Dokumentenidentifikation |
DE19924093C2 18.09.2003 |
Titel |
Kompressor |
Anmelder |
LuK Fahrzeug-Hydraulik GmbH & Co KG, 61352 Bad Homburg, DE |
Erfinder |
Hinrichs, Jan, Dr., 61381 Friedrichsdorf, DE; Obrist, Frank, Dornbirn, AT; Kuhn, Peter, Prof. Dr.-Ing., 69469 Weinheim, DE; Seipel, Volker, 64625 Bensheim, DE |
Vertreter |
Ullrich & Naumann, 69115 Heidelberg |
DE-Anmeldedatum |
26.05.1999 |
DE-Aktenzeichen |
19924093 |
Offenlegungstag |
07.12.2000 |
Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
18.09.2003 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
18.09.2003 |
IPC-Hauptklasse |
F04B 39/12
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IPC additional class |
// B60H 1/32
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung betrifft einen Kompressor, insbesondere für die Klimaanlage eines
Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten
Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei das
Kältemittel von einem in einem Gehäusedeckel ausgebildeten Ansaugbereich durch die
Verdichtereinheit hindurch in einen ebenfalls in dem Gehäusedeckel ausgebildeten
Auslassbereich strömt und wobei der Gehäusedeckel über Verbindungsmittel
abdichtend mit dem Gehäuse verbunden ist.
Kompressoren der hier in Rede stehenden Art werden meist als Klimakompressoren
bezeichnet und sind aus der Praxis in den unterschiedlichsten Ausführungsformen
bekannt. Solche Kompressoren 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 in Richtung ihrer Längsachse hin und her
bewegt werden, wobei die Aufnahmescheibe drehfest im Gehäuse gelagert ist.
Klimakompressoren unterschiedlichster Bauart arbeiten mit einem Kältemittel. Neben
herkömmlichen Kältemitteln, deren Einsatz im Lichte eines zunehmenden
Umweltbewusstseins immer kritischer erscheint, kann man als Kältemittel ein Inertgas, so
bspw. CO2, verwenden, welches unter Umweltaspekten unbedenklich ist. Die
Verwendung eines solchen Kältemittels führt jedoch zu höheren Drücken innerhalb des
Verdichters, wodurch ganz besondere konstruktive Maßnahmen, bspw. im Hinblick
auf die Materialauswahl und Dimensionierung, erforderlich sind.
Üblicher Weise ist der Gehäusedeckel mit dem die Verdichtereinheit umfassenden
Gehäuse lösbar verbunden, wobei dazwischen eine Ventilplatte angeordnet ist.
Insbesondere bei mit hohen Drücken arbeitenden CO2-Kompressoren sind die
Verbindungsmittel einer ganz erheblichen Belastung aufgrund der im Inneren des
Gehäuses herrschenden Drücke ausgesetzt. So können die dort auftretenden enormen
Drücke in der Verdichtereinheit bzw. im Triebraum - Drücke im Bereich zwischen 40 bar
und 60 bar - zu Deformationen der Verbindungsmittel führen, so dass an der
Nahtstelle zwischen Gehäuse und Gehäusedeckel Leckagen die Folge sind. Insoweit
ist es bei herkömmlichen Kompressoren erforderlich, zusätzliche äußere
Dichtmaßnahmen vorzusehen, um nämlich zumindest geringfügige Deformationen der
Verbindungsmittel zur Vermeidung von Leckagen kompensieren zu können. Dies erfordert
einen weiterreichenden konstruktiven Aufwand und ist vom Ergebnis her
unzureichend.
Aus der DE 198 08 251 A1 ist ein Kompressor für die Klimaanlage eines
Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem besondere Dichtungsmaßnahmen zwischen dem
Gehäuse und dem Gehäusedeckel vorgesehen sind. Aufgrund ganz erheblicher
Druckbelastungen wird dort unter anderem vorgeschlagen, beide Gehäusehälften mit
einem Flansch zu versehen, so dass sich die beiden Gehäusehälften mittels
Schrauben miteinander verbinden und dabei verspannen lassen. Maßnahmen zur
weiterreichenden Druckentlastung des Verbindungsbereichs sind dort nicht
vorgesehen.
Die DE 196 10 060 A1 zeigt eine Gehäusekonstruktion für einen Kompressor und
geht in Bezug auf die Druckbelastung des Verbindungsbereichs zwischen Gehäuse
und Gehäusedeckel nicht über das hinaus, was die DE 198 08 251 A1 offenbart.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der
eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine
Belastung der den Gehäusedeckel mit dem Gehäuse verbindenden Verbindungsmittel
reduziert ist. Außerdem soll eine Druckbelastung der Verbindungsmittel aufgrund
innerer Leckagen zumindest weitestgehend vermieden sein.
