AT16731U1

AT16731U1 - Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter

Info

Publication number: AT16731U1
Application number: ATGM50093/2019U
Authority: AT
Inventors: Marco Mattes Ing
Original assignee: Anhui meizhi compressor co ltd
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-07-15

Abstract

Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter (16), umfassend einen in einem Zylinderblock (1) ausgebildeten Zylinder (4), einem in dem Zylinder (4) angeordneten Hubkolben, eine Ventilplatte (8) mit einem Saugventil (7) und einem Ausstoßventil (9), einen Zylinderkopf (2), der einen Zylinderkopfraum (17) um die vom Zylinder (4) abgewandte Seite der Ventilplatte (8) herum definiert, wobei der Zylinderkopf (2) einen Zylinderkopfdeckel (5) aufweist, der mit einer Durchgangsbohrung (19) zum Ausstoßen des verdichteten Kältemittels versehen ist, und an der Ventilplatte (8) ein Saugventil (7) und ein Ausstoßventil (9) angeordnet sind, und eine Druckschallkammer (3), die ein Anschlussrohr (10) aufweist, das in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) einsetzbar ist, dass das Anschlussrohr (10) an seinem in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) einsetzbaren Ende mit zumindest einer Lasche (11) versehen ist, die im in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs (10) formschlüssig oder materialschlüssig am Zylinderkopfdeckel (5) befestigbar ist.

Description

Beschreibung

HERMETISCH GEKAPSELTER KÄLTEMITTELVERDICHTER

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf hermetisch gekapselte Kältemittelverdichter vom Typ Hubkolbenverdichter und insbesondere auf solche Verdichter für Kleinkältemaschinen, die in Haushaltsgeräten verwendet werden.

[0002] Hermetisch gekapselte Kältemittelverdichter des Hubkolbentyps umfassen einen in einem Zylinderblock ausgebildeten Zylinder mit einem offenen Ende, einem in dem Zylinder angeordneten Hubkolben, eine Ventilplatte, die an dem offenen Ende des Zylinders am Zylinderblock befestigt ist, und einen Zylinderkopf, der über der Ventilplatte liegt und einen Zylinderkopfraum um die vom Zylinder abgewandte Seite der Ventilplatte herum definiert.

[0003] Der Verdichter selbst ist wiederum an einer Kleinkältemaschine mit einem Kühlraum angeordnet.

[0004] Verdichter der genannten Art finden breite Anwendung in Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Gefrierschränken und kleinen Raumklimageräten. Aus Gründen der geringen Kosten und Größe sowie des elektrischen Wirkungsgrades werden solche Verdichter in der Regel von zweipoligen Asynchronmotoren angetrieben.

[0005] Die Ventile von Kältemittelverdichtern des Hubkolbentyps umfassen in der Regel sowohl für die Saug- bzw. Einlassfunktion des Verdichters als auch für die Ausstoß- bzw. Auslassfunktion des Verdichters jeweils ein Lamellenventil in Form eines Blättchens, das in eine geschlossene Position gegen einen Ventilsitz federbelastet oder ohne Vorspannung geklemmt sein kann und während des entsprechenden Abschnitts des Verdichterzyklus entweder durch das saugende Kältemittel und während des Verdichtungsabschnitts des Verdichterzyklus durch das aus dem Zylinder ausgestoßene Kältemittel geöffnet werden kann. Das während des Verdichtungsabschnitts des Verdichterzyklus vom Kolben in den Zylinderkopfraum ausgestoßene Kältemittel wird mit hohem Druck durch eine im Zylinderkopf ausgebildete Auslasssöffnung hindurch an eine als Schalldämpfer wirkende Druckschallkammer abgegeben, die die durch die Druckstöße entstehenden Geräusche dämpft. Gemäß dem Stand der Technik ist die Auslassöffnung des Zylinderkopfs als (Gewinde-)Bohrung ausgebildet, in welche die Druckschallkammer direkt oder mittels eines Verbindungsstücks eingeschraubt wird. Die Herausforderung besteht dabei darin, zwei Bauteile aus unterschiedlichen Materialien zu verbinden, nämlich einerseits den aus Aluminium bestehenden Zylinderkopf und andererseits die aus Stahl bestehende Druckschallkammer bzw. deren Verbindungsstück. Wären beide Bauteile aus demselben Material, so könnten sie einfach miteinander verlötet werden, was die günstigste Lösung darstellen würde. Aus verschiedenen Gründen ist es aber nicht praktikabel, den Zylinderkopf und die Druckschallkammer aus demselben Material zu fertigen.

