AT514199B1 - Verstelleinrichtung für einen Verstellkolben eines variablen Zuschaltraumes eines Kolbenkompressors - Google Patents

Abstract

Um eine kontinuierliche Verstellung des variablen Zuschaltraumes (1) eines Kolbenkompressors (15) zu ermöglichen ist als Verstelleinrichtung (7) ein Gewindespindeltrieb mit einer Gewindespindelmutter (10) und einer Gewindespindel (9) vorgesehen, wobei die Gewindespindelmutter (10) als Kunststoffmutter (20) mit Innengewinde (24) ausgeführt ist, die Kunststoffmutter (20) mit einem Außengewinde (23) an einem Innengewinde (22) eines Mutterträgers (21) der Gewindespindelmutter (10) angeordnet ist und die Gewindehöhe (y) des Innengewindes (22) des Mutterträgers (21) und die Gewindehöhe (x) des Außengewindes (25) der Gewindespindel (9) jeweils mit 50 bis 80% der radialen Dicke (d) der Kunststoffmutter (20) ausgeführt ist und die Kunststoffdicke zumindest im Bereich der Gewindeflanken (26) des Innengewindes (24) der Kunststoffmutter (20) zumindest 15% der Gewindesteigung (z1) des Innengewindes (24) beträgt.

Description

österreichisches Patentamt AT514199B1 2014-11-15

Beschreibung

VERSTELLEINRICHTUNG FÜR EINEN VERSTELLKOLBEN EINES VARIABLEN ZUSCHALTRAUMES EINES KOLBENKOMPRESSORS

[0001] Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für einen Verstellkolben eines variablen Zuschaltraumes eines Kolbenkompressors mit einer Gewindespindel, wobei die Gewindespindel mit einem Außengewinde in ein Innengewinde einer Gewindespindelmutter eingeschraubt ist und entweder die Gewindespindel oder die Gewindespindelmutter axial beweglich angeordnet ist und die axial bewegliche Gewindespindelmutter oder die axial bewegliche Gewindespindel mit dem Verstellkolben verbunden ist, sowie einen Kolbenkompressor mit einer solchen Verstelleinrichtung.

[0002] Die Regelung der Kapazität eines Kolbenkompressors mittels variablen Zuschaltraums ist ein einfaches und altbewährtes Prinzip. Durch den verstellbaren Zuschaltraum wird der Schadraum des Kolbenkompressors verkleinert oder vergrößert. Je nach Größe des Zuschaltraumes (und damit des Schadraumes) wird die Druckanstiegs- und Abnahmerate des Kolbenkompressors verflacht und die Menge des geförderten Gases reduziert. Diese Form der Regelung ist kaum verlustbehaftet und wird neben einer Mengenregelung bei kleinen und mittleren Kolbenkompressoren auch gerne verwendet, um den Betriebspunkt des Kolbenkompressors auf dessen Antrieb abzustimmen.

[0003] Kolbenkompressoren mit variablem Zuschaltraum sind z.B. aus der US 1,586,278 A oder der US 8,430,646 B2 bekannt. Dabei wird ein Verstellkolben im Zuschaltraum, der mit dem Zylinderraum in Verbindung steht, axial verschoben, um den Schadraum des Kolbenkompressors zu verstellen. Die Verstellung erfolgt manuell, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch, z.B. mittels eines Elektromotors. Die Verstellung des Verstellkolbens erfolgt durch einen Gewindespindeltrieb, bei dem eine Gewindespindel durch den Antrieb verdreht wird. Auf der Gewindespindel ist entweder eine axial verschiebbare, mit dem Verstellkolben verbundene Gewindemutter (US 1,586,278 A) angeordnet, oder die Gewindespindel ist mit dem Verstellkolben verbunden und in einer ortsfesten Bohrung mit Innengewinde angeordnet (US 8,430,646 B2). Weiters ist es bekannt, den Raum hinter dem Verstellkolben zu entlüften, um einen Druckanstieg darin zu verhindern, was die notwendige Verstellkraft erhöhen würde. Außerdem kann es durch den hinter dem Verstellkolben eingesperrten Gasdruck zu einer Kraftumkehr kommen, wodurch es durch das Hin- und Herschlagen im Gewinde zu erhöhtem Verschleiß in der Gewindespindel kommt.

