EP2828524A1 - Verdichtereinheit, sowie verdichter - Google Patents

Verdichtereinheit, sowie verdichter

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EP2828524A1
EP2828524A1 EP13710976.5A EP13710976A EP2828524A1 EP 2828524 A1 EP2828524 A1 EP 2828524A1 EP 13710976 A EP13710976 A EP 13710976A EP 2828524 A1 EP2828524 A1 EP 2828524A1
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EP
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compressor
compressor unit
eccentric
connecting rod
pistons
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EP13710976.5A
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Arno Görlich
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GEA Bock GmbH
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Publication date
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    • F04B9/045—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being eccentrics

Definitions

  • Compressor unit as well as compressors
  • the present invention relates to a compressor unit for a compressor for
  • CONFIRMATION COPY interpreted to thereby restrict the use of fluorinated hydrocarbon refrigerants.
  • a radial piston compressor which is designed for C0 2 as a refrigerant, is known for example from EP 1 552 291 Bl, which is a reciprocating piston engine in the form of a
  • Radial piston compressor with a compressor unit with annularly arranged side by side, radially directed piston-cylinder units and disclosed with an eccentric shaft.
  • the eccentric shaft extends through a housing body enclosing the cylinder of a machine housing and the eccentric thereof controls the
  • Control ring takes place in a lateral, in the direction of a secant, one
  • a corresponding compressor unit which is provided for compressing refrigerant, has a drive device in the form of a drive shaft, which is provided for driving one or more pistons arranged in a radial direction.
  • the pistons can be moved back and forth in corresponding cylinder bores during disengagement and engagement movements.
  • the disengagement movements take place in the radially outward direction, while the engagement movements mean a movement of the pistons toward the radial center.
  • the cylinder bores are also arranged in the radial direction, particularly with a cylinder bore center axis disposed in the radial direction.
  • Drive shaft is engaged with an eccentric which controls the disengagement of the pistons, i. the piston is moved by its corresponding eccentric movement in any manner in a radially outward direction (disengagement).
  • the eccentric may optionally be integral with the drive shaft
  • the eccentric also controls the engagement movement of the pistons, which means that the eccentric is also responsible for "retracting" the pistons in the direction of the radial center, ie the eccentric moves the pistons through its corresponding eccentric
  • Movement also in any way in a radially inward direction or is causally responsible for the radially inward movement, as it is also for the outward movement.
  • a compressor unit of a compressor for compressing refrigerant with a drive device, in particular drive shaft, for driving one or more arranged in a radial direction and in
  • the device for performing a disengagement movement of the pistons is identical to the device for performing the engagement movement of the Piston. It would be conceivable in this case, for example, a connection between a respective piston and the eccentric, for example by means of a particular rigid connection, which may be realized for example in the form of a connecting rod, and which completely transfers the movement of the eccentric to the piston.
  • the eccentric of the compressor unit preferably has an eccentric active section, via which it is in operative engagement with one or more connecting rods, in particular connecting rod active sections of the respective connecting rods.
  • the eccentric active section preferably has a circular cross section
  • the connecting rod active sections preferably have a circular segment-like configuration corresponding thereto on their side facing the eccentric active section.
  • a bearing in particular a needle bearing, is arranged between the connecting rod active section and the eccentric active section, which ensures the lowest possible drive of the connecting rods and the pistons in operative engagement with low energy loss.
  • the connecting rod active sections are arranged on a circular path around the eccentric active section.
  • This embodiment is particularly suitable for the above-mentioned arrangement of a bearing, in particular a needle bearing between the two operative portions.
  • compressor unit may constitute a compressor. This would be the case, for example, in an open compressor, which by an external
  • Drive source provides a drive for the drive device, for example, the drive shaft of the compressor unit. Since, however, often referred to when a compressor, a corresponding motor and possibly hermetically sealed housing components, etc. are assigned to the compressor, for clarity in the context of the present application between a compressor, which be identical to the compressor unit in the simplest embodiment can, but also more
  • Compression of a fluid, in particular refrigerant, particularly gaseous refrigerant is used, distinguished.
  • Fig. 1 is a sectional view of an embodiment of a compressor according to the invention, cut perpendicular to the axial direction;
  • Figure 2 is another sectional view of a compressor according to the invention, cut parallel to the axial direction.