[0006] In der US 2004/0052661 A1 wurde vorgeschlagen, ein hülsenförmiges Verbindungselement in die Gewindebohrung des Zylinderkopfs einzusetzen, wobei das hülsenförmige Verbindungselement in seinem zentralen Durchgangsloch ein rohrförmiges Anschlussstück der Druckschallkammer aufnimmt, das durch die Wirkung eines aufgeschobenen ringförmigen Kompressionselements die Ausdehnung des Verbindungselements fördert, um die Kopplung zwischen den Elementen herzustellen. Das Gewinde an der Innenfläche der Bohrung des Zylinderkopfs bewirkt eine Deformierung des Kompressionselements während der Kopplung des rohrförmigen Anschlussstücks. Die Ausbildung des Gewindes in der Bohrung des Zylinderkopfs erfordert jedoch mehrere komplexe Herstellungsvorgänge, die die Gesamtkosten des Verdichters signifikant erhöhen. Außerdem ist die Abdichtung, die nur durch gegenseitigen Eingriff der Teile ohne Verwendung zusätzlicher Dichtmittel erfolgt, von der Präzision und der Dimensionsstabilität der beteiligten Teile abhängig und daher nicht sehr verlässlich.

[0007] Zur Überwindung dieses Nachteils wird in der US 2017/0356434 A1 vorgeschlagen, eine Verbindungsvorrichtung vorzusehen, die einen rohrförmigen Körper aufweist, der an einem Ende einen Umfangsflansch besitzt, der mit dem Anschlussrohr der Druckschallkammer zu-

sammenwirkt. Der Zylinderkopfdeckel umfasst einen Kanal, der mit der Verbindungsvorrichtung zusammenwirkt. Zumindest eine Schicht eines Dichtmaterials ist auf die beiden Verbindungsflächen aufgetragen. Die Verbindungsvorrichtung wirkt mit dem Zylinderkopfdeckel zusammen und die Verbindungsvorrichtung wirkt mit dem Anschlussrohr der Druckschallkammer zusammen, wobei das Zusammenwirken durch Presspassung erfolgt und vorzugsweise das Dichtmaterial ein Klebematerial ist.

[0008] Allerdings ist auch die Herstellung der in US 2017/0356434 A1 vorgeschlagenen Verbindung zwischen Zylinderkopf und Druckschallkammer nur durch komplexe Arbeitsvorgänge zu bewerkstelligen und verlangt Teile mit hoher Präzision und Dimensionsgenauigkeit, da die Teile durch Presspassung zusammengefügt werden und zusätzlich ein Klebevorgang involviert ist.

[0009] Es besteht daher nach wie vor der Bedarf, eine Verbindung zwischen dem Zylinderkopf eines Verdichters und einer als Schalldämpfer wirkenden Druckschallkammer herzustellen, die verlässlich dicht hält, auch bei hohen Drücken von typischerweise ca. 20 bar, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und die mit wenigen Teilen auskommt.

[0010] Die vorliegende Erfindung löst die gestellten Aufgaben durch Bereitstellen eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters vom Typ Hubkolbenverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0011] Die vorliegende Erfindung stellt einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter bereit, umfassend:

[0012] a) einen in einem Zylinderblock ausgebildeten Zylinder mit einem offenen Ende, [0013] b) einem in dem Zylinder angeordneten Hubkolben,

[0014] c) eine Ventilplatte mit einem Saugventil und einem Ausstoßventil, die an dem offenen Ende des Zylinders am Zylinderblock befestigt ist,

[0015] d) einen Zylinderkopf, der über der Ventilplatte liegt und einen Zylinderkopfraum um die vom Zylinder abgewandte Seite der Ventilplatte herum definiert,

[0016] e) einen vom Zylinderkopf aufweisenden Zylinderkopfdeckel, der mit einer Durchgangsbohrung zum Ausstoßen des verdichteten Kältemittels versehen ist,

[0017] ‘) ein Saugventil und Ausstoßventil die an der Ventilplatte angeordnet sind; und

[0018] g) eine Druckschallkammer, die ein Anschlussrohr aufweist, das in die Bohrung des Zylinderkopfdeckels einsetzbar ist, wobei das Anschlussrohr an seinem in die Bohrung des Zylinderkopfdeckels einsetzbaren Ende mit zumindest einer Lasche versehen ist, die im in die Bohrung des Zylinderkopfdeckels eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs formschlüssig oder materialschlüssig am Zylinderkopfdeckel befestigbar ist.

