DE102006048380A1

DE102006048380A1 - Verdichter

Info

Publication number: DE102006048380A1
Application number: DE200610048380
Authority: DE
Inventors: Oliver Tschismar; Ullrich Dr. Hesse; Otfried Schwarzkopf
Original assignee: Valeo Compressor Europe GmbH
Current assignee: Valeo Compressor Europe GmbH
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, weiterhin insbesondere für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, welcher ein Gehäuse und einen im Wesentlichen durch das Gehäuse definierten Triebwerksraum umfasst und welcher weiterhin eine Fluidverbindung zwischen Triebswerksraum und einer Hochdruckseite des Verdichters aufweist, wobei die Förderleistung des Verdichters im Wesentlichen durch den im Triebswerksraum vorherrschenden Druck definiert ist, wobei im Bereich bzw. in der Fluidverbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum ein 2/2-Wege-Ventil angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, weiterhin insbesondere für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Stand der Technik mit Bezug auf den Erfindungsgegenstand können beispielhaft folgende Veröffentlichungen und Patentanmeldungen genannt werden:

– DE 196 11 004 A1 ,
– DE 4 441 721 C2 und
– JP 2902070739 .

Bei stufenlos regelbaren Verdichtern, die dem Stand der Technik entsprechen, handelt es sich um Verdichter, die mit einer variablen Hubverstellung versehen sind. In der Regel sind solche Verdichter als Axialkolbenverdichter ausgeführt, wobei die Hubanpassung der Kolben durch eine Veränderung innerhalb des die Kolben antreibenden Mechanismus erfolgt. Dies geschieht meist in Form einer Variation des Auslenkwinkels, welche vorwiegend durch eine Veränderung des Druckes in einem Triebwerksraum des Verdichters, in welchem der antreibende Mechanismus angeordnet ist, hervorgerufen wird. Dabei wird die Position des jeweils unteren Totpunktes der Kolben angepasst. Die Lage des oberen Totpunktes und damit die Größe des schädlichen Raumes bzw. Schadraumes bleibt idealtypisch unverändert.
Die Erfindung kommt insbesondere bei extern geregelten Verdichtern (vgl. 5) zum Tragen. Das Fördervolumen eines dem Stand der Technik entsprechenden extern geregelten Verdichters wird, wie vorstehend erwähnt, für gewöhnlich mittels einer Variation des Druckes in einem Kurbel- bzw. Triebwerksraum (vgl. 5, Nr. 1) verändert. Durch eine Erhöhung des Druckes im Triebwerksraum wird in das interne Kräfte- und Momentengleichgewicht des Verdichters dergestalt eingegriffen, dass sich der Kolbenhub beim Abregeln reduziert.
Die Anpassung des Druckes im Triebwerksraum erfolgt meist mittels eines speziellen Regelventils (vgl. 5, Nr. 3), welches eine adaptive Verbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum schafft. Mit Hilfe eines aufgeprägten elektrischen Steuersignals kann während des Verdichterbetriebs extern Einfluss auf das Hubvolumen des Verdichters genommen werden, um so den geförderten Volumen- bzw. Massenstrom anzupassen und mittelbar den im System vorhandenen Niederdruck bzw. Saugdruck zu beeinflussen.
In Abhängigkeit eines extern vorgegebenen Regelstroms (bzw. durch Variation des Tastverhältnisses eines pulsweiten-modulierten(PWM-)Signals erfolgt eine gezielte Steuerung und Justierung des Saug- bzw. Niederdrucks wie beispielhaft in 6 für den typischen Klimabetrieb eines Verdichters mit dem Kältemittel R134a dargestellt ist.
Wie aus 6 erkennbar ist, gibt es innerhalb gewisser Toleranzgrenzen einen direkten Zusammenhang zwischen der Stromstärke des Regelstroms des Ventils und einem Saugdruck p_S des Verdichters. Ventile gemäß dem Stand der Technik weisen zusätzlich die Eigenschaft auf, dass der Ventilquerschnitt zusätzlich zum Signal durch eine weitere Kraft, die aus dem Saugdruck resultiert, veränderbar ist. Weitere Konzepte, die Stand der Technik sind, sind in 7 dargestellt. Im wesentlichen unterscheiden sich die Konzepte in ihrem intern mechanisch geschlossenen Regelkreis und der Tatsache, dass die von der Spule aufgewendete Kraft aus Informationen betreffend Druckdifferenzen, Saugdruck oder Massenstrom resultieren. Dies ist, wie bereits vorstehend erwähnt, zur Verdeutlichung in 7 dargestellt, wo das Konzept der Druckinformation als Rückmeldung grafisch erläutert ist. Die Kraft, die die Spule auf das Regelventil aufbringt, ist entweder durch die Druckinformation p_d – p_S, was der Differenz aus Hochdruckniveau und Nieder- bzw. Saugdruckniveau entspricht, oder der Differenz p_dh – p_dl, was einer Druckdifferenz auf der Hochdruckseite, d.h. der Differenz aus zwei Drücken an verschiedenen Stellen der Hochdruckseite (Hochdruck 1–Hochdruck 2) entspricht.
Dabei wird durch Einsatz einer Blende im Hochdruckniveau die erzeugte Druckdifferenz vor und nach der Blende dem Ventil zugeführt. Die Druckdifferenz ist abhängig vom Massenstrom, der über die Blende strömt. Durch eine Erhöhung des Massenstroms erfolgt eine Erhöhung der Druckdifferenz, wobei durch die Rückmeldung zum Ventil der Öffnungsquerschnitt variiert wird.
