DE10142540A1

DE10142540A1 - Tumble disk compressor, for a vehicle air conditioning system, has an oil separator or filter at the pressure chamber or the connecting path to the suction chamber to increase the working life

Info

Publication number: DE10142540A1
Application number: DE2001142540
Authority: DE
Inventors: Christoph Loy; Heiko Droese; Klaus Gebauer; Thomas Reske; Harry Nissen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-20

Abstract

The tumble disk compressor, with a variable stroke volume, has a crank chamber (11) with a tumble disk (30) which swings on a drive shaft (28). The assembly has a suction chamber (14), a pressure chamber (16) and a connecting path (31) between the crank chamber and the suction chamber, and a connecting channel (24) between the pressure chamber and the crank chamber. An oil separator is in the pressure chamber and/or the connecting path, or a filter unit (32) is at one end of the connecting path.

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5. The invention relates to a swash plate compressor according to the preambles of Claims 1 and 5.

Taumelscheibenkompressoren mit regelbarem Hubvolumen finden vielfachen Einsatz in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge. Hierbei wird die Antriebswelle des Taumelscheibenkompressors (im folgenden: Kompressor) an die Antriebswelle des Verbrennungsmotors gekoppelt. Die Regelung der Leistung des Kompressors geschieht über eine Veränderung des Hubvolumens. Hierzu ist die Taumelscheibe schwenkbar auf der Antriebswelle des Kompressors gehalten, so dass der Hub der Kolben über die Einstellung des Kippwinkels geregelt werden kann. Die Beeinflussung des Kippwinkels der Taumelscheibe erfolgt mittels einer Veränderung des Innendrucks der Kurbelkammer. Hierzu ist die Kurbelkammer zumeist mittels einer Bohrung mit der sich im Zylinderkopf befindlichen Druckkammer verbunden. Die Regelung des Kurbelkammerdrucks geschieht dann über eine weitere Bohrung, die die Kurbelkammer mit der sich ebenfalls im Zylinderkopf befindlichen Saugkammer verbindet, wobei innerhalb dieser Bohrung ein Regelventil eingebaut ist. Swash plate compressors with adjustable stroke volume are widely used in Air conditioning systems for motor vehicles. Here, the drive shaft of the Swashplate compressor (hereinafter: compressor) to the drive shaft of the Internal combustion engine coupled. The regulation of the performance of the compressor happens about a change in the stroke volume. For this purpose, the swashplate can be swiveled up the drive shaft of the compressor, so that the stroke of the pistons over the Adjustment of the tilt angle can be regulated. Influencing the tilt angle the swashplate is made by changing the internal pressure of the crank chamber. For this purpose, the crank chamber is usually by means of a hole with which is in the cylinder head located pressure chamber connected. The regulation of the crank chamber pressure happens then through another hole that the crank chamber is also in the Cylinder head located suction chamber connects, being within this bore Control valve is installed.

Die Schmierung des Kompressors wird zumeist dadurch bewirkt, dass dem angesaugten Gas (in modernen Klimaanlagen zumeist CO₂) Schmieröl beigefügt wird, welches dann in die Zylinder eingesaugt und über die oben beschriebenen Wege im gesamten Kompressor verteilt wird. The compressor is usually lubricated by adding lubricating oil to the sucked gas (mostly CO ₂ in modern air conditioning systems), which is then sucked into the cylinders and distributed throughout the compressor via the routes described above.

Wie oben bereits dargestellt, stehen Saugkammer und Druckkammer, Zylinder und Kurbelkammer und somit auch der Rest der Klimaanlage, also insbesondere Verdampfer und Wärmetauscher mittelbar oder unmittelbar miteinander in Verbindung. Dies hat zur Folge, dass es grundsätzlich möglich ist, dass Schmieröl, Späne und Abrieb aus dem Kompressor in andere Bereiche der Klimaanlage gelangen können. Dies ist natürlich unerwünscht, da diese Stoffe in anderen Bereichen der Klimaanlage zu Beschädigungen, Verschmutzungen oder Verstopfungen führen können. Weiterhin ist ein Abfluss des Schmiermittels aus dem Kompressor nicht erwünscht, da dadurch die Gefahr einer zu geringen Schmierung besteht, was zu einer dauerhaften Beschädigung des Kompressors führen kann. As already shown above, there are suction chamber and pressure chamber, cylinder and Crank chamber and thus the rest of the air conditioning system, in particular evaporator and heat exchanger directly or indirectly in connection. This has to Consequence that it is possible that lubricating oil, chips and abrasion from the Compressor can get into other areas of the air conditioning system. This is natural undesirable, as these substances damage other areas of the air conditioning system, Can cause contamination or blockages. There is also an outflow of the Lubricant from the compressor is not desirable as this increases the risk of low lubrication, resulting in permanent damage to the compressor can lead.