  • Fig. 1 is a sectional view of a compressor 10 according to the invention is shown, wherein the section in the region of a compressor unit 12 of the invention
  • Compressor 10 is made perpendicular to an axial direction.
  • a compressor unit 12 has six pistons 14, which are arranged in a radial direction to be moved back and forth in corresponding cylinder bores or cylinder liners 16.
  • Cylinder bores or cylinder liners 16 themselves are designed as corresponding recesses in a cylinder block 18.
  • the pistons 14 are designed to be reciprocable in the radial direction.
  • Hermos be distinguished as a result of a disengagement and an engagement movement, wherein the disengagement movement in the radially outward direction (indicated by arrow 20) and the engagement movement in a radially inward direction
  • the compressor unit 12 serves for compressing refrigerant, wherein in the embodiments described below and illustrated in the figures, it is preferably R744 (CO 2 ) as refrigerant. It should be noted, however, that any use of any other refrigerant.
  • Refrigerant for example, R134a, etc.
  • the subject of the present application is a refrigerant compressor for compressing refrigerant, in particular CO 2. It is a compressor intended especially for compressing gaseous media, i. to a compressor for compressing gaseous refrigerant.
  • the compressor unit 12 has a drive device in the form of a drive shaft 24 (see for example Fig. 2) by means of which the compressor unit 12 can be driven.
  • the drive shaft is coupled to an electric motor (not shown) in the described embodiment of a compressor 10 according to the invention, but in alternative embodiments may also be coupled to a corresponding belt drive device or other device.
  • the drive device in the form of the drive shaft 24 is in operative engagement with an eccentric 28. More specifically, the drive shaft 24 is formed eccentrically in a corresponding area (eccentric portion of the drive shaft 24). The eccentric 28 is thus integrally and integrally formed with and on the drive shaft 24. In alternative embodiments, the eccentric 28 may also be formed and attached as a separate component attached to the drive shaft 24, in particular articulated or stored accordingly.
  • the eccentric 28 has, cut perpendicular to the axial direction, a
  • the eccentric active section 32 serves to drive the pistons 14 and is in operative engagement therewith via a connecting rod 34 assigned to each piston 14.
  • the connecting rods 34 are connected to the piston 14 by means of connecting-rod eyes 36, which are formed on the sides of the connecting rods 34 facing the pistons 14.
  • the connecting rods 34 on a connecting rod active portion 38 which serves the operative engagement with the eccentric 28.
  • the eccentric 28 is connected to the connecting rod active portions 38 via a bearing in the form of a needle bearing 40 in operative engagement, which is arranged on the eccentric active portion 32 (circular cross-section) and there on the eccentric surface 30 (fitted).
  • a bearing in the form of a needle bearing 40 in operative engagement which is arranged on the eccentric active portion 32 (circular cross-section) and there on the eccentric surface 30 (fitted).
  • other bearings in particular plain bearings or rolling bearings in any possible training conceivable.
  • the bearing 40 provides a low-friction carryover and conversion of the
  • the compressor unit 12 and thus the compressor 10 are a compressor unit 12 and a compressor 10, respectively, which is designed as a refrigerant compressor which has C0 2 as refrigerant or for C0 2 is provided as a refrigerant.
  • This compressor unit 12 has a ratio of stroke of a cylinder to diameter of its bore from 0.3 to 1, in particular 0.3 to 0.7, more particularly from 0.35 to 0.5, further in particular of 0.4.
  • the stroke-bore ratio has a value of 0.3 to 1, in particular 0.3 to 0.7, more particularly from 0.35 to 0.5, further in particular 0.4.
  • Embodiment applicable Hub-bore ratios depending on the design requirements, a value from an interval of 0.3 to 1 can be selected.
  • the further mentioned values with decreasing intervals are the energetically preferred values, if these can be realized under the given design boundary conditions.
  • the compressor unit according to the invention comprises 3 to 8 pistons, in particular 4 to 6 pistons.
  • this is a piston-type favoring the type.
  • the above-described embodiment of the compressor 10 has the electric motor 26 for driving the compressor unit 12, wherein the electric motor 26 with the drive shaft 24 of the compressor unit 12 correspondingly in operative engagement or drives.
