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Dokumentenidentifikation DE19859062A1 20.07.2000
Titel Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eines Kompressors
Anmelder LuK Fahrzeug-Hydraulik GmbH & Co KG, 61352 Bad Homburg, DE
Erfinder Hinrichs, Jan, Dr., 61381 Friedrichsdorf, DE
Vertreter Ullrich & Naumann, 69115 Heidelberg
DE-Anmeldedatum 22.12.1998
DE-Aktenzeichen 19859062
Offenlegungstag 20.07.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.2000
IPC-Hauptklasse F04B 39/12
IPC-Nebenklasse F04B 53/16   
Zusammenfassung Eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock (1) und der Ventilplatte (2) eines Kompressors, vorzugsweise eines CO2-Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen dem Zylinderblock (1) und der Ventilplatte (2) eine dünne Sauglamelle (3) angeordnet ist, die den im Zylinderblock (1) ausgebildeten Zylinderräumen (4) zugeordnete Ventile umfaßt, ist
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinderblock (1) und der Sauglamelle (3) ein flacher Dichtkörper (5) angeordnet ist und daß der Dichtkörper (5) zur Sauglamelle (3) hin eine kreisringförmig um den jeweiligen Zylinderraum (1) verlaufende Erhebung (6), Verdickung oder dgl. aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen der Verdrängereinheit und der Ventilplatte eines Kompressors, vorzugsweise eines CO2- Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eine dünne Sauglamelle angeordnet ist, die den im Zylinderblock ausgebildeten Verdrängerräumen zugeordnete Ventile umfaßt.

Kompressoren, in denen die hier in Rede stehende Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen der Verdrängereinheit bzw. dem Zylinderblock und der Ventilplatte Verwendung findet, sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar. Grundsätzlich kann es sich hierbei um jedweden Kompressor mit Zylinderblock und Ventilplatte handeln, bei dem zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eine dünne Sauglamelle angeordnet ist, die den im Zylinderblock ausgebildeten Verdrängerräumen bzw. Zylinderräumen zugeordnete Ventile umfaßt. Insbesondere kann es sich hierbei um einen CO2-Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs handeln. An dieser Stelle sei angemerkt, daß es sich bei der Ventilplatte um die Sitzplatte eines Lamellenventils handelt wobei dort sowohl Sauglamellen als auch Drucklamellen vorgesehen sind.

Kompressoren der hier in Rede stehenden Art umfassen ein Gehäuse, welches eine von außerhalb angetriebene Verdichter- bzw. Pumpeneinheit einschließt. Die beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgebildete Pumpeneinheit umfaßt wiederum mindestens einen Kolben, der in einem Zylinderblock hin und her bewegbar ist. Üblicherweise ist ein solcher Kompressor mit mehreren Kolben ausgestattet, die bei Drehung einer Taumelscheibe über eine Aufnahmescheibe oder beim Schwenken einer Schwenkscheibe in Richtung ihrer Längsachse hin und her bewegt werden, wobei - im Falle einer Taumelscheibe - die Aufnahmescheibe drehfest im Gehäuse gelagert ist.

Taumelscheibenkompressoren mit entsprechenden Abdichtungen sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Lediglich beispielhaft wird dazu auf die DE 44 41 721 A1 und die DE 196 11 004 A1 verwiesen.

Gemäß DE 44 41 721 A1 umfaßt der Kompressor eine auf einer Antriebswelle gestützte Taumelscheibe, um eine einheitliche Drehbewegung auszuführen. Die Taumelscheibe ist mit einer Vielzahl von in einem Zylinderblock hin und her bewegbaren Kolben gekoppelt, wobei die Zylinder-Kolben-Anordnung zum Komprimieren eines Gases dient. Bei den Kolben kann es sich auch um doppelt wirkende Kolben handeln.

Aus der Praxis ist es bekannt, daß zwischen den Arbeitsräumen der Zylinder und der Ventilplatte eine Sauglamelle mit integrierten Ventilen angeordnet ist, und zwar ohne dazwischen eine besondere Dichtungsmaßnahme vorzusehen. Vielmehr wird gemäß Stand der Technik aufgrund der bei der Montage erzeugten Flächenpressung zwischen den Bauteilen in herkömmlicher Weise mit O-Ringen gedichtet. Im Dichtspalt zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle sind üblicher Weise ebenfalls Dichtungen vorgesehen, bspw. ein O-Ring oder eine Flachdichtung. Zur Atmosphäre hin, d. h. nach außen, wird zwischen den Bauteilen in herkömmlicher Weise mit O- Ringen gedichtet.

