WO2013149730A1 - Verdichter - Google Patents

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WO2013149730A1
WO2013149730A1 PCT/EP2013/001013 EP2013001013W WO2013149730A1 WO 2013149730 A1 WO2013149730 A1 WO 2013149730A1 EP 2013001013 W EP2013001013 W EP 2013001013W WO 2013149730 A1 WO2013149730 A1 WO 2013149730A1
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piston
compressor
compression
pressure
movement
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PCT/EP2013/001013
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Arno Görlich
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Gea Bock Gmbh
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    • F04B39/0027—Pulsation and noise damping means

Definitions

  • the invention relates to a compressor according to the preamble of patent claim 1.
  • Such compressors are used in many ways in modern life, for example in the field of air conditioning of motor vehicles, such as passenger cars or buses, in the air conditioning of railway cars, in the field of transport refrigeration or stationary applications such as supermarket refrigeration or the like. Furthermore, such compressors in many Embodiments available, for example as a radial piston compressor, in which a piston movement, ie a suction and a counter-rotating to this compression movement, takes place substantially in the radial direction or as axial piston compressor, in which the suction and compression movement takes place substantially in an axial direction.
  • a corresponding compressor for compressing a refrigerant having a plurality of pistons and compression volumes associated therewith for compressing refrigerant, wherein the compression volumes are partially limited by corresponding recesses disposed in a cylinder block of the compressor, and wherein the pistons are in these recesses. and are arranged movable, is known for example from DE 10 2009 056 518 AI.
  • the pistons are in this designed as an axial piston compressor by means of a drive shaft and a through
  • parts of a piston (a piston crown), the side walls of the recesses in the cylinder block and a boundary opposite the piston crown define the cylinder space, which in this design is equal to the compression volume.
  • Liquid refrigerant is present, arise due to the incompressibility of liquids in the compressor or more precisely in the cylinder chamber or
  • Compression volume relatively high pressures. There may be liquid hammer, which can lead to hydraulic overload of the engine and the compressor.
  • a compressor in particular a compressor for compressing a refrigerant, has one or more pistons which are (are) reciprocable in a corresponding recess (s) in the compressor, in particular in a cylinder block of the compressor.
  • pistons are used for the compression of a refrigerant, which in the
  • Compression volume (cylinder space) is compressed by a reciprocating movement (suction and compression movement) of reciprocating in corresponding recesses piston.
  • the compressor has a device which limits the compression movement of at least one of the pistons or the one piston when a predetermined pressure in the cylinder space associated with the piston
  • the differential pressure is defined as the difference between the pressure in the compression volume and on the
  • the pressure difference is defined as the difference between the prevailing pressure “above” the piston and “below” the piston, or as the difference between the pressure in the compression volume and the pressure in a crankcase of the engine
  • Compressor (if one has such) prevails.
  • each piston has a device associated with it, which limits the compression movement of the respective piston when a predetermined pressure in the respective piston
  • the predetermined pressure / pressure difference for each of the devices is the same pressure / pressure difference.
  • the device or the devices are arranged in the respective associated piston or integrated into this or a part thereof.
  • the compressor according to the invention is as a
  • Compressor formed having the features of the preamble and the preamble of claim 1, wherein at least one piston of the compressor a
  • the sleeve-shaped element can by a directed against the force of the elastic element movement Piston movement, more precisely stop the movement of the piston head at a certain point by the elastic element or stop, so that the formation of excessive pressure in the cylinder chamber or more precisely a too high differential pressure can be prevented.
  • Differential pressure, which causes the stop of the compression movement of the piston, is through the properties of the elastic element (in particular the spring constant) are determined and can thereby be selected by the person skilled in the art by a suitable choice of the elastic element.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a compressor according to the invention.
  • the described embodiment is a compressor which is provided for compressing a refrigerant.
  • the compressor 10 has a plurality of pistons 12, which are arranged in recesses 14 which are arranged in a cylinder block 16, back and forth herverschiebbar (indicated by double arrow 18).
  • it is an axial piston compressor, i. a compressor 10 in which a suction and a compression movement (reciprocation, as indicated above by double arrow 18) takes place in an axial direction.
  • a radial piston compressor in which a
  • the compressor 10 is a compressor of the swash plate type, in which the pistons 12 are articulated by means of sliding blocks 20 on a swash plate 22.
  • the swash plate 22 is pivotally mounted relative to the same in its inclination to a drive shaft 24 through which it is rotationally driven.
  • the rotational movement of the drive shaft 24 and the swash plate 22 is converted by means of the sliding blocks 20 in a corresponding linear, axial movement of the piston 12.
  • the piston stroke which is covered in one revolution of the drive shaft 24, is adjustable by the deflection of the swash plate 22 from the vertical position.
  • a cylinder space or compression volume 28 is defined in each case.
