WO2020025669A1

WO2020025669A1 - Verdichtermodul und kältemittelverdichter mit einem solchen verdichtermodul

Info

Publication number: WO2020025669A1
Application number: PCT/EP2019/070621
Authority: WO
Inventors: Marcus Podack
Original assignee: Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-02-06
Also published as: DE102018212802A1

Abstract

Verdichtermodul (10) mit einem topfförmigen Verdichtermodulgehäuse (12) und mit einem im Verdichtermodulgehäuse (12) gelagerten Verdichterteil (18) zur Förderung eines verdichteten Kältemittels (K) in eine Hochdruckkammer (30) des Verdichtermodulgehäuses (12), wobei in der Hochdruckkammer (30), insbesondere am dem Verdichterteil (18) gegenüberliegenden Kammerboden (14), ein Pulsationsdämpfer (42) zur Reduzierung einer Druckpulsation des mittels des Verdichterteils (18) geförderten Kältemittels (K) angeordnet ist. Elektromotorischer Kältemittelverdichter (2) mit einem solchen Verdichtermodul (10).

Description

Beschreibung

Verdichtermodul und Kältemittelverdichter mit einem solchen Verdichtermodul

Die Erfindung betrifft ein Verdichtermodul mit einem topfförmigen Verdichtermo- dulgehäuse und mit einem im Verdichtermodulgehäuse gelagerten Verdichterteil zur Förderung eines verdichteten Kältemittels in eine Hochdruckkammer des Ver- dichtermodulgehäuses. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen elektromotori- schen Kältemittelverdichter mit einem solchen Verdichtermodul. In Kraftfahrzeugen ist regelmäßig eine Klimaanlage eingebaut, die nach Art einer Kompressionskältemaschine den Fahrzeuginnenraum kühlen kann. Derartige An- lagen weisen grundsätzlich einen (Kältemittel-)Kreislauf auf, in dem ein Kältemit- tel, beispielsweise R-134a (1 ,1 ,1 ,2-Tetrafluorethan) oder R-774 (CO2) geführt ist. Im Betrieb wird das Kältemittel mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungs- weise Kompressors verdichtet, was zu einer Druck- und Temperaturerhöhung des Kältemittels führt. Insbesondere wird der Verdichter dabei von einem Elektromotor betrieben.

Im Verdichter und dort in dessen (Verdichter-)Gehäuse sind in Strömungsrichtung des Kältemittels ein Verdichterteil, welches zur Förderung des Kältemittels von einem niederdruckseitigen Einlass zu einem hochdruckseitigen Auslass sowie zum Verdichten (zur Kompression) des Kältemittels vorgesehen ist, eine Hoch- druckkammer (Dämpfungskammer, Auslasskammer) und eine darin angeordnete Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von mit dem Kältemittel vermischten Schmiermittel hintereinander angeordnet.

Insbesondere wird dabei das komprimierte Kältemittel bedingt durch die Funkti- onsweise des Verdichterteils aus einem (Verdichterteil-) Auslass des Verdichter- teils pulsierend (stoßweise) in die Hochdruckkammer gegeben. Entsprechend tritt in der Hochdruckkammer und auch in dieser strömungstechnische nachgeschalte- ten (Bau-)Teilen des Kaltem ittelkreislaufs ein zeitlich variierender Druckverlauf auf, was im Folgenden als Druckpulsation bezeichnet wird. Nachteilig kann eine solche Druckpulsation eine als störend empfundene Geräuschentwicklung im Käl- temittelkreislauf, also im Verdichter und in den diesem nachgeschalteten Teilen, bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verdichter- modul und einen elektromotorischen Kältem ittel Verdichter mit einem solchen Ver- dichtermodul anzugeben. Insbesondere soll dabei eine Druckpulsation des mittels des Verdichterteils geförderten Kältemittels verringert sein.

Bezüglich des Verdichtermoduls wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des elektromotorischen Käl temittelverdichters wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkma- len des Anspruchs 1 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Das Verdichtermodul weist hierzu ein topfförmiges Verdichtermodulgehäuse auf, welches im Folgenden kurz auch als Gehäuse bezeichnet wird. In diesem ist ein Verdichterteil gelagert, welches dem Verdichten (der Kompression) sowie der Förderung eines Kältemittels in eine Hochdruckkammer dient. Die Hochdruck- kammer ist dabei dem Verdichterteil strömungstechnisch nachgeschaltet. Das Verdichterteil weist hierzu einen (Verdichterteil-)Auslass auf, welcher in die Hoch- druckkammer mündet. Beispielsweise ist der Auslass mit einem (Rückschlag- )Ventil versehen.

