AT7698U1 - Kältemittelverdichter - Google Patents

Abstract

Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter, welcher ein hermetisch dichtes Verdichtergehäuse (1) aufweist, in dessen Innerem eine ein Kältemittel verdichtende Kolben-Zylinder-Einheit (4) arbeitet, die mit einem Saugrohr (2) sowie einem Druckrohr (3) verbunden ist, wobei über das Saugrohr (2) Kältemittel zur Kolben-Zylinder-Einheit (4) strömt, und das Druckrohr (3) das verdichtete Kältemittel von der Kolben-Zylinder-Einheit (4) entlang einer Druckstrecke (3, 5), die vom Druckrohr (3) und wahlweise von einem Druckschalldämpfer (5) gebildet wird, durch das Innere des Verdichtergehäuses (1) und in weiterer Folge aus dem Verdichtergehäuse (1) heraus führt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Druckstrecke (3, 5) in ihrem durch das Innere des Verdichtergehäuses (1) führenden Abschnitt zumindest teilweise aus einem Kunststoff gefertigt ist.

Description

AT 007 698 U1

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter, welcher ein hermetisch dichtes Verdichtergehäuse aufweist, in dessen Innerem eine ein Kältemittel verdichtende Kolben-Zylinder-Einheit arbeitet, die mit einem Saugrohr sowie einem Druckrohr verbunden ist, wobei über das Saugrohr Kältemittel zur Kolben-Zyiinder-Einheit strömt, und das Druckrohr das 5 verdichtete Kältemittel von der Kolben-Zylinder-Einheit durch das Innere des Verdichtergehäuses und in weiterer Folge aus dem Verdichtergehäuse heraus führt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Kältemittelprozess als solches ist seit langem bekannt. Das Kältemittel wird dabei durch Energieaufnahme aus dem zu kühlenden Raum im Verdampfer erhitzt und schließlich überhitzt 10 und mittels des Kältemittelverdichters auf ein höheres Druckniveau verdichtet, wo es Wärme über einen Kondensator abgibt und über eine Drossel, in der eine Druckreduzierung und die Abkühlung des Kältemittels erfolgt, wieder zurück in den Verdampfer befördert wird.

Solche Kältemittelverdichter sind seit langem bekannt und kommen vorwiegend in Kühlschränken oder -regalen zum Einsatz. Dementsprechend hoch ist die jährlich produzierte Stückzahl. Jede 15 technische Verbesserung, die an einem Kältemittel Verdichter vorgenommen wird und etwa die Produktionskosten verringert, birgt somit, auf die weltweit eingesetzten Kältemittel Verdichter hochgerechnet, ein enormes Einsparungspotential. Kältemittelverdichter sind aber auch Geräuschquellen, was aufgrund der breiten Verwendung von Kältemittelverdichter mitunter störend sein kann. Die durch den Betrieb der Kolben-Zylinder-20 Einheit und dessen Antriebsmotor entstehenden Vibrationen belasten aber auch sämtliche Teile des Kältemittelverdichters, die diesen Vibrationen ausgesetzt sind.

Dabei zeigt sich, dass ein wesentlicher Teil der Schwingungsübertragung von der Kolben-Zylinder-Einheit auf das Verdichtergehäuse auf das Druckrohr zurückzuführen ist. Andererseits muss das Druckrohr über eine gewisse Beweglichkeit verfügen, um die von der Kolben-Zylinder-25 Einheit ausgeübten Vibrationen aufnehmen zu können. Druckrohre werden gemäß dem Stand der Technik aus metallischen Werkstoffen gefertigt, die sich insbesondere durch hohe Elastizitätsmodule auszeichnen. Um die Anforderungen hinsichtlich Schwingungsübertragung und Dauerfestigkeit zu erfüllen, werden die Druckrohre daher entsprechend lang ausgeführt und mehrfach gebogen im Inneren des Verdichtergehäuses angeordnet. Druckrohre dieser Art werden daher auch als 30 Serpentinen bezeichnet. Die Vibrationsdämpfung dieser Serpentinen, etwa aus Bundy®-Rohr, erfolgt Vibrationsdämpfung in der Regel mithilfe von Spiralfedern. Dennoch wird ein wesentlicher Teil der Vibrationen von der Kolben-Zylinder-Einheit auf das Verdichtergehäuse übertragen, was insbesondere auch zu einer Geräuschentwicklung führt. Außerdem entsteht durch die erforderliche Länge des Druckrohres ein zusätzlicher Materialaufwand mit einer entsprechenden Erhöhung der 35 Produktionskosten.