[0004] Die bekannten Zuschalträume erlauben jedoch nur eine Verstellung des Schadraumes von Zeit zu Zeit. Zwischen Verstellvorgängen, wird der Verstellantrieb (Gewindespindel) mechanisch gesperrt, um ein unerwünschtes Verstellen des Schadraumes zu verhindern. In der US 8,430,646 B2 erfolgt das z.B. durch eine hydraulische Klemmmutter, die die Gewindespindel gegen Verdrehung fixiert.

[0005] Ein Grund dafür ist in der hohen pulsierenden Belastung des Gewindespindeltriebes während der Verstellung zu finden. Aufgrund der Funktionsweise eines Kolbenkompressors schwankt der Arbeitsdruck rasch zwischen Saugdruck und maximalem Kompressionsdruck, was zu einer hochfrequenten, pulsierenden Last auf den Gewindespindelantrieb führt. Ein herkömmlicher Gewindespindelantrieb ist für solche stark pulsierende Lasten, zwischen einer niedrigen (bei Saugdruck) und einer hohen Last (bei maximalen Kompressionsdruck), nicht geeignet und würde in kürzester Zeit Versagen. Insbesondere eine metallische Gewindespindel in Kombination mit einer metallischen Gewindemutter würde sehr rasch versagen, da es aufgrund der entstehenden hohen Flächenpressung an den Kontaktstellen zu Mikrokaltverschweißungen kommen würde, welche in Kombination mit der Relativbewegung der beiden Flächen zueinander zu erhöhter Reibung, Wärmeentwicklung und vor allem Verschleiß führen würde.

[0006] Eine kontinuierliche Verstellung des Schadraumes mittels eines Gewindespindeltriebs zur flexiblen Anpassung des Mengenstroms wird daher mit den bekannten Systemen nicht 1 /10 österreichisches Patentamt AT514 199B1 2014-11-15 durchgeführt bzw. ist aufgrund der fehlenden Dauerfestigkeit des Gewindespindeltriebs gar nicht möglich. Heutige Systeme verwenden eine Gewindespindel mit Fixierung, z.B. in Form einer hydraulischen Klemmmutter (wie in der US 8,430,646 B2) oder einer Kontermutter. Diese Fixierung darf nur während des Verstellvorganges gelöst werden und muss nach Verstellung wieder festgezogen werden.

[0007] Aus dem Stand der Technik, z.B. der DE 198 31 940 A1, sind aber auch Gewindespin-delantriebe bekannt, die eine Gewindemutter verwenden, deren Innengewinde mit einem Kunststoff beschichtet ist, wobei relativ geringe Schichtdicken, im Bereich von 0.1mm bis 1mm (in Abhängigkeit vom Gewindedurchmesser) angestrebt werden. Dabei wird ein druckstabiler, aber dennoch geringfügig elastisch verformbarer Kunststoff, z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), verwendet, um eine höhere Laufruhe zu erzielen, indem die Kunststoffbeschichtung als Dämpfungsschicht gegen mechanische Schwingungen wirkt. Solche mechanische Schwingungen sind aber normalerweise Kraftschwankungen geringer Amplitude, und in der Regel auch geringer Frequenz, die einer hohen Grundlast aus der Antriebsaufgabe des Gewindespindelantriebs überlagert ist. Eine solche herkömmliche Gewindemutter mit Kunststoffbeschichtung ist aber für die hohen pulsierenden Lasten bei der Verstellung des variablen Zustellraumes eines Kolbenkompressors nicht ausgelegt und auch nicht geeignet.