Sofern der Kompressor mit CO2 als Kältemittel arbeitet, ist davon auszugehen, daß sich bei den dort auftretenden sehr hohen Betriebsdrücken die metallische Dichtfläche öffnet, wodurch es zu internen Leckagen kommt. Dies führt zu einem ganz erheblichen Leistungsverlust des Verdichters.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eines Kompressors, vorzugsweise eines CO2-Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, anzugeben, mit der interne Leckagen und somit auf interne Leckagen zurückzuführende Leistungsverluste des Kompressors zumindest weitgehend vermieden sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock und der Ventilplatte eines Kompressors, vorzugsweise eines CO2-Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, derart ausgestaltet und weitergebildet, daß zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle ein flacher Dichtkörper angeordnet ist und daß der Dichtkörper zur Sauglamelle hin eine ringförmig um den jeweiligen Zylinderraum verlaufende Erhebung, Verdickung oder dgl. aufweist.

Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, daß zur Vermeidung innerer Leckagen "innere" Abdichtmaßnahmen erforderlich sind. Entgegen der sonst üblichen Vorgehensweise, nämlich zwischen den abzudichtenden Bauteilen - also zwischen der Sauglamelle und der Ventilplatte - eine Abdichtung durch Flächenpressung zuzüglich einer "Außendichtung" mittels O-Ring vorzusehen, hat man hier - entgegen den üblichen Gepflogenheiten - die Abdichtungsmaßnahme zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle, d. h. von der Ventilplatte abgewandt, vorgesehen.

Im Konkreten ist zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle ein flacher Dichtkörper angeordnet. Dieser Dichtkörper weist zur Sauglamelle hin eine kreisringförmig um den jeweiligen Zylinderraum verlaufende Erhebung, Verdickung oder dergleichen auf, wobei diese Maßnahme entsprechend der Anzahl der Zylinderräume vorgesehen und auf die Position der Zylinderräume abgestimmt ist. Die in erfindungsgemäßer Weise vorgesehene Erhebung, Verdickung oder dergleichen ist zur Sauglamelle und somit auch zur Ventilplatte hin ausgebildet und bewirkt bei der Montage eine lokale bzw. zonale Erhöhung der Flächenpressung des Dichtkörpers gegenüber der Sauglamelle und somit auch gegenüber dem Zylinderblock. Die somit erreichte Erhöhung der Flächenpressung dichtet einerseits zur Sauglamelle hin und andererseits zwischen Sauglamelle und Ventilplatte ab, bewirkt nämlich eine Abdichtung der Berührfläche von Sauglamelle und Ventilplatte, ohne dabei eine zusätzliche Dichtung, wie beispielsweise einen O-Ring, vorzusehen. Letztendlich wird hier der Effekt genutzt, wonach sich die erhöhte Flächenpressung durch die dünne Sauglamelle hindurch auf die Berührfläche von Sauglamelle und Ventilplatte überträgt. Aufgrund der kreisringförmigen Ausgestaltung der Erhebung und der damit realisierten Dichtmaßnahme um den jeweiligen Zylinderraum herum ist eine äußerst sichere Abdichtmaßnahme realisiert.

In vorteilhafter Weise verläuft die Erhebung mit zumindest geringfügigem Abstand um den jeweiligen Zylinderraum herum. Dadurch sind ganz erhebliche Toleranzen bezüglich der Erhebung und/oder der Positionierung des Dichtkörpers zulässig.

In ganz besonders vorteilhafter Weise weist die Erhebung ein zumindest weitgehend elastisches Rückformverhalten auf. Diese Eigenschaft der Erhebung kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um auch bei sich zumindest geringfügig öffnender Berührfläche zwischen Sauglamelle und Ventilplatte die Flächenpressung und somit die erforderliche Dichtwirkung aufrecht zu erhalten. Auch insoweit ist eine Leckage weitestgehend vermieden.

In weiter vorteilhafter Weise ist die Erhebung als in den Dichtkörper eingeprägte Sicke ausgebildet. Der Dichtkörper läßt sich demnach einteilig durch Prägen herstellen, ohne dabei aufwendige Fertigungsverfahren anwenden zu müssen. Außerdem ist es möglich, die Sicke - entsprechend dem Bedarf - höher oder niedriger sowie breiter oder schmaler auszugestalten.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß es durchaus auch denkbar ist, beidseits des Dichtkörpers eine Erhebung bzw. Sicke auszugestalten, um nämlich sowohl gegenüber dem Zylinderblock als auch - durch die Sauglamelle hindurch - gegenüber der Ventilplatte eine zuverlässige Abdichtung zu schaffen. Die beidseitigen Erhebungen können an gleicher Stelle oder - im Falle der Realisierung durch eine Sicke - mit unterschiedlichen Radien koaxial zueinander angeordnet sein, wobei der Durchmesser der kreisringförmig angeordneten Erhebungen bzw. Sicken zumindest geringfügig größer als der Durchmesser des Zylinderraums sein muß.