[0019] Durch den Einsatz eines mit Laschen ausgebildeten Anschlussrohrs ist der Vorteil erhalten, dass eine präzise und formschlüssige Verbindung zwischen Zylinderkopfdeckel und Druckschallkammer ohne zusätzlichen Gebrauch von Verbindungselementen hergestellt werden kann, auch wenn beide Bauteile aus unterschiedlichen Materialien, wie beispielsweise Spritzguss und Metall, gefertigt sind. Durch den Entfall dieser Verbindungselemente lassen sich die Produktionszeit verkürzen, sowie die Produktionskosten und im Weiteren auch die Gesamtkosten des Kältemittelverdichters senken.

[0020] Gemäß einer Verbesserung der Erfindung weist das Anschlussrohr an seinem in die Bohrung des Zylinderkopfdeckels einsetzbaren Ende eine Mehrzahl an Laschen auf, die um den Umfang des Anschlussrohrs, vorzugsweise gleichmäßig, verteilt sind. Zudem bestehen das Anschlussrohr und seine Laschen aus Metall, insbesondere Stahl. Die Laschen sind im eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs gegen die Innenwand des Zylinderkopfdeckels umformbar, insbesondere formschlüssig zwischen Vorsprüngen oder Vertiefungen der Innenwand des

Zylinderkopfdeckels. Der Umformvorgang umfasst vorzugsweise Bördeln, Biegen, oder Knicken.

[0021] Durch die metallische Beschaffenheit des Anschlussrohrs und seiner Laschen ist der Vorteil erhalten, dass eine hohe Festigkeit und ein hoher Widerstand gegenüber mechanischer Belastung, wie beispielsweise Torsion, erzielt werden kann, was für den Einsatz des Anschlussrohrs als Verbindung von Zylinderkopfdeckel und Druckschallkammer notwendig ist. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung eines mit mehreren gleichmäßig verteilten Laschen ausgebildeten Anschlussrohrs ist die Sicherung des Anschlussrohrs gegen Rotation.

[0022] Gemäß einer weiteren Verbesserung ist an der Durchgangsbohrung des Zylinderkopfdeckels oder an dem Anschlussrohr eine umlaufende Dichtung zur Abdichtung zwischen Zylinderkopfdeckel und Anschlussrohr, wenn das Anschlussrohr in die Bohrung des Zylinderkopfdeckels eingesetzt ist, vorgesehen. Insbesondere ist die umlaufende Dichtung als O-Ring, vorzugsweise aus einem elastischen Material oder einem duktilen Metall, wie z.B. Kupfer, ausgebildet.

[0023] Der Einsatz einer umlaufenden Dichtung sorgt dafür, dass verdichtetes Kältemittel aus der Durchgangsbohrung des Zylinderkopfdeckels nicht austreten kann und somit ein möglicher Fehlbetrieb des Kältemittelverdichters verhindert wird. Ein Vorteil welcher sich durch die Verwendung einer O-Ring-Dichtung ergibt, ist, dass aufgrund des kreisrunden Querschnitts des ORings sowie der umlaufenden elastischen Ausbildung diese sowohl axial als auch radial das Anschlussrohr optimal abdichtet. Zudem existieren am Markt viele unterschiedliche Ausführungsformen von elastischen und widerstandsfähigen O-Ring- Dichtungen, welche kostengünstig erhältlich sind und unterschiedliche Varianten einer Abdichtung ermöglichen.

[0024] Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung bestehen das Anschlussrohr und seine Laschen aus einem thermoplastischen Kunststoff. Die Laschen und optional Teile des Anschlussrohrs sind im eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs mit der Bohrung des Anschlussrohrs und/oder der Innenwand des Zylinderkopfdeckels verbindbar, vorzugsweise thermisch anschweißbar oder klebbar.

[0025] Durch eine thermische Schweißverbindung oder eine Klebung, z.B. Heißklebung, kann eine materialschlüssige Verbindung zwischen Zylinderkopfdeckel und Anschlussrohr hergestellt werden, die dazu führt, dass auf das Anschlussrohr wirkende Kräfte besser abgeleitet werden und es dadurch zu einer Verminderung der mechanischen Belastung durch beispielsweise Torsion des Anschlussrohrs kommt. Des Weiteren ist thermoplastischer Kunststoff weltweit und kostengünstig beziehbar, weshalb das Anschlussrohr mit diesem Material kostengünstig gefertigt werden kann und dadurch eine Senkung der Produktionskosten und der Gesamtkosten des Kältemittelverdichters erreicht wird.

