EP1864021A1 - Kältemittelkompressor - Google Patents

Kältemittelkompressor

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Publication number
EP1864021A1
EP1864021A1 EP06725446A EP06725446A EP1864021A1 EP 1864021 A1 EP1864021 A1 EP 1864021A1 EP 06725446 A EP06725446 A EP 06725446A EP 06725446 A EP06725446 A EP 06725446A EP 1864021 A1 EP1864021 A1 EP 1864021A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
valve plate
suction
refrigerant compressor
compressor according
Prior art date
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Granted
Application number
EP06725446A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1864021B1 (de
Inventor
Günther ZIPPL
Alfred Freiberger
Mathias Ponhold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Secop Austria GmbH
Original Assignee
ACC Austria GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from AT0019505U external-priority patent/AT8401U1/de
Application filed by ACC Austria GmbH filed Critical ACC Austria GmbH
Priority to AT06725446T priority Critical patent/ATE414225T1/de
Publication of EP1864021A1 publication Critical patent/EP1864021A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1864021B1 publication Critical patent/EP1864021B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/123—Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/125—Cylinder heads

Definitions

  • the present invention relates to a hermetically sealed refrigerant compressor with a hermetically sealed compressor housing, in the interior of which a refrigerant-compressing piston-cylinder unit operates, whose cylinder is closed by means of a pressure bore and a suction bore having valve plate and a suction channel and a pressure channel are provided via which refrigerant is sucked via a suction valve into the suction bore and is compressed via a pressure valve from the pressure bore into the pressure channel, wherein a suction muffler is preferably arranged in the suction channel according to the preamble of claim 1.
  • Such refrigerant compressors have long been known and are mainly used in refrigerators or shelves. Accordingly high is the annually produced quantity.
  • the boiling refrigerant is vaporized by absorbing energy from the space to be cooled in the evaporator and finally superheated and pumped by the refrigerant compressor to a higher energy level, where there is heat over a
  • Capacitor releases and via a choke, in the one
  • hermetic refrigerant compressors In known hermetic refrigerant compressors according to the prior art is due to design a strong heating of the refrigerant on its way from the evaporator (refrigerator) to the intake valve of the piston-cylinder unit.
  • the suction channel usually opens directly into the interior of the hermetically sealed compressor housing in the vicinity of the inlet opening in a suction muffler, which the
  • Volumes is constructed, and has the aforementioned inlet opening and an outlet opening, which is close to the
  • the described known variant embodiment has the disadvantage that the refrigerant heats up too strongly on its way from the inlet to the interior of the compressor housing to the suction bore. Measurements have shown that between a point in the suction channel just before entering the compressor housing and the first volume of the suction muffler, a heating by more than 2O 0 C takes place. The main cause of this undesirable heating of the refrigerant is the fact that the fresh refrigerant flowing from the suction channel into the compressor housing is mixed with refrigerant already present in the compressor housing.
  • Any known refrigerant compressor in any case have an identical structure of the piston-cylinder unit, in particular of the cylinder housing, which is closed with a valve plate and an adjoining cylinder cover.
  • the cylinder cover preferably covers the entire Valve plate from which also has the suction hole and the pressure hole.
  • On the valve plate and the suction hole temporarily closing suction valve and the pressure bore temporarily occluding pressure valve are arranged.
  • the cylinder cover is usually provided with a recess for the suction channel, or for the end portion of the suction muffler, which opens into the suction hole.
  • the heated by the compression process refrigerant is forced through the pressure valve and the pressure bore from the cylinder in the cylinder cover, where it due to the construction of the cylinder cover this at least in the pressure channel forming portion, fully fills and thus with the part of this pressure channel forming valve plate , come in contact.
  • the temperature of the valve plate corresponds due to this fact substantially the temperature of the compressed refrigerant. Since the gas in the interior of the cylinder over more than 300 ° crank angle is colder than the valve plate, there is a heat flow from directly the valve plate or indirectly from the valve plate to the cylinder wall and from there to the gas inside the cylinder, which adversely affects the Energy efficiency.
  • the components according to the invention enable the direct, compressed refrigerant to escape directly via the pressure bore into the pressure channel without having to flow off along a section of the valve plate. Only the region of the valve plate which directly surrounds the pressure bore comes into contact with the hot refrigerant at its side facing away from the piston. As a result, the heat transfer from the hot, already compressed refrigerant to the valve plate over conventional cylinder heads in refrigerant compressors can be drastically reduced.
  • valve plate and the cylinder wall remain cooler and thereby allow a dissipation of heat from the interior of the cylinder housing, or prevent the inflow of heat into the gas in the cylinder. Furthermore, this way too the heat transfer from the valve plate to the suction hole and thus be reduced in the suction channel, whereby the intake temperature can be lowered.
  • the characterizing features of claim 2 that portion of the pressure channel which impinges on the valve plate, that is, that portion which lies within the pressure contact edge, can be accurately dimensioned and optimized with respect to heat transfer. It is necessary on the one hand, that the pressure bore is within this range and on the other hand, the transition between the pressure channel and the pressure bore is formed aerodynamically and still allows a tight connection. Since according to the invention, the pressure channel or more precisely the last portion of these channels substantially perpendicular to the pressure bore and thus impinges on the valve plate to prevent heat transfer from the valve plate to the pressure channel or vice versa, the shape of the pressure contact edge can be chosen so that the refrigerant flows around the valve plate only along a small area.
  • Pressure contact edge enclosed area is more than 1/12.
  • the component forming the pressure channel has a directly adjoining the pressure bore, leading away from the valve plate section and an adjoining this section further section, relative to the cylinder bore radially outwards, preferably at a distance from the valve plate preferably runs parallel thereto.
  • the compressed refrigerant can be quickly transported away from the valve plate and its heat output to the valve plate can be prevented or reduced.
  • the portion leading away from the valve plate and / or the further portion of the pressure channel is made of poorly conductive plastic, whereby the heat output of the compressed refrigerant can be further reduced.
  • an insulating material preferably made of rubber or plastic, to further reduce the heat transfer from the compressed refrigerant to the valve plate.
  • the component comprising the two channels can for example be injection molded from plastic, whereby the heat transfer from the pressure channel into the interior of the compressor housing, from the interior of the compressor housing in the suction channel and in the suction or pressure contact edge in the valve plate again reduced can be.
  • the characterizing features of claim 8 provide that the pressure bore occluding pressure valve is arranged in the pressure channel forming member. This allows the valve plate easier, ie. be manufactured in fewer steps, since the provision of a fastening for the pressure valve in the valve plate is no longer required. At the same time, the realization of this feature allows a pre-assembling of pressure channel and pressure valve or together with the features of claim 7, a pre-assembling of pressure channel and pressure valve, including suction channel.
  • the clamping element is latched according to the characterizing features of claim 14 with an end portion provided on the cylinder housing undercuts.
  • the cylinder housing is provided with a step according to the characterizing features of claim 16, in which the valve plate is at least partially recessed to allow a positioning thereof, as a positioning, as is known by screwing in conventional cylinder heads of refrigerant compressors, due to the clamping is no longer possible, with a preferred embodiment according to the characterizing features of claim 17 provides that the piston facing away from the surface of the valve plate is flush with the cylinder housing.
  • the fastening of the components forming the suction or pressure channel takes place on the valve plate by means of further clamping legs arranged on the clamping element.
  • a separate further clamping element is provided, which clamps the suction or pressure channel forming components to the valve plate, said separate clamping element can be latched to the clamping element.
  • valve plate by means of separate fasteners, such as screws, is attached to the cylinder housing, but the pressure or suction channel forming components are clamped to the valve plate, thus a combination of Clamping and screwing.
  • claims 23 and 24 describe a preferred embodiment of the tight connection of the suction or pressure channel forming components to the valve plate in order to prevent leakage of the refrigerant from the channels into the interior of the compressor housing guaranteed can.
  • the formation of the sealing bead in conjunction with the sealing projections requires a much lower required pressing force between printing or Suction channel and valve plate as this is the case between cylinder cover and valve plate in known cylinder heads.
  • Fig.l an axonometric view of a piston-cylinder unit together with inventive cylinder head
  • FIG. 2 shows a front view of a cylinder head according to the invention
  • FIG. 3 shows an axonometric view of a piston-cylinder unit together with cylinder head according to the invention without a clamping element
  • FIG. 4 shows an axonometric sectional detail view of a cylinder head according to the invention
  • FIG. 5 shows a view in the direction of the crankshaft axis on a cylinder head including the cylinder housing and the crankcase
  • FIG. 7 shows a view in the direction of the crankshaft axis on a cylinder head including the cylinder housing and crankcase without clamping element
  • FIG. 8a shows an axonometric view of the component forming the pressure channel in section 9 shows an alternative embodiment of a cylinder head according to the invention
  • FIG. 11 is a detail view of Fig.10
  • FIG. 13 shows a further alternative embodiment of a cylinder head according to the invention
  • Fig.14 is a sectional view taken along plane B of Fig.13
  • Fig.16 is a sectional view taken along plane C of Fig.15
  • FIG.17 another alternative embodiment of a cylinder head according to the invention
  • Fig.18 is a sectional view taken along plane D of Fig.17
  • 19 is a sectional view of a cylinder head according to the invention with O-ring seal
  • FIG. 22 shows an additional, further embodiment variant of a cylinder head according to the invention according to FIG. 21
  • Fig.23 is a sectional view taken along plane F of Fig.22
  • Figs. 24-31 are sectional views of an alternative sealing system 32 shows an additional, alternative embodiment of a cylinder head according to the invention
  • FIG. 33 shows a sectional view along plane G from FIG. 32
  • Fig.35 is a sectional view taken along plane H of Fig.34
  • FIG. 37 shows an axonometric view of the cylinder housing together with clamping element according to FIG.
  • Fig.l shows an axonometric view of a cylinder head according to the invention, wherein sections of the
  • Cylinder housing 1, the valve plate 2, and the suction muffler 3, together with intake 3a are visible.
  • the basic structure of the subject hermetically sealed refrigerant compressor is known per se.
