DE102006029875A1 - Method for controlling the coolant mass stream of an axial piston compressor comprises guiding a pivoting disk in equilibrium between a torque produced by rotating masses and a torque produced by translating masses - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters gemäß Anspruch 1 sowie einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The The present invention relates to a method of controlling a refrigerant mass flow a compressor according to claim 1 and a compressor according to the preamble of claim 9.
Verdichter, für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen sowie Verfahren zur Regelung derselben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es finden verstärkt Axialkolbenverdichter einen Einsatz in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen. Der Kältemittel-Massenstrom dieser Verdichter wird im allgemeinen durch die Hubhöhe der Kolben des Verdichters bestimmt, wobei die Hubhöhe durch die Auslenkung einer in ihrer relativen Lage zu einer Antriebswelle des Verdichters schwenkbaren Schräg- bzw. Schwenkscheibe definiert ist. Die Regulierung des Auslenkwinkels erfolgt über eine Variation des in einem im wesentlichen durch ein Gehäuse des Verdichters begrenzten Triebwerksraum, in welchem auch der Schwenkscheibenmechanismus angebracht ist. Aufgrund des Verhältnisses des im Triebwerksraum vorherrschenden Drucks pc und des Drucks auf einer Hochdruckseite des Verdichters pd bzw. des Drucks auf einer Sauggasseite des Verdichters ps kann ein gewünschter Auslenkwinkel der Schwenkscheibe (entsprechend einer bestimmten Hubhöhe der Kolben) durch eine Veränderung des Drucks pc im Triebwerksraum hergestellt werden, was einen wunschgemäßen Kältemittel-Massenstrom sicherstellt. Nachteilig daran ist jedoch, daß insbesondere bei wechselnden Drehgeschwindigkeiten (die Drehzahl ändert sich quasi ständig, da der Verdichter über einen Riementrieb mit dem Motor verbunden ist) sehr viele Regeleingriffe für den im Triebwerksraum vorherrschenden Druck pc notwendig sind.Compressors for automotive air conditioning systems and method for controlling the same are known from the prior art. There are increasingly axial piston compressor use in automotive air conditioning systems. The refrigerant mass flow of these compressors is generally determined by the lifting height of the pistons of the compressor, wherein the lifting height is defined by the deflection of a pivotable in their relative position to a drive shaft of the compressor inclined or swash plate. The regulation of the deflection angle takes place via a variation of the engine compartment, which is essentially delimited by a housing of the compressor and in which the swashplate mechanism is also mounted. Due to the ratio of the prevailing in the engine room pressure p c and the pressure on a high pressure side of the compressor p d or the pressure on a suction gas side of the compressor p s , a desired deflection angle of the swash plate (corresponding to a certain stroke height of the piston) by a change in pressure p c are produced in the engine room, which ensures a desired mass flow of refrigerant. The disadvantage of this, however, is that especially at changing rotational speeds (the speed changes almost constantly, since the compressor is connected via a belt drive with the engine) very many control interventions for the prevailing pressure in the engine room p c are necessary.
Deshalb
wird in der
Auf
der
In
der auf die Anmelderin zurückgehenden
In
der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden
Weitere
Erläuterungen
zur Regelung eines Verdichters sind beispielsweise der
Da sich bei Betrieb des Verdichters bzw. Betrieb des Fahrzeugs nahezu permanent die Drehzahl ändert (Verdichter gemäß dem Stand der Technik sind im allgemeinen über einen Riementrieb mit dem Motor des Fahrzeugs verbunden), sind bei Verdichtern nach dem Stand der Technik permanent Regeleingriffe notwendig, d.h. es ist eine permanente Variation des Triebwerksraumdrucks pc nötig (vgl. auch die obenstehenden Ausführungen).Since operating speed of the compressor or operation of the vehicle almost constantly changes the speed (compressors according to the prior art are generally connected via a belt drive to the engine of the vehicle), in the compressors according to the prior art, permanent control interventions are necessary, ie a permanent variation of the engine room pressure p c is necessary (see also the above explanations).
Neben einer verminderten Leistung des Fahrzeuges durch die hohe Anzahl leistungsraubender Regeleingriffe ist zu beachten und von Nachteil, daß der Regelvorgang durch eine entsprechende Anpassung des Triebwerksraumdrucks pc bei Drehzahlschwankungen träge ist und es zu starkem Überschwingen kommt, da der Triebwerksraum ein vergleichsweise großes Volumen umfaßt. Die Trägheit der Regelung ist durch die Länge der Regelstrecke bedingt, wobei sich die Regelstrecke wie folgt darstellt: Auf eine Änderung der Verdich terdrehzahl n hin ändert sich der Kippwinkel der Schwenkscheibe, was eine Änderung im Kältemittelmassenstrom zur Folge hat, woraus eine Änderung des Verhältnisses von pd zu ps resultiert. Nach einer Detektion des vorstehend näher bezeichneten Verhältnisses wird pC in Abhängigkeit des detektierten Verhältnisses neu eingestellt.In addition to a reduced performance of the vehicle by the high number of power-consuming control interventions is to be considered and disadvantageous that the control process by a corresponding adjustment of the engine room pressure p c is slow in speed fluctuations and there is a strong overshoot, since the engine room comprises a relatively large volume. The inertia of the control is due to the length of the controlled system, wherein the controlled system is as follows: On a change in the compaction terdrehzahl n down the tilt angle of the swash plate changes, which has a change in the refrigerant mass flow result, resulting in a change in the ratio of p d results to p s . After detection of the above-described ratio, pC is readjusted depending on the detected ratio.
Durch
die Triebwerkskonzeptionen bzw. die Verfahren zum Regeln eines Verdichters
gemäß der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters bereitzustellen, bei welchem auch bei Drehzahlschwankungen ein weitgehend konstanter Kältemittel-Massenstrom erreicht werden kann, wobei Verluste durch Regeleingriffe zwischen den Drucklagen Hochdruck pd und Triebwerksraumdruck pc einerseits bzw. Triebwerksraumdruck pc und Saugdruck ps (Druck in einer Sauggaskammer) andererseits durch Verringerung der Anzahl der Regeleingriffe möglichst gering gehalten werden können. Weiterhin soll darauf geachtet werden, daß eine möglichst einfache Regelventilkonfiguration eingesetzt werden kann, was für geringe Kosten sorgt. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter anzugeben, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren implementiert ist.Object of the present invention is to provide a method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor, in which a largely constant refrigerant mass flow can be achieved even with speed fluctuations, with losses by regulating interventions between the pressure levels of high pressure p d and engine room pressure p c on the one hand or Engine room pressure p c and suction pressure p s (pressure in a suction chamber) on the other hand can be kept as low as possible by reducing the number of control interventions. Furthermore, care should be taken that the simplest control valve configuration can be used, which ensures low costs. It is another object of the present invention to provide a compressor in which a method according to the invention is implemented.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterentwicklungen und Details der Erfindung in den Unteransprüchen beschrieben sind.These Task is achieved by a method having the features of claim 1, wherein advantageous developments and details of the invention in the dependent claims are described.