In der DE 199 07 492 A1 wird ein Taumelscheibenkompressor mit konstantem Hubvolumen vorgeschlagen, bei dem zwischen den Zylindern und dem Gasauslass ein Ölabscheider angeordnet ist. Das dort gesammelte Öl wird über eine intermittierende Ölzuführungseinrichtung dem Kurbelgehäuse zugeführt. DE 199 07 492 A1 describes a swash plate compressor with a constant Stroke volume suggested that one between the cylinders and the gas outlet Oil separator is arranged. The oil collected there is intermittent Oil supply device supplied to the crankcase.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Taumelscheibenkompressor mit veränderbarem Hubvolumen dahingehend weiterzubilden, dass eine Beschädigung oder Verschmutzung von Komponenten einer Klimaanlage durch Schmieröl oder Abrieb des Kompressors verhindert wird. Insbesondere soll die erfindungsgemäße Verbesserung auch in Kompressoren für CO₂- Klimaanlagen einsetzbar sein. Starting from this prior art, it is an object of the invention to develop a swash plate compressor with a variable stroke volume in such a way that damage or contamination of components of an air conditioning system by lubricating oil or abrasion of the compressor is prevented. In particular, the improvement according to the invention should also be usable in compressors for CO ₂ air conditioning systems.

Diese Aufgabe wird mit einem Taumelscheibenkompressor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erfüllt. This task is done with a swash plate compressor with the features of Claim 1 and / or with the features of claim 5.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es einen Taumelscheibenkompressor mit veränderlichem Volumen dahingehend weiterzubilden, dass eine Schmierung immer zuverlässig gewährleistet wird. Another object of the invention is to provide a swash plate compressor variable volume in such a way that lubrication always is reliably guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch einen Taumelscheibenkompressor mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erfüllt. This task is carried out by a swash plate compressor with the characteristics of Claim 5 met.

Erfindungsgemäß werden Elemente in den Kompressor integriert, die verhindern, dass Öl, Schmutz oder Abrieb aus dem Kurbelgehäuse oder den Zylindern in den Kältemittelkreislauf gelangen können. According to the invention, elements are integrated into the compressor that prevent oil, Dirt or abrasion from the crankcase or cylinders in the Refrigerant circuit can get.

Ein Ölabscheider nach den Ansprüchen 5 bis 7 kann weiterhin als Pulsationskammer dienen, welche Druckstöße der Kolben abfängt, so dass die sich an den Kompressor anschließende Druckleitung vor solchen Druckstößen geschützt wird. Weiterhin kann ein solcher Ölabscheider auch als Schalldämpfer dienen. Hierfür ist insbesondere auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 7 geeignet. An oil separator according to claims 5 to 7 can also serve as a pulsation chamber serve what pressure surges the piston absorbs, so that the compressors subsequent pressure line is protected from such pressure surges. Furthermore, a such oil separators also serve as silencers. There is also one for this Design according to claim 7 suitable.

Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Advantageous embodiments result from the further subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described using exemplary embodiments with reference to the Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 Einen Taumelscheibenkompressor im Querschnitt, Fig. 1 a swash plate type compressor in cross-section,

Fig. 2 einen schematisierten Querschnitt durch ein Filterelement. Fig. 2 shows a schematic cross section through a filter element.

Fig. 1 zeigt einen Taumelscheibenkompressor mit regelbarem Hubvolumen. Die Antriebswelle 28 erstreckt sich durch die Wellendichtung 26 in das Gehäuse 10 des Taumelscheibenkompressors hinein. Auf der Antriebswelle 28 ist die Taumelscheibe 30 verschwenkbar angeordnet. Zur kontrollierten Verschwenkung und damit zur Regelung des Hubvolumens ist der Kurbelgehäuse-Innendruck regelbar. Der Druck innerhalb des Kurbelgehäuses liegt hierbei zwischen dem in der Saugkammer 14 herrschenden Niederdruck und dem in der Druckkammer 16 herrschenden Hochdruck. Fig. 1 shows a swash plate compressor with adjustable stroke volume. The drive shaft 28 extends through the shaft seal 26 into the housing 10 of the swash plate compressor. The swash plate 30 is pivotably arranged on the drive shaft 28 . The crankcase internal pressure can be regulated for controlled pivoting and thus for regulating the stroke volume. The pressure within the crankcase is between the low pressure prevailing in the suction chamber 14 and the high pressure prevailing in the pressure chamber 16 .

