DE60032080T2 - Schwingungsdämpfungseinrichtung und Fluidverbindung - Google Patents

Description

• Starre Verbindungen zwischen Konstruktionselementen in einem mechanischen System können ein Weg für die Vibrationsausbreitung zwischen Elementen sein. Eine Anordnung, bei der dies auftreten kann, ist ein Kältesystem-Kühlaggregat, bei dem ein Verdichter an einem Wärmetauscher durch eine starre Verbindung angebracht ist, die als Fluidweg zwischen den Elementen dient.
• Schraubenverdichter, insbesondere verzahnte Verdichter mit hoher Geschwindigkeit, erzeugen hohe Ausmaße von in der Konstruktion getragener Energie in einem Frequenzbereich, in dem Komponenten der Systeme, in denen diese typischerweise Anwendung finden, äußerst ansprechend sind. Dies führt häufig zu inakzeptabel hohen abgestrahlten Schallpegeln sowohl von dem Verdichter als auch den starr angebrachten Systemkomponenten. Dieses Problem stellt sich insbesondere bei Verdichtern, die für die direkte Montage an einer Wärmetauscherhülle ausgebildet sind, so dass der Verdichter durch einen sich direkt von der Hülle weg erstreckenden Flansch vollständig abgestützt ist. Der Grund hierfür besteht darin, dass diese Verbindung tendenziell Energie von dem Verdichter in sehr effizienter Weise zu der Wärmetauscherhülle überträgt. Eine Reduzierung dieser Übertragung durch herkömmliche Mittel, wie z.B. elastomere, Federn oder wendelförmige Federn, ist aufgrund der gegensätzlichen Erfordernisse, die hinsichtlich der Verbindung vorhanden sind, sehr schwierig. Im Spezielleren muss die Verbindung das Kühlmittel hermetisch einschließen, dem Betriebsdruck in dem System standhalten und von der Konstruktion her robust sein, insbesondere wenn die Verbindung die einzige Abstützeinrichtung für den Verdichter darstellt. Darüber hinaus sind die Platzerfordernisse häufig sehr beengt, da die Minimierung der Bausteingröße von kritischer Bedeutung ist.
• Die US 2 126 706 , von der sich die Hauptansprüche abheben, offenbart ein System zum Verbinden von zwei Rohren. Das System weist ein Gummi-Trennelement auf, das auf zwei Metallelemente aufvulkanisiert ist und zwischen diesen angeordnet ist. Die Metallelemente können mit Flanschen an den Rohren verbunden sein. Eine Bohrung in dem Gummi-Trennelement definiert einen Fluidweg zwischen den Metallelementen. Ein Auskleidungselement kann den Fluidweg der art auskleiden, dass es relativ zu mindestens einem der Metallelemente beweglich ist.
• Die EP-A-0 208 128 offenbart verschiedene Anordnungen zum flexiblen Verbinden von Rohren unter Verwendung von federnd nachgiebigen Elementen. Die federnd nachgiebigen Elemente sind Gas ausgesetzt, das von einem der verbundenen Rohre zu dem anderen Rohr strömt.
• Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System geschaffen, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist.
• Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System geschaffen, wie es in Anspruch 3 beansprucht ist.
• Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich im Wesentlichen um einen separaten Einsatz, der zwischen zwei Flanschen angebracht ist und einen Fluidweg schafft. Ein flexibles Metallrohr wirkt vorzugsweise als Feder zum Isolieren von Vibrationen, während es gleichzeitig einen Bereich des Fluidwegs bildet und dadurch das Kühlmittel vollständig einschließt. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel kann somit integriert werden, ohne dass irgendwelche größere Ausbildungsveränderungen erforderlich sind. Ein Stück aus elastomerem Material, wie z.B. Gummi oder Neopren, ist vorzugsweise radial außerhalb von dem Metallrohr sowie zwischen einem Paar von Metall-Belastungsplatten angeordnet. Die beiden Platten werden dazu verwendet, die Flansche der zu koppelnden Elemente zusammen zu halten, während der Elastomer aufgrund seiner Abstützwirkung des Gewichts von einem der Elemente, d.h. dem Verdichter, zusammengedrückt wird.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung von Wärmetauscher-Vibration aufgrund der Verdichteraktivität in einem Kältesystem oder einem Klimaanlagensystem.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung von in der Konstruktion transportiertem Schall, der aus dem Verdichterbetrieb resultiert.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung der Schallabstrahlung insgesamt von einem Kühlaggregat.
• Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer axial kompakten Vibrations-Trenneinrichtung. Diese Ziele und weitere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, wie dies im Folgenden noch deutlich wird.