Im einzelnen wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms eines Verdichters, insbesondere eines Axialkolbenverdichters und weiterhin insbesondere eines Verdichters für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, welcher CO2 als Kältemittel aufweisen kann, gelöst, bei welchem in etwa ein Momentengleichgewicht zwischen einem durch rotatorisch bewegte Massen bedingten Moment MSW und einem durch translatorisch bewegte Massen bedingten Moment Mk,ges für wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 der Schwenkscheibe herbeigeführt wird und bei welchem das Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ (des Sauggases, welches in den Zylinder mit einem Druck ps* einströmt; der Druck ps* kann sich von ps unterscheiden, da durch Drosselstellen oder dgl. eine Druckabsenkung zwischen einer Sauggaskammer und dem Zylinderraum auftritt) und des Kolbenhubs s für unterschiedliche Verdichterdrehzahlen n zumindest für bestimmte Drehzahlbereiche, insbesondere für Verdichterdrehzahlen n zwischen 600 und 9000 U/min, und weiterhin insbesondere für Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min, selbsttätig in etwa konstant gehalten wird, während der im Triebwerksraum vorherrschende Druck pc ebenfalls in etwa konstant gehalten wird. Es bleibt zu erwähnen, daß der Verdichter, für den das erfindungsgemäße Verfahren konzipiert ist, im allgemeinen eine Antriebswelle und eine in ihrer Neigung zur Antriebswelle verstellbare Schwenkscheibe aufweist, welche in einem im wesentlichen durch ein Gehäuse des Verdichters definierten Triebwerksraum desselben angeordnet ist und welche durch ihren Auslenkwinkel bezüglich der Antriebswelle den Kolbenhub s des Verdichters definiert.In detail, the object is achieved by a method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor, in particular an axial piston compressor and further in particular a compressor for motor vehicle air conditioning systems, which may comprise CO 2 as a refrigerant, in which approximately a moment equilibrium between a by rotary moving masses induced moment M SW and a due translationally moved masses moment M k, ges for at least one deflection angle α g1 of the swash plate is brought about, and in which n is the product of the compressor speed, the suction gas ρ (the suction gas, which is an in-cylinder with pressure p s * flows and the pressure p s * may be different from p s, since by constrictions, or the like, a pressure reduction between a Sauggaskammer and the cylinder space occurs) and the piston stroke s for different compressor speeds n, at least for. certain speed ranges, in particular for compressor speeds n between 600 and 9000 U / min, and further in particular for compressor speeds between 2500 and 7000 U / min, automatically kept approximately constant, while the prevailing in the engine room pressure p c is also kept approximately constant. It should be noted that the compressor for which the inventive method is designed, generally has a drive shaft and an adjustable in its inclination to the drive shaft swash plate, which is arranged in a substantially defined by a housing of the compressor engine room and the same through their deflection angle with respect to the drive shaft defines the piston stroke s of the compressor.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich zum Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ und des Kolbenhubs s auch der Druck pd an der Hochdruckseite des Verdichters und/oder der Druck ps an der Sauggasseite des Verdichters und/oder eine Regelventilstellgröße eines Regelventils (dies ist in der Regel die Bestromung der Spule des Ventils), welches zwischen der Hochdruckseite und dem Triebwerksraum in einer Verbindung beider Kammern angebracht ist, in etwa konstant gehalten. Durch die vorstehend beschriebenen Verfahrensmerkmale wird sichergestellt, daß nur eine geringe Anzahl an Regeleingriffen für den Triebwerksraumdruck pc notwendig ist. Insbesondere durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 wird sichergestellt, daß auf eine Rückkopplung (Feedback-Schleife, in der Regel ein Feedback-Steller am Regelventil) verzichtet werden kann, welche zur Regelung bei Verdichtern bzw. bei Regelverfahren gemäß dem Stand der Technik nötig ist.In a preferred embodiment of the method according to the invention, in addition to the product of the compressor speed n, the Sauggasdichte ρ and the piston stroke s and the pressure p d on the high pressure side of the compressor and / or the pressure p s on the suction gas side of the compressor and / or a Regelventilstellgröße one Control valve (this is usually the energization of the coil of the valve), which is mounted between the high pressure side and the engine room in a compound of both chambers, held approximately constant. By the method features described above it is ensured that only a small number of control actions for the engine room pressure p c is necessary. In particular, by the features of claim 1 ensures that a feedback (feedback loop, usually a feedback controller on the control valve) can be dispensed with, which is necessary for the control of compressors or in control method according to the prior art.
Vorzugsweise wird das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges wenigstens für αg1 = (αmax – αmin)/2 hergstellt, wobei angemerkt sei, daß αmax den maximalen Auslenkwinkel der Schwenkscheibe und αmin den minimalen Auslenkwinkel der Schwenkscheibe bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich wird das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges (wenigstens) für einen Auslenkwinkel αg1 hergestellt, für welchen gilt αmin ≤ αg1 ≤ αmax. Weiterhin zusätzlich oder alternativ kann das Momentengleichgewicht zwischen MSW und Mk,ges (wenigstens) für einen Auslenkwinkel αg1 – αmax und/oder für einen (fiktiven) Auslenkwinkel αg1 ≥ αmax hergestellt werden. Hierdurch wird eine effektive Regelcharakteristik sichergestellt.Preferably, the moment equilibrium between M SW and M k, ges is established at least for α g1 = (α max -α min ) / 2, it being noted that α max denotes the maximum deflection angle of the swash plate and α min the minimum deflection angle of the swash plate. Alternatively or additionally, the moment equilibrium between M SW and M k, ges produced (at least) for a deflection angle α g1, for which applies α min ≤ α ≤ α g1 max. Additionally or alternatively, the torque balance between M SW and M k, ges (at least) for a deflection angle α g1 - α max and / or for a (fictitious) deflection angle α g1 ≥ α max can be produced. This ensures an effective control characteristic.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Druck pc im Triebwerksraum variiert, um einen gewünschten Betriebspunkt, d.h. einen gewünschten Kältemittel-Massenstrom im Verdichter zu erhalten. Dies stellt sicher, daß gewünschte Betriebspunkte sicher angefahren werden können, während innerhalb ein und desselben Betriebspunktes, d.h. bei einem gewissen gewünschten Kältemittel-Massenstrom, das erfindungsgemäße Verfahren derart selbsttätig regulierend eingreift, daß ein ändernder Eingriff betreffend den Triebwerksraumdruck pc im wesentlichen nicht nötig ist.In a further preferred embodiment, the pressure p c in the engine room is varied in order to obtain a desired operating point, ie a desired refrigerant mass flow in the compressor. This ensures that desired operating points can be safely approached, while within one and the same operating point, ie at a certain desired refrigerant mass flow, the inventive method so automatically regulate engages that a changing engagement with respect to the engine room pressure p c is essentially not necessary ,
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Erhöhung der Verdichterdrehzahl n der Saugdruck ps* und damit ρ derart abgesenkt, daß das Produkt aus n, ρ und s in etwa konstant ist. Beim Saugdruck ps* handelt es sich im Sinne der vorliegenden Anmeldung um den im Zylinderraum vorherrschenden Saugdruck (welcher sich vom Druck ps in einer den Zylindern vorgeschalteten Sauggaskammer durchaus unterscheiden kann), während ρ die Dichte des Kältemittels im Zylinderraum bzw. in den Zylinderräumen darstellt.In a further preferred embodiment of a method according to the invention, with an increase in the compressor speed n, the suction pressure p s * and thus ρ are lowered in such a way that the product of n, ρ and s is approximately constant. For the purposes of the present application, the suction pressure p s * is the suction pressure prevailing in the cylinder space (which may well differ from the pressure p s in a suction gas chamber upstream of the cylinders), while ρ is the density of the refrigerant in the cylinder space or in the cylinder spaces represents.
