DE10128225C1 - Saugschalldämpfer - Google Patents

Abstract

Es wird ein Saugschalldämpfer (1) für einen hermetisch gekapselten Verdichter angegeben mit einem Gehäuse (2, 3), das mindestens eine erste und eine zweite durch eine Zwischenwand (4) voneinander getrennte Kammer aufweist, die durch einen Drosselkanal (14) miteinander verbunden sind, der von der ersten (5) zur zweiten Kammer (6) hin durchströmbar ist. DOLLAR A Man möchte die Schalldämpfung verbessern können. DOLLAR A Hierzu weist der Drosselkanal (14) eine seitliche Öffnung (22) auf, die über einen Zweigkanal (23) in eine Kammer (6) mündet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Saugschalldämpfer für ei­ nen hermetisch gekapselten Verdichter mit einem Gehäu­ se, das mindestens eine erste und eine zweite durch ei­ ne Zwischenwand voneinander getrennte Kammern aufweist, die durch einen Drosselkanal miteinander verbunden sind, der von der ersten zur zweiten Kammer hin durch­ strömbar ist.

Ein derartiger Saugschalldämpfer ist aus DE 199 23 734 A1 bekannt. Dieser Schalldämpfer besitzt ein Gehäuse, das aus einem Oberteil, einem Unterteil und einem Einsatz besteht. Der Einsatz teilt das Gehäuse in zwei Kammern auf, die durch einen rohrförmigen Drosselkanal mitein­ ander verbunden sind. Der Drosselkanal ist als Bestand­ teil des Einsatzes ausgebildet. Ein Wandabschnitt des Einsatzes bildet zusammen mit dem Gehäuseunterteil ei­ nen Kapillarspalt, in dem sich Öl ansammeln kann. Dies verbessert die Geräuschdämpfung des Schalldämpfers. Der Kanal erstreckt sich im wesentlichen in der ersten Kam­ mer, während in der zweiten Kammer lediglich ein kurzer Kanalabschnitt über die Bodenfläche des Einsatzes hin­ ausragt.

Derartige Saugschalldämpfer dienen u. a. zur Dämpfung von Schallwellen, die von Öffnungs- und Schließbewegun­ gen einer Saugventilanordnung herrühren, die in einem Zylinderkopf eines Verdichters angeordnet ist. Die da­ durch verursachten Geräusche können über den Hohlraum innerhalb der Verdichterkapsel an die Umgebung abgege­ ben werden, was unerwünscht ist.

Ein weiterer Saugschalldämpfer ist aus US 3 750 840 A bekannt. In diesem Fall wird der die beiden Kammern des Gehäuses verbindende Drosselkanal durch eine in eine Einsatzplatte eingepreßte Kanalstruktur gebildet. Die Einsatzplatte ist fest mit einer Zwischenplatte verbun­ den. Öffnungen, die in der Einsatz- und in der Zwi­ schenplatte ausgebildet sind, stellen die Verbindung zwischen den beiden Kammern her. Diese Konstruktion ist relativ aufwendig in der Herstellung.

DE 195 22 383 C2 zeigt eine andere Ausbildungsform ei­ nes Saugschalldämpfers für eine Kältemittelkompressor, bei dem zwischen einem Eingang und einem Ausgang eine Gasleitwand angeordnet ist, die zumindest abschnitts­ weise eine seitliche Begrenzung eines drosselstellen­ freien Strömungspfades zwischen Eingang und Ausgang bildet. Der Strömungspfad kann auf der gegenüberliegen­ den Seite ebenfalls durch eine Wand begrenzt sein. Die Wände sind so ausgebildet, daß ein Kältemittelgas zu­ mindest teilweise über sie hinweg in Totvolumina strö­ men kann.

DE 36 45 083 C2 zeigt einen weiteren Saugschalldämpfer für einen Kältemittel-Schubkolben-Verdichter mit einem flachen, etwa rechteckigen Gehäuse, das über einen Saugstutzen mit dem Zylinderdeckel des Verdichters ver­ bunden ist. Das Gehäuse weist mindestens zwei über eine Drosselstelle verbundene Kammern auf, die durch Zwi­ schenwände getrennt sind. Die Zwischenwände laufen vom Bereich der Schallbodenmitte zu den Seitenwänden im Be­ reich der Ecken.

