ITMI981753A1

ITMI981753A1 - Compressore

Info

Publication number: ITMI981753A1
Application number: IT98MI001753A
Authority: IT
Inventors: Jan Hinrichs; Volker Seipel
Original assignee: Luk Fahrzeug Hydraulik
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-01-28
Also published as: GB2333134A; IT1301956B1; DE19833604A1; US6026731A; FR2766877A1; GB9816380D0; ITMI981753A0; FR2766877B1; GB2333134B

Description

Descrizione di un'invenzione industriale avente per titolo :

"COMPRESSORE"

DESCRIZIONE

L'invenzione concerne un compressore, in particolare per l'impianto di condizionamento di un autoveicolo, dotato di un corpo e di una unità premente ovvero pompante disposta nel corpo e destinata ad aspirare e comprimere un mezzo frigorigeno.

Compressori del tipo qui considerato sono nella maggior parte dei casi denominati "compressori climatizzatori" e sono noti nella pratica nelle più diverse forme di realizzazione. Tali compressori comprendono .un corpo che racchiude una unità premente ovvero pompante azionata dall'esterno. L'unità pompante, realizzata ad esempio come pompa a pistoni assiali, comprende a sua volta almeno un pistone dotato di moto va e vieni in un blocco di cilindri. Usualmente un tale compressore é provvisto di più pistoni che nella rotazione di un disco oscillante vengono mossi avanti ed indietro nella direzione del loro asse longitudinale attraverso un disco accoglitore il quale é sopportato non girevole nel corpo.

I compressori climatizzatori delle più diverse costruzioni lavorano con un mezzo frigorigeno, la scelta diviene di giorno in giorno sempre più problematica sotto il profilo ecologico. Oggigiorno si utilizza prevalentemente il mezzo frigorigeno R134a, anche se frattanto nei confronti di questo mezzo frigorigeno sussistono notevolissime perplessità sotto il profilo ecologico.

I compressori noti nella pratica e lavoranti con il mezzo frigorigeno R134a presentano un corpo usualmente fatto di materiali di alluminio presentante spessori di parete di circa 3-5 mm per una prestabilita pressione di scoppio massima di 8 Mpa.

I compressori climatizzatori noti nella pratica hanno tuttavia dei problemi poiché in misura crescente viene richiesto un mezzo frigorigeno che sia ecologico al 100%. Con la crescente coscienza ecologica degli acquirenti di autoveicoli questa esigenza si pone sempre più in prima linea.

Qualora il compressore climatizzatore sia destinato all'impiego negli autoveicoli vengono oltre a ciò richieste, anch'esse in misura crescente, dimensioni costruttive più ridotte. Nei noti compressori non é tuttavia praticamente possibile ridurre ulteriormente le dimensioni poiché si deve realizzare una determinata presenza termica o frigorifero del sistema climatizzatore e quindi una corrispondente portata ovvero una corrispondente corrente di mezzo frigorigeno, cosa ché a sua volta determina la dimensione costruttiva minima.

All'invenzione spetta pertanto il compito di indicare un compressore adatto all'impiego in un impianto di climatizzazione di una autovettura, le cui dimensioni siano riducibili rispetto a quelle dei compressori finora noti, senza con ciò ridurre il grado di compressione. Deve essere possibile inoltre l'impiego di un mezzo frigorigeno ineccepibile sotto il profilo ecologico.

Il compressore dell'invenzione risolve tale compito attraverso le caratteristiche della rivendicazione 1. In base a tale rivendicazione un compressore del tipo inizialmente indicato é caratterizzato da ciò che il corpo é prodotto da un materiale altamente resistente e come mezzo frigorigeno serve un gas che presenta già in condizioni di aspirazione una elevata densità.

Si é inventivamente riconosciuto che al mezzo frigorigeno compete un significato assai particolare non solo sotto il profilo ecologico ma anche in relazione alle dimensioni da ridurre del compressore. In un modo ulteriormente inventivo é stato infatti riconosciuto che il mezzo frigorigeno può trasportare più calore con densità crescente già in condizioni di aspirazione. A parità di portata di massa il volume di gas da movimentare risulta con ciò minore conché, a sua volta, si possono ridurre le sezioni dei condotti ovvero i percorsi della corrente. Di conseguenza, con l'adozione di un tale mezzo frigorigeno é fondamentalmente possibile ridurre nel loro complesso le dimensioni del compressore.

Utilizzando un materiale ad alta resistenza per il corpo del compressore é senz'altro possibile sopportare le elevate pressioni necessarie o presentantesi con un mezzo frigorigeno che già in condizioni di aspirazione presenta una elevata densità. Si possono cosi realizzare senza difficoltà pressioni di scoppio sino a 30 Mpa con temperature di uscita comprese nell'intervallo di circa 160°C-170°C senza dover aumentare nel loro complesso gli spessori di parete del corpo del compressore a spese delle dimensioni costruttive.

