DE102007052580B3

DE102007052580B3 - Kältemittelkompressor

Info

Publication number: DE102007052580B3
Application number: DE102007052580A
Authority: DE
Inventors: Jesper Valbjoern; Anders Jacob Madsen; Kristoffer Riemann Hansen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2007-11-03
Filing date: 2007-11-03
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2027-11-04
Also published as: ITTO20080790A1; CN101424260A; IT1391392B1; US8162624B2; CN101424260B; US20090116978A1

Abstract

Es wird ein Kältemittelkompressor (1) angegeben mit einem Zylinderblock (4), in dem ein Zylinder (14) angeordnet ist, und einem Zylinderkopf (16), der den Zylinder (14) stirnseitig abdeckt und über Gewindebolzen (18, 19) mit dem Zylinderblock (4) verbunden ist. Man möchte bei geringer Masse des Kältemittelkompressors einen guten Wirkungsgrad erzielen können. Hierzu ist vorgesehen, dass mindestens zwei Gewindebolzen (18) durch den Zylinderblock (4) hindurchragen und an ihrem aus dem Zylinderblock (4) herausragenden Ende in ein gemeinsames Gegengewindeelement (23) eingeschraubt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkompressor mit einem Zylinderblock, in dem ein Zylinder angeordnet ist, und einem Zylinderkopf, der den Zylinder stirnseitig abdeckt und über Gewindebolzen mit dem Zylinderblock verbunden ist.
Ein derartiger Kältemittelkompressor ist beispielsweise aus DE 26 17 388 C3 bekannt. Im Zylinder ist ein Kolben angeordnet, der durch einen Motor über einen Pleuelantrieb hin und her bewegt wird. Der Zylinderblock setzt sich in einer Lagereinheit für die Kurbelwelle fort. Der Zylinderblock weist vier Gewindebohrungen auf, in die Gewindebolzen eingeschraubt sind, die den Zylinderkopf am Zylinderblock festhalten.
Die Bearbeitung des Zylinderblocks bei der Herstellung soll sicherstellen, dass der Kolben mit relativ geringen Toleranzen zum Zylinder passt. Dementsprechend ist eine genaue Herstellung der Zylinderbohrung erforderlich. Auch bei einer sehr genauen Herstellung der Zylinderbohrung kann aber das Einbringen der Gewindebohrungen in den Zylinderblock wieder zu Verformungen des Zylinders führen, worunter die Dichtigkeit der Anlage des Kolbens im Zylinder und damit der Wirkungsgrad des Kompressors leidet. Um diesem Problem abzuhelfen, muss der Zylinderblock relativ massiv ausgebildet werden, wodurch der Kompressor in der Herstellung teuer wird und eine große Masse erhält, so dass er schwer zu transportieren ist.
US 3 986 798 A beschreibt einen luftgekühlten Kolbenkompressor, bei dem ein Zylinderkopf, eine Ventilsitzplatte und ein Zylindergehäuse durch Bolzen zusammengespannt sind, die diese Teile durchragen und auf der der Ventilsitzplatte gegenüberliegenden Seite aus dem Zylindergehäuse herausragen. An diesem Ende ist eine Mutter auf den Gewindebolzen aufgeschraubt.
WO 2004/059168 A1 zeigt eine Luftkompressoranordnung, bei der Gewindebolzen mit einem Gewinde durch einen Zylinderkopf, eine Dichtplatte und eine Gehäuseplatte an einem Zylinderblock geführt sind. Auf der dem Zylinderkopf abgewandten Seite der Gehäuseplatte ist jeweils eine Mutter auf den Gewindebolzen aufgeschraubt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kältemittelkompressor anzugeben, der bei geringer Masse einen guten Wirkungsgrad erzielt.
Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittelkompressor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens zwei Gewindebolzen durch den Zylinderblock hindurchragen und an ihrem aus dem Zylinderblock herausragenden Ende in ein gemeinsames Gegengewindeelement eingeschraubt sind, wobei das Gegengewindeelement eine Ausformung aufweist, die mit einem Gegenstück zusammenwirkt, das an einem Gehäuse, in dem der Zylinderblock angeordnet ist, angeordnet ist.
Durch diese Ausgestaltung muss man für die mindestens zwei Gewindebolzen keine Gewindebohrungen mehr in den Zylinderblock einbringen. Vielmehr reichen Durchgangsöffnungen aus, für die in vielen Fällen noch nicht einmal eine Bearbeitung erforderlich ist. Diese Öffnungen kann man daher beispielsweise gleich mit gießen. Da die Gewindebolzen durch den Zylinderblock hindurchragen, müssen sie eine relativ große Länge aufweisen. Die größere Länge der Gewindebolzen führt zu einer verbesserten Elastizität. Dementsprechend ist ein geringeres Anzugsmoment notwendig, um den Zylinderkopf zuverlässig und dicht am Zylinderblock zu befestigen. Damit wird wiederum das Risiko klein gehalten, dass sich der Zylinderblock verformt und eine Undichtigkeit gegenüber dem Kolben bildet. Das Gewindeelement, das für mehrere Gewindebolzen gemeinsam ist, erleichtert