  • the piston-cylinder-motor unit consists essentially of a cylinder housing 1 and the therein a stroke advancing piston 4, and a crankshaft bearing 5 in a crankcase 5a, which is arranged perpendicular to the cylinder axis 6.
  • the crankshaft bearing 5 receives a crankshaft (not shown) and protrudes into a central bore of the rotor Electric motor (also not drawn).
  • a suction muffler 3 is arranged to reduce the noise during the intake of the refrigerant to a minimum.
  • Fig.l and Fig.2 show an embodiment of a cylinder head according to the invention in a fully assembled state, ie. with a clamping element 7, whereas Figure 3 shows the same cylinder head according to the invention, however, without clamping element 7.
  • Both components 8,9 are independent of each other and in particular also independent of the valve plate 2, with which, however, along a contact edge, namely a pressure contact edge 13 or a suction contact edge 17, which will be discussed in more detail later, are tightly connected.
  • limit the components 8.9 which can also be referred to with pressure channel 8 and suction channel 9, each a completely self-sufficient channel, they completely encase until it hits the valve plate.
  • the component 8 forming the pressure channel has a section 8a leading directly to the pressure bore 10 away from the valve plate 2 and a further section 8b adjoining this section 8a, which is essentially radially outward relative to the cylinder bore, preferably at a distance Z to the valve plate 2 is preferably parallel thereto (see also Fig.10 and 11).
  • the distance Z between the component 8 and the valve plate 2 causes optimum isolation of the valve plate 2 from the pressure channel, so that a heat transfer from the compressed, hot refrigerant in the pressure channel 8 on the valve plate 2 and on the suction channel 9 is strongly prevented.
  • the component 8 forms a pressure chamber in the leading away from the valve plate 2 section 8a of the pressure channel 8 is arranged and a defined minimum volume does not fall below depending on the cooling capacity.
  • This pressure chamber which is also referred to in the following with 8a, serves to avoid possible pressure surges when expelling the refrigerant from the cylinder.
  • the pressure channel 8 is then transferred to the further section 8b, which leads the refrigerant out of the compressor housing.
  • the components 8, 9 are pressed against the valve plate 2 by a clamping element 7.
  • Embodiment according to Fig.l clamping member 7 shown is substantially Y-shaped and arched away from the piston 4 and is used exclusively for clamping the components 8,9 against the valve plate 2.
  • the clamping element 7 itself is secured by screws 11 to the valve plate 2.
  • the screws 11 are also used to attach the valve plate 2 to the
  • FIG. 4 shows the previously described cylinder head according to the invention with partially cut clamping element 7 and partially cut valve plate 2.
  • the clamping element 7 presses with its one clamping portion 7a on a portion of the pressure channel forming member 8, whereby this against the valve plate 2 or more precisely the pressure contact edge 13 is pressed against the valve plate.
  • FIG. 5 shows a view of the cylinder head according to the invention in the direction of the crankshaft axis.
  • the structure of the cylinder head according to the invention can be seen very well, in particular the clamping element 7, the valve plate 2 and the cylinder housing 1, all of which are connected to each other via the screws 11.
  • FIG. 6 shows a section along the line AA of Figure 2.
  • the component 8 according to the invention can be seen very well, which forms the pressure channel and this completely encased.
  • the distance Z can be seen very well, which is formed between the further portion 8b of the component 8 and the valve plate 2 and a heat transfer from the compressed, hot refrigerant-containing pressure channel 8 on the valve plate 2 and thus further into the cylinder interior 12th or in the suction channel 9, which is not visible in this sectional view, prevented.
  • the compressed refrigerant in the first section 8a of the pressure channel 8 is led away from the valve plate and then led away at a distance Z in the radial direction with respect to the cylinder bore from the cylinder housing 1 without the compressed refrigerant having further contact with the valve plate 2 ,
  • FIG. 7 shows, like FIG. 5, a view of the cylinder head according to the invention in the direction of the crankshaft axis, but without clamping element 7, so that the component 8 forming the pressure channel is very clearly visible, as well as the distance Z between the component 8 and the valve plate 2.
  • the section 8a is further provided with receiving devices 19 in the form of pins, in which an end portion of a pressure valve 15 is suspended.
  • the pressure valve 15 is formed in a conventional manner as a leaf spring element.
  • That end section which can be suspended in the receiving devices serves as a fixed attachment section, whereas the free end section 15a opposite this end section alternately releases or closes the pressure bore 10 located immediately behind it in the valve plate 2 as a function of the compression cycle.
  • the component 8 according to the invention is further provided with an opening limit 26 in the form of a stop, as can be seen from Fig.8a. This opening limitation serves to limit the opening travel of the pressure valve 15.
  • the inventive arrangement of the pressure valve 15 in the component 8 allows the prefabrication of these two parts along a separate production line.
  • Component 8 together with pressure valve 15 and opening limit 26 can then be easily and quickly connected by means of clamping element 7 with the valve plate 2.
  • the conventional way of attaching the pressure valve 15 to the valve plate 2, for example by riveting is then no longer necessary, resulting in a significant simplification and, above all, acceleration of the manufacturing process.
  • FIG. 9 shows an alternative embodiment variant of a cylinder head according to the invention, in which, in addition to the components 8, 9 forming the pressure and suction channel, the valve plate 2 is fastened to the cylinder housing 1 via a clamping element 7 with the clamping sections 7a and 7b.
  • the disclosed in Figure 9 embodiment of a cylinder head according to the invention is entirely without screws. In other words, the entire cylinder head is merely clamped.
  • FIG. 10 shows a sectional view of the alternative embodiment variant from FIG. 9, wherein the distance Z which inhibits the heat transfer between pressure channel 8 and valve plate 2 or between suction channel 9 and valve plate 2 is very clearly visible.
  • the clamping element 7 consists in this case of a clamping portion 7b, which surrounds the valve plate 2 in its edge region over the entire circumference and snaps in this embodiment at an undercut 27 on the cylinder housing 1, as is clearly visible in the detail view in Figure 11 , Clearly visible in Figure 11 is also the dead space seal 14, which is arranged between the valve plate 2 and the cylinder housing 1, and the suction valve 32nd
  • the clamping element 7 has an additional clamping portion 7a, which is formed substantially U-shaped and the components 8,9 clamped against the valve plate 2.
  • FIG. 12 shows a section along the plane A from FIG. 9. In this view is very clear the one - piece of the
  • the transition of the pressure channel forming member 8 is shown in the pressure bore 10.
  • the component 8 according to the invention is tightly connected to the valve plate 2 along the pressure contact edge 13.
  • suction contact edge 17 along which the suction channel 9 tightly the valve plate 2 is connected.
  • suction bore 16 Within the area enclosed by the suction contact edge 17 is the suction bore 16.
  • the area enclosed by the suction contact edge 17 is at the same time the only portion of the valve plate 2 which comes into contact with the refrigerant drawn into the cylinder.
  • the cylinder housing 1 has a shoulder 27, in which the valve plate 2 is at least partially, but preferably completely sunk, whereby at the same time a positioning of the valve plate 2 is achieved.
  • FIGS. 13 and 14 both show a further alternative embodiment of a cylinder head according to the invention.
  • the clamping element 7 is executed divided in the region of its clamping portion 7a, so that each component 8.9 has a clamping element 7 assigned to it.
  • Fig. 15 and Fig. 16 both show an additional embodiment of a cylinder head according to the invention with an alternatively formed clamping element 7.
  • the clamping portion 7b of the clamping element 7 surrounds the valve plate 2 in the edge region not over the entire circumference but is executed interrupted, in which case Openings form openings in this clamping section, through which the components 8,9 are guided away from the cylinder head or towards the cylinder head, so that actually several clamping sections 7b are present.
  • the individual clamping portions 7b snap in the same manner as already described in the above-mentioned embodiments at an undercut 27 on the cylinder housing 1 a.
  • the clamping portion 7a is formed cross-shaped in this embodiment, each one arm of this cross merges into a clamping portion 7b.
  • the area where the individual arms of the cross meet is included made cylindrical and causes the clamping of the components 8.9.
  • Fig.17 and Fig.18 show another alternative embodiment of a cylinder head according to the invention, in which the clamping element 7, both the components 8,9 and the valve plate 2 clamped against the cylinder housing 1.
  • the cylinder housing 1 is formed laterally raised, wherein the raised portion Ia has an undercut, in which the clamping element 7 with its clamping portion 7b can be latched.
  • the valve plate 2, which closes the cylinder housing 1 at the end and is axially surmounted by its portions Ia, is clamped in this case by the clamping portions 7b, which are latched to the undercut of the portion Ia, against the cylinder housing 1.
  • the clamped portion 7a which in turn integrally forms with the clamping portion 7b, the clamping element 7, clamps the components 8,9 against the valve plate 2.
  • the raised portion Ia is provided with openings 18 through which the components 8,9 away from the cylinder head or to Cylinder head are led out.
  • 19 and 20 each show a sectional view of cylinder heads according to the invention, in which on the one hand an O-ring seal 20 and on the other hand a paper seal 21 for sealing the connection of the suction channel 9 and also of the pressure channel 8 with the valve plate 2 are used.
  • This type of seal is already known from the prior art, but there is the sealing of the connection of the valve plate with the cylinder cover, which is no longer necessary in a cylinder head according to the invention.
  • valve plate 2 shows an alternative embodiment variant of a possible sealing of the connection of pressure channel 8 or suction channel 9 with the valve plate 2 on the basis of an additional, further embodiment variant of a device according to the invention Cylinder head.
  • the valve plate 2 to be provided with a sealing bead 23, in which a the contour of the sealing bead 23 on the valve plate 2 substantially corresponding to the Druckrobeante 13 of the pressure channel forming member 8 and at the Saug.kante 17 of the Suction passage forming component 9 arranged sealing extension 22 (see also Fig.8 and 8a) engages.
  • Suction channel forming member 9 (see also Fig.8 and 8a) is a sealing bead 23 is provided, in which a the outline of the
  • the sealing extension 22 In order to ensure a sealing of the connection, the sealing extension 22 must either have a larger volume than the sealing bead 23 or the shape of the sealing extension 22 is different from that of the sealing bead 23.
