DE19527675A1 - Kältemittelkompressor mit einfach wirkenden Kolben und Dämpfungseinrichtungen für Schwankungen des Anlaßdruckes - Google Patents
Kältemittelkompressor mit einfach wirkenden Kolben und Dämpfungseinrichtungen für Schwankungen des AnlaßdruckesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit variabler
Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem mit
variabler Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressor
mit einfach wirkenden Kolben und mit integrierten Dämpfungs
einrichtungen zum Unterdrücken eines Pulsierens des Auslaß
druckes eines komprimierten Kältemittels sowie mit einem
Förderleistungsregelventil
Die US-Patentschrift 4 610 604 beschreibt einen Kompressor
mit doppelt wirkenden Kolben der eine Dämpfungsvorrichtung
aufweist, um das Pulsieren des Auslaßdruckes des gasförmigen
Kältemittels abzuschwächen. Bei dem bekannten Kompressor ist
ein Verbindungsflansch an einem radialen Wandbereich
befestigt, der in radialer Richtung nach außen von dem
zentralen Teil des Kompressorgehäuses absteht, um dort eine
Dämpfungskammer zu definieren, die ein erhebliches Volumen
aufweist, um auf diese Weise das Pulsieren des Auslaßdruckes
des gasförmigen Kältemittels am Auslaß des Kompressors zu
dämpfen.
Andererseits sind Kältemittelkompressoren mit einfach
wirkenden Kolben und mit einem Taumelscheiben- bzw.
Taumelplattenantriebsmechanismus für die Kolben, eine
Gaseinlaßöffnung und eine Gasauslaßöffnung des Kompressors im
allgemeinen in dem hinteren Gehäuse des Kompressors
angeordnet, um mit einem externen Kühlsystem verbunden zu
werden. Dies liegt daran, daß bei einem Kältemittelkompressor
mit einfach wirkenden Kolben, da die Kompression des
Kältemittels nur jeweils mit einem Kolbenkopf der einzelnen
Kolben erfolgt, die Anzahl der in den Zylinderblock ein
gebauten Kolben notwendigerweise größer sein muß als bei
Kompressoren mit doppelt wirkenden Kolben, um eine ver
gleichbare Menge an komprimiertem gasförmigen Kältemittel
abgeben zu können. Der Zylinderblock eines Kompressors mit
einfach wirkenden Kolben ist also mit einer größeren Zahl von
darin vorgesehenen Zylinderbohrungen versehen als bei einem
Kompressor mit doppelt wirkenden Kolben, und folglich kann
der Zylinderblock eines Kompressors mit einfach wirkenden
Kolben nicht so ausgebildet werden, daß er zusätzlich ein
oder mehrere Fluidkanäle enthält. Somit könnte ein Kompressor
mit einfach wirkenden Kolben auch keine integrierten
Dämpfungseinrichtungen enthalten, um das Pulsieren des
Auslaßdruckes des komprimierten gasförmigen Kältemittels zu
unterdrücken, und die Dämpfungseinrichtungen müßten direkt im
Inneren des hinteren Gehäuses angeordnet werden. Ferner wäre
das Förderleistungsregelventil zur Regelung des Druckes in
der Kurbelkammer bei vielen Kompressoren mit einfach
wirkenden Kolben, die ein solches Ventil aufweisen, ebenfalls
in dem hinteren Gehäuse vorzusehen. Somit führte das hintere
Gehäuse mit den darin untergebrachten Dämpfungseinrichtungen
und dem ebenfalls darin untergebrachten Förderleistungs
regelventil dazu, daß die Gesamtgröße und das Gesamtvolumen
des Kompressors erheblich zunehmen würden, so daß es
schwierig wäre, einen derart großen bzw. vergrößerten
Kompressor in die Klimaanlage eines kompakten Kraftfahrzeugs
einzubauen. Außerdem muß ein Kompressor mit einfach wirkenden
Kolben bisher unvermeidlich im Bereich seines hinteren Endes
mit einer Auslaßöffnung für das komprimierte Kältemittel
versehen werden, so daß bei Montage des Kompressors im
Motorraum eines Kraftfahrzeugs die im hinteren Teil des
Kompressors vorgesehene Auslaßöffnung häufig nicht das
Anbringen von Rohren und Schläuchen für das Kältemittel in
geeigneter Weise im Motorraum des Kraftfahrzeugs gestattet.
Dies ist aus der Sicht der Herstellung und des Zusammenbaus
von Kraftfahrzeugen sehr unbequem.
Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend
aufgezeigten Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die Nachteile der konventionellen Kälte
mittelkompressoren mit einfach wirkenden Kolben zu vermeiden
und verbesserte Einrichtungen zum Unterdrücken des Pulsierens
des Auslaßdruckes von Kältemittelkompressoren anzugeben,
welche nicht zu einer Zunahme der Größe des Kompressors
führen, und zwar speziell jedoch nicht ausschließlich für
Kältemittelkompressoren mit einfach wirkenden Kolben.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung angestrebt, einen mit
variabler Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressor
mit einfach wirkenden Kolben anzugeben, der eine Gehäuse
anordnung aufweist, in die ein Kältemittelkompressions
mechanismus, Einrichtungen zum Unterdrücken des Pulsierens
des Auslaßdruckes und ein Förderleistungsregelventil
integriert sind.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorzugsweise ist die Dämpfungskammer zum Unterdrücken des
Pulsierens des Auslaßdruckes dabei so ausgebildet, daß sie
sich intern sowohl in den Zylinderblock als auch in das
vordere Gehäuse der Gehäuseanordnung erstreckt.