  • Embodiment is a hermetic compressor, it should be noted that the inventive concept is of course applicable to open, semi-hermetic, hermetic and otherwise trained compressor.
  • the drive of the compressor does not have to be done via an electric motor, but can also be used as a belt drive or another drive option, which may be in Compressor is integrated, or even located outside the compressor, be designed.

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Abstract

Verdichtereinheit (12) eines Verdichters (10) zum Verdichten von Kältemittel mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere Antriebswelle (24), zum Antreiben von einem oder mehreren in einer radialen Richtung angeordneten und in korrespondierenden Zylinderbohrungen (16) in Aus- und Einrückbewegungen hin- und herbewegbaren Kolben (14), wobei die Antriebsvorrichtung mit einem Exzenter (28) in Wirkeingriff steht, der die Ausrückbewegung der Kolben (14) steuert, wobei der Exzenter (28) auch die Einrückbewegeung der Kolben (14) steuert, sowie entsprechender Verdichter (10).

Description

Verdichtereinheit, sowie Verdichter
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdichtereinheit für einen Verdichter zum
Verdichten von insbesondere Kältemittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen entsprechenden Verdichter, insbesondere Radialkolbenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Aufgrund eines mittlerweile global ausgebildeten Handels mit Waren, unter denen sich zunehmend Waren befinden, welche beim Transport einer Kühlung bedürfen und auch aufgrund zunehmender Komfortbedürfnisse der Menschen erhöht sich der Bedarf an Kälteanlagen, und somit insbesondere der Bedarf an Verdichtereinheiten und Verdichtern, welche die Kälte für die vorstehend genannten Kälteanlagen liefern, stetig. In Zeiten, in denen Energieressourcen teuer sind und weiterhin nicht zuletzt aufgrund
umweltpolitischer Aspekte ein möglichst geringer Energieverbrauch anzustreben ist, sind Bestrebungen im Gange, Kältemittelverdichter räumlich so klein wie möglich, konstruktiv so einfach wie möglich und auch bezüglich des Gewichts so gewichtssparend wie möglich zu konstruieren. Weiterhin ist es ein Ziel, entsprechende Verdichter für einen Einsatz mit umweltfreundlichen Kältemitteln, wie beispielsweise C02 als Kältemittel (Kältemittel R744)
1
BESTÄTIGUNGSKOPIE auszulegen, um dadurch eine Verwendung von fluorkohlenwasserstoffhaltigen Kältemitteln einschränken zu können.
Ein Radialkolbenverdichter, der für C02 als Kältemittel ausgelegt ist, ist beispielsweise aus der EP 1 552 291 Bl bekannt, die eine Hubkolbenmaschine in Form eines
Radialkolbenverdichters mit einer Verdichtereinheit mit ringförmig nebeneinander angeordneten, radial gerichteten Kolben-Zylinder-Einheiten und mit einer Exzenterwelle offenbart. Die Exzenterwelle erstreckt sich durch einen die Zylinder einschließenden Gehäusekörper eines Maschinengehäuses und der Exzenter derselben steuert den
Auswärtshub der Kolben. Der Einwärtshub der Kolben wird durch einen gemeinsamen in die Kolben eingreifenden Steuerring gesteuert bzw. veranlasst. Der Eingriff des
Steuerrings erfolgt in eine seitliche, in Richtung einer Sekante verlaufende, einer
Querschnittsform des Steuerrings angepasste Aussparung jedes Kolbens, die eine
Bodenwand des Kolbens begrenzt, wobei der Steuerring über eine innere Steuerfläche mit dieser Bodenwand in steuerndem Gleitkontakt steht.
Dieser Aufbau eines Radialkolbenverdichters gemäß der EP 1 553 291 Bl stellt sich relativ kompliziert dar. Weiterhin gleitet der gemäß der EP 1 553 291 Bl für die
Rückholbewegung der Kolben mehreckige (sechseckige) Rückholring in Kolbennuten senkrecht zu der Zugrichtung. Daraus resultiert neben einer Begrenzung der verfügbaren bzw. anwendbaren Rückholkräfte auch eine Tendenz des Rings zum Verkanten. Die vorstehend beschriebene Konstruktion stellt zudem eine Anordnung dar, die für einen "einseitigen" Eingriff des Rückholrings in die Kolbennuten und somit auch für einseitige Materialbelastungen sorgt. Insbesondere für mehrstufige Verdichter, bei denen hohe Rückholkräfte nötig sind, wird zudem ein Rückholmechanismus benötigt, der den entsprechenden Kräften auch standhalten kann.