Nell'ambito di una realizzazione particolarmente semplice del corpo, esso potrebbe essere realizzato in un acciaio ad alta resistenza, conché in virtù delle sue proprietà meccaniche il volume costruttivo é riducibile di circa il 10% rispetto ad un corpo di alluminio. Inoltre un corpo di acciaio consente costi di produzione più bassi rispetto ad un corpo di alluminio, cosa, non ultima, che é riconducibile ad una produzione più semplice e ad un costo più favorevole del materiale. Inoltre la minor conducibilità termica dell'acciaio rispetto all'alluminio porta ad un miglioramento del rendimento del compressore ciò per il fatto che si ha una minore trasmissione termica dal lato di mandata a quello di aspirazione del corpo del compressore.

Sarebbe pure possibile, nell'ambito di una realizzazione alternativa, produrre il corpo in un altro materiale ad alta resistenza, ad esempio da una lega di bronzo o da titanio. Si possono adottare altri materiali a condizione che tutte le parti del compressore presentino all'incirca la stessa dilatazione termica in modo che non si presentino tolleranze dipendenti dalla temperatura, quali ad esempio del gioco dei supporti o simile. Inoltre si deve tener conto di una conducibilità termica minore rispetto all'alluminio cosa che già di per sé favorisce ovvero migliora il rendimento del compressore.

A favore delle proprietà di alta resistenza del materiale si possono pure adottare materiali irrobustiti da fibre o materiali compositi. Nel caso di impiego di materiali irrobustiti da fibre queste possono essere introdotte in modo continuo nel materiale. Con un adatto irrobustimento mediante le fibre e con adeguato orientamento delle fibre stesse al fine di un assorbimento ottimale delle forze é possibile ridurre in modo sostanziale lo spessore del corpo e precisamente nei confronti dei materiali usuali privi di corrispondente rinforzo mediante fibre.

Fondamentalmente i materiali ad alta resistenza qui utilizzabili devono presentare un limite di dilatazione o stiramento di almeno 500/mm2 ovvero un limite di rottura di almeno 700 N/mm2 - 800 N/mmz. Ideale sarebbe un limite di dilatazione del materiale del corpo compreso nell'intervallo tra 700 N/mm2 e 800 N/mm2, dovendosi anche consentire la lavorabilità. Il corpo dovrebbe·inoltre resistere anche a pressioni di scoppio estremamente elevate sino a circa 30 Mpa con spessore di parete minime possibili.

Sotto il profilo della lavorazione in particolare nel caso di un corpo in acciaio, questi potrebbe essere sostanzialmente ottenuto mediante fusione. E' fondamentalmente possibile produrre il corpo per imbutitura, deformazione a freddo ovvero mediante estensione a freddo. Determinante é in tali casi la scelta del materiale.

In particolare, nell'impiego di acciaio ad alta resistenza come materiale del corpo rappresenta un ulteriore vantaggio adottare misure per impedire corrosioni sulle parti esterne ovvero sulle superfici esterne delle parti costitutive del corpo. Si potrebbe direttamente applicare sulla superficie esterna del corpo una protezione da corrosione, e precisamente, ad esempio, sotto forma di un rivestimento almeno notevolmente resistente alle temperature .

Già in precedenza é stato sottolineato che nel caso delle caratteristiche qui in prima linea esposte - materiali del corpo ad alta resistenza e gas presentante una elevata densità in condizioni di aspirazione - trattasi di una raffinata combinazione di caratteristiche per la diretta riduzione delle dimensioni costruttive ovvero del volume costruttivo del compressore E' particolarmente vantaggioso per quanto riguarda il mezzo frigorigeno da utilizzare che si tratti di un gas inerte cioè di un gas che impedisce una reazione indesiderata di materiali nell'atmosfera, cioè di un gas non velenoso. Corrispondentemente potrebbe trattarsi anche di un mezzo frigorigeno costituito da una miscela di gas inerti, così ad esempio di una miscela di gas inerti a base di C02.

In modo particolarmente vantaggioso si adatta come mezzo frigorigeno il gas inerte C02 conché si ottengono elevate pressioni all'interno del compressore.

In contrapposizione ai mezzi frigorigeni usuali si verifica solo raramente una liquefazione nella parte ad alta pressione utilizzando C02. Il C02 é disponibile quasi illimitatamente, non é velenoso, non é combustibile ed inoltre non da luogo a residui o a danni all'ambiente.

Con una pressione di aspirazione di 30 bar si potrebbe ottenere una pressione di mandata di circa B0 bar; in virtù della densità relativamente elevata del C02 é realizzabile rispetto-ai mezzi frigorigeni usuali una potenza termico ovvero frigorigeno estremamente elevata del sistema di climatizzazione a parità di portata di massa. Infine, il volume del mezzo frigorigeno da movimentare é riducibile a parità di potenza, conché a parità di potenza a richiesta si ha una dimensione minore del compressore.