Im Konkreten könnte der Dichtkörper - mit der Erhebung oder den Erhebungen bzw. mit der Sicke oder den Sicken - als Metalldichtung ausgeführt sein. Im Falle einer Metalldichtung läßt sich eine Sicke mit einfachen Mitteln durch Prägen ausgestalten, wodurch sich eine besonders einfache Fertigung des Dichtkörpers ergibt.

Zur Begünstigung der Abdichtmaßnahme, insbesondere im Bereich unmittelbar zwischen dem Zylinderblock und der Sauglamelle, ist es von weiterem Vorteil, wenn die Metalldichtung vorzugsweise beidseitig mit einem elastomeren Material beschichtet ist. Ebenso ist es denkbar, daß der Dichtkörper als sogenannte Gummimetalldichtung ausgeführt ist, wobei es sich hierbei um eine Flachdichtung bzw. um ein elastomer beschichtetes Blech bzw. um eine Sickendichtung handelt. Diese Gummimetalldichtung könnte aus beidseits mit Gummi beschichtetem Aluminium bestehen. Ebenso ist es möglich den Grundkörper der Gummimetalldichtung als Stahlblech auszuführen bzw. aus Federstahl zu fertigen. Jedenfalls sollte es sich dabei um ein Metall mit ausgeprägtem elastischem Bereich handeln, um nämlich eine hinreichende Elastizität bzw. das erforderliche elastische Rückformverhalten realisieren zu können.

In der Praxis hat sich erwiesen, daß der Dichtkörper eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 0,8 mm aufweisen kann. Vorzugsweise hat der Dichtkörper eine Dicke von etwa 0,5 mm.

Die Sauglamelle ist ebenfalls aus Metall hergestellt, und zwar vorzugsweise aus dünnem Blech bzw. aus dünnem Stahlblech. Die Sauglamelle sollte eine Dicke im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 mm aufweisen, vorzugsweise eine Dicke von 0,3 mm. Dabei muß sichergestellt sein, daß sich die Erhebung bzw. Sicke des Dichtkörpers durch die Sauglamelle hindurchdrücken läßt, um nämlich eine lokale Erhöhung der Flächenpressung des Dichtkörpers gegenüber Sauglamelle und Zylinderblock wirksam zu erhöhen. Wesentlich ist jedenfalls, daß sich die Erhebung bzw. Sicke des Dichtkörpers durch die Sauglamelle derart hindurchdrücken läßt, daß aufgrund dieses Hindurchdrückens eine erhöhte Dichtwirkung zwischen Sauglamelle und Ventilplatte realisiert ist.

Die voranstehend aufgeführten konstruktiven Maßnahmen, insbesondere die Vorkehrung der kreisringförmigen Erhebung bzw. Sicke in dem vorzugsweise als Gummimetalldichtung ausgeführten Dichtkörper, bewirken eine definierte Verpressung von Sauglamelle und Ventilplatte, ohne daß eine besondere zusätzliche Dichtung zwischen der Sauglamelle und der Ventilplatte erforderlich ist. Auch bei sich zumindest geringfügig öffnender Berührfläche wird die Verpressung und somit die Abdichtung zwischen der Sauglamelle und der Ventilplatte aufgrund des elastischen Verhaltens der kreisringförmigen Erhebung bzw. Sicke in dem Dichtkörper aufrecht erhalten.

Das Auftreten interner Leckagen, insbesondere interner CO2 Leckagen wird dadurch wirksam verringert.

Erfindungsgemäß ist von weiterem Vorteil, daß zusätzliche Dichtelemente zur Abdichtung der Berührfläche Sauglamelle/Ventilplatte zur Atmosphäre hin nicht mehr erforderlich sind. Die Vorkehrung zusätzlicher Dichtungen, beispielsweise ein umlaufender O-Ring, könnte allenfalls eine zweite Barriere zur abermaligen Abdichtung schaffen und somit zur äußersten Sicherheit - nach außen - dienen. Schließlich ist im Gegensatz zu dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik eine wesentlich geringere Verpressung der Baugruppe erforderlich, nämlich aufgrund der Vorkehrung der kreisringförmigen Erhebung bzw. Sicke.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht, geschnitten, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die hier relevanten Bauteile des Kompressors in einer Explosionsdarstellung - lediglich teilweise - gezeigt sind und

Fig. 2 den Dichtkörper der Anordnung aus Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei dort der Einfachheit halber lediglich eine kreisringförmige Erhebung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen dem Zylinderblock 1 und der Ventilplatte 2 eines durch die hier in Rede stehenden Bauteile nur angedeuteten Kompressors, wobei es sich hier vorzugsweise um einen CO2-Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs handelt.

