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Dokumentenidentifikation DE69804628T2 18.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 1002196
Titel HERMETISCHER MOTORVERDICHTER
Anmelder Matsushita Refrigeration Co., Higashiosaka, Osaka, JP
Erfinder NOGUCHI, Kazuhito, Kanagawa 253-0012, JP
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 69804628
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.05.1998
EP-Aktenzeichen 989196340
WO-Anmeldetag 18.05.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/JP98/02173
WO-Veröffentlichungsnummer 0009853205
WO-Veröffentlichungsdatum 26.11.1998
EP-Offenlegungsdatum 24.05.2000
EP date of grant 03.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.07.2002
IPC-Hauptklasse F04B 39/12

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf einen hermetischen Motorverdichter zur Verwendung in einem Kühlschrank oder ähnlichem und insbesondere aber nicht exklusiv auf einen hermetischen Motorverdichter, der in der Lage ist, Geräuschemissionen zu vermindern.

Seit einiger Zeit werden hermetische Motorverdichter (im folgenden nur als Verdichter bezeichnet) mit verminderter Vibration und verminderter Geräuschemission verlangt. Weil herkömmliche Kühlmittel dazu neigen, Schäden an der Ozonschicht anzurichten oder globale Erwärmung zu bewirken, hat die Verwendung von Kohlenwasserstoff-Kühlmitteln mit einem Ozonschädigungsköeffizienten von null und einem globalen Erwärmungskoeffizienten von null begonnen, die Umwelt zu schützen.

Fig. 6 zeigt einen herkömmlichen Kompressor, wie er in der japanischen Patentveröffentlichung (geprüft) Nr. 1-47632 beschrieben ist und der ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse 1 und eine integrierte Struktur 4 aufweist, die in dem Gehäuse 1 untergebracht ist. Die integrierte Struktur 4 ist aus einem Kompressionsabschnitt 2 und einem Antriebsabschnitt 3 aufgebaut, die miteinander integral geformt sind. Der Kompressionsabschnitt 2 umfasst einen Zylinder 5, einen Kolben 6, der gegenseitig in dem Zylinder 5 angebracht ist, eine Kurbelwelle 7, die mit einem Rotor 3a des Antriebsabschnitts 3 verbunden ist und sich so zusammen mit diesem dreht, und einer Verbindungsstange 8 zum Verbinden des Kolbens 6 mit der Kurbelwelle 7 zum Konvertieren von Drehung der Kurbelwelle in eine wiederkehrende Bewegung des Kolbens 6.

Das Gehäuse 1 hat ein generell flachen Boden 1a und eine generell zylindrische Seitenwand 1b, die einheitlich miteinander geformt sind. Ein Gaseinlassrohr 10 ist an der Seitenwand 1b festgeschweißt, während eine Anzahl von Beinen 11 an der Bodenwand 1a festgeschweißt oder befestigt ist. Die integrierte Struktur 4 ist von einer Halterung 12 gelagert, die an der inneren Oberfläche der Seitenwand 1b festgeschweißt ist, während der Antriebsabschnitt 3 elektrisch mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) über einen dichten Anschluss 13 verbunden ist, der hermetisch an der Seitenwand 1b festgeschweißt ist.

Weil in der oben beschriebenen Konstruktion die Bodenwand 1a generell flach ist, kann die Anzahl von Beinen 11 daran bei guter Bearbeitbarkeit festgeschweißt werden. Gleiches gilt für das Anschweißen der Halterung 12, weil die Seitenwand 1b im Wesentlichen zylindrisch und nicht sphärisch ist.

Das Gehäuse 1 ist aber wegen der generell flachen Gestalt der Bodenwand 1a und der generell zylindrischen Gestalt der Seitenwand 1b nicht sehr steif. Deshalb oszilliert das Gehäuse 1 etwas und erzeugt Geräusch, oder Schall, der während der Betätigung der darin untergebrachten integrierten Struktur 4 produziert wird, gelangt durch den generell flachen oder zylindrischen Bereich nach außen und vergrößert so das Geräusch.

