DE102006038726B4

DE102006038726B4 - Kältemittelverdichter für Klimaanlagen und Verfahren zur Ölabscheidung und Druckpulsationsdämpfung hierzu

Info

Publication number: DE102006038726B4
Application number: DE102006038726A
Authority: DE
Inventors: Roman Dr. Heckt; Balthasar Dipl.-Ing. Schillemeit; Hans-Carsten Dipl.-Ing. Goettsche-Goetze
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2026-08-12
Also published as: JP2008045560A; DE102006038726A1; US20080034784A1

Abstract

Kältemittelverdichter für Klimaanlagen mit Ölabscheidung und Schalldämpfung zur Anwendung in Fahrzeugen, zumindest umfassend ein mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppeltes Gehäuse (1), dessen Innenraum unter Verwendung einer Strömungsleiteinrichtung (9) in drei miteinander kommunizierende Kammern (3, 4 und 6) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) hohlzylindrisch ausgebildet und durch die in das Gehäuse (1) einsetzbare Strömungsleiteinrichtung (9) unterteilt wird in:
a. eine erste kreisringzylinderförmige Kammer (3) mit einem tangentialen Einlass (2) für das Öl/Kältemittel-Gemisch,
b. eine der ersten Kammer (3) nachgeordnete zweite kreiszylinderförmige Kammer (4) mit einem bezüglich der Schwerkraft am tiefsten Punkt platzierten Ölablauf (5) für das abgeschiedene Öl,
c. eine sich an die zweite Kammer (4) anschließende dritte kreiszylinderförmige Kammer (6) mit einem Auslass (7) für das gasförmige Kältemittel
d. wobei die Strömungsleiteinrichtung (9), die die drei Kammern (3, 4 und 6) voneinander abtrennt, koaxial zur Längsachse (15) des Gehäuses (1) platziert ist...

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter für Klimaanlagen, insbesondere ein schallgedämpfter Kältemittelverdichter mit Ölabscheidung zur Anwendung in Fahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Ölabscheidung und Druckpulsationsdämpfung hierzu.
Zum Zwecke der Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Kältemittelverdichtern wird zur Verringerung des Verschleißes derselben Öl zur Schmierung eingesetzt. Neben der erforderlichen Schmierung übernimmt das Öl auch eine Abdichtfunktion, vor allem zwischen Kolben und Zylinderwand, und führt zudem Reibungswärme ab.
Das Öl wird dazu im Fußbereich des Gehäuses des Kältemittelverdichters, speziell im Kurbelgehäuse, in einem Ölsumpf bevorratet und durch die Kompression des Kältemittels im Verdichterblock nach oben befördert.
Allerdings ist es erforderlich, dass das Kältemittel/Öl-Gemisch vor Verlassen des Kältemittelverdichtergehäuses separiert, d. h. das Öl sicher wird vom Kältemittel, z. B. Gas, abgeschieden, und in den Ölsumpf des Kurbelgehäuses zurückgelangt. Als Ölabscheider sind hierbei Zyklonseparatoren, Abscheider mit Filtertechnik und Beruhigungsräume zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit vorbekannt.
Eine weitere Anforderung besteht darin, dass der Kältemittelverdichter während seines Betriebs nur ein, durch die Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum geringes wahrnehmbares Geräusch verursachen sollte. Betriebsgeräusche des Kältemittelverdichters entstehen hauptsächlich durch die bei der Kompression verursachte Druckpulsation. Zur Verringerung dieser Druckpulsationen werden in der Praxis verschiedene Strukturen eingesetzt, vorrangig jedoch Kammern, in denen die Druckwelle durch Expansion gedämpft wird.
Aus der US 2,692,655 A ist ein Abscheider für Öl und Feuchtigkeit aus komprimierter Luft bekannt, der eine Einlasskammer mit einem Einlass, eine sich daran anschließende Kammer mit einem Ölablauf am tiefsten Punkt sowie eine Auslasskammer mit einem Auslass umfasst. Die Kammern sind durch eine Strömungsleiteinrichtung voneinander abgegrenzt, wobei diese zwischen der ersten und der zweiten Kammer mittels Trichterform einen Ringspalt ausbildet. Der Abscheider ist dahingehend optimiert, um größere Volumenströme Druckluft von Öltröpfchen und Feuchtigkeit zu befreien. Schallschutzmaßnahmen sind bei dem Abscheider nicht vorgesehen.