DE 36 22 996 C2 zeigt einen ähnlichen Saugschalldämpfer mit einem Kunststoffgehäuse, das aus zwei am Rand mit­ einander verbundenen Schalen besteht. Innerhalb der Schalen sind Wände angeordnet, die jeweils diagonal von einer Ecke zur anderen verlaufen und insgesamt vier Kammern bilden, die durch Drosselstellen miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schall­ dämpfung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Saugschalldämpfer der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Drosselka­ nal eine seitliche Öffnung aufweist, die über einen Zweigkanal in eine Kammer mündet.

Die seitliche Öffnung steht also nicht unmittelbar mit der Kammer, in die sie mündet, in Verbindung. Vielmehr ist zwischen der Öffnung in der Wand des Drosselkanals und dem eigentlichen Austritt in die entsprechende Kam­ mer noch ein Zweigkanal angeordnet, der zusätzlich zum Drosselkanal zur Schalldämpfung beitragen kann. Im Grunde wird hier auf einfache Weise eine Verlängerung der Wegstrecke erreicht, die von den Schallwellen zu­ rückgelegt werden muß. Da sowohl der Drosselkanal als auch der Zweigkanal eine begrenzte Querschnittsfläche aufweisen, erfolgt in beiden Kanälen eine Dämpfung der Schallwellen.

Bevorzugterweise mündet der Zweigkanal in die zweite Kammer. Die zweite Kammer ist die Kammer, die dem Aus­ gang des Schalldämpfers und damit dem Eingang des Ver­ dichters am nächsten liegt. Dort haben die Schallwellen noch ihre größte Intensität, so daß sie hier bevorzugt im Zweigkanal gedämpft werden, bevor sie durch den Ein­ gang des Saugschalldämpfers in das Innere des Verdich­ tergehäuses gelangen können.

Vorzugsweise weist der Drosselkanal einen rohrförmigen Abschnitt in der zweiten Kammer auf, in dem die Öffnung angeordnet ist. Damit kann der Drosselkanal durch den rohrförmigen Abschnitt in der zweiten Kammer verlängert werden. Eine derartige Verlängerung ist für die Schall­ dämpfung sehr vorteilhaft. Sie hat allerdings an und für sich den Nachteil, daß Öl, das mit dem gasförmigen Kältemittel, das den Drosselkanal durchströmt, mitge­ rissen wird, nicht mehr aus der zweiten Kammer abflie­ ßen kann. Das sich dann in der zweiten Kammer anstauen­ de Öl würde zu einer Verringerung des wirksamen Volu­ mens der zweiten Kammer führen, was die Schalldämpfung wiederum verschlechtert. Die Öffnung schafft nun Abhil­ fe für dieses Problem. Da die Öffnung seitlich angeord­ net ist, kann das in der zweiten Kammer befindliche Öl bereits dann abfließen, wenn es die Höhe der Öffnung erreicht. Es kann sich also nicht mehr bis zur Höhe des rohrförmigen Abschnitts aufstauen, weil die Öffnung und der Zweigkanal einen Abfluß des Öls erlauben, bevor die Höhe des rohrförmigen Abschnitts erreicht ist. Damit erreicht man, daß nach wie vor ein relativ großes Volu­ men der zweiten Kammer für die Schalldämpfung zur Ver­ fügung steht. Darüber hinaus vermeidet man, daß zu viel Öl aus dem Schmierkreislauf des Verdichters abgezogen wird, was u. a. auch die Kühlung von einzelnen Bauteilen verschlechtern würde und sich negativ auf die Lebens­ dauer des Verdichters auswirkt.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Öffnung schlitzartig ausgebildet ist und der Kanal entlang sei­ ner Länge einen schlitzartigen Querschnitt aufweist. Diese Ausbildung hat sich für die Schalldämpfung als besonders vorteilhaft erwiesen. Mit dem Begriff "schlitzartig" wird zum Ausdruck gebracht, daß der Ka­ nal im Querschnitt in eine Richtung eine wesentlich größere Abmessung als in die andere Richtung aufweist. Vorzugsweise ist die größere Abmessung parallel zur Durchströmrichtung durch den Drosselkanal gerichtet. Im Prinzip hat der Kanal damit die Form einer flachen Platte, wobei die Platte natürlich eine gewisse, aber geringe Dicke hat.

Bevorzugterweise mündet die Öffnung am Boden der Kam­ mer. Öl, das durch den Gasstrom mit in die zweite Kam­ mer transportiert worden ist, sammelt sich aufgrund der Schwerkraft am Boden der Kammer und kann, da die Öff­ nung bis an den Boden reicht, durch diese Öffnung in die erste Kammer zurückfließen.