Insbesondere bei Anwendungen, wo Kohlenwasserstoff-Kühlmittel wie z. B. lsobutan als Kompressionskühlmittel verwendet wird, ist die Konzentration des zirkulierenden Kühlmittels während zyklischen Betriebs des Kompressors bei denselben Kondensations- und Verdampfungstemperaturen wie beim Betrieb unter Verwendung von herkömmlichem Kühlmittel (z. B. CFCR12, HFCR134a oder ähnlichem) einschließlich Fluorin oder Chlorin reduziert. Dementsprechend ist eine Vergrößerung des inneren Volumens des Zylinders 5 erforderlich, was wiederum eine Vergrößerung der Unwuchtmasse bewirkt und so Schwingung und Schallerzeugung verstärkt.

Die EP-A-0 521 526 offenbart einen hermetischen, Motor getriebenen Kompressor mit geringer Geräuschentwicklung, der sich in einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage verwenden lässt, wobei ein geschlossener Behälter einen sphärischen Wandabschnitt aufweist, auf dem eine kombinierte Motor/Kompressoreinheit mittels eines Hängemechanismus gelagert ist und wobei der Hängemechanismus zwei Halterungen aufweist mit sphärischen Bereichen, die komplementär in ihrer Kontur bezüglich der Gestalt des sphärischen Wandabschnitts des geschlossenen Containers sind und in diesen sphärischen Wandbereich eingeschweißt sind.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die zuvor beschriebenen Nachteile zu überwinden.

Dementsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen hermetischen Motorkompressor zu liefern, der in der Lage ist, Schwingung und Geräuschentwicklung zu vermindern, selbst wenn die Unwuchtmasse vergrößert ist, was bisher durch Vergrößerung des Innenvolumens des Zylinders bewirkt wurde. Um die obigen und andere Ziele zu erreichen weist der hermetische Motorkompressor nach der vorliegenden Erfindung ein im Wesentlichen sphärisches Gehäuse auf mit einer im Wesentlichen sphärischen Seitenwand und einem ersten abwärts gerichtet gekrümmten Boden, einer integrierten Struktur, die in dem Gehäuse untergebracht ist und die einen Kompressionsbereich und einen Antriebsbereich integral miteinander geformt aufweist, eine Vielzahl von Unterstützungseinheiten zum elastischen Unterstützen der integrierten Struktur und eine Vielzahl von Beinen, die an der ersten abwärts gekrümmten Bodenwand befestigt sind und dieselbe Gestalt haben wie die abwärts gekrümmte Bodenwand. Das Gehäuse hat außerdem eine zweite abwärts gekrümmte Bodenwand mit einem Krümmungsradius, der von dem der ersten abwärts gekrümmten Bodenwand verschieden ist. Die zwei abwärts gekrümmten Bodenwände haben unterschiedliche Krümmungsradien, um das Gehäuse weiter auszusteifen und so Geräuschentwicklung zu reduzieren.

Diese Konstruktion ist insbesondere nützlich, wenn ein Kohlenwasserstoff- Kühlmittel verwendet wird. Der Grund dafür besteht darin, dass die Verwendung von Kohlenwasserstoff-Kühlmittel eine Vergrößerung des Innenvolumens eines Zylinders erfordert, das wiederum eine Vergrößerung der Unwuchtmasse bewirkt und dadurch die Geräuschentwicklung vergrößert. Das Geräusch lässt sich beträchtlich vermindern, indem das Gehäuse in eine im Wesentlichen sphärische Gestalt geformt wird ohne flache oder zylindrische Bereiche, weil das generell sphärische Gehäuse eine hohe Steifigkeit aufweist. Zusätzlich versteifen die Beine, die an der Bodenwand befestigt sind, das Gehäuse und reduzieren das Geräusch.

Vorteilhafterweise weist jede der Vielzahl der Unterstützungseinheiten eine Halterung auf von im Wesentlichen derselben Gestalt wie die Seitenwand. Diese Halterung vergrößert die Steifigkeit des Gehäuses und verringert so die Geräuschentwicklung.

Die Halterung hat vorzugsweise einen vorspringenden Bereich, der integral mit ihr geformt ist, ein ringförmiges elastisches Teil, durch welches der vorspringende Bereich sich erstreckt, und einen Stopper, der auf dem ringförmigen, elastischen Teil angebracht ist, wobei der vorspringende Bereich in den Stopper eingesetzt ist.