Der erfindungsgemäße Kompressor löst die voranstehende Aufgabe durch die
Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist ein Kompressor der eingangs
genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich und die
Wandung des Gehäuses, durch den sich die Verbindungsmittel hindurch erstrecken,
dadurch druckentlastet sind, dass zwischen dem Verbindungsbereich und der
Verdichtereinheit bzw. dem Triebraum ein druckentlasteter Raum ausgebildet ist, der
sich kreisringförmig um die Verdichtereinheit herum erstreckt.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine Belastung der Verbindungsmittel,
insbesondere in Folge innerer Leckagen, dann jedenfalls weitestgehend vermieden
ist, wenn eine Druckentlastung des Verbindungsbereichs vorliegt. Mit anderen
Worten sollte - im Idealfall - der die Verbindungsmittel umfassende
Verbindungsbereich druckfrei ausgeführt sein, so dass außer der axialen Belastung der
Verbindungsmittel keine weitere Belastung, insbesondere keine Biegekräfte, auftreten.
In weiter erfindungsgemäßer Weise ist zwischen dem Verbindungsbereich und der
Verdichtereinheit bzw. dem Triebraum ein druckentlasteter Raum ausgebildet. Dieser
druckentlastete Raum erstreckt sich kreisringförmig um die Verdichtereinheit herum.
Der zur Druckentlastung dienende Raum ist vorzugsweise in der Nähe des Eingriffs
zwischen Verbindungsmittel bzw. Schraube und Gehäusewandung vorgesehen.
Dieser Raum ist geeignet, etwaige Leckagen von innerhalb des Gehäuses bzw. aus
dem Triebraum heraus zu kompensieren, jedenfalls dahingehend, dass sogenannte
Kriechdrücke nicht unmittelbar auf und nicht in voller Höhe auf die Verbindungsmittel
wirken.
Die Verbindungsmittel erstrecken sich in vorteilhafter Weise durch den
Gehäusedeckel hindurch in die Wandung des Gehäuses hinein, wobei entlang des Umfangs
des Gehäusedeckels mehrere vorzugsweise äquidistant zueinander angeordnete
Verbindungsmittel vorgesehen sind. Im Konkreten könnte es sich bei den
Verbindungsmitteln um Schrauben handeln, die sich insgesamt durch den Gehäusedeckel
hindurch erstrecken und mit ihrem Außengewinde in mit einem entsprechenden
Innengewinde ausgestattete Bohrungen in der Wandung des Gehäuses greifen.
Beim Festziehen bzw. Festspannen der Schrauben kommt der Schraubenkopf an
der Oberfläche des Gehäusedeckels zur Anlage. Ein abdichtendes Verspannen des
Gehäusedeckels mit dem Gehäuse ist dadurch möglich.
Die in erfindungsgemäßer Weise vorgesehene Druckentlastung könnte durch eine
innere Abdichtung gegenüber dem äußeren Verbindungsbereich realisiert sein, so
dass sichergestellt ist, dass der die Verbindungsmittel aufweisende
Verbindungsbereich mehr oder weniger druckfrei ist. Zusätzliche äußere Abdichtungsmaßnahmen
sind bei einer solchen inneren Abdichtung nicht erforderlich. Ganz im Gegenteil
könnte der äußere Verbindungsbereich gewollte Leckagen nach außerhalb
aufweisen, um nämlich auch insoweit eine weitere Druckentlastung für den Fall
gewährleisten zu können, dass eine innere Leckage auftritt.
Im Konkreten sind zwischen dem Verbindungsbereich und dem Hochdruckbereich -
sowohl im Gehäusedeckel als auch im Gehäuse - Dichtungen angeordnet. In dem
hier als Hochdruckbereich bezeichneten Bereich herrscht Triebraumdruck, der je
nach Regelstellung als Zwischendruck zwischen Hochdruck und Saugdruck zu
verstehen ist. Dabei könnte der Verbindungsbereich gegenüber dem Triebraum bzw.
der Verdichtereinheit abgedichtet sein, so dass der Verbindungsbereich
druckentlastet oder gar druckfrei ist. Ebenso ist - in weiter vorteilhafter Weise - der
Verbindungsbereich gegenüber dem Hochdruckbereich im Gehäusedeckel
abgedichtet. Sofern zwischen dem Gehäuse bzw. der Verdichtereinheit und dem
Gehäusedeckel eine Ventilplatte vorgesehen ist, ist es von weiterem Vorteil, wenn
der Verbindungsbereich gegenüber der Ventilplatte abgedichtet ist, so dass weder
von der Hochdruckseite innerhalb des Gehäuses noch von der Hochdruckseite
innerhalb des Gehäusedeckels eine Druckbelastung zu dem Verbindungsbereich
gelangen kann.