Bezüglich des vorrichtungstechnischen Aspekts wird die gestellte Aufgabe durch einen Verdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.Regarding the device-technical aspect, the task is through a compressor with the features of claim 9 solved.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist es, daß bei einem Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter mit einem Gehäuse und einer im wesentlichen in dem Gehäuse angeordneten, über eine Antriebswelle angetriebenen Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels mit einer ebenfalls im Gehäuse angeordneten Schwenkscheibe die Momente MSW aufgrund der rotatorisch bewegten Massen und Mk,ges aufgrund der translatorisch bewegten Massen zu einander in einem vorbestimmten Verhältnis stehen, wobei der Verdichter wenigstens ein sauggasseitig angeordnetes Einlaßventil umfaßt, welches so konfiguriert ist, daß es den in den Zylinderraum gelangenden Kältemittel-Massenstrom drehzahlabhängig so beeinflußt, daß das Verhältnis der Momente MSW und Mk,ges einerseits und die Drosselleistung des wenigstens einen Einlaßventils andererseits derart zueinander in Relation stehen, daß zumindest über Teile des möglichen Drehzahlbereichs des Verdichters der Kältemittel-Massenstrom, der in das System gefördert wird, in etwa konstant ist. Die besagten Teile des Drehzahlbereichs sind bevorzugt Verdichterdrehzahlen zwischen 6000 und 9000 U/min, insbesondere jedoch Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min. Das Einlaßventil bzw. die Einlaßventile kann bzw. können beispielsweise zwischen einer Sauggaskammer (Druck ps) und den Zylinderräumen (Druck ps*) angeordnet sein. Neben der bloßen Existenz der Einlaßventile kann auch deren Dimensionierung, welche zu bestimmten gewünschten Verlusten im Kältemittel-Massenstrom führen kann, sowie die Abstimmung Kältemittel-Massenstrom-verlustbringender Maßnahmen aufeinander zur gewünschten Regelcharakteristik führen bzw. beitragen. Durch eine derartige konstruktive Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verdichters wird sichergestellt, daß Regeleingriffe für den Triebwerksraumdruck pc insbesondere bei Drehzahlsprüngen minimiert werden, da der Kältemittel-Massenstrom für einen weiten Drehzahlbereich ohne derartige Regeleingriffe konstant bleibt.An essential point of the invention is that in a compressor, in particular axial piston compressor with a housing and a substantially arranged in the housing, driven via a drive shaft compressor unit for sucking and compressing a refrigerant with a likewise arranged in the housing swash plate, the moments M SW due the rotationally moving masses and M k, ges are due to the translationally moving masses to each other in a predetermined ratio, wherein the compressor comprises at least one intake-side inlet valve, which is configured so that it affects the entering into the cylinder chamber refrigerant mass flow speed-dependent so in that the ratio of the moments M SW and M k, ges on the one hand and the throttling power of the at least one inlet valve on the other hand are related to each other in such a way that at least over parts of the possible speed range of the compressor, the refrigerant Ma stream, which is pumped into the system, is approximately constant. The said parts of the speed range are preferably compressor speeds between 6000 and 9000 rpm, but in particular compressor speeds between 2500 and 7000 rpm. The intake valve or intake valves may be arranged, for example, between a suction gas chamber (pressure p s ) and the cylinder chambers (pressure p s * ). In addition to the mere existence of the intake valves and their dimensioning, which can lead to certain desired losses in the refrigerant mass flow, as well as the Abstim mung refrigerant mass flow loss-causing measures lead each other to the desired control characteristic or contribute. Such a structural design of a compressor according to the invention ensures that control interventions for the engine room pressure p c are minimized, in particular in the case of speed jumps, since the refrigerant mass flow remains constant for a wide speed range without such control interventions.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlaßventil, welches für die in den Zylinder gelangende Sauggasdichte ρ verantwortlich zeichnet, ein druckgesteuertes Lamellenventil. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein schlitzgesteuertes Ventil im Kältemittelkreislauf eines erfindungsgemäßen Verdichters angeordnet sein. Das wenigstens eine Einlaßventil, insbesondere Lamellen-(oder schlitzgesteuerte) Ventil, weist vorzugsweise eine Ventilplatte mit Durchgangsbohrung(en) bzw. Durchgangsdrosselbohrung(en) und eine insbesondere zungenförmige Sauglamelle auf. Jedem Zylinder kann (können) ein oder mehrere Einlaßventil(e) zugeordnet sein, wobei zusätzlich oder auch alternativ die korrespondierenden Sauglamellen in einer Sauglamellenplatine integriert sein können. Bei einem schlitzgesteuerten Ventil kann es sich beispielsweise um einen Schlitz in der Zylinderwand handeln. Im Bereich der Lamellenventile kann es sich auch um eine Konstruktion handeln, bei der die Sauglamelle im Kolben sitzt und die Ansaugung unter dem Kolben erfolgt. Bei all den vorstehend bezeichneten Ausführungsformen handelt es sich um konstruktiv einfach zu realisierende Versionen eines erfindungsgemäßen Verdichters.In a preferred embodiment is the inlet valve, which for the suction gas density ρ reaching the cylinder is responsible pressure-controlled flap valve. Alternatively or additionally, too a slot-controlled valve in the refrigerant circuit of a compressor according to the invention be arranged. The at least one inlet valve, in particular lamellar (or slot-controlled) valve, preferably has a valve plate with through hole (s) or through throttle bore (s) and a tongue-shaped in particular Suction lamella on. Each cylinder can have one or more inlet valves (s) be assigned, in addition or alternatively, the corresponding suction lamellae in one Suction lamella board can be integrated. In a slot-controlled For example, the valve may be a slot in the cylinder wall act. In the field of lamella valves may also be a Construction act, in which the suction lamella sits in the piston and the suction takes place under the piston. In all of the above embodiments are constructively easy to implement versions of a inventive compressor.