Zwischen dem Zylinderblock 1 und der Ventilplatte 2 ist eine dünne Sauglamelle 3 angeordnet, die den im Zylinderblock 1 ausgebildeten Zylinderräumen 4 zugeordnete Ventile umfaßt. Diese Ventile sind in der Figur der Einfachheit halber nicht gezeigt.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Zylinderblock 1 und der Sauglamelle 3 ein flacher Dichtkörper 5 angeordnet. Der Dichtkörper 5 weist zur Sauglamelle 3 hin eine kreisringförmig um den jeweiligen Zylinderraum 4 verlaufende Erhebung 6 auf. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist die Erhebung 6 einseitig ausgebildet.

Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ist der Dichtkörper 5 als Gummimetalldichtung ausgeführt, wobei es sich hier im Konkreten um eine Gummimetalldichtung aus beidseits mit Gummi beschichtetem Aluminium handelt. Diese Gummimetalldichtung könnte ebenso als elastomer beschichtetes Blech bzw. Stahlblech ausgeführt sein. Die Erhebung 6 ist als in den Dichtkörper 5 eingeprägte Sicke ausgebildet. Deren kreisringförmige Ausgestaltung läßt sich besonders gut in Fig. 2 erkennen.

Des weiteren sei angemerkt, daß es sich bei der Sauglamelle 3 um ein dünnes Federblech mit Ventilfunktion handelt, wobei die Sauglamelle - bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel - eine Dicke von etwa 0,3 mm aufweist.

Die Erhebung 6 bzw. Sicke bewirkt bei der Montage der hier in Rede stehenden Baugruppe eine lokale Erhöhung der Flächenpressung, und zwar des Dichtkörpers 5 gegenüber der Sauglamelle 3 und dem Zylinderblock 1. Aufgrund der durch Erhöhung der Flächenpressung im Bereich der Erhöhung 6 erreichten Dichtwirkung ist der Einsatz einer zusätzlichen Außendichtung - zur Abdichtung der Berührflächen zwischen Sauglamelle und Ventilplatte - nicht erforderlich. Vielmehr wird hier eine innere Abdichtung erreicht, so daß die Vorkehrung äußerer Dichtmaßnahmen - im Gegensatz zum Stand der Technik - nicht mehr erforderlich ist. Aufgrund eines elastischen Rückformverhaltens der Erhebung 6 bzw. Sicke wird obendrein erreicht, daß bei sich zumindest geringfügig öffnender Berührfläche von Sauglamelle 3 und Ventilplatte 2 eine zur Aufrechterhaltung der Dichtwirkung erforderliche Flächenpressung erhalten bleibt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Merkmale, die sich den beiden Figuren nicht entnehmen lassen, wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die allgemeine Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, daß das voranstehend genannte Ausführungsbeispiel der Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung zur Abdichtung im Bereich zwischen der Verdrängereinheit (1) und der Ventilplatte (2) eines Kompressors, vorzugsweise eines CO2-Kompressors für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen dem Zylinderblock (1) und der Ventilplatte (2) eine dünne Sauglamelle (3) angeordnet ist, die den im Zylinderblock (1) ausgebildeten Verdrängerräumen (4) zugeordnete Ventile umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinderblock (1) und der Sauglamelle (3) ein flacher Dichtkörper (5) angeordnet ist und daß der Dichtkörper (5) zur Sauglamelle (3) hin eine ringförmig um den jeweiligen Zylinderraum (1) verlaufende Erhebung (6), Verdickung oder dgl. aufweist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (6) mit zumindest geringfügigem Abstand um den jeweiligen Zylinderraum (4) verläuft.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (6) ein zumindest weitgehend elastisches Rückformverhalten aufweist.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (6) als in den Dichtkörper (5) eingeprägte Sicke ausgebildet ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (5) als Metalldichtung ausgeführt ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldichtung vorzugsweise beidseits mit einem Elastomer beschichtet ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (5) als Gummimetalldichtung ausgeführt ist.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimetalldichtung aus beidseits mit Gummi beschichtetem Aluminium besteht.
  9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (5) eine Dicke von etwa 0,5 mm aufweist.
  10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauglamelle (3) aus dünnem Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, gefertigt ist.
  11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauglamelle (3) eine Dicke von etwa 0,3 mm aufweist.






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