[0008] Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung eine Verstelleinrichtung für einen variablen Zuschaltraum anzugeben, der eine kontinuierliche Verstellung des Schadraumes eines Kolbenkompressors ermöglicht.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Gewindespindelmutter als Kunststoffmutter ausgeführt ist, wobei die Kunststoffmutter mit einem Außengewinde an einem Innengewinde eines Mutterträgers der Gewindespindelmutter angeordnet ist und die Gewindespindel im Innengewinde der Kunststoffmutter eingeschraubt ist und dass die Gewindehöhe des Innengewindes des Mutterträgers und die Gewindehöhe des Außengewindes der Gewindespindel jeweils mit 50 bis 80% der radialen Dicke der Kunststoffmutter ausgeführt ist und die Kunststoffdicke zumindest im Bereich der Gewindeflanken des Innengewindes der Kunststoffmutter zumindest 15% der Gewindesteigung des Innengewindes beträgt. Es wurde festgestellt, dass durch diese Ausführung der zusammenwirkenden Gewinde der Gewindespindelmutter und der Gewindespindel, der Gewindespindeltrieb den hohen pulsierenden Lasten in einem Kolbenkompressor trotz der Verwendung einer Kunststoffmutter auf Dauer widerstehen kann, was einerseits eine kontinuierliche Verstellung des Zuschaltraumes ermöglicht und andererseits eine Fixierung der Verstelleinrichtung mittels einer eigenen Kontermutter oder Klemmeinrichtung wie im Stand der Technik überflüssig macht.

[0010] Der Spitzenwinkel des Außengewindes der Gewindespindel und der Spitzenwinkel des Innengewindes des Mutterträgers wird vorteilhaft zwischen 15 bis 30°, vorzugsweise 20°, ausgeführt, da die Gewindeflanken dann annähernd einen Biegeträger gleicher Festigkeit ausbilden, welcher hinsichtlich Materialausnutzung bezüglich der Spannungsverteilung ein Optimum darstellt. Die Spitzenwinkel unterschieden sich dabei vorzugsweise um weniger als 5°, um die eingeleitete Last bestmöglich ableiten zu können.

[0011] Um ein unbeabsichtigtes Losdrehen der Kunststoffmutter vom Mutterträger zu verhindern, ist die Kunststoffmutter und der Mutterträger vorzugsweise durch eine Verdrehsicherung gegen gegenseitiges Verdrehen gesichert.

[0012] Für einen automatisierten Betrieb ist eine Antriebseinheit zum Verdrehen der Gewindespindel oder der Gewindespindelmutter vorgesehen. Das ermöglicht auch die Einbindung der Verstelleinrichtung in einen geschlossenen Regelkreis zum kontinuierlichen Verstellen des Zustellraumes des Kolbenkompressors und damit zum kontinuierlichen Regeln der Kapazität des Kolbenkompressors.

[0013] Wenn im Zustellkolben eine Druckausgleichseinrichtung vorgesehen ist, um den Druck im dem Zylinder abgewandten Raum im Zustellgehäuse auszugleichen, kann auf einfache Weise ein Druckaufbau hinter dem Zustellkolben, der die Verstelleinrichtung zusätzlich belasten 2/10 österreichisches Patentamt AT514199B1 2014-11-15 würde, verhindert werden. Die Druckausgleichseinrichtung kann einfach als einseitig wirkender Kolbenring am Zustellkolben ausgeführt sein, oder als im Verstellkolben angeordnetes Rückschlagventil, eventuell zusammen mit einem zweiseitig wirkender Kolbenring.

[0014] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt [0015] Fig. 1 [0016] Fig. 2a bis 2c [0017] Fig. 3a bis 3c [0018] Fig. 4 einen Kolbenkompressor mit erfindungsgemäßen Zustellraum und Verstelleinrichtung, erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Gewindespindelmutter, mögliche Ausgestaltungen eines Druckausgleichs am Zustellkolben und eine alternativ ausgeführte Verstelleinrichtung eines Zustellraumes.

[0019] Der variable Zustellraum 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Zustellraumgehäuse 2, in dem ein Verstellkolben 3 axial geführt und mittels einer Verstelleinrichtung 7 axial beweglich angeordnet ist. Das Zustellraumgehäuse 2 ist in an sich bekannter Weise an einem Zylinder 6 eines Kolbenkompressors 15 angeordnet. Der dem Zylinder 6 zugewandte und durch den Verstellkolben 3 im Zustellraumgehäuse 2 abgegrenzte Raum 4 ist mit dem Zylinderraum des Kolbenkompressors 15 in Verbindung und bildet zusätzlichen Schadraum des Zylinders 6.