Bei den Abdichtungen könnte es sich um beliebige Gummidichtungen, so
beispielsweise um O-Ringe, handeln. Sonstige konventionelle Abdichtmaßnahmen sind
möglich.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn der druckentlastete Raum gegenüber der
Verdichtereinheit bzw. gegenüber dem Triebraum abermals abgedichtet ist.
Zur weiterreichenden Druckentlastung des Raums, vor allem aber der
Verbindungsmittel, ist es von weiterem Vorteil, wenn mindestens ein sich aus dem Raum heraus
nach außerhalb des Gehäuses erstreckender Entlüftungskanal vorgesehen ist, so
dass ungewollte Leckagen aus dem Raum heraus entweichen können, ohne
gegenüber den Verbindungsmitteln Druckpolster aufzubauen und so negativ zu wirken.
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 des 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
die einzige Figur in einer schematischen Seitenansicht, teilweise und
geschnitten, ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kompressors, wobei dort lediglich die im Hinblick auf die beanspruchte
Lehre wesentlichen Merkmale gezeigt sind.
Die einzige Figur zeigt einen Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.
Der Kompressor umfasst ein Gehäuse 1b und eine in dem Gehäuse 1b angeordnete
Verdichtungseinheit 2 zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei es
sich bei dem Kältemittel um CO2 handelt.
Das Kältemittel strömt von einem in einem stirnseitigen Gehäusedeckel 3
ausgebildeten Ansaugbereich 4 durch die Verdichtereinheit 2 hindurch in den ebenfalls im
Gehäusedeckel 3 ausgebildeten Auslassbereich 5. An dieser Stelle sei angemerkt,
dass es sich bei dem Ansaugbereich 4 um einen Niederdruckbereich und bei dem
Auslassbereich 5 um einen Hochdruckbereich handelt.
Die einzige Figur lässt des weiteren erkennen, dass der Gehäusedeckel 3 über
Verbindungsmittel 6 abdichtend mit dem Gehäuse 1b verbunden ist. Zwischen dem
Gehäusedeckel 3 und dem Gehäuse 1b verbunden ist. Zwischen dem Gehäusedeckel 3
und dem Gehäuse 1b ist des weiteren ein Zylinderblock 1a und eine Ventilplatte 7
vorgesehen, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
Der Verbindungsbereich 8, durch den sich die Verbindungsmittel 6
hindurcherstrecken, ist zumindest weitgehend druckentlastet, nämlich im Bereich
zwischen einer zwischen Verbindungsbereich und Triebraum angeordneten Dichtung
12 und einem druckentlasteten Raum 14, wobei hierunter eine Druckentlastung in
Bezug auf den innerhalb des Kompressors generierten Druck, nämlich der Druck im
Triebraum, zu verstehen ist.
Die einzige Figur lässt weiter erkennen, dass die Verbindungsmittel 6 als Schrauben
ausgeführt sind, wobei die einzige Figur lediglich eine der Schrauben in einer
Schnittdarstellung zeigt. Die Schrauben bzw. Verbindungsmittel 6 erstrecken sich
durch den Gehäusedeckel 3 hindurch in die Wandung 9 des Gehäuses 1b hinein,
wobei entlang des Umfangs des Gehäuses 1b mehrere äquidistant zueinander
angeordnete Verbindungsmittel bzw. Schrauben vorgesehen sind. Die Außengewinde
der Schrauben greifen in mit Innengewinde ausgestattete Bohrungen 10 in der
Wandung 9 des Gehäuses 1b ein und lassen sich dadurch festziehen, so dass der
Gehäusedeckel 3 fest mit dem Gehäuse 1b verspannbar ist.
Die einzige Figur lässt des weiteren erkennen, dass eine Druckentlastung durch
innere Abdichtungen gegenüber dem äußeren Verbindungsbereich 8 realisiert ist. Im
Konkreten sind zwischen dem Verbindungsbereich 8 und dem Hochdruckbereich -
einerseits im Triebraum 11 und andererseits im Gehäusedeckel 3 - Dichtungen
angeordnet, wobei der Verbindungsbereich 8 - es handelt sich hier um einen
druckentlasteten Verbindungsbereich - gegenüber dem Triebraum 11 bzw.
gegenüber der Verdichtereinheit 2 mittels einer Dichtung 12 abgedichtet ist. Im Konkreten
handelt es sich dabei um einen O-Ring. Als entlasteter Verbindungsbereich ist der
mit Bezugszeichen 8 und dem dort untersten Pfeil gekennzeichnete Bereich sowie
die Wandung 9 des Gehäuses 1b zu verstehen.