Die DE 2201 877 A offenbart eine Entlüftungsvorrichtung für das Kurbelgehäuse ventilgesteuerter Brennkraftmaschinen mit einer vom Kurbelgehäuse über einen Ölabscheider zum Ansaugrohr führenden Entlüftungsleitung. Kennzeichnend ist, dass der Ölabscheider als Fliehkraftabscheider ausgebildet ist, dessen Ölsammelraum über ein in einen Ölsumpf tauchendes Steigrohr mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung steht.
Nach der DE 197 39 279 C2 ist ein Kompressor zum Erzeugen von Druckluft mit in einem Schraubengehäuse angeordneten Kompressorschrauben mit einem Abscheidebehälter zum Abscheiden von Öl aus einem Öl-Luft-Gemisch und mit einem Luftauslass zu einem Druckspeicher bekannt, wobei ein Druckstutzen vorgesehen ist, der dem Abscheidebehälter ein durch die Kompressorschrauben verdichtetes Öl-Luft-Gemisch zuführt.
Aus dem Stand der Technik ist die DE 36 43 567 A1 vorbekannt, in der ein Schalldämpfer für hermetisch gekapselte Kompressoren offenbart ist. Der Schalldämpfer weist zwei Abschnitte auf, wobei der erste Abschnitt die Abschwächung der Pulsationen und die Abtrennung von Öl aus dem Kühlgas bewirkt, und in dem zweiten Abschnitt werden die Gaspulsationen gedämpft. Zur Erzielung der Dämpfung der Gaspulsationen ist im zweiten Abschnitt ein poröses Material vorgesehen, welches Hohlräume formt und den zweiten Abschnitt ausfüllt. Zur Abscheidung von Öl aus dem ersten oder zweiten Abschnitt des Schalldämpfers ist ein kleines Rohr vorgesehen, durch welches das Öl abgelassen werden kann.
In der DE 198 00 556 A1 ist ein Kompressor offenbart, der ebenso die Funktionen Ölabscheidung und Druckpulsationsdämpfung umfasst. Hierzu wird vorgeschlagen, dass im mehrteilig aufgebauten Kurbelgehäuse des Kompressors sowohl Betriebsmittel zur Ansaugung, Komprimierung und Abgabe eines Kühlgases als auch Ölabtrennmittel in Form eines Labyrinths angeordnet sind. Die Ölabtrennmittel sind jeweils integral an den Außenabschnitten des Kurbelgehäuses ausgebildet und derart einander benachbart und in gegenseitigem Kontakt gelegen, dass ein Innenraum in zumindest einem der Ölabtrennmittel durch ein anderes Ölabtrennmittel verschlossen ist, so dass eine Abtrennkammer für das abgegebene Kühlgas entsteht. Die Ölabtrennmittel sind einstückig mit Durchlässe bildenden Gliedern versehen, welche die Abtrennkammer von ihrem Einlass zu ihrem Auslass teilweise derart unterteilen, dass ein serpentinartiger Abtrennströmungsweg für die abgegebene Kühlgas entsteht, während die Abtrennkammer über einen Ölrückführdurchlass mit der Kurbelkammer in Verbindung steht.
Des Weiteren ist aus der EP 0 926 341 A2 ein Kompressor mit Ölabscheidung vorbekannt, welcher zwei über Kanäle und Öffnungen miteinander verbundene Kammern aufweist. Während zur Druckpulsationsdämpfung beide Kammern des Kompressors eingesetzt werden, ist nur die erste rechteckig ausgebildete Kammer zur Ölabscheidung vorgesehen.
Weitere gattungsgemäße Lösungen sind in der US 6,523,455 B1 , der US 2005/0072307 A1 und der DE 101 567 85 A1 beschrieben.