Es ist daher Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und einen Kältemittelverdichter vorzusehen, bei dem insbesondere die Schwingungsübertragung von der Kolben-Zylinder-Einheit auf das Verdichtergehäuse und somit die Geräuschentwicklung verringert wird. Des weiteren sollen dadurch die Produktionskosten nicht steigen, sondern sich vorzugsweise verringern. 40 Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Anspruch 1 sieht hierbei vor, dass das Druckrohr in seinem durch das Innere des Verdichtergehäuses führenden Abschnitt aus einem Kunststoff gefertigt ist. Kunststoffrohre sind elastischer als Rohre aus metallischen Werkstoffen, sodass durch deren Einsatz im Druckrohrbereich von Kältemittelverdichter die Schwingungsübertragung auf das Gehäuse reduziert werden kann. Des 45 weiteren können Druckrohre aus Kunststoff wesentlich kürzer ausgeführt werden, was eine Kostenreduktion mit sich bringt.

Druckrohre aus Kunststoff haben darüber hinaus auch den Vorteil, dass die Wärmeleitfähigkeit des Druckrohres im Vergleich zu Druckrohren aus metallischen Werkstoffen herabgesetzt wird. Dadurch wird eine Erwärmung des Inneren des Verdichtergehäuses aufgrund des im Druckrohr 50 befindlichen, verdichteten Kältemittels verringert und in weiterer Folge auch der Wärmeübertrag auf das im Saugrohr befindliche Kühlmittel, was den Wirkungsgrad des Kühlmittelverdichters steigert.

Gemäß Anspruch 2 handelt es sich bei dem Kunststoff um einen Thermoplasten und gemäß Anspruch 3 um ein Elastomer oder einen Duroplasten. 55 Gemäß Anspruch 4 ist das Druckrohr mit Teilen der Kolben-Zylinder-Einheit einteilig ausge- 2 AT 007 698 U1 führt, vorzugsweise als Spritzgussteil. Damit wird die Wärmeabgabe in das Innere des Verdichtergehäuses zusätzlich minimiert. Gemäß Anspruch 5 sind auch das Druckrohr und der Druckschalldämpfer einteilig ausgeführt, vorzugsweise als Spritzgussteil.

Der außerhalb des Verdichtergehäuses verlaufende Abschnitt des Druckrohres wird in der Re-5 gel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein. Es ist dadurch notwendig, eine Verbindung bzw. Befestigung zwischen dem Kunststoff-Druckrohr und dem außerhalb des Verdichtergehäuses verlaufenden Druckrohr herzustellen. Gemäß Anspruch 6 ist hierfür vorgesehen ist, dass die Befestigung durch thermoplastisches Fügen erstellt wurde. Es sind aber auch andere Arten der Befestigung wie etwa Crimpen, Schrumpfen, Kleben, Pressen oder Schweißen möglich, io Anspruch 7 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform eines aus Kunststoff gefertigten Abschnittes eines Druckschlauches. Durch die wellige Oberfläche ergeben sich besondere Vorteile bei der Vibrationsdämpfung.

Im Anschluss erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigt: 15 Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kältemittelverdichters mit einem Verdichtergehäuse und einem zuführenden Saugrohr und einem abführenden Druckrohr,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Inneren des Kältemittelverdichters von Fig. 1, wobei zur besseren Übersichtlichkeit lediglich die für die Erfindung relevanten Teile dargestellt sind,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Inneren des Kälte-20 mittelverdichters von Fig. 1, wobei zur besseren Übersichtlichkeit lediglich die für die Erfindung relevanten Teile dargestellt sind,

Fig. 4 einen Verfahrensschritt im Zuge der Verbindungserstellung zwischen einem Kunststoff-Druckrohr und einer metallischen Verbindungshülse durch thermoplastisches Fügen, wobei das Druckrohr, die Verbindungshülse und ein entsprechender Pressstempel im Schnitt dargestellt sind, 25 Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Verfahrensschrittes gemäß Fig. 4,

Fig. 6 einen Verfahrensschritt im Zuge der Verbindungserstellung zwischen einem Kunststoff-Druckrohr und einem metallischen Anschlusselement durch thermoplastisches Fügen, wobei das Druckrohr, das Anschlusselement und ein entsprechender Pressstempel im Schnitt dargestellt sind, 30 Fig. 7 eine fertige Verbindung zwischen dem Kunststoff-Druckrohr und dem metallischen Anschlusselement gemäß Fig. 6 nach Entfernen des Pressstempels, und

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer fertigen Verbindung zwischen einem Kunststoff-Druckrohr und einem metallischen Anschlusselement.