die Montage. Man muss nicht mehr für jeden Gewindebolzen eine eigene Gewindemutter vorsehen, die man an der Rückseite des Zylinderblocks festhalten muss, bis der Gewindebolzen beim Festschrauben gegriffen hat. Das Gegengewindeelement ist vielmehr bereits dann gegen Drehung gesichert, wenn zwei Gewindebolzen eingeschraubt sind. Dies erleichtert die Montage. Das Gegengewindeelement erfüllt zudem eine zweite Funktion. Der Zylinderblock ist in dem Gehäuse üblicherweise auf Federn oder auf andere Weise beweglich gelagert, um eine Schwingungsübertragung vom Zylinderblock an das Gehäuse und damit nach außen zu vermindern. Durch diese Lagerung wäre es aber möglich, dass der Zylinderblock oder damit verbundene Teile bei der Montage des Kältemittelkompressors in einem Kühlmöbel oder beim Transport des Kältemittelkompressors oder des Kühlmöbels an das Gehäuse anschlägt. Das Gegengewindeelement bietet nun eine Möglichkeit, eine übermäßig große Bewegung des Zylinderblocks relativ zum Gehäuse zu verhindern. Eine Bewegung des Zylinderblocks im Gehäuse ist nur so weit möglich, wie es das Gegengewindeelement und das Gegenstück zulassen. Sobald das Gegengewindeelement am Gegenstück anschlägt, ist eine weitere Bewegung unterbunden.
Vorzugsweise ist die Ausformung als Durchgangsöffnung ausgebildet. Das Gegenstück ragt dann durch die Durchgangsöffnung hindurch. Darüber hinaus hat diese Ausbildung den Vorteil, dass man das Gegengewindeelement bei der Montage leicht an der Ausformung festhalten kann, etwa durch einen Spanndorn.
Vorzugsweise ist die Ausformung an einem abgewinkelten Bereich des Gegengewindeelements angeordnet. Damit ist man nicht mehr darauf angewiesen, dass das Gegenstück das mit der Ausformung des Gegengewindeelements zusammenwirkt, in die gleiche Richtung ragt wie die Gewindebolzen. Man ist in der Wahl der Richtung und der Position des Gegenstücks sehr viel freier.
Vorzugsweise weist das Gegengewindeelement einen Korpus und mindestens einen Gewindebereich mit einer größeren Dicke als der Korpus auf. Der Korpus hat im Grunde nur die Aufgabe, die Gewindebereiche zu verbinden und gegebenenfalls mit der Ausformung eine Bewegungssicherung für den Zylinderblock zu bilden. Dementsprechend kann er relativ schwach dimensioniert werden. Um dennoch eine ausreichende Länge für die Innengewinde zu schaffen, in die die Gewindebolzen eingeschraubt werden, ist der Bereich, in dem die Innengewinde angeordnet sind, der sogenannte Gewindebereich, mit einer größeren Dicke versehen. Diese größere Dicke lässt sich auf unterschiedliche Arten erzeugen. Man kann zusätzliches Material auftragen. Man kann den Gewindebereich durch eine Faltung des Materials des Korpus bilden. Man kann die Verdickung durch eine Stauchung herbeiführen. Unabhängig von der Art der Herstellung ergibt sich dadurch eine ausreichende Eingriffslänge des Gewindebolzens im Gegengewindeelement.
Vorzugsweise sind zwei Gewindebereiche in Laschen angeordnet, zwischen denen ein Freiraum vorgesehen ist. In diesem Freiraum können dann andere Elemente des Kompressors angeordnet sein, beispielsweise eine den Zylinder umgebende Wand, die gleichzeitig Bestandteil des Zylinderblocks ist.
Vorzugsweise ist im Zylinder ein durch einen Motor angetriebener Kolben angeordnet und das Gegengewindeelement wirkt mit Gewindebolzen zusammen, die auf der dem Motor abgewandten Seite des Zylinders angeordnet sind. Um die nachfolgende Erläuterung zu vereinfachen, werden die Gewindebolzen, die auf der dem Motor abgewandten Seite des Zylinders angeordnet sind, als "obere Gewindebolzen" und die anderen Gewindebolzen als "untere Gewindebolzen" bezeichnet. An der Position, wo die unteren Gewindebolzen angeordnet sind, weist der Zylinderblock in der Regel genügend Material auf. Hier steht dementsprechend auch genügend Raum zur Verfügung, um die Gewindebohrungen für die unteren Gewindebolzen einzubringen, ohne dass ein größeres Risiko der Verformung des Zylinders besteht. Anders sieht es bei den oberen Gewindebolzen aus. Hier reicht es nunmehr aus, einen Flansch vorzusehen, durch den die Gewindebolzen geführt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Kältemittelkompressor und
2 eine perspektivische Darstellung eines Gegengewindeelements.
Ein Kältemittelkompressor 1 weist ein hermetisch gekapseltes Gehäuse 2 auf, mit dem er in ein Kühlmöbel 3 eingebaut werden kann.