Weiter sei angemerkt, dass zwischen dem Gehäusedeckel 3 und der Ventilplatte 7
eine Flachdichtung 16 angeordnet ist. Die Ventilplatte besteht aus einer Sitzplatte
und einer als Platte ausgeführten Sauglamelle mit einzelnen Drucklamellen, die im
Auslassbereich 5 angeordnet sind. Die Sitzplatte ist gegenüber der Sauglamelle mit
einem O-Ring abgedichtet. Die Sauglamelle ist gegenüber dem Zylinderblock 1a mit
einer Flachdichtung abgedichtet.
Eine weitere Dichtung 13 ist zwischen dem Verbindungsbereich 8 und der
Ventilplatte 7 vorgesehen, so dass der Verbindungsbereich 8 bereits durch die hier
vorgesehenen Dichtungen 12, 13 bzw. Dichtmaßnahmen zumindest weitgehend
druckentlastet ist.
Als weitere Maßnahme zur Druckentlastung des Verbindungsbereichs 8 sowie der
Wandung 9 des Gehäuses 1b ist zwischen dem Verbindungsbereich 8 und der
Verdichtereinheit 2 bzw. dem Triebraum 11 ein druckentlasteter Raum 14 vorgesehen,
der sich kreisringförmig um die Verdichtereinheit 2 herum erstreckt. Zur Abführung
innerer Leckagen und somit zur Vermeidung eines innerhalb des Raumes 14
entstehenden hohen Drucks ist als weitere Maßnahme zur Druckentlastung ein
Entlüftungskanal 15 vorgesehen, der sich aus dem Raum 14 heraus nach außerhalb des
Gehäuses 1b erstreckt. Eine aufgrund von Kriechdrücken entstehende Belastung der
Verbindungsmittel bzw. Schrauben ist somit weitestgehend vermieden, was die
Lebensdauer des Kompressors begünstigt.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass das voranstehend
genannte Ausführungsbeispiel lediglich der Erörterung der beanspruchten Lehre dient,
diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Anspruch[de] |
- 1. Kompressor, insbesondere für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit
einem Gehäuse (1b) und einer in dem Gehäuse (1b) angeordneten Verdichtereinheit
(2) zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei das Kältemittel von
einem in einem Gehäusedeckel (3) ausgebildeten Ansaugbereich (4) durch die
Verdichtereinheit (2) hindurch in einen ebenfalls in dem Gehäusedeckel (3)
ausgebildeten Auslassbereich (5) strömt und wobei der Gehäusedeckel (3) über
Verbindungsmittel (6) abdichtend mit dem Gehäuse (1) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (8) und die
Wandung (9) des Gehäuses (1b), durch den sich die Verbindungsmittel (6) hindurch
erstrecken, dadurch druckentlastet sind, dass zwischen dem Verbindungsbereich (8)
und der Verdichtereinheit (2) bzw. dem Triebraum (11) ein druckentlasteter Raum
(14) ausgebildet ist, der sich kreisringförmig um die Verdichtereinheit (2) herum
erstreckt.
- 2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Verbindungsmittel (6) durch den Gehäusedeckel (3) hindurch in die Wandung (9) des
Gehäuses (1b) hinein erstrecken.
- 3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang
des Umfangs des Gehäuses (1b) mehrere vorzugsweise äquidistant zueinander
angeordnete Verbindungsmittel (6) vorgesehen sind.
- 4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindungsmittel (6) als Schrauben ausgeführt sind, deren Außengewinde
in mit Innengewinde ausgestattete Bohrungen (10) in der Wandung (9) des
Gehäuses (1b) greifen.
- 5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckentlastung durch innere Abdichtungen gegenüber dem äußeren
Verbindungsbereich (8) realisiert ist.
- 6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
Verbindungsbereich (8) und dem Hochdruckbereich Dichtungen (12) angeordnet
sind.
- 7. Kompressor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verbindungsbereich (8) gegenüber dem Triebraum (11) bzw. der Verdichtereinheit (2)
abgedichtet ist.
- 8. Kompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbindungsbereich (8) gegenüber dem Hochdruckbereich im
Gehäusedeckel (3) vorzugsweise durch eine Dichtung (13) abgedichtet ist.
- 9. Kompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbindungsbereich (8) gegenüber einer zwischen dem Gehäusedeckel (3)
und dem Gehäuse (1b) angeordneten Ventilplatte (7) abgedichtet ist.
- 10. Kompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Abdichtung O-Ringe vorgesehen sind.
- 11. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass der druckentlastete Raum (14) gegenüber der Verdichtereinheit (2) bzw.
gegenüber dem Triebraum (11) abgedichtet ist.
- 12. Kompressor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Druckentlastung des Raums (14) mindestens ein sich aus dem Raum (14) heraus
nach außerhalb des Gehäuses (1b) erstreckender Entlüftungskanal (15) vorgesehen
ist.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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