  • the applied during assembly of the cylinder head pressing forces, in particular the clamping forces of the clamping element 7 then cause the flow of the sealing extension 22 in the sealing bead 23 or of parts of the sealing extension 22 due to the high local surface pressure.
  • sealing bead 23 in conjunction with the sealing projections 22 requires the same tightness a much lower required pressing force between pressure ⁇ or suction port 8,9 and valve plate 2 than is the case between cylinder cover and valve plate 2 in known cylinder heads.
  • surface pressure required is the same for both systems, the sealing surfaces are quite different, namely a long wide seal in the case of the paper seal and a short narrow one Sealing surface in the case of the sealing bead 23 - sealing extension 22 system.
  • the sealing system works independently of the material pairings used.
  • conventional material pairings are possible, such as metal (valve plate 2) - metal (components 8,9) or metal (valve plate 2) flowable plastic (components 8,9) or plastic (valve plate 2) - flowable plastic (components 8, 9).
  • the surface pressure required for the present application can be given as 5 to 20 N / mm 2 .
  • Gasket 23 is the V-shape or U-shape according to Figures 24 to 31, those of the sealing extension 23, the pin shape, wherein the free end of the sealing extension is preferably flattened or rounded.
  • FIG. 24 shows a simple embodiment of the sealing system with V-shaped sealing bead 23 and pin-shaped sealing extension 22.
  • FIG. 25 shows a sealing bead 23 formed by two ribs projecting from the valve plate 2, which cooperates with a peg-shaped sealing extension 22.
  • the peg-shaped sealing extension 22 is flattened at its free end.
  • Fig.26 two pin-shaped sealing projections 22 are provided on the pressure channel 8, which limit a V-shaped sealing bead 23, in which a arranged on the valve plate 2 pin-shaped sealing projection 22 engages.
  • sealing beads 23 are arranged on the valve plate 2, in which the two arranged on the pressure channel 8 sealing projections 22 engage, so that a kind of
  • the cone-shaped sealing projections 22 are provided at their free end region with a chamfer.
  • FIGS. 27 to 31 show further developments of the sealing system just described, with the peg-shaped sealing projections 22 also being rounded at their free end region.
  • the sealing system according to the invention can be used both in the cylinder heads described in this application according to the invention as well as in cylinder heads according to the prior art, ie using cylinder covers. In the latter case, the cylinder cover the sealing extension 22 and the sealing bead 23 and the valve plate 2, the corresponding counterpart.
  • FIGS. 22 and 23 show further views of the additional, further embodiment variant of the cylinder head according to the invention from FIG.
  • FIGS. 32 to 35 show an additional alternative embodiment of a cylinder head according to the invention with the components 8, 9.
  • the valve plate 2 is, with the exception of the suction or pressure bore 16.10 coated with a plastic jacket 25 which faces away from the cylinder housing 1 and a cylinder housing facing portion.
  • Those components 8, 9 forming the pressure or suction channel are integrated into the plastic layer 25, ie. are also made of plastic.
  • the production takes place in this case in several steps.
  • valve plate 2 with plastic 25 overmolded (insert technology), wherein on the side facing away from the cylinder housing 1 side of the valve plate 2 already pins 28, which serve for positional positioning of the pressure valve 15 (according to the receiving devices 19), be sprayed with.
  • valve plate 2 The attachment of the valve plate 2 on the cylinder housing 1 by means of clamping element 7, as already in the previous embodiments.
  • FIG. 36 and 37 show a variant of a cylinder head, in which in addition to the clamping element 7, a further clamping element 29 is provided.
  • This is according to the invention attached to the clamping element 7 and locked with this.
  • a pressure valve 15 forming, plate-shaped element 30, preferably made of metal, is provided, which is clamped by the clamping element 7 to the valve plate 2.
  • the components 8,9 are made in this case as a one-piece plastic part.
  • Pressure valve 15 in this case, as already described above, is arranged in the component 8.
  • Fig.39 shows the orientation of the pressure valve 15, as
  • clamping element 7a Clamping section 7b. clamping section

Abstract

Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter mit einem hermetisch dichten Verdichtergehäuse, in dessen Innerem eine ein Kältemittel verdichtende Kolben-Zylinder-Einheit arbeitet, deren Zylinder (1) mittels einer eine Druckbohrung (10) und eine Saugbohrung (16) aufweisenden Ventilplatte (2) verschlossen ist und ein Saugkanal sowie ein Druckkanal vorgesehenen sind, über welche Kältemittel über ein Saugventil in die Saugbohrung (16) gesaugt sowie über ein Druckventil (15) aus der Druckbohrung (10) in den Druckkanal verdichtet wird, wobei im Saugkanal vorzugsweise ein Saugschalldämpfer (3) angeordnet ist. Um einen Kältemittelverdichter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der eine signifikante Reduktion der Saugtemperatur sowie der Ausschiebetemperatur ermöglicht, ist vorgesehen, dass der Druckkanal durch einen unabhängigen, den Druckkanal vollständig ummantelnden Bauteil (8) gebildet ist, der mit der Ventilplatte (2) entlang einer von einem Endabschnitt des Bauteils (8) gebildeten Druckkontaktkante (13) dicht verbunden ist, wobei die Druckbohrung (10) und der bewegliche Teil des Druckventils (15) innerhalb der von der Druckkontaktkante (13) umschlossenen Fläche angeordnet sind.

Description

KALTEMITTELKOMPRESSOR
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter mit einem hermetisch dichten Verdichtergehäuse, in dessen Innerem eine ein Kältemittel verdichtende Kolben-Zylinder-Einheit arbeitet, deren Zylinder mittels einer eine Druckbohrung und eine Saugbohrung aufweisende Ventilplatte verschlossen ist und ein Saugkanal sowie ein Druckkanal vorgesehenen sind, über welche Kältemittel über ein Saugventil in die Saugbohrung gesaugt sowie über ein Druckventil aus der Druckbohrung in den Druckkanal verdichtet wird, wobei im Saugkanal vorzugsweise ein Saugschalldämpfer angeordnet ist gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Kältemittelverdichter sind seit langem bekannt und kommen vorwiegend in Kühlschränken oder -regalen zum Einsatz. Dementsprechend hoch ist die jährlich produzierte Stückzahl.
Obwohl die Energieaufnahme eines einzelnen Kältemittelverdichters nur etwa zwischen 50 und 150 Watt beträgt, ergibt sich bei Betrachtung sämtlicher, weltweit im Einsatz stehender Kältemittelverdichter ein sehr hoher Energieverbrauch, der aufgrund der zügig voranschreitenden Entwicklung der sogenannten Entwicklungsländer stetig zunimmt.
Jede technische Verbesserung, die an einem Kältemittelverdichter vorgenommen wird und dessen Wirkungsgrad erhöht, birgt somit, auf die weltweit im Einsatz befindlichen Kältemittelverdichter hochgerechnet, ein enormes Einsparungspotential an Energie. STAND DER TECHNIK
Der Kältemittelprozess als solches ist seit langem bekannt.
Das siedende Kältemittel wird dabei durch Energieaufnahme aus dem zu kühlenden Raum im Verdampfer verdampft und schließlich überhitzt und mittels des Kältemittelverdichters auf ein höheres Energieniveau gepumpt, wo es Wärme über einen
Kondensator abgibt und über eine Drossel, in der eine
Druckreduzierung und die Abkühlung des Kältemittels erfolgt, wieder zurück in den Verdampfer befördert wird.
Das größte und wichtigste Potential für eine mögliche Verbesserung des Wirkungsgrades liegt in der Absenkung der Temperatur des Kältemittels am Beginn dessen Kompressionsvorganges also beim Ansaugen in den Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit. Jede Absenkung dieser sogenannten Saugtemperatur bewirkt daher ebenso wie die Absenkung der Temperatur während des Verdichtungsvorganges und damit verbunden der Ausschiebetemperatur eine Verringerung der erforderlichen Arbeit für den Verdichtungsvorgang.
Bei bekannten hermetischen Kältemittelverdichtern nach dem Stand der Technik erfolgt bauartbedingt eine starke Erwärmung des Kältemittels auf dessen Weg vom Verdampfer (Kühlraum) zum Ansaugventil der Kolben-Zylinder-Einheit.
Das Ansaugen des Kältemittels erfolgt über einen direkt vom Verdampfer kommenden Saugkanal während eines Ansaugtaktes der Kolben-Zylinder-Einheit. Von diesem Saugkanal wird das Kältemittel über einen Saugschalldämpfer und ein Saugventil in das Innere des Zylinders gesaugt, wo es durch den Kolben verdichtet und über ein Druckventil aus dem Inneren des Zylinders in einen zum Kühlraum führenden Druckkanal ausgeschoben wird. Bekannte Kältemittelverdichter besitzen dabei einen Aufbau, bei welchem das den Kolben beherbergende Zylindergehäuse durch eine die Saug- bzw. Druckbohrung aufweisende Ventilplatte abgeschlossen ist. Die Ventilplatte dient als Sitz für einen Zylinderdeckel, der in der Regel mit der Ventilplatte und dem Zylindergehäuse verschraubt ist. Der Zylinderdeckel besitzt Zwischenwände, welche den Hohlraum zwischen Zylinderdeckel und Ventilplatte in Kammern unterteilen, welche in weiterer Folge den Saug- bzw. Druckkanal bilden, über welche das Kältemittel in den Zylinder gesaugt bzw. aus diesem ausgeschoben wird.
Der Saugkanal mündet in der Regel direkt in das Innere des hermetisch dicht gekapselten Verdichtergehäuses in die Nähe der Eintrittsöffnung in einen Saugschalldämpfer, welcher das
Ansauggeräusch der Kolben-Zylinder-Einheit reduziert und in der Regel aus mehreren, miteinander in Verbindung stehenden
Volumina aufgebaut ist, sowie die erwähnte Eintrittsöffnung aufweist und eine Austrittsöffnung, die dicht an der
Saugbohrung der Ventilplatte anliegt.