Die wesentlichen Nachteile der aus dem Stand der Technik vorbekannten Lösungen bestehen darin, dass die Ölabscheidevorrichtungen und die Schalldämpfer einen nicht unerheblichen Bauraum innerhalb des Kompressors erfordern, was in der Regel mit hohen Herstellungskosten einhergeht. Darüber hinaus unterliegen raumgreifende Kompressoren gewissen Einbaubeschränkungen hinsichtlich des Packagings bei kleinen Motorräumen von Fahrzeugen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen schallgedämpften Kältemittelverdichter mit Ölabscheidung für Klimaanlagen von Fahrzeugen vorzuschlagen, der bei einer effizienteren Druckpulsationsdämpfung und Ölabscheidung nur einen geringen Bauraum erfordert.
Nach der Konzeption der Erfindung umfasst der Kältemittelverdichter für Klimaanlagen einen schallgedämpften Kältemittelverdichter mit Ölabscheidung zur Anwendung in Fahrzeugen, zumindest ein mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppeltes Gehäuse, dessen Innenraum in mehrere miteinander kommunizierende Kammern unterteilt ist. Erfindungsgemäß umfasst das Gehäuse in Strömungsrichtung des Öl/Kältemittelgemischs eine erste Kammer mit einem Einlass für das Öl/Kältemittel-Gemisch. Der ersten Kammer nachgeordnet ist eine zweite Kammer mit einem bezüglich der Schwerkraft am tiefsten Punkt platzierten Ablauf für das abgeschiedene Öl. An die zweite Kammer schließt sich eine dritte Kammer mit einem Auslass für das gasförmige Kältemittel an. Zusätzlich ist eine die drei Kammern voneinander abtrennende Strömungsleiteinrichtung vorgesehen, die sich – ausgehend von der zweiten Kammer – kanalartig durch die erste Kammer hindurch bis zur dritten Kammer erstreckt. Der der dritten Kammer zugewandte Endbereich der Strömungsleiteinrichtung ist als Trennwand und der zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer platzierte Endbereich der Strömungsleiteinrichtung ist als Trichter mit einem zwischen dem Trichterrand und der Gehäuseinnenwand sich ausbildenden Ringspalt geformt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Kältemittelverdichter, insbesondere für gasförmiges Kältemittel, bereitgestellt, mit dem auf engstem Raum sowohl eine effiziente Ölabscheidung von Öl/Kältemittel als auch eine durch Kompression verursachte Druckpulsationsdämpfung realisiert werden können. Während die Ölabscheidung unter Ausnutzung des Zentrifugal- und Düsenprinzips bzw. des Koaleszenz-Prinzips mit Düseneinblasung in der zweiten Kammer erfolgt, wird die Druckpulsationsdämpfung in jeder der drei Kammern mittels Druckexpansion durchgeführt. Letztere wird konstruktiv dadurch erreicht, indem unter Verwendung von Querschnittsverengungen unmittelbar vor Eintritt des Öl/Kältemittel-Gemischs in die drei Kammern der hydrostatische Druck desselben gesenkt und der hydrodynamische Druck erhöht wird.
Die Ausbildung, d. h. der Querschnitt, die Baulänge und die Ausrichtung, der Strömungsleiteinrichtung bemisst sich nach konstruktiven Vorgaben in Bezug auf die zulässige Gesamtbaugröße des Kältemittelverdichters und nach dem gewünschten Grad der Ölabscheidung. In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die kanalartig ausgebildete Strömungsleiteinrichtung koaxial zur Längsachse des mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppelten Gehäuses platziert, wobei für den Querschnitt der Strömungsleiteinrichtung eine Kreisform gewählt ist.
Der für das Öl/Kältemittel-Gemisch vorgesehene Einlass der ersten Kammer ist besonders bevorzugt orthogonal zur Längsachse der kanalartig ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung in der Gehäusewand angeordnet. Der Einlass ist bevorzugt als eine oder mehrere Bohrung(en) ausgebildet, der tangential an der ersten Kammer angeordnet ist. Somit kann das einströmende Öl/Kältemittel-Gemisch unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft sich an die Gehäuseinnenwand der ersten Kammer anlegen. Nach der Beschleunigung in dem sich im Übergangsbereich zwischen der ersten und der zweiten Kammer ausbildenden Ringspalt und der sich daran anschließenden Strömungsrichtungsumkehr wird gemäß dem Schwerkraftprinzip aufgrund der Massenträgheit das Öl aus dem Öl/Kältemittel-Gemisch physikalisch abgeschieden.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an der Gehäuseinnenwand der zweiten Kammer im Bereich des Ringspalts, oder unmittelbar darunter, ein Ölfilter platziert, der mit dem Ölablaufkanal gekoppelt ist. Dieser Ölfilter kann sich dabei vollständig oder nur partiell ringförmig, z. B. punktuell, an der Gehäuseinnenwand erstrecken.