Weiterhin kann das erwähnte Taumelscheibenelement entweder
ein Taumelplattenelement sein, welches aus einer Anordnung
aus einer sich drehenden Taumelplatte und einer sich nicht
drehenden Taumelscheibe besteht, die mit den einzelnen hin
und her beweglichen Kolben über Verbindungsstangen verbunden
ist, oder aus einer sich drehenden Taumelscheibe, die direkt
mit den hin und her beweglichen Kolben über Schuhe zum
Umwandeln einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung
verbunden ist.
Das unter einem hohen Druck stehende komprimierte Kälte
mittel, welches aus den einzelnen Zylinderbohrungen in
Richtung auf die Auslaßkammer ausgestoßen wird, wird derart
in die Dämpfungskammer eingeleitet, daß das Pulsieren des
Auslaßdruckes des komprimierten Kältemittels dadurch
ausreichend gedämpft bzw. abgeschwächt wird, daß die
Dämpfungskammer eine Expansions- und Dämpfungsfunktion
ausübt. Das komprimierte Kältemittel wird dann über die
Auslaßöffnung des Kompressors an das externe Kühlsystem
geliefert.
Während des Betriebes des Kompressors erhöht das Förder
leistungsregelventil, welches von der Dämpfungskammer
aufgenommen wird, dann wenn die Wärmebelastung und die
Förderleistung des Kompressors verringert werden, die Menge
des komprimierten Kältemittels, welches durch den Gas
zuführkanal aus der Dämpfungskammer in die Kurbelkammer
geleitet wird.
Gemäß der vorstehend angesprochenen Ausgestaltung des mit
variabler Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressors
wird die Dämpfungskammer so ausgebildet, daß sie sich intern
durch den Zylinderblock und das vordere Gehäuse erstreckt,
und so, daß sie das Förderleistungsregelventil als integralen
Bestandteil aufnimmt. Das hintere Gehäuse kann folglich
einfach gestaltet und klein sein, was zu einer Reduzierung
der Gesamtgröße und der gesamten axialen Länge des
Kompressors führt. Ferner kann das Pulsieren des Auslaß
druckes des komprimierten Kältemittels während des Betriebes
des Kompressors hinreichend unterdrückt werden. Weiterhin
eröffnet sich die Möglichkeit für eine flexible Ausgestaltung
der Anordnung von Rohren und Schläuchen für das Kältemittel
beim Einbau des Kompressors im Motorraum eines Kraftfahr
zeugs, da die Auslaßöffnung für das komprimierte Kältemittel
in einem zentralen Teil des Kompressors vorgesehen werden
kann.
Wenn die einen Bestandteil der Gehäuseanordnung bildende
Dämpfungskammer derart ausgebildet wird, daß sie sich intern
durch das vordere Gehäuse und den Zylinderblock erstreckt,
kann das Volumen der Dämpfungskammer ausreichend groß sein,
um das Pulsieren des Auslaßdruckes des komprimierten Kälte
mittels zu dämpfen. Folglich wird ein durch den Betrieb des
Kompressors verursachtes Geräusch wirksam reduziert.
Wenn die Dämpfungskammer mit einer darin ausgebildeten
Ölkammer in Form einer Vertiefung zur Aufnahme von Schmieröl
ausgebildet wird und wenn der Gaszuführkanal ein offenes Ende
aufweist, welches in der vertieften Ölkammer angeordnet ist,
dann wird das Schmieröl, welches durch Nutzung der unter
schiedlichen spezifischen Gewichte des Kältemittels einer
seits und des darin suspendierten Schmieröls andererseits
abgeschieden und in der vertieften Ölkammer gesammelt wird,
während des Regelbetriebes des Förderleistungsregelventils
der Kurbelkammer zugeführt. Daher schmiert das Schmieröl die
beweglichen und gleitverschieblichen Elemente in der
Kurbelkammer des Kompressors selbst dann, wenn die Förder
leistung des Kompressors derart reduziert wird, daß die Menge
des durch das Kühlsystem zirkulierenden Kältemittels
ebenfalls gering ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert werden. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen mit variabler
Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressor mit
einfach wirkenden Kolben gemäß einem Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch den Kompressor gemäß
Fig. 1, wobei eine in der Gehäuseanordnung des
Kompressors vorgesehene Dämpfungskammer dargestellt
ist; und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Förderleistungs
regelventil, welches für den Einbau in den
Kompressor gemäß Fig. 1 geeignet ist.
Im einzelnen zeigen
Fig. 1 und 2 einen Kältemittelkompressor
mit variabler Förderleistung und mit einem einfach wirkenden
Kolben, wobei der Kompressor eine Gehäuseanordnung aufweist
die umfaßt: Einen Zylinderblock 1, der als ein im
wesentlichen zylindrisches Element mit einem vorderen und
einem hinteren stirnseitigen Ende ausgebildet ist, ein
vorderes Gehäuse 2, welches dichtend an dem vorderen
stirnseitigen Ende des Zylinderblockes 1 befestigt ist und
dieses verschließt, und ein hinteres Gehäuse 3, welches an
dem hinteren stirnseitigen Ende des Zylinderblockes 1 unter
Einfügung einer Ventilplatte 4 befestigt ist und dieses
stirnseitige Ende schließt. Das vordere Gehäuse 2, der
Zylinderblock 1 und das hintere Gehäuse 3 sind in axialer
Richtung mittels mehrerer langer Schraubbolzen 21 (von denen
in Fig. 1 typischerweise nur einer gezeigt ist) miteinander
verbunden.
Der Zylinderblock 1 und das vordere Gehäuse der
Gehäuseanordnung definieren eine Kurbelkammer 5, in der
bewegliche und gleitverschiebliche Elemente vorgesehen sind.