  • the piston 12 in which they are wegbe ⁇ moved away from the cover plate 26 in the direction of the swash plate 22, is sucked to be compressed refrigerant, which is then in a counter-aligned compression movement (directed from the swash plate 22 to the cover plate 26 towards) is compressed.
  • the compressor 10 has devices on, which limit the compression movement of a respective associated piston 14 when a certain differential pressure in the piston 14 associated cylinder space 28 is exceeded. It should be noted at this point that in alternative embodiments, a limitation of
  • Compression movement based on a prevailing in the cylinder chamber 28 pressure (eg., Absolute value of the prevailing pressure) is conceivable.
  • each piston 12 of the compressor 10 has a corresponding device. It should be noted at this point that it would also be conceivable for a compressor 10 according to the invention to have a (single) device which permits the compression movement of a plurality of pistons or of all pistons of the compressor 10 if the differential pressure is too high, alternatively if the pressure is too high Cylinder space limited. Furthermore, it is conceivable, as already mentioned above, to limit only the compression movement of individual pistons 12 of the compressor 10.
  • the predetermined differential pressure, at which the compression movement of the compressor 10 and the piston 12 is limited as shown in FIG. 1, is the same for all pistons 12 equal or approximately (in this case means that production tolerances and the like., In particular Device components are taken into account, so that it is actually a pressure interval within which the respective devices are effective in their pressure limiting function).
  • the above-mentioned device is part of the piston 12 and integrated therein. It should be noted at this point that, as already explained above, devices are conceivable which are not integrated in the piston 12 or are only partially integrated in the piston 12, and the compressor limit movements of one or more pistons. For example, a device would be conceivable here which measures the pressure in the cylinder space by utilizing the piezoelectric effect and limits the compression movement of the pistons from a certain given voltage of the piezoelement. Other control and control devices, which intervene movement-limiting function of the pressure in the cylinder chamber 28 or in dependence on the differential pressure defined above, are also conceivable. It would also be possible to determine two or more corresponding pressure values for determining a corresponding differential pressure, for example with the aid of a microcomputer or a CPU or the like.
  • the embodiment shown in FIG. 1 has a mechanical realization of the device for limiting the compression movement of the pistons 12.
  • the respective pistons 12 each have an articulation section 30 with which they are connected to the drive device, i. are hinged in the embodiment described on the sliding blocks 20 on the swash plate 22, an approximately T-shaped piston head portion 32, and a sleeve-shaped element 34.
  • the sleeve-shaped element 34 is rigidly connected to the Anlenkungsabêt 30, while it is arranged on the piston head portion 32 against the same relatively displaceable or displaceable.
  • the relative movement of the sleeve-shaped element against the piston head portion 32 takes place during a compression movement against the force of an elastic element, which is realized in the present embodiment by a plurality of disc springs 36. These are packaged layered against each other. In alternative embodiments, it is conceivable that only one plate spring 36 is present, or that a pack of a plurality of disc springs 36 is present, which are not stacked against each other, but in which the disc springs 36 are arranged rectified. Alternatively or additionally, the use of one or more helical compression springs or the use of buffers made of elastic material, such as rubber buffers conceivable.
  • the sleeve-shaped element 34 is hollow-cylindrical with a circular cross-section, so that it can come into operative engagement with the T-shaped piston head section 32, in particular sliding engagement.
  • the T-shaped piston head portion 32 has a piston skirt 38, a cylinder chamber 28 facing the piston skirt 38 arranged piston crown 40 and arranged on the piston crown 40 opposite ⁇ side piston support 42 which concentric with the piston skirt 38, but with a small Outer diameter than the piston skirt 38 is formed.
  • the elastic element in the form of the disc springs 36 is arranged, so that during a compression movement of the piston 12, the piston 12 up to a predetermined differential pressure in the
  • the elastic element is compressed or compressed due to the spring constant, so that the further compression movement of the piston head 40 by the elastic element (disc springs 36) is absorbed.
  • a corresponding stop device 44 in the form of an annular stop, which comes into operative engagement with the sleeve-shaped element 34, is arranged on the piston carrier 42.
  • pistons in particular a piston for compressors, which has at least two mutually relatively movable sections.
  • the two sections are preferably in a working direction of movement, i. in a direction in which the movement of the same takes place in the installed state, arranged to be movable relative to one another.
  • pistons with the following features are encompassed by the idea of the invention: pistons which have an articulation section, an approximately T-shaped piston crown section, and a sleeve-shaped element, which bears against the force of an elastic
  • Element is arranged either relative to the articulation section or against the piston head portion relatively slidably, while it is rigidly connected to the other of the two aforementioned portions.