Zusätzlich oder alternativ zum Ölfilter kann ein zur Agglomeration der Öltropfen geeignetes Fasermaterial bzw. Fasergewirk vorgesehen werden, welches in der zweiten Kammer, vorzugsweise im unteren Bereich der zweiten Kammer, platziert ist.
Dem Erfindungsgedanken zufolge wird das Öl/Kältemittelgemisch innerhalb des Gehäuses in der zweiten Kammer einer Strömungsrichtungsumkehr unterzogen. Hierzu sind sowohl der trichterartig ausgebildete Endbereich der Strömungsleiteinrichtung als auch die Gehäuseinnenwand entsprechend ausgebildet bzw. ausgeformt. Auch durch eine werkseitig vordefinierte Neigung der Trichterflanken wird ein gewünschter Grad der Ölabscheidung erzielt.
In der Praxis sind die drei Kammern des mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppelten Gehäuses im Querschnitt jeweils kreisförmig ausgebildet, wobei durch die Lage der ersten Kammer im Gehäuse – nämlich anaxial zwischen der zweiten und dritten Kammer – diese als Zylinder ausgeformt ist. Die distalen Enden der zweiten und dritten Kammer sind aus strömungstechnischen Gründen und aus Gründen der Druckfestigkeit bevorzugt als Kugelkappe oder zylinderförmig mit abgerundeten Kanten ausgebildet.
Das Verfahren zur Ölabscheidung und Druckpulsationsdämpfung innerhalb eines Kältemittelverdichters erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Druckpulsationsdämpfung durch eine Reflexion der Druckwellen in jeder der drei miteinander kommunizierenden Kammern unter Verwendung der den Strömungsquerschnitt verändernden Strömungsleiteinrichtung erfolgt. Durch eine gezielte Querschnittsverengung zwischen den Kammern und eine sich daran anschließende Querschnittserweiterung in den Kammern wird die bei der Kompression im Kältemittelverdichter auftretende Druckwelle abgeschwächt bzw. gänzlich abgebaut.
Die Ölabscheidung hingegen wird durch das tangentiale Eindüsen, Expandieren und Abkühlen des Öl/Kältemittelgemischs über den Einlass des Gehäuses in die erste Kammer und unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, Schwerkraft und der am Einlass sowie am Ringspalt auftretenden Düsenwirkung in der zweiten Kammer realisiert.
Alternativ oder zusätzlich werden Öltropfen über ein innerhalb der zweiten Kammer platziertes Fasermaterial bzw. Fasergewirk agglomeriert und unter Ausnutzung der Schwerkraft und des Druckgefälles abgeschieden. Dieses Fasermaterial bzw. Fasergewirk ist dazu vorzugsweise als Filtergewirk ausgebildet.
Die signifikanten Vorteile und Merkmale der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik sind im Wesentlichen:

– effiziente Trennung des Öls vom Kältemittel, wodurch eine gute Schmierwirkung und damit eine hohe Lebensdauer des Kältemittelverdichters erzielt wird,
– effiziente Reduzierung der Druckpulsation des Kältemittels führt zu einem geringeren wahrnehmbaren Betriebsgeräusch im Fahrzeug,
– geringer Raumbedarf des Kältemittelverdichters durch Funktionsintegration, wodurch der Einsatz des Kältemittelverdichters auch in kleineren Motorräumen ermöglicht wird und
– niedrige Fertigungskosten durch reduzierten Materialeinsatz, Fertigungsaufwand und Zukauf von Fremdteilen.

Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, von denen zeigen:
1: schematische Darstellung des mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppelten Gehäuses und
2: Darstellung des mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppelten Gehäuses in einer Detailansicht.
Die 1 illustriert eine schematische Darstellung des mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppelten Gehäuses 1. Das im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildete Gehäuse 1 umfasst eine erste vom Öl/Kältemittel-Gemisch durchströmte Kammer 3, die einen aus zwei parallel zueinander angeordneten zylinderförmigen Bohrungen bestehenden tangentialen Einlass 2 umfasst. Die erste Kammer 3 ist in axialer Verlängerung durch eine oberhalb der ersten Kammer 3 platzierte dritte Kammer 6 und durch eine unterhalb der ersten Kammer 3 platzierte zweite Kammer 4 flankiert. Die dritte Kammer 6 weist einen Auslass 7 für das ölfreie gasförmige Kältemittel auf, der sich im dargestellten Schema parallel zum Einlass 2 erstreckt. Die drei Kammern 3, 4, 6 des Gehäuses 1 sind ihrerseits durch eine erfindungsgemäße Strömungsleiteinrichtung 9 voneinander abgegrenzt. Die Strömungsleiteinrichtung 9 erstreckt sich ausgehend von der zweiten Kammer 4 kanalartig durch die erste Kammer 3 hindurch bis zur dritten Kammer 6 koaxial zur Längsachse 15 des Gehäuses 1. Der der dritten Kammer 6 zugewandte erste Endbereich 10 der Strömungsleiteinrichtung 9 ist als Trennwand 11 geformt, durch die einerseits die Strömungsleiteinrichtung 9 innerhalb des Gehäuses 1 gehaltert ist und andererseits die erste Kammer 3 von der dritten Kammer 6 abgegrenzt wird. Der zwischen der ersten Kammer 3 und der zweiten Kammer 4 platzierte zweite Endbereich 12 der Strömungsleiteinrichtung 9 ist hingegen als Trichter 13 mit einem zwischen dem Trichterrand und der Gehäuseinnenwand 8 sich ausbildenden Ringspalt 14 geformt. Durch eine werkseitig voreingestellte Neigung der Trichterflanken bildet sich ein unterschiedlich großer Ringspalt 14 zwischen dem Trichterrand und der Gehäuseinnenwand 8 aus, durch welchen das Öl/Kältemittel-Gemisch von den ersten Kammer 3 in die zweite Kammer 4 strömt. Der Trichter 13 hat eine Doppelwirkung, da er zum einen das von der ersten Kammer 3 in die zweite Kammer 4 strömende Öl/Kältemittel-Gemisch und zum anderen das von der zweiten Kammer 4 in den kanalartig ausgebildeten mittleren Abschnitt der Strömungsleiteinrichtung 9 strömende Kältemittelgas beschleunigt, wodurch der hydrostatische Druck abnimmt.
Die nachstehend erläuterte Wirkungsweise erleichtert das Verständnis des erfindungsgemäßen schallgedämpften Kältemittelverdichters mit Ölabscheidung.