Fig. 1 zeigt einen Kältemittelverdichter in perspektivischer Ansicht mit einem Verdichtergehäu-35 se 1, einem Saugrohr 2, das in das Innere des Verdichtergehäuses 1 führt und das Kältemittel zuführt, und einem Druckrohr 3, das aus dem Inneren des Verdichtergehäuses 1 herausführt und das verdichtete Kältemittel somit abführt. Das Saugrohr 2 führt zu der auf der Basisplatte 7 montierten Kolben-Zylinder-Einheit 4, in dem die Verdichtung des Kältemittels erfolgt. Das Ansaugen des Kältemittels erfolgt dabei während eines Ansaugtaktes der Kolben-Zylinder-Einheit 4. Das 40 Saugrohr 2 führt dabei bei bekannten hermetisch gekapselten Kältemittelverdichtern in der Regel über einen Saugschalldämpfer (in den Fig. 1-8 nicht dargestellt), von wo das Kältemittel direkt zum Ansaugventil der Kolben-Zylinder-Einheit 4 strömt. Der Saugschalldämpfer dient in erster Linie dazu, das Geräuschniveau des Kältemittelverdichters beim Ansaugvorgang so gering wie möglich zu halten. 45 Auf dem Weg zwischen Eintritt des Kältemittels in das Verdichtergehäuse 1 und dem Ansaugventil der Kolben-Zylinder-Einheit 4 erfolgt, wie bereits erwähnt, eine - nicht erwünschte Erwärmung des Kältemittels, insbesondere aufgrund der Vermengung von frisch aus dem Saugrohr in das Verdichtergehäuse 1 strömenden Kältemittels mit bereits im Verdichtergehäuse 1 befindlichem, wärmeren Kältemittel. Eine weitere Erwärmung des Kältemittels im Saugrohr 2 ist auf die so Erwärmung des Inneren des Verdichtergehäuses 1 zurückzuführen, die aufgrund des im Druckrohr 3 abgeführten, verdichteten Kältemittels stattfindet. Wie erwähnt, weist das im Druckrohr 3 abgeführte, verdichtete Kältemittel mitunter Temperaturen bis zu 100° auf, sodass es auf seinem Weg von der Kolben-Zylinder-Einheit 4 in das Äußere des Verdichtergehäuses 1 eine erhebliche Wärmequelle darstellt. Das führt zu einer Erwärmung des Inneren des Verdichtergehäuses 1 und in 55 weiterer Folge zu einem Wärmeübertrag auf das im Saugrohr 2 befindliche Kühlmittel. In den Fig. 2 3 AT 007 698 U1 und 3 ist der durch das Innere des Verdichtergehäuses (1) führende Abschnitt des Druckrohres 3 dargestellt. Dieser Abschnitt wird mitunter auch als „Serpentine“ bezeichnet und muss gemäß dem Stand der Technik über eine bestimmte Länge verfügen, um die Dauerfestigkeit zu erhöhen sowie die Vibrationsübertragung von der Kolben-Zylinder-Einheit 4 auf das Verdichtergehäuse 1 zu minimieren. Der Endabschnitt 6 des Druckrohres 5 befindet sich bereits außerhalb des Verdichtergehäuses 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Druckrohr 3 in seinem durch das Innere des Verdichtergehäuses 1 führenden Abschnitt aus einem Kunststoff gefertigt ist. Kunststoffrohre sind elastischer als Rohre aus metallischen Werkstoffen, sodass durch deren Einsatz im Druckrohrbereich von Kältemittelverdichter die Schwingungsübertragung auf das Gehäuse 1 reduziert werden kann. Des weiteren können Druckrohre 3 aus Kunststoff wesentlich kürzer ausgeführt werden, was eine Kostenreduktion mit sich bringt.

Druckrohre 3 aus Kunststoff haben darüber hinaus auch den Vorteil, dass die Wärmeleitfähigkeit des Druckrohres 3 im Vergleich zu Druckrohren 3 aus metallischen Werkstoffen herabgesetzt wird. Dadurch wird eine Erwärmung des Inneren des Verdichtergehäuses 1 aufgrund des im Druckrohr 3 befindlichen, verdichteten Kältemittels verringert und in weiterer Folge auch der Wärmeübertrag auf das im Saugrohr 2 befindliche Kühlmittel, was den Wirkungsgrad des Kühlmittelverdichters steigert.