[0020] Am Zustellraumgehäuse 2 ist ein Verstellgehäuse 8 befestigt, in dem die Verstelleinrichtung 7 angeordnet ist. Selbstverständlich könnten der Zustellraum 1 und die Verstelleinrichtung 7 auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Die Verstelleinrichtung 7 umfasst einen Gewindespindeltrieb mit einer Gewindespindel 9 mit einem Außengewinde, die in das Innengewinde einer Gewindespindelmutter 10 geschraubt ist. Die Gewindespindelmutter 10 ist axial beweglich an der Gewindespindel 9 angeordnet und ist mit dem Verstellkolben 3 verbunden, z.B. direkt oder über einen Verbindungsteil 17. Der Verstellkolben 3 wird damit bei Verdrehen der Gewindespindel 9 axial mit der Gewindespindelmutter 10 mitbewegt. Die Gewindespindel 9 ist im Verstellgehäuse 8 drehbar gelagert angeordnet, z.B. in einem Wellenlager 16 am dem Zylinder 6 abgewandten Ende des Verstellgehäuses 8. Die Gewindespindelmutter 10 ist im Verstellgehäuse 8 axial geführt und axial verschiebbar gelagert angeordnet, z.B. in einer Dichtpackung 11, die gleichzeitig den dem Zylinder 6 abgewandten Raum 5 im Zustellraumgehäuse 2 hinter dem Verstellkolben 3 gegen den Innenraum des Verstellgehäuses 8 abdichtet.

[0021] Am dem Verstellkolben 3 abgewandten Ende der Gewindespindel 9 ragt diese axial aus dem Verstellgehäuse 8 heraus und bildet einen Wellenzapfen, an dem eine Antriebseinheit 12, mit dem die Gewindespindel 9 verdreht werden kann, angeschlossen werden kann. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, die Antriebseinheit 12 im Verstellgehäuse 8 anzuordnen. Die Antriebseinheit 12 besteht hier z.B. aus einem Elektromotor 14, der ein Getriebe 13 antreibt, das ausgangsseitig an der Gewindespindel 9 angeordnet ist. Selbstverständlich ist auch jeder andere geeignete Antrieb, wie z.B. ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb, denkbar.

[0022] Wird die Antriebseinheit 12, und damit auch die Gewindespindel 9, verdreht, verschiebt sich die Gewindespindelmutter 10 axial, womit auch der Verstellkolben 3 axial bewegt wird und der Raum 4, und damit der Schadraum des Kolbenkompressors 15, in Abhängigkeit von der Drehrichtung vergrößert oder verkleinert wird.

[0023] Die Gewindespindelmutter 10 besteht aus einer radial innen liegenden Kunststoff mutter 20 und einem radial äußeren Mutterträger 21, der gleichzeitig auch die Verbindung zum Verstellkolben 3 bilden kann. Der Mutterträger ist bevorzugt aus einem festen Material, wie z.B. Stahl, und die Kunststoff mutter aus einem mechanisch hochfesten (insbesondere gegen Druckbelastungen) und tribologisch günstigen Kunststoff, wie z.B. Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt. Die Gewindespindelmutter 10 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2a bis 2c näher erläutert.

[0024] Wie in Fig. 2a dargestellt hat der Mutterträger 21 ein Innengewinde 22 und die Kunst- 3/10 österreichisches Patentamt AT514199B1 2014-11-15 stoffmutter 20 ein Außengewinde 23 und ein Innengewinde 24. Das Außengewinde 23 der Kunststoff mutter 20 ist am Innengewinde 22 des Mutterträgers 21 angeordnet, z.B. in dieses eingeschraubt. Die, bevorzugt metallische, Gewindespindel 9 ist mit deren Außengewinde 25 in das Innengewinde 24 der Kunststoff mutter 20 eingeschraubt.

[0025] Damit der Gewindespindeltrieb auch für die in einem Kolbenkompressor auftretenden, auf die Verstelleinrichtung 7 wirkenden hohen pulsierenden Lasten eingesetzt werden kann, wurde festgestellt, dass die Gewindehöhe x des Außengewindes 25 der Gewindespindel 9, sowie die Gewindehöhe y des Innengewindes 22 des Mutterträgers 21 jeweils 50 bis 80% der radialen Dicke d der Kunststoffmutter 20 betragen soll. Die Gewindehöhe x, y ist dabei jeweils der radiale Abstand zwischen Gewindegrund und Gewindespitze.

