägt. Solche Rotationskolbenverdichter finden beispielsweise in Klimaanlagen Anwen­ dung. Sie enthalten einen Verdichterblock, in dem ein Kühlmittel verdichtet wird. Der Verdichterblock des Rotationskolbenverdichters weist ferner ein vor­ deres und ein hinteres Seitenteil auf, die an den einander gegenüberliegen­ den Stirnseiten des Zylinders angeordnet sind und gemeinsam mit dem Zylinder einen Arbeitsraum bilden. Der Verdichterblock ist von einem im wesentlichen becherförmigen Gehäuse und einem vorderen Kopf umgeben. Eine Mehrzahl von Spannbolzen verlaufen durch einander entsprechende Bohrungen im vorderen Kopf, im vorderen Seitenteil, im Zylinder und im hinteren Seitenteil und sind mit dem Gehäuse verschraubt. Dabei stehen der vordere Kopf mit dem vorderen Sei­ tenteil und das Gehäuse mit dem hinteren Seitenteil in Kontakt.

Der Drehkolben des Verdichterblocks wird über eine Antriebswelle angetrie­ ben. Die Antriebswelle ist in zwei axial ausgerichteten Bohrungen im vorde­ ren und im hinteren Seitenteil mittels zweier in den Bohrungen enthaltener Lager drehbar gelagert. Die Bohrung im hinteren Seitenteil ist von einer Hochdruckseite dadurch vor einem Flüssigkeitsaustausch geschützt, daß sie von einer Abdeckung, die mittels eines O-Rings am hinteren Seitenteil be­ festigt ist, verdeckt wird.

Die beschriebene Verbindung des Verdichterblocks mit dem vorderen Kopf und dem Gehäuse mittels Spannbolzen ist vorteilhaft, weil die Vibration des Verdichterblocks als solche reduziert werden kann. Allerdings hat eine sol­ che Verbindung den Nachteil, daß die Vibration des Verdichterblocks über die Spannbolzen und die sich berührenden entsprechenden Oberflächen auf das Gehäuse übertragen werden, was dazu führt, daß das Gehäuse in Resonanz mit dem Verdichterblock schwingt und auf diese Weise ein unangenehmes Geräusch verursacht.

Bekannt ist auch ein einem gattungsgemäßen Rotationskolbenverdichter ähnlicher Verdichter (DE 24 22 314 A1), bei dem ein ausschließlich aus elastischem Ma­ terial, nämlich aus Gummi bestehendes Dämpfungsteil zwischen dem Verdichter­ block und dem vorderen Kopf angeordnet ist. Dieses Dämpfungsteil dient zur Verringerung der von dem Verdichterblock auf den vorderen Kopf und somit auf das ganze Gehäuse übertragenen Schwingungen. Das Dämpfungsteil ist je­ doch sowohl hoher Temperatur als auch hohem, ungleichmäßig auf das Dämpfungs­ teil einwirkendem Druck ausgesetzt. Diese sich gegenseitig verstärkenden Einwirkungen führen zu einem starken Verschleiß dieses Dämpfungsteiles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Rotationskol­ benverdichter so auszugestalten und weiterzubilden, daß die Übertragung von Vibrationen vom Verdichterblock auf den vorderen Kopf und das Gehäuse mög­ lichst verschleißfrei vermieden wird.

Der erfindungsgemäße Rotationskolbenverdichter löst die zuvor aufgezeigte Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Dadurch, daß mit dem Dämpfungsteil an der Kontaktfläche zwischen dem vorderen Kopf und dem Verdichterblock und/oder zwischen dem Verdichterblock und dem Gehäuse die Vibrationen des Verdichterblocks weder auf den vorderen Kopf, noch auf das Ge­ häuse übertragen werden, werden erhebliche Geräusche vermieden. Da das Dämp­ fungsteil aus einem Paar von äußeren Schichten aus Metall und lediglich einer inneren, zwischenliegenden Schicht aus elastischen Material besteht, wird das regelmäßig wärmeempfindlichere elastische Material durch die im Verdichter­ block auftretenden Temperaturen von 100°C und mehr nicht so stark beein­ trächtigt wie im Stand der Technik. Das liegt nicht nur daran, daß die äuße­ ren Schichten aus Metall eine unmittelbare Übertragung von Kontaktwärme auf das elastische Material verhindern, sondern auch daran, daß die äußeren Schichten aus Metall die auftretenden Kräfte im Dämpfungsteil gleichmäßig verteilen.

Das bei einem reinen Dämpfungsteil aus elastischem Material im wesentlichen durch das kombinative Wirken von Druck und Hitze eintretende schnelle Ermü­ den des elastischen Materials wird somit bei dem erfindungsgemäß eingesetz­ ten Dämpfungsteil weitgehend verhindert.