Das dem/den Einlaßventil(en) zugeordnete Ende eines bzw. jedes Zylinderraums kann eine sich insbesondere radial erstreckende ringförmige Erweiterung umfassen, die insbesondere den Hub der Sauglamelle(n) begrenzt und zur Befestigungsstelle der Sauglamelle(n) hin abgeschrägt bzw. abgeflacht ist.The the inlet valve (s) associated end of a or each cylinder space can be a particular radially extending annular Extension, in particular the stroke of the suction lamella (s) limited and beveled to the attachment point of the suction plate (s) out or flattened.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters beträgt das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Kolbenhub (D/s) in etwa 0,4 bis 1,5, insbesondere 0,65 bis 1,1, wobei ein bevorzugter Wert bei in etwa 0,95 liegt. Zusätzlich oder alternativ beträgt das Verhältnis von Kolbendurchmesser und Durchgangsbohrung bzw. Durchgangsdrosselbohrung in der Ventilplatte (D/d) in etwa 1,5 bis 5, insbesondere 2,5 bis 4, wobei ein besonders bevorzugter Wert bei in etwa 3,6 liegt. Wiederum zusätzlich oder alternativ beträgt das Verhältnis von Durchgangsbohrung bzw. Durchgangsdrosselbohrung in der Ventilplatte und Hub der Sauglamelle (d/t) in etwa 2,5 bis 8, insbesondere 3,7 bis 6,7, wobei ein besonders bevorzugter Wert bei in etwa 4,55 liegt. Nochmals alternativ oder zusätzlich beträgt das Verhältnis von Kolbenhub zum Hub der Sauglamelle (s/t) in etwa 10 bis 30, insbesondere 14 bis 24, wobei hier ein besonders bevorzugter Wert bei etwa 17,3 liegt. All die vorstehend beschriebenen Werte bzw. Verhältnisse stellen sicher, daß ein erfindungsgemäßer Verdichter ein optimales Regelverhalten aufweist. Die Auslegung bezieht sich auf das Kältemittel R744 (CO2), wobei an dieser Stelle angemerkt sei, daß für andere Kältemittel eine Anpassung des Parametersatzes notwendig und im Grundgedanken der vorliegenden Erfindung enthalten ist.In a further preferred embodiment of a compressor according to the invention, the ratio of piston diameter and piston stroke (D / s) in about 0.4 to 1.5, in particular 0.65 to 1.1, wherein a preferred value is about 0.95 , Additionally or alternatively, the ratio of piston diameter and through-bore in the valve plate (D / d) is about 1.5 to 5, especially 2.5 to 4, with a particularly preferred value being about 3.6. Additionally or alternatively, the ratio of through-bore in the valve plate and lift of the suction fin (d / t) is about 2.5 to 8, especially 3.7 to 6.7, with a particularly preferred value being about 4 , 55 lies. Again alternatively or additionally, the ratio of piston stroke to the stroke of the suction plate (s / t) in about 10 to 30, in particular 14 to 24, in which case a particularly preferred value is about 17.3. All the above-described values or ratios ensure that a compressor according to the invention has an optimum control behavior. The design relates to the refrigerant R744 (CO 2 ), it being noted at this point that for other refrigerants an adjustment of the parameter set is necessary and included in the spirit of the present invention.
Bei einem erfindungsgemäßen Verdichter kann ferner das Kippverhalten der Schwenkscheibe derart selbsttätig limitierend wirksam sein, daß bei hohen Drehzahlen desselben, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder der maximalen Drehzahl der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung αmax bei niedrigen Drehzahlen des Verdichters. Bevorzugt sind die Geometrie und Dimensionierung sämtlicher translatorisch bewegter Teile wie Axialkolben, Kolbenstange oder Gleitsteine oder dgl. einerseits und sämtlicher rotatorisch bewegter Teile wie Schwenkscheibe, Mitnehmer oder dgl. andererseits derart, daß für vorbestimmte Kippwinkel der Schwenkscheibe, insbesondere zwischen einem vorbestimmten minimalen Kippwinkel und einem vorbestimmten maximalen Kippwinkel das Moment Mk,ges infolge der translatorisch bewegten Massen, insbesondere der Kolben, gegebenenfalls einschließlich Gleitsteine, Kolbenstangen oder dgl. derart kleiner gewählt ist als das Moment MSW infolge des Deviationsmoments, d.h. als das Moment infolge der Massenträgheit der Schwenkscheibe, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder bei einer maximalen Drehzahlen der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel αmax maximaler Auslenkung bei kleineren Drehzahlen des Verdichters. Auch eine derartige konstruktive Ausgestaltung ermöglicht eine Minimierung der Regeleingriffe insbesondere bei Drehzahlsprüngen bei einer gleichzeitigen kostengünstigen Herstellung.In a compressor according to the invention also the tilting behavior of the swash plate can be so effectively limiting effect that at high speeds of the same, especially at very high speeds or maximum speed, the angle of maximum deflection of the swash plate is smaller than the angle of maximum deflection α max at low speeds of compressor. Preferably, the geometry and dimensioning of all translationally moving parts such as axial piston, piston rod or sliding blocks or the like. On the one hand and all rotationally moving parts such as swash plate, driver or the like. On the other hand such that for predetermined tilt angle of the swash plate, in particular between a predetermined minimum tilt angle and a predetermined maximum tilt angle, the moment M k, ges due to the translationally moving masses, in particular the piston, optionally including sliding blocks, piston rods or the like. Is selected so smaller than the moment M SW due to the Deviationsmoments, ie as the moment due to the inertia of the swash plate, that at high speeds of the compressor, in particular at very high speeds or at maximum speeds, the angle of maximum deflection of the swash plate is smaller than the angle α max maximum deflection at lower speeds of the compressor. Also, such a structural design allows a minimization of the control interventions, especially in speed jumps with a simultaneous cost-effective production.
Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:The Invention will be described below with regard to further advantages and Features by way of example and with reference to the enclosed Drawings described. The drawings show in:
Beim
Verfahren zum Regeln des Kältemittel-Massenstroms
eines Verdichters wird ein Momentengleichgewicht zwischen einem
durch rotatorisch bewegte Massen bedingten Moment MSW und
einem durch translatorisch bewegte Massen bedingten Moment Mk,ges für
wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 einer Schwenkscheibe, welche in Form eines
Schwenkrings
In
der vereinfachten, jedoch anschaulichen Herleitung der Massenträgheitsmomente
wird davon ausgegangen, daß der
Schwerpunkt der Schwenkscheibe im Kippgelenk in etwa auf der Wellenmittelachse
liegt, also kein Steineranteil oder ähnliches berücksichtigt
werden muß.