In der auch als Auslasskammer bezeichneten Hochdruckkammer ist insbesondere an dem dem Verdichterteil gegenüberliegenden Kammerboden ein Pulsations- dämpfer angeordnet, welcher zur Reduzierung einer Druckpulsation des mittels des Verdichterteils geförderten Kältemittels vorgesehen und eingerichtet ist. Dabei wird unter einer Druckpulsation eine zeitliche Schwankung (Welligkeit, Variation) des Drucks des Kältemittels verstanden. Diese zeitliche Schwankung ist insbe- sondere durch die stoßweise (pulsierende) Ausgabe des Kältemittels vom Ver- dichterteil in die Hochdruckkammer bewirkt. Vorteilhafterweise wird mittels des Pulsationsdämpfers die Druckpulsation, insbe- sondere die Amplitude des zeitlichen Verlaufs des Drucks, reduziert und eine da- mit einhergehende Geräuschentwicklung verhindert oder zumindest verringert.

Das Verdichterteil ist dabei vorzugsweise nach dem Scroll-Prinzip verdichtend ausgebildet. So arbeitet dieses nach Art einer Verdrängerpumpe, wobei ein be- wegliches Scroll-T eil gegenüber einem feststehenden Scroll-Teil orbitiert und das Kältemittel komprimiert. Die Scroll-Teile sind hierbei typischerweise als ein inei nander verschachteltes Spiralen- oder Scroll-Paar ausgeführt. Dabei ist eine der Spiralen bezüglich des Verdichtermodulgehäuses feststehend angeordnet und greift zumindest teilweise in eine zweite, mittels des Elektromotors orbitierend an- getriebene Spirale ein. Hierbei ist unter einer orbitierenden Bewegung insbeson- dere eine exzentrische kreisförmige Bewegungsbahn zu verstehen, bei welcher die zweite Spirale selbst nicht um die eigene Achse rotiert. Auf diese Weise bilden sich bei jeder orbitierenden Bewegung zwischen den Spiralen zwei im Wesentli- chen sichelförmige Kältemittelkammern (Kompressionskammern), deren Volumen sich im Zuge der Bewegung reduzieren. Das komprimierte Kältemittel wird über den vorzugsweise im feststehenden Scroll-Teil angeordneten Verdichterteilaus- lass in die Hochdruckkammer abgeführt. In zweckmäßiger Ausgestaltung überragt eine Ringwand den Kammerboden in Axialrichtung, also in einer Richtung senkrecht zum Kammerboden zum Verdich- terteil hin. Zweckmäßigerweise liegt auf dieser Ringwand das Verdichterteil, ins- besondere das feststehende Scroll-Teil, auf. Die Hochdruckkammer wird somit mittels der Ringwand, mittels des Verdichterteils und mittels des Kammerbodens gebildet. Vorzugsweise ist der Kammerboden dabei mittels eines Gehäusebodens des topfförmigen (Verdichtermodul-)Gehäuses gebildet. So ist die Hochdruck- kammer vom Verdichterteil von der Ringwand und vom Kammerboden begrenzt (umfasst). Das Dämpfungsverhalten des Pulsationsdämpfers wird insbesondere durch die Größe (das Volumen), das Material und die Form (Geometrie) dessen dämpfen- den Elements beeinflusst.

Der Pulsationsdämpfer ist geeigneterweise derart ausgebildet, dass sich dieser oder zumindest ein Teil dessen bei einer Druckbeaufschlagung unter Energie- absorption deformiert. So bewirkt die Druckpulsation eine Deformationsarbeit, welche zumindest teilweise in thermische Energie (Wärmeenergie, innere Ener- gie) des Pulsationsdämpfers umgewandelt wird. So wird zumindest ein Teil der Pulsationsenergie mittels des Pulsationsdämpfers dissipiert. Materialien, welche zu diesem Zweck geeignet sind, weisen eine sogenannte Hysterese in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf, wobei die Entlastungskurve unter der Be- lastungskurve liegt. Vorzugsweise ist der Pulsationsdämpfer also derart ausgebil- det, dass die Druckpulsation möglichst stark gedämpft wird. Der Pulsationsdämp- fer ist infolge dessen in geeigneter Ausgestaltung mittels eines Polymers, insbe- sondere mittels eines Elastomers, mit einer solchen Hystereseeigenschaft gebil det. Alternativ weist der Pulsationsdämpfer ein Polymer, insbesondere ein

Elastomer, auf. Beispielsweise sind hierfür Polyphenylensulfid (PPS), Polyamid (PA), Polytetrafluorethylen (PTFA) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer

(ABS) geeignet.