In einer weiter verbesserten Ausführung ist neben dem Dämpfungsteil am hinte­ ren Seitenteil zusätzlich ein Dichtungsteil vorgesehen, wobei das Dichtungs­ teil in das Dämpfungsteil integriert ist. Die Anzahl der notwendigen Kompo­ nenten des Rotationskolbenverdichters wird hier durch die Integration des Dichtungsteils mit dem Dämpfungsteil nicht erhöht. Bevorzugt ist dabei weiter eine Verstärkung aus Metall im Dichtungsteil.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungs­ beispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Rotationskolbenver­ dichters,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gegenstand aus Fig. 1 entlang der Linie A-A,

Fig. 3 in Frontansicht ein Dämpfungsteil des Rotationskolbenver­ dichters,

Fig. 4 im Querschnitt einen Teil des Dämpfungsteils,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines er­ findungsgemäßen Rotationskolbenverdichters,

Fig. 6 eine Ansicht eines kombinierten Dämpfungs- und Dichtungsteils und

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Gegenstand aus Fig. 6 entlang der Linie B-B.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Rotationskolbenverdichters. Zum Rotationskolbenverdichter gehört ein Verdichterblock 1 mit einem Zylinder 2 mit einer im wesentlichen ellipti­ schen Bohrung, einem vorderen und einem hinteren Seitenteil 3a, 3b, welche an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Zylinders 2 angebracht sind, und einem kreisförmigen Drehkolben 5, der konzentrisch und fest auf einer Antriebswelle 4 befestigt und drehbar in der im wesentlichen ellip­ tischen Bohrung im Zylinder 2 gelagert ist, wobei diametral einander ge­ genüberliegende Teile des Drehkolbens 5 nahe an die Innenwandung des Zy­ linders 2 heranreichen.

Die Antriebswelle 4 ist drehbar in zwei Lagern 8a, 8b gelagert, die wiederum in zwei Bohrungen 7a, 7b im vorderen und im hinteren Seiten­ teil 3a, 3b befestigt sind. Die Antriebswelle 4 ist an ihrem einen Ende mit einer nicht dargestellten elektromagnetischen Kupplung verbunden, die ihrerseits mit einem Antriebsmotor in Verbindung steht. Das andere Ende der Antriebswelle 4 befindet sich in der Bohrung 7b im Seitenteil 3b. Die Bohrung 7b ist vor einem Flüssigkeitsaustausch mit einer Hochdruck­ kammer 9 durch eine Abdeckung 10 hermetisch abgeriegelt, wobei die Ab­ deckung 10 am hinteren Seitenteil 3b unter Zwischenlage eines zwischen der Abdeckung 10 und dem hinteren Seitenteil 3b befindlichen O-Ringes 11 fest angebracht ist.

Der Drehkolben 5 weist eine Mehrzahl von im wesentlichen radial verlau­ fenden Schlitzen 12 auf, in denen eine entsprechende Anzahl von nicht dargestellten verschiebbaren Schiebern enthalten ist. Während des Ver­ dichtungsvorganges werden die Schieber radial nach außen gedrückt, so daß sie die Innenwandung des Zylinders 2 berühren. Der Andruck erfolgt zum einen durch Gegendruck, der in einer unterhalb des entsprechenden Schlitzes 12 liegenden Gegendruckkammer 14 erzeugt wird und zum anderen durch eine Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Drehkolbens 5. Die auf diese Weise nach außen strebenden Schieber verschieben sich in glei­ tender Anlage entlang der Innenwandung des Zylinders 2.

Der Verdichterblock 1 weist ferner zwei Auslaßrohre 15a, 15b auf, die mit Auslaßenden zweier nicht dargestellter Auslaßöffnungen fest verbunden sind, um ein Kühlmittel in die am hinteren Ende des Rotationskolbenver­ dichters liegende Hochdruckkammer 9 zu führen. Innerhalb der Hochdruck­ kammer 9 wird Öl vom Kühlmittel getrennt, indem das Kühlmittel aus den Auslaßrohren 15a, 15b gegen die innere Oberfläche des hinteren Teils des Rotationskolbenverdichters gepreßt wird. Der Verdichterblock 1 ist mit einem vorderen Kopf 20 und einem Gehäuse 21 mittels einer Mehrzahl von Spannbolzen 25a bis 25f derart verbunden, daß der Verdichterblock 1 vom vorderen Kopf 20 und dem Gehäuse 21 geschlossen wird, wobei jeweils das vordere und das hintere Seitenteil 3a, 3b in Kontakt mit dem vorderen Kopf 20 und dem Gehäuse 21 stehen.