Ausgehend vom vorstehend diskutierten Stand der Technik ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdichtereinheit eines Verdichters zum Verdichten von Kältemittel anzugeben, die im Vergleich zu den Verdichtereinheiten gemäß dem Stand der Technik universell einsetzbar ist, relativ einfach konstruiert ist und damit auch
kostengünstig in der Herstellung ist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen entsprechenden Verdichter anzugeben Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verdichtereinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der Aspekt der Aufgabenstellung, der einen Verdichter betrifft, wird durch einen Verdichter gemäß Anspruch 12 gelöst.
Erfindungsgemäß weist eine entsprechende Verdichtereinheit, welche zum Verdichten von Kältemittel vorgesehen ist, eine Antriebsvorrichtung in Form einer Antriebswelle auf, welche zum Antreiben von einem oder mehreren in einer radialen Richtung angeordneten Kolben vorgesehen ist. Die Kolben sind in korrespondierenden Zylinderbohrungen in Aus- und Einrückbewegungen hin- und herbewegbar. Die Ausrückbewegungen finden dabei in der radial nach außen gerichteten Richtung statt, während die Einrückbewegungen eine Bewegung der Kolben hin zur radialen Mitte bedeuten. Die Zylinderbohrungen sind ebenfalls in der radialen Richtung angeordnet, insbesondere mit einer Zylinderbohrungsmittelachse, die in der radialen Richtung angeordnet ist. Die Antriebsvorrichtung
(Antriebswelle) steht mit einem Exzenter in Wirkeingriff, der die Ausrückbewegung der Kolben steuert, d.h. die Kolben durch seine entsprechende exzentrische Bewegung in einer beliebigen Art und Weise in eine radial nach außen gerichtete Richtung bewegt (Ausrückbewegung). Der Exzenter kann optional integral mit der Antriebswelle
ausgebildet und/oder Bestandteil derselben sein. Weiterhin steuert der Exzenter erfindungsgemäß auch die Einrückbewegung der Kolben, was bedeutet, dass der Exzenter auch für ein„Zurückziehen" der Kolben in Richtung der radialen Mitte hin verantwortlich ist. D.h. der Exzenter bewegt die Kolben durch seine entsprechende exzentrische
Bewegung auch in einer beliebigen Art und Weise in eine radial nach innen gerichtete Richtung bzw. ist für die radial nach innen gerichtete Bewegung kausal verantwortlich, wie er dies auch für die nach außen gerichtete Bewegung ist.
In anderen Worten gesagt weist eine Verdichtereinheit eines Verdichters zum Verdichten von Kältemittel mit einer Antriebsvorrichtung, insbesondere Antriebswelle, zum Antreiben von einem oder mehreren in einer radialen Richtung angeordneten und in
korrespondierenden Zylinderbohrungen in Aus- und Einrückbewegungen hin- und herbewegbaren Kolben eine Vorrichtung zum Durchführen einer Ausrückbewegung der Kolben und eine Vorrichtung zum Durchführen der Einrückbewegung der Kolben auf, welche beide durch den Exzenter gesteuert bzw. angetrieben werden. In einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Durchführen einer Ausrückbewegung der Kolben identisch mit der Vorrichtung zum Durchführen der Einrückbewegung der Kolben. Denkbar wäre in diesem Fall beispielsweise eine Verbindung zwischen einem jeweiligen Kolben und dem Exzenter, beispielsweise mittels einer insbesondere starren Verbindung, welche beispielsweise in Form eines Pleuels realisiert sein kann, und welche die Bewegung des Exzenters vollständig auf den Kolben überträgt.
Dies stellt eine gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte und insbesondere robuste und somit wenig fehleranfällige Lösung für eine Verdichtereinheit und auch einen entsprechenden Verdichter dar.
Der Exzenter der Verdichtereinheit weist vorzugsweise einen Exzenter-Wirkabschnitt auf, über welchen er mit einem oder mehreren Pleueln, insbesondere Pleuel-Wirkabschnitten der jeweiligen Pleuel in Wirkeingriff steht.