Vorzugsweise ist der Zweigkanal durch den Boden der Kammer begrenzt. Damit kann das Öl auch durch den Zweigkanal ungehindert zur Öffnung gelangen, so daß ein Anstauen von Öl in der zweiten Kammer vermieden wird.

Vorzugsweise ist die Öffnung am tiefsten Punkt der Kam­ mer angeordnet. Genauer gesagt ist die Öffnung in der Wand des rohrförmigen Abschnitts bis zum tiefsten Punkt der Kammer ausgedehnt. Öl, das sich aufgrund der Schwerkraft normalerweise am tiefsten Punkt sammelt, kann dann ungehindert abfließen. In diesem Fall ist für jegliches Öl, das beginnt, sich anzusammeln, ein Ab­ flußpfad gegeben.

Bevorzugterweise entspricht die Länge des Zweigkanals im wesentlichen der Höhe des Zweigkanals. Mit "Länge" des Zweigkanals ist die Entfernung von der Öffnung bis zur gegenüberliegenden Mündung des Zweigkanals in die zweite Kammer gemeint. Die Höhe ist die Erstreckung senkrecht dazu, also die Erstreckung parallel zur Durchströmrichtung durch den Drosselkanal. Die Anpas­ sung von Länge und Höhe aneinander hat sich als vor­ teilhaft für die schalldämpfenden Eigenschaften erwie­ sen.

Bevorzugterweise ist der Zweigkanal bogenförmig ge­ führt. Der bogenförmige Verlauf dient einer Verbesse­ rung der Schalldämpfung.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Zweigkanal im wesentlichen parallel zur Umfangswand des Drosselkanals verläuft. In diesem Fall dient der Zweigkanal auch als zusätzliche thermische Isolierung für das den Dros­ selkanal durchströmende Kältemittel, wodurch der Wir­ kungsgrad des Verdichters insgesamt verbessert wird.

Vorzugsweise bildet die Umfangswand des Drosselkanals eine Begrenzungswand des Zweigkanals. Dies ist eine baulich besonders einfache Ausgestaltung. Man benötigt für den Zweigkanal nur noch eine weitere Wand.

Bevorzugterweise ist der Zweigkanal stirnseitig offen. Der Zweigkanal hat also eine zweite Austrittsöffnung, die beispielsweise in der gleichen Ebene liegen kann wie die Austrittsöffnung aus dem Drosselkanal. Unter Umständen kann sie auch in einer anderen Ebene liegen. Damit vermindert man den Strömungswiderstand der Anord­ nung. Das Gas, das durch den Drosselkanal hindurch­ tritt, hat eine Bewegungskomponente in Richtung der Längsachse des Drosselkanals. Die stirnseitige Öffnung des Zweigkanals erlaubt es nun dem Gas, mit dieser Be­ wegungskomponente weiterzuströmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Saugschall­ dämpfer,

Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Einsatzes und

Fig. 4 eine Gegenüberstellung des Dämpfungsverhal­ tens von unterschiedlichen Saugschalldämp­ fern.

Ein Saugschalldämpfer 1 weist ein Unterteil 2, ein Oberteil 3 und dazwischen einen Einsatz 4 auf, der das Gehäuse in eine erste Kammer 5 und eine zweite Kammer 6 unterteilt. Die beiden Gehäuseteile 2, 3 und der Ein­ satz 4 können aus einem Kunststoff gebildet sein, bei­ spielsweise Polybutylenterephtalat (PBTP). Diese Teile sind an ihren Flanschen 7, 8, 9 durch ein geeignetes Verbindungsverfahren miteinander verbunden, beispiels­ weise verklebt oder verschweißt.

Die erste Kammer weist einen Einlaß 10 auf, der in ei­ nem Einlaßstutzen 11 angeordnet ist. Die zweite Kammer 6 weist einen Auslaß 12 auf, der in einem Auslaßstutzen 13 angeordnet ist.

Der Einsatz 4 ist durchsetzt von einem Drosselkanal 14, der in einem rohrartigen Stutzen 15 verläuft, von dem ein erster Abschnitt 16 in der ersten Kammer 5 angeord­ net ist, während ein zweiter Abschnitt 17 in der zwei­ ten Kammer 6 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt 17 ist hier länger als der erste Abschnitt 16.