Dieser bei extern geregelten Verdichtern, die dem Stand der Technik entsprechen, implementierte Prozess des Abregelns geht für gewöhnlich mit einer Erhöhung des Drucks im Triebwerksraum des Verdichter einher. Die Erhöhung des besagten Drucks erfolgt durch gezieltes Öffnen oder Erweitern mindestens einer Verbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum des Verdichters, so dass prinzipiell eine Erhöhung des Triebwerksraumdrucks bis annähernd auf Hochdruckniveau möglich ist. In der technischen Ausführung ist es aus verschiedensten Gründen jedoch üblich, die Druckdifferenz, die zum weitestmöglichen Abregeln des Verdichters führt, so zu wählen, dass der Druck im Triebwerksraum signifikant unter dem Hochdruckniveau angesiedelt ist. Dies gilt insbesondere für Hochruckkältemittel wie R134a bzw. R744 (CO₂).
Grundsätzlich lassen sich damit drei Druckniveaus des Verdichters identifizieren. Das höchste wird vom Hochdruck und das niedrigste vom Niederdruck bzw. Saugdruck widergespiegelt. Das dritte Druckniveau ist dasjenige im Triebwerksraum, welches flexibel zwischen Hoch- und Niederruck justierbar ist.
Um beim Abregeln den Druck im Triebwerksraum auf erhöhtem Druckniveau zu stabilisieren bzw. halten zu können, erfolgt einerseits ein kontinuierliches Zuströmen von der Hochdruckseite in den Triebwerksraum und andererseits ein Abströmen vom Triebwerksraum auf die Niederdruckseite durch eine Öffnung zwischen dem Triebwerksraum und einer Saugseite bzw. Sauggasseite (Niederdruckseite) des Verdichters.
Erhöht man den Druck im Triebwerksraum bzw. die Druckdifferenz zwischen Triebwerksraum und Niederdruckseite, so wird bei einem dem Stand der Technik entsprechenden Verdichter das Hubvolumen sukzessive reduziert.
Bedingt durch die konstante Öffnung zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite wird beim Abregeln des Verdichters, d.h. also bei einer Erhöhung des Differenzdrucks zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite der abfließende Massenstrom aus dem Triebwerksraum stetig und signifikant größer.
Da dieser Massenstrom unmittelbar der Hochdruckseite entnommen werden muss, steht er im System für den eigentlichen Zweck des Kühlens oder Heizens nicht mehr zur Verfügung und muss demzufolge als Verlust angesehen werden. Der für das Abregeln des Verdichters erforderliche Massenstrom wird quasi nur verdichterintern von der Hochdruckseite über das Regelventil in den Triebwerksraum und von dort durch die Öffnung zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite zurück auf die Sauggasseite gefördert, von wo er erneut angesaugt und verdichtet wird. Zur Verdichtung dieses so genannten Regelmassenstroms ist zusätzlicher Aufwand erforderlich, der unmittelbar keinen Nutzen schafft.
Beim Betrieb eines solchen extern geregelten Verdichters treten gewöhnlich interne Leckagen und Verluste auf. Bei der Verdichtung des in den Zylinder gesaugten Kältemittels tritt beispielsweise ein Teilmassenstrom durch den Spalt zwischen Zylinder und Kolben in den Triebwerksraum des Verdichters ein. Dieser Teilmassenstrom ist dem Fachmann als „Blow-by" bekannt. Auch von Seiten eines eventuell eingesetzten Ölabscheiders auf der Hochdruckseite des Verdichters besteht die Gefahr des mitunter ungewollten Eintragens von Kältemittel über die Ölrückführleitung in den Triebwerksraum.
Um dort nicht zwangsläufig zu einer Erhöhung des Druckes zu führen, besteht eine Öffnung zwischen Triebwerks- bzw. Kurbelraum und Niederdruckseite, durch die der eintretende Leckagemassenstrom wieder abfließen kann. Bei Verdichtern, die dem Stand der Technik entsprechen, ist diese fixe Öffnung als Verbindungsbohrung zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite ausgeführt. Die Öffnung wird gewöhnlich so dimensioniert, dass die Größe hinreichend ist, um für den ungünstigsten anzunehmenden Fall sicherzustellen, dass sich der Druck im Triebwerksraum nicht unbeabsichtigt durch innere Leckagen oder sonstige ungünstige Einflüsse oberhalb eines definierten Niveaus bewegt.
Ein weiterer Nachteil der oben näher bezeichneten Ventile ist, dass diese als Proportionalventil betrieben werden und eine Hysterese in ihrem Regelverhalten besitzen (vgl. hierzu 6) Diese Hysterese ist im Diagramm im wesentlichen durch die gestrichelte (reale) Linie oberhalb und unterhalb einer (idealen) Kennlinie gezeichnet. Diese Hysterese beeinträchtigt zusätzlich die Regelgüte bzw. Regelgenauigkeit. Des weiteren sind diese Konzepte nicht robust genug gegen Verschmutzung aller Art, da in der Regel die Spaltmasse des Ventilschafts und die Führung sehr eng eingestellt sind und die Öffnungsquerschnitte stetig variieren.
Bin weiteres Ventilkonzept, das Stand der Technik ist, wird in 8 gezeigt. Dieses Konzept zeichnet sich dadurch aus, dass beide Querschnitte zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum sowie zwischen Triebwerksraum und Saugseite mit Hilfe eines Regelventilsignals beeinflussbar sind. Im Vergleich zu den gezeigten Konzepten in 7 besitzt dieses Regelventil keine Rückkopplung einer Druckinformation, welche Einfluss auf den Ventilquerschnitt nehmen könnte. Dieses Konzept besitzt somit keinen mechanisch geschlossenen Regelkreis wie in 7 dargestellt ist. Das Ventil selbst muss mit vier kommunizierenden Anschlüssen (Ports) mit dem Verdichter bzw. den einzelnen Drucklagen verbunden werden. Des weiteren wird auf den Aktor ein pulsweiten-moduliertes(PWM-)Signal mit geringer Frequenz aufgeprägt, so dass das Ventil schaltend betrieben werden kann. Im wesentlichen ist der Ventilkörper, in dem die Ventilnadel geführt ist, zweigeteilt und miteinander verpresst. Beide Ventilquerschnitte werden mit ein und demselben Ventilsignal angesteuert und können nicht unabhängig voneinander betrieben werden.