Der Exzenter-Wirkabschnitt weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf, die Pleuel-Wirkabschnitte weisen vorzugsweise eine hierzu korrespondierende kreissegmentartige Ausbildung an ihrer dem Exzenter-Wirkabschnitt zugewandten Seite auf. In einer möglichen Ausführungsform ist zwischen dem Pleuel-Wirkabschnitt und dem Exzenter- Wirkabschnitt ein Lager, insbesondere ein Nadellager angeordnet, was für einen möglichst reibungsarmen und somit Energieverlust-armen Antrieb der Pleuel und der mit diesen in Wirkeingriff stehenden Kolben sorgt.
In einer konstruktiv einfachen Ausführungsform sind die Pleuel-Wirkabschnitte auf einer Kreisbahn um den Exzenter-Wirkabschnitt angeordnet. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere auch für die obenstehend erwähnte Anordnung eines Lagers, insbesondere eines Nadellagers zwischen den beiden Wirkabschnitten.
Hinsichtlich des einen Verdichter betreffenden Aspekts der Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung sei auf Patentanspruch 12 verwiesen, in dem ein entsprechender Verdichter angegeben ist, wobei weitere mögliche Ausführungsformen in den von diesen abhängigen Ansprüchen beschrieben sind. Der Verdichter weist die Vorteile und Merkmale auf, welche bereits im Zusammenhang mit der die erfindungsgemäße Aufgabenstellung lösenden Verdichtungseinheit beschrieben wurden.
Es sei an dieser Stelle auf die Unterscheidung zwischen Verdichtereinheit und Verdichter eingegangen. In einer einfachen Form kann die in der vorliegenden Anmeldung als Verdichtereinheit bezeichnete Vorrichtung einen Verdichter darstellen. Dies wäre beispielsweise bei einem offenen Verdichter der Fall, welcher durch eine externe
Antriebsquelle einen Antrieb für die Antriebsvorrichtung, beispielsweise Antriebswelle der Verdichtereinheit zur Verfügung stellt. Da jedoch oftmals, wenn von einem Verdichter gesprochen wird, auch ein entsprechender Motor und ggf. hermetisch abgedichtete Gehäusebauteile etc. dem Verdichter zugeordnet werden, ist zur Verdeutlichung im Rahmen der vorliegenden Anmeldung zwischen einem Verdichter, der in der einfachsten Ausführungsform identisch mit der Verdichtereinheit sein kann, aber auch weitere
Bestandteile aufweisen kann, und einer Verdichtereinheit, die ausschließlich der
Verdichtung eines Fluids, insbesondere Kältemittels, besonders gasförmigen Kältemittels dient, unterschieden.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters, geschnitten senkrecht zur axialen Richtung;
Fig. 2 eine weitere Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Verdichters, geschnitten parallel zu der axialen Richtung; und
In Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters 10 dargestellt, wobei der Schnitt im Bereich einer Verdichtereinheit 12 des erfindungsgemäßen
Verdichters 10 senkrecht zu einer axialen Richtung vorgenommen ist.
Wie Fig. 1 entnommen werden kann, weist eine erfindungsgemäße Verdichtereinheit 12 sechs Kolben 14 auf, welche in einer radialen Richtung hin- und herbewegbar in entsprechenden Zylinderbohrungen bzw. Zylinderbuchsen 16 angeordnet sind. Die
Zylinderbohrungen bzw. Zylinderbuchsen 16 selbst sind als entsprechende Aussparungen in einem Zylinderblock 18, ausgebildet. Die Kolben 14 sind, wie vorstehend bereits erwähnt ist, in der radialen Richtung hin- und herbewegbar ausgebildet. Bei dieser Hin- und Herbewegung seien in der Folge eine Ausrückbewegung und eine Einrückbewegung unterschieden, wobei die Ausrückbewegung in die radial nach außen gerichtete Richtung (verdeutlicht durch Pfeil 20) und die Einrückbewegung in eine radial nach innen
gerichtete Richtung (verdeutlicht durch Pfeil 22) gerichtet ist. Die Verdichtereinheit 12 dient zum Verdichten von Kältemittel, wobei es sich in den anbei beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen vorzugsweise um R744 (C02) als Kältemittel handelt. Es sei jedoch angemerkt, dass auch eine Verwendung jeglichen anderen
Kältemittels (beispielsweise R134a, etc.) denkbar ist. In anderen Worten gesagt, handelt es sich beim Gegenstand der vorliegenden Anmeldung um einen Kältemittelverdichter zum Verdichten von Kältmittel, insbesondere C02. Es handelt sich um einen Verdichter, der insbesondere zum Verdichten von gasförmigen Medien vorgesehen ist, d.h. um einen Verdichter zum Verdichten von gasförmigem Kältemittel.