  • pistons are in the thought of Invention included in which
  • the elastic element has one or more disc springs and / or one or more helical compression springs and / or
  • the sleeve-shaped element is formed as a hollow cylinder and with a circular cross-section and / or
  • the T-shaped piston head portion has a piston skirt which is formed approximately cylindrical and is bounded at one axial end by a piston crown, while at its opposite side of the piston crown, i. the second axial end of the piston skirt is arranged a cylindrically shaped Kolbenango concentric to the piston skirt, wherein the outer diameter of the piston carrier is smaller than the outer diameter of the piston skirt and / or
  • the sleeve-shaped element is rigidly connected to the articulation section and with the T-shaped piston crown portion relative to this slidably engaged, in particular sliding engagement and / or
  • a stop device On the sleeve-shaped element and / or the piston carrier a stop device is arranged, which controls the mobility of the sleeve-shaped element relative to the
  • the concept of the present invention also encompasses a piston, in particular a piston for a compressor, which has a device which supports the piston
  • Compression movement of at least one piston limited when a predetermined pressure in the piston associated with the compression volume is exceeded, or a device which limits the compression movement of at least one piston when a predetermined differential pressure is exceeded, wherein the
  • Differential pressure is the difference between the pressure prevailing in the compression volume and a prevailing on a side facing away from the compression volume of the piston pressure.

Abstract

Verdichter (10), insbesondere Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, mit einem oder mehreren Kolben (12), die jeweils ein zugeordnetes Verdichtungsvolumen (28) wenigstens teilweise begrenzen und im Verdichter (10), insbesondere in einem Zylinderblock (16), hin- und herbewegbar angeordnet und mittels eines Antriebsmechanismus' zur Ausführung einer Saug- und einer Verdichtungsbewegung antreibbar sind, wobei der Verdichter (10) eine Vorrichtung aufweist, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines Kolbens (12) begrenzt, wenn ein vorbestimmter Druck in dem dem Kolben (12) zugeordneten Verdichtungsvolumen (28) überschritten wird, oder eine Vorrichtung aufweist, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines Kolbens (12) begrenzt, wenn ein vorbestimmter Differenzdruck überschritten wird, wobei der Differenzdruck die Differenz zwischen dem im Verdichtungsvolumen vorherrschenden Druck und einem auf einer dem Verdichtungsvolumen abgewandten Seite des Kolbens vorherrschenden Druck ist.

Description

Verdichter
Die Erfindung betrifft einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Verdichter finden im heutigen Leben mannigfaltige Verwendung, beispielsweise im Bereich der Klimatisierung von Kraftfahrzeugen, beispielsweise von Personenwagen oder Bussen, bei der Klimatisierung von Eisenbahnwagen, im Bereich der Transportkälte oder auch bei stationären Anwendungen wie der Supermarktkälte oder dgl. Weiterhin sind solche Verdichter in vielen Ausführungsformen erhältlich, beispielsweise als Radialkolbenverdichter, bei welchen eine Kolbenbewegung, d.h. eine Saug- und eine zu dieser gegenläufige Verdichtungsbewegung, im wesentlichen in der radialen Richtung erfolgt oder auch als Axialkolbenverdichter, bei welchen die Saug- und Verdichtungsbewegung im wesentlichen in einer axialen Richtung erfolgt.
Ein Beispiel für einen entsprechenden Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, der mehrere Kolben und diesen zugeordnete Verdichtungsvolumina zum Verdichten von Kältemittel aufweist, wobei die Verdichtungsvolumina teilweise durch entsprechende, in einem Zylinderblock des Verdichters angeordnete Aussparungen begrenzt werden, und wobei die Kolben in diesen Aussparungen hin- und herbewegbar angeordnet sind, ist beispielsweise aus der DE 10 2009 056 518 AI bekannt. Die Kolben sind bei diesem als Axialkolbenverdichter ausgelegten Verdichter mittels einer Antriebswelle und einer durch
1
BESTÄTiGUNGSKOPIE diese angetriebenen Schwenkscheibe zur Ausführung einer Saug- (Hub-) und
Verdichtungsbewegung antreibbar. Bei diesem Verdichter definieren jeweils Teile eines Kolbens (ein Kolbenboden), die Seitenwände der Aussparungen im Zylinderblock und eine dem Kolbenboden gegenüberliegende Begrenzung den Zylinderraum, welcher bei dieser Bauweise gleich dem Verdichtungsvolumen ist.
Während der vorstehend genannten Saugbewegung wird beim Betrieb des Verdichters jeweils Kältemittel in den Zylinderraum (Verdichtungsvolumen) angesaugt, welches während der entsprechenden Verdichtungsbewegung des Kolbens verdichtet wird. Oftmals gelangt zusammen mit dem zu verdichtenden Kältemittel jedoch auch Kältemittel in den Zylinderraum bzw. das Verdichtungsvolumen, das noch in der flüssigen Phase vorliegt. Ebenso kann es der Fall sein, dass sich Kältemittel, welches sich an einem bestimmten Punkt des Phasendiagramms befindet, dort aufgrund lokaler Expansionseffekte aufgrund der Saugbewegung verflüssigt. Sobald der Kolben in der darauf folgenden Verdichtungsbewegung das Verdichtungsvolumen so weit verkleinert hat, dass im verbleibenden Zylinderraum bzw. Verdichtungsvolumen ein relativ hoher Anteil von Flüssigkeit bzw.
flüssigem Kältemittel vorhanden ist, entstehen aufgrund der Inkompressibilität von Flüssigkeiten im Verdichter bzw. genauer gesagt im Zylinderraum bzw.