Weit das ringförmige elastische Teil als Polsterteil wirkt, wird Schwingung, die von dem Kompressionsabschnitt erzeugt und mit der Vergrößerung der Unwuchtmasse verstärkt wird, nicht ohne weiteres über den Stopper auf die Halterung übertragen und reduziert so das Geräusch bei dem Betrieb des Kompressors.

Das Gehäuse ist generell zweiteilig aufgebaut mit zwei Hälften, die aneinander geschweißt sind. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Seitenwand einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner ist als 100% des Krümmungsradius einer Öffnung einer der zwei Hälften, während der erste abwärts gekrümmte Boden einen Krümmungsradius hat, der kleiner ist als 120% des Krümmungsradius der Öffnung. Es ist außerdem bevorzugt, dass die zweite abwärts gekrümmte Bodenwand einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner ist als 35% des Krümmungsradius der Öffnung. Die obigen Begrenzungen des Krümmungsradius sind insbesondere wirksam zum Vergrößern der Steifigkeit des Gehäuses zur Geräuschreduzierung.

Obige und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen ähnliche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind und wobei:

Fig. 1 ein Vertikalschnitt eines hermetischen Motorkompressors nach der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Gehäuses teilweise im Schnitt zeigt und teilweise eine einer Vielzahl von Unterstützungseinheiten darstellt, die an dem Gehäuse befestigt sind;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 ist und insbesondere die Krümmungsradien in verschiedenen Bereichen des Gehäuses zeigt;

Fig. 4 eine vertikal geschnittene Ansicht eines weiteren hermetischen Motorkompressors ist;

Fig. 5 ein vergrößerter Ausschnitt in Seitenansicht teilweise geschnitten des mit V bezeichneten Bereichs in Fig. 4 ist und

Fig. 6 eine vertikal geschnittene Ansicht eines herkömmlichen hermetischen Motorverdichters ist.

Mit Bezug auf die Zeichnungen ist in Fig. 1 ein hermetischer Motorverdichter nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie dort gezeigt, weist der Verdichter ein hermetisch abgedichtetes generell sphärisches Gehäuse 21 und eine integrierte Struktur 24 auf, die in dem Gehäuse 21 untergebracht ist. Die integrierte Struktur 24 ist aus einem Kompressionsabschnitt 22 und einem Antriebsabschnitt 23 aufgebaut, die integral miteinander geformt sind. Wie es der Fall bei dem herkömmlichen Kompressor gemäß Fig. 6 ist, umfasst der Kompressionsabschnitt 22 einen Zylinder, einen Kolben, der wechselseitig in dem Zylinder untergebracht ist, eine Kurbelwelle, die an einem Rotor des Antriebsabschnitts zur gemeinsamen Drehung verbunden ist, und eine Verbindungsstange zum Verbinden des Kolbens mit der Kurbelwelle. Das Gehäuse 21 hat eine abwärts gekrümmte mittlere Bodenwand 21a und eine abwärts gekrümmte ringförmige Bodenwand 21b, die außenseitig der zentralen Bodenwand 21a ausgebildet ist und sich dort kontinuierlich fortsetzt. Die zentrale Bodenwand 21a und die ringförmige Bodenwand 21b haben unterschiedliche Krümmungsradien.

Das Gehäuse 21 hat eine Anzahl von Beinen 26, die an der ringförmigen Bodenwand 21b festgeschweißt oder befestigt sind, und folglich hat ein Abschnitt, jedes der mehreren Beine 26 im Wesentlichen dieselbe Gestalt wie die ringförmige Bodenwand 21b.

Obwohl in der illustrierten Ausgestaltung die Anzahl von Beinen 26 an der ringförmigen Bodenwand 21b festgeschweißt sind, können sie auch an der zentralen Bodenwand 21a gemäß Fig. 3 festgeschweißt sein.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die integrierte Struktur 24 elastisch von einer Anzahl von Unterstützungseinheiten 25 gehalten, die jeweils eine Halterung 27 aufweisen, welche an der generell sphärischen Seitenwand 21c des Gehäuses 21 festgeschweißt ist. So ist die Halterung 27 in im Wesentlichen derselben sphärischen Gestalt der Seitenwand 21c des Gehäuses 21 ausgebildet.