Ferner weist die erfindungsgemäße Verdichtereinheit 12 eine Antriebsvorrichtung in Form einer Antriebswelle 24 (vgl. hierzu z.B. Fig. 2) auf, mittels welcher die Verdichtereinheit 12 angetrieben werden kann. Die Antriebswelle ist in der beschriebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters 10 mit einem Elektromotor (nicht dargestellt) gekoppelt, kann jedoch in alternativen Ausführungsformen auch mit einer entsprechenden Riementriebvorrichtung oder einer anderweitigen Vorrichtung gekoppelt sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die axiale Erstreckung der Antriebswelle 24 je nach
vorgesehener Verwendung auch deutlich kürzer sein kann als in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform, in welcher die Antriebswelle 24 mit dem Elektromotor in Wirkeingriff steht und sich durch diesen hindurch erstreckt.
Im Rahmen der Aus- und Einrückbewegungen der Kolben wird Kältemittel bei einer Einrückbewegung der Kolben 14 in die Zylinderbohrungen bzw. Zylinderbuchsen 16 eingesaugt, bei einer Durchführung der Ausrückbewegung verdichtet und dann
ausgestoßen.
Die Antriebsvorrichtung in Form der Antriebswelle 24 steht mit einem Exzenter 28 in Wirkeingriff. Genauer gesagt ist die Antriebswelle 24 in einem entsprechenden Bereich (Exzenterabschnitt der Antriebswelle 24) exzentrisch ausgebildet. Der Exzenter 28 ist damit integral und einstückig mit und an der Antriebswelle 24 ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann der Exzenter 28 auch als separates Bauteil ausgebildet und an der Antriebswelle 24 befestigt, insbesondere angelenkt oder entsprechend gelagert sein.
Der Exzenter 28 weist, senkrecht zu der axialen Richtung geschnitten, einen
kreisförmigen Querschnitt und radial nach außen gerichtete Exzenter-Flächen 30 auf, die in einem Bereich eines Exzenter-Wirkabschnitts 32 angeordnet sind. Der Exzenter- Wirkabschnitt 32 dient dem Antrieb der Kolben 14 und steht mit diesen jeweils über ein jedem Kolben 14 zugeordnetes Pleuel 34 in Wirkeingriff. Hierzu sind die Pleuel 34 mittels Pleuelaugen 36, die an den den Kolben 14 zugewandten Seiten der Pleuel 34 ausgebildet sind, an den Kolben 14 angelenkt.
Auf der dem Exzenter 28 zugewandten Seite weisen die Pleuel 34 einen Pleuel- Wirkabschnitt 38 auf, der dem Wirkeingriff mit dem Exzenter 28 dient. Der Exzenter 28 steht mit den Pleuel-Wirkabschnitten 38 über ein Lager in Form eines Nadellagers 40 in Wirkeingrif, welches am Exzenter-Wirkabschnitt 32 (kreisförmiger Querschnitt) und dort auf der Exzenter-Fäche 30 angeordnet (eingepaßt) ist. Alternativ zum Nadellager 40 sind andere Lager, insbesondere Gleitlager oder Wälzlager in jeglicher möglicher Ausbildung denkbar.