• Im Großen und Ganzen wird eine ringförmige Trenneinrichtung geschaffen, die ein Metallrohr oder einen Metallkanal aufweist, das bzw. der als Feder wirkt und dabei einen Strömungsweg bildet, und die ferner ein federnd nachgiebiges Element aufweist, das sich zwischen zwei Belastungsplatten befindet und das Gewicht von einem der zu koppelnden Elemente abstützt, wobei das Metallrohr oder der Metallkanal als Feder für die Übertragung von Vibration wirkt.
• Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung von dieser in Verbindung mit den Begleitzeichnungen Bezug genommen; darin zeigen:
• 1 eine Schnittdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das für eine Vibrations-Trennung sowie eine Fluidverbindung zwischen einem Verdichter und einem Wärmetauscher sorgt; und
• 2 eine partielle Schnittdarstellung eines modifizierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
• In den 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen einen Kühlmittelverdichter, wie z.B. einen Schraubenverdichter, und das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Wärmetauscher, wie z.B. einen Kühler oder Verdampfer eines Kühlsystems oder eines Klimaanlagensystems. Der Verdichter 10 weist eine ringförmige Nut 10-1 auf, in der ein O-Ring 11 aufgenommen ist. Der Kühler 12 besitzt einen Flansch 12-1 mit einer ringförmigen Nut 12-2, in der ein O-Ring 13 aufgenommen ist.
• Wie insbesondere unter Bezugnahme auf 1 erkennbar ist, befindet sich der Verdichter 10 in Eingriff mit einem ringförmigen Metallring 20, der über einem elastomeren Element 30 liegt, und wird von diesem abgestützt. Das ringförmige Element 30 kann aus zwei halbkreisförmigen Elementen oder aus einem einzigen Element mit einem radialen Schlitz gebildet sein, um eine Handhabung für die Montage zu ermöglichen. Das elastomere Element 30 liegt über einem ringförmigen Metallring 40, der wiederum über dem Flansch 12-1 angeordnet ist. Ein gewelltes Rohr 80 befindet sich innerhalb der Elemente 20, 30 und 40 und wird von diesen umgeben. Das Rohr 80 ist in fluiddichter Weise mit den Elementen 20 und 40 verschweißt oder in einer anderen geeigneten Weise an diesen befestigt. Alternativ hierzu kann das Rohr 80 auch in integraler Weise mit dem Element 20 und/oder 40 ausgebildet sein. Auch kann das Element 20 in integraler Weise mit dem Verdichter 10 ausgebildet sein und/oder das Element 40 kann in integraler Weise mit dem Flansch 12-1 ausgebildet sein, wodurch die Notwendigkeit für die O-Ringe 11 und/oder 13 sowie die Nuten zum Aufnehmen von diesen eliminiert würde. Die Elemente 20 und 40 sowie der Flansch 12-1 weisen eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Bohrungen 20-1, 40-1 bzw. 12-3 auf, in denen elastomere Hülsen 22, 23 bzw. 24 angeordnet sind. Eine ringförmige Stahlplatte 60 ist in dem Sinn massiv, dass sie sich beim Festschrauben nicht biegt und eine große Oberfläche für die Berührung mit dem elastomeren Element 50 schafft. Das ringförmige Element 50 ist aus einem elastomeren Material, wie z.B. Gummi oder Neopren, hergestellt und kann aus zwei oder mehr partiellen kreisförmigen Elementen oder aus einem einzigen Element mit einem radialen Schlitz zur Ermöglichung der Montage gebildet sein. In Umfangsrichtung voneinander beabstandete Bolzen 70 erstrecken sich der Reihe nach durch die Bohrungen 60-1, 50-1, 24-1, 23-1, 30-1, 20-1 in den Elementen 60, 50, 24, 23, 30 bzw. 20, bevor sie in eine Gewindebohrung 10-2 in dem Verdichter 10 eingeschraubt sind.
• Die Bolzen 70 werden in einem Ausmaß festgezogen, dass die Elemente 20, 30, 40, 12-1 und 50 zwischen dem Verdichter 10 und der Platte 60 in innigen Kontakt miteinander gepresst werden. Somit schafft der O-Ring 11 eine Fluiddichtung zwischen dem Verdichter 10 und der Platte 20. In ähnlicher Weise schafft der O-Ring 13 eine Fluiddichtung zwischen dem Kühleinrichtungsflansch 12-1 und der Platte 40. Das Rohr 80 schützt das Element 30 vor einer Aussetzung gegenüber dem Kühlmittel oder einem anderen Fluid, das zwischen dem Wärmetauscher 12 und dem Verdichter 10 strömt. Während das Rohr 80 in integraler Weise mit den Elementen 20 und 40 ausgebildet ist, verbindet es die Elemente 20 und 40 aufgrund seiner Wellungen 80-1 in flexibler Weise, so dass es in Bezug auf die Übertragung von Vibrationen in der Art einer Feder wirkt. Der einzige andere Kon takt von Metall zu Metall besteht bei den Köpfen der Bolzen 70, die mit der Platte 60 in Berührung stehen, sowie bei der Einschraubung der Bolzen 70 in die Gewindebohrungen 10-2, wobei dieser Übertragungsweg jedoch durch das elastomere Element 30, das das Gewicht des Verdichters 10 abstützt, sowie durch das elastomere Element 50 unterbrochen wird, das durch das Einschrauben der Bolzen 70 in die Gewindebohrungen 10-2 zwischen der Platte 60 und dem Flansch 12-1 zusammengedrückt wird.