Das Öl/Kältemittel-Gemisch strömt mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit tangential über den Einlass 2 in die erste Kammer 3 ein. In dieser als Expansionsraum ausgebildeten ersten Kammer 3 wird das Öl/Kältemittel-Gemisch abgekühlt und seine Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt. Damit wird ebenso die Pulsation des Druckes des Öl/Kältemittel-Gemischs reduziert. Die erste Kammer 3 wirkt somit als Expansionsschalldämpfer. Das einströmende Öl/Kältemittel-Gemisch folgt der Zentrifugalkraft und legt sich an die Gehäuseinnenwand 8 der ersten Kammer 3 an. Das der Schwerkraft folgende Öl/Kältemittel-Gemisch passiert nun den sich zwischen dem Trichter 13 der Strömungsleiteinrichtung 9 und der Gehäuseinnenwand 8 ausgebildeten Ringspalt 14 und wird dort beschleunigt, was mit einer Abnahme des hydrostatischen Drucks einhergeht. in der als zweiter Expansionsraum ausgebildeten zweiten Kammer 4 findet. ebenso eine Abkühlung des Öl/Kältemittel-Gemischs und eine Reduzierung seiner Strömungsgeschwindigkeit statt. Die Strömung des Öl/Kältemittel-Gemischs wird in einem spitzen Winkel an der Gehäuseinnenwand 8 und/oder am distalen Ende der zweiten Kammer 4 umgelenkt. Dabei wird der Ölanteil mit höherer Masse aufgrund seiner Masseträgheit gegen die Gehäuseinnenwand 8 geschleudert, und der gasförmige Anteil des Öl/Kältemittel-Gemischs strömt über den Trichter 13 der Strömungsleiteinrichtung 9 in den kanalartig ausgebildeten Abschnitt der Strömungsleiteinrichtung 9. Das abgeschiedene Öl fließt an der Gehäuseinnenwand 8 in Richtung des distalen Endes der zweiten Kammer 4 hinab zum Ölablauf 5, der mit einem nichtdargestellten Ölablaufkanal gekoppelt ist. Der kanalartig ausgebildete Abschnitt der Strömungsleiteinrichtung 9 bewirkt erneut eine Dämpfung der Druckpulsation. Der gasförmige Anteil des Öl/Kältemittel-Gemischs strömt nun aus der Strömungsleiteinrichtung 9 in die dritte Kammer 6 und wird dort entspannt, was zu einer weiteren Dämpfung der Druckpulsation führt. Über den als Bohrung ausgebildeten Auslass 7 verlässt das gasförmige und ölfreie Kältemittel das Gehäuse 1. Die Ölabscheidung aus dem Öl/Kältemittel-Gemisch wurde in der zweiten Kammer 4 vorgenommen, während die Druckpulsationsdämpfung in allen drei Kammern 3, 4, 6 sowie in der Strömungsleiteinrichtung 9 erfolgte.
In der 2 ist das mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppelte Gehäuse 1 in einer Detailansicht dargestellt. Grundsätzlich entspricht der Aufbau des Gehäuses 1 dem der 1. Zusätzlich zu den in der 1 beschriebenen Bauteilen ist in dem Gehäuse 1 nach 2 ein Ölfilter 16 vorgesehen, der in der zweiten Kammer 4 platziert ist. Der Ölfilter 16 ist hierbei mit einem nichtdargestellten Ölablaufkanal gekoppelt. Der Ölfilter 16 bewirkt unter Verwendung seines Fasergewirks eine Tropfenvergrößerung, so dass die vergrößerten Tropfen aus der Strömung des Öl/Kältemittel-Gemischs ausscheiden. Zusätzlich zur 1 ist in 2 auch der Strömungsverlauf 17 des Öl/Kältemittelgemischs bzw. des ölfreien Kältemittels eingezeichnet. Wie ersichtlich, sind die distalen Enden der zweiten Kammer 4 und der dritten Kammer 6 aus strömungstechnischen Gründen und aus Gründen der Druckfestigkeit zylinderförmig mit abgerundeten Kanten ausgebildet. In der Praxis wird der Erfindungsgegenstand regelmäßig aus drei Teilen hergestellt, nämlich aus dem Gehäuse 1 mit dem Einlass 2, Auslass 7 und Ölablauf 5, einem mit dem Gehäuse 1 koppelbaren Einsatz, der bereits die Trennfunktion zwischen der ersten Kammer 3 und der zweiten Kammer 4 übernimmt, und die Strömungsleiteinrichtung 9, welche am Einsatz arretiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Einlass
3: erste Kammer
4: zweite Kammer
5: Ölablauf
6: dritte Kammer
7: Auslass
8: Gehäuseinnenwand
9: Strömungsleiteinrichtung
10: Endbereich der Strömungsleiteinrichtung 9
11: Trennwand
12: Endbereich der Strömungsleiteinrichtung 9
13: Trichter
14: Ringspalt
15: Längsachse des Gehäuses 1
16: Ölfilter
17: Strömungsverlauf

Claims