Gemäß einer ersten Variante des Pulsationsdämpfers weist dieser eine Anzahl von Dämpfungselementen auf, welche insbesondere kugelförmig ausgebildet sind. Die insbesondere kugelförmigen Dämpfungselemente sind in der Hoch- druckkammer angeordnet und liegen vorzugsweise am Kammerboden an. Dabei sind die Dämpfungselemente in vorteilhafter Ausgestaltung mittels unterschiedli- cher Polymere, insbesondere mittels unterschiedlicher Elastomere, gebildet. Mit anderen Worten ist jedes der Dämpfungselemente mittels eines Polymers bzw. mittels eines Elastomers gebildet, wobei sich das Material einer Anzahl der Dämp- fungselementen, also eines oder mehrerer Dämpfungselemente, vom Material der anderen Dämpfungselemente unterscheidet. Zusätzlich oder alternativ weisen die Dämpfungselemente unterschiedliche Ausdehnungen, insbesondere unterschied- liche Durchmesser auf. Auf diese Weise kann die Hystereseeigenschaft, und so- mit das Energieabsorptionsverhalten, des Pulsationsdämpfers auf einen im Be- trieb des Verdichtermoduls typischerweise auftretenden zeitlichen Verlauf des Drucks des Kältemittels, insbesondere der Amplitude und einer Frequenz der Druckpulsation, angepasst werden. Zusammenfassend ist das Absorptionsverhal- ten, also die Hystereseeigenschaft, des Pulsationsdämpfers mittels der Wahl des Durchmessers der Dämpfungselemente sowie der Materialien der Dämpfungs- elemente einstellbar und auch eingestellt.

Beispielsweise zusätzlich ist den Polymeren der Dämpfungselemente im Zuge deren Herstellung ein als Additiv bezeichnetes weiteres Material beigemischt. So bewirkt eine Beimischung von Glas, insbesondere Glasfasern, Kohle (Carbon), Sand, Metall oder Keramik eine Verstärkung der Dämpfungselemente. Die Hyste- reseeigenschaft und die Dämpfungseigenschaft der Dämpfungselemente sind somit weiter einstellbar und auch eingestellt. Auch ist die Hystereseeigenschaft durch die geometrische Form der Additive beeinflussbar. Beispielsweise sind die se faserartig, kugelförmig, hohlkugelförmig und/oder weisen unterschiedliche Größen auf.

Beispielsweise werden den Dämpfungselementen weitere Additive beigemischt, so dass diese vorteilhaft weitere Funktionen erfüllen. So dient Brom einer Selbst- löschung bei einem Brand. Zur Vermeidung einer nicht definierten Position der Dämpfungselemente in der Hochdruckkammer sind die Dämpfungselemente mittels einer Haltestruktur am Gehäuseboden gehalten. Die Haltestruktur ist dabei auf der dem Verdichterteil zugewandten Seite der Dämpfungselemente angeordnet. Um eine möglichst gleichmäßige Deformation der Dämpfungselemente mittels des komprimierten Kältemittels zu realisieren, weist die Haltestruktur zweckmäßigerweise Durchlässe für das Kältemittel auf. Vorzugsweise ist die Haltestruktur hierzu netzartig ausge- bildet. Zusammenfassend weist der Pulsationsdämpfer also eine insbesondere netzartige Haltestruktur zum Halten dessen Dämpfungselemente am Kammerbo- den auf.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Pulsationsdämpfers, im Folgenden auch als zweite Variante des Pulsationsdämpfers bezeichnet, weist dieser eine sich parallel zum Kammerboden erstreckende Dämpfungsmatte auf. Diese um- fasst auf deren dem Kammerboden zugewandten Seite eine Oberflächenstruktur mit zum Kammerboden hin emporstehenden Fortsätzen. Zweckmäßigerweise lie- gen diese Fortsätze am Kammerboden an. In geeigneter Ausgestaltung verjüngen sich dabei die emporstehenden Fortsätze der Oberflächenstruktur von dem ebe- nen Abschnitt der Dämpfungsmatte zum Kammerboden hin. Mit anderen Worten verringert sich eine Ausdehnung der Fortsätze in einer Ebene parallel zum Kam- merboden mit kleiner werdendem Abstand zum Kammerboden. Beispielsweise sind die Fortsätze pyramidenförmig, wobei die Spitzen der Pyramiden dem Kam- merboden zugewandt sind und zweckmäßigerweise dort anliegen. Alternativ sind die Fortsätze als Noppen ausgebildet. Weiter alternativ hierzu ist die Oberflächen- struktur mittels mehrerer Stege gebildet, welche zueinander parallel verlaufen und sich zumindest über einen Teil der dem Kammerboden zugewandten Seite der Dämpfungsmatte erstrecken. Dabei verjüngen sich die Stege zum Kammerboden hin. In einem Querschnitt durch den Pulsationsdämpfer mit einer Schnittebene, welche senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Stege orientiert ist, sind die Stege also im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet.