Wie bereits erwähnt wurde, ist es in diesem Zusammenhang aber vorteilhaft, nicht nur entlang des Druckrohres 3 für eine verminderte Wärmeabgabe zu sorgen, sondern während des gesamten Druck-Abschnittes vom Druckventil an der Kolben-Zylinder-Einheit 4 bis zum Austrittspunkt aus dem Verdichtergehäuse 1 eine ausreichende Isolierung vorzusehen. So ist es etwa vorteilhaft, zusätzlich Teile der Kolben-Zylinder-Einheit 4 mit einer die Wärmeabgabe herabsetzenden Isolierung zu versehen. Alternativ dazu könnten diese Teile der Kolben-Zylinder-Einheit 4 auch zur Gänze aus Kunststoff gefertigt und mit dem Druckrohr 3 einteilig, etwa als Spritzgussteil, ausgeführt sein. Des weiteren kann auch zusätzlich der Druckschalldämpfer 5 mit einer die Wärmeabgabe herabsetzenden Isolierung versehen werden. Letzteres wird insbesondere bei einer Anordnung des Druckschalldämpfers 5 innerhalb des Verdichtergehäuses 1 vorteilhaft sein, wie dies in den Fig. 2 und 3 angedeutet ist. Dabei kann der Druckschalldämpfer 5 ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sein und mit dem Druckrohr 3 einteilig, etwa als Spritzgussteil, ausgeführt sein. Die Fig. 2 und 3 zeigen dabei jeweils unterschiedliche Ausführungen eines Druckschalldämpfers 5. Der Druckschalldämpfer 5 könnte aber auch außerhalb des Verdichtergehäuses 1 angeordnet werden, wobei der Endabschnitt 6 in diesem Fall in den Druckschalldämpfer 5 mündet.

Bei den für das Druckrohr 3 verwendeten Kunststoffen handelt es sich vorzugsweise um thermoplastische Kunststoffe, da deren thermoplastische Eigenschaften insbesondere bei der Verbindungserstellung zwischen dem Kunststoff-Druckrohr 3 und metallischen Anschlusselementen vorteilhaft sind. So wird dadurch etwa ermöglicht, das Kunststoff-Druckrohr 3 mit metallischen Bauelementen durch thermoplastisches Fügen zu verbinden. Fig. 4 zeigt hierzu schematisch einen Verfahrensschritt im Zuge der Verbindungserstellung zwischen einem Kunststoff-Druckrohr 3 und einer metallischen Verbindungshülse 8, wobei das Druckrohr 3, die Verbindungshülse 8 und ein entsprechender Pressstempel 9 im Schnitt dargestellt sind. Fig. 5 zeigt eine entsprechende perspektivische Darstellung des Verfahrensschrittes gemäß Fig. 4. Der Pressstempel 9 wird hierbei in das außerhalb des Verdichtergehäuses 1 liegende Ende des Druckrohres 3 eingeschoben. Ober den Pressstempel 9 wird in weiterer Folge Wärmeenergie eingebracht, die das Kunststoff-Druckrohr 3 so weit erhitzt, bis der Schmelzpunkt des Kunststoffs erreicht ist. Der Kunststoff erweicht dadurch und tritt in Nuten 10 ein, die entlang des inneren Umfangs der Verbindungshülse 8 vorgesehen sind. Der Pressstempel 9 füllt dabei das Innere des Druckrohres 3 aus und presst das erweichte Kunststoffmaterial fest gegen den inneren Mantelbereich der Hülse 8. Nach Entfernen des Pressstempels 9 kühlt sich der Kunststoff wieder ab und erhärtet dadurch unter Beibehaltung der durch den Pressstempel 9 vorgegebenen Form, wodurch eine Verbindung zwischen dem Druckrohr 3 und der metallischen Verbindungshülse 8 erstellt wurde.

Fig. 6 illustriert den Vorgang des thermoplastischen Fügens für die Verbindungserstellung zwischen einem Kunststoff-Druckrohr 3 und einem metallischen Anschlusselement 11, wobei wiederum das Druckrohr 3, das Anschlusselement 11 und ein entsprechender Pressstempel 9 im Schnitt dargestellt sind. Beim Anschlusselement 11 kann es sich etwa um das Verdichtergehäuse 1 4

Claims (7)