Ausgehend vom vorstehend erläuterten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdichter anzugeben, welcher kostengünstig durch einen einfachen Ventilaufbau und eine einfache Integration des Ventils im Verdichter realisierbar ist, wobei gleichzeitig geringe Anforderungen an das Steuergerät für die Verdichterregelung und eine geringe Anzahl der zu verbindenden Anschlusskanäle und/oder Bohrungen vom Regelventil zum Verdichter erwünscht sind und wobei der Massenstrom, der der Hochdruckseite zur Regelung/-Steuerung des Verdichters entnommen werden muss, möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei bevorzugte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen in den Unteransprüchen beschrieben sind.
Ein wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist es demnach, dass im Bereich der Fluidverbindung bzw. in der Fluidverbindung zwischen der Hochdruckseite und dem Triebwerksraum ein 2/2-Wege-Ventil angeordnet ist. Dieses zeichnet sich neben einer geringen Anzahl zu verbindender Anschlusskanäle und/oder Bohrungen durch einen einfachen Ventilaufbau und geringe Anforderungen an das Steuergerät für die Verdichterregelung aus. Weiterhin ist der Massenstrom, der der Hochdruckseite zur Regelung/Steuerung des Verdichters entnommen werden muss, minimiert.
Das 2/2-Wege-Ventil kann sowohl als Proportionalventil als auch als Schaltventil ausgelegt sein, wobei die Frequenz eines pulsweiten-modulierten(PWM-)Signals, welches zur Steuerung des Ventils dient, in einer bevorzugten Ausführungsform im Falle eines Proportionalventils zwischen 100 Hz und 4 kHz, insbesondere jedoch zwischen 200 Hz und 2 kHz liegt und im Falle des Vorliegens eines Schaltventils zwischen 1 Hz und 200 Hz, insbesondere zwischen 3 Hz und 100 Hz, weiterhin insbesondere zwischen 5 Hz und 60 Hz liegt. Eine Auslegung als Schaltventil stellt eine höchst präzise Regelung sicher, während eine Ausbildung als Proportionalventil eine einfache Ansteuerung des Ventils bei einer nach wie vor akzeptablen Regelqualität sicherstellt.
Optional ist das 2/2-Wege-Ventil im stromlosen Zustand geöffnet, um bei einer Trennung der elektrischen Verbindungsleitung und/oder einem Ausfall des Steuersignals für das Ventil den Verdichter in einen „ausgeschalteten Zustand" (förderloser Zustand, „OFF-mode") zu versetzen.
Der maximale Öffnungsquerschnitt des 2/2-Wege-Ventils kann zwischen 0,1 mm und 4 mm, insbesondere jedoch zwischen 0,2 mm und 2 mm liegen. Diese Werte ermöglichen eine optimale Regelung des Triebwerksraumdruckes bei einer möglichst geringen Anzahl von Regeleingriffen. In einer weiteren Variante der Erfindung wird das 2/2-Wege-Ventil mit einem oszillierenden Erregerstrom betrieben, was insbesondere für ein Proportionalventil dafür sorgt, dass eine sehr geringe Ventilhysterese gegeben ist, da lediglich die Gleitreibung und nicht die Haftreibung zu überwinden ist, da der Anker des Ventils nicht in eine Ruhestellung gelangt, bei. deren Verlassen die Haftreibung etwa doppelt so groß ist wie die Gleitreibung.
Auf der Hochdruckseite des Verdichters und/oder in der Fluidverbindung zwischen der Hochdruckseite und dem Triebwerksraum und/oder zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite kann ein Olabscheider angeordnet sein. Insbesondere eine Anordnung in der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Saugseite eröffnet die Möglichkeit, auf einen Hochdruckölabscheider zu verzichten. Beide Varianten stehen sicher, dass die Fluidverbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum im wesentlichen ölfrei gehalten wird.
Weiterhin kann zwischen der Hochdruckseite bzw. Olabscheider und Triebwerksraum und dem 2/2-Wege-Ventil und/oder in dem 2/2-Wege-Ventil eine Blende bzw. Drosselstelle angeordnet sein, welche für eine optimale Öl-Durchflussrate sorgt. Der lichte Querschnitt bzw. Durchmesser der Blende bzw. der Drosselstelle kann in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, insbesondere jedoch zwischen 0,1 mm und 0,25 mm liegen. Dadurch ergibt sich, wie bereits vorstehend erwähnt, eine optimale Durchflussrate. Ferner kann zwischen dem Ölabscheider und dem 2/2-Wege-Ventil und/oder der Blende bzw. Drosselstelle ein Filter angeordnet sein, welcher dafür sorgt, dass Verschmutzungen nicht in die Fluidverbindung eindringen können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters bzw. auch unabhängig von den vorstehend erläuterten Merkmalen, d.h. also alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Merkmalen, besteht zwischen dem Triebwerksraum und einer Sauggasseite eines Verdichters, welche insbesondere als Sauggaskammer ausgelegt sein kann, eine Fluidverbindung. Diese dient der sicheren Entlastung des Triebwerksraumdruckes. In der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite können wenigstens eine Blende und/oder wenigstens eine Drosselstelle angeordnet sein, welche wiederum für eine optimale Durchflussrate sorgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite ein Ventil, insbesondere ein 2/2-Wege-Ventil angeordnet sei. Die Vorteile eines 2/2-Wege-Ventils ergeben sich analog zu der Anordnung desselben in der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Hochdruckseite.
Das Ventil, insbesondere 2/2-Wege-Ventil, kann eine Blende bzw. eine Drosselstelle umfassen, welche differenzdruckabhängig oder differenzdruckunabhängig gesteuert ist. Eine differenzdruckunabhängige Steuerung stellt einen sehr einfachen Aufbau sicher, während eine differenzdruckabhängige Steuerung desselben eine präzise Regulierung des abfließenden Massenstroms gewährleistet.