Auf diese Weise wirkt die Druckpulsation auf die ebene Fläche der Dämpfungs- matte. Aufgrund der Verjüngung der Fortsätze zum Kammerboden hin ist eine Kontaktfläche des Pulsationsdämpfers zum Gehäuse vergleichsweise klein, so- dass eine Übertragung von aufgrund der Druckpulsation bewirkten Schwingungen der Dämpfungsmatte in das Gehäuse verringert ist. Dabei bewirkt die oben darge- stellte geometrische Ausgestaltung der Fortsätze, dass eine Frequenz einer sol- chen Schwingung an den kammerbodenseitigen Enden der Fortsätze größer als an der dem Verdichterteil zugewandten ebenen Seite der Dämpfungsmatte ist. Vorteilhafterweise werden Schwingungen mit solch höheren Frequenzen - zumin- dest bei im Normalbetrieb des Verdichtermoduls auftretenden Frequenzen- mittels des Pulsationsdämpfers vergleichsweise stark gedämpft. Infolgedessen ist eine als störend empfundene Geräuschentwicklung verringert oder sogar verhindert. Zusammenfassend wirkt der als Dämpfungsmatte mit emporstehenden Fortsätzen ausgebildete Pulsationsdämpfer nach Art eines Anti-Vibrations-Kegels.

Insbesondere erfolgt zusätzlich eine Dämpfung der Druckpulsation durch eine zumindest geringfügige Deformation der Dämpfungsmatte in analoger Weise zu den Dämpfungselementen der ersten Variante des Pulsationsdämpfers. Beispielsweise zusätzlich sind die Oberflächenstruktur und/oder die dem Verdich- terteil zugewandte Seite der Dämpfungsmatte zum Einstellen der Dämpfungsei- genschaften der Dämpfungsmatte beschichtet. Weiter zusätzlich ist in analoger Weise zur ersten Variante die Dämpfungseigenschaft und die Hysterese- eigenschaft der Dämpfungsmatte durch die Wahl eines geeigneten Elastomers, welchem beispielsweise ein weiteres Material (Additiv) beigemischt ist, beein- flussbar und beeinflusst oder eine Andere Funktion wie die oben dargelegte Selbstlöschung mittels eines Additivs integrierbar.

Zwischen dem Kammerboden und der zu diesem parallel verlaufenden Dämp- fungsmatte ist dabei ein Raum gebildet, in welchen sich die Fortsätze erstrecken. In geeigneter Ausgestaltung ist dieser Raum luft- und schmiermitteldicht ver- schlossen. Infolgedessen ist ein Eindringen des geförderten Kältemittels und/oder eines Schmiermittels, welches sich mit dem Kältemittel bei Betrieb des Verdichter- teils vermischt, in diesen Raum verhindert. Ein Eindringen des Kältemittels und insbesondere des Schmiermittels würde die Dämpfungseigenschaft der Dämp- fungsmatte in unvorhergesehener (nicht definierter) Weise beeinflussen. Insbe- sondere aufgrund der geringen Komprimierbarkeit des Schmiermittels wäre eine Deformation der Dämpfungsmatte verhindert und/oder die Schwingungseigen- schaft der sich verjüngenden Fortsätze in Undefinierter Weise geändert. Bei- spielsweise wird die Dämpfungsmatte mittels eines im Presssitz, insbesondere in einem Längspressverband, einsitzenden Pressring eingefasst. Vorzugsweise ist dabei der Pressring aufvulkanisiert und dichtet somit den Raum von der Hoch- druckkammer ab. Mit anderen Worten ist am Pressring eine Dichtung angeformt, insbesondere in einem Spritzgießprozess angespritzt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Pulsationsdämpfer in einem Ein- satz integriert, welcher die Hochdruckkammer auskleidet. Der Einsatz dient insbe- sondere der Beeinflussung einer Geräuschentwicklung und einer Dämpfung ent- stehender Geräusche (eines entstehenden Schalls) oder zumindest eines be- stimmten Frequenzbereichs derer, welcher durch die pulsierende Ausgabe des Kältemittels in die Hochdruckkammer bewirkt wird. Beispielsweise erfolgt mittels des Einsatzes eine Verschiebung einer Resonanzfrequenz eines das Verdichter- modul aufweisenden Verdichters oder zumindest des Verdichtermoduls, sodass die Resonanzfrequenz von einer Frequenz sich bei Betrieb typischerweise erge- benden Schwingung des Verdichters bzw. des Verdichtermoduls weg verschiebt. Insbesondere ist mittels des Einsatzes ein Impedanzsprung für Schallwellen zu- mindest eines bestimmten Frequenzbereichs bereitgestellt.