Die beschriebene bekannte Ausführungsvariante hat den Nachteil, dass sich das Kältemittel auf seinem Weg vom Eintritt in das Innere des Verdichtergehäuses zur Saugbohrung zu stark erwärmt. Messungen haben ergeben, dass zwischen einem Punkt im Saugkanal kurz vor dem Eintritt in das Verdichtergehäuse und dem ersten Volumen des Saugschalldämpfers eine Erwärmung um mehr als 2O0C stattfindet. Der Hauptverursacher dieser unerwünschten Erwärmung des Kältemittels ist die Tatsache, dass das frisch aus dem Saugkanal in das Verdichtergehäuse strömende Kältemittel mit bereits im Verdichtergehäuse befindlichem Kältemittel vermischt wird. Dieses hat jedoch aufgrund der von der Kolben-Zylinder-Einheit im Betrieb abgegebenen Wärme eine höhere Temperatur als das aus dem Saugkanal in das Verdichtergehäuse einströmende Kältemittel, so dass sich bei Vermischung der beiden Kältemittelströme eine Mischtemperatur einstellt, die jedenfalls höher ist als die Temperatur des Kältemittels im Saugkanal vor Eintritt in das Verdichtergehäuse. Verursacher der Mischung ist die Tatsache, dass das an der Ventilplatte sitzende, die Saugbohrung abwechselnd verschließende und freigebende Ansaugventil die Saugbohrung lediglich über einen Kurbelwellenwinkelbereich von 180° freigibt und daher lediglich innerhalb dieses Zeitfensters Kältemittel in den Zylinder der Kolben- Zylindereinheit gesaugt werden kann. Während des anderen 180° Kurbelwellenwinkelbereichs, dem Verdichtungszyklus, ist das Saugventil zwar geschlossen, das vom Verdampfer kommende Kältemittel weist jedoch einen beinahe konstanten Massenstrom auf, sodass es auch bei geschlossenem Saugventil in das Verdichtergehäuse nachströmt und dort verweilt und die Kolben- Zylinder-Einheit kühlt und sich dabei erwärmt. Dazu kommen durch die Druckschwingungen während der Verdichtungsphase weitere Strömungsvorgänge vom Verdichtergehäuse zum Saugschalldämpfer und umgekehrt, wodurch eine zusätzliche Vermischung der Kältemittel bewirkt wird.
Neben der erwähnten Einmündung des Saugrohres in das Verdichtergehäuse in der Nähe der Eintrittsöffnung in den Saugschalldämpfer sind auch Ausführungsvarianten bekannt, beispielsweise aus der WO 03/038280, bei welchen der Saugkanal direkt, ohne Umweg über das Innere des Verdichtergehäuses, in den Saugschalldämpfer geleitet wird. Auf diese Art und Weise kann die zur Erwärmung des Kältemittels am Beginn des Verdichtungsvorganges führende Vermischung der Kältemittelströme nicht stattfinden. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass es meist zu einem größeren Druckabfall während des Ansaugens kommt, was den Liefergrad und damit die Energieeffizienz mehr oder weniger stark reduziert.
Sämtliche bekannten Kältemittelverdichter weisen jedenfalls einen identischen Aufbau der Kolben-Zylinder-Einheit auf, insbesondere des Zylindergehäuses, das mit einer Ventilplatte und einem daran anschließenden Zylinderdeckel verschlossen ist. Der Zylinderdeckel deckt dabei vorzugsweise die gesamte Ventilplatte ab, welche auch die Saugbohrung sowie die Druckbohrung aufweist. An der Ventilplatte sind auch das die Saugbohrung temporär verschließende Saugventil und das die Druckbohrung temporär verschließende Druckventil angeordnet. Der Zylinderdeckel ist in der Regel mit einer Ausnehmung für den Saugkanal, bzw. für den Endabschnitt des Saugschalldämpfers versehen, welcher in die Saugbohrung mündet .
Das durch den Verdichtungsvorgang erhitzte Kältemittel wird über das Druckventil und die Druckbohrung aus dem Zylinder in den Zylinderdeckel gedrückt, wo es aufgrund der Konstruktion des Zylinderdeckels diesen zumindest in dem den Druckkanal bildenden Abschnitt, voll ausfüllt und somit auch mit der einen Teil dieses Druckkanals bildenden Ventilplatte, in Berührung kommt. Die Temperatur der Ventilplatte entspricht aufgrund dieser Tatsache im wesentlichen der Temperatur des verdichteten Kältemittels. Da das Gas im Inneren des Zylinders über mehr als 300° Kurbelwinkel kälter als die Ventilplatte ist, kommt es zu einem Wärmestrom von direkt der Ventilplatte oder indirekt von der Ventilplatte zur Zylinderwand und von dort zum Gas im Inneren des Zylinders, was sich negativ auf die Energieeffizienz auswirkt.
Des weiteren bewirkt die im Zylinderdeckel vorherrschende hohe Temperatur auch einen Wärmefluss in Richtung Endabschnitt des Saugschalldämpfers, der ja vom Zylinderdeckel umgeben ist, wodurch aber das vom Saugschalldämpfer kommende, noch zu verdichtende Kältemittel ebenfalls unerwünschterweise erhitzt wird. Zusammenfassend kann somit gesagt werden, dass die bekannten Kältemittelverdichterkonstruktionen aufgrund ihrer Zylinderdeckelkonstruktion der eingangs erwähnten Zielsetzung, nämlich einer Reduktion der Saugtemperatur sowie der Ausschiebetemperatur zuwiderlaufen . Aus der US 5 288 212 ist ein hermetisch gekapselter Kompressor mit einem an einer Basisplatte am Zylinderkopf angeordneten Sauggehäuse und einem von diesem getrennten Druckgehäuse bekannt. Selbige Basisplatte bildet den gemeinsamen Boden von Saug- und Druckgehäuse und liegt flächig auf der Zylinderkopfanordnung auf.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und einen Kältemittelverdichter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der eine signifikante Reduktion der Saugtemperatur sowie der Ausschiebetemperatur ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ermöglicht.
Durch das Vorsehen eines unabhängigen Bauteiles, welcher den Druckkanal bildet und diesen vollständig ummantelt und direktem Verbinden dieses Bauteile mit der Druckbohrung erfolgt eine komplette thermische Trennung des Druckkanals von der Ventilplatte. Die erfindungsgemäßen Bauteile ermöglichen das direkte Austreten des heißen, verdichteten Kältemittels über die Druckbohrung in den Druckkanal, ohne entlang eines Abschnitts der Ventilplatte abströmen zu müssen. Lediglich der unmittelbar die Druckbohrung umgebende Bereich der Ventilplatte kommt an deren dem Kolben abgewandter Seite mit dem heißen Kältemittel in Kontakt. Dadurch kann der Wärmeübergang vom heißen, bereits verdichteten Kältemittel auf die Ventilplatte gegenüber herkömmlichen Zylinderköpfen bei Kältemittelverdichtern drastisch reduziert werden. Die Ventilplatte und die Zylinderwand bleiben kühler und ermöglichen dadurch eine Ableitung der Wärme aus dem Inneren des Zylindergehäuses, bzw. verhindern den Zufluss von Wärme in das Gas im Zylinder. Weiters kann auf diese Art und Weise auch der Wärmeübergang von der Ventilplatte auf die Saugbohrung und damit in den Saugkanal verringert werden, wodurch die Ansaugtemperatur abgesenkt werden kann.
Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 kann jener Bereich des Druckkanals, welcher auf die Ventilplatte auftrifft, also jener Bereich der innerhalb der Druckkontaktkante liegt, genau dimensioniert werden und hinsichtlich Wärmeübergang optimiert werden. Dabei ist es einerseits erforderlich, dass die Druckbohrung innerhalb dieses Bereichs liegt und andererseits der Übergang zwischen Druckkanal und Druckbohrung strömungsgünstig ausgebildet ist und trotzdem eine dichte Verbindung ermöglicht. Da erfindungsgemäß der Druckkanal bzw. genauer der letzte Abschnitt dieser Kanäle im wesentlichen rechtwinkelig auf die Druckbohrung und somit auf die Ventilplatte auftrifft, um einen Wärmeübergang von der Ventilplatte auf den Druckkanal bzw. umgekehrt zu verhindern, kann die Form der Druckkontaktkante so gewählt werden, dass das Kältemittel die Ventilplatte lediglich entlang einer geringen Fläche umströmt.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Verhältnis der
Querschnittsfläche der Druckbohrung zu der durch die
Druckkontaktkante umschlossenen Fläche mehr als 1/12 beträgt .
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 weist der den Druckkanal bildende Bauteil einen unmittelbar an die Druckbohrung anschließenden, von der Ventilplatte wegführenden Abschnitt auf und einen an diesen Abschnitt anschließenden weiteren Abschnitt, der bezogen auf die Zylinderbohrung radial nach außen, vorzugsweise in einem Abstand zur Ventilplatte vorzugsweise parallel dazu verläuft. Dadurch kann das verdichtete Kältemittel rasch von der Ventilplatte weg befördert werden und dessen Wärmeabgabe an die Ventilplatte verhindert bzw. reduziert werden. Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 ist vorgesehen, dass der von der Ventilplatte wegführende Abschnitt und/oder der weitere Abschnitt des Druckkanals aus schlecht leitendem Kunststoff gefertigt ist/sind, wodurch die Wärmeabgabe des verdichteten Kältemittels nochmals verringert werden kann.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 ist des weiteren vorgesehen, dass zwischen dem weiteren Abschnitt und der Ventilplatte ein Isoliermaterial, vorzugsweise aus Gummi oder aus Kunststoff angeordnet ist, um den Wärmeübergang vom verdichteten Kältemittel auf die Ventilplatte noch weiter zu reduzieren .