Im Gehäuse 2 ist ein Zylinderblock 4 angeordnet. Der Zylinderblock 4 bildet ein Lager 5 für eine Welle 6 eines Motors 7, dessen Stator 8 mit dem Zylinderblock 4 verbunden ist. Mit der Welle 6 ist ein Rotor 9 des Motors 7 drehfest verbunden. An ihrem oberen Ende trägt die Welle 6 einen Kurbelzapfen 10, auf dem ein Kurbelauge 11 einer Kurbelstange 12 gelagert ist. Die Kurbelstange 12 steht an ihrem anderen Ende mit einem Kolben 13 in Verbindung und setzt die rotierende Bewegung der Welle 6 in eine hin und her gehende Bewegung des Kolbens 13 um.
Der Kolben 13 ist in einem Zylinder 14 angeordnet, der im Zylinderblock 4 ausgebildet ist. Der Zylinder 14 ist hier gestrichelt eingezeichnet.
Der Zylinderblock 4 weist eine Stirnseite 15 auf, an der ein Zylinderkopf 16 angeordnet ist, der den Zylinder 14 abdeckt. Zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Zylinderblock 4 ist eine Zylinderkopfdichtung 17 angeordnet. Im Zylinderkopf 16 findet sich in an sich bekannter Weise eine nicht näher dargestellte Ventilplatte mit Saug- und Druckventilen sowie Saug- und Druckschalldämpfer.
Der Zylinderkopf 16 ist über obere Gewindebolzen 18 und untere Gewindebolzen 19 mit dem Zylinderblock 4 verbunden. Der Begriff "obere Gewindebolzen" 18 bezeichnet die Gewindebolzen, die auf der dem Motor 7 abgewandten Seite des Zylinders 14 angeordnet sind. Die "unteren Gewindebolzen" 19 sind die Gewindebolzen, die auf der dem Motor 7 zugewandten Seite des Zylinders 14 angeordnet sind.
Die unteren Gewindebolzen 19 sind in Gewindebohrungen 20 eingeschraubt, die im Zylinderblock 4 ausgebildet sind. Diese Gewindebohrungen 20 haben einen relativ großen Abstand zum Zylinder 14. Wenn die Gewindebohrungen 20 erzeugt werden, besteht daher praktisch keine Gefahr, dass sich der Zylinder 14 im Zylinderblock 4 verformt. Senkrecht zur Zeichenebene sind zwei Gewindebohrungen 20 und zwei untere Gewindebolzen 19 hintereinander angeordnet und zwar beidseits einer parallel zur Zeichenebene verlaufenden Achse durch den Zylinder 14.
Die oberen Gewindebolzen 18 sind durch Durchgangsöffnungen 21 geführt, die in einem vom Zylinder 14 abstehenden Flansch 22 des Zylinderblocks 4 ausgebildet sind. Diese Durchgangsöffnungen 21 können bereits bei der Herstellung des Zylinderblocks 4 mit ausgebildet werden, beispielsweise beim Gießen. Eine Bearbeitung der Durchgangsöffnungen 21 ist zwar möglich, in vielen Fällen aber nicht erforderlich.
Um die oberen Gewindebolzen 18 (auch hier sind wiederum zwei obere Gewindebolzen 18 in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet) zum Festspannen des Zylinderkopfs 16 am Zylinderblock 4 verwenden zu können, sind die beiden oberen Gewindebolzen 18 in ein Gegengewindeelement 23 eingeschraubt. Das Gegengewindeelement 23 ist vergrößert in 2 dargestellt.
Das Gegengewindeelement 23 weist einen Korpus 24 auf, der aus einem Blech gebildet sein kann. Der Korpus 24 weist eine Durchgangsöffnung 25 auf, mit der er über ein Gegenstück 26 geführt ist, das an der Innenseite des Gehäuses 2 befestigt ist. Eine Bewegung des Zylinderblocks 4 relativ zum Gehäuse 2 ist daher nur so weit möglich, bis das Gegengewindeelement 23 mit dem Rand der Durchgangsöffnung 25 gegen das Gegenstück 26 stößt. Eine Bewegung des Zylinderblocks 4 gegenüber dem Gehäuse 2 ansonsten wird durch Federn 27 ermöglicht, mit denen der Zylinderblock 4 im Gehäuse 2 abgestützt ist.
Vom Korpus sind zwei Laschen 28, 29 abgewinkelt. Zwischen den beiden Laschen 28, 29 ist ein Freiraum 30 ausgebildet. In dem Freiraum 30 ist der Bereich des Zylinderblocks 4 angeordnet, in dem der Zylinder 14 ausgebildet ist.
Jede Lasche 28, 29 weist einen Gewindebereich 31, 32 auf, der eine größere Dicke als der Korpus 24 aufweist. Beispielsweise ist der Gewindebereich 31, 32 1,5 bis 2,5 mal so dick wie der Korpus 24. Jeder Gewindebereich 31, 32 trägt ein Innengewinde 33, 34, in das jeweils ein Gewindebolzen 18 eingeschraubt ist. Dadurch, dass die Gewindebereiche 31, 32 eine vergrößerte Dicke aufweisen, steht eine ausreichende Eingriffslänge mit den Gewindebolzen 18 zur Verfügung.
Die oberen Gewindebolzen 18 sind, wie dies in 1 zu erkennen ist, länger als die unteren Gewindebolzen 19. Dadurch weisen die oberen Gewindebolzen 18 eine größere Elastizität als die unteren Gewindebolzen 19 auf und es ist ein geringeres Anzugsmoment notwendig, um den Zylinderkopf 16 mit dem Zylinderblock 4 zu verspannen. Dementsprechend ist die Gefahr verringert, dass sich der Zylinder 14 beim Verspannen des Zylinderkopfs 16 verformt.
Da die Gefahr einer Verformung des Zylinders 14 kleiner ist, ist nicht mehr so viel Material für den Zylinderblock 4 erforderlich. Ohne Einbußen an Dichtigkeit und damit ohne eine Verschlechterung des Wirkungsgrades lässt sich daher ein Zylinderblock 4 mit einer relativ geringen Masse ausbilden.