Vorzugsweise ist der Pulsationsdämpfer in einem im Montagezustand dem Kam- merboden zugewandten Bereich des Einsatzes angeordnet. Dabei sind beide Va- rianten des Pulsationsdämpfers zur Integration geeignet. Beispielsweise wird die insbesondere netzartige Haltestruktur oder die Dämpfungsmatte in analoger Wei- se zum Halten des Pulsationsdämpfers in Hochdruckkammer mittels eines Pressrings im Einsatz gehalten. Zusammenfassend ist somit eine Funktionsin- tegration des Pulsationsdämpfers in den Einsatz realisiert. In geeigneter Ausgestaltung weist ein elektromotorischer Kältemittelverdichter zum Verdichten eines Kältemittels eines Kraftfahrzeugs ein Verdichtermodul in einer der oben beschriebenen Varianten auf. Insbesondere ist dabei ein Pulsati- onsdämpfer zur Reduzierung der Druckpulsation eines mittels des Verdichterteils geförderten Kältemittels in der Hochdruckkammer angeordnet. Zusätzlich weist der elektromotorische Kältemittelverdichter ein Motormodul mit dem Elektromotor auf. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt einen elektromotorischen Kältemittelverdichter mit einem den Elektromotor aufweisenden Motormodul sowie mit einem Verdichtermodul, dessen Auslass in eine Hochdruckkammer des Verdichtermoduls mündet,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung ein Verdichtermodulgehäuse des Verdichtermoduls, wobei am Kammerboden der Hochdruck- kammer eine erste Variante eines Pulsationsdämpfers angeordnet ist,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung einen Längsschnitt des Verdichter- modulgehäuses, wobei die erste Variante des Pulsationsdämpfers eine Anzahl an kugelförmigen Dämpfungselementen auf, welche mit- tels einer netzartigen Haltestruktur am Kammerboden gehalten sind,

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung das Verdichtermodulgehäuse des Verdichtermoduls, wobei am Kammerboden der Hochdruck- kammer eine zweite Variante des Pulsationsdämpfers angeordnet ist,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung einen Längsschnitt des Verdichter- modulgehäuses, wobei die zweite Variante des Pulsationsdämpfers eine Dämpfungsmatte mit einer Oberflächenstruktur aufweist, und wobei die Oberflächenstruktur sich zum Kammerboden hin erstre- ckende und verjüngende Fortsätze aufweist, Fig. 6a, b in einer perspektivischen Ansicht bzw. in Explosionsdarstellung das

Verdichtermodul, dessen Flochdruckkammer mittels eines Einsatzes ausgekleidet ist, wobei der Pulsationsdämpfer in den Einsatz inte- griert und in einen dem Kammerboden zugewandten Bereich des Einsatzes angeordnet ist,

Fig. 7a,b,c die erste Variante des Pulsationsdämpfers in einer perspektivischen

Explosionsdarstellung, in einer perspektivischen Ansicht mit Blick auf netzartigen Haltestruktur bzw. in einer perspektivischen Ansicht mit Blick auf die kugelförmigen Dämpfungselemente, und

Fig. 8a,b,c, die zweite Variante des Pulsationsdämpfers in einer perspektivi- sehen Explosionsdarstellung, in einer perspektivischen Ansicht mit

Blick auf die Dämpfungsmatte bzw. in einer perspektivischen Ansicht mit Blick auf die Fortsätze der Dämpfungsmatte.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 dargestellte elektromotorische Kältemittelverdichter 2, im Folgenden auch kurz als Verdichter 2 bezeichnet, ist vorzugsweise als ein elektromotorischer Kältemittelverdichter 2 in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges verbaut oder verbaubar. Der Verdichter 2 ist dabei modular aufgebaut. So weist dieser ein Motormodul 4 mit einem Elektromo- tor 5, welcher wiederum einen Rotor 6 sowie einen Stator 8 umfasst, sowie ein mit dem Motormodul 4 gefügtes Verdichtermodul 10 auf. Das Verdichtermodul 10 weist ein im Wesentlichen topfförmiges Verdichtermodul- gehäuse 12 (Gehäuse 12) mit einem Gehäuseboden 14 und mit einer Gehäuse- wand 16 auf. Im Verdichtermodulgehäuse 12 ist ein Verdichterteil 18 gelagert, welches in Antriebsverbindung mit dem Elektromotor 5 des Motormoduls 4 steht. Das Verdichterteil 18 weist ein erstes, bezüglich des Verdichtermodulgehäuses 12 feststehendes Verdichterteilelement 20 sowie ein darin eingreifendes, bewegli- ches zweites Verdichterteilelement 22 auf. Das Verdichterteil 18 ist hier als Scroll- Verdichter ausgeführt. Das Kältemittel K strömt auf der Niederdruckseite des Verdichterteils 18 durch einen Verdichterteileinlass 24 in eine Verdichterteilkammer 26 ein. Dort wird das Kältemittel K verdichtet (komprimiert), wobei das Verdichterteil 18 nach Art einer Verdrängerpumpe wirkt. Anschließend strömt das Kältemittel K aus dem Verdich- terteil 18 durch einen hochdruckseitigen (Verdichterteil-)Auslass 28 in eine Hoch- druckkammer 30 aus. Der Verdichterteilauslass mündet also in die Hochdruck- kammer 30.