Der Betrieb des 2/2-Weg-Ventils erfolgt in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit einem maximalen Schalt- bzw. Erregerstrom von 0,5 A bis 1 A, insbesondere mit einem Erregerstrom von 0,7 A bis 0,9 A. Dies ermöglicht eine sichere Steuerung bei relativ geringen Stromstärken, wodurch die Zuleitungen zum Verdichter entsprechend niedrigquerschnittig dimensioniert sein können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Blende bzw. Drosselstelle parallel zu dem 2/2-Wege-Ventil angeordnet. Eine Anordnung dieser Blende kann insbesondere im Bereich eines Ölfilters erfolgen. Dies stellt eine konstruktiv einfache Maßnahme dar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale, insbesondere betreffend das (Regel-)Ventil in der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
1 ein Ventil, das bei einem erfindungsgemäßen Verdichter zur Regelung bzw. Steuerung eingesetzt wird;
2a–e schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Verdichters in verschiedenen Ausführungsformen;
3 die schematische Darstellung eines weiteren Ventils, das zur Steuerung bzw.
Regelung eines erfindungsgemäßen Verdichters einsetzbar ist; und
4 ein Diagramm, welches das Verhalten bzw. die Änderungen des Massenstroms und des Ventilsignals bei Drehzahländerungen darstellt.
Bei den in der Folge beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters handelt es sich um einen Axialkolbenverdichter der Schwenkscheibenbauart, welcher (nicht in den Figuren dargestellt) ein Gehäuse, einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf umfasst. Im Zylinderblock sind Kolben axial hin- und herbewegbar gelagert. Der Antrieb des Verdichters erfolgt über eine Riemenscheibe mittels einer Antriebswelle.
Bei den hier beschriebenen Verdichtern handelt es sich um Verdichter mit variablem Kolbenhub, wobei der Kolbenhub durch eine Druckdifferenz, die durch Drücke auf einer Sauggasseite und dem Triebwerksraum definiert sind, geregelt ist. Je nach der Größe der Druckdifferenz wird die Schwenkscheibe in Form eines Schwenkrings mehr oder weniger aus ihrer bzw. seiner vertikalen Lage ausgelenkt bzw. verschwenkt. Je größer der daraus resultierende Auslenkwinkel ist, desto größer ist der Kolbenhub und dementsprechend wird ein umso höherer Druck an einer Auslassseite (Hochdruckseite) des Verdichters bereitgestellt. Dies heißt in anderen Worten gesagt, dass die Förderleistung des Verdichters mit zunehmendem Auslenkwinkel der Schwenkscheibe zunimmt.
Der Triebwerksraum ist im wesentlichen durch das Gehäuse definiert, wobei der Schwenk- bzw. Schrägscheibenmechanismus sich in demselben befindet. Zur Beaufschlagung des Triebwerksraums mit dem gewünschten Druck ist eine Fluidverbindung zwischen dem Triebwerksraum und der Hochdruckseite des Verdichters angeordnet. In der besagten Fluidverbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum ist in den bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters (vgl. 2a–2e, in welchen diese schematisch dargestellt sind) ein 2/2-Wege-Ventil 1 angeordnet, welches zur Regelung bzw. Steuerung des Fluiddurchflusses durch die Fluidverbindung Verwendung findet.
Das 2/2-Wege-Ventil 1 ist in den bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters als Proportionalventil ausgelegt. Dies heißt, dass der Öffnungsgrad des Ventils proportional zum Strom in seiner Erregerspule ist. Die Frequenz des pulsweiten-modulierten(PWM-)Signals, welches zur Steuerung des Ventils 1 dient, liegt zwischen 200 Hz und 2 kHz. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass Frequenzen zwischen 100 Hz und 4 kHz, insbesondere zwischen 200 Hz und 2 kHz eine vorteilhafte Regelung des erfindungsgemäßen Verdichters gewährleisten.
Ferner sei an dieser Stelle angemerkt, dass in alternativen Ausführungsformen das 2/2-Wege-Ventil 1 als Schaltventil ausgelegt ist, wobei die Frequenz des PWM-Signals, das zur Steuerung des Schaltventils dient, zwischen 5 Hz und 60 Hz liegt. Die vorteilhaften Frequenzen bei Einsatz eines Schaltventils liegen zwischen 1 Hz und 200 Hz, insbesondere jedoch zwischen 3 Hz und 100 Hz, wobei der vorteilhafteste Bereich der oben zitierte zwischen 5 Hz und 60 Hz liegende ist.
Ein entsprechendes Regel- bzw. Steuerventil 1, welches sowohl als Proportional- als auch als Schaltventil Verwendung finden kann, ist in 1 dargestellt. Es handelt sich (wie bereits erwähnt) um ein 2/2-Wege-Ventil, welches neben einer Spule 2, welche der Regelung des Ventils dient, zwei Anschlüsse, 3, 4, aufweist, welche mit korrespondierenden Abschnitten bzw. Anschlussbereichen der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Hochdruckseite in Fluidverbindung stehen. Der Anschluss 3 steht mit dem Abschnitt der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Hochdruckseite in Verbindung, welcher der Hochdruckseite zugewandt ist, während der Anschluss 4 der dem Triebwerksraum zugewandten Seite der Fluidverbindung als Anschluss dient.
Das Ventil ist in stromlosem Zustand geöffnet, d.h. der Querschnitt zwischen der Hochdruckseite des Verdichters und dem Triebwerksraum desselben ist zu 100% geöffnet. Der maximale Öffnungsquerschnitt des Ventils liegt unter Verwendung von R744 (CO₂) als Kältemittelbei den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters zwischen 0,2 mm und 2 mm. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass auch Öffnungsquerschnitte zwischen 0,1 und 4 mm, für andere Kältemittel als R134a und R744 sogar noch größere und noch kleinere Öffnungsquerschnitte denkbar sind.