[0026] Die Kraftübertragung zwischen Gewindespindel 9 und Gewindespindelmutter 10 erfolgt von der Spindelflankenoberfläche über die Kunststoff mutter 20 zum Mutterträger 21 bzw. vice versa. Die Kunststoffmutter 20 wird dabei im Idealfall großteils nur durch Druckspannungen belastet. Bei weniger als 50% Gewindehöhe x würden einerseits die sich aus der Kraftübertragung ergebenden Druckspannungen über die Belastungsgrenzen des Kunststoffs der Kunststoffmutter 20 ansteigen und andererseits würden neben den Druckspannungen auch Scher-bzw. Biegespannungen, besonders im Bereich der Kunststoffgewindespitzen, auftreten, welche zu einem raschen Versagen der Kunststoffmutter 20 führen würden. Bei mehr als 80% würde hingegen einerseits die Mindestdicke der Kunststoffmutter 20 im Bereich der Gewindespitzen unterschritten werden, was ein Ausbrechen von Kunststoffsegmenten zur Folge haben könnte. Andererseits würde durch einen Mutterträger 21 mit erhöhter Gewindehöhe y durch den höheren Lastarm das Biegemoment und somit die Biegespannungen im metallischen Gewindefuß des Mutterträgers 21 über eine zulässige Grenze hinaus ansteigen.

[0027] Weiters wurde festgestellt, dass die Dicke der Kunststoffschicht an der Gewindeflanke 26 des Innengewindes 24 der Kunststoffmutter 20 zumindest 15% der Gewindesteigung z1 des Außengewindes 25 der Gewindespindel 9 betragen soll. Bei weniger als 15% wäre nämlich die Elastizität des Kunststoffs der Kunststoffmutter 20 in Relation zu jener des Mutterträgers 21 zu gering und der Effekt einer gleichmäßigen Lasteinleitung auf alle Gewindegänge wäre massiv reduziert. Die effektive Traglast der Kunststoff mutter 20 wäre somit weit herabgesetzt.

[0028] Mit diesen beiden Maßnahmen wird erreicht, dass an der Gewindeflanke 26 ausreichend Kunststoff vorhanden ist, aber gleichzeitig die Gewindeflanke 26 der Kunststoffmutter 20 durch das radial hineinragende Innengewinde 22 des Mutterträgers 21 axial abgestützt wird. Die pulsierende Belastung des Gewindespindelmutter 10 führt zu einer Mikrobewegung zwischen den Gewindeflanken 26 des Innengewindes 24 der Kunststoffmutter 20 und den daran anliegenden Gewindeflanken des Außengewindes 25 der Gewindespindel 9, die jedoch aufgrund des tribologisch günstigen Materials der Kunststoffmutter 20 zu keinem Verschleiß führen. Gleichzeitig wird damit aufgrund des elastischen Kunststoffs der Kunststoffmutter 20 eine gleichmäßige Krafteinleitung in alle in Kontakt befindlichen Gewindeflanken 26 erzielt, was die Belastung auf die einzelnen Gewindegänge vergleichmäßigt. Durch die Kombination dieser Merkmale kann der Gewindespindeltrieb den hohen pulsierenden Lasten widerstehen, was es ermöglicht, die Verstelleinrichtung 7 kontinuierlich zu betreiben, ohne diese fixieren zu müssen.

[0029] Vorteilhaft wird das Gewinde des Gewindespindeltriebs selbsthemmend ausgeführt, um den Antrieb in Phasen, in denen keine Verstellung der Verstelleinrichtung 7 erforderlich ist, abschalten zu können. Das lässt sich bekanntermaßen einfach über die Steigung z1 des Außengewindes der Gewindespindel 9 des Gewindespindeltriebes realisieren.

[0030] Bevorzugt hat das Außengewinde 23 der Kunststoffmutter 20 die gleiche Steigung z2 wie die Steigung z1 des Innengewindes 24 der Kunststoffmutter 20, um dieselben Fertigungswerkzeuge verwenden zu können. Mit unterschiedlichen Steigungen z1 und z2 könnte die Kunststoffdicke und somit die Elastizität und Krafteinleitung zwischen den in Kontakt stehenden Gewindeflanken 26 entlang der Mutterlänge variiert werden.

[0031] Der Spitzenwinkel α des Außengewindes 25 der Gewindespindel 9 und der Spitzenwin- 4/10 österreichisches Patentamt AT514199B1 2014-11-15 kel ß des Innengewindes 22 des Mutterträgers 21 sind vorteilhaft 15 bis 30°, vorzugsweise 20°.