Sussistono diverse possibilità di realizzare e migliorare gli insegnamenti della presente invenzione in modo vantaggioso. In relazione si rimanda da un lato alle rivendicazioni subordinate alla rivendicazione 1 e dall'altro alla seguente spiegazione di un esempio di realizzazione dell'invenzione fatta in base al disegno. In combinazione con le spiegazioni relative all'esempio preferito di realizzazione dell'invenzione sulla base del disegno vengono illustrati anche realizzazioni ed ulteriori sviluppi in generale preferiti dell'insegnamento.

Nel disegno l'unica figura mostra in una elevazione laterale sezionata un esempio di realizzazione di un compressore secondo l'invenzione.

L'esempio di realizzazione riprodotto esclusivamente come esempio nell'unica figura si riferisce ad un compressore a pistoni assiali in cui l'unità premente 1, qui non dettagliatamente descritta, é disposta in un corpo 2. Il corpo 2 comprende sostanzialmente due parti 3, 4, ove la parte 3 dell'involucro forma una cosiddetta camera di azionamento 5 in cui é disposta l'unità premente 1.

L'unità premente 1 viene ad esempio azionata da un motore a combustione attraverso una puleggia 6. L'azionamento avviene da li attraverso un albero di comando 7 che ruota attorno ad un asse 8. L'albero di azionamento 7 é sopportato girevole nel corpo 2 nella zona della puleggia 6.

Per l'azionamento dei pistoni 9 é previsto un disco oscillante 10 che agisce attraverso supporti 11 su un disco di accoglimento 12 sopportato non girevole nel corpo 2. Il disco di accoglimento 12 é accoppiato attraverso uno stelo 13 con il o i pistoni 9. Corrispondentemente a questa disposizione, il pistone 9 si muove avanti e indietro nella direzione del suo asse longitudinale attraverso il disco di accoglimento 12 per una rotazione del disco oscillante 10, l'esempio di realizzazione qui riprodotto comprendendo più pistoni 9.

Secondo l'invenzione, il corpo 2 ovvero le sue parti 3, 4 sono realizzate in un materiale ad alta resistenza e precisamente, in questo caso, in acciaio ad alta resistenza. Come mezzo frigorigeno é previsto un gas inerte, precisamente C02. Mediante questa combinazione di caratteristiche é possibile ridurre nel loro complesso le dimensioni costruttive del compressore, consentendo un sufficiente potenza del compressore come é stato illustrato nella parte introduttiva della descrizione.

E' da rilevare, in chiusura, che l'esempio di realizzazione precedente citato esclusivamente a titolo di esempio, chiarisce esclusivamente l'insegnamento dell'invenzione che non é tuttavia limitato all'esempio di realizzazione.

LEGENDA

1. Unità premente

2. Corpo

3. Parte del corpo (cilindrica)

4. Parte del corpo (chiusura di testata)

5. Camera di azionamento (nella parte 3 del corpo 6. Puleggia

7. Albero di azionamento

8. Asse di rotazione (dell'albero di azionamento) 9. Pistone

10. Disco oscillante

11. Supporto

12. Disco di accoglimento

13. Stelo

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Compressore in particolare per l'impianto di condizionamento di un autoveicolo, dotato di corpo (2) e di una unità premente (1) disposta nel corpo (2) per aspirare e comprimere un mezzo frigorigeno, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é prodotto in un materiale ad alta resistenza e come mezzo frigorigeno serve un gas presentante, già in condizioni di aspirazione, una elevata densità.
2. Compressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (1) é sostanzialmente fabbricato in acciaio.
3. Compressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é sostanzialmente fabbricato in una lega di bronzo.
4. Compressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é sostanzialmente fabbricato in titanio.
5. Compressore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é sostanzialmente fabbricato in un materiale irrobustito da fibre .
6. Compressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é fabbricato in un materiale composito.
7. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che il limite di dilatazione del materiale del corpo supera 500 N/mm<2>.
8. Compressore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il limite di dilatazione del materiale del corpo é compreso nell'intervallo tra 700 N/mm<2 >e 800 N/mm<2>.
9. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é sostanzialmente prodotto per fusione.
10. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) é ottenuto per imbutitura.
11. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che il corpo é ottenuto per deformazione a freddo e/o a caldo .
12. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che l'involucro (2) é ottenuto mediante estrusione a freddo .
13. Compressore secondo una delle rivendicazioni 1-12, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) presenta un mantello di materiale ad alta resistenza ed un rivestimento interno a parete sottile a tenuta dì olio e gas.
14. Compressore secondo la rivendicazione 13 caratterizzato dal fatto che il rivestimento interno é di alluminio.
15. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14, caratterizzato dal fatto che il corpo (2) presenta sulla superficie esterna una protezione da corrosione.
16. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15, caratterizzato dal fatto che il mezzo frigorigeno é un gas inerte.
17. Compressore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15, caratterizzato dal fatto che il mezzo frigorigeno é una miscela di gas inerti.
18. Compressore secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che il mezzo frigorigeno é una miscela di gas inerti contenente C02.
19. Compressore secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che il mezzo frigorigeno é CO2.