Im einzelnen wird eine axial verlaufende Antriebswelle 6
durch das vordere Gehäuse 2 und den Zylinderblock 1 mittels
eines reibungsarmen vorderen Lager 7a und mittels reibungs
armer hinterer Lager 7b drehbar gehaltert und erstreckt sich
in axialer Richtung durch die Kurbelkammer 5. Das vordere
Ende der Antriebswelle 6 steht nach außen über das vordere
Lager 7a vor, so daß an die Antriebswelle 6 von außen eine
Antriebskraft angelegt werden kann, beispielsweise eine
Antriebskraft, die von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugt und
über eine Magnetkupplung und einen Getriebemechanismus auf
die Antriebswelle 6 übertragen wird. Die Antriebswelle 6 wird
mit Hilfe einer Wellendichtung 7c abgedichtet, die
angrenzend an das vordere Lager 7a angeordnet ist.
Der Zylinderblock 1 ist mit mehreren darin ausgebildeten
Zylinderbohrungen 8 versehen, die rings um die Drehachse der
Antriebswelle 6 angeordnet sind. Jede der Zylinderbohrungen 8
des Zylinderblockes 1 nimmt einen einfach wirkenden hin und
her beweglichen Kolben 9 auf, mit dessen Hilfe ein gas
förmiges Kältemittel komprimiert werden kann.
In der Kurbelkammer 5 ist auf der Antriebswelle 6 ein Rotor
drehfest montiert und wird in axialer Richtung durch ein
Drucklager 11 abgestützt, welches an der Innenwand des
äußeren Gehäuses 2 anliegt. Angrenzend an die Rückseite des
Rotors 10 ist eine die Antriebswelle 6 umgebende Taumel
scheibe 12 montiert, die mit dem Rotor 10 in weiter unten
noch näher zu beschreibender Weise in Antriebsverbindung
steht. Die Taumelscheibe 12 wird durch eine zwischen dem
Rotor 10 und der Taumelscheibe 12 angeordnete Feder ständig
mit einer nach hinten gerichteten Federkraft beaufschlagt.
Die Taumelscheibe 12 ist mit glatten Gleitflächen 12a
versehen, die in den Randbereichen der Vorderseite und der
Rückseite der Taumelscheibe vorgesehen sind und sich in
Umfangsrichtung derselben erstrecken und mit halbkugel
förmigen Schuhen 14 zusammenwirken, die konvexe sphärische
Flächen haben, die gleitend in Eingriff mit sphärischen
Aussparungen an den Enden der einzelnen Kolben 9 stehen.
Die Taumelscheibe 12 ist außerdem mit einem Paar von Bügeln
12b versehen, die in der Mitte ihrer Vorderseite ausgebildet
sind und sich in Richtung auf den Rotor 10 erstrecken. Die
Bügel 12b sind derart angeordnet, daß der obere Totpunkt T
der Taumelscheibe 12, in dem die einzelnen Kolben 9 in ihre
obere Totpunktposition gedrückt werden, in Umfangsrichtung
zwischen den beiden Bügeln 12b liegt. Die beiden Bügel 12b
haltern jeweils fest das eine Ende eines Führungszapfens
12c, dessen anderes Ende mit einem Kugelelement 12d ver
sehen ist, das in weiter unten noch zu beschreibender Weise
in Eingriff mit Armen 17 des Rotors 10 steht. Die beiden
Bügel 12b, die Führungszapfen 12c und die Kugelelemente
bzw. Kugeln 12d bilden einen Teil eines Gelenkmechanismus K,
der als Umwandlungseinheit wirkt, die zwischen dem Rotor 10
und den einfach wirkenden Kolben 9 angeordnet ist und der
Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung
dient. Die Taumelscheibe 12 ist mit einer durchgehenden
Mittelöffnung 20 versehen, die von der Antriebswelle 6
durchgriffen wird, und kann folglich ihren Neigungswinkel
bezüglich einer Ebene ändern, welche senkrecht zur Drehachse
der Antriebswelle 6 verläuft. Die Taumelscheibe 12 ist ferner
mit einem Gewicht 15 versehen, welches mit ihrer Vorderseite
in einer solchen Position vernietet ist, daß es als unterer
Totpunkt der Taumelscheibe 12 wirkt. Die Bewegung der
Taumelscheibe 12 in Richtung auf eine Vergrößerung ihres
Neigungswinkels wird dann beendet, wenn das vorderste Ende 12e
der Taumelscheibe 12 am hintersten Ende 12a des Rotors 10
anschlägt. Die Abnahme des Neigungswinkels der Taumelscheibe
12 wird beendet, wenn sich die Taumelscheibe 12 mit einer
zentralen Aussparung in ihrer Rückseite an einem ringförmigen
Clip 22 abstützt, der auf der Antriebswelle 6 in einer
vorgegebenen Position fest montiert ist.
Der Rotor 10 ist mit zwei Stützarmen 17 versehen, die von
einem Bereich seiner Rückseite in Richtung auf die Kugel 12d
der Führungszapfen 12c abstehen. Die beiden Stützarme 17
sind jeweils mit einer Führungsöffnung 17a zur Aufnahme der
Kugel 12d des zugeordneten Führungszapfens 12c versehen.
Die Führungsöffnung 17a jedes Stützarms 17 erstreckt sich in
Richtung auf die Drehachse der Antriebswelle 6 und verläuft
parallel zu einer Ebene, die durch den oberen Totpunkt T der
Taumelscheibe 12 und die Drehachse der Antriebswelle 6
definiert ist. Die Führungsöffnungen 17a nehmen jeweils die
Kugel 12d des zugeordneten Führungszapfens 12c auf, wobei
die Achsen der Führungsöffnungen 17a derart ausgerichtet
sind, daß der obere Totpunkt der einzelnen Kolben 9
unabhängig von einer Änderung des Neigungswinkels der
Taumelscheibe 12 unverändert beibehalten wird.