Wenn das Gehäuse 21 im Wesentlichen flache Abschnitte hat entsteht Resonanz von Schall mit 2 bis 3 kHz, der in der integrierten Struktur 24 gebildet ist, in den flachen Bereichen und verstärkt so den Schall. Wenn andererseits das Gehäuse 21 keine flachen Abschnitte sondern eine sphärische Gestalt hat, liegt die Vibrationsfrequenz im Bereich von 4 kHz, die sich von der oben genannten Frequenz von 2 bis 3 kHz unterscheidet und zu einem leisen Kompressor führt.

Nach Modalanalyse-Tests, die bisher von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind, hat das Gehäuse 21 die höchste Steifigkeit, wenn das Gehäuse 21 die folgenden Krümmungsradien aufweist:

Krümmungsradius R2 der Seitenwand 21c in vertikaler Richtung gemessen: kleiner als 100% des Ansatzkrümmungsradius R1;

Krümmungsradius r1 der zentralen Bodenwand 21a: kleiner als 120% des Ansatzkrümmungsradius R1 und

Krümmungsradius r2 der ringförmigen Bodenwand 21b: kleiner äls 35% des Ansatzkrümmungsradius R1.

Es sei angemerkt, dass das Gehäuse 21 eine zweiteilige Konstruktion ist mit einer oberen und unteren Hälfte, die zusammengeschweißt sind, und dass der Ansatzkrümmungsradius R1, auf den oben Bezug genommen wird, der Krümmungsradius einer Öffnung der unteren Hälfte ist.

Wie oben diskutiert, lässt sich die Steifigkeit des Gehäuses 21 vergrößern und die Geräuschemission beträchtlich reduzieren, indem das Gehäuse 21 in eine generell sphärische Gestalt anstelle einer generell flachen oder zylindrischen Gestalt geformt wird.

Geräuschtests des Kompressors ergaben, dass das Geräuschniveau des Kompressors nach der vorliegenden Erfindung 53 dB(A) betrug, wohingegen das von herkömmlichen Kompressoren 60 dB(A) beträgt.

Es sei angemerkt, dass eine Vielzahl von lateral nach außen vorspringenden Vorsprüngen einen Krümmungsradius hat, der verschieden ist von denen der zentralen Bodenwand 21a, und dass die ringförmige Bodenwand 21b mit der ringförmigen Bodenwand 21b oder der Seitenwand 21c geformt sein kann, um das Gehäuse 21 weiter auszusteifen.

Ein Kompressor gemäß Fig. 4 zeigt insbesondere eine weitere Ausgestaltung der Stützeinheiten 25 und weist eine integrierte Struktur auf, die aus einem Kompressionsabschnitt 34 und einem Antriebsabschnitt 35 besteht, sowie eine Vielzahl von Stützeinheiten zum elastischen Stützen der integrierten Struktur.

Wie in Fig. 5 gezeigt, weist jede der Stützeinheiten eine Halterung 29 auf, die an der generell sphärischen Seitenwand 21c des Gehäuses festgeschweißt ist und einen aufwärts vorspringenden Bereich 32 hat, der integral damit geformt ist. Die Halterung 29 hat im Wesentlichen dieselbe Gestalt, wie die sphärische Seitenwand 21c. Ein ringförmiges elastisches Teil 31 ist auf der Halterung 29 angebracht, und der aufwärts vorspringende Bereich 32 erstreckt sich durch das ringförmige elastische Teil 31. Der aufwärts vorspringende Bereich 32 ist außerdem in ein Loch 30a eingesetzt, das in einem Stopper 30 umgrenzt ist, so dass der Stopper 30 erst auf einer oberen Oberfläche 31a des ringförmigen elastischen Teils 31 fest befestigt ist.

Eine Hängefeder 28 ist zwischen dem Kompressionsbereich 34 und jeder Stützeinheit angeordnet und lagert die integrierte Struktur so elastisch. Die Hängefeder 28 hat ein Ende, das mit dem Stopper 30 im Eingriff steht, und das andere Ende, das mit einem Stopper oder Stopper 33 im Eingriff steht, der mit dem Kompressionsbereich 34 zusammen ausgebildet ist.