1. AT 007 698 U1 handeln. Auch das Anschlusselement 11 weist kreisförmig umlaufende Nuten 10 auf, um eine bessere und insbesondere zugfeste Verbindung zwischen dem Druckrohr 3 und dem Anschlusselement 11 zu gewährleisten. Fig. 7 zeigt die fertige Verbindung zwischen dem Kunststoff-Druckrohr 3 und dem metallischen Anschlusselement 11 gemäß Fig. 6 nach Entfernen des Pressstempels 9, wobei die sonstigen Bemerkungen zu den Fig. 4 und 5 sinngemäß auch für die Fig. 6 und 7 gelten. Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer fertigen Verbindung zwischen einem Kunststoff-Druckrohr 3 und einem metallischen Anschlusselement 11, bei der keine Nuten 10 vorgesehen sind und das Anschlusselement 11 über einen zylindrischen Durchbruch anstatt eines konischen Durchbruchs, wie etwa in Fig. 7 ersichtlich, aufweist. Als Beispiele für geeignete Kunststoffe können etwa Polyamid (PA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), syntaktisches Polysterol (SPS), oder Polytetrafluorethylen (PTFE) genannt werden. Auch der Einsatz von Elastomere, insbesondere von Thermoelaste, also Kunststoffe, die erst bei Erwärmung elastische Eigenschaften aufweisen, ist denkbar. Durch die Ausführung des Druckrohres 3 als Kunststoffrohr wird dessen Vibrationsanfälligkeit herabgesetzt. Da das Druckrohr 3 unmittelbar mit der vibrierenden Kolben-Zylinder-Einheit 4 verbunden ist, werden die Vibrationen auch auf das Druckrohr 3 übertragen, was in weiterer Folge erhebliche Geräuschentwicklung sowie Materialermüdung bewirken kann. Aufgrund der Kunststoffausführung erweist es sich, dass die Vibrationsübertragung und somit auch Geräuschentwicklung und Materialermüdung herabgesetzt werden. Des weiteren kann dadurch die Länge der Serpentine, also des durch das Innere des Verdichtergehäuses 1 führenden Abschnittes, kürzer ausgeführt werden, was entsprechende Materialersparnis nach sich zieht und eine kompaktere Bauweise des Verdichters ermöglicht. Als weiterer Vorteil werden Temperaturerhöhungen im Inneren des Verdichtergehäuses 1 vermindert, wodurch insbesondere die Kältemitteltemperatur zu Beginn des Verdichtungsvorganges, und damit notwendigerweise auch beim Ansaugen in den Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit 4, möglichst niedrig gehalten wird. ANSPRÜCHE: 1. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter, welcher ein hermetisch dichtes Verdichtergehäuse (1) aufWeist, in dessen Innerem eine ein Kältemittel verdichtende Kolben-Zylinder-Einheit (4) arbeitet, die mit einem Saugrohr (2) sowie einem Druckrohr (3) verbunden ist, wobei über das Saugrohr (2) Kältemittel zur Kolben-Zylinder-Einheit (4) strömt, und das Druckrohr (3) das verdichtete Kältemittel von der Kolben-Zylinder-Einheit (4) entlang einer Druckstrecke (3, 5), die vom Druckrohr (3) und wahlweise von einem Druckschalldämpfer (5) gebildet wird, durch das Innere des Verdichtergehäuses (1) und in weiterer Folge aus dem Verdichtergehäuse (1) heraus führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstrecke (3, 5) in ihrem durch das Innere des Verdichtergehäuses (1) führenden Abschnitt zumindest teilweise aus einem Kunststoff gefertigt ist.
2. 2. Hermetisch gekapselter Kaltemittelverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff um einen thermoplastischen Kunststoff handelt.
3. 3. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff um ein Elastomer oder einen Duroplasten handelt.
4. 4. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckrohr (3) mit Teilen der Kolben-Zylinder-Einheit (4) einteilig ausgeführt ist, vorzugsweise als Spritzgussteil.
5. 5. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckschalldämpfer (5) vorgesehen ist, der mit dem Druckrohr (3) einteilig ausgeführt ist, vorzugsweise als Spritzgussteil.
6. 6. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem innerhalb des Verdichtergehäuses (1) verlaufenden Abschnitt des Kunststoff-Druckrohres (3) und dem außerhalb des Verdichtergehäuses (1) verlaufenden Abschnitt des Druckrohres (3), das aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, eine Befestigung vorgesehen ist, die durch thermoplastisches Fügen erstellt wurde.
7. 7. Hermetisch gekapselter Kältemittelverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 007 698 U1 gekennzeichnet, dass der aus Kunststoff gefertigte Abschnitt eine wellige Oberfläche aufweist. HIEZU 5 BLATT ZEICHNUNGEN 6 55