Als Parameter für die Regelung bzw. Steuerung für den Öffnungsquerschnitt wird beim Proportionalventil der Ventilstrom bzw. Erregerstrom der Spule 2 verwendet, während der Parameter des Ventils 1 in einer Verwendung als Schaltventil die Einschaltdauer des pulsweiten-modulierten Signals ist. Dabei ist die Einschaltdauer die Zeit zwischen dem Ein- und Ausschalten des Regelstroms für die Spule 2. Um das Hystereseverhalten im Falle einer Schaltung als Proportionalventil durch innere Reibung zu verbessern, wird in den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters der Erregerstrom oszillierend an die Spule 2 angelegt, so dass der Anker des Ventils 1 in Mikroschwingungen versetzt wird. Dadurch gelingt es, diesen nie ganz bewegungslos werden zu lassen, wodurch er bei seinem Betrieb lediglich der Gleitreibung und nicht mehr der um mehr als das Doppelte größeren Haftreibung unterliegt.
Demnach wird auch das Hystereverhalten eines erfindungsgemäßen Verdichters deutlich verbessert.
Als weitere Funktion beinhaltet das 2/2-Wege-Ventil in einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Blende 5 bzw. eine Drosselstelle, die zwischen einem auf der Hochdruckseite befindlichen Ölabscheider 10 und dem Triebwerksraum angeordnet ist (vgl. hierzu 2a). Der Blenden (5)- bzw. Drosselstellendurchmesser liegt in den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verdichters zwischen 0,1 mm und 0,25 mm. Die Zuführung des Öls vom Olabscheider 10 ist getrennt von der Gaszuführung des Hochdrucks zum Ventil und Ventilsitz. Zwischen Olabscheider und Blende 5 ist ein Filter (in den Zeichnungen nicht dargestellt) eingesetzt, um Verschmutzungen zurückzuhalten. Am Austritt der Ventil-/Blendenanordnung werden beide Kanäle intern dem Ventil 1 oder optional extern im Ventilbauraum zusammengeführt und zum Triebwerksraum gemeinsam über eine einzelne Bohrung oder optional einen Verbindungskanal geführt.
Weiterhin weist die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters eine Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und einer Sauggasseite (einer Sauggaskammer) auf. Zwischen dem Triebwerksraum und der Sauggasseite, d.h. also in der vorstehend erläuterten Fluidverbindung findet sich eine weitere Drosselstelle bzw. Blende 8, welche den Fluidfluß zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite optimiert.
Sowohl auf der Seite, auf welcher Saugdruckniveau als auch auf der Seite, auf welcher Hochdruckniveau herrscht, sind Rückschlagventile 6, 7 angeordnet, welche bei einem plötzlichen Druckverlust in Funktion treten und bei völlig abgeregeltem Verdichter shließen.
In 2b ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform dargestellt, welche im wesentlichen der ersten bevorzugten Ausführungsform entspricht. Im Gegensatz zu der ersten bevorzugten Ausführungsform befindet sich jedoch anstelle der Blende 8 ein Ventil 11 in der Fluidverbindung 9 zwischen Sauggasseite und Triebwerksraum. Bei dem Ventil 11 handelt es sich um ein mechanisches Ventil, welches in 3 näher dargestellt ist. Dieses ist im vorliegenden Fall differenzdruckabhängig eingestellt, wobei alternativ auch ein differenzdruckunabhängiges Ventil denkbar ist. Bei der Regelung eines Verdichters ist die Druckdifferenz zwischen der Ein- und Austrittsseite des in der Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und Sauggassesite angeordneten Ventils 11 von entscheidender Bedeutung für den abfließenden Massenstrom.
Der Umstand, dass der Differenzdruck zwischen Triebwerks und Saugseite wesentlich für den Verlustmassenstrom verantwortlich ist, lässt sich mit Hilfe des mechanischen Regelventils entsprechend 3 ausnutzen. Das Regelventil 11 umfasst einen Zylinderraum 12, der über eine Leitung 13 mit der Triebwerkskammer eines Axialkolbenverdichters einerseits und über eine weitere Leitung 14 mit der Saugseite des Verdichters andererseits fluidverbunden ist, und innerhalb dem ein niederdruckseitig geschlossener Kolben 15 jeweils gegen die Wirkung eines elastischen Elements – hier Schraubendruckfedern 16, 17 – sowie der durch den Ein- und Austrittsdruck hervorgerufenen Kräfte hin und her verschieblich gelagert ist, wobei abhängig von der auf den Kolben 15 einwirkenden Druckdifferenz entsprechend der Druckdifferenz zwischen Triebwerksraum und Saugseite dieser die wirksame Ventilöffnung zwischen Triebwerksraum und Saugseite mehr oder weniger stark verringert, bzw. im Extremfall vollständig schließt. Der erwähnte Fluiddurchgang wird definiert durch die Leitungen 13, 14 sowie den Zylinderraum 12 und Kolben 15, der zu diesem Zweck als an einer – in 3 oberen – Stirnseite offener Hohlkolben ausgebildet ist, in dessen Mantel 18 ein sich axial erstreckender, insbesondere schlitzförmiger Durchgang 19 ausgebildet ist, wobei diesem Durchgang 19 die Saugseite bzw. eine mit der Saugseite verbundene und seitlich in den Zylinderraum 12 mündende Fluidleitung 14 zugeordnet ist. Der Innenraum 20 des Hohlkolbens 15 steht über die offene Stirnseite 21 mit dem Triebwerksraum in Fluidverbindung. An der Saugseite ist der Kolben 15 mit einem Kolbenboden 22 verschlossen. An diesem Kolbenboden 22 liegt außen die Saugseite, d.h. Niederdruck an. Zu diesem Zweck ist der Zylinderraum 12 unterhalb des Kolbenbodens 22 über eine Verbindungsleitung 23 mit der Saugseite bzw. der zur Saugseite führenden Leitung 14 verbunden.