[0032] Bei einem Spitzenwinkel a, ß in diesem Bereich bilden die Gewindeflanken 19, 26 annähernd einen Biegeträger gleicher Festigkeit aus, welcher hinsichtlich Materialausnutzung bezüglich der Spannungsverteilung ein Optimum darstellt.

[0033] Die Spitzenwinkel a, ß unterschieden sich dabei vorzugsweise um weniger als 5°, um die Last bestmöglich ableiten zu können.

[0034] Um zu verhindern, dass sich die Kunststoffmutter 20 gegenüber dem Mutterträger 21 verdreht, kann eine Verdrehsicherung 27 vorgesehen sein. Diese kann z.B. durch radiale Stifte 28 durch den Mutterträger 21 und die Kunststoffmutter 20 gebildet sein, wie in Fig. 2a, oder durch axiale Stifte 29, wie in Fig.2b. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass als Verdrehsicherung 27, Mutterträger 21 und Kunststoffmutter 20 durch eine dazwischen aufgebrachte Kleberschicht miteinander verdrehsicher verbunden werden.

[0035] Es kann auch vorgesehen sein, dass der Mutterträger 21 zur Ausbildung der Kunststoffmutter 20 zumindest radial innen in einem Spritzgussverfahren mit Kunststoff umspritzt wird, wobei gleichzeitig radiale Vertiefungen 30 im Mutterträger 21 mit Kunststoff gefüllt werden können, die dann als Verdrehsicherung 27 fungieren, wie in Fig. 2c dargestellt.

[0036] Im Verstellkolben 3 kann auch eine Druckausgleichseinrichtung 31 vorgesehen sein, um zu verhindern, dass im Raum 5 hinter dem Verstellkolben 3 ein hoher Druck eingesperrt wird, der die Verstelleinrichtung 7 beim Verstellen belastet.

[0037] Die Druckausgleichseinrichtung 31 kann als einfach wirkender Kolbenring 32 ausgeführt sein, wie in Fig. 3a und 3b. Einfach wirkend bedeutet bekannterweise, dass der Kolbenring nur an einer axialen Stirnfläche abdichtet, wohingegen an der gegenüberliegenden Stirnfläche Druckausgleichsnuten 33 im Kolbenring 32 (Fig. 3b) oder Druckausgleichsnuten 34 in der Kolbenringnut 35 im Verstellkolben 3 (Fig. 3a) vorgesehen sind. Nachdem der Kolbenring 32 in der Kolbenringnut 35 axial Spiel hat, öffnet sich bei Bewegung des Verstellkolbens 3 in Richtung der Verstelleinrichtung 7 ein Pfad durch die Druckausgleichsnut 34 und die Kolbenringnut 35, wodurch sich der Druck im Raum 5 ausgleichen kann.

[0038] Die Druckausgleichseinrichtung 31 kann auch als Rückschlagventil 36 im Verstellkolben 3, vorzugsweise in Kombination mit einem zweiseitig wirkenden Kolbenring 38, ausgeführt sein (Fig. 3c). Im Verstellkolben 3 ist dazu eine durchgehende Ausnehmung 37 vorgesehen, die den Raum 4 vor und den Raum 5 hinter dem Verstellkolben 3 verbindet. Zweifach wirkend bedeutet bekannterweise, dass der Kolbenring 38 an beiden axialen Stirnflächen abdichtet. Die Ausnehmung 37 ist am dem Raum 4 vor dem Verstellkolben 3 zugewandten Ende durch ein vorgespanntes Ventilelement 39 des Rückschlagventils 36 verschlossen. Baut sich im Raum 5 hinter dem Verstellkolben 3 ein Druck auf, der die Vorspannung des Ventilelements 39 übersteigt, öffnet das Rückschlagventil 36, wodurch sich der Druck im Raum 5 ausgleichen kann.