Der Hochdruckkammer 30 ist strömungstechnisch eine Abscheidevorrichtung 32 nachgeschaltet. Diese dient dem Zweck, ein Schmiermittel S vom Kältemittel K abzutrennen, welches Schmiermittel S sich bei Betrieb des Verdichterteils 18 mit dem Kältemittel K vermischt. Das auch als Fluid F bezeichnete Gemisch aus Schmiermittel S und Kältemittel K strömt durch eine Eintrittsöffnung 34 in eine Abscheidekammer 36 der Abscheidevorrichtung 32 ein. Dort wird das Schmiermit- tel S nach Art eines Fliehkraftabscheiders vom Kältemittel K abgetrennt (abge- schieden). Die Abscheidekammer 36 wiederum ist mit einem Auslass 38 verbun- den, an welchen nicht weiter dargestellte Bauteile des Kältemittel kreislaufs ange- schlossen sind. Wie insbesondere in den Fig. 2 bis 5 erkennbar ist, ist an den Gehäuseboden 14 eine Ringwand 40 angeformt. Die Ringwand 40 erstreckt sich dabei senkrecht zum Gehäuseboden 14 in Richtung des Verdichterteils 18, also in Axialrichtung des Verdichtermoduls 10. Die Axialrichtung des Verdichtermoduls 10, also die Richtung senkrecht zum Kammerboden 14 in Richtung des Verdichterteils 18, ist in dem nebenstehenden Richtungsdiagramm mit A bezeichnet. Das feststehende erste Verdichterteilelement 20 liegt dabei auf der Ringwand 40 auf. Die Hoch- druckkammer 30 wird somit mittels des feststehenden Verdichterteilelements 20, der Ringwand 40 sowie dem Gehäuseboden 14 gebildet. Der Gehäuseboden 14 begrenzt also die Hochdruckkammer 30 und bildet somit den Kammerboden, wel- eher ebenfalls mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist.

In der Hochdruckkammer 30 ist an dem dem Verdichterteil 18 gegenüberliegen- den Kammerboden 14 ein sogenannter Pulsationsdämpfer 42 angeordnet. Hierbei liegt der Pulsationsdämpfer 42 am Kammerboden 14 an. Der Pulsationsdämpfer 42 ist hier gemäß der in den Figuren 4,5 und 8 näher dargestellten Variante aus- geführt. Mittels des Pulsationsdämpfers 42 wird die Amplitude einer zeitlichen Schwankung des Drucks des Kältemittels K reduziert. Diese zeitliche Schwankung des Drucks wird hier und im Folgenden auch als Druckpulsation bezeichnet. Diese ist insbesondere durch eine stoßweise (pulsierende) Ausgabe des Kältemittels K vom Verdichterteil 18 durch dessen Verdichterteilauslass 28 in die Hochdruck- kammer 30 bewirkt. Die Fig. 2 und 3 zeigen das Verdichtermodulgehäuse 12 in perspektivischer Dar- stellung bzw. einen Längsschnitt durch das Verdichtermodulgehäuse 12, wobei die Schnittebene senkrecht zum Kammerboden 14 verläuft. Gemäß der hier dar- gestellten ersten Variante des Pulsationsdämpfers 42, weist dieser eine Anzahl an kugelförmigen Dämpfungselementen 44 auf. Diese sind zur Vermeidung einer nicht definierten Position in der Hochdruckkammer 30 mittels einer netzartigen Haltestruktur 46 am Kammerboden 14 gehalten. Die Haltestruktur 46 des Pulsati- onsdämpfers 42 ist dabei mittels eines als Metallring ausgebildeten Pressrings 48 befestigt, welcher mittels eines Presssitzes im Verdichtermodulgehäuse 12 gehal- ten ist.

Die kugelförmigen Dämpfungselemente 44 sind jeweils mittels eines als Elasto- mer ausgebildeten Polymers gebildet. Dabei sind nicht alle Dämpfungselemente 44 aus dem gleichen Material gebildet. Mit anderen Worten sind die Dämpfungs- elemente 44 mittels unterschiedlicher Elastomere bzw. Polymere gebildet. In nicht weiter dargestellten Varianten der Dämpfungselemente 44 weisen diese zusätz- lich bzw. alternativ unterschiedliche Durchmesser auf. Bei einer Zunahme des Drucks in der Hochdruckkammer 30 im Zuge der Druckpulsation erfolgt eine De- formation, insbesondere eine Verkleinerung der kugelförmigen Deformationsele- mente 44. Dabei wird ein Teil der Verformungsarbeit in thermische Energie (inne- re Energie) umgewandelt. So wird der Druckpulsation Energie entzogen und infol- gedessen eine Amplitude der Druckpulsation verringert. Die dabei auftretende Deformation der Dämpfungselemente 44 ist insbesondere abhängig von deren Volumen (Größe), deren Material sowie deren geometrischer Form. Durch eine geeignete Wahl de Durchmesser sowie durch die Wahl geeigneter Elastomere bzw. Polymere zur Bildung der Dämpfungselemente 44 ist die bei der Druckbe- aufschlagung erfolgte Deformation an die im Betrieb des Verdichtermoduls 10 auf- tretende Druckpulsation angepasst.

