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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
IPC additional class // B60H 1/32  

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.


Anspruch[de]
  1. 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. 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. 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. 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. 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. 6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbindungsbereich (8) und dem Hochdruckbereich Dichtungen (12) angeordnet sind.
  7. 7. Kompressor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (8) gegenüber dem Triebraum (11) bzw. der Verdichtereinheit (2) abgedichtet ist.
  8. 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. 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. 10. Kompressor nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung O-Ringe vorgesehen sind.
  11. 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. 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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