Für die
Herleitung des Deviationsmomentes gelten im allgemeinen die folgenden
mathematischen Zusammenhänge,
wobei auch das maßgebliche
Koordinatensystem in
- Jyz = –J1cosα2cosα3 – J2cosβ2cosβ3 – J3cosγ2cosγ3
- α1 = 0
- β1 = 90° – Richtungswinkel der x-Achse
- γ1 = 90° – gegenüber den Hauptträgheitsachsen
- α2 = 90°
- β2 = Ψ – Richtungswinkel der y-Achse
- γ2 = 90° + Ψ – gegenüber den Hauptträgheitsachsen
- α3 = 90°
- β3 = 90° – Ψ – Richtungswinkel der z-Achse
- γ3 = Ψ – gegenüber den Hauptträgheitsachsen
- J = -J yz 1 cos 2 cos 3 - J 2 cosβ 2 cosβ 3 - J 3 cosγ 2 cosγ 3
- α 1 = 0
- β 1 = 90 ° - direction angle of the x-axis
- γ 1 = 90 ° - with respect to the principal axes of inertia
- α 2 = 90 °
- β 2 = Ψ - directional angle of the y-axis
- γ 2 = 90 ° + Ψ - with respect to the principal axes of inertia
- α 3 = 90 °
- β 3 = 90 ° - Ψ - Directional angle of the z-axis
- γ 3 = Ψ - with respect to the principal axes of inertia
Das
hierbei verwendete Koordinatensystem geht, wie vorstehend erwähnt, aus
(Anmerkung: J3 ≈ 2 J2)(Note: J 3 ≈ 2 J 2 )
Für das Deviationsmoment,
welches für
die Schwenkbewegung maßgebend
ist, gilt
Unabhängig von
der
Im
Zusammenhang mit der Erfindung soll für einen beliebigen Kippwinkel
oder Kippwinkelbereich folgendes Momentenverhältnis konstruktiv verwirklicht
werden:
MSW ≥ Mk,ges bzw.
bevorzugt der Unterfall MSW = Mk,ges bzw.
bevorzugt (für
CO2 als Kältemittel) MSW ≈ Mk,ges In connection with the invention, the following torque ratio should be realized constructively for any tilt angle or tilt angle range:
M SW ≥ M k, ges or preferably the sub-case M SW = M k, ges or preferably (for CO 2 as refrigerant) M SW ≈ M k, ges
Damit gilt auch: Thus also applies:
Wie
bereits erläutert,
läßt sich
das (Kipp-)Moment der Schwenkscheibe infolge des zugehörigen Deviationsmoments
durch verschiedene Parameter (Geometrie, Dichteverteilung, Masse,
Massenschwerpunkt) bewußt
so einstellen, daß
MSW ≥ Mk,ges oder aber der Unterfall MSW =
Mk,ges gilt.As already explained, the (tilt) moment of the swashplate can be deliberately adjusted as a result of the associated deviation moment by various parameters (geometry, density distribution, mass, center of mass) such that
M SW ≥ M k, ges or else the sub-case M SW = M k, ges holds.
Im Zusammenhang mit den angegebenen Gleichungen bedeutet:
- θ
- Drehwinkel der Welle (wobei die vor- und nachstehenden Betrachtungen der Einfachheit halber für θ = 0 angestellt werden)
- η
- Anzahl der Kolben
- R
- Abstand der Kolbenachse zur Wellenachse
- ω
- Wellendrehzahl
- α
- Kippwinkel des Schwenkringes/Schwenkscheibe
- mk
- Masse eines Kolbens inklusive Gleitsteine bzw. Gleitsteinpaar
- mk,ges
- Masse aller Kolben inklusive Gleitsteine
- msw
- Masse des Schwenkringes
- ra
- Außenradius des Schwenkringes
- ri
- Innenradius des Schwenkringes
- h
- Höhe des Schwenkringes
- g
- Dichte des Schwenkringes
- V
- Volumen des Schwenkringes
- βi
- Winkelposition des Kolbens i
- zi
- Beschleunigung des Kolbens i
- Fmi
- Massenkraft des Kolbens i (inklusive Gleitsteine)
- M(Fmi)
- Moment infolge der Massenkraft des Kolbens i
- Mk,ges
- Moment infolge der Massenkraft aller Kolben
- Msw
- Moment infolge des Aufstellmomentes des Schwenkringes/Schwenkscheibe infolge des Deviationsmoments (Jyz)
- θ
- Angle of rotation of the shaft (the above and following considerations are for simplicity θ = 0)
- η
- Number of pistons
- R
- Distance of the piston axis to the shaft axis
- ω
- Shaft speed
- α
- Tilt angle of the swivel ring / swashplate
- m k
- Mass of a piston including sliding blocks or pair of sliding blocks
- m k, sat
- Mass of all pistons including sliding blocks
- sw
- Mass of the swivel ring
- r a
- Outer radius of the swivel ring
- i
- Inner radius of the swivel ring
- H
- Height of the swivel ring
- G
- Density of the swivel ring
- V
- Volume of the swivel ring
- β i
- Angular position of the piston i
- z i
- Acceleration of the piston i
- F mi
- Mass force of the piston i (including sliding blocks)
- M (F mi )
- Moment due to the mass force of the piston i
- M k, sat
- Moment due to the mass force of all pistons
- M sW
- Moment due to the installation torque of the swivel ring / swashplate as a result of the deviation moment (J yz )
Ein
Beispiel für
ein Triebwerk, bei dem ein Momentengleichgewicht (Mk,ges ≈ MSW) für
wenigstens einen Auslenkwinkel αg1 der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkrings
Aus
Da
der Innendurchmesser der Feder
Das
Stützelement
Es
sei an dieser Stelle angemerkt, daß das Kraftübertragungselement
Bei
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist der Mechanismus
aus Stützelement
Durch
die Entkopplung der Drehmomentübertragung
und der Gaskraftabstützung
kann erreicht werden, daß neben
der Möglichkeit,
das Stützelement
In
In
Es
sei an dieser Stelle angemerkt, daß in
Im
weiteren sei der Fall MSW + Mk,ges ≈ 0 betrachtet.