In der oben beschriebenen Konstruktion dient das ringförmige elastische Teil 31 als Polsterungsteil zum Absorbieren von Schwingungen, die von dem Kompressionsbereich 34 über die Hängefeder 28 übertragen werden, und zum Vermeiden, dass eine solche Vibration auf die Halterung 29 über den aufwärts vorspringen Bereich 32 übertragen wird.


Anspruch[de]

1. Bemessungs-Zahnradkopf-Abgabevorrichtung (10) mit:

a) einer länglichen Welle (20), die zur Drehung an einem Sockel angebracht ist; und

b) einer Anzahl von Bemessungs-Zahnradpumpen (26), die an der länglichen Welle angebracht sind, wobei die Bemessungs-Zahnradpumpen jeweils aufweisen:

i) ein Zahnradgehäuse mit einem Einlassdurchgang (34) und einem Auslassdurchgang (36) und

ii) ersten und zweiten Zahnrädern (30, 32), die in dem Zahnradgehäuse dicht aufgenommen sind, wobei das erste und zweite Zahnrad miteinander in Eingriff stehen und drehbar in dem Gehäuse angebracht sind, wobei das erste Zahnrad zur Drehung an der länglichen Welle (20) angebracht ist und der Einlassdurchgang und der Auslassdurchgang in einen Raum zwischen dem ersten und zweiten Zahnrad führen, woraufhin Drehung der länglichen Weile das erste und das zweite Zahnrad rotieren lassen und so Fluid aus dem Einlassdurchgang in den Auslassdurchgang pumpen,

dadurch gekennzeichnet, dass jede der Bemessungs-Zahnradpumpen eine geschlossene Einheit ist und die Bemessungs-Zahnradpumpen an der länglichen Welle an zueinander beabstandeten Stellen angebracht sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auslässe der Bemessungs- Zahnradpumpen mit jeweiligen voneinander beabstandeten Fluidabgebern (16) in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Fluidabgeber (16) an einem Sockel an im wesentlichen denselben zueinander beabstandeten Stellen wie die Zahnradpumpen angebracht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Sockel einen Fluidverteiler (14) mit Fluiddurchgängen aufweist, die zwischen den Zahnradpumpen und den Fluidabgebern eine Verbindung herstellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede Zahnradpumpe zusätzlich aufweist:

eine Hohlwelle (58), die sich durch das erste Zahnrad hindurch erstreckt und zur gemeinsamen Drehung mit ihm verbunden ist, wobei die Hohlwelle außerdem zur Drehung mit der länglichen Welle verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Hohlwelle mittels einer Passfeder (66) und einer Passfedernut (68) an der länglichen Welle angebracht ist und so eine Verschiebebewegung der Zahnradpumpe auf der länglichen Welle gestattet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 zusätzlich mit einem Paar Dichtungen (72, 74), die an einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Zahnrades angeordnet sind und jeweils das Gehäuse und die Hohlwelle in Eingriff nehmen, um so Fluidleckage aus dem Gehäuse zu verhindern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 zusätzlich mit einem Verteiler (14), der an der Anzahl von Bemessungs-Zahnradpumpen angebracht ist, wobei der Verteiler einen zentralen Versorgungsdurchgang (38) aufweist, eine Anzahl von Zahnradpumpen-Versorungsdurchgängen (40) und eine Anzahl von Auslassdurchgängen (42) mit Abgabeöffnungen, wobei die Zahnradpumpen-Versorgungsdurchgänge sich zwischen dem zentralen Versorgungsdurchgang und den jeweiligen Einlassdurchgängen der Zahnradpumpen erstrecken, und die Vielzahl der Auslassdurchgänge des Verteilers sich jeweils zwischen den Auslassdurchgängen der Zahnradpumpen und den Abgabeöffnungen des Verteilers erstrecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes Zahnradgehäuse aus zwei Seitenplatten (50, 52) und einer mittleren Radplatte (54) gebildet ist, wobei die Radplatte das erste und zweite Zahnrad aufnimmt und die Einlass- und Auslassdurchgänge des Gehäuses jeweils in den Platten angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9 zusätzlich mit einem Paar Dichtungen (72, 74), die auf einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Zahnrades angeordnet sind und jeweils eine der Seitenplatten (50, 52) in Eingriff nehmen, um sö Fluidleckage aus dem Pumpengehäuse zu verhindern.







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