Verdichtungsvolumen, verhältnismäßig hohe Drücke. Es kann zu Flüssigkeitsschlägen kommen, die zu einer hydraulischen Überlastung des Triebwerks und des Verdichters führen können.
Ausgehend vom vorstehend diskutierten Stand der Technik ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter anzugeben, der in der Lage ist, einen übermäßigen Druckaufbau beim Verdichtungsvorgang zu verhindern und somit die Lebensdauer des Verdichters insbesondere durch ein Vermeiden von Flüssigkeitsschlägen entsprechend zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdichter gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist ein Verdichter, insbesondere Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, einen oder mehrere Kolben, der/die in (einer) korrespondieren Aussparung(en) im Verdichter, insbesondere in einem Zylinderblock des Verdichters hin- und herbewegbar ist (sind), auf. In der Folge sei zur Erleichterung der Lesbarkeit von einer Mehrzahl von Kolben ausgegangen, es sei aber ausdrücklich angemerkt, dass es sich jeweils auch um nur einen Kolben bzw. um einen Verdichter, welcher nur einen Kolben aufweist handeln kann. Die Kolben dienen der Verdichtung eines Kältemittels, welches in dem
Verdichtungsvolumen (Zylinderraum) durch eine Hin- und Herbewegung (Saug- und Verdichtungsbewegung) der in entsprechenden Aussparungen hin- und herbewegbaren Kolben verdichtet wird. Erfindungsgemäß weist der Verdichter eine Vorrichtung auf, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines der Kolben oder des einen Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Druck in dem dem Kolben zugeordneten Zylinderraum
überschritten wird, oder er weist eine Vorrichtung auf, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines der Kolben oder des einen Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Differenzdruck überschritten wird. Der Differenzdruck ist definiert als die Differenz zwischen dem Druck, der in dem Verdichtungsvolumen bzw. auf der dem
Verdichtungsvolumen zugewandten Seite des Kolbens vorherrscht und dem Druck, der auf der dem Verdichtungsvolumen abgewandten Seite des Kolbens vorherrscht. In anderen Worten gesagt, ist die Druckdifferenz definiert als die Differenz des vorherrschenden Drucks„über" dem Kolben und„unter" dem Kolben oder als Differenz zwischen dem Druck im Verdichtungsvolumen und dem Druck, der in einem Kurbelgehäuse des
Verdichters (sofern dieser ein solches aufweist) vorherrscht.
In einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters weist jeder Kolben eine ihm zugeordnete Vorrichtung, die die Verdichtungsbewegung des jeweiligen Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Druck in dem dem jeweiligen Kolben
zugeordneten Verdichtungsvolumen bzw. Zylinderraum überschritten wird oder eine ihm zugeordnete Vorrichtung auf, die die Verdichtungsbewegung des jeweiligen Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Differenzdruck überschritten wird . Alternativ hierzu ist auch eine Vorrichtung denkbar, die die Verdichtungsbewegung mehrerer Kolben, insbesondere auch aller Kolben des Verdichters begrenzt, wenn in einem oder mehreren Verdichtungsvolumen bzw. -volumina ein bestimmter Druck überschritten ist oder eine Vorrichtung, die die Verdichtungsbewegung mehrerer Kolben, insbesondere auch aller Kolben des Verdichters begrenzt, wenn ein oder mehrere vorbestimmte (jeweiligen Kolben zuordenbare) Differenzdrücke überschritten werden bzw. sind. Es ist denkbar, den vorherrschenden Druck nur in einem Verdichtungsvolumen zu bestimmen bzw. die vorherrschende Druckdifferenz nur für einen Kolben/ein Verdichtungsvolumen zu bestimmen, oder aber auch in mehreren oder allen Verdichtrungsvolumina bzw. für mehrere oder alle Kolben. Während die erstere Lösung vor allem eine kostengünstige Konstruktion darstellt, stellen die beiden letzteren Lösungen Konstruktionen dar, die auch bei Auftreten eines zu hohen Drucks/einer zu hohen Druckdifferenz in einem beliebigen Verdichtungsvolumen eine zuverlässige Begrenzung der Verdichtungsbewegung
sicherstellen.
In einer möglichen Ausführungsform ist der vorbestimmte Druck/die vorbestimmte Druckdifferenz für jede der Vorrichtungen der gleiche Druck/die gleiche Druckdifferenz.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung bzw. sind die Vorrichtungen in dem jeweiligen zugeordneten Kolben angeordnet bzw. in diesen integriert oder ein Bestandteil desselben.