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7, nämlich die einstückige Fertigung eines jeden Bauteils bzw. die gemeinsame einstückige Fertigung der beiden den Druck- bzw. Saugkanal bildenden Bauteile, wobei in letzterem Fall sich die beiden gemeinsam einstückig gefertigten Bauteile zumindest entlang einer Zwischenwand berühren, bringt den Vorteil einer vereinfachten Fertigung. So kann der die beiden Kanäle umfassende Bauteil beispielsweise spritzgusstechnisch aus Kunststoff gefertigt werden, wodurch auch der Wärmeübergang aus dem Druckkanal in das Innere des Verdichtergehäuses, aus dem Inneren des Verdichtergehäuses in den Saugkanal sowie im Bereich der Saug- bzw. Druckkontaktkante in die Ventilplatte nochmals verringert werden kann.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 sehen vor, dass das die Druckbohrung verschließende Druckventil in dem den Druckkanal bildenden Bauteil angeordnet ist. Dadurch kann die Ventilplatte einfacher, dh. in weniger Arbeitsschritten gefertigt werden, da das Vorsehen einer Befestigung für das Druckventil in der Ventilplatte nicht mehr erforderlich ist. Gleichzeitig ermöglicht die Verwirklichung dieses Merkmal ein pre-assembling von Druckkanal und Druckventil bzw. gemeinsam mit den Merkmalen des Anspruchs 7 ein pre-assembling von Druckkanal und Druckventil samt Saugkanal.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 9 und 10, nämlich der Ausbildung einer Druckkammer im Druckkanal unmittelbar im Anschluss an die Druckbohrung können Drucküberhöhungen im Druckkanal beim Ausschieben des Kältemittels aus dem Zylinder vermieden werden, was zu einer Reduktion der Energieeffizienz führen würde.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 11,12 und 13 erfolgt die Befestigung der Ventilplatte am Zylindergehäuse mittels eines Klemmelementes, welches die Ventilplatte zumindest entlang eines Abschnittes deren Umfangs, vorzugsweise jedoch entlang des gesamten Umfanges gegen das Zylindergehäuse klemmt. Durch diese Maßnahme kann die Verformung und die Kosten der Zylinderform gegenüber herkömmlichen Zylinderköpfen von Kältemittelverdichtern drastisch verringert werden, da keinerlei Schrauben zur Befestigung der Ventilplatte am Zylindergehäuse mehr erforderlich sind.
Das Klemmelement ist dabei gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 14 mit einem Endabschnitt am Zylindergehäuse vorgesehenen Hinterschneidungen verrastbar.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 15 erfolgt mit dem anderen Endabschnitt, der einen ersten Klemmschenkel bildet, die Klemmung der Ventilplatte gegen das Zylindergehäuse .
Das Zylindergehäuse ist gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 16 mit einem Absatz versehen, in welchem die Ventilplatte zumindest teilweise versenkt ist, um eine Positionierung derselben zu ermöglichen, da eine Positionierung, wie sie durch Verschraubung bei herkömmlichen Zylinderköpfen von Kältemittelverdichtern bekannt ist, aufgrund der Klemmung nicht mehr möglich ist, wobei eine bevorzugte Ausführungsvariante gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 vorsieht, dass die jene dem Kolben abgewandte Oberfläche der Ventilplatte bündig mit dem Zylindergehäuse abschließt.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 18 erfolgt die Befestigung der den Saug- bzw. Druckkanal bildenden Bauteile an der Ventilplatte mittels weiterer am Klemmelement angeordneter Klemmschenkel. Somit kann gänzlich auf den Einsatz von Schrauben zur Befestigung des Zylinderkopfes verzichtet werden.
Alternativ dazu kann gemäß kennzeichnendem Merkmal des Anspruchs 19 vorgesehen sein, dass ein separates weiteres Klemmelement vorgesehen ist, welches die den Saug- bzw. Druckkanal bildenden Bauteile an der Ventilplatte klemmt, wobei dieses separate Klemmelement mit dem Klemmelement verrastbar ist.
Die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 20 bis 22 beschreiben eine weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung demnach die Ventilplatte mittels separater Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben, am Zylindergehäuse befestigt ist, jedoch die den Druck- bzw. Saugkanal bildenden Bauteile an die Ventilplatte geklemmt sind, somit eine Kombination von Klemmung und Verschraubung.
Die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 23 und 24 beschreiben eine bevorzugte Ausführungsvariante der dichten Anbindung der den Saug- bzw. Druckkanal bildenden Bauteile an die Ventilplatte, um ein Ausströmen des Kältemittels aus den Kanälen in das Innere des Verdichtergehäuses garantiert unterbinden zu können. Die Ausbildung der Dichtsicke in Verbindung mit den Dichtfortsätzen bedingt eine wesentlich geringere erforderliche Presskraft zwischen Druck- bzw. Saugkanal und Ventilplatte als dies zwischen Zylinderdeckel und Ventilplatte bei bekannten Zylinderköpfen der Fall ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Anschluss erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt:
Fig.l eine axonometrische Ansicht einer Kolben-Zylinder- Einheit samt erfindungsgemäßem Zylinderkopf
Fig.2 eine Frontansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.3 eine axonometrische Ansicht einer Kolben-Zylinder- Einheit samt erfindungsgemäßem Zylinderkopf ohne Klemmelement
Fig.4 eine axonometrische geschnittene Detailansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs
Fig.5 eine Sicht in Richtung Kurbelwellenachse auf einen Zylinderkopf samt Zylindergehäuse und Kurbelwellengehäuse
Fig.6 einen Schnitt entlang Linie AA aus Fig.2
Fig.7 eine Sicht in Richtung Kurbelwellenachse auf einen Zylinderkopf samt Zylindergehäuse und Kurbelwellengehäuse ohne Klemmelement
Fig.8 eine axonometrische Ansicht des den Druckkanal bildenden Bauteils
Fig.8a eine axonometrische Ansicht des den Druckkanal bildenden Bauteils im Schnitt Fig.9 eine alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.10 eine Schnittansicht der alternativen Ausführungsvariante aus Fig.9 entlang der Ebene Al aus Fig.9
Fig.11 eine Detailansicht aus Fig.10
Fig.12 eine Schnittansicht entlang der Ebene A aus Fig.9
Fig.13 eine weitere alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.14 eine Schnittansicht entlang Ebene B aus Fig.13
Fig.15 eine zusätzliche alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.16 eine Schnittansicht entlang Ebene C aus Fig.15
Fig.17 eine andere alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.18 eine Schnittansicht entlang Ebene D aus Fig.17
Fig.19 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes mit O-Ringdichtung
Fig.20 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes mit Papierdichtung
Fig.21 eine Darstellung eines alternativen Dichtsystems im Schnitt entlang Ebene E aus Fig.22
Fig.22 eine zusätzliche, weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs gemäß Fig.21
Fig.23 eine Schnittansicht entlang Ebene F aus Fig.22
Fig.24-31 Schnittansichten eines alternativen Dichtungssystems Fig.32 eine zusätzliche, alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.33 eine Schnittansicht entlang Ebene G aus Fig.32
Fig.34 eine Draufsicht auf einen Zylinderkopf gem. Fig.32
Fig.35 eine Schnittansicht entlang Ebene H aus Fig.34
Fig.36 eine weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.37 eine axonometrische Ansicht des Zylindergehäuses samt Klemmelement gemäß Fig.36
Fig.38 eine weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes
Fig.39 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.38 ohne den Druck¬ bzw. Saugkanal bildende Bauteile
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig.l zeigt eine axonometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes, wobei Abschnitte des
Zylindergehäuses 1, der Ventilplatte 2, sowie der Saugschalldämpfer 3 samt Ansaugöffnung 3a sichtbar sind.
Der grundsätzliche Aufbau des gegenständlichen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters ist an und für sich bekannt. Die Kolben-Zylinder-Motor-Einheit besteht im wesentlichen aus einem Zylindergehäuse 1 sowie dem darin eine Hubbewegung vollführenden Kolben 4, sowie einem Kurbelwellenlager 5 in einem Kurbelwellengehäuse 5a, welches senkrecht zur Zylinderachse 6 angeordnet ist. Das Kurbelwellenlager 5 nimmt eine Kurbelwelle (nicht gezeichnet) auf und ragt in eine zentrische Bohrung des Rotors eines Elektromotors (ebenfalls nicht gezeichnet) . Die Übertragung der Drehbewegung der Kurbelwelle auf den Kolben 4 erfolgt in ebenfalls bekannter Weise über ein Pleuel (nicht gezeichnet) . Am Zylinderkopf selbst ist ein Saugschalldämpfer 3 angeordnet, der beim Ansaugvorgang des Kältemittels die Geräuschentwicklung auf ein Minimum reduzieren soll.
Fig.l und Fig.2 zeigen eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes in komplett montiertem Zustand, dh. mit einem Klemmelement 7, wohingegen Fig.3 den gleichen erfindungsgemäßen Zylinderkopf jedoch ohne Klemmelement 7 zeigt. Der Druckkanal wird dabei durch den erfindungsgemäßen Bauteil 8 gebildet, der Saugkanal durch den Bauteil 9. Beide Bauteile 8,9 sind von einander unabhängig und insbesondere auch unabhängig von der Ventilplatte 2, mit welcher sie jedoch entlang einer Kontaktkante, nämlich einer Druckkontaktkante 13 bzw. einer Saugkontaktkante 17, auf die später noch detaillierter eingegangen wird, dicht verbunden sind. Mit anderen Worten, begrenzen die Bauteile 8,9 die auch mit Druckkanal 8 bzw. Saugkanal 9 bezeichnet werden können, jeweils einen vollkommen autarken Kanal, den sie bis zum Auftreffen auf die Ventilplatte vollständig ummanteln. Erfindungsgemäß weist der den Druckkanal bildende Bauteil 8 einen unmittelbar an die Druckbohrung 10 anschließenden, von der Ventilplatte 2 wegführenden Abschnitt 8a auf und einen an diesen Abschnitt 8a anschließenden weiteren Abschnitt 8b, der bezogen auf die Zylinderbohrung im wesentlichen radial nach außen, vorzugsweise in einem Abstand Z zur Ventilplatte 2 vorzugsweise parallel dazu verläuft (sieh auch Fig.10 und 11).