[0026] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

[0027] Fig. 1 ist eine Explosionsansicht eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters mit dem in die Bohrung des Zylinderkopfdeckels einsetzbaren Anschlussrohr gemäß der vorliegenden Erfindung;

[0028] Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 abgebildeten Kältemittelverdichters im Querschnitt mit nicht umgeformten Laschen;

[0029] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 abgebildeten Kältemittelverdichters im Querschnitt mit umgeformten Laschen;

[0030] Fig. 4 und Fig. 5 sind lokal vergrößerte Darstellungen des Anschlussrohrs des in Fig. 1 abgebildeten Kältemittelverdichters im Querschnitt, und

[0031] Fig. 6 veranschaulicht eine lokal vergrößerte Darstellung des Anschlussrohrs des in Fig. 1 abgebildeten Kältemittelverdichters in der Vorderansicht.

[0032] Im Folgenden wird auf die Zeichnungen und zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Demnach umfasst ein hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter 16 gemäß der bevorzugten Ausführungsform einen Zylinderblock 1 mit einem Zylinder 4 mit einem offenen Ende und einem in dem Zylinder 4 angeordneten Hubkolben, welcher in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, eine Zylinderkopfdichtung 6, die über dem offenen Ende des Zylinders 4 angebracht ist, ein Saugventil 7, welches sich über der Zylinderkopfdichtung 6 befindet, eine Ventilplatte 8, welche ein Ausstoßventil 9 umfasst und an dem offenen Ende des Zylinders 4 am Zylinderblock 1 befestigt ist, einen Zylinderkopfdeckel 5, der über dem offenen Ende des Zylinders 4 mit diesem schraubbar verbunden ist, und eine Druckschallkammer 3, die ein Anschlussrohr 10 an der Öffnung 15 der Druckschallkammer 3 aufweist, wodurch das Anschlussrohr 10 mit der Durchgangsbohrung 19 des Zylinderkopfdeckels 5 formschlüssig verbunden ist.

[0033] Bezugnehmend auf Fig. 2 und Fig. 3 umfasst der Zylinderkopf 2 einen Zylinderkopfraum 17, welcher um die vom Zylinder 4 abgewandte Seite der Ventilplatte 8 herum definiert ist. Die Offnung 15 der Druckschallkammer 3 umfasst das Anschlussrohr 10 welches in der Durchgangsbohrung 19 des Zylinderkopfdeckels 5 einsetzbar ist und mittels Umformen, der Laschen 11 des Anschlussrohrs 10, z.B. durch Biegen, Bördeln, oder Knicken, dieses formschlüssig mit den Vorsprüngen oder Vertiefungen der Innenwand 18 des Zylinderkopfdeckels 5 verbindet.

[0034] Bezugnehmend auf Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 umfasst das Anschlussrohr 10 im Wesentlichen einen zylindrischen oder rohrförmigen Körper 20, welcher auf der der Druckschallkammer 3 näher zugewandten Seite mit einem Unterstützungselement, insbesondere einem Flansch 14 versehen ist, um den Zylinderkopfdeckel 5 und die Druckschallkammer 3 zueinander entsprechend zu positionieren. Das Anschlussrohr 10 umfasst eine umlaufende Dichtung 13 und ist an seinem in die Durchgangsbohrung 19 des Zylinderkopfdeckels 5 einsetzbaren Ende mit zumindest einer Lasche 11 versehen.

[0035] Vorzugsweise wird das Anschlussrohr 10 aus Stahl, oder einem anderen Metall mit ähnlichen strukturellen und thermischen Eigenschaften hergestellt, vor allem deshalb, da das Anschlussrohr 10 während der Verwendung Belastungen, insbesondere mechanischen Belastungen, wie beispielsweise Torsion, ausgesetzt ist.

[0036] Die Innenfläche des Anschlussrohrs 10 muss glatt und geradlinig ausgeführt sein, um das verdichtete Kältemittel ungehindert zur Druckschallkammer 3 weiterzuleiten und das Auftreten möglicher Deformationen aufgrund von mechanischen Belastungen zu verhindern.

[0037] Die Abdichtung des Anschlussrohrs 10 wird durch eine am Umfang des Anschlussrohrs 10 umlaufende Dichtung 13 vollzogen. Die Dichtung 13 wird vorzugsweise als O-Ring ausgeführt und liegt auf der dem Zylinderkopfdeckel 5 zugewandten Seite des Flanschs 14 des Anschlussrohrs 10 auf.