Zur Erzeugung und Regelung des Kurbelkammerdrucks ist die Kurbelkammer mittels eines Verbindungskanals 24 mit der Druckkammer 16 und mittels des Verbindungswegs 31 mit der Saugkammer 14 verbunden. Im Verbindungsweg 31 ist das Regelventil 40 angeordnet, mittels dessen der Kopplungsgrad zwischen Kurbelkammer 11 und Saugkammer 14 geregelt werden kann. Die erfindungsgemäßen Verbesserungen betreffen die Verbindung zwischen Kurbelkammer 11 und Saugkammer 14 und zwischen Druckkammer 16 und Kurbelkammer 11. To generate and control the crank chamber pressure, the crank chamber is connected to the pressure chamber 16 by means of a connecting channel 24 and to the suction chamber 14 by means of the connecting path 31 . The control valve 40 is arranged in the connecting path 31 , by means of which the degree of coupling between the crank chamber 11 and the suction chamber 14 can be regulated. The improvements according to the invention relate to the connection between crank chamber 11 and suction chamber 14 and between pressure chamber 16 and crank chamber 11 .

Die Druckkammer 16 ist im Zylinderkopf 12 angeordnet und befindet sich zwischen den Zylindern 19 und dem Kältemittelauslass 17. Vor dem Kältemittelauslass 17 ist ein Metallgewebe 18 angeordnet, in dem von der Kolben-Zylindereinheit kommendes Öl abgeschieden wird, so dass es nicht über den Kältemittelauslass 17 in nachgeordnete Bauteile, also beispielsweise einen Wärmetauscher, gelangen kann. The pressure chamber 16 is arranged in the cylinder head 12 and is located between the cylinders 19 and the refrigerant outlet 17 . A metal fabric 18 is arranged in front of the refrigerant outlet 17 , in which oil coming from the piston-cylinder unit is separated, so that it cannot reach downstream components, for example a heat exchanger, via the refrigerant outlet 17 .

Das abgeschiedene Öl sammelt sich im Ölsammelraum 20, welcher sich im unteren Bereich der Druckkammer 16 befindet. Vom Ölsammelraum 20 erstreckt sich der Verbindungskanal 24 in Richtung der Kurbelkammer 11 und endet dort im Bereich der Wellendichtung 26. Das gesammelte Öl und auch Kältemittel verlassen die Druckkammer 16 durch die Düse 22 und gelangen somit in die Kurbelkammer 11. Dadurch, dass der Verbindungskanal 24 im Bereich der Wellendichtung 26 endet, wird eine gute Schmierung der Wellendichtung 26 erreicht. Der überwiegende Teil des Kältemittels verlässt die Druckkammer 16 durch den Kältemittelauslass 17 in Richtung des nachgeschalteten Wärmetauschers. The separated oil collects in the oil collecting space 20 , which is located in the lower region of the pressure chamber 16 . The connecting channel 24 extends from the oil collection chamber 20 in the direction of the crank chamber 11 and ends there in the region of the shaft seal 26 . The collected oil and also refrigerant leave the pressure chamber 16 through the nozzle 22 and thus reach the crank chamber 11 . Because the connecting channel 24 ends in the area of the shaft seal 26 , good lubrication of the shaft seal 26 is achieved. The majority of the refrigerant leaves the pressure chamber 16 through the refrigerant outlet 17 in the direction of the downstream heat exchanger.

Neben der Ölabscheidung hat die hier vorgeschlagene Anordnung den weiteren Vorteil, dass durch sie der Geräusch- und Pulsationspegel gesenkt wird. Dadurch, dass das aus den Zylindern unter hohem Druck kommende Kältemittel zunächst das Metallgewebe 18 passieren muss, bevor es in den weiteren Kältemittelkreislauf gelangt, werden die Druckspitzen "abgeschliffen", wodurch Druckstöße im Kreislauf abgemildert werden. Ein damit einhergehender Anstieg des Strömungswiderstandes und damit der Leistungsaufnahme des Kompressors wird dabei in Kauf genommen. In addition to oil separation, the arrangement proposed here has the further advantage that it reduces the noise and pulsation level. Because the refrigerant coming from the cylinders under high pressure first has to pass through the metal mesh 18 before it reaches the further refrigerant circuit, the pressure peaks are “ground off”, as a result of which pressure surges in the circuit are reduced. A concomitant increase in the flow resistance and thus the power consumption of the compressor is accepted.

Es können natürlich auch andere Arten von Ölabscheidern verwendet werden, beispielsweise Zyklonabscheider, Prallabscheider, Gravitationsabscheider usw. Of course, other types of oil separators can also be used, for example cyclone separators, impact separators, gravitational separators etc.