Das hintere Gehäuse 3 ist mit einer zentral vorgesehenen
Ansaugkammer 30 versehen sowie mit einer Auslaßkammer 31, die
derart ausgebildet ist, daß sie die Ansaugkammer 30 umgibt.
Die Ventilplatte 4 ist mit mehreren Ansaugöffnungen 32 und
mehreren Auslaßöffnungen 33 versehen, die derart angeordnet
sind, daß sie mit den Zylinderbohrungen 8 des Zylinderblockes
1 fluchten. Somit können die Kompressionskammern in den
einzelnen Zylinderbohrungen 8, die jeweils zwischen dem Kopf
des betreffenden Kolbens 9 und der Ventilplatte 4 definiert
sind mit der Ansaugkammer 30 über die betreffenden Ansaug
öffnungen 32 und mit der Auslaßkammer 31 über die
betreffenden Auslaßöffnungen 33 kommunizieren. Die Ansaug
öffnungen 32 und die Auslaßöffnungen 33 können durch
Ansaugventilelemente und Auslaßventilelemente (in Fig. 1
nicht gezeigt) geschlossen werden, die an den einander
gegenüberliegenden Hauptflächen der Ventilplatte 4 befestigt
sind.
Ein Gasabführkanal 35 mit einem darin vorgesehenen Drossel
bereich ist derart angeordnet, daß er sich beispielsweise
durch den Zylinderblock 1 hindurch erstreckt, um eine Fluid
verbindung zwischen einem die Ansaugkammer 30 umfassenden
Ansaugbereich und der Kurbelkammer 5 herzustellen.
Gemäß der Erfindung ist in der Gehäuseanordnung eine
Dämpfungskammer 90 zum Unterdrücken des Pulsierens des
Auslaßdruckes des komprimierten gasförmigen Kältemittels
während des Arbeitens des Kompressors vorgesehen. Im
einzelnen ist die Dämpfungskammer 90 in einem abstehenden
Teil 1a des Zylinderblockes 1 und einem entsprechenden
vorspringenden bzw. abstehenden Teil 2a des vorderen
Gehäuses 2 derart ausgebildet, daß sie ein erhebliches
Volumen aufweist, welches ausreicht, um die Druckschwankungen
in dem darin befindlichen Gas zu schwächen. Die Dämpfungs
kammer 90 steht über einen Verbindungskanal 91 der durch den
Zylinderblock 1 verläuft, mit der Auslaßkammer 31 in
Verbindung. Die Dämpfungskammer 90 steht außerdem mit einem
externen Kühlsystem über eine Liefer- bzw. Ablaßöffnung 92 in
Verbindung, die in einem Bereich des vorspringenden Teils 1a
des Zylinderblockes 1 vorgesehen ist, um einen Schlauch
verbinder (nicht gezeigt) aufzunehmen. Die Ablaßöffnung 92
ist so angeordnet, daß sie im wesentlichen radial zur
Drehachse der Antriebswelle 6 verläuft. Der abstehende Teil 1
a des Zylinderblockes 1 ist außerdem mit einer Ventil
aufnahmekammer 93 in Form einer Bohrung versehen, die von
einem zylindrischen Wandbereich 94 umgeben ist und sich
senkrecht zur Längsachse der Gehäuseanordnung des
Kompressors, d. h. zur Drehachse der Antriebswelle 6
erstreckt. Die Ventilaufnahmekammer 93 nimmt ein Förder
leistungsregelventil 50 auf. Die Dämpfungskammer 90
kommuniziert mit der Kurbelkammer 5 über einen Gaszuführkanal
95, der sich durch einen Teil der Ventilaufnahmekammer 93
hindurch erstreckt, die ein inneres Ende aufweist, welches
mit einem Ölaufnahmereservoir 96 (Fig. 2) kommuniziert, das
in Form einer Aussparung in der Dämpfungskammer 90 aus
gebildet ist. Ein Kanal 97 ist derart angeordnet, daß er sich
durch den Zylinderblock 1 und das hintere Gehäuse 3 hindurch
erstreckt, um ein Kommunizieren der Ventilaufnahmekammer 93
mit einer Einlaßöffnung 34 im hinteren Gehäuse 3 zu
gestatten. Der Kanal 97 leitet den Ansaugdruck des gas
förmigen Kältemittels zu dem Förderleistungsregelventil 50
weiter, wenn das gasförmige Kältemittel von einem externen
Kühlsystem über die Einlaßöffnung 34 in die Ansaugkammer 30
gesaugt wird. Im einzelnen steht der Kanal 97 in Fluid
verbindung mit einer von mehreren Drucksensoröffnungen, die
für das Förderleistungsregelventil 50 vorgesehen sind, mit
dem außerdem der oben angesprochene Gaszuführkanal 95 über
eine weitere Drucksensoröffnung in Fluidverbindung steht.