Der Drosselkanal 14 verläuft etwa koaxial zum Auslaß­ stutzen 13 und zu einem Fortsatz 18 des Einlaßstutzens 11, der gegenüber dem Einlaß 10 etwas abgewinkelt ist. Ein Abstand 19 zwischen dem Fortsatz 18 und dem Stutzen 15 stellt eine Verbindung zur ersten Kammer 5 her. Ein Abstand 20 zwischen dem Stutzen 15 und dem Auslaßstut­ zen 13 stellt eine Verbindung zur zweiten Kammer 6 her. Im Fortsatz 18 ist eine seitliche Öffnung 21 vorgese­ hen, durch die Öl, das sich in der ersten Kammer 5 an­ sammelt, durch den Einlaß 10 abfließen kann.

Im Betrieb tritt gasförmiges Kältemittel durch den Ein­ laß 10 ein, durchströmt den Drosselkanal 14 von der er­ sten Kammer 5 zur zweiten Kammer 6 und gelangt dann durch den Auslaßstutzen 13 zum Auslaß 12, der mit dem Zylinderkopf eines nicht näher dargestellten Verdich­ ters verbunden ist.

Der zweite Abschnitt 17 des rohrförmigen Stutzens 15 weist in der Wand des Stutzens 15 eine schlitzartige Öffnung 22 auf, die bis zur Bodenwand der zweiten Kam­ mer 6 reicht, die durch den Einsatz 4 gebildet ist. Wie aus der Fig. 1 zu erkennen ist, weist die schlitzartige Öffnung 22 in Umfangsrichtung des Drosselkanals 14 nur eine relativ geringe Breite auf. Dafür weist die schlitzartige Öffnung 22 eine relativ große Höhe auf, die praktisch der Länge des zweiten Abschnitts 17 des rohrförmigen Stutzens 15 entspricht. Die schlitzartige Öffnung 22 beginnt also am oberen Ende des rohrförmigen Stutzens 15 und reicht bis zur Bodenwand des Einsatzes 4.

Die schlitzartige Öffnung 22 öffnet sich aber nicht un­ mittelbar in die zweite Kammer 6, sondern sie mündet in einen Zweigkanal 23, der im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie die schlitzartige Öffnung 22 aufweist. Der Zweigkanal 23 ist sozusagen durch eine Exkursion der schlitzartigen Öffnung 22 gebildet. Er weist eine Länge l auf, die im wesentlichen seiner Höhe h ent­ spricht. Auch der Zweigkanal 23 ist an dem oberen Ende des rohrförmigen Stutzens 5 zur zweiten Kammer 6 hin offen.

Der Zweigkanal 23 ist auf einer Seite begrenzt durch die Außenwand des rohrförmigen Stutzens 15 und auf der anderen Seite durch eine äußere Begrenzungswand 24, die im wesentlichen parallel zur Außenwand des rohrförmigen Stutzens 15 geführt ist. Dadurch ist der Zweigkanal ge­ krümmt oder bogenförmig geführt.

Der Zweigkanal 23 wird, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist, an seiner Unterseite durch den Einsatz 4 begrenzt. Gegebenenfalls kann die Bodenwand des Einsatzes 4 noch eine Stufe 25 aufweisen, um einen etwas tiefer gelege­ nen Boden zu schaffen. Öl, das sich in der zweiten Kam­ mer 6 ansammelt, kann dann durch den Ausgang 26 des Zweigkanals 23 in den Zweigkanal 23 eintreten und auf dem Boden des Zweigkanals 23 zur schlitzartigen Öffnung 22 fließen. Dort kann es dann in den Drosselkanal 14 eintreten und über den Einlaß 10 aus dem Saugschall­ dämpfer austreten. Hierdurch wird ein Auffüllen der zweiten Kammer 6 mit Öl verhindert, das durch das gas­ förmige Kältemittel mitgerissen wird. Ohne die schlitz­ artige Öffnung 22 und den Zweigkanal 23 wäre dies der Fall. Eine Ausführung nur mit der schlitzartigen Öff­ nung 22 aber ohne Zweigkanal 23 würde zwar den ge­ wünschten Ölabfluß sicherstellen, die akustische Dämp­ fungswirkung wäre aber nur sehr gering. Mit der darge­ stellten Ausbildung erreicht man ein Dämpfungsverhal­ ten, das annähernd dem Dämpfungsverhalten eines Dros­ selkanals 14 mit der Länge des rohrförmigen Stutzens entspricht. Aufgrund des bogenförmig geführten Zweigka­ nals 23 ist aber der Ölabfluß aus der zweiten Kammer 6 nach wie vor möglich. Darüber hinaus wird der Dros­ selkanal 14 durch den Zweigkanal 23 thermisch von den etwas wärmeren Gehäusewänden abgeschirmt, so daß das nachströmende kalte Kältemittel in geringerem Maße er­ wärmt wird und weniger Wärmeenergie aufnimmt. Das wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad des Verdichters aus.