Der Abstand Z zwischen dem Bauteil 8 und der Ventilplatte 2 bewirkt eine optimale Isolierung der Ventilplatte 2 vom Druckkanal, so dass hier eine Wärmeübertragung vom verdichteten, heißen Kältemittel im Druckkanal 8 auf die Ventilplatte 2 und auf den Saugkanal 9 stark verhindert wird. Unmittelbar im Anschluss an die in der Ventilplatte 2 angeordnete Druckbohrung 10, die beispielsweise in Fig.4 ersichtlich ist, in den Fig.l und 2 jedoch verdeckt ist, bildet der Bauteil 8 eine Druckkammer, die in dem von der Ventilplatte 2 wegführenden Abschnitt 8a des Druckkanals 8 angeordnet ist und ein definiertes Mindestvolumen abhängig von der Kälteleistung nicht unterschreitet. Diese Druckkammer, die im folgenden ebenfalls mit 8a bezeichnet wird, dient dazu, beim Ausschieben des Kältemittels aus dem Zylinder möglicherweise entstehende Drucküberhöhungen zu vermeiden. Der Druckkanal 8 geht in weiterer Folge in den weiteren Abschnitt 8b über, der das Kältemittel aus dem Verdichtergehäuse herausführt.
Die Bauteile 8,9 werden, wie aus Fig.l ersichtlich ist, durch ein Klemmelement 7 gegen die Ventilplatte 2 gepresst. Das im
Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l gezeigte Klemmelement 7 ist im wesentlichen Y-förmig und vom Kolben 4 weg gewölbt ausgebildet und dient ausschließlich zur Klemmung der Bauteile 8,9 gegen die Ventilplatte 2. Das Klemmelement 7 selbst ist mittels Schrauben 11 an der Ventilplatte 2 befestigt. Die Schrauben 11 dienen auch zur Befestigung der Ventilplatte 2 an dem
Zylindergehäuse 1.
Fig.4 zeigt den bislang beschriebenen erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit teilweise aufgeschnittenem Klemmelement 7 sowie teilweise aufgeschnittener Ventilplatte 2. Das Klemmelement 7 drückt mit seinem einen Klemmabschnitt 7a auf einen Abschnitt des den Druckkanal bildenden Bauteils 8, wodurch dieser gegen die Ventilplatte 2 bzw. genauer gesagt über die Druckkontaktkante 13 an die Ventilplatte gepresst wird.
Fig.5 zeigt eine Sicht auf den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in Richtung Kurbelwellenachse. Dabei ist der erfindungsgemäße Aufbau des Zylinderkopfes sehr gut zu erkennen, insbesondere das Klemmelement 7, die Ventilplatte 2 sowie das Zylindergehäuse 1, die alle drei über die Schrauben 11 miteinander verbunden sind.
Fig.6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie AA aus Fig.2. Dabei ist sehr gut der erfindungsgemäße Bauteil 8 erkennbar, der den Druckkanal bildet und diesen vollständig ummantelt. Ebenfalls sehr gut erkennbar ist das Klemmelement 7, welches mit seinem Abschnitt 7a den Bauteil 8 mit seinem Endbereich 8c in Form der Druckkontaktkante 13 gegen die Ventilplatte 2 klemmt. In dieser Ansicht ist auch sehr gut der Abstand Z erkennbar, der zwischen dem weiteren Abschnitt 8b des Bauteils 8 und der Ventilplatte 2 ausgebildet ist und eine Wärmeübertragung vom das verdichtete, heiße Kältemittel beinhaltenden Druckkanal 8 auf die Ventilplatte 2 und damit weiter in den Zylinderinnenraum 12 bzw. in den Saugkanal 9, der in dieser Schnittansicht nicht sichtbar ist, verhindert. Im Unterschied zu herkömmlichen Zylinderköpfen wird das verdichtete Kältemittel im ersten Abschnitt 8a des Druckkanals 8 von der Ventilplatte weggeführt und dann in einem Abstand Z in Richtung radial bezogen auf die Zylinderbohrung vom Zylindergehäuse 1 weggeführt, ohne dass das verdichtete Kältemittel weiteren Kontakt mit der Ventilplatte 2 hat.
Fig.7 zeigt wie Fig.5 eine Sicht auf den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in Richtung Kurbelwellenachse, jedoch ohne Klemmelement 7, so dass der den Druckkanal bildende Bauteil 8 sehr gut erkennbar ist, ebenso wie der Abstand Z zwischen dem Bauteil 8 und der Ventilplatte 2.
Fig.8 und Fig.8a zeigen beide jenen Endabschnitt des Abschnittes 8a des den Druckkanal bildenden Bauteils 8, der mit der Ventilplatte 2, die in diesen Figuren nicht ersichtlich ist, über die Druckkontaktkante 13 dicht verbunden ist. Dieser, an die Ventilplatte 2 angrenzende und damit verbundene Endabschnitt bildet erfindungsgemäß eine Druckkammer 8a, um Drucküberhöhungen beim Ausschieben des Kältemittels aus dem Zylinder zu verhindern. Der Abschnitt 8a ist des weiteren mit Aufnahmevorrichtungen 19 in Form von Stiften versehen, in welche ein Endabschnitt eines Druckventils 15 einhängbar ist. Das Druckventil 15 ist in an sich bekannter Weise als Blattfederelement ausgebildet. Jener Endabschnitt, der in die Aufnahmevorrichtungen einhängbar ist, dient als fixer Befestigungsabschnitt, wohingegen der diesem Endabschnitt gegenüberliegende freie Endabschnitt 15a die unmittelbar dahinter in der Ventilplatte 2 angeordnete Druckbohrung 10 in Abhängigkeit vom Verdichtungszyklus abwechselnd freigibt bzw. verschließt. Der erfindungsgemäße Bauteil 8 ist des weiteren mit einer Öffnungsbegrenzung 26 in Form eines Anschlages versehen, wie dies aus Fig.8a ersichtlich ist. Diese Öffnungsbegrenzung dient dazu, den Öffnungsweg des Druckventils 15 zu begrenzen.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Druckventils 15 im Bauteil 8 ermöglicht die Vorfertigung dieser beiden Teile entlang einer separaten Fertigungsstrecke. Bauteil 8 samt Druckventil 15 und Öffnungsbegrenzung 26 können dann mittels Klemmelement 7 mit der Ventilplatte 2 einfach und schnell verbunden werden. Die herkömmliche Art der Befestigung des Druckventils 15 an der Ventilplatte 2, beispielsweise durch Nieten ist dann nicht mehr erforderlich, wodurch sich eine wesentliche Vereinfachung und vor allem auch Beschleunigung des Herstellungsprozesses ergibt.
Fig.9 zeigt eine alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes, bei welchem zusätzlich zu den den Druck- und Saugkanal bildenden Bauteilen 8,9 auch die Ventilplatte 2 über ein Klemmelement 7 mit den Klemmabschnitten 7a und 7b am Zylindergehäuse 1 befestigt ist. Somit kommt die in Fig.9 offenbarte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes zur Gänze ohne Schrauben aus. Mit anderen Worten wird der gesamte Zylinderkopf lediglich geklemmt .
Fig.10 zeigt eine Schnittansicht der alternativen Ausführungsvariante aus Fig.9, wobei der den Wärmeübergang zwischen Druckkanal 8 und Ventilplatte 2 bzw. zwischen Saugkanal 9 und Ventilplatte 2 hemmende Abstand Z sehr deutlich sichtbar ist. Das Klemmelement 7 besteht in diesem Fall aus einem Klemmabschnitt 7b, der die Ventilplatte 2 in deren Randbereich über den gesamten Umfang umschließt und bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Hinterschneidung 27 am Zylindergehäuse 1 einrastet, wie dies auch in der Detailansicht in Fig.11 deutlich erkennbar ist. Deutlich erkennbar in Fig.11 ist auch die Schadraumdichtung 14, welche zwischen Ventilplatte 2 und Zylindergehäuse 1 angeordnet ist, sowie das Saugventil 32.
Das Klemmelement 7 weist einen zusätzlichen Klemmabschnitt 7a auf, der im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und die Bauteile 8,9 gegen die Ventilplatte 2 klemmt.
Fig.12 zeigt einen Schnitt entlang der Ebene A aus Fig.9. In dieser Ansicht ist sehr deutlich die Einstückigkeit des
Klemmelementes 7 mit den Klemmabschnitten 7a und 7b zu erkennen. Zusätzlich ist der Übergang des den Druckkanal bildenden Bauteils 8 in die Druckbohrung 10 gezeigt. Der erfindungsgemäße Bauteil 8 ist entlang der Druckkontaktkante 13 mit der Ventilplatte 2 dicht verbunden.
Innerhalb der von der Druckkontaktkante 13 umschlossenen
Fläche befindet sich die Druckbohrung 10, sowie der bewegliche
Teil des Druckventils 15. Die von der Druckkontaktkante 13 umschlossene Fläche ist gleichzeitig der einzige Abschnitt der Ventilplatte 2, der mit dem aus dem Zylinder verdichteten
Kältemittel in Berührung kommt .
Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Saugkontaktkante 17, entlang welcher der Saugkanal 9 dicht mit der Ventilplatte 2 verbunden ist. Innerhalb der von der Saugkontaktkante 17 umschlossenen Fläche befindet sich die Saugbohrung 16. Die von der Saugkontaktkante 17 umschlossene Fläche ist gleichzeitig der einzige Abschnitt der Ventilplatte 2, der mit dem in den Zylinder gesaugten Kältemittel in Berührung kommt .
Das Zylindergehäuse 1 weist einen Absatz 27 auf, in welchem die Ventilplatte 2 zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch gänzlich versenkt ist, wodurch gleichzeitig eine Positionierung der Ventilplatte 2 erreicht wird.
Fig.13 und Fig. 14 zeigen beide eine weitere alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs. Allerdings ist das Klemmelement 7 im Bereich seines Klemmabschnittes 7a geteilt ausgeführt, so dass jeder Bauteil 8,9 ein ihm zugeordnetes Klemmelement 7 besitzt.