Wie am besten aus Fig. 3 deutlich wird, besitzt das Förder
leistungsregelventil 50 einen Ventilkörper 51, einen Zylinder
52 und eine Drucksensormembran 53, die zwischen dem Ventil
körper 51 und dem Zylinder 52 angeordnet und mit Hilfe von
Halteelementen 54 gehaltert ist. Der Zylinder 52 besitzt ein
offenes Ende, welches durch einen Deckel 55 geschlossen ist,
der ein mit einem Außengewinde versehenes Teilstück aufweist,
welches mit einem Innengewinde des Zylinders 52 verschraubt
ist. Der Zylinder 52, der Deckel 55, die Membran 53 und eines
der Halteelemente 54 definieren eine Atmosphärendruckkammer
70. Der Zylinder 52 ist mit einer Luftöffnung 52a versehen,
welche mit der Atmosphärendruckkammer 70 über ein
Rückschlagventil kommuniziert, welches zwischen dem Innen
gewinde des Zylinders 52 und dem Außengewinde des Deckels 55
angeordnet ist. Praktisch wird das Innere der Atmosphären
druckkammer 70 konstant auf Atmosphärendruck bzw. auf dem
Druckpegel der Umgebung gehalten. Ein metallisches
Sicherungselement 57 ist in der Atmosphärendruckkammer
positioniert, und zwischen dem Deckel 55 und dem metallischen
Sicherungselement 57 ist eine Feder 56 derart angeordnet, daß
durch sie eine vorgegebene Federkraft auf das metallische
Sicherungselement 57 ausgeübt wird, welches über eine Kugel
58 und eine ringförmige Sicherungsplatte indirekt in Kontakt
mit der Membran 53 steht.
Der Ventilkörper 51 ist ferner mit einer Ansaugdruckkammer 71
versehen, die zwischen der Membran 53 und dem anderen
Halteelement 54 definiert ist, nämlich dem unteren Halte
element 54 in Fig. 3. Die Ansaugdruckkammer 71 kommuniziert
mit dem oben erwähnten Kanal 97 zum Detektieren des Ansaug
druckes über eine Öffnung 71a. Folglich herrscht in der
Ansaugdruckkammer 71, welche einen becherförmigen Halter 61
aufnimmt der so angeordnet ist, daß er in Kontakt mit der
Membran 53 steht, der Ansaugdruck des gasförmigen
Kältemittels. Zwischen dem becherförmigen Halter 61 und dem
Boden der Ansaugdruckkammer 71 ist eine Feder 62 angeordnet,
um auf den becherförmigen Halter 61 eine vorgegebene
Federkraft auszuüben. Eine Stange 63 ist mit ihrem einen Ende
fest mit dem becherförmigen Halter 61 verbunden und so
angeordnet, daß sie in dem Ventilkörper 51 in axialer
Richtung gleitverschieblich ist. Das andere Ende der Stange
63 ist mit einer fest daran angebrachten Ventilkugel 65
versehen.
Der Ventilkörper 51 ist ferner mit einer Auslaßdruckkammer 72
versehen, die in einer Position angeordnet ist, in der sie
der oben erwähnten Ansaugdruckkammer 71 axial gegenüberliegt,
wobei die Auslaßdruckkammer als zylindrische Kammer aus
gebildet ist, die in den unteren Teil des Ventilkörpers 51
hineingebohrt ist. Der untere Teil des Ventilkörpers 51 ist
mit einem Ventilsitz 72b versehen, der am inneren Ende der
Auslaßdruckkammer 72 angeordnet ist, deren äußeres Ende als
ein offenes Ende ausgebildet ist, welches durch eine Kappe 60
verschlossen ist, die mit einem Außengewinde des unteren
Teils des Ventilkörpers 51 verschraubt ist. Der Ventilsitz 72
b ist so angeordnet, daß die Ventilkugel 65 sich daran
anlegen kann, um dadurch eine zentrale Ventilöffnung 72c zu
schließen, die von dem Ventilsitz 72b umgeben ist, wobei die
Ventilkugel 65 von dem Sitz 72b abgehoben werden kann, um
die zentrale Ventilöffnung 72c freizugeben.
Die erwähnte Kappe 60 ist mit einer Öffnung in Form einer
zentralen Bohrung 72a versehen, die über die Ventilauf
nahmekammer 93 in Fluidverbindung mit der Dämpfungskammer 90
steht. Somit wird der Auslaßdruckkammer 72 über die zentrale
Bohrung 72a der Auslaßdruck des gasförmigen Kältemittels
zugeführt. In der Kammer 72 herrscht somit ständig der
Auslaßdruck. Ein metallischer Halter 66 ist in der
Auslaßdruckkammer 72 in einer Position angeordnet, in der der
Halter 66 in Kontakt mit der Ventilkugel 65 steht; und eine
Feder 67 ist zwischen dem inneren Ende der Kappe 60 und dem
metallischen Halter 66 derart angeordnet, daß sie über den
metallischen Halter 66 eine vorgegebene Federkraft auf die
Ventilkugel ausübt. Die Kappe 60 ist mit einem Filter- bzw.
Siebelement 60 a abgedeckt.
Der Ventilkörper 51 ist außerdem in seinem axial mittleren
Teil mit einer seitlichen Öffnung 73a versehen, um mit dem
oben erwähnten Gaszuführkanal 95 zu kommunizieren. Die
seitliche Öffnung 73a kann mit der Auslaßdruckkammer 72 über
die zentrale Bohrung 72c kommunizieren.
Der mit variabler Förderleistung und einfach wirkenden Kolben
arbeitende Kältemittelkompressor mit der vorstehend
beschriebene Konstruktion und Ausgestaltung wird derart mit
einem Kältemittel gefüllt, daß der Innendruck im Kompressor
höher ist als ein vorgegebener Ansaugdruck, wenn der
Kompressor stillgesetzt wird. In diesem Fall ist die Gesamt
kraft des in der Ansaugdruckkammer 71 des Förderleistungs
regelventils 50 herrschenden Druckes und der von der Filter
62 ausgeübten Kraft größer als die Gesamtkraft des in der
Atmosphärendruckkammer 70 des Förderleistungsregelventils 50
herrschenden Atmosphärendruckes und der von der Feder 56
ausgeübten Kraft. Daher wirkt auf die Membran 53 eine
Differenzkraft und drückt die mit der Stange 63 verbundene
Ventilkugel 65 in ihre Schließstellung, in der die Ventil
kugel 65 an ihrem Ventilsitz 72b anliegt, um dadurch die
Ventilöffnung 72c zu schließen. Die Fluidverbindung zwischen
der Dämpfungskammer 90 über den Gaszuführkanal 95 wird daher
bei stillstehendem Kompressor durch die Ventilkugel 65 an der
Ventilöffnung 72c unterbrochen.
Wenn der Kompressor in ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs
eingebaut ist und durch Zuführen einer externen Antriebskraft
angetrieben wird, die von dem Fahrzeugmotor über die
Magnetkupplung (nicht gezeigt) auf die Antriebswelle 6
übertragen wird, dann wird die Drehung der Antriebswelle 6
durch den Gelenkmechanismus K in eine Taumelbewegung der
Taumelscheibe 12 umgewandelt, was zu einer Hin- und
Herbewegung der einzelnen einfach wirkenden Kolben 9 in ihren
Zylinderbohrungen 8 führt. Somit wird von den Kolben 9 eine
Kompression des gasförmigen Kältemittels durchgeführt.
In der Anfangsphase des Betriebes des Kompressors ist die
Temperatur in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs
möglicherweise ziemlich hoch, so daß auch der Ansaugdruck des
gasförmigen Kältemittels hoch ist. Daher hält das
Förderleistungsregelventil 50 die Unterbrechung der
Fluidverbindung zwischen der Kurbelkammer 5 und der
Dämpfungskammer 90 über den Gaszuführkanal 95 zunächst
aufrecht.
Während dieser Phase tritt ein Teil des unter hohem Druck
stehenden gasförmigen Kältemittels aus den Zylinderbohrungen
8 als Leckstrom in die Kurbelkammer 5 aus und wird über den
Gasabführkanal 35 in die Ansaugkammer 30 zurückgeführt. Somit
wird der Differenzdruck zwischen dem in der Kurbelkammer 5
herrschenden Druck und dem Ansaugdruck des gasförmigen
Kältemittels welches von dem Kompressor angesaugt wird, im
Vergleich zu einem vorgegebenen Druckpegel auf einem
niedrigen Niveau gehalten. Demgemäß bewegen sich die einfach
wirkenden Kolben 9 in ihren zugeordneten Zylinderbohrungen 8
mit ihrem maximalen Hub. Der Kompressor arbeitet also mit
seiner vollen Förderleistung. Das von der Ansaugkammer 30 in
die einzelnen Zylinderbohrungen gesaugte gasförmige Kälte
mittel, welches dort anschließend komprimiert wird, wird aus
den Zylinderbohrungen 8 in die Auslaßkammer 31 ausgestoßen
und fließt dann über den Kanal 91 (Fig. 1) zu der Dämpfungs
kammer 90. Folglich bewirkt die Dämpfungskammer 90, welche
ein erhebliches Volumen aufweist, eine Unterdrückung des
Pulsierens des Auslaßdruckes des komprimierten gasförmigen
Kältemittels während sie gleichzeitig das Geräusch dämpft,
welches durch das Pulsieren des komprimierten gasförmigen
Kältemittels erzeugt wird. Das Kältemittel, dessen Geräusch
und dessen Druckschwankungen gedämpft sind, wird aus der
Dämpfungskammer 90 über die (Flansch-)Öffnung 92 in das
Kühlsystem geleitet.
Das Arbeiten des Kompressors mit voller Förderleistung trägt
zu einer Reduzierung der Temperatur in der Fahrgastzelle bei,
und folglich wird der Ansaugdruck des gasförmigen
Kältemittels auf einen Druckpegel reduziert, der niedriger
ist als der vorgegebene Druckpegel. Diese Reduzierung des
Ansaugdruckes des Kältemittels führt zu einer Reduzierung des
in der Ansaugdruckkammer 71 des Förderleistungsregelventils
50 herrschenden Drucks, und zwar über den Kanal 97 und die
Öffnung 71a (Fig. 3). Daher wird die Gesamtkraft von
Ansaugdruck und Federkraft der Feder 62 kleiner als die
Gesamtkraft des Atmosphärendruckes in der Atmosphären
druckkammer 70 und der Federkraft der Feder 56. Die Membran
53 des Förderleistungsregelventils 50 bewegt sich folglich
gemeinsam mit der Stange 63 und der Ventilkugel 65, wodurch
die Ventilöffnung 72c zwischen der Auslaßdruckkammer 72 und
dem Gaszuführkanal 95 geöffnet wird. Das unter hohem Druck
stehende gasförmige Kältemittel wird folglich aus der
Dämpfungskammer 90 über den Gaszuführkanal 95, die Ventilauf
nahmekammer 93, die Öffnung 72a, die Auslaßdruckkammer 72
und die Öffnung 73a der Kurbelkammer 5 zugeführt. Der in der
Kurbelkammer 5 herrschende Druck wird folglich erhöht. Wenn
der Druck in der Kurbelkammer 5 erhöht wird während die
Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 5 und
dem Ansaugdruck für das gasförmige Kältemittel erhöht wird,
wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe reduziert. Folglich
wird der Hub der Hin- und Herbewegung der einfach wirkenden
Kolben 9 verringert. Der Betrieb des Kompressors ändert sich
daher vom Arbeiten mit voller Förderleistung in Richtung auf
ein Arbeiten mit kleiner Förderleistung. Folglich wird die
Menge des komprimierten gasförmigen Kältemittels, welches von
dem Kompressor an das Kühlsystem geliefert wird, reduziert.
Anschließend wird der Betrieb des Kompressors von dem
Förderleistungsregelventil 50 geregelt, welches von der
Gehäuseanordnung des Kompressors aufgenommen wird, und zwar
in Abhängigkeit von dem Kühlleistungsbedarf, mit dem der
Kompressor beaufschlagt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der mit variabler
Förderleistung arbeitende Kältemittelkompressor mit einfach
wirkenden Kolben mit einer gleichzeitig als Pulsations- und
Schalldämpfer dienenden Dämpfungskammer 90 versehen, während
das Förderleistungsregelventil 50 in die Gehäuseanordnung des
Kompressors eingebaut ist, insbesondere in den Zylinderblock
1 und das vordere Gehäuse 2. Die Konstruktion des hinteren
Gehäuses 3 des Kompressors kann folglich vereinfacht werden,
und die gesamte axiale Länge des Kompressors wird reduziert
während gleichzeitig ein Pulsieren des Auslaßdruckes des
gasförmigen Kältemittels unterdrückt wird. Da die Dämpfungs
kammer 90 weiterhin so angeordnet ist, daß sie sich sowohl in
den Zylinderblock als auch in das vordere Gehäuse erstreckt,
kann sie ferner ein erhebliches wirksames Volumen haben,
wodurch Geräusche, die durch das Pulsieren des Druckes des
komprimierten gasförmigen Kältemittels verursacht werden,
wirksam gedämpft werden können.
Wie am besten aus Fig. 2 deutlich wird, ist ferner das
vertiefte Ölreservoir 96 in der Dämpfungskammer 90 angeordnet
und dasjenige Ende der Ventilaufnahmekammer 93, welches mit
dem Gaszuführkanal 95 zusammenwirkt, um die Kurbelkammer 5
mit dem komprimierten gasförmigen Kältemittel zu versorgen,
dessen Druckschwankungen unterdrückt werden, ist dem
Ölreservoir 96 ausgesetzt. Das aus dem gasförmigen Kälte
mittel abgeschiedene Schmieröl, welches in dem Ölreservoir 96
gespeichert wird, wird folglich den beweglichen und gleit
verschieblichen Elementen in der Kurbelkammer durch Nutzung
des Regelbetriebes des Förderleistungsregelventils 5
erfolgreich zugeführt. Daher werden die beweglichen und
gleitverschieblichen Elemente in der Kurbelkammer 5 selbst
dann, wenn der Kompressor mit geringer Förderleistung
betrieben wird und die Menge des durch das Kühlsystem und den
Kompressor zirkulierenden Kältemittels klein ist, von dem
Schmieröl angemessen geschmiert.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß gemäß
der Erfindung ein mit variabler Förderleistung arbeitender
Kältemittelkompressor, insbesondere ein mit variabler
Förderleistung arbeitender Kältemittelkompressor mit einfach
wirkenden Kolben, der für den Einbau in ein Kraftfahrzeug
kühlsystem geeignet ist, eine wirksame Dämpfungsfunktion
erfüllen kann und hinsichtlich seiner Abmessungen und seiner
Länge verkleinert werden kann, um auf diese Weise eine
leichte Montage des Kompressors in dem engen Motorraum eines
Kraftfahrzeugs zu erleichtert. Weiterhin kann die proble
matische Anordnung von Rohren und Schläuchen zwischen dem
Kompressor und dem Kühlsystem vereinfacht werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird ferner deutlich, daß
dem Fachmann ausgehend von den beschriebenen Ausführungs
beispielen zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder
Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grund
gedanken der Erfindung und den Schutzumfang gemäß den
beigefügten Ansprüchen verlassen müßte.
Claims (8)
1. Mit variabler Förderleistung arbeitender Kältemittel
kompressor mit einer Gehäuseanordnung, welche umfaßt:
einen axial angeordneten Zylinderblock mit einem vorderen und einem hinteren stirnseitigen Ende und mit mehreren darin ausgebildeten Zylinderbohrungen, ein vorderes Gehäuse, welches derart angeordnet ist, daß es das vordere stirnseitige Ende des Zylinderblockes schließt und in seinem Inneren eine Kurbelkammer definiert und ein hinteres Gehäuse, welches derart angeordnet ist, daß es das hintere stirnseitige Ende des Zylinderblockes schließt und in seinem Inneren mindestens eine Auslaß kammer definiert, wobei die Gehäuseanordnung in ihrem Inneren einen Ansaugdruckbereich aufweist, um ein gasförmiges Kältemittel vor der Kompression desselben aufzunehmen;
mit mehreren, von den einzelnen Zylinderbohrungen des Zylinderblockes aufgenommenen, hin und her beweglichen Kolben zum Komprimieren des Kältemittels;
mit einer Antriebswelle, die in dem Zylinderblock und dem vorderen Gehäuse der Gehäuseanordnung drehbar gelagert ist und der eine externe Antriebskraft zuführbar ist;
mit einer Taumelscheibenanordnung, die derart montiert ist, daß sie mindestens ein Element aufweist, welches drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und die dem Antrieb der Kolben zu einer Hin- und Herbewegung dient und ihren Neigungswinkel bezüglich einer zur Drehachse der Antriebswelle senkrechten Ebene verändern kann; und
mit Gasabführkanaleinrichtungen zur Schaffung einer konstanten Fluidverbindung zwischen der Kurbelkammer und dem Ansaugdruckbereich der Gehäuseanordnung;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
einen axial angeordneten Zylinderblock mit einem vorderen und einem hinteren stirnseitigen Ende und mit mehreren darin ausgebildeten Zylinderbohrungen, ein vorderes Gehäuse, welches derart angeordnet ist, daß es das vordere stirnseitige Ende des Zylinderblockes schließt und in seinem Inneren eine Kurbelkammer definiert und ein hinteres Gehäuse, welches derart angeordnet ist, daß es das hintere stirnseitige Ende des Zylinderblockes schließt und in seinem Inneren mindestens eine Auslaß kammer definiert, wobei die Gehäuseanordnung in ihrem Inneren einen Ansaugdruckbereich aufweist, um ein gasförmiges Kältemittel vor der Kompression desselben aufzunehmen;
mit mehreren, von den einzelnen Zylinderbohrungen des Zylinderblockes aufgenommenen, hin und her beweglichen Kolben zum Komprimieren des Kältemittels;
mit einer Antriebswelle, die in dem Zylinderblock und dem vorderen Gehäuse der Gehäuseanordnung drehbar gelagert ist und der eine externe Antriebskraft zuführbar ist;
mit einer Taumelscheibenanordnung, die derart montiert ist, daß sie mindestens ein Element aufweist, welches drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und die dem Antrieb der Kolben zu einer Hin- und Herbewegung dient und ihren Neigungswinkel bezüglich einer zur Drehachse der Antriebswelle senkrechten Ebene verändern kann; und
mit Gasabführkanaleinrichtungen zur Schaffung einer konstanten Fluidverbindung zwischen der Kurbelkammer und dem Ansaugdruckbereich der Gehäuseanordnung;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Es sind Einrichtungen vorgesehen, die in der
Gehäuseanordnung eine Dämpfungskammer (90) in der Weise
definieren, daß die Dämpfungskammer (90) in Fluid
verbindung mit der Auslaßkammer (31) des hinteren
Gehäuses (3) und mit einem externen Kühlsystem steht;
es sind Einrichtungen vorgesehen, die einen Gaszu führkanal (95) definieren, welcher die Dämpfungskammer (90) und die Kurbelkammer (5) verbindet; und
es ist ein Förderleistungsregelventil (50) vorgesehen, welches in der Dämpfungskammer (90) angeordnet ist, um die Menge des durch den Gaszuführkanal (95) fließenden gasförmigen Kältemittels in Abhängigkeit vom Ansaugdruck des Kältemittels zu regeln um dadurch den in der Kurbelkammer (5) herrschenden Druck ständig zu regeln.
es sind Einrichtungen vorgesehen, die einen Gaszu führkanal (95) definieren, welcher die Dämpfungskammer (90) und die Kurbelkammer (5) verbindet; und
es ist ein Förderleistungsregelventil (50) vorgesehen, welches in der Dämpfungskammer (90) angeordnet ist, um die Menge des durch den Gaszuführkanal (95) fließenden gasförmigen Kältemittels in Abhängigkeit vom Ansaugdruck des Kältemittels zu regeln um dadurch den in der Kurbelkammer (5) herrschenden Druck ständig zu regeln.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dämpfungskammer (90) derart ausgebildet ist, daß sie
sich intern in den Zylinderblock (1) und in das vordere
Gehäuse (2) der Gehäuseanordnung erstreckt.
3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Dämpfungskammer (90) definierenden Einrichtungen
einen vorspringenden Teil (1a) aufweisen, der einstückig
an den Zylinderblock (1) angeformt ist, sowie einen
vorspringenden Teil (2a), der einstückig an das vordere
Gehäuse (2) angeformt ist, wobei die vorspringenden Teile
(1a, 2a) in ihrem Inneren die Dämpfungskammer (90)
derart definieren, daß sie sich im wesentlichen parallel
zur Drehachse der Antriebswelle (6) erstreckt und ein
erhebliches wirksames Volumen zum Dämpfen des Pulsierens
des Auslaßdruckes des gasförmigen Kältemittels besitzt,
welches der Dämpfungskammer (90) aus der Auslaßkammer
(31) zuführbar ist.
4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorspringenden Teile (1a, 2a) der Gehäuseanordnung
eine Ventilaufnahmekammer (93) zur Aufnahme des Förder
leistungsregelventils (50) definieren, sowie eine Gasab
laßöffnung (92) zur Herstellung einer Fluidverbindung mit
dem externen Kühlsystem.
5. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dämpfungskammer (90) mit einer darin ausgebildeten
vertieften Ölaufnahmekammer (96) versehen ist, die der
Aufnahme von Schmieröl dient, und daß der Gaszuführkanal
95 ein bezüglich der Ölaufnahmekammer (96) offenes Ende
aufweist, so daß der Kurbelkammer (5) über den
Gaszuführkanal (95) Schmieröl zuführbar ist.
6. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Förderleistungsregelventil (50) folgende Elemente
umfaßt: Ein Ventilkugelelement (65) zum Öffnen und
Schließen einer in dem Gaszuführkanal (95) vorgesehenen
Ventilöffnung (72c); und
einen Betätigungsmechanismus (53, 63) zum Bewegen der Ventilkugel (65) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich der Ventilöffnung (72c) in Abhängigkeit von dem im Ansaugbereich der Gehäuse anordnung herrschenden Ansaugdruck des gasförmigen Kältemittels.
einen Betätigungsmechanismus (53, 63) zum Bewegen der Ventilkugel (65) zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bezüglich der Ventilöffnung (72c) in Abhängigkeit von dem im Ansaugbereich der Gehäuse anordnung herrschenden Ansaugdruck des gasförmigen Kältemittels.
7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betätigungsmechanismus für die