Das Lager 40 sorgt für einen reibungsarmen Übertrag und eine Umwandlung der
Bewegung (Drehbewegung) des Exzenters 28 in eine in radialer Richtung gerichtete Bewegung einer Pleuel-Wirkabschnitt-Aufnahme 42, die mit dem Lager mittels einer entsprechenden Passung in Wirkeingriff steht. Die entsprechende Bewegung in radialer Richtung wird dann entsprechend auf die Pleuel 34 und die daran angelenkten Kolben 14 übertragen. Die zu dem kreisförmigen Außenumfang des Lagers 40 korrespondierend ausgebildeten Pleuel-Wirkabschnitte 38, welche an ihrer dem Lager 40 zugewandten Seite kreissegmentartig ausgebildet sind, weisen hierzu an ihrem dem Lager zugewandten Ende eine in axialer Richtung verbreiterte Ausdehnung auf, so dass sie mittels zweier, im Querschnitt L-förmig ausgebildeter Schalen 44, die die Pleuel-Wirkabschnitt-Aufnahme 42 bilden, sicher am Lager 40 angeordnet sind. Die Pleuel-Wirkabschnitte aller Pleuel 34 sind auf einer Kreisbahn um den Exzenter 28 und damit auch um den Exzenter-Wirkabschnitt 32 angeordnet, welche mit demselben konzentrisch ist.
Aufgrund dessen, dass der Pendelpunkt der Vorrichtung aufgrund der Verwendung des Exzenters azentrisch angeordnet ist, kann durch die vorliegende Konstruktion, in der kreissegmentartige Pleuel-Wirkabschnitte zum Einsatz kommen und die Pleuel somit in Ihrer Bewegung voneinander entkoppelt sind, im Bereich der jeweiligen Kolben eine jeweils unterschiedliche Bewegung erfolgen. Wären die Pleuel starr gekoppelt, so käme es zu einem Fehler in der Hubbewegung und somit zu einem erhöhten Schadraum im Bereich der Kolben, die dem Pendelpunkt fern liegen.
In einer möglichen Ausführungsform handelt es sich, wie bereits vorstehend erwähnt, bei der Verdichtereinheit 12 und somit bei dem Verdichter 10 um eine Verdichtereinheit 12 bzw. einen Verdichter 10, der als Kältemittelverdichter ausgebildet ist, welcher C02 als Kältemittel aufweist bzw. für C02 als Kältemittel vorgesehen ist. Diese Verdichtereinheit 12 weist ein Verhältnis von Hub eines Zylinders zu Durchmesser dessen Bohrung von 0,3 bis 1, insbesondere 0,3 bis 0,7, weiterhin insbesondere von 0,35 bis 0,5, weiterhin insbesondere von 0,4 auf. In anderen Worten gesagt hat das Hub-Bohrungsverhältnis einen Wert von 0,3 bis 1, insbesondere 0,3 bis 0,7, weiterhin insbesondere von 0,35 bis 0,5, weiterhin insbesondere von 0,4. Dies sind die für die beschriebene mögliche
Ausführungsform anwendbaren Hub-Bohrungsverhältnisse, wobei je nach konstruktivem Bedarf ein Wert aus einem Intervall von 0,3 bis 1 gewählt werden kann. Die weiteren genannten Werte mit kleiner werdenden Intervallen sind die energetisch bevorzugten Werte, falls diese unter den gegebenen konstruktiven Randbedingungen realisierbar sind.
In möglichen Ausführungsformen weist die erfindungsgemäße Verdichtereinheit 3 bis 8 Kolben auf, insbesondere 4 bis 6 Kolben. Insbesondere für C02 Verdichter, weiterhin insbesondere für C02 Verdichter kleinerer Bauart ist dies eine die Bauart begünstigende Kolbenanzahl.
Es bleibt noch anzumerken, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Verdichters 10 den Elektromotor 26 zum Antrieb der Verdichtereinheit 12 aufweist, wobei der Elektromotor 26 mit der Antriebswelle 24 der Verdichtereinheit 12 entsprechend in Wirkeingriff steht bzw. diese antreibt. Bei dem Verdichter 10 der beschriebenen
Ausführungsform handelt es sich um einen hermetisch ausgebildeten Verdichter, wobei anzumerken ist, dass das erfindungsgemäße Konzept selbstverständlich auf offene, halbhermetische, hermetische und auch anderweitig ausgebildete Verdichter anwendbar ist. Der Antrieb des Verdichters muss dabei nicht über einen Elektromotor erfolgen, sondern kann auch als Riementrieb oder eine andere Antriebsmöglichkeit, welche ggf. im Verdichter integriert ist, oder aber auch außerhalb des Verdichters gelegen ist, ausgelegt sein.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit festen Merkmalskombinationen beschrieben wird, umfasst sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften
Kombinationen, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sein.