Aus
Für folgende
Kippwinkel ist die Einstellung des Momentengleichgewichts sinnvoll:
für αmin ≤ α ≤ αmax
für α = (αmax – αmin)/2
für α = αmax,
und
für α ≥ αmax For the following tilt angles, the setting of the torque balance makes sense:
for α min ≤ α ≤ α max
for α = (α max - α min ) / 2
for α = α max , and
for α ≥ α max
Die
beiden zuletzt genannten Fälle
sind allerdings deutlich zu bevorzugen, wobei angemerkt sei, daß in den
Diagrammen der
Um Regeleingriffe vermeiden bzw. vermindern zu können, die durch Drehzahländerungen verursacht werden, wird bei dem hier beschriebenen Verfahren das Produkt der Verdichterdrehzahl n, der Sauggasdichte ρ des in den Zylindern angesaugten Gases und des Kolbenhubs s für unterschiedliche Verdichterdrehzahlen n zumindest für bestimmte Drehzahlbereich in etwa konstant gehalten, während ein im Triebwerksraum herrschender Druck pc ebenfalls in etwa konstant gehalten wird (weil z.B. die Bestromung des Regelventils konstant gehalten wird). Dies geschieht zumindest bereichsweise, insbesondere für Verdichterdrehzahlen n zwischen 600 und 9000 U/min und bevorzugt für Verdichterdrehzahlen zwischen 2500 und 7000 U/min. Dadurch kann das Fördervolumen, d.h. der Massenstrom auch ohne Regelung des Triebwerksraumdrucks pc in etwa konstant gehalten werden. Dies verdeutlicht sich einfach aus folgenden Zusammenhängen: Das Fördervolumen pro Zeit V [cm3/s] = Vgeo [cm3] × n [1/s], wobei Vgeo für das geometrische Fördervolumen und n für die Verdichterdrehzahl steht. Für das geometrische Fördervolumen Vgeo gilt folgende Beziehung: Vgeo = D2π/4 × s × ŋ, wobei ŋ die Anzahl der Kolben darstellt. Der Massenstrom pro Zeit m [g/s] = V [cm3/s] × ρ [g/cm3], wobei ρ für die zeitlich zu mittelnde Sauggasdichte im Zylinderraum steht. Damit ergibt sich, daß m eine Funktion von n, ρ und s ist, wobei ρ eine Funktion von t und p ist. Daraus erkennt man, daß m = K × s × n × ρ gilt, wobei K eine Konstante ist, so daß bei einer Konstanthaltung des Produkts aus s, n und ρ das Fördervolumen bzw. der Massenstrom konstant gehalten werden.In order to avoid or reduce control interventions, which are caused by changes in speed, in the method described here, the product of the compressor speed n, the Sauggasdichte ρ of the sucked gas in the cylinders and the piston stroke s for different compressor speeds n at least for certain speed range in about kept constant, while a prevailing in the engine room pressure p c is also kept approximately constant (because, for example, the current flow of the control valve is kept constant). This happens at least regionally, in particular for compressor speeds n between 600 and 9000 rpm and preferably for compressor speeds between 2500 and 7000 rpm. As a result, the delivery volume, ie the mass flow even without regulation of the engine room pressure p c in about kept constant. This is simply illustrated by the following relationships: The delivery volume per time V [cm 3 / s] = V geo [cm 3 ] × n [1 / s], where V geo stands for the geometric delivery volume and n for the compressor speed. For the geometric delivery volume V geo the following relationship applies: V geo = D 2 π / 4 × s × ŋ, where ŋ represents the number of pistons. The mass flow per time m [g / s] = V [cm 3 / s] × ρ [g / cm 3 ], where ρ stands for the time to be averaged Sauggasdichte in the cylinder chamber. This implies that m is a function of n, ρ, and s, where ρ is a function of t and p. From this it can be seen that m = K × s × n × ρ, where K is a constant, so that when the product of s, n and ρ is kept constant, the delivery volume or mass flow is kept constant.
Demnach
ermöglicht
also eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens
mit einem Momentengleichgewicht der translatorischen und rotatorischen
Massen auf der einen Seite und einer Konstanthaltung der oben näher bezeichneten
Parameter auf der anderen Seite eine Regelung eines Verdichters
ohne ein Nachregeln des Triebwerksraumdrucks pc für einen
entsprechenden Betriebspunkt. Über
das Regelventil am Verdichter und die systemseitige Regelung wird
lediglich ein gewünschter
Betriebspunkt eingestellt, während
eine Änderung
der Drehzahl der Antriebswelle
Die
Drosselung durch die saugseitigen Ventile ist schematisch in
Wie
auch aus
In
Der Hintergrund für diesen Sachverhalt liegt auch darin, daß z.B. bei einer Verdoppelung der Drehzahl der Kippwinkel der Schrägscheibe halbiert werden müßte. Würden die Momente MSW und Mk,ges so ausgelegt, daß MSW größer als Mk,ges wäre (Überkompensation), so würde die Drehzahl einen nichtlinearen Einfluß nehmen (dieser Einfluß unterläge einem quadratischen Gesetz). Ebenso hat auch die Drosselung keinen linearen (sondern einen quadratischen) Einfluß. Es bietet sich an, zumindest einen dieser sich gegenseitig verstärkenden Effekte zu vermeiden. Ohnehin wurde gegenüber dem Stand der Technik bereits erwähnt, daß eine Überkompensation durch den Parameter MSW durch eine entsprechend unattraktive Bauteilmasse und Bauteilgröße erkauft werden müßte. Demnach ist Mk,ges MSW zu bevorzugen.The background for this situation lies in the fact that, for example, when doubling the speed of the tilt angle of the swash plate would have to be halved. If the moments M SW and M k, ges were designed so that M SW was greater than M k, ges (overcompensation), then the speed would take a non-linear influence (this influence would be subject to a quadratic law). Similarly, the throttling has no linear (but a quadratic) influence. It makes sense to avoid at least one of these mutually reinforcing effects. In any case, it has already been mentioned in comparison to the prior art that overcompensation by the parameter M SW would have to be paid for by a correspondingly unattractive component mass and component size. Accordingly , Mk, ges M SW is to be preferred.
Deshalb ist es vorteilhaft, das Regelverhalten in einem mittleren Drehzahlbereich abzustimmen. Im Drehzahlbereich darunter liegt dann eine leichte Unterkompensation vor, im oberen Drehzahlbereich liegt eine leichte Überkompensation vor.Therefore it is advantageous, the control behavior in a medium speed range vote. In the speed range below is then a slight Undercompensation before, in the upper speed range is a slight overcompensation in front.
Kompensation
heißt
in diesem Zusammenhang, daß bei
einer Drehzahlverdoppelung das geometrische Fördervolumen bzw. der Kippwinkel
oder der Hub des Kolbens derart selbsttätig verändert wird, daß der Massenstrom
des Kältemittels
sich im wesentlichen nicht verändert,
der Triebwerksraumdruck pc nicht durch einen
Regeleingriff verändert
werden muß und
sich durch den nicht veränderten
Massenstrom das anlagenseitige Druckniveau auf der Saugseite bzw.
der Hochdruckseite sowie auch die Kälteleistung im wesentlichen nicht
verändert.