Fig.15 und Fig.16 zeigen beide eine zusätzliche Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes mit einem alternativ ausgebildeten Klemmelement 7. Der Klemmabschnitt 7b des Klemmelementes 7 umschließt in diesem Fall die Ventilplatte 2 in deren Randbereich nicht über den gesamten Umfang sondern ist unterbrochen ausgeführt, wobei die Unterbrechungen Öffnungen in diesem Klemmabschnitt bilden, durch welche die Bauteile 8,9 vom Zylinderkopf weg bzw. zum Zylinderkopf hin geführt werden, so dass eigentlich mehrere Klemmabschnitte 7b vorhanden sind. Die einzelnen Klemmabschnitte 7b rasten jedoch auf gleiche Art und Weise wie bereits bei den weiter oben angeführten Ausführungsbeispielen geschildert an einer Hinterschneidung 27 am Zylindergehäuse 1 ein. Der Klemmabschnitt 7a ist in diesem Ausführungsbeispiel kreuzförmig ausgebildet, wobei jeweils ein Arm dieses Kreuzes in einen Klemmabschnitt 7b übergeht. Jener Bereich, in welchem sich die einzelnen Arme des Kreuzes treffen, ist dabei zylindrisch ausgeführt und bewirkt die Klemmung der Bauteile 8,9.
Fig.17 und Fig.18 zeigen eine andere alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes, bei welcher das Klemmelement 7, sowohl die Bauteile 8,9 als auch die Ventilplatte 2 gegen das Zylindergehäuse 1 klemmt. In diesem Fall ist das Zylindergehäuse 1 allerdings seitlich hochgezogen ausgebildet, wobei der hochgezogene Abschnitt Ia eine Hinterschneidung aufweist, in welcher das Klemmelement 7 mit seinem Klemmabschnitt 7b einrastbar ist. Die Ventilplatte 2, die das Zylindergehäuse 1 stirnseitig abschließt und von dessen Abschnitten Ia axial überragt wird, wird in diesem Fall durch die Klemmabschnitte 7b, die mit der Hinterschneidung des Abschnitts Ia verrastet sind, gegen das Zylindergehäuse 1 geklemmt. Der Klemmabschnitt 7a, der wiederum einstückig mit dem Klemmabschnitt 7b das Klemmelement 7 bildet, klemmt die Bauteile 8,9 gegen die Ventilplatte 2. Der hochgezogenen Abschnitt Ia ist mit Durchbrüchen 18 versehen, durch welche die Bauteile 8,9 vom Zylinderkopf weg bzw. zum Zylinderkopf hin geführt werden.
Die Fig.19 und 20 zeigen jeweils eine Schnittansicht von erfindungsgemäßen Zylinderköpfen, bei welchen einerseits eine O-Ringdichtung 20 und andererseits eine Papierdichtung 21 zur Abdichtung der Verbindung des Saugkanals 9 bzw. auch des Druckkanals 8 mit der Ventilplatte 2 zum Einsatz kommen. Diese Art der Abdichtung ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt, jedoch erfolgt dort die Abdichtung der Verbindung der Ventilplatte mit dem Zylinderdeckel, der ja bei einem erfindungsgemäßen Zylinderkopf nicht mehr erforderlich ist.
Fig.21 zeigt eine alternative Ausführungsvariante einer möglichen Abdichtung der Verbindung von Druckkanal 8 bzw. Saugkanal 9 mit der Ventilplatte 2 anhand einer zusätzlichen, weiteren Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes. Als Dichtungssystem ist hier vorgesehen, die Ventilplatte 2 mit einer Dichtsicke 23 zu versehen, in welche ein dem Umriss der Dichtsicke 23 an der Ventilplatte 2 im wesentlichen entsprechender, an der Druckkontaktante 13 des den Druckkanal bildenden Bauteils 8 bzw. an der Saugkontaktkante 17 des den Saugkanal bildenden Bauteils 9 angeordneter Dichtfortsatz 22 (siehe auch Fig.8 und 8a) eingreift .
Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Ausführung denkbar, dh. an der Druckkontaktante 13 des den Druckkanal bildenden Bauteils 8 bzw. an der Saugkontaktkante 17 des den
Saugkanal bildenden Bauteils 9 (siehe auch Fig.8 und 8a) ist eine Dichtsicke 23 vorgesehen, in welche ein dem Umriss der
Dichtsicke 23 entsprechender, an der Ventilplatte 2 angeordneter Dichtfortsatz 22 eingreift.
Um eine Abdichtung der Verbindung zu gewährleisten muss der Dichtfortsatz 22 entweder ein größeres Volumen aufweisen als die Dichtsicke 23 oder aber die Form des Dichtfortsatzes 22 ist eine andere als jene der Dichtsicke 23. Die bei der Montage des Zylinderkopfes angewandten Presskräfte insbesondere auch die Klemmkräfte des Klemmelementes 7 bewirken dann das Fließen des Dichtfortsatzes 22 in der Dichtsicke 23 bzw. von Teilen des Dichtfortsatzes 22 aufgrund der hohen lokalen Flächenpressung.
Die Ausbildung der Dichtsicke 23 in Verbindung mit den Dichtfortsätzen 22 bedingt bei gleicher Dichtheit eine wesentlich geringere erforderliche Presskraft zwischen Druck¬ bzw. Saugkanal 8,9 und Ventilplatte 2 als dies zwischen Zylinderdeckel und Ventilplatte 2 bei bekannten Zylinderköpfen der Fall ist. Die notwendige Flächenpressung ist zwar bei beiden Systemen die gleiche, jedoch unterscheiden sich die Dichtflächen ganz wesentlich, nämlich eine lange breite Dichtung im Falle der Papierdichtung und eine kurze schmale Dichtfläche im Falle des Dichtsicke 23 - Dichtfortsatz 22 Systems .
Das Dichtsystem funktioniert unabhängig von den eingesetzten Werkstoffpaarungen . So sind herkömmliche Werkstoffpaarungen möglich, wie beispielsweise Metall (Ventilplatte 2) - Metall (Bauteile 8,9) oder aber auch Metall (Ventilplatte 2) fließfähiger Kunststoff (Bauteile 8,9) oder Kunststoff (Ventilpatte 2) - fließfähiger Kunststoff (Bauteile 8,9).
Die für den vorliegenden Anwendungsfall erforderliche Flächenpressung kann dabei mit 5 bis 20 N/mm2 angegeben werden. Eine besonders bevorzugte geometrische Form der
Dichtsicke 23 ist die V-form oder U-Form gemäß den Fig.24 bis 31, jene des Dichtfortsatzes 23 die Zapfenform, wobei das freie Ende des Dichtfortsatzes bevorzugterweise abgeflacht bzw. abgerundet ausgeführt ist.
Fig.24 zeigt eine einfache Ausgestaltung des Dichtungssystems mit V-förmiger Dichtsicke 23 und zapfenförmigem Dichtfortsatz 22.
Fig.25 zeigt eine von zwei an der Ventilplatte 2 abstehenden Rippen gebildete Dichtsicke 23, die mit einem zapfenförmigen Dichtfortsatz 22 zusammenarbeitet.
In beiden Fällen ist der zapfenförmige Dichtfortsatz 22 an seinem freien Ende abgeflacht ausgeführt.
In Fig.26 sind zwei zapfenförmige Dichtfortsätze 22 am Druckkanal 8 vorgesehen, die eine V-förmige Dichtsicke 23 begrenzen, in welche ein an der Ventilplatte 2 angeordneter zapfenförmiger Dichtfortsatz 22 eingreift. Zusätzlich sind auch Dichtsicken 23 an der Ventilplatte 2 angeordnet, in welche die beiden am Druckkanal 8 angeordneten Dichtfortsätze 22 eingreifen, so dass zu eine Art von
Verzahnung zwischen dem den Druckkanal bzw. Saugkanal bildenden Bauteilen 8,9 und der Ventilplatte 2 kommt. Die zapfenförmigen Dichtfortsätze 22 sind an ihrem freien Endbereich mit einer Fase versehen.
Fig.27 bis 31 zeigen Weiterbildungen des eben beschriebenen Dichtsystems, wobei die zapfenförmigen Dichtfortsätze 22 an ihrem freien Endbereich auch abgerundet ausgeführt sind.
Das erfindungsgemäße Dichtsystem kann sowohl bei in dieser Anmeldung beschriebenen erfindungsgemäßen Zylinderköpfen zur Anwendung kommen kann als auch bei Zylinderköpfen nach dem Stand der Technik, also unter Einsatz von Zylinderdeckeln. In letzterem Fall, weist der Zylinderdeckel den Dichtfortsatz 22 bzw. die Dichtsicke 23 auf und die Ventilplatte 2 das entsprechende Gegenstück.
Die Fig.22 und 23 zeigen weitere Ansichten der zusätzlichen, weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Zylinderkopfes aus Fig.21.
Die Fig.32 bis 35 zeigen eine zusätzliche alternative Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfes mit den Bauteilen 8,9. Die Ventilplatte 2 ist dabei, mit Ausnahme der Saug- bzw. Druckbohrung 16,10 mit einem Kunststoffmantel 25 überzogen, der einen dem Zylindergehäuse 1 abgewandten und einen dem Zylindergehäuse zugewandten Abschnitt aufweist. Jene den Druck- bzw. Saugkanal bildenden Bauteile 8,9 sind dabei in die KunststoffSchicht 25 integriert, dh. bestehen ebenfalls aus Kunststoff.
Die Herstellung erfolgt in diesem Fall in mehreren Schritten.
Zunächst wird die Ventilplatte 2 mit Kunststoff 25 umspritzt ( Inserttechnik) , wobei an der dem Zylindergehäuse 1 abgewandten Seite der Ventilplatte 2 bereits Pins 28, welche zur Lagepositionierung des Druckventiles 15 dienen (entsprechend den Aufnahmevorrichtungen 19), mit aufgespritzt werden .
An der dem Kolben 4 zugewanden Seite wird plan umspritzt. Hier werden keine Haltevorrichtungen für das Saugventil benötigt. Es ist lediglich eine Freistellung für die Lagepositionierung des Saugventiles vorzusehen. Das Saugventil selbst wird zwischen Stirnseite des Zylindergehäuses 1 und Ventilplatte 2 geklemmt .