Kältemittelverdichter für Klimaanlagen mit Ölabscheidung und Schalldämpfung zur Anwendung in Fahrzeugen, zumindest umfassend ein mit dem Kurbelgehäuse des Kältemittelverdichters gekoppeltes Gehäuse (1), dessen Innenraum unter Verwendung einer Strömungsleiteinrichtung (9) in drei miteinander kommunizierende Kammern (3, 4 und 6) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) hohlzylindrisch ausgebildet und durch die in das Gehäuse (1) einsetzbare Strömungsleiteinrichtung (9) unterteilt wird in: a. eine erste kreisringzylinderförmige Kammer (3) mit einem tangentialen Einlass (2) für das Öl/Kältemittel-Gemisch, b. eine der ersten Kammer (3) nachgeordnete zweite kreiszylinderförmige Kammer (4) mit einem bezüglich der Schwerkraft am tiefsten Punkt platzierten Ölablauf (5) für das abgeschiedene Öl, c. eine sich an die zweite Kammer (4) anschließende dritte kreiszylinderförmige Kammer (6) mit einem Auslass (7) für das gasförmige Kältemittel d. wobei die Strömungsleiteinrichtung (9), die die drei Kammern (3, 4 und 6) voneinander abtrennt, koaxial zur Längsachse (15) des Gehäuses (1) platziert ist und sich, ausgehend von der zweiten Kammer (4), kanalartig durch die erste Kammer (3) hindurch bis zur dritten Kammer (6) erstreckt, wobei der der dritten Kammer (6) zugewandte Endbereich (10) der Strömungsleiteinrichtung (9) als Trennwand (11) und der zwischen der ersten Kammer (3) und der zweiten Kammer (4) platzierte Endbereich (12) der Strömungsleiteinrichtung (9) als Trichter (13) mit einem zwischen dem Trichterrand und der Gehäuseinnenwand (8) sich ausbildenden Ringspalt (14) geformt ist, umfasst, wobei die Strömungsleiteinrichtung (9) zur Druckpulsationsdämpfung jeweils Querschnittsverengungen vor dem Eintritt des Öl/Kältemittelgemischs in die zweite und die dritte Kammer (4, 6) ausbildet.
Kältemittelverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (10) der Strömungsleiteinrichtung (9) sich partiell durch eine Öffnung der Wandung des Gehäuses (1) erstreckt und dabei innerhalb dieser Öffnung den Einlass (2) und den Auslass (7) voneinander abgrenzt.
Kältemittelverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für das Öl/Kältemittel-Gemisch vorgesehene Einlass (2) der ersten Kammer (3) orthogonal zur Längsachse der kanalartig ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung (9) bzw. der Längsachse (15) des Gehäuses (1) in der Gehäusewand ausgebildet ist.
Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Gehäuseinnenwand (8) der zweiten Kammer (4) im Bereich des Ringspaltes (14) platzierter Ölfilter (16) vorgesehen ist, der mit einem Ölablaufkanal gekoppelt ist.
Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Agglomeration der Öltropfen geeignetes Fasermaterial, Fasergewirk oder Filtergewirk vorgesehen ist, welches in der zweiten Kammer (4) platziert ist.
Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der trichterartig ausgebildete Endbereich (12, 13) der Strömungsleiteinrichtung (9) als auch die Gehäuseinnenwand (8) der zweiten Kammer (4) zur Strömungsrichtungsumkehr des Öl/Kältemittelgemischs innerhalb des Gehäuses (1) vorgesehen sind.
Verfahren zur Ölabscheidung und Druckpulsationsdämpfung innerhalb eines Kältemittelverdichters nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Druckpulsationsdämpfung durch eine Reflexion der Druckwellen in jeder der drei miteinander kommunizierenden Kammern (3, 4 und 6) unter Verwendung der den Strömungsquerschnitt verändernden Strömungsleiteinrichtung (9) erfolgt und b. die Ölabscheidung durch das tangentiale Eindüsen, Expandieren und Abkühlen des Öl/Kältemittelgemischs über den Einlass (2) des Gehäuses (1) in die erste Kammer (3) und unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, Schwerkraft und der am Einlass (2) sowie am Ringspalt (14) auftretenden Düsenwirkung in der zweiten Kammer (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölabscheidung durch das Durchströmen des Ölfilters (16) und durch die damit verbundene Tropfenvergrößerung an dem Fasermaterial des Ölfilters (16) erfolgt.