Bei einem konstanten Kältemittel-Massenstrom
m = konst (wobei wie bereits vorstehend erläutert m = Vgeo × ρ × n gilt),
wirkt bei einer Veränderung
der Drehzahl n dadurch, daß m
= K × s × n × ρ gilt, direkt
und zeitnah auf ρ × s ein,
wobei ρ ebenfalls
auf s einwirkt. Man erhält
demnach eine sehr schnelle Regelantwort auf die Änderung der Drehzahl n. Durch
die Regelstrecke des Regelventils wäre das nicht möglich, so
daß ein Überschwingen
vermieden werden kann. Der Schwenkring
Unterkompensation heißt in diesem Zusammenhang, daß bei einer Verdoppelung der Drehzahl das geometrische Fördervolumen bzw. der Kippwinkel bzw. der Hub des Kolbens derart selbsttätig verändert wird, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage etwas verringert wird. Ein korrigierender Regeleingriff wird notwendig. Ebenso bedeutet Überkompensation in diesem Zusammenhang, daß bei einer Verdoppelung der Drehzahl das geometrische Fördervolumen bzw. der Kippwinkel oder der Hub des Kolbens derartig selbsttätig verändert wird, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage etwas erhöht wird. Ein korrigierender Regeleingriff wird, wie im Falle der Unterkompensation, notwendig.under compensation is called in this context, that at Doubling the speed of the geometric displacement or the tilt angle or the stroke of the piston is changed so automatically that the mass flow of the refrigerant across from the starting position is somewhat reduced. A corrective control action becomes necessary. Likewise, overcompensation means in this context, that at Doubling the speed of the geometric displacement or the tilting angle or the stroke of the piston is changed in such a way automatically, that the Mass flow of the refrigerant across from the starting position slightly increased becomes. A corrective control intervention, as in the case of undercompensation, necessary.
Eine Unterkompensation von Mk,ges durch MSW oder Mk,ges bietet sich nicht an, da dann die Auslegung der Saugventile auch diesen negativen Effekt mit eliminieren müßte.An undercompensation of M k, ges by M SW or M k, ges is not appropriate, since then the design of the suction valves would also eliminate this negative effect with.
Das
heißt
zusammengefaßt:
MSW > Mk,ges (Überkompensation
der translatorisch bewegten Massen) bewirkt Nachteile im Bereich „package" und verstärkt den
Einfluß der
Drosselung durch die Saugventile in unerwünschtem Maße.That means summarized:
M SW > M k, ges (overcompensation of the translationally moving masses) causes disadvantages in the "package" area and undesirably increases the influence of the throttling by the suction valves.
MSW < Mk,ges (Unterkompensation der translatorisch bewegten Massen) bewirkt Nachteile dadurch, daß der Effekt gegen den gewollten Effekt der Sauggasdrosselung arbeitet.M SW <M k, ges (undercompensation of the translationally moving masses) causes disadvantages in that the effect works against the intended effect of Sauggasdrosselung.
MSW ≈ Mk,ges ist ideal, die Geometrie im wesentlichen der Saugventile und des Verdichtungsraums sind darauf abgestimmt (insbesondere für das Kältemittel CO2).M SW ≈ M k, tot is ideal, the geometry of the suction valves and the compression chamber are adapted to it (especially for the refrigerant CO 2 ).
Ebenso
wurden die Begriffe Über-,
Unter- bzw. Kompensation neben dem Zusammenhang der Momente auch
für den
Massenstrom des Kältemittels
verwendet:
Unterkompensation: Bei einer Verdoppelung der Drehzahl
n wird der Kältemittel-Massenstrom m = Vgeo × n × ρ, d.h. also
Vgeo × ρ, derart
selbsttätig
verändert,
daß der
Massenstrom des Kältemittels
gegenüber
der Ausgangslage verringert wird. Ein korrigierender Regeleingriff
ist notwendig.Likewise, the terms over-, under- or compensation were used in addition to the relationship of the moments for the mass flow of the refrigerant:
Undercompensation: When the rotational speed n is doubled, the refrigerant mass flow m = V geo × n × ρ, ie V geo × ρ, is changed so automatically that the mass flow of the refrigerant relative to the starting position is reduced. A corrective control intervention is necessary.
Überkompensation: Bei einer Verdoppelung der Drehzahl wird das geometrische Fördervolumen derart selbsttätig verändert, daß der Massenstrom des Kältemittels gegenüber der Ausgangslage erhöht wird. Auch hier ist ein korrigierender Regeleingriff notwendig.Overcompensation: When doubling the speed is the geometric displacement so automatically changed that the Mass flow of the refrigerant across from the starting position increased becomes. Again, a corrective control intervention is necessary.
In Zusammenhang mit Drehzahlsprüngen wurde bisher von Erhöhungen der Drehzahl gesprochen. Es ist selbstverständlich, daß das Verhalten sich in gleicher Form bei Drehzahlabsenkungen wiederspiegelt, insbesondere ist es z.B bei. einer Halbierung der Drehzahl das Ziel, Veränderungen des Massenstroms des Kältemittels selbsttätig zu kompensieren. Dazu erhöht sich das geometrische Fördervolumen dementsprechend.In Connection with speed jumps has been so far from increases the speed spoken. It goes without saying that the behavior is the same Form reflects at speed drops, in particular it is for example at. halving the speed of the target, changes the mass flow of the refrigerant automatic to compensate. In addition increased the geometric delivery volume accordingly.
In
Die
Dimensionierung der saugseitigen Ventile und der Verdichtergeometrie
ist in
Der
Verdichter weist (vgl.
Die
Durchgangsdrosselbohrung
Es
sei an dieser Stelle angemerkt, daß diese Werte die optimale
Geometrie für
einen Betrieb mit CO2 als Kältemittel
wiederspiegeln, daß jedoch
je nach konstruktiven Bedürfnissen
auch Werte von 0,4 bis 1,5 für das
Verhältnis
von Kolbendurchmesser und Kolbenhub sowie Werte von 1,5 bis 5 für das Verhältnis von
Kolbendurchmesser und Durchgangsdrosselbohrung sowie Werte von 2,5
bis 8 für
das Verhältnis
von Durchgangsdrosselbohrung und Hub der Sauglamelle sowie Werte
von etwa 10 bis 30 für
das Verhältnis
von Kolbenhub zum Hub der Sauglamelle energetisch günstig sind.
In dieser bevorzugten Ausführungsform
wird die Durchgangsdrosselbohrung
In
Der ideale Bereich für die Auslegung ist, wie bereits erwähnt, der mittlere Drehzahlbereich, so daß für die oben genannten Größen kurzzeitige Veränderungen (Massenstrom des Kältemittels sowie die Drücke im Triebwerksraum an der Saugseite des Verdichters und der Druckseite des Verdichters) selbstregelnd kompensiert werden.Of the ideal area for the design is, as already mentioned, the average speed range, so for the above mentioned sizes short-term changes (Mass flow of the refrigerant as well as the pressures in the engine room at the suction side of the compressor and the pressure side of the compressor) are compensated for self-regulating.