Bezugszeichenliste
10 Verdichter
12 Verdichtereinheit
14 Kolben
16 Zylinderbohrungen/Zylinderbuchsen
18 Zylinderblock
20 Pfeil
22 Pfeil
24 Antriebswelle
28 Exzenter
30 Exzenter-Wirkfläche
32 Exzenter-Wirkabschnitt
34 Pleuel
36 Pleuelauge
38 Pleuel-Wirkabschnitt
0 Nadellager
2 Pleuel-Wirkabschnitt-Aufnahme
4 Schale

Claims

Patentansprüche
1. Verdichtereinheit (12) eines Verdichters (10) zum Verdichten von Kältemittel mit einer
Antriebsvorrichtung, insbesondere Antriebswelle (24), zum Antreiben von einem oder mehreren in einer radialen Richtung angeordneten und in korrespondierenden
Zylinderbohrungen (16) in Aus- und Einrückbewegungen hin- und herbewegbaren Kolben (14), wobei die Antriebsvorrichtung mit einem Exzenter (28) in Wirkeingriff steht, der die Ausrückbewegung der Kolben (14) steuert,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Exzenter (28) auch die Einrückbewegung der Kolben (14) steuert.
2. Verdichtereinheit (12), insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Exzenter (28) einen Exzenter-Wirkabschnitt (32) aufweist, über welchen er mit einem oder mehreren Pleueln (34), insbesondere Pleuel-Wirkabschnitten (38) der jeweiligen Pleuel (34) in Wirkeingriff steht.
3. Verdichtereinheit (12) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichtereinheit (12) für jeden Kolben (14) ein jeweils diesem zugeordnetes Pleuel (34) aufweist, das mittels eines Pleuelauges (36), welches an einer dem jeweiligen Kolben (14) zugewandten Seite des Pleuels (34) ausgebildet ist, an diesem angelenkt ist.
4. Verdichtereinheit (12) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichtereinheit (12) für jeden Kolben (14) ein jeweils diesem zugeordnetes Pleuel (34) aufweist, das mittels des Pleuel-Wirkabschnitts (38), welcher an einer dem Exzenter- Wirkabschnitt (32) zugewandten Seite des Pleuels (34) ausgebildet ist, mit dem Exzenter (28) in Wirkeingriff steht.
5. Verdichtereinheit (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Exzenter-Wirkabschnitt (32) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und/oder dass die dem Exzenter-Wirkabschnitt (32) zugewandten Seiten des Pleuels (34), insbesondere der Pleuel-Wirkabschnitt (38) kreissegmentartig ausgebildet sind.
6. Verdichtereinheit (12) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pleuel-Wirkabschnitte (38) auf einer Kreisbahn um den Exzenter (28), insbesondere um den Exzenter-Wirkabschnitt (32) konzentrisch zu diesem angeordnet sind.
7. Verdichtereinheit (12) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Pleuel-Wirkabschnitt (38) und dem Exzenter-Wirkabschnitt (32) ein Lager, insbesondere ein Nadellager (40) angeordnet ist.
8. Verdichtereinheit (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichtereinheit (12) CO2 als Kältemittel aufweist.
9. Verdichtereinheit (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichtereinheit (12) ein Hub-Bohrungs-Verhältnis von von 0,3 bis 1, insbesondere von 0,3 bis 0,7 aufweist.
10. Verdichtereinheit (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichtereinheit (12) ein Hub-Bohrungs-Verhältnis von 0,35 bis 0,5, insbesondere von 0,4 aufweist
11. Verdichtereinheit (12) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichtereinheit (12) 3 bis 8 Kolben, insbesondere 4 bis 6 Kolben aufweist
12. Verdichter (10) zum Verdichten von Kältemittel
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) eine Verdichtereinheit (12) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
13. Verdichter (10) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) einen Elektromotor zum Antrieb der Verdichtereinheit (12) aufweist, wobei der Elektromotor mit der Antriebsvorrichtung, insbesondere Antriebswelle (24) der Verdichtereinheit (12) in Wirkeingriff steht.
14. Verdichter (10) nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) ein hermetisch ausgebildeter Verdichter (10) ist.
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