Der Pulsationsdämpfer gemäß dieser ersten Variante ist in den Figuren 7a bis 7c in vergrößertem Maßstab gezeigt.

In den Figuren 4 und 5, sowie in vergrößertem Maßstab in den Figuren 8a bis 8c ist eine zweite Variante des Pulsationsdämpfers 42 gezeigt. Hierbei weist der Pulsationsdämpfer 42 eine Dämpfungsmatte 50 auf, welche eben ist und sich pa- rallel zum Kammerboden 14 erstreckt. Die Dämpfungsmatte 50 weist auf der dem Kammerboden 14 zugewandten Seite eine Oberflächenstruktur 52 mit zum Kam- merboden 14 hin emporstehenden Fortsätzen 54 auf. Diese verjüngen zum

Kammerboden 14 hin. Die Fortsätze 54 weisen eine Pyramidenform auf, deren Grundfläche mittels des ebenen Abschnitts der Dämpfungsmatte 50 gebildet ist und deren Spitze am Kammerboden 14 anliegt. Dabei ist ein Raum 56 zwischen der Dämpfungsmatte 50 und dem Kammerboden 14 gebildet. Die Dämpfungsmat- te 50 ist dabei mittels eines entsprechenden Pressrings 48 über einen Presssitz im Verdichtermodulgehäuse 12 befestigt. Der Pressring 48 weist hierbei eine nicht weiter dargestellte Dichtung auf, sodass der zwischen der Dämpfungsmatte 50 und dem Kammerboden 14 gebildete Raum 56 luft- und schmiermitteldicht (öl- dicht) verschlossen ist. In analoger Weise zu den kugelförmigen Dämpfungselementen 44 der ersten Va- riante des Pulsationsdämpfers 42 wird die Dämpfungsmatte 50 bei einer Druck- beaufschlagung im Zuge der Druckpulsation deformiert, wobei die Druckpulsation durch Energiedissipation, also durch Umwandlung zumindest eines Teils einer der Druckpulsation entsprechenden (Pulsations-)Energie in thermische Energie (Wärmeenergie) der Dämpfungsmatte 50, gedämpft wird. Zusätzlich hierzu wirkt die Druckpulsation auf die dem Verdichterteil 18 zugewandte Seite der Dämp- fungsmatte 50, also auf diejenige Seite der Dämpfungsmatte 50, welche keine Oberflächenstruktur 52 aufweist. Aufgrund der Verjüngung der Fortsätze 54 ist eine Kontaktfläche der Dämpfungsmatte 50 mit dem Kammerboden 14 ver- gleichsweise klein. Folglich ist eine Übertragung von durch die Druckpulsation be- wirkten Schwingungen der Dämpfungsmatte 50 auf den Kammerboden 14 und somit auf das Verdichtermodul 10 verringert. Aufgrund der sich verjüngenden Form der Fortsätze 54 der Dämpfungsmatte 50 nimmt eine Frequenz einer sol- chen Schwingung von der Dämpfungsmatte 50 ausgehend zum Kammerboden 14 in den Fortsätzen 54 zu. Schwingungen mit solch erhöhten Frequenzen werden durch die Dämpfungsmatte 50, welche mittels eines als Elastomer ausgebildeten Polymers gebildet ist, stärker gedämpft als Schwingungen mit kleinerer Frequenz, wie sie auf der dem Verdichterteil 18 zugewandten Seite der Dämpfungsmatte 50 durch die Druckpulsation bewirkt werden. Infolgedessen ist eine Übertragung ei- ner solchen Schwingung an das Verdichtermodulgehäuse 12 verringert und eine als störend empfundene Geräuschentwicklung verhindert oder zumindest verrin- gert.

In den Figuren 6a und 6b ist das Verdichtermodulgehäuse 12 dargestellt, wobei in die Flochdruckkammer 30 ein Einsatz 58 aufgenommen ist, welcher die Floch- druckkammer 30 auskleidet. Der Einsatz 58 ist dabei einstückig (monolithisch) ausgebildet und weist im Wesentlichen eine Topfform auf. Der Einsatz 58 ist hier- bei dazu vorgesehen, dass eine Geräuschentwicklung beeinflusst und zumindest ein bestimmter Frequenzbereich der Geräusche gedämpft wird. Mit anderen Wor- ten erfolgt eine Dämpfung von bestimmten Schallkomponenten mittels des Ein- satzes 58. So wird mittels des Einsatzes 58 eine Resonanzfrequenz des elektro- motorischen Kältemittelverdichters 2 in einen Bereich verschoben, welcher Be- reich bei Betrieb des Kältemittelverdichters 2 typischerweise nicht auftritt. Zu- sammenfassend ist mittels des Einsatzes 58 ein Impedanzsprung für Schallwellen zumindest eines bestimmten Frequenzbereichs bereitgestellt.