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die axiale Trennung des Verdichters 10 und des Wärmetauschers 12 lediglich durch die Dicke der Elemente 20, 30 und 40 erhöht wird, die üblicherweise in der Größenordnung von 19,1 mm (0,75 inch) oder 20 mm liegt. Ferner schafft das elastomere Element 30 in effektiver Weise eine vibrationsmäßige Trennung zwischen dem Verdichter 10 und dem Wärmetauscher 12, wobei es eine extreme Dämpfungswirkung schafft, da es das Gewicht des Verdichters 10 abstützt und aufgrund des Festziehens der Bolzen 70 weiterer Kompression sowie einer daraus resultierenden Dämpfungswirkung ausgesetzt ist.
• Unter Bezugnahme nunmehr auf 2 ist das gewellte Rohr 80 durch ein ringförmiges Rohrelement 180 ersetzt worden, das in einem Festsitz in seiner Position angebracht ist. Die Platte 120 entspricht der Platte 20, hat jedoch eine kleine, radial verlaufende Umfangslippe 120-2 sowie eine umfangsmäßige Aussparung 120-3 zum Aufnehmen eines O-Rings 121. Die Platte 140 entspricht der Platte 40, hat jedoch eine innen radial verlaufende Umfangslippe 140-2 und eine umfangsmäßige Aussparung 140-3 zum Aufnehmen eines O-Rings 141. Die übrige Konstruktion der 2 ist die gleiche wie in 1.
• Wie bereits erwähnt wurde, ist das rohrförmige Element 180 in einem Festsitz in seiner Position angeordnet. Im Spezielleren kann das Element 180 ausreichend gekühlt werden, so dass es sich durch die Öffnung hindurch führen lässt, die durch die Lippe 120-2 gebildet ist, und sich derart in seiner Position anordnen lässt, dass es bei Erreichen der Umgebungstemperatur in einem Festsitz sowie in Dichtungseingriff mit den O-Ringen 121 und 141 angeordnet ist. Obwohl ein Kontakt von Metall zu Metall zwischen dem rohrförmigen Element 180 und den Platten 120 und 140 vorhanden ist, ist das rohrförmige Element 180 innerhalb der Begrenzungen der Lippen 120-2 und 140-2 relativ zu den Platten 120 und 140 zur Ausführung einer relativen axialen Bewegung in der Lage, so dass wirkungsmäßig in Relation zu der Übertragung von Vibrationen eine federnd nachgiebige Verbindung zwischen dem Element 180 und den Elementen 120 und 140 vorhanden ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1 kann die Platte 120 in den Verdichter 10 integriert sein und/oder die Platte 140 in den Flansch 12-1 integriert sein.
• Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung speziell dargestellt und beschrieben worden sind, erschließen sich den Fachleuten weitere Änderungen. Zum Beispiel hat die Beschreibung speziell auf ein Kühlaggregat Bezug genommen, jedoch ist sie auch bei anderen Fluidverbindungen anwendbar, wie z.B. bei Fluid-Rohrleitungen. Es besteht daher die Absicht, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims (8)

1. System mit einem ersten (10) und einem zweiten (12) Konstruktionselement sowie mit einer Trennvorrichtung und einer Fluidverbindung, wobei bei dem System eine Fluidverbindung zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (12) Konstruktionselement erforderlich ist, und wobei die Trennvorrichtung und die Fluidverbindung das erste (10) und das zweite (12) Konstruktionselement in Fluidverbindung miteinander bringen: wobei die Vorrichtung und die Verbindung Folgendes aufweisen: eine erste starre Platte (20) mit einer darin ausgebildeten Öffnung und mit einer ersten Seite; eine zweite starre Platte (40) mit einer darin ausgebildeten Öffnung und mit einer ersten Seite; ein federnd nachgiebiges Element (30), das zwischen der ersten Seite der ersten Platte (20) und der ersten Seite der zweiten Platte (40) angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, die mit den Öffnungen in der ersten (20) und der zweiten (40) Platte ausgefluchtet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Konstruktionselement (10) von dem zweiten Konstruktionselement (12) abgestützt wird, und dass die Vorrichtung und die Verbindung Folgendes aufweisen: ein flexibles Element (80), das sich in den Öffnungen in der ersten (20) und der zweiten (40) Platte sowie in dem federnd nachgiebigen Element (30) befindet und diese auskleidet sowie in fluiddichter Beziehung an der ersten (20) und der zweiten (40) Platte befestigt ist und einen Bereich eines Fluidweges zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (12) Konstruktionselement bildet.