[0039] Die Verstelleinrichtung 7 kann auch in einer alternativen Ausgestaltung ausgeführt sein, wie nachfolgend anhand von Fig. 4 beschrieben ist. Hierbei ist der der Spindeltrieb der Verstelleinrichtung mit einer axial beweglichen Gewindespindel 9 und einer axial nicht beweglichen Gewindespindelmutter 10 ausgeführt. Die Gewindespindelmutter 10 ist im Verstellgehäuse 8 drehbar angeordnet und wird von der Antriebseinheit 12 angetrieben, d.h. verdreht. Dazu kann an der Gewindespindelmutter 10 ein Zahnradritzel 40 angeordnet sein, das mit einem Zahnrad im Getriebe 13 der Antriebseinheit 12 zusammenwirkt. Selbstverständlich kann die Gewindespindelmutter 10 natürlich auch auf verschiedenste andere Arten von der Antriebseinheit 12 verdreht werden. Die Gewindespindel 9, die bei Verdrehen der Gewindespindelmutter 10 axial verschoben wird, ist hier mit dem Verstellkolben 3 verbunden, z.B. direkt oder über einen Verbindungsteil 17. Auf diese Weise kann durch Verdrehen der Gewindespindelmutter 10 die Position des Verstellkolbens 3 im Zustellraumgehäuse 2, und damit der Schadraum des Kolbenkompressors, verstellt werden. 5/10

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT514199B1 2014-11-15 Patentansprüche 1. Verstelleinrichtung für einen Verstellkolben (3) eines variablen Zuschaltraumes (1) eines Kolbenkompressors (15) mit einer Gewindespindel (9), wobei die Gewindespindel (9) mit einem Außengewinde (25) in ein Innengewinde (24) einer Gewindespindelmutter (10) eingeschraubt ist und entweder die Gewindespindel (9) oder die Gewindespindelmutter (10) axial beweglich angeordnet ist und die axial bewegliche Gewindespindelmutter (10) oder die axial bewegliche Gewindespindel (9) mit dem Verstellkolben (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindelmutter (10) als Kunststoff mutter (20) mit Innengewinde (24) ausgeführt ist, wobei die Kunststoffmutter (20) mit einem Außengewinde (23) an einem Innengewinde (22) eines Mutterträgers (21) der Gewindespindelmutter (10) angeordnet ist und dass die Gewindehöhe (y) des Innengewindes (22) des Mutterträgers (21) und die Gewindehöhe (x) des Außengewindes (25) der Gewindespindel (9) jeweils mit 50 bis 80% der radialen Dicke (d) der Kunststoff mutter (20) ausgeführt ist und die Kunststoffdicke zumindest im Bereich der Gewindeflanken (26) des Innengewindes (24) der Kunststoff mutter (20) zumindest 15% der Gewindesteigung (z1) des Innengewindes (24) beträgt.
2. 2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel (a) des Außengewindes (25) der Gewindespindel (9) und der Spitzenwinkel (ß) des Innengewindes (22) des Mutterträgers (21) zwischen 15 bis 30°, vorzugsweise 20°, beträgt.
3. 3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spitzenwinkel (a, ß) um weniger als 5° unterscheiden.
4. 4. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmutter (20) und der Mutterträger (21) durch eine Verdrehsicherung (27) gegen gegenseitiges Verdrehen gesichert sind.
5. 5. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinheit (12) zum Verdrehen der Gewindespindel (9) oder der Gewindespindelmutter (10) vorgesehen ist.
6. 6. Kolbenkompressor mit einem variablen Zustellraum (1) mit einem Zustellraumgehäuse (2), in dem ein Zustellkolben (3) axial beweglich angeordnet ist und der Zustellraum (1) mit dem Zylinderraum eines Zylinders (6) des Kolbenkompressors (15) verbunden ist, wobei der Zustellkolben (3) durch eine Verstelleinrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist.
7. 7. Kolbenkompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustellkolben (3) eine Druckausgleichseinrichtung (31) vorgesehen ist, um den Druck im dem Zylinder (6) abgewandten Raum (5) im Zustellgehäuse (2) auszugleichen.
8. 8. Kolbenkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinrichtung (31) als einseitig wirkender Kolbenring (32) am Zustellkolben (3) ausgeführt ist.
9. 9. Kolbenkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichseinrichtung (31) als Rückschlagventil (36) im Verstellkolben (3) ausgeführt ist.
10. 10. Kolbenkompressor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustellkolben (3) ein zweiseitig wirkender Kolbenring (38) angeordnet ist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 6/10