Der vordere Kopf 20 weist einen Ansaugdurchlaß 22 auf, der mit einer im vorderen Kopf 20 liegenden Niederdruckkammer 23 verbunden ist. Das Ge­ häuse 21 weist eine Auslaßöffnung 24 auf, die mit der zwischen dem Ver­ dichterblock 1 und dem Gehäuse 21 liegenden Hochdruckkammer 9 verbunden ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sechs Spannbolzen 25a bis 25f vorhanden. Der vordere Kopf 20 weist sechs Bohrungen 26 in gleichmäßigen Winkelabständen auf. In gleicher Weise haben auch das vordere Seitenteil 3a, der Zylinder 2 und das hintere Seitenteil 3b entsprechende Bohrungen 27, 28, 29 welche mit den Bohrungen 26 im vorderen Kopf 20 fluchten. Das Ge­ häuse 21 weist sechs Gewindebohrungen 30 auf, die ebenfalls mit den Boh­ rungen 26 bis 29 fluchten. Im zusammengebauten Zustand des Rotationskol­ benverdichters sind die Spannbolzen 25a bis 25f durch die Bohrungen 26, 27, 28 und 29 in die Gewindebohrungen 30 im Gehäuse 21 eingeschraubt.

Im dargestellten Ausführungbeispiel sind zwei identische, im wesentlichen ringförmige Dämpfungsteile 31a, 31b zwischen dem vorderen Kopf 20 und dem vorderen Seitenteil 3a bzw. zwischen dem hinteren Seitenteil 3b und dem Gehäuse 21 angeordnet.

Eines der Dämpfungsteile 31b, das im hinteren Bereich des Rotationskol­ benverdichters angeordnet ist, ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Fig. 3 zeigt das herausgelöste Dämpfungsteil 31b, dessen Form sich für die Befestigung zwischen dem hinteren Seitenteil 3b und dem Gehäuse 21 eignet. Dazu weist das Dämpfungsteil 31 eine große mittige Öffnung 32 zur Aufnahme der Abdeckung 10 und sechs um die mittige Öffnung 32 herum angeordnete kleine Löcher 33a bis 33f auf, die für die Aufnahme der Spannbolzen 25a bis 25f ebenfalls in gleichen Winkelabständen angeordnet sind. Das Dämpfungsteil 31b ist ein Laminat, dessen innere Schicht 34 aus elastischem Material und dessen zwei äußeren Schichten 35, 35 aus Metall, wie z. B. Stahl oder Aluminium bestehen. Die äußeren Schich­ ten 35, 35 überdecken die innere elastische Schicht 34 auf beiden entgegen­ gesetzten Oberflächen, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Analog dazu weist das Dämpfungsteil 31a, welches zwischen dem vorderen Kopf 20 und dem vorderen Seitenteil 3b angeordnet ist, ebenfalls eine große mittige Öffnung und sechs kleine Löcher in der dem Dämpfungsteil 31b entsprechenden Anordnung auf.

Mit Verwendung der Dämpfungsteile 31a, 31b wird die vom Verdichterblock 1 erzeugte Vibration im wesentlichen von den Dämpfungsteilen 31a, 31b aufge­ nommen, bevor sie auf den vorderen Kopf 20 und das Gehäuse 21 übertragen wird. Das führt dazu, daß eine wesentliche Lärmverminderung erreicht werden kann. Es wurde experimentell festgestellt, daß die größte Lärmverminderung erreicht wird, wenn die Dämpfungsteile 31a, 31b eine Stärke zwischen 0,1 mm und 0,4 mm aufweisen.

Obwohl in der zuvor beschriebenen Anordnung die Dämpfungsteile 31a, 31b so­ wohl zwischen dem vorderen Kopf 20 und dem vorderen Seitenteil 3a als auch zwischen dem hinteren Seitenteil 3b und dem Gehäuse 1 angeordnet sind, kann eine wesentliche Lärmverminderung auch dann erreicht werden, wenn auf eines der Dämpfungsteile 31a oder 31b verzichtet wird.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Dichtungsteil und ein Dämpfungsteil miteinander inte­ griert ausgeführt sind. Durch eine solche integrale Verbindung werden gleichzeitig eine Dämpfung zwischen dem hinteren Seitenteil 3b des Ver­ dichterblocks 1 und dem Gehäuse 21 und eine Abdichtung zwischen dem hinteren Seitenteil 3b und der Abdeckung 10 erreicht. Bei dieser Ausfüh­ rungsform sind sechs Dämpfungsteile 31b an ein ringförmiges Dichtungsteil 38 derart integral angeformt, daß sie radial nach außen weisen. Die Dämp­ fungsteile 31b sind in gleichen Winkelabständen auf dem Umfang des Dich­ tungsteils 38 angeordnet und enthalten jeweils Löcher 33a bis 33f zur Aufnahme der Spannbolzen 25 von denen nur einer in Fig. 5 mit dem Be­ zugszeichen 25a dargestellt ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, hat jedes der Dämpfungsteile 31b eine laminierte Struktur, die eine innere Schicht 34 aus elastischem Material und zwei äußere Schichten 35 aus Metall umfaßt, die die innere elastische Schicht 34 auf beiden Seiten überdecken. Ander­ erseits enthält das Dichtungsteil 38 eine in das nachgiebige Material des Dichtungsteils 38 eingebettete als ringförmige Scheibe ausgeführte Ver­ stärkung 39. Das Material des Dichtungsteils 38 ist das gleiche, wie die innere nachgiebige Schicht 34 jedes der Dämpfungsteile 31b.

Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Dämpfungsteile 31b zwischen dem hinteren Seitenteil 3b des Verdichterblocks 1 und dem Gehäuse 21 ange­ ordnet, während das Dichtungsteil 38 zwischen dem hinteren Seitenteil 3b und der Abdeckung 10 angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung werden gleichzeitig ein Dämpfungseffekt und ein Abdichtungseffekt erreicht. Durch die integrale Anordnung der Dämpfungsteile 31b und des Dichtungs­ teils 38 erhöht sich die Anzahl der Komponenten des Verdichters nicht. Diese integrale Anordnung beim zweiten Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel vorteilhaft, weil das Dichtungsteil 38 aus dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem zentralen Bereich korres­ pondiert, der als Ergebnis der besonderen Formgebung der mittigen Öff­ nung 32 entfallen kann, wenn das Dämpfungsteil 31b für das erste Aus­ führungsbeispiel produziert wird. Dementsprechend verringert sich auch der Materialverbrauch.

Wie aus Fig. 1 schließlich hervorgeht, ist der Verdichter mit zwei Dämp­ fungsteilen 52, die jeweils zwischen einem Träger 51 und einem von zwei Füßen 50a, 50b angeordnet sind, auf dem Träger 51 befestigt. Dabei ist der Fuß 50a am vorderen Kopf 20 und der Fuß 50b am Gehäuse 21 befestigt. Mit einer solchen Anordnung der Dämpfungsteile 52 wird die Übertragung von Vibrationen vom Rotationskolbenverdichter oder einer Maschine auf den Träger 51 und damit eine störende Geräuschentwicklung vermieden.

Claims (3)

1. Rotationskolbenverdichter mit einem Verdichterblock (1), mit einem Dreh­ kolben (5) mit einer Mehrzahl von radial beweglichen Schiebern, mit einem Zylinder (2) und mit an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Zy­ linders (2) angebrachten vorderen und hinteren Seitenteilen (3a, 3b), wobei der Drehkolben (5) mit einer Antriebswelle (4) drehbar in Bohrungen (7a, 7b) der Seitenteile (3a, 3b) gelagert ist, mit einem an einer Berührungsfläche des vorderen Seitenteils (3a) anliegenden vorderen Kopf (20) und mit einem im wesentlichen becherförmigen Gehäuse (21), wobei in dem Gehäuse (21) der Verdichterblock (1) angeordnet ist und mit einer Berührungsfläche des hin­ teren Seitenteils (3b) an dem Gehäuse (21) anliegt und das offene Ende des becherförmigen Gehäuses (21) von dem vorderen Kopf (20) verschlossen ist, und wobei der vordere Kopf (20), der Verdichterblock (1) und das becherför­ mige Gehäuse (21) durch mehrere Spannbolzen (25a bis 25f) miteinander ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der Berührungs­ flächen zwischen dem vorderen Seitenteil (3a) und dem vorderen Kopf (20) bzw. zwischen dem hinteren Seitenteil (3b) und dem Gehäuse (21) ein Dämpfungsteil (31a, 31b) angeordnet ist und das Dämpfungsteil (31a, 31b) eine innere Schicht (34) aus elastischem Material und ein Paar von äußeren Schichten (35) aus Metall aufweist, die die innere, elastische Schicht (34) überdecken.

2. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem hinteren Seitenteil (3b) und einer die Bohrung (7b) für die Lagerung der Antriebswelle (4) verschließenden Abdeckung (10) ein Dichtungs­ teil (38) vorgesehen ist und das Dichtungsteil (38) und das Dämpfungsteil (31b) miteinander integriert ausgeführt sind.

3. Rotationskolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (38) aus elastischem Material besteht, in das eine Ver­ stärkung (39) aus Metall eingebettet ist.