Da die Begrenzungswand 24 parallel zu der äußeren Um­ fangswand des rohrförmigen Stutzens 15 geführt ist, er­ gibt sich eine besonders platzsparende Bauweise, die der zweiten Kammer 6 möglichst wenig Volumen entzieht. Gleichzeitig mündet die seitliche Öffnung des Zweigka­ nals 23 an der am tiefsten liegenden Stelle des Einsat­ zes 4, wodurch ein Abfließen des gesamten in der zwei­ ten Kammer 6 angesammelten Öls ermöglicht wird. Auch ergibt sich aufgrund der gekrümmten Form der Begren­ zungswand 24 eine mechanisch steifere Struktur, deren höhere Eigenfrequenz in einem unkritischen Bereich liegt. Auch das zur Herstellung des Einsatzes 4 verwen­ dete Werkzeug, z. B. eine Spritzgußform, erhält eine ho­ he Steifigkeit und damit eine hohe Standzeit.

Fig. 4 zeigt in Gegenüberstellung zwei Kurven, in denen die Dämpfung LD in dB aufgetragen ist für den darge­ stellten Saugschalldämpfer 1 (Kurve B) gegenüber einem bekannten Saugschalldämpfer nach DE 199 23 734 C2 (Kurve A)-. Auf der Abszisse ist die Frequenz in Hz auf­ getragen, während die Dämpfung LD in dB auf der Ordina­ te aufgetragen ist. Hierbei hat der Zweigkanal 23 eine Länge und eine Breite von etwa 18 mm, während die Dic­ ke, d. h. die Entfernung zwischen der Begrenzungswand 24 und der Wand des rohrförmigen Stutzens 15 etwa 2 mm be­ trägt. Der Durchmesser des Drosselkanals 14 beträgt et­ wa 7 mm. Es ist klar zu erkennen, daß die Kurve B im Frequenzbereich von etwa 400 Hz bis etwa 800 Hz, in dem die ersten Hohlraumresonanzen der Verdichterkapsel lie­ gen, wesentlich besser ist. Mit dem Saugschalldämpfer ist also ein wesentlich leiserer Betrieb eines Kälte­ mittelverdichters möglich.

Claims (12)

1. Saugschalldämpfer für einen hermetisch gekapselten Verdichter mit einem Gehäuse, das mindestens eine erste und eine zweite durch eine Zwischenwand von­ einander getrennte Kammern aufweist, die durch ei­ nen Drosselkanal miteinander verbunden sind, der von der ersten zur zweiten Kammer hin durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (14) eine seitliche Öffnung (22) aufweist, die über einen Zweigkanal (23) in eine Kammer (6) mündet.

2. Saugschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zweigkanal (23) in die zweite Kammer (6) mündet.

3. Saugschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (14) einen rohrförmigen Abschnitt (17) in der zweiten Kammer (6) aufweist, in dem die Öffnung (22) angeordnet ist.

4. Saugschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (22) schlitzartig ausgebildet ist und der Zweigkanal (23) entlang seiner Länge einen schlitzartigen Querschnitt aufweist.

5. Saugschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (22) am Bo­ den der Kammer (6) mündet.

6. Saugschalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zweigkanal (23) durch den Boden der Kammer (6) begrenzt ist.

7. Saugschalldämpfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (22) am tiefsten Punkt der Kammer (6) angeordnet ist.

8. Saugschalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (l) des Zweigkanals (23) im wesentlichen der Höhe (h) des Zweigkanals (23) entspricht.

9. Saugschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweigkanal (23) bo­ genförmig geführt ist.

10. Saugschalldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zweigkanal (23) im wesentlichen parallel zur Umfangswand des Drosselkanals (14) verläuft.

11. Saugschalldämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangswand des Drosselkanals (14) eine Begrenzungswand des Zweigkanals bildet.

12. Saugschalldämpfer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweigkanal (23) stirnseitig offen ist.