Claims

Kältemittelkompressor mit einem Zylinderblock, in dem ein Zylinder angeordnet ist, und einem Zylinderkopf, der den Zylinder stirnseitig abdeckt und über Gewindebolzen mit dem Zylinderblock verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gewindebolzen (18) durch den Zylinderblock (4) hindurchragen und an ihrem aus dem Zylinderblock (4) herausragenden Ende in ein gemeinsames Gegengewindeelement (23) eingeschraubt sind, wobei das Gegengewindeelement (23) eine Ausformung (25) aufweist, die mit einem Gegenstück (26) zusammenwirkt, das an einem Gehäuse (2), in dem der Zylinderblock (4) angeordnet ist, angeordnet ist.
Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (25) als Durchgangsöffnung ausgebildet ist.
Kältemittelkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (25) an einem abgewinkelten Bereich des Gegengewindeelements (23) angeordnet ist.
Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewindeelement (23) einen Korpus (24) und mindestens einen Gewindebereich (31, 32) mit einer größeren Dicke als der Korpus (24) aufweist.
Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gewindebereiche (31, 32) in Laschen (28, 29) angeordnet sind, zwischen denen ein Freiraum (30) vorgesehen ist.
Kältemittelkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinder (14) ein durch einen Motor (7) angetriebener Kolben (13) angeordnet ist und das Gegengewindeelement (23) mit Gewindebolzen (18) zusammenwirkt, die auf der dem Motor (7) abgewandten Seite des Zylinders (14) angeordnet sind.