[0038] Es sollte festgehalten werden, dass die Hauptfunktion des Anschlussrohrs 10 das Verbinden des Zylinderkopfdeckels 5 mit der Druckschallkammer 3 ist. Aufgrund unterschiedlicher Materialen beider Bauteile ist es für das Anschlussrohr 10 notwendig, Maßungenauigkeiten des Zylinderkopfdeckels 5 und der Druckschallkammer 3 zu absorbieren.

[0039] Eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters 16 ist dadurch gegeben, dass das Anschlussrohr 10 mit seinen Laschen 11 aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und die Laschen 11 durch thermisches Schweißen mit den Vorsprüngen oder Vertiefungen der Innenwand 18 des Zylinderkopfdeckels 5 verbunden sind, wodurch eine materialschlüssige Verbindung zwischen Zylinderkopfdeckel 5 und Anschlussrohr 10 entsteht.

[0040] Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung sind mehrteilige Ausführungsformen vorgesehen, in denen der Zylinderkopfdeckel 5 Teil eines Zylinderkopfgehäuses sein kann.

[0041] Es wird betont, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sind alle offenbarten Merkmale der Ausführungsformen auch einzeln untereinander anders als oben beschrieben miteinander kombinierbar.

[0042] Des Weiteren ist festzuhalten, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine praktische und kostengünstige Lösung für die Herstellung eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters 16 zur Verbindung von Zylinderkopfdeckel 5 und Druckschallkammer 3 darstellt.

Claims

Ansprüche

1. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter (16), umfassend einen in einem Zylinderblock (1) ausgebildeten Zylinder (4) mit einem offenen Ende, einem in dem Zylinder (4) angeordneten Hubkolben, eine Ventilplatte (8) mit einem Saugventil (7) und einem Ausstoßventil (9), die an dem offenen Ende des Zylinders (4) am Zylinderblock (1) befestigt ist, einen Zylinderkopf (2), der über der Ventilplatte (8) liegt und einen Zylinderkopfraum (17) um die vom Zylinder (4) abgewandte Seite der Ventilplatte (8) herum definiert, wobei der Zylinderkopf (2) einen Zylinderkopfdeckel (5) aufweist, der mit einer Durchgangsbohrung (19) zum Ausstoßen des verdichteten Kältemittels versehen ist, und eine Druckschallkammer (3), die ein Anschlussrohr (10) aufweist, das in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussrohr (10) an seinem in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) einsetzbaren Ende mit zumindest einer Lasche (11) versehen ist, die im in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs (10) formschlüssig oder materialschlüssig am Zylinderkopfdeckel (5) befestigbar ist.

2. Verdichter (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussrohr (10) an seinem in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) einsetzbaren Ende eine Mehrzahl an Laschen (11) aufweist, die um den Umfang des Anschlussrohrs (10), vorzugsweise gleichmäßig, verteilt sind.

3. Verdichter (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) oder an dem Anschlussrohr (10) eine umlaufende Dichtung (13) zur Abdichtung zwischen Zylinderkopfdeckel (5) und Anschlussrohr (10), wenn das Anschlussrohr (10) in die Durchgangsbohrung (19) des Zylinderkopfdeckels (5) eingesetzt ist, vorgesehen ist.

4. Verdichter (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Dichtung (13) als O-Ring, vorzugsweise aus einem elastischen Material, oder einem duktilen Metall, wie Kupfer, ausgebildet ist.

5. Verdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussrohr (10) und seine Laschen (11) aus Metall, vorzugsweise Stahl, bestehen und die Laschen (11) im eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs (10) gegen die Innenwand (18) des Zylinderkopfdeckels (5) umformbar sind, wobei die Umformung vorzugsweise eine Bördelung, Biegung, oder Knickung ist.

6. Verdichter (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (11) im eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs (10) formschlüssig zwischen Vorsprüngen oder in Vertiefungen der Innenwand (18) des Zylinderkopfdeckels (5) umformbar sind.

7. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussrohr (10) und seine Laschen (11) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und die Laschen (11) und optional Teile des Anschlussrohrs (10) im eingesetzten Zustand des Anschlussrohrs (10) mit der Bohrung (20) des Anschlussrohrs (10) und/oder der Innenwand (18) des Zylinderkopfdeckels (5) verbindbar sind, vorzugsweise durch eine thermische Schweißung, oder Klebung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen