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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor, der ein Rückschlagventil in einem Ausstoßkanal zwischen einer Ausstoßkammer und einem externen Kühlkreislauf aufweist.
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Kältemittelgas, das in einer Kompressionskammer des Kompressors komprimiert wird, wird in die Ausstoßkammer ausgestoßen und strömt dann über den Ausstoßkanal zum externen Kühlkreislauf aus. Der Ausstoßkanal des Kompressors weist in seinem Inneren ein Rückschlagventil auf, das eine Rückströmung des Kältemittelgases in die Ausstoßkammer durch den Ausstoßkanal verhindert, wenn der Kompressor stillsteht.
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Mit Bezug auf
8 offenbart die
japanische Gebrauchsmusteranmeldung mit der Veröffentlichungsnr. S61-14780 einen Kompressor
100 mit einem hinteren Gehäuse
100A, in welchem ein Ausstoßkanal
101 gebildet ist. Der Ausstoßkanal
101 weist in sich einen Aufnahmeraum
103 auf, in welchem ein zylindrisches Rückschlagventil
102 aufgenommen ist. Der Ausstoßkanal
101 weist darüber hinaus einen ersten Kanal
101A auf, der an seinem einen Ende an einer Basisfläche
103E des Aufnahmeraums
103 offen ist und eine Fluidverbindung zwischen dem Aufnahmeraum
103 und einer Ausstoßkammer
100D bereitstellt, und einen zweiten Kanal
101B, der an seinem einen Ende durch eine Seitenfläche
103F des Aufnahmeraums
103 mündet und an den externen Kühlkanal (nicht gezeigt) angeschlossen ist.
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Das Rückschlagventil 102 umfasst einen Abschnitt 104 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 105 mit kleinem Durchmesser, der mit dem Abschnitt 104 großen Durchmessers verbunden ist und einen kleineren Durchmesser hat als der Abschnitt 104 großen Durchmessers. Der Abschnitt 105 kleinen Durchmessers weist in sich mehrere erste Öffnungen 106 auf, die radial verlaufen und an der Außenumfangsfläche des den kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitts 105 münden. Außerdem ist eine zweite Öffnung 107 im Rückschlagventil 102 an dessen axialer Mitte ausgebildet, die in Axialrichtung des Rückschlagventils 102 verläuft. Die zweite Öffnung 107 steht an ihrem einen Ende mit jeder ersten Öffnung 106 in Verbindung und mündet an ihrem anderen Ende an der Stirnfläche 104A des Abschnitts 104 großen Durchmessers. Ein Dichtabschnitt 105S ist an der Stirnfläche 105A des Abschnitts 105 kleinen Durchmessers ausgebildet. Der Schließabschnitt 105S kann mit der Basisfläche 103E um den ersten Kanal 101A herum in Kontakt gebracht werden, um dadurch zwischen dem ersten Kanal 101A und dem Aufnahmeraum 103 dichtzumachen.
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Der Aufnahmeraum 103 weist in sich eine Gegendruckkammer 108 auf der bezüglich des Abschnitts 104 großen Durchmessers entgegengesetzten Seite des ersten Kanals 101A auf. In Axialrichtung des Rückschlagventils 102 gesehen, ist der zweite Kanal 101B zwischen dem ersten Kanal 101A und der Gegendruckkammer 108 ausgebildet.
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Wenn der Kompressor 100 in Betrieb ist, wird vom Kompressor 100 komprimiertes Kältemittelgas in die Ausstoßkammer 100D ausgestoßen und strömt in den ersten Kanal 101A ein. Der Ausstoßdruck des Kältemittelgases, der auf die Stirnfläche 105A des Abschnitts 105 kleinen Durchmessers wirkt, schiebt das Rückschlagventil 102 in Richtung zur Gegendruckkammer 108, so dass sich der Schließabschnitt 105S von der Basisfläche 103E wegbewegt und das Rückschlagventil 102 geöffnet wird. Wenn das Rückschlagventil 102 geöffnet ist, ist der erste Kanal 101A über den Aufnahmeraum 103 in Verbindung mit dem zweiten Kanal 101B gesetzt, womit das Kältemittelgas von der Ausstoßkammer 100D durch den Ausstoßkanal 101 zum externen Kühlkreislauf ausgestoßen werden kann. Im Aufnahmeraum 103 sind der erste Kanal 101A und der zweite Kanal 101B über die ersten Öffnungen 106 und die zweite Öffnung 107 in Verbindung mit der Gegendruckkammer 108, so dass der Druck der Gegendruckkammer 108 nicht auf die Stirnfläche 104A des Abschnitts 104 großen Durchmessers wirkt und das Rückschlagventil 102 in der Ventilöffnungsrichtung leichtgängig bewegt wird.
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Wenn sich der Kompressor 100 dagegen im Stillstand befindet, nimmt der Ausstoßdruck des Kältemittelgases ab. Infolgedessen strömt ein Teil des Kältemittelgases vom externen Kühlkreislauf durch den zweiten Kanal 101B zurück in den Aufnahmeraum 103 und dann durch die ersten und zweiten Öffnungen 106, 107 in die Gegendruckkammer 108. Der Druck des Kältemittelgases in der Gegendruckkammer 108 wirkt auf die Stirnfläche 104A des Abschnitts 104 großen Durchmessers, und das Rückschlagventil 102 wird zum ersten Kanal 101A hin gedrückt und dementsprechend wird der Schließabschnitt 105S in Kontakt mit der Basisfläche 103E gebracht. Somit ist das Rückschlagventil 102 geschlossen. Bei geschlossenem Rückschlagventil ist die Verbindung zwischen dem ersten Kanal 101A und dem zweiten Kanal 101B über den Aufnahmeraum 103 blockiert, womit verhindert wird, dass das Kältemittelgas vom externen Kühlkreislauf durch den Ausstoßkanal 101 zur Ausstoßkammer 101D zurückströmt, wenn der Kompressor 100 im Stillstand ist.
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In der vorstehend genannten Veröffentlichung ist die zweite Öffnung 107 im Rückschlagventil 102 an der axialen Mitte ausgebildet. Genauer gesagt ist die zweite Öffnung 107 so ausgebildet, dass sie die Mitte des Rückschlagventils 102 in der Erstreckungsrichtung des Rückschlagventils 102 enthält, während der Schließabschnitt 105S am Ende des Rückschlagventils 102 ausgebildet ist. Wenn das Rückschlagventil 102 im Aufnahmeraum 103 so angeordnet ist, dass sich der Abschnitt 104 großen Durchmessers nahe dem ersten Kanal 101A befindet und sich der Abschnitt 105 kleinen Durchmessers nahe der Gegendruckkammer 108 befindet, wäre der erste Kanal 101A durch die erste Öffnung 106 und die zweite Öffnung 107 beständig in Verbindung mit dem zweiten Kanal 101B, selbst wenn die Stirnfläche 104A des Abschnitts 104 großen Durchmessers in Kontakt mit der Basisfläche 103E ist, und das Rückschlagventil 102 ist nicht in der Lage, den Rückstrom des Kältemittelgases vom externen Kühlkreislauf zur Ausstoßkammer 100D über den Ausstoßkanal 101 zu verhindern, wenn der Kompressor 100 angehalten ist.
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Deshalb muss, um den Rückstrom des Kältemittelgases vom externen Kühlkreislauf durch den Ausstoßkanal 101 in die Ausstoßkammer 100D zu verhindern, das Rückschlagventil 102 im Aufnahmeraum 103 so angeordnet werden, dass sich der Abschnitt 105 kleinen Durchmessers nahe dem ersten Kanal 101A befindet und sich der Abschnitt 104 großen Durchmessers nahe der Gegendruckkammer 108 befindet. Mit anderen Worten muss das Rückschlagventil 102 der vorstehend genannten Veröffentlichung im Aufnahmeraum 103 in einer spezifischen Ausrichtung in Bezug auf den Ausstoßkanal 101 montiert werden, was die Montage des Rückschlagventils 102 im Ausstoßkanal 101 kompliziert macht und die Praktikabilität herabsetzt.
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Die
DE 100 10 566 A1 offenbart einen Kompressor mit einem Ventilmechanismus mit einer hohen Genauigkeit, bei dem an einem zweiten Endabschnitt eines Gasdurchgangs ein Ventilanschlag zum Verhindern einer Verschiebung des Ventilkörpers ohne Schließen des Gasdurchgangs vorgesehen ist. Die Patentschrift
DE 322 724 offenbart ein Rückschlagventil für Flüssigkeitspumpen mit Speisebehälter in der Saugleitung, wobei das Ventil als Behälter mit Durchlassöffnungen ausgebildet und in den Speisebehälter eingebaut ist. Die
EP 2 495 144 A1 offenbart ein Hydraulikströmungssteuerungsventil, welches in einer Fluidpassage zwischen einem Speicher und einem Hauptzylinder angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung, die angesichts der vorstehend erwähnten Probleme gemacht wurde, richtet sich auf die Bereitstellung eines Kompressors, bei dem die Praktikabilität der Montage erhöht ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kompressor mit einer Ausstoßkammer bereitgestellt, in die ein Kältemittelgas ausgestoßen wird, mit einem Ausstoßkanal, der zwischen der Ausstoßkammer und einem externen Kühlkreislauf gebildet ist, und einem Rückschlagventil, das im Ausstoßkanal angeordnet ist. Das Rückschlagventil weist einen Führungsabschnitt auf, der an einer Innenumfangsfläche des Ausstoßkanals gleitfähig ist. Der Ausstoßkanal weist einen Ventilsitz auf, mit dem das Rückschlagventil in Kontakt gebracht wird. Das Rückschlagventil umfasst des Weiteren Endabschnitte an in einer Erstreckungsrichtung des Rückschlagventils entgegengesetzten Enden, von denen – ungeachtet der Ausrichtung des im Ausstoßkanal angeordneten Rückschlagventils – einer in Kontakt gebracht wird, um mit dem Ventilsitz so zusammenzuwirken, dass der Ausstoßkanal verschlossen ist. Ein erster Raum ist auf einer Seite des Rückschlagventils angrenzend an den Ventilsitz gebildet und ein zweiter Raum ist auf der anderen Seite des Rückschlagventils gebildet. Ein Verbindungsdurchgang, der eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum bereitstellt, ist in einer ersten Lage im Rückschlagventil und/oder einer zweiten Lage zwischen dem Ausstoßkanal und dem Rückschlagventil gebildet.
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Der Verbindungsdurchgang weist eine Durchgangsöffnung auf, die sich durch den Führungsabschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Rückschlagventils erstreckt.
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen am besten verständlich.
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1 ist eine Längsschnittansicht eines Taumelscheibenkompressors mit variablem Fördervolumen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Rückschlagventils des Kompressors von 1, die einen Zustand zeigt, in dem das Rückschlagventil geschlossen ist;
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3 ist eine perspektivische Ansicht des Rückschlagventils von 2;
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4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Rückschlagventils, die einen Zustand zeigt, in dem das Rückschlagventil geöffnet ist;
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Rückschlagventils gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine perspektivische Ansicht eines Rückschlagventils gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Rückschlagventils gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und seiner unmittelbaren Umgebung;
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8 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines herkömmlichen Kompressors.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird ein Taumelscheibenkompressor mit variablem Fördervolumen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben. Der Taumelscheibenkompressor mit variablem Fördervolumen (nachstehend einfach nur als Kompressor bezeichnet) ist in ein Kraftfahrzeug eingebaut. Wie in 1 gezeigt, weist der mit der Bezugszahl 10 bezeichnete Kompressor ein Gehäuse H auf, das einen Zylinderblock 11, ein vorderes Gehäuse 12, das mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks 11 verbunden ist, und ein hinteres Gehäuse 14 auf, das mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks 11 verbunden ist, wobei ein Ventilöffnungsbildungselement 13 dazwischen eingesetzt ist. Durch den Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 12 ist im Gehäuse H eine Kurbelkammer 15 gebildet. Eine Drehwelle 16 ist durch den Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 12 drehbar gelagert, und eine Ösenplatte 21 ist an der Drehwelle 16 zur gemeinsamen Drehung in der Kurbelkammer 15 befestigt.
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Eine Taumelscheibe 22 ist in der Kurbelkammer 15 angeordnet und an der Drehwelle 16 so montiert, dass die Taumelscheibe 22 mit Bezug auf eine durch die Achse der Drehwelle 16 verlaufende imaginäre Ebene kippbar ist, während sie sich in der Axialrichtung der Drehwelle 16 bewegt. Die Taumelscheibe 22 wird von einer an der Drehwelle 16 montierten Feder 25 in der Richtung beaufschlagt, die bewirkt, dass der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 minimal wird. Ein Gelenkmechanismus 23 ist zwischen der Ösenplatte 21 und der Taumelscheibe 22 eingefügt, so dass sich die Taumelscheibe 22 synchron mit der Ösenplatte 21 und der Drehwelle 16 drehen kann.
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Mehrere Zylinderbohrungen 11A (wobei in 1 nur eine Zylinderbohrung gezeigt ist) sind durch den Zylinderblock 11 hindurch um die Drehwelle 16 herum ausgebildet, und in jeder Zylinderbohrung 11A ist ein Kolben 26 hin- und herbeweglich aufgenommen. Eine Kompressionskammer 24 ist durch das Ventilöffnungsbildungselement 13, die Innenumfangsfläche der Zylinderbohrung 11A und die Fläche des Kolbenkopfes gebildet. Das Volumen der Kompressionskammer 24 ist im Zuge der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 26 in der Zylinderbohrung 11A veränderlich. Jeder Kolben ist durch die Taumelscheibe 22 an ihrem Außenumfang über Schuhe 29 gehalten. Die Drehung der Drehwelle 16 wird über die Schuhe 29 und die Taumelscheibe 22 in die Hin- und Herbewegung des Kolbens 26 in der Zylinderbohrung 11A umgewandelt.
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Zwischen dem hinteren Gehäuse 14 und dem Ventilöffnungsbildungselement 13 sind eine ringförmige Ausstoßkammer 30 und eine Ansaugkammer 31 gebildet. Die Ansaugkammer 31 befindet sich radial innerhalb der Ausstoßkammer 30. Das Ventilöffnungsbildungselement 13 weist eine Ansaugöffnung 31H auf, die mit der Ansaugkammer 31 verbindbar ist, ein Ansaugventil 31V, welches die Ansaugöffnung 31H öffnet und schließt, eine Ausstoßöffnung 30H, die mit der Ausstoßkammer 30 verbindbar ist, und ein Ausstoßventil 30V, welches die Ausstoßöffnung 30H öffnet und schließt.
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Für den Kompressor 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird Kohlendioxid als Kältemittelgas verwendet. Kältemittelgas in der Ansaugkammer 31 wird durch die Ansaugöffnung 31H und das Ansaugventil 31V mittels der Bewegung des Kolbens 26 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt in die Zylinderbohrung 11A gesaugt. Das in die Zylinderbohrung 11A gesaugte Kältemittelgas wird durch die Bewegung des Kolbens 26 zum oberen Totpunkt auf einen vorbestimmten Druck komprimiert und drückt das Ausstoßventil 30V auf, so dass das Kältemittelgas durch die Ausstoßöffnung 30H in die Ausstoßkammer 30 ausgestoßen wird.
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Das hintere Gehäuse 14 weist in sich einen Ausstoßkanal 51 auf, der mit der Ausstoßkammer 30 in Verbindung steht. Im hinteren Gehäuse 14 ist außerdem ein Ansaugkanal 31A ausgebildet, der mit der Ansaugkammer 31 in Verbindung ist. Der Ausstoßkanal 51 und der Ansaugkanal 31A sind über einen externen Kühlkreislauf 40 verbunden. Der externe Kühlkreislauf 40 umfasst einen Kondensator 41, der an den Ausstoßkanal 51 angeschlossen ist, ein Expansionsventil 42, das an den Kondensator 41 angeschlossen ist, und einen Verdampfer 43, der an das Expansionsventil 42 und an den Ansaugkanal 31A angeschlossen ist. Somit ist der Kompressor 10 an den externen Kühlkreislauf 40 in einem Kältekreis angeschlossen.
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Die Kurbelkammer 15 und die Ansaugkammer 31 sind über einen Entlüftungskanal 35 verbunden, der durch den Zylinderblock 11 und das Ventilöffnungsbildungselement 13 hindurch ausgebildet ist. Ein elektromagnetisches Verdrängungssteuerventil 50 ist in das hintere Gehäuse 14 eingesetzt. Das Verdrängungssteuerventil 50 befindet sich in einem Zuführkanal 36, durch den die Ausstoßkammer 30 und die Kurbelkammer 15 miteinander verbunden sind. Das Verdrängungssteuerventil 50 ist ein Ventil in elektromagnetischer Bauart, das so betrieben werden kann, dass es durch Aktivierung oder Abschaltung einer Magnetspule (nicht gezeigt) den Zuführkanal 36 öffnen und schließen kann. Der Betrieb der Magnetspule des Verdrängungssteuerventils 50 wird von einem Computer gesteuert, der elektrisch an einen Klimaanlagenschalter angeschlossen ist.
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Das Verdrängungssteuerventil 50 steuert den Durchsatz von unter hohem Druck stehenden Kältemittelgas, das von der Ausstoßkammer 30 zur Kurbelkammer 15 geliefert wird, und der Druck in der Kurbelkammer 15 ändert sich je nach dem Verhältnis zwischen dem Kältemittelgas, das über den Zuführkanal 36 zugeführt wird, und dem Kältemittelgas, das durch den Entlüftungskanal 35 entweicht. Infolgedessen verursacht eine Änderung im Druckunterschied zwischen der Kurbelkammer 15 und der Zylinderbohrung 11A auf der anderen Seite des Kolbens 26 eine Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 22, wodurch die Verdrängung des Kompressors gesteuert wird.
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Wie in 2 gezeigt, weist der Ausstoßkanal 51 eine Verbindungsbohrung 51A, eine Aufnahmebohrung 51B und eine Anschlussbohrung 51C auf. Die Verbindungsbohrung ist in Verbindung mit der Ausstoßkammer 30. Die Aufnahmebohrung 51B ist in Fortsetzung der Verbindungsbohrung 51A ausgebildet und hat einen größeren Durchmesser als die Verbindungsbohrung 51A. Die Anschlussbohrung 510 ist in Fortsetzung der Aufnahmebohrung 51B ausgebildet und mit dem externen Kühlkreislauf 40 verbunden. Die Verbindungsbohrung 51A und die Aufnahmebohrung 51B sind im Querschnitt kreisförmig und verlaufen in Axialrichtung der Drehwelle 16. Die Aufnahmebohrung 51B ist so gebohrt, dass sie die Bodenwand des hinteren Gehäuses 14 durchdringt, um eine Öffnung an der Außenfläche des hinteren Gehäuses 14 aufzuweisen, und die Öffnung der Aufnahmebohrung 51B ist durch einen Stopfen 52 verschlossen. Die Anschlussbohrung 51C ist so ausgebildet, dass sie senkrecht zur Achse der Verbindungsbohrungen 51A, 51B oder auch senkrecht zur Axialrichtung der Drehwelle 16 verläuft, und an ihrem einen Ende nahe dem Stopfen 52 mit der Aufnahmebohrung 51B verbunden ist. Die Aufnahmebohrung 51B weist in sich ein zylindrisches Rückschlagventil 60 auf, das den Ausstoßkanal 51 öffnet und schließt.
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Wie in 3 gezeigt, weist das Rückschlagventil 60 einen Ventilkörper 61 auf, der einen zylindrischen Führungsabschnitt 62 hat, der an der Innenumfangsfläche der Aufnahmebohrung 51B gleitfähig ist. Der Ventilkörper 61 des Rückschlagventils 60 weist darüber hinaus zylindrische Endabschnitte 63, 64 an in der Erstreckungsrichtung des Rückschlagventils 60 entgegengesetzten Enden auf, und die Endabschnitte 63, 64 sind einstückig mit dem Führungsabschnitt 62 ausgebildet und haben einen kleineren Durchmesser als der Führungsabschnitt 62. Der Führungsabschnitt 62 und die Endabschnitte 63, 64 sind konzentrisch ausgebildet. Eine erste ringförmige Schrägfläche 65 ist zwischen dem Führungsabschnitt 62 und dem Endabschnitt 63 ausgebildet und eine zweite ringförmige Schrägfläche 66 ist zwischen dem Führungsabschnitt 62 und dem Endabschnitt 64 ausgebildet.
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Die Endabschnitte 63, 64 des Ventilkörpers 61 weisen eine erste bzw. zweite flache Stirnfläche 63E, 64E auf. Eine Öffnung 61H ist im Ventilkörper 61 des Rückschlagventils 60 ausgebildet, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 durch den Ventilkörper 61 verläuft bzw. diesen durchdringt. Mit anderen Worten ist die Öffnung 61H im Rückschlagventil 60 so gebildet, dass sie eine erste Lage der vorliegenden Erfindung einnimmt. Wie in 3 gezeigt ist, verläuft der Durchlass der Öffnung 61H in Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 über den Führungsabschnitt 62 und über die erste und zweite ringförmige Schrägfläche 65, 66 hinaus, so dass die entgegengesetzten Enden des Durchlasses der Öffnung 61H in Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 in den Endabschnitten 63, 64 des Ventilkörpers 61 liegen. Die Öffnung 61H weist eine Mitte des Führungsabschnitts 62 auf und hat im Querschnitt eine längliche Form mit geraden Seiten, die in der Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 des Rückschlagventils 60 verläuft. Die in der Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 entgegengesetzten Enden des Durchlasses der Öffnung 61H sind an den Positionen in den Endabschnitten 63 bzw. 64 des Ventilkörpers 61 offen.
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Der Ventilkörper 61 ist in Bezug auf einen Mittelpunkt C1 des Führungsabschnitts 62 in der Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 symmetrisch. Der Führungsabschnitt 62 und die Endabschnitte 63, 64 sind einstückig im Ventilkörper 61 ausgebildet.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Rückschlagventil 60 in der Aufnahmebohrung 51B in einer solchen Ausrichtung vorgesehen, dass einer der Endabschnitte, nämlich der Endabschnitt 63 angrenzend an die Verbindungsbohrung 51A angeordnet ist, während sich der andere Endabschnitt 64 angrenzend an den Stopfen 52 befindet. Ein Ventilsitz 51E mit einer flachen Oberfläche ist am Grund der Aufnahmebohrung 51B um die Verbindungsbohrung 51A herum im Ausstoßkanal 51 ausgebildet. Die erste Stirnfläche 63E des Endabschnitts 63 kann in Kontakt mit dem Ventilsitz 51E gebracht werden. Wenn die erste Stirnfläche 63E des Endabschnitts 63 in Kontakt mit dem Ventilsitz 51E sein kann, wirken der Ventilsitz 51E und der Endabschnitt 63 zusammen, um den Ausstoßkanal 51 zu verschließen. Mit anderen Worten befindet sich das Rückschlagventil 60 in einem Zustand, in welchem der Ausstoßkanal 51 geschlossen ist. Die erste Stirnfläche 63E des Endabschnitts 63 weist einen ringförmigen ersten Dichtabschnitt 63S auf, der mit dem Ventilsitz 51E in Kontakt gebracht werden kann, um den Ausstoßkanal 51 zu verschließen.
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In der Aufnahmebohrung 51B ist ein ringförmiger erster Kanal 71 um den Endabschnitt 63 herum ausgebildet, und ein ringförmiger zweiter Kanal 72 ist um den anderen Endabschnitt 64 herum ausgebildet. Mit anderen Worten sind der erste und zweite Kanal 71, 72 zwischen dem Ausstoßkanal 51 und dem Rückschlagventil 60 ausgebildet, um eine zweite Lage der vorliegenden Erfindung einzunehmen. Der erste Kanal 71 steht in Verbindung mit der Öffnung 61H im Endabschnitt 63, und der zweite Kanal 72 steht in Verbindung mit dem anderen Ende der Öffnung 61H im Endabschnitt 64, wenn die erste Stirnfläche 63E des Endabschnitts 63 in Kontakt mit dem Ventilsitz 51E ist. Das heißt, dass der erste und zweite Kanal 71, 72 über die Öffnung 61H miteinander in Verbindung stehen.
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Wenn der Klimaanlagenschalter eingeschaltet und die Magnetspule aktiviert wird, wird der Strom des Kältemittels durch den Zuführkanal 36 über das Verdrängungssteuerventil 50 geregelt, und der Druck in der Kurbelkammer 15 entweicht durch den Entlüftungskanal 35 zur Ansaugkammer 31, so dass der Druck in der Kurbelkammer 15 abnimmt. Dementsprechend erhöht sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 und der Kompressor 10 arbeitet bei einer Verdrängung, die über der Minimalverdrängung des Kompressors 10 liegt.
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Mit Bezug auf 4 strömt das in die Ausstoßkammer 30 ausgestoßene Kältemittelgas in die Verbindungsbohrung 51A ein und der Ausstoßdruck des Kältemittelgases wirkt auf die erste Stirnfläche 63E, so dass der Ventilkörper 61 zum Stopfen 52 hin bewegt wird. Wenn sich die erste Stirnfläche 63E vom Ventilsitz 51E entfernt hat, öffnet das Rückschlagventil 60 den Ausstoßkanal 51.
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Dann strömt das Kältemittelgas in der Verbindungsbohrung 51A in einen ersten Raum 81 ein, der in der Aufnahmebohrung 51B stromaufwärts des Endabschnitts 63 des Ventilkörpers 61 mit Bezug auf den Strom des Kältemittelgases im Ausstoßkanal 51 gebildet ist, und strömt dann in einen zweiten Raum 82, der in der Aufnahmebohrung 51B auf der entgegengesetzten Seite des Ventilkörpers 61 gebildet ist, und zwar ausgehend vom ersten Raum 81 durch den ersten Kanal 71, die Öffnung 61H und den zweiten Kanal 72. Mit anderen Worten weist der Ausstoßkanal 51 den ersten Raum 81 auf, der auf einer Seite des Rückschlagventils 60 angrenzend an den Ventilsitz 51E gebildet ist, wenn sich das Rückschlagventil 60 vom Ventilsitz 51E entfernt hat, und den zweiten Raum 82, der in Erstreckungsrichtung des Rückschlagventils 60 auf der anderen Seite des Rückschlagventils 60 gebildet ist. Der erste Kanal 71, die Öffnung 61H und der zweite Kanal 72 wirken zusammen, um einen Verbindungsdurchgang 70 zu bilden, der eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Raum 81 und dem zweiten Raum 82 bereitstellt.
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Das in den zweiten Raum 82 eingeströmte Kältemittelgas strömt dann durch die Anschlussbohrung 51C zum externen Kühlkreislauf. Das in den Kühlkreislauf ausgeströmte Kältemittelgas strömt durch den Kondensator 41, das Expansionsventil 42 und den Verdampfer 43 und kehrt dann zum Ansaugkanal 31A des Kompressors 10 zurück.
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Wenn der Klimaanlagenschalter dagegen abgeschaltet wird, wird die Magnetspule des Verdrängungssteuerventils 50 deaktiviert und infolgedessen wird der Zuführkanal 36 geöffnet und die Ausstoßkammer 30 und die Kurbelkammer 15 werden miteinander in Verbindung gesetzt. Infolgedessen strömt Hochdruck-Kältemittelgas in der Ausstoßkammer 30 über den Zuführkanal 36 in die Kurbelkammer 15 ein, und der Druck in der Kurbelkammer 15 entweicht durch den Belüftungskanal 35 zur Ansaugkammer 31, so dass sich der Druckunterschied zwischen der Kurbelkammer 15 und den Zylinderbohrungen 11A über den Kolben 26 verändert und die Neigung der Taumelscheibe 22 und damit die Verdrängung des Kompressors einen Minimalwert annehmen.
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Wenn der Neigungswinkel der Taumelscheibe 22 einen Minimalwert annimmt, wie in 2 gezeigt ist, nimmt der Druck des Kältemittelgases im Ausstoßkanal 51 ab und somit neigt das Kältemittelgas im externen Kühlkreislauf 40 dazu, über die Anschlussbohrung 51C in den zweiten Raum 82 zurückzuströmen. Der Druck des in den zweiten Raum 82 gesaugten Kältemittelgases wirkt auf die zweite Stirnfläche 64E des Ventilkörpers 61, und auf den Ventilkörper 61 wird ein Schub ausgeübt, so dass die erste Stirnfläche 63E des Ventilkörpers 61 in Kontakt mit dem Ventilsitz 51E gelangt, wodurch der Ausstoßkanal 51 über den ersten Dichtabschnitt 63S der ersten Stirnfläche 63E des Ventilkörpers 61 verschlossen wird. Dies verhindert eine Rückströmung des Kältemittelgases vom externen Kühlkreislauf 40 über den Ausstoßkanal 51 in die Ausstoßkammer 30. Das Rückschlagventil 60 der vorliegenden Ausführungsform wird nur durch den Druckunterschied zwischen der Ausstoßkammer 30 und dem externen Kühlkreislauf 40 betrieben.
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Im Folgenden wird der Betrieb des Kompressors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der erste Raum 81 und der zweite Raum 82 sind über den Verbindungsdurchgang 70 in Verbindung, wenn das Rückschlagventil 60 vom Ventilsitz 51E entfernt ist. Demzufolge sind die Drücke im ersten Raum 81 und zweiten Raum 82 des Ausstoßkanals 51 im Wesentlichen gleich, und es wirkt kein Druck auf das Rückschlagventil 60, um es zum Ventilsitz 51E hin zu drücken, womit sich das Rückschlagventil 60 leichtgängig bewegen kann.
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Wenn das Rückschlagventil 60 umgekehrt in der Aufnahmebohrung 51B des Ausstoßkanals 51 montiert wird, d. h. der Endabschnitt 63 des Ventilkörpers 61 sich auf der Seite der Aufnahmebohrung 51B befindet, die an den Stopfen 52 angrenzt, und der Endabschnitt 64 auf der Seite liegt, die der Verbindungsbohrung 51A benachbart ist, wird über den Kontakt der zweiten Stirnfläche 64E des Endabschnitts 64 mit dem Ventilsitz 51E der Ausstoßkanal 51 erfolgreich verschlossen. Genauer gesagt ist in diesem Fall die zweite Stirnfläche 64E des Endabschnitts 64 an ihrem ringförmigen zweiten Dichtabschnitt 64S mit dem Ventilsitz 51E in Kontakt, um den Ausstoßkanal 51 zu schließen.
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Um den Ausstoßkanal 51 durch einen Kontakt des Endabschnitts 63 oder 64 des Ventilkörpers 61 mit dem Ventilsitz 51E erfolgreich zu schließen, ist das Rückschlagventil 60 so ausgelegt, dass es den Ventilkörper 61 aufweist, der symmetrisch in Bezug auf den Mittelpunkt C1 des Führungsabschnitts 62 ist, um in jeder Ausrichtung in der Aufnahmebohrung 51B des Ausstoßkanals 51 angeordnet zu werden. Anders ausgedrückt wird einer der Endabschnitte 63, 64 des Rückschlagventils 60 in Kontakt gebracht, und zwar ungeachtet der Ausrichtung des im Ausstoßkanal 51 angeordneten Rückschlagventils 60, um mit dem Ventilsitz 51E zusammenzuwirken, so dass der Ausstoßkanal 51 verschlossen ist.
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Der erste und zweite Kanal 71, 72 an den entgegengesetzten Enden des Verbindungsdurchgangs 70 sind radial außerhalb des ersten bzw. zweiten Dichtabschnitts 63S, 64S ausgebildet. Wenn der Ausstoßkanal 51 über den Kontakt des ersten oder zweiten Dichtabschnitts 63S oder 64S mit dem Ventilsitz 51E verschlossen ist, sind der erste Raum 81 und der zweite Raum 82 nicht durch den Verbindungsdurchgang 70 verbunden, und somit ist die Funktion als Rückschlagventil nicht eingeschränkt.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Wirkungen.
- (1) Der Ventilkörper 61 des Rückschlagventils 60 weist die Endabschnitte 63, 64 an entgegengesetzten Enden auf. In jeder Ausrichtung des Rückschlagventils 60, wenn es in die Aufnahmebohrung 51B eingesetzt ist, wirkt einer der Endabschnitte 63, 64 des Ventilkörpers 61 mit dem Ventilsitz 51E zusammen, um den Ausstoßkanal 51 in Kontakt mit dem Ventilsitz 51E zu verschließen. Darüber hinaus werden der erste Raum 81 und der zweite Raum 82 in Verbindung gebracht, wenn sich das Rückschlagventil 60 vom Ventilsitz 51E entfernt, so dass das Rückschlagventil 60 im Ausstoßkanal 51 in jeder Ausrichtung angeordnet werden kann. Dies ist dahingehend von Vorteil, dass das Rückschlagventil 60 in jeder Ausrichtung in den Ausstoßkanal 51 eingesetzt werden kann. Dies steigert die Praktikabilität beim Einsetzen Rückschlagventils 60 in den Ausstoßkanal 51.
- (2) Der Außendurchmesser der Endabschnitte 63, 64 ist kleiner als derjenige des Führungsabschnitts 62, so dass ein Teil des Verbindungsdurchgangs 70 um die Endabschnitte 63, 64 herum ausgebildet ist. Verglichen mit einem Fall, bei dem als Teil des Verbindungsdurchgangs 70 eine Nut im Außenumfang der Endabschnitte 63, 64 gebildet ist, kann der Verbindungsdurchgang 70 eine Querschnittsfläche haben, die groß genug ist, um einen guten Wirkungsgrad beim Betrieb des Kompressors 10 sicherzustellen.
- (3) Der Führungsabschnitt 62 und die Endabschnitte 63, 64 des Ventilkörpers 61 sind konzentrisch ausgebildet. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem derartige Abschnitte nicht konzentrisch ausgebildet sind, ist die konzentrische Gestaltung des Ventilkörpers 61 vorteilhaft bei der Erleichterung der Herstellung des Rückschlagventils 60 und auch bei der Bearbeitung des Ventilsitzes 51E im Ausstoßkanal 51.
- (4) Der Verbindungsdurchgang 70 weist die Öffnung 61H auf, die im Ventilkörper 61 ausgebildet ist und sich durch dessen Führungsabschnitt 62 senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 erstreckt. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass der Verbindungsdurchgang 70 eine Querschnittsfläche haben kann, die groß genug ist, um im Betrieb des Kompressors 10 einen guten Wirkungsgrad sicherzustellen, verglichen mit einem Fall, bei dem der Verbindungsdurchgang 70 am Außenumfang des Führungsabschnitts 62 ausgebildet ist.
- (5) Die Öffnung 61H umfasst die Mitte des Führungsabschnitts 62 und hat eine längliche Form mit geraden Seiten, die in der Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 verlaufen, was dahingehend vorteilhaft ist, mühelos eine große Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung 61H sicherzustellen.
- (6) Das Rückschlagventil 60 ist im Hinblick auf den Mittelpunkt C1 des Führungsabschnitts 62 symmetrisch. Dies ist vorteilhaft bei der Vereinfachung der Bearbeitung des Rückschlagventils 60 und auch bei der Vereinfachung des Aufbaus des Rückschlagventils 60.
- (7) Der Kompressor der vorliegenden Ausführungsform verwendet Kohlendioxid als Kältemittelgas. Wegen des Kohlendioxids als Kältemittelgas mit hohem Druck muss der Ausstoßkanal 51 eng ausgebildet werden. In Verbindung mit der maßbezogenen Einschränkung des Kompressors 10 als Ganzes besteht wenig Freiheit bei der Gestaltung eines im Kompressor 10 verwendeten Rückschlagventils. Im Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegt beim Rückschlagventil 60, das in den Ausstoßkanal 51 eingesetzt ist, jedoch eine erhöhte Gestaltungsfreiheit vor.
- (8) Das Rückschlagventil 60 wird nur durch den Druckunterschied zwischen der Ausstoßkammer 30 und dem externen Kühlkreislauf 40 betrieben. Dies ist vorteilhaft bei der Vereinfachung des Aufbaus des Rückschlagventils 60, weil keine zusätzliche Betriebsvorrichtung vorgesehen zu werden braucht, um das Rückschlagventil 60 zu betätigen.
- (9) Die erste ringförmige Schrägfläche 65 dient dazu, den Druck des Kühlgases aufzunehmen, das von der Verbindungsbohrung 51A her in den ersten Raum 81 einströmt, womit sie dazu beiträgt, das Rückschlagventil 60 mühelos zum Stopfen 52 zu bewegen. Die zweite ringförmige Schrägfläche 66 dient auch zur Aufnahme des Drucks von Kältemittelgas, das vom externen Kühlkreislauf 40 her in den zweiten Raum 82 einströmt, womit sie dazu beiträgt, das Rückschlagventil 60 mühelos zum Ventilsitz 51E hin zu bewegen.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann auf verschiedene Arten abgewandelt werden, wie nachfolgend beispielhaft dargelegt wird.
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Wie in 5 gezeigt, kann der Verbindungsdurchgang 70 mehrere Nuten 73 aufweisen (zwei Nuten 73 in 5), die eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Kanal 71 und dem zweiten Kanal 72 bereitstellen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Nuten 73 nicht speziell eingeschränkt.
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Wie in 6 gezeigt ist, können die Endabschnitte 63, 64 mit im Wesentlichen demselben Durchmesser wie der Führungsabschnitt 62 ausgebildet sein, und als Kanal, der eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Raum 81 und dem zweiten Raum 82 bereitstellt, kann eine Nut 70A an der Außenumfangsfläche des Rückschlagventils 60 vorgesehen sein. Mit anderen Worten ist die Nut 70A an der zweiten Lage ausgebildet.
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Die Nut 70A verläuft in Erstreckungsrichtung des Rückschlagventils 60 durchgehend durch das Rückschlagventil 60 von der ersten Stirnfläche 63E zur zweiten Stirnfläche 64E. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, kann das Rückschlagventil 60 eine Bohrung aufweisen, die durch das Rückschlagventil 60 hindurch in dessen Erstreckungsrichtung von der ersten Stirnfläche 63E zur zweiten Stirnfläche 64E gebildet ist. In diesem Fall muss die Bohrung so gebildet sein, dass ein Ende der Bohrung radial außerhalb des ersten Dichtabschnitts 63S der ersten Stirnfläche 63E liegt und das andere Ende radial außerhalb des zweiten Dichtabschnitts 64S der zweiten Stirnfläche 64E liegt.
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Wie in 7 gezeigt ist, können die Endabschnitte 63, 64 ausgehend vom Führungsabschnitt 62 des Ventilkörpers 61 verjüngt ausgebildet sein. In diesem Fall hat der Ventilsitz 51E eine Form, die komplementär zu den sich verjüngenden Endabschnitten 63, 64 ist, so dass der Ventilsitz 51E eine Kegelform bildet, deren Durchmesser von der Aufnahmebohrung 51B zur Verbindungsbohrung 51A hin abnimmt, und der Ausstoßkanal 51 ist blockiert, wenn die Außenumfangsfläche der Endabschnitte 63, 64 in Kontakt mit dem Ventilsitz 51E gelangt.
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Der Ventilkörper 61 kann in der Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 asymmetrisch in Bezug auf den Mittelpunkt C1 des Führungsabschnitts 62 ausgebildet werden.
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Der Führungsabschnitt 62 und die Endabschnitte 63, 64 müssen nicht unbedingt konzentrisch ausgebildet sein.
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Die Öffnung 61H kann so ausgebildet sein, dass sie in einer Richtung verläuft, die schräg zur Erstreckungsrichtung des Ventilkörpers 61 verläuft.
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Der Führungsabschnitt 62 und die Endabschnitte 63, 64 des Ventilkörpers 61 brauchen nicht einstückig ausgebildet zu sein. Die Ausgestaltung kann beispielsweise so sein, dass der Ventilkörper 61 zwei separate Teile umfasst, die am Mittelpunkt des Ventilkörpers 61 miteinander verbunden werden.
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Das Material des Rückschlagventils 60 ist nicht spezifisch einschränkt. So kann das Rückschlagventil 60 zum Beispiel aus einem Kunstharz wie etwa Polyphenylensulfid (PPS) oder MC-Nylon ausgebildet sein. Alternativ kann das Rückschlagventil 60 aus Messing mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, der ähnlich dem Ausdehnungskoeffizienten des Metalls ist, welches für das hintere Gehäuse 14 verwendet wird, oder aus einem kunststoffbeschichteten Metall.
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Das Rückschlagventil 60 kann in einer solchen Ausrichtung angeordnet sein, dass die Achse des Ventilkörpers 61 quer zur Axialrichtung der Drehwelle 16 verläuft.
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Es kann eine zusätzliche Vorrichtung vorgesehen sein, die das Rückschlagventil 60 betätigt.
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Obwohl die vorstehende Beschreibung in Bezug auf einen Taumelscheibenkompressor 10 mit variablem Fördervolumen erfolgte, kann die vorliegende Erfindung bei jedem Kompressor angewendet werden, der über ein Rückschlagventil im Ausstoßkanal verfügt.