In einem weiteren Schritt wird, um den den Druckkanal bildenden Bauteil 8 sowie den den Saugkanal bildenden Bauteil 9, welche in einem separaten Arbeitsschritt ebenfalls aus Kunststoff hergestellt werden, mit der Ventilplatte 2 zu verbinden, entlang der Dichtsicken 24, die in ihrem Umriss der Druckkontaktkante 13 bzw. Saugkontaktkante 17 entsprechen und in diesem Ausführungsbeispiel nicht in der Ventilplatte 2 angeordnet sind, sondern im die Ventilplatte 2 umgebenden Kunststoffmantel 25, eine Laserschweißung oder Vibrationsschweißung der Kunststoffteile vorgenommen.
Die Befestigung der Ventilplatte 2 am Zylindergehäuse 1 erfolgt mittels Klemmelement 7, wie auch schon bei den vorherigen Ausführungsvarianten.
Fig.36 und 37 zeigen eine Ausführungsvariante eines Zylinderkopfes, bei welcher zusätzlich zum Klemmelement 7 ein weiteres Klemmelement 29 vorgesehen ist. Dieses ist erfindungsgemäß am Klemmelement 7 befestigt bzw. mit diesem verrastet. Auf der Ventilplatte 2 ist in diesem Fall ein das Druckventil 15 formendes, plattenförmiges Element 30, vorzugsweise aus Metall, vorgesehen, das vom Klemmelement 7 an die Ventilplatte 2 geklemmt wird. Die Öffnungsbegrenzung 26 für das Druckventil 15 ist, wie bereits in Fig.21 oder 35 gezeigt, im Bauteil 8 integriert.
Die Bauteile 8,9 sind in diesem Fall als ein einstückiger Kunststoffteil gefertigt.
In der in Fig.38 gezeigten Ausführungsvariante sind die
Bauteile 8,9 mit der Ventilplatte 2 verklebt, wobei das
Druckventil 15 in diesem Fall, wie bereits weiter oben beschrieben, im Bauteil 8 angeordnet ist.
Fig.39 zeigt die Ausrichtung des Druckventils 15, als
Blattfeder, gegenüber der Ventilplatte 2, wobei zur
Verdeutlichung der Lesbarkeit der Zeichnung die Bauteile 8,9 weggelassen worden sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
1. Zylindergehäuse Ia. hochgezogener Abschnitt des Zylindergehäuses
2. Ventilplatte
3. Saugschalldämpfer 3a. Ansaugöffnung
4. Kolben 5. Kurbelwellenlager
5a. Kurbelwellengehäuse
6. Zylinderachse
7. Klemmelement 7a. Klemmabschnitt 7b. Klemmabschnitt
8. den Druckkanal bildendes Bauteil
8a. wegführender Abschnitt des Druckkanals, Druckkammer
8b. weiterer Abschnitt des Druckkanals
9. den Saugkanal bildendes Bauteil 10. Druckbohrung
11. Schrauben
12. Zylinderinnenraum
13. Druckkontaktkante
14. Schadraumdichtung 15. Druckventil
15a. freier Endabschnitt des Druckventils
16. Saugbohrung
17. Saugkontaktkante
18. Durchbrüche 19. Aufnahmevorrichtungen
20. O-Ringdichtung
21. Papierdichtung
22. Dichtfortsatz 23. Dichtsicke
24. Dichtsicke
25. Kunststoffmantel
26. Öffnungsbegrenzung
27. Hinterschneidung 28. Pins
29. weiteres Klemmelement
30. plattenförmiges Element
31. Absatz
32. Saugventil

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter mit einem hermetisch dichten Verdichtergehäuse , in dessen Innerem eine ein Kältemittel verdichtende Kolben-Zylinder-Einheit arbeitet, deren Zylindergehäuse (1) mittels einer eine Druckbohrung (10) und eine Saugbohrung (16) aufweisenden Ventilplatte (2) verschlossen ist und ein Saugkanal sowie ein Druckkanal vorgesehenen sind, über welche Kältemittel über ein Saugventil (32) in die Saugbohrung (16) gesaugt sowie über ein Druckventil (15) aus der Druckbohrung (10) in den Druckkanal verdichtet wird, wobei der Saugkanal von einem kanalförmigen Bauteil (9) gebildet ist, welcher die Saugbohrung (16) mit einem vorzugsweisen vorgesehenen Saugschalldämpfer (3) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal durch einen unabhängigen, den Druckkanal vollständig ummantelnden Bauteil (8) gebildet ist, der mit der Ventilplatte (2) entlang einer von einem Endabschnitt des Bauteils (8) gebildeten Druckkontaktkante (13) dicht verbunden ist, wobei die Druckbohrung (10) und der bewegliche Teil des Druckventils (15) innerhalb der von der Druckkontaktkante (13) umschlossenen Fläche angeordnet sind.
2. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnittsfläche der Druckbohrung (10) zu der durch die Druckkontaktkante (13) umschlossenen Fläche mehr als 1/12 beträgt.
3. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Druckkontaktkante eingeschlossene Fläche die Fläche der beweglichen Teile des Druckventils um weniger als 50% übersteigt .
4. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der den Druckkanal bildende Bauteil (8) einen unmittelbar an die Druckbohrung (10) anschließenden, von der Ventilplatte (2) wegführenden Abschnitt (8a) aufweist und einen an diesen Abschnitt (8a) anschließenden weiteren Abschnitt (8b), der bezogen auf die Zylinderbohrung radial nach außen, vorzugsweise in einem Abstand zur Ventilplatte (2) vorzugsweise parallel dazu verläuft.
5. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Ventilplatte (2) wegführende Abschnitt (8a) und/oder der weitere Abschnitt (8b) des Druckkanals (8) aus Kunststoff gefertigt ist/sind.
6. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem weiteren Abschnitt (8b) und der Ventilplatte (2) ein Isoliermaterial, vorzugsweise aus Gummi oder aus Kunststoff angeordnet ist.
7. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jener den Druckkanal bildende Bauteil (8) und jener den Saugkanal bildende Bauteil (9) jeweils einstückig gefertigt sind bzw. vorzugsweise gemeinsam einstückig gefertigt sind, wobei sich die beiden gemeinsam einstückig gefertigten Bauteile (8,9) entlang einer Zwischenwand vorzusgweise jedoch zumindest entlang von Verbindungsstegen berühren.
8. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Druckbohrung (10) verschließende Druckventil (15) in dem den Druckkanal bildenden Bauteil (8) befestigt ist.
9. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem den Druckkanal bildenden Bauteil (8) eine ein vordefiniertes Mindestvolumen nicht unterschreitende Druckkammer (8a) vorgesehen ist.
10. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (8a) unmittelbar im Anschluss an die Druckbohrung (10) in dem den Druckkanal bildenden Bauteil (8) angeordnet ist.
11. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmelement (7) vorgesehen ist, welches die Ventilplatte (2) zumindest entlang eines Abschnittes deren Umfangs, vorzugsweise jedoch entlang des gesamten Umfangs an das Zylindergehäuse (1) klemmt.
12. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Klemmelement (18) einen im wesentlichen J-förmigen Querschnitt aufweist.
13. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (7) kreisringförmig ausgebildet ist.
14. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylindergehäuse (1) eine bzw. mehrere Hinterschneidungen (27) vorgesehen sind, welche mit einem Endabschnitt des Klemmelementes (7) verrastbar sind.
15. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Endabschnitt des Klemmelements (7) einen ersten Klemmabschnitt (7b) bildet, der die Ventilplatte (2) gegen das Zylindergehäuse (1) klemmt.
16. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse einen Absatz (31) aufweist, in welchem die Ventilplatte (16) zumindest teilweise versenkt ist.
17. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jene dem Kolben (4) abgewandte Oberfläche der Ventilplatte (2) bündig mit dem Zylindergehäuse (1) abschließt .
18. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (7) zumindest einen weiteren Klemmabschnitt (7a) aufweist, welcher den Druckkanal bzw. den Saugkanal bildende Bauteile (8,9) an die Ventilplatte (2) bzw. in die Saugbohrung (16) und/oder die Druckbohrung (10) klemmt.
19. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Klemmelement (29) vorgesehen ist, welches am Klemmelement (7) verrastbar ist und den Druckkanal bzw. den Saugkanal bildende Bauteile (8,9) an die Ventilplatte (2) bzw. in die Saugbohrung (16) und/oder die Druckbohrung (10) klemmt.
20. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Befestigung der Ventilplatte (2) am Zylindergehäuse (1) separate Befestigungselemente (11) vorgesehen sind bzw. ein separates Befestigungselement (7b) vorgesehen ist.
21. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Befestigungselemente Schrauben (11) sind.
22. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmelement vorgesehen ist, welches am Zylindergehäuse (3) verrastbar ist und den Druckkanal bzw. den Saugkanal bildende Bauteile (8,9) an die Ventilplatte (2) bzw. in die Saugbohrung (16) und/oder die Druckbohrung (10) klemmt.
23. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ventilplatte (2) vorzugsweise V-förmige Dichtsicken (23) vorgesehen sind und die der Ventilplatte (2) zugewandte Stirnfläche des den Saugkanal bzw. den Druckkanal bildenden Bauteilen (8,9) entlang deren Saug- bzw. Druckkontaktkante (13,17) mit zu den V- förmigen Dichtsicken (23) im wesentlichen korrespondierenden Dichtfortsätzen (22) ausgestattet ist, wobei die Dichtfortsätze (22) in ihrer geometrischen Gestalt unterschiedlich zu den Dichtsicken (23) ausgeführt sind und/oder ein unterschiedliches Volumen aufweisen.
24. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ventilplatte (2) Dichtfortsätze (22) vorgesehen sind und die der Ventilplatte (2) zugewandte Stirnfläche des den Saugkanal bzw. den Druckkanal bildenden
Bauteilen (8,9) entlang deren Saug- bzw.
Druckkontaktkante (13,17) mit zu den Dichtfortsätzen (22) im wesentlichen korrespondierenden Dichtsicken (23) ausgestattet ist, wobei die Dichtfortsätze (22) in ihrer geometrischen Gestalt unterschiedlich zu den
Dichtsicken (23) ausgeführt sind und/oder ein unterschiedliches Volumen aufweisen.
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