2. System nach Anspruch 1, wobei das flexible Element (80) ein gewelltes Metallrohr ist.
3. System mit einem ersten (10) und einem zweiten (12) Konstruktionselement sowie einer Trennvorrichtung und einer Fluidverbindung, wobei bei dem System eine Fluidverbindung zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (12) Konstruktionselement erforderlich ist und wobei die Trennvorrichtung und die Fluidverbindung das erste (10) und das zweite (12) Konstruktionselement in Fluidverbindung miteinander bringen; wobei die Vorrichtung und die Verbindung Folgendes aufweisen: eine erste starre Platte (120) mit einer darin ausgebildeten Öffnung und mit einer ersten Seite; eine zweite starre Platte (140) mit einer darin ausgebildeten Öffnung und mit einer ersten Seite; ein federnd nachgiebiges Element (30), das sich zwischen der ersten Seite der ersten Platte (120) und der ersten Seite der zweiten Platte (140) befindet und eine Öffnung aufweist, die mit den Öffnungen in der ersten (120) und der zweiten (140) Platte ausgefluchtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Konstruktionselement (10) durch das zweite Konstruktionselement (12) abgestützt wird; und dass die Vorrichtung und die Verbindung Folgendes aufweisen: ein rohrförmiges Element (180), das sich in den Öffnungen in der ersten (120) und der zweiten (140) Platte und in dem federnd nachgiebigen Element (30) befindet und diese auskleidet sowie an der ersten (120) und der zweiten (140) Platte in fluiddichter Beziehung befestigt ist und in einem Festsitz in die Öffnungen der ersten (120) und der zweiten (140) Platte gepasst ist, um dadurch eine Relativbewegung zwischen dem rohrförmigen Element (180) sowie der ersten (120) und der zweiten (140) Platte in Richtung der Längsachse des rohrförmigen Elements (180) zu ermöglichen, wobei das rohrförmige Element (180) einen Bereich eines Fluidweges zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (12) Konstruktionselement bildet.
4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiterhin mit einer Einrichtung zum Befestigen des ersten (10) und des zweiten (12) Konstruktionselements aneinander unter Zwischenanordnung der Trennvorrichtung.
5. System nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum Befestigen Folgendes aufweist: einen Flansch (12-1) mit umfangsmäßig voneinander beabstandeten Öffnungen (12-3) in dem zweiten Konstruktionselement (12); Gewindeöffnungen (10-2) in dem ersten Konstruktionselement (10); Bohrungen (20-1, 30-1, 40-1) in der ersten (20) und der zweiten (40) starren Platte und dem federnd nachgiebigen Element (30); wobei die Öffnungen in dem Flansch (12-1) und die Gewindeöffnungen (10-2) sowie die Bohrungen (20-1, 30-1, 40-1) in der ersten (20) und der zweiten (40) starren Platte sowie in dem federnd nachgiebigen Element (30) derart ausgefluchtet sind, dass Bolzen (20) durch die Öffnungen (12-3) in dem Flansch (12-1) und die Bohrungen (20-1, 30-1, 40-1) in der ersten und der zweiten starren Platte sowie in dem federnd nachgiebigen Element hindurch geführt werden können und in die Gewindeöffnungen (10-2) eingeschraubt werden können.
6. System nach Anspruch 5, wobei die Bohrungen (20-1, 40-1) in der ersten (20) und der zweiten (40) starren Platte mit federnd nachgiebigen Hülsen (22, 24) ausgekleidet sind.
7. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die erste starre Platte (20) ferner eine zweite Seite aufweist, wobei die zweite Seite zum Zusammenwirken mit dem ersten Konstruktionselement (10) in fluiddichter Beziehung ausgebildet ist; und wobei die zweite starre Platte (40) ferner eine zweite Seite aufweist, wobei die zweite Seite zum Zusammenwirken mit dem zweiten Konstruktionselement (12) in fluiddichter Beziehung ausgebildet ist.
8. System nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 7, wobei das federnd nachgiebige Element (30) ein elastomeres Element ist.