Der Kolben 15 ist zwischen zwei stirnseitig anliegenden Federn, hier Schraubendruckfedern 16, 17 innerhalb des Zylinderraums 12 eingespannt. Der Zylinderraum 12 wird durch eine entsprechende Bohrung in einem Ventilkörper 24 definiert, wobei die Bohrungsöffnung nach Platzierung der Schraubendruckfedern 16, 17 samt Kolben 15 durch einen Stopfen 25 verschlossen wird.
Die Federelemente 16, 17 sind derart ausgebildet und eingestellt, dass das Drosselverhalten des Regelventils 11 mit steigender Druckdifferenz zwischen Triebwerksraum und Saugseite entweder linear oder progressiv, degressiv und/oder stufenförmig ist. Dies hängt auch von der Gestaltung des Durchgangs 19 im Kolben ab. Der schlitzförmige Durchgang 19 im Mantel 18 des Kolben 15 kann als sich axial in einer Richtung entweder stetig oder stufenförmig erweiternder oder verjüngender Schlitz ausgebildet sein, und zwar je nach dem gewünschten Regelverhalten. Zur Erzielung eines konstanten Massenstroms ist eine sich in axialer Richtung stetig verjüngende Geometrie vorzusehen.
Der Ventilkörper 24 kann Teil des Verdichtergehäuses oder ein gesondertes Bauteil sein. Bei Ausbildung des Kolbens 15 aus Kunststoff werden die Federn 16, 17 vorzugsweise integral mit dem Kolben 15 als Baueinheit bereitgestellt, d.h. stirnseitig mit dem Kolbenmaterial vergossen. Wie bereits erwähnt, erfolgt der Einbau des Kolbens 15 innerhalb des Zylinderraums 12 unter Vorspannung der beiden Federelemente 16, 17 so, dass die Federn 16, 17 bei jedem Betriebszustand am Kolben 15 anliegen.
Der Kolben 15 ist innerhalb des Zylinderraums 12 mit Spielpassung eingepasst, und zwar vorzugsweise mit einer Passung von weniger als 15 μm, um den am Kolben vorbeiströmenden Massenstrom auf einem vernachlässigbar niedrigem Niveau zu halten. Um dies zu erreichen, können zusätzliche Dichtmaßnahmen zwischen Kolben 15 und Zylinderwand vorgesehen sein.
In 3 ist der Kolben 15 mit identischen Stirnflächen ausgebildet. Es ist auch denkbar, stattdessen einen Differenzkolben mit unterschiedlich großen Stirnflächen zu verwenden. Dabei ist entscheidend, welche Kräfte, insbesondere Differenzkräfte auf den Kolben einwirken. Die durch die Federelemente 16, 17 bewirkten Federkräfte sind demgegenüber von untergeordneter Bedeutung.
Sofern der Druck zwischen Triebwerksraum und Saugseite ausgeglichen ist, wird der Kolben 15 in einer mittleren Position gehalten. Der im Kolbenmantel 18 ausgebildete Durchgang 19 befindet sich dann etwa auf Höhe der zur Saugseite führenden Leitung 14. Gewöhnlich ist ein Mindestdifferenzdruck zwischen Triebwerksraum und Saugseite erforderlich, um eine Reduzierung des Verdichterhubes zu bewirken. Diese Mindest-Druckdifferenz sollte bei der Auslegung des beschriebenen mechanischen Regelventils berücksichtigt werden. Zum einen sollte auslegungsgemäß bei der genannten Mindest-Druckdifferenz der bzw. die im Kolbenmantel 18 eingebrachten schlitzförmigen Durchgänge 19 möglichst so positioniert sein, dass die volle Fläche des oder der Durchgänge 19 wirksam ist bzw. sind. Ein weiteres Ansteigen des Differenzdruckes sollte jedoch möglichst umgehend zu einer sukzessiven Verringerung des wirksamen Öffnungsquerschnitts des oder der schlitzförmigen Durchgänge 19 führen.
Die Auslegung der Durchgangsöffnung im Kolbenmantel 18 sollte derart sein, dass innere Leckagen, oder sonstige hier nicht näher zu bezeichnende Einflüsse, bei einer definierten Mindest-Druckdifferenz zwischen Triebwerkskammer und Saugseite vollständig über den Kolben 15 bzw. das Regelventil 11 abfließen können.
Beim Abregelvorgang erhöht sich der Differenzdruck zwischen Triebwerkskammer und Saugseite. Dabei wird zusätzlich davon ausgegangen, dass es beim Abregeln auch zu einem Anstieg des Niederdrucks an der Saugseite kommt.
Die Einbaulage des Regelventils 11 ist beliebig, da das Eigengewicht des Kolbens 15 für die Regelung vernachlässigbar sein soll. Das Regelventil 11 kann am Zylinderkopf oder Zylinderblock oder unter Berücksichtigung entsprechender Verbindungen außerhalb des Verdichtergehäuses angeordnet sein.
Wie der 3 ferner zu entnehmen ist, verschiebt sich der Regelkolben 15 mit steigendem Differenzdruck in Richtung zur Saugseite. Dadurch wird der schlitzförmige Durchgang 19 im Kolbenmantel 18 zunehmend abgedeckt.
Da der abfließende Massenstrom mit Hilfe des beschriebenen Regelventils 11 während des Abregelns allgemein auf annähernd konstant niedrigem Niveau gehalten werden kann, ist im abgeregelten Betrieb signifikant weniger Verlustmassenstrom erforderlich, um den zum Abregeln erforderlichen Differenzdruck zwischen Triebwerksraum und Saugseite einzustellen. Damit muss verhältnismäßig weniger Antriebsleistung für die gleiche Kälte- oder Heizleistung aufgewendet werden. Die Effizienz wird dementsprechend erhöht, und zwar für den gesamten Bereich des Abregelns, wobei mit steigenden Differenzdrücken zwischen Triebwerksraum und Saugseite der relative Verlustmassenstrom zunehmend verringert wird.