In einer möglichen Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Verdichter als ein
Verdichter ausgebildet, welcher die Merkmale der Präambel bzw. des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, wobei wenigstens ein Kolben des Verdichters einen
Anlenkungsabschnitt zum Anlenken an die Antriebsvorrichtung, einen in etwa T-förmigen Kolbenbodenabschnitt sowie ein hülsenförmiges Element aufweist, welches bei einer Verdichtungsbewegung des Kolbens gegen die Kraft eines elastischen Elements entweder gegen den Anlenkungsabschnitt oder gegen den Kolbenbodenabschnitt relativ
verschiebbar angeordnet ist, während es mit dem anderen der beiden Abschnitte starr verbunden ist. Dies heißt also in anderen Worten gesagt, dass das hülsenförmige Element entweder gegen den Anlenkungsabschnitt relativ verschiebbar und mit dem
Kolbenbodenabschnitt starr verbunden oder mit dem Anlenkungsabschnitt starr
verbunden und gegen den Kolbenbodenabschnitt relativ verschiebbar ist. Dadurch kann beim Entstehen einer zu hohen Druckdifferenz bzw. eines zu hohen Differenzdrucks zwischen Zylinderraum bzw. Verdichtungsvolumen (der dem Verdichtungsvolumen zugewandten Seite des Kolbens) und der dem Verdichtungsvolumen abgewandten Seite des Kolbens das hülsenförmige Element durch eine gegen die Kraft des elastischen Elements gerichtete Bewegung die Kolbenbewegung, genauer gesagt die Bewegung des Kolbenbodens zu einem durch das elastische Element bestimmten Zeitpunkt stoppen bzw. anhalten, so dass die Entstehung eines zu hohen Drucks im Zylinderraum bzw. genauer gesagt eines zu hohen Differenzdrucks verhindert werden kann. Der vorbestimmte
Differenzdruck, der den Stopp der Verdichtungsbewegung des Kolbens bedingt, ist durch die Eigenschaften des elastischen Elements (insbesondere die Federkonstante) bestimmt und kann dadurch durch den Fachmann durch eine geeignete Wahl des elastischen Elements gewählt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung anhand einer Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters.
Bei dem aus Fig. 1 ersichtlichen Verdichter 10 handelt es sich bei der beschriebenen Ausführungsform um einen Verdichter, der zum Verdichten eines Kältemittels vorgesehen ist. Der Verdichter 10 weist mehrere Kolben 12 auf, welche in Aussparungen 14, welche in einem Zylinderblock 16 angeordnet sind, hin- und herverschiebbar angeordnet sind (angedeutet durch Doppelpfeil 18). In der vorliegenden beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um einen Axialkolbenverdichter, d.h. einen Verdichter 10, bei dem eine Saug-und eine Verdichtungsbewegung (Hin- und Herbewegung, wie obenstehend erwähnt durch Doppelpfeil 18 angedeutet) in einer axialen Richtung erfolgt. Alternativ wäre beispielsweise eine Ausbildung als Radialkolbenverdichter, bei welchem eine
Hubbewegung in der radialen Richtung erfolgt, denkbar.
Beim vorliegenden Verdichter 10 handelt es sich um einen Verdichter der Schwenkscheibenbauart, bei welchem die Kolben 12 mittels Gleitsteinen 20 an einer Schwenkscheibe 22 angelenkt sind. Die Schwenkscheibe 22 ist in ihrer Neigung an einer Antriebswelle 24, durch welche sie drehangetrieben wird, relativ zu derselben schwenkbar gelagert. Die Drehbewegung der Antriebswelle 24 und der Schwenkscheibe 22 wird mittels der Gleitsteine 20 in eine korrespondierende lineare, axiale Bewegung der Kolben 12 umgesetzt. Der Kolbenhub, welcher bei einer Umdrehung der Antriebswelle 24 zurückgelegt wird, ist durch die Auslenkung der Schwenkscheibe 22 aus der senkrechten Position einstellbar.
Durch die jeweiligen Kolben 12, die Aussparungen 14 und eine am Zylinderblock 16 angeordnete Deck- oder Ventilplatte 26 wird jeweils ein Zylinderraum bzw. Verdichtungsvolumen 28 definiert. In den Zylinderraum 28 wird bei einer Saugbewegung der Kolben 12, bei welcher diese von der Deckplatte 26 in Richtung der Schwenkscheibe 22 wegbe¬ wegt werden, zu verdichtendes Kältemittel angesaugt wird, das dann in einer gegenläufig ausgerichteten Verdichtungsbewegung (von der Schwenkscheibe 22 zu der Deckplatte 26 hin gerichtet) verdichtet wird. Um einem zu hohen Differenzdruck zwischen einem im Zylinderraum 28 vorherrschenden Druck und einem Druck , der auf der dem Zylinderraum 28 abgewandten Seite der Kolben 12 vorherrscht,vorzubeugen, welcher insbesondere dann auftritt, wenn sich flüssiges Kältemittel im Zylinderraum 28 befindet, weist der Verdichter 10 Vorrichtungen auf, die die Verdichtungsbewegung eines jeweiligen zugeordneten Kolbens 14 begrenzen, wenn ein bestimmter Differenzdruck in dem dem Kolben 14 zugeordneten Zylinderraum 28 überschritten wird. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass in alternativen Ausführungsformen auch eine Begrenzung der
Verdichtungsbewegung basierend auf einem im Zylinderraum 28 vorherrschenden Druck (z. B.Absolutwert des dort herrschenden Drucks) denkbar ist.
In der vorliegend beschriebenen Ausführungsform weist jeder Kolben 12 des Verdichters 10 eine entsprechende Vorrichtung auf. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es auch denkbar wäre, dass ein erfindungsgemäßer Verdichter 10 eine (einzige) Vorrichtung aufweist, welche die Verdichtungsbewegung mehrere Kolben oder aller Kolben des Verdichters 10 bei einem zu hohen Differenzdruckruck, alternativ hierzu bei einem zu hohen Druck im Zylinderraum begrenzt. Ferner ist es denkbar, wie bereits vorstehend erwähnt, nur die Verdichtungsbewegung einzelner Kolben 12 des Verdichters 10 zu begrenzen.
Der vorbestimmte Differenzdruck, bei dem die Verdichtungsbewegung des Verdichters 10 bzw. des Kolbens 12 gemäß Fig. 1 begrenzt wird, ist für alle Kolben 12 gleich bzw. in etwa gleich (in etwa bedeutet in diesem Fall, dass Produktionstoleranzen und dgl., insbesondere der Vorrichtungsbestandteile zu berücksichtigen sind, so dass es sich genau genommen um ein Druckintervall handelt, innerhalb welches die jeweiligen Vorrichtungen in ihrer Druckbegrenzungsfunktion wirksam werden).
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die vorstehend erwähnte Vorrichtung Bestandteil des Kolbens 12 bzw. in diesem integriert. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass, wie bereits vorstehend erläutert, auch Vorrichtungen denkbar sind, welche nicht in den Kolben 12 integriert sind bzw. nur teilweise in den Kolben 12 integriert sind, und die Verdich- tungsbewegungen eines oder mehrerer Kolben begrenzen. Beispielsweise wäre hier eine Vorrichtung denkbar, die unter Ausnützung des piezoeleektrischen Effekts den Druck im Zylinderraum misst und ab einer gewissen gegebenen Spannung des Piezoelements die Verdichtungsbewegung der Kolben begrenzt. Andere Regel- und Steuervorrichtungen, welche in Abhängigkeit des Drucks im Zylinderraum 28 oder in Abhängigkeit des vorstehend definierten Differenzdrucks bewegungsbeschränkend eingreifen, sind ebenfalls denkbar. Es wäre auch eine Ermittlung zweier oder mehrerer entsprechender Druckwerte zur Ermittlung eines entsprechenden Differenzdrucks, beispielsweise mit Hilfe eines Mikrocomputers oder einer CPU oder dgl. denkbar.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform weist eine mechanische Realisierung der Vorrichtung zur Begrenzung der Verdichtungsbewegung der Kolben 12 auf. In dieser Ausführungsform weisen die jeweiligen Kolben 12 jeweils einen Anlenkungsabschnitt 30, mit welchem sie an der Antriebsvorrichtung, d.h. in der beschriebenen Ausführungsform über die Gleitsteine 20 an der Schwenkscheibe 22 angelenkt sind, einen in etwa T-förmig ausgebildeten Kolbenbodenabschnitt 32, sowie ein hülsenförmiges Element 34 auf. Das hülsenförmige Element 34 ist starr mit dem Anlenkungsabschnitt 30 verbunden, während es am Kolbenbodenabschnitt 32 gegen denselben relativ verschieblich bzw. verschiebbar angeordnet ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich eine alternative Ausführungsform denkbar ist, bei der das hülsenförmige Element starr bzw. unbeweglich am Kolbenbodenabschnitt 32 befestigt ist, während es am Anlenkungsabschnitt 30 relativ zu diesem verschiebbar bzw. in gleitbarem bzw. gleitfähigem Wirkein griff angeordnet ist.
Die Relativbewegung des hülsenförmigen Elements gegen den Kolbenbodenabschnitt 32 erfolgt dabei bei einer Verdichtungsbewegung gegen die Kraft eines elastischen Elements, welches in der vorliegenden Ausführungsform durch mehrere Tellerfedern 36 realisiert ist. Diese sind packungsweise gegeneinander geschichtet. In alternativen Ausführungsformen ist es denkbar, dass nur eine Tellerfeder 36 vorhanden ist, oder dass eine Packung von mehreren Tellerfedern 36 vorhanden ist, welche nicht gegeneinander geschichtet sind, sondern in welcher die Tellerfedern 36 gleichgerichtet angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich ist auch die Verwendung einer oder mehrere Schraubendruckfedern oder auch die Verwendung von Puffern aus elastischem Material, beispielsweise Gummipuffern denkbar. Das hülsenförmige Element 34 ist hohlzylindrisch mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, so dass es mit dem T-förmigen Kolbenbodenabschnitt 32 in Wirkeingriff, insbesondere Gleiteingriff treten kann. Der T-förmig ausgebildete Kolbenbodenabschnitt 32 weist ein Kolbenhemd 38, einen dem Zylinderraum 28 zugewandten, am Kolbenhemd 38 angeordneten Kolbenboden 40 sowie einen an der dem Kolbenboden 40 gegenüber¬ liegenden Seite angeordneten Kolbenträger 42 auf, welcher konzentrisch zum Kolbenhemd 38, jedoch mit einem geringen Außendurchmesser als das Kolbenhemd 38 ausgebildet ist. Zwischen dem Kolbenhemd 38 und dem hülsenförmigen Element 34 ist das elastische Element in Form der Tellerfedern 36 angeordnet, so dass bei einer Verdichtungsbewegung des Kolbens 12 der Kolben 12 bis zu einem vorbestimmten Diffrenzdruck in die
entsprechende Richtung bewegt werden kann. Bei einem Überschreiten des
vorbestimmten Differenzdrucks wird das elastische Element aufgrund der Federkonstante komprimiert bzw. zusammengedrückt, so dass die weitere Verdichtungsbewegung des Kolbenbodens 40 durch das elastische Element (Tellerfedern 36) absorbiert wird.
Bei einer Saugbewegung wird zuerst gegebenenfalls das elastische Element entspannt und dann wird der Kolben 12 entsprechend angehoben. Um eine Relativbewegung des hülsenförmigen Elements 34 über den Absorptionsweg des elastischen Elements hinaus zu vermeiden, ist in der beschriebenen Ausführungsform an dem Kolbenträger 42 eine entsprechende Anschlagvorrichtung 44 in Form eines ringförmig ausgebildeten Anschlags, welcher mit dem hülsenförmigen Element 34 in Wirkeingriff tritt, angeordnet.
Es bleibt nachzutragen, dass vom Gedanken der vorliegenden Erfindung auch ein Kolben, insbesondere ein Kolben für Verdichter, umfasst ist, der wenigstens zwei zueinander relativ bewegliche Abschnitte aufweist. Die beiden Abschnitte sind vorzugsweise in einer Arbeitsbewegungsrichtung, d.h. in einer Richtung, in der die Bewegung derselben in eingebautem Zustand erfolgt, zueinander beweglich angeordnet. Es sind weiterhin Kolben mit den folgenden Merkmalen vom Gedanken der Erfindung umfasst: Kolben, die einen Anlenkungsabschnitt, einen in etwa T-förmig ausgebildeten Kolbenbodenabschnitt, sowie ein hülsenförmiges Element aufweisen, welches gegen die Kraft eines elastischen
Elements entweder gegen den Anlenkungsabschnitt oder gegen den Kolbenbodenabschnitt relativ verschiebbar angeordnet ist, während es mit dem anderen der beiden vorgenannten Abschnitte starr verbunden ist. Ferner sind Kolben mit im Gedanken der Erfindung einbegriffen, bei denen
- das elastische Element eine oder mehrere Tellerfedern und/oder eine oder mehrere Schraubendruckfedern aufweist und/oder
- das hülsenförmige Element hohlzylindrisch und mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist und/oder
- der T-förmig ausgebildete Kolbenbodenabschnitt ein Kolbenhemd aufweist, das in etwa zylindrisch ausgebildet ist und an einem axialen Ende durch einen Kolbenboden begrenzt wird, während an seiner dem Kolbenboden gegenüberliegenden Seite, d.h. dem zweiten axialen Ende des Kolbenhemds ein zylindrisch ausgebildeter Kölbenträger konzentrisch zum Kolbenhemd angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser des Kolbenträgers kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbenhemds und/oder
- das hülsenförmige Element starr mit dem Anlenkungsabschnitt verbunden ist und mit dem T-förmige ausgebildeten Kolbenbodenabschnitt relativ zu diesem verschieblich in Eingriff, insbesondere Gleiteingriff steht und/oder
- an dem hülsenförmigen Element und/oder dem Kolbenträger eine Anschlagsvorrichtung angeordnet ist, die die Beweglichkeit des hülsenförmigen Elements relativ zu dem
Kolbenträger begrenzt.
Ferner ist vom Gedanken der vorliegenden Erfindung auch ein Kolben, insbesondere Kolben für einen Verdichter umfasst, der eine Vorrichtung aufweist, die die
Verdichtungsbewegung wenigstens eines Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Druck in dem dem Kolben zugeordneten Verdichtungsvolumen überschritten wird, oder eine Vorrichtung aufweist, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Differenzdruck überschritten wird, wobei der
Differenzdruck die Differenz zwischen dem im Verdichtungsvolumen vorherrschenden Druck und einem auf einer dem Verdichtungsvolumen abgewandten Seite des Kolbens vorherrschenden Druck ist.