Die Regelung des Kurbelkammerdrucks geschieht mittels eines Verbindungswegs 31, der die Kurbelkammer 11 mit der Saugkammer 14 verbindet. Ein solcher Verbindungsweg 31 ist in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt, im allgemeinen ist dieser Verbindungsweg im Gehäuse 10 integriert. Im Verbindungsweg 31 ist ein Regelventil 40 angeordnet, mittels dessen der Gasmassenstrom geregelt werden kann, der von der Kurbelkammer 11 in die Saugkammer 14 abfließt. Am kurbelkammerseitigen Ende mündet der Verbindungsweg 31 in einem Filterelement 32, welches sich innerhalb der Kurbelkammer 11 befindet. The control of the crank chamber pressure takes place by means of a connecting path 31 , which connects the crank chamber 11 with the suction chamber 14 . Such a connecting path 31 is only shown schematically in FIG. 1, in general this connecting path is integrated in the housing 10 . A control valve 40 is arranged in the connecting path 31 , by means of which the gas mass flow can be regulated which flows from the crank chamber 11 into the suction chamber 14 . At the end on the crank chamber side, the connecting path 31 opens into a filter element 32 , which is located within the crank chamber 11 .

Das Filterelement 32 besteht aus einem hohlzylindrischen Filterkörper 34, welcher in seinen Wandungen Löcher aufweist, und einen auf den Filterkörper 34 aufgesteckten oder aufgeschraubten Filter 36 (siehe Fig. 2). Somit kann ein Verstopfen des Filters praktisch ausgeschlossen werden und der Filter kann bei Generalüberholung des Kompressors leicht ausgetauscht werden. The filter element 32 consists of a hollow cylindrical filter body 34 , which has holes in its walls, and a filter 36 which is plugged or screwed onto the filter body 34 (see FIG. 2). Clogging of the filter can practically be ruled out and the filter can be easily replaced when the compressor is overhauled.

Filterelement 32 und Ölabscheider können je nach Anwendungsfall auch alleine Anwendung in einem Taumelscheibenkompressor finden. Eine Kombination beider Elemente wird jedoch in vielen Anwendungsfällen zu einem besonders guten Ergebnis hinsichtlich des Schutzes der übrigen Komponenten der Klimaanlage führen. Depending on the application, filter element 32 and oil separator can also be used alone in a swash plate compressor. However, a combination of both elements will lead to a particularly good result with regard to the protection of the other components of the air conditioning system in many applications.

Insbesondere sind die vorgeschlagenen Bauelemente auch für die Druckverhältnisse, wie sie bei Taumelscheibenkompressoren, die in CO₂-Klimaanlagen eingesetzt werden, herrschen, gut geeignet. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Gehäuse
11 Kurbelkammer
12 Zylinderkopf
14 Saugkammer
16 Druckkammer
17 Kältemittelauslass
18 Metallgewebe
19 Zylinder
20 Ölsammelraum
24 Verbindungskanal
26 Wellendichtung
28 Antriebswelle
30 Taumelscheibe
31 Verbindungsweg
32 Filterelement
34 Filterkörper
36 Filter
40 Regelventil
In particular, the proposed components are also well suited to the pressure conditions which prevail in swash plate compressors which are used in CO ₂ air conditioning systems. REFERENCE SIGN LIST 10 housing
11 crank chamber
12 cylinder head
14 suction chamber
16 pressure chamber
17 Refrigerant outlet
18 metal mesh
19 cylinders
20 oil collecting space
24 connecting channel
26 shaft seal
28 drive shaft
30 swashplate
31 connection path
32 filter element
34 filter body
36 filters
40 control valve

Claims

1. swash plate compressor with variable stroke volume, in particular for installation in a vehicle air conditioning system, with a crank chamber ( 11 ) in which a swash plate ( 30 ) is arranged pivotably on a drive shaft ( 28 ), a suction chamber ( 14 ), a pressure chamber ( 16 ) and a connecting path ( 31 ) formed between the crank chamber ( 11 ) and suction chamber ( 14 ), characterized in that a filter ( 36 ) is arranged in the connecting path ( 31 ) or at one end of the connecting path .

2. Swash plate compressor according to claim 1, characterized in that a control valve ( 40 ) is arranged in the connecting path ( 31 ).

3. swash plate compressor according to claim 2, characterized in that the filter ( 36 ) with respect to the control valve ( 40 ) in or on the crankcase side portion of the connecting path ( 31 ).

4. Swash plate compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the filter ( 36 ) is located in the crank chamber ( 11 ).

5. swash plate compressor with variable stroke volume, in particular for installation in a vehicle air conditioning system, with a crank chamber ( 11 ), in which a swash plate ( 30 ) pivotably arranged on a drive shaft ( 28 ) is located, a suction chamber ( 14 ), a pressure chamber ( 16 ) and a connecting channel ( 24 ) formed between the pressure chamber ( 16 ) and the crank chamber ( 11 ), characterized in that an oil separator is arranged in the pressure chamber ( 16 ).

6. Swash plate compressor according to claim 5, characterized in that the connecting channel ( 24 ) ends in or on a shaft seal ( 26 ) which seals the drive shaft ( 28 ) to the outside.

7. Swash plate compressor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the oil separator has an element made of metal wool ( 18 ).