Das ist auch versuchstechnisch leicht zu überprüfen. Bei einem Verdichter für die Anwendung des Kältemittels R744 kann der Massenstrom für einen entsprechenden Drehzahlsprung relativ einfach gemessen werden. Die Auslegung der Parameter der Saugventile sowie der Parameter MSW und Mk,ges ist durch Ausmessen und Wiegen nachzuvollziehen. Ein Messendes Kolbenhubs kann durch eine Befestigung eines Magneten am Kolben auf eine einfache Art und Weise erfolgen, da sich der Magnet über einen Sensor am Gehäuse detektieren läßt. Der Massenstrom m ist vor oder nach dem Verdichter über Massenstrommeßgeräte feststellbar. Mittels eines Drehzahlmeßgeräts läßt sich auch die Verdichterdrehzahl n auf einfache Art und Weise bestimmen. Der Druck ps kann in einem Indikatordiagramm indiziert werden und über seinen Zusammenhang mit der Sauggasdichte ρ (ρ = f(p, T)) leicht berechnet werden. Demnach sind alle Größen bestimmbar.This is also easy to test. With a compressor for the application of the refrigerant R744, the mass flow for a corresponding speed jump can be measured relatively easily. The design of the parameters of the suction valves and the parameters M SW and M k, ges is understand by measuring and weighing. A measuring piston stroke can be done by attaching a magnet to the piston in a simple manner, since the magnet can be detected via a sensor on the housing. The mass flow m is detectable before or after the compressor mass flow meters. By means of a tachometer and the compressor speed n can be determined in a simple manner. The pressure p s can be indexed in an indicator diagram and easily calculated by its relationship with the suction gas density ρ (ρ = f (p, T)). Accordingly, all sizes are determinable.
Durch die erfindungsgemäße Selbstregelung kann entgegen dem Stand der Technik ein einfaches Schaltventil eingesetzt werden, welches den Gasstrom von der Hochdruckseite in den Triebwerksraum beeinflussen kann. Das Schaltventil kann dann eingreifen, wenn ein anderer Betriebspunkt eingestellt werden soll. Ein Eingriff auf das Regelventil durch ein sogenanntes Feedback wie beim Stand der Technik ist nicht notwendig. Dem Regelventil, welches den Gasstrom von der Druckseite des Verdichters in den Triebwerksraum des Verdichters regelt, muß somit kein zusätzliches Signal zugeführt werden, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist. Beim Stand der Technik dienen als zusätzliche Signale z.B. die Änderung des Massenstroms des Kältemittels, die Änderung einer Druckdifferenz, die Änderung des Saugdrucks etc. Für einen einmal eingestellten Betriebspunkt kann die Selbstregelung Schwankungen des Kältemittel-Massenstroms infolge der Drehzahl kompensieren. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß es wesentlich ist, daß nicht nur der Massenstrom im wesentlichen konstant gehalten werden kann, sondern gleichzeitig die Drucklagen auf der Druckseite und der Saugseite des Verdichters. Die Magnetspule des Regelventils betätigt das Regelventil erst dann, wenn ein neuer Betriebspunkt eingestellt werden soll. Ein sogenanntes Schaltventil ist gegenüber dem Stand der Technik also dadurch gekennzeichnet, daß der Feedbackbereich entfallen kann. Ein solches Schaltventil ist deutlich günstiger, als die nach dem Stand der Technik verwendeten Ventile. Ein solch einfaches in einem erfindungsgemäßen Verdichter verwendetes Ventil ist bevorzugt ein Ventil der Bauart, wie sie für heutige ABS- bzw. ESP-Ventile eingesetzt werden.By the self-regulation according to the invention can be used in contrast to the prior art, a simple switching valve which is the gas flow from the high pressure side into the engine room can influence. The switching valve can then intervene when a another operating point should be set. An intervention on the control valve by a so-called feedback as in the state of Technology is not necessary. The control valve, which controls the gas flow from the pressure side of the compressor into the engine room of the compressor rules, must therefore no additional Signal supplied as is known in the art. At the booth The technique serves as additional Signals e.g. the change the mass flow of the refrigerant, the change a pressure difference, the change of suction pressure etc. For a once set operating point can self-regulation Fluctuations in the refrigerant mass flow due to the speed compensate. It is at this point on it pointed out that it it is essential that not only the mass flow can be kept substantially constant, but at the same time the pressure on the pressure side and the suction side of the compressor. The solenoid of the control valve actuates the Control valve only when a new operating point is set shall be. A so-called switching valve is opposite the stand The technique thus characterized in that the feedback area omitted can. Such a switching valve is much cheaper than the state of the art the technique used valves. Such a simple in a compressor according to the invention used valve is preferably a valve of the type, as they for today ABS or ESP valves are used.
Es sei auch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Regelung deutlich schneller als die bisherige Regelung arbeitet. Die zu regelnden Größen werden etwa zeitgleich mit dem Anstieg der Drehzahl geregelt, nach dem Stand der Technik geschieht das zeitverzögert, da zuerst eine Feedbackgröße abgreifbar sein muß, die dem Regelventil zugeführt bzw. zugeordnet wird.It It should also be noted that the control according to the invention significantly faster than the previous scheme works. The ones to be regulated Become sizes about coincided with the increase in speed, according to the In the prior art, this happens with a time delay, since first a feedback variable can be tapped off must, that supplied to the control valve or assigned.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen mit fester Merkmalskombination beschrieben wird, umfaßt sie jedoch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kombinationen dieser Merkmale, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.Even though the invention based on embodiments is described with a fixed combination of features, but includes also the conceivable further advantageous combinations of these features, as specifically, but not exhaustively, indicated by the subclaims are. All Features disclosed in the application documents are considered to be essential to the invention as far as they are individually or in combination with respect to State of the art are new.
- 11
- Schwenkringswivel
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 2a2a
- Paßfederadjusting spring
- 33
- Schiebehülsesliding sleeve
- 44
- RückstellfederReturn spring
- 55
- Stützelementsupport element
- 66
- KraftübertragungselementPower transmission element
- 77
- Nutgroove
- 88th
-
hülsenförmiger Teil
des Kraftübertragungselements
6 sleeve-shaped part of the power transmission element6 - 99
- Nutgroove
- 1010
- Aussparungrecess
- 1111
- Bohrungdrilling
- 1212
- TellerfederBelleville spring
- 13, 1413 14
- Anschlagscheibestop disc
- 1515
- Bohrungdrilling
- 15a15a
- Antriebsbolzendrive pin
- 16, 16a16 16a
- Sprengringsnap ring
- 17, 1817 18
- Abflachungflattening
- 1919
- Ventilplattevalve plate
- 2020
- Sauglamellesuction plate
- 2121
- DurchgangsdrosselbohrungPassage orifice
- 2222
- Pfeilarrow
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