Bei dem Regelventil 11 gemäß 3 ist im Kolbenmantel 18 oberhalb des schlitzförmigen Durchgangs 19, d.h. in Richtung zur Druckseite hin noch eine weitere Öffnung bzw. ein sog. Sicherheitsschlitz 26 vorgesehen, der umgehend mit vollständiger Abdeckung des unteren schlitzförmigen Durchgangs 19 wirksam wird, und zwar dann, wenn der Druck im Triebwerksraum übermäßig hoch und der Kolben 15 im Regelventil 11 dementsprechend weiter zur Saugseite hin verschoben wird. Der Sicherheitsschlitz 27 wird also dann wirksam, wenn der Differenzdruck zwischen Triebwerksraum und Saugseite einen vorbestimmten Höchstwert erreicht. Dann kann über den Sicherheitsschlitz 26 der Druck im Triebwerksraum wirksam und schnell auf einen niedrigeren Betriebsdruck abgebaut werden.
Durch das beschriebene Regelventil wird noch ein weiterer Vorteil erzielt, nämlich der Vorteil, dass der Massenstrom zwischen Triebwerksraum und Verdichtersaugseite stark reduziert ist. Dadurch wird auch der Ölmassenstrom, d.h. die mit dem Gasstrom mitgeführte Ölmenge entsprechend reduziert. Dies wirkt sich einerseits positiv auf die Gesamtleistung sowie das thermische Verhalten des Verdichters und damit einer Fahrzeug-Klimaanlage, und zum anderen vorteilhaft auf die Lebensdauer des Verdichters aus.
Das beschriebene Regelventil lässt sich als vorgefertigte Baueinheit zur Verfügung stellen. Innerhalb des Kolbens oder auch des Zylinderraums lassen sich weitere Elemente integrieren, wie Ölabscheider, Partikelfilter od. dgl..
Der Ventilkörper 24 wird vorzugsweise aus Stahl, Stahllegierung, Leichtmetall, insbesondere Aluminium, oder auch Kunststoff hergestellt. Gleiches gilt für den Kolben 15. Bei Ausbildung des Kolbens 15 aus Kunststoff ist es möglich, die Federelemente 16, 17 mit dem Kolbenmaterial innig bzw. dauerhaft fest zu verbinden, so dass Kolben und Federelemente eine Baueinheit darstellen, die als Ganzes in den Zylinderraum 12 eingebracht werden kann. Bei Ausbildung des Kolbens 15 aus Kunststoff bietet sich vor allem die Herstellung durch Spritzgießen an. Es können Duroplaste oder Thermoplaste zum Einsatz kommen. Die Durchgangsschlitze 19 und 26 lassen sich beim Spritzgießen in einem Arbeitsgang ausbilden. Es können gleitoptimierte Kunststoffe verwendet werden, insbesondere gleitoptimierte Duro- oder Thermoplaste.
Bei Verwendung von metallischen Werkstoffen für den Kolben 15 werden die Durchgänge 19, 26 vorzugsweise mittels Laser (Laserschneiden) ausgebildet. Damit lassen sich beliebige Konturen bzw. Öffnungsquerschnitte erzielen. Wie bereits erwähnt, kann sich der schlitzförmige Durchgang 19 im Mantel 18 des Kolbens 15 axial in einer Richtung entweder stetig oder stufenförmig erweitern oder verjüngen, je nach dem gewünschten Regelverhalten, wobei die sich verjüngende Geometrie hier bevorzugt ist. Die Kontur des Durchgangs 19 ist letztlich auch vom Verdichter selbst bzw. dessen Betriebsverhalten abhängig.
Neben dem Regelventil 11 ist in der Fluidverbindung 9 zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite eine Drosselstelle bzw. Blende 27 angeordnet. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Drosselstelle 27 in einer alternativen Ausführungsform selbstverständlich auch im Ventil 11 angeordnet sein kann.
In 2c ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei welcher es sich um die in 2b dargestellte Anordnung handelt, welche jedoch eine differenzdruckabhängige Blende 27 bzw. Vordrosselung der Fluidverbindung zwischen Sauggasseite und Triebwerksraum aufweist, was durch den Pfeil, d.h. eine angedeutete Regelbarkeit der Drosselstelle 27, angedeutet ist.
In 2d ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters dargestellt, welche wiederum im wesentlichen der Anordnung gemäß 2c entspricht, wobei jedoch das Ölmanagement getrennt vom Ventil 1 angeordnet ist.
In 2e letztendlich ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform dargestellt, welche keinen hochdruckseitigen Ölabscheider aufweist.
Das vorgeschlagene Regelungskonzept eignet sich insbesondere für einen Verdichter, wie er beispielsweise in der DE 103 47 709 A1 beschrieben ist. Dieser Verdichter besitzt ein drehzahlkompensierendes Verhalten. In Kombination mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Regelungskonzept mit 2/2-Wege-Ventil kann auf eine mechanisch geschlossene Rückmeldung verzichtet werden. In 4 ist anhand eines Massenstrom- und Ventilsignalverhaltensdiagramms bei Drehzahländerung erläutert, dass für ein Eingreifen bei einer Drehzahländerung eines erfindungsgemäßen Verdichters keine Signaländerung notwendig ist.
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.

1: Ventil
2: Spule
3, 4: Anschluss
5: Blende
6, 7: Rückschlagventil
8: Blende
9: Fluidverbindung Sauggasseite-Triebwerksraum
10: Ölabscheider
11: (Regel-)Ventil
12: Zylinderraum
13, 14: Leitung
15: Kolben
16, 17: Schraubendruckfeder
18: Kolbenmantel
19: Durchgang
20: Innenraum des Kolbens 15
21: Stirnseite des Kolbens 15
22: Kolbenboden
23: Verbindungsleitung mit der Saugseite
24: Ventilkörper
25: Stopfen
26: Sicherheitsschlitz
27: Blende

Claims

Verdichter, insbesondere Axialkolbenverdichter, weiterhin insbesondere für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, und insbesondere für einen Betrieb mit CO₂ als Kältemittel, welcher ein Gehäuse und einen im wesentlichen durch das Gehäuse definierten Triebwerksraum umfasst und welcher weiterhin eine Fluidverbindung zwischen Triebwerksraum und einer Hochdruckseite des Verdichters aufweist, wobei die Förderleistung des Verdichters im wesentlichen durch den im Triebwerksraum vorherrschenden Druck definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich bzw. in der Fluidverbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum ein 2/2-Wege-Ventil (1) angeordnet ist.
Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wege-Ventil (1) als Proportionalventil ausgelegt ist.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wege-Ventil (1) als Schaltventil ausgelegt ist.
Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz eines PWM-Signals, welches zur Steuerung des Proportionalventils (1) dient, zwischen 100 Hz und 4 kHz, insbesondere 200 Hz und 2 kHz liegt.
Verdichtet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz eines PWM-Signals, welches zur Steuerung des Schaltventils (1) dient, zwischen 1 Hz und 200 Hz, insbesondere zwischen 3 Hz und 100 Hz, weiterhin insbesondere zwischen 5 Hz und 60 Hz liegt.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wege-Ventil (1) in stromlosem Zustand geöffnet ist.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Öffnungsquerschnitt des 2/2-Wege-Ventils (1) zwischen 0,1 mm und 4 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 2 mm liegt.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wege-Ventil (1) mit einem oszillierenden Erregerstrom betrieben wird.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hochdruckseite des Verdichters und/oder in der Fluidverbindung zwischen Hochdruckseite und Triebwerksraum und/oder zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite ein Ölabscheider (10) angeordnet ist.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hochdruckseite bzw. dem/einem Ölabscheider und dem Triebwerksraum und/oder in dem 2/2-Wege-Ventil (1) eine Blende (5) bzw. Drosselstelle angeordnet ist.
Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Querschnitt bzw. Durchmesser der Blende (5) bzw. der Drosselstelle zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,25 mm hegt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ölabscheider (10) und 2/2-Wege-Ventil (1) und/oder Blende (5) bzw. Drosselstelle ein Filter angeordnet ist.
Verdichter, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Triebwerksraum und einer Sauggasseite, insbesondere Sauggaskammer des Verdichters eine Fluidverbindung (9) angeordnet ist.
Verdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidverbindung (9) zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite wenigstens eine Blende (27) und/oder wenigstens eine Drosselstelle angeordnet ist/sind.
Verdichter nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidverbindung (9) zwischen Triebwerksraum und Sauggasseite ein Regelventil (11), insbesondere ein 2/2-Wege-Ventil angeordnet ist.
Verdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (11) eine Blende (27) bzw. Drosselstelle umfasst, welche differenzdruckabhängig oder differenzdruckunabhängig gesteuert ist.
Verdichter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem Ventil (11) ab einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen Triebwerkskammer und Saugseite bei weiter ansteigender Druckdifferenz die Fluidverbindung zwischen Triebwerkskammer und Saugseite zunehmend gedrosselt, im Extremfall vollständig geschlossen wird, insbesondere der freie Querschnitt der Fluidverbindung dergestalt verringert wird, dass der aus der Triebwerkskammer abfließende Massenstrom etwa auf konstant niedrigem Niveau gehalten ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (11) einen Zylinderraum (12) umfasst, der mit der Triebwerkskammer einerseits und der Saugseite andererseits fluidverbunden ist (Leitungen 13, 14), und innerhalb dem ein Kolben (15) insbesondere jeweils gegen die Wirkung eines elastischen Elements (16, 17) hin- und herverschiebbar gelagert ist, wobei abhängig von der auf den Kolben (15) einwirkenden Druckdifferenz entsprechend der Druckdifferenz zwischen Triebwerkskammer und Saugseite dieser den Fluiddurchgang zwischen Triebwerkskammer und Saugseite mehr oder weniger weit öffnet, bzw. im Extremfall vollständig schließt.
Verdichter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) des Regelventils (11) ein an einer Stirnseite offener Hohlkolben ist, in dessen Mantel (18) mindestens ein sich axial erstreckender, insbesondere schlitzförmiger Durchgang (19) ausgebildet ist, wobei diesem Durchgang (19) die Saugseite bzw. eine mit der Saugseite verbundene und seitlich in den Zylinderraum (12) mündende Fluidleitung (14) zugeordnet ist, während der Innenraum (20) des Kolbens (15) über dessen offene Stirnseite (21) mit der Triebwerkskammer in Fluidverbindung steht (Leitung 13).
Verdichter nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugseite auch an der geschlossenen Stirnseite des Kolbens (15) bzw. dessen Kolbenboden (22) anliegt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (15) des Regelventils (11) zwischen zwei stirnseitig anliegenden Federelementen, insbesondere Schraubendruckfedern (16, 17) innerhalb des Zylinderraums (12) eingespannt ist.
Verdichter nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (18) des Kolbens (15) einen zweiten, vom ersten Durchgang in Richtung zur (Hoch-)Druckseite hin axial beabstandeten Durchgang (26) aufweist, der nach Überschreiten einer vorbestimmten höheren Druckdifferenz zwischen Triebwerkskammer und Saugseite wirksam wird und die Fluidverbindung zwischen Triebwerkskammer und Saugseite zum Abbau der höheren Druckdifferenz öffnet bzw. freigibt.
Verdichter nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungspfad des Regelventils (11), insbesondere im Kolben (15) desselben Mittel zur Abscheidung von Schmiermittel, Partikel o. dgl. angeordnet sind.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wege-Ventil mit einem maximalen Erregerstrom von 0,5 A–1 A, insbesondere von 0,7 A–0,9 A beschrieben wird.
Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine/die Blende bzw. Drosselstelle parallel zu dem 2/2-Wege-Ventil angeordnet ist.