Der Pulsationsdämpfer 42 ist gemäß der Ausgestaltung der Fig. 6a und 6b in den Einsatz 58 integriert. Dabei ist der Pulsationsdämpfer 42 in einem Bereich des Einsatzes 58 angeordnet, welcher dem Kammerboden 14 zugewandt ist. Der Pulsationsdämpfer 42 ist hier gemäß der in den Figuren 4 und 5 gezeigten zwei- ten Variante ausgebildet. In einer nicht weiter dargestellten Ausgestaltung ist der in den Einsatz 58 integrierte Pulsationsdämpfer 42 in der in den Fig. 4 und 5 ge- zeigten zweiten Variante ausgeführt. Die Dämpfungsmatte 50 des Pulsations- dämpfers 42 ist dabei mittels des Pressrings 48 im Einsatz 58 gehalten, wobei der Pressring 48 hierbei eine nicht weiter dargestellte Dichtung aufweist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fach- mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas- sen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbei- spielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kom- binierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2 elektromotorischer Kaltem ittel Verdichter

4 Motormodul

5 Elektromotor

6 Rotor

8 Stator

10 Verdichtermodul

12 Verdichtermodulgehäuse

14 Gehäuseboden/Kammerboden

16 Gehäusewand

18 Verdichterteil

20 erstes Verdichterteilelement

22 zweites Verdichterteilelement

24 Verdichterteileinlass

26 Verdichterteilkammer

28 Verdichterteilauslass

30 Hochdruckkammer

32 Abscheidevorrichtung

34 Eintrittsöffnung

36 Abscheidekammer

38 Auslass

40 Ringwand

42 Pulsationsdämpfer

44 Dämpfungselemente

46 Haltestruktur

48 Pressring

50 Dämpfungsmatte

52 Oberflächenstruktur

54 Fortsätze

56 Raum

58 Einsatz A Axialrichtung

K Kältemittel

S Schmiermittel

Claims

Ansprüche

1. Verdichtermodul (10) mit einem topfförmigen Verdichtermodulgehäuse (12) und mit einem im Verdichtermodulgehäuse (12) gelagerten Verdichterteil (18) zur Förderung eines verdichteten Kältemittels (K) in eine Hochdruck- kammer (30) des Verdichtermodulgehäuses (12),

dadurch gekennzeichnet,

dass in der Hochdruckkammer (30), insbesondere am dem Verdichterteil (18) gegenüberliegenden Kammerboden (14), ein Pulsationsdämpfer (42) zur Reduzierung einer Druckpulsation des mittels des Verdichterteils (18) geförderten Kältemittels (K) angeordnet ist.

2. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der Pulsationsdämpfer (42) mittels eines Polymers, insbesondere mittels eines Elastomers, gebildet ist, oder

- dass der Pulsationsdämpfer (42) ein Polymer, insbesondere ein

Elastomer, aufweist.

3. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Pulsationsdämpfer (42) eine Anzahl von, insbesondere kugelför- migen, Dämpfungselementen (44) aufweist.

4. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Dämpfungselemente (44) mittels unterschiedlicher Polymere, insbesondere mittels unterschiedlicher Elastomere, gebildet sind, und/oder

- dass die Dämpfungselemente (44) unterschiedliche Durchmesser auf- weisen.

5. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

dass der Pulsationsdämpfer (42) eine, insbesondere netzartige, Haltestruk- tur (46) zum Halten der Dämpfungselemente (44) am Kammerboden (14) aufweist.

6. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Pulsationsdämpfer (42) eine sich parallel zum Kammerboden (14) erstreckende Dämpfungsmatte (50) aufweist, welche auf deren dem Kam- merboden (14) zugewandten Seiten eine Oberflächenstruktur (52) mit zum Kammerboden (14) hin emporstehenden Fortsätzen (54) aufweist.

7. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass sich die emporstehenden Fortsätze (54) der Oberflächenstruktur (52) von der Dämpfungsmatte (50) zum Kammerboden (14) hin verjüngen.

8. Verdichtermodul (10) nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein zwischen der Dämpfungsmatte (50) und dem Kammerboden (14) gebildeter Raum (56) luft- und schmiermitteldicht verschlossen ist.

9. Verdichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Pulsationsdämpfer (42) in einen die Hochdruckkammer (30) aus- kleidenden Einsatz (58) integriert ist.

10. Verdichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Hochdruckkammer (30) mittels einer Ringwand (40) gebildet ist, welche den Gehäuseboden (14) axial überragt.

11. Elektromotorischer Kaltem ittel Verdichter (2) zum Verdichten eines Kältemit- tels (K) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 sowie mit einem den Elektromotor (5) aufweisen- den Motormodul (4).