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 sind.
Bezugszeichenliste
10 Verdichter
12 Kolben
14 Aussparung
16 Zylinderblock
18 Doppelpfeil
20 Gleitstein
22 Schwenkscheibe
24 Antriebswelle
26 Deckplatte
28 Zylinderraum bzw.
Verdichtungsraum/Verdichtungsvolumen
30 Anlenkungsabschnitt
32 Kolbenbodenabschnitt
34 hülsenförmiges Element
36 Tellerfeder
38 Kolbenhemd
40 Kolbenboden
42 Kolbenträger
44 Anschlagvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verdichter (10), insbesondere Verdichter zum Verdichten eines Kältemittels, mit einem oder mehreren Kolben (12), die jeweils ein zugeordnetes Verdichtungsvolumen (28) wenigstens teilweise begrenzen und im Verdichter (10), insbesondere in einem Zylinderblock (16), hin- und herbewegbar angeordnet und mittels eines Ahtriebsmechanismus' zur Ausführung einer Saug- und einer Verdichtungsbewegung antreibbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) eine Vorrichtung aufweist, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines Kolbens (12) begrenzt, wenn ein vorbestimmter Druck in dem dem Kolben (12) zugeordneten Verdichtungsvolumen (28) überschritten wird, oder eine Vorrichtung aufweist, die die Verdichtungsbewegung wenigstens eines Kolbens (12) begrenzt, wenn ein vorbestimmter Differenzdruck überschritten wird, wobei der Differenzdruck die Differenz zwischen dem im Verdichtungsvolumen vorherrschenden Druck und einem auf einer dem Verdichtungsvolumen abgewandten Seite des Kolbens vorherrschenden Druck ist.
2. Verdichter (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (10) für jeden Kolben eine ihm zugeordnete Vorrichtung aufweist, die die Verdichtungsbewegung des ihr zugeordneten Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Druck in dem dem Kolben (12) zugeordneten Verdichtungsvolumen (28) überschritten wird, oder für jeden Kolben eine ihm zugeordnete Vorrichtung aufweist, die die
Verdichtungsbewegung des ihr zugeordneten Kolbens begrenzt, wenn ein vorbestimmter Differenzdruck in dem dem Kolben (12) zugeordneten Verdichtungsvolumen (28) überschritten wird.
Verdichter (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorbestimmte Druck/der vorbestimmte Differenzdruck für jede der Vorrichtungen derselbe Druck/derselbe Differenzdruck ist.
Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung in einem Kolben (12) angeordnet oder wenigstens teilweise, insbesondere vollständig Bestandteil des Kolbens (12) ist.
Verdichter (10), insbesondere Verdichter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Kolben des Verdichters (10) einen Anlenkungsabschnitt (30) zum Anlenken an die Antriebsvorrichtung, einen in etwa T-förmig ausgebildeten Kolbenbodenabschnitt (32), sowie ein hülsenförmiges Element (34) aufweist, welches gegen die Kraft eines elastischen Elements entweder gegen den Anlenkungsabschnitt (30) oder gegen den
Kolbenbodenabschnitt (32) relativ verschiebbar angeordnet ist, während es mit dem anderen der beiden vorgenannten Abschnitte starr verbunden ist.
Verdichter (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das elastische Element eine oder mehrere Tellerfedern (36) und/oder eine oder mehrere Schraubendruckfedern aufweist.
Verdichter (10) nach einem Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das hülsenförmige Element (34) hohlzylindrisch und mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Verdichter (10) nach einem der Ansprüche 5-7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der T-förmig ausgebildete Kolbenbodenabschnitt (32) ein Kolbenhemd aufweist (38), das in etwa zylindrisch ausgebildet ist und an einem axialen Ende durch einen Kolbenboden (40) begrenzt wird, während an seiner dem Kolbenboden (40) gegenüberliegenden Seite, d.h. dem zweiten axialen Ende des Kolbenhemds (38) ein zylindrisch ausgebildeter Kolbenträger (42) konzentrisch zum Kolbenhemd (38) angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser des Kolbenträgers (42) kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbenhemds (38).
9. Verdichter (10) nach einem der Ansprüche 5-8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das hülsenförmige Element (34) starr mit dem Anlenkungsabschnitt (30) verbunden ist und mit dem T-förmig ausgebildeten Kolbenbodenabschnitt (32) relativ zu diesem verschieblich in Eingriff, insbesondere Gleiteingriff, steht.
10. Verdichter (10) nach einem der Anspüche 5-9,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem hülsenförmigen Element (34) und/oder dem Kolbenträger (42) eine
Anschlagvorrichtung (44) angeordnet ist, die die Beweglichkeit des hülsenförmigen Elements (34) relativ zu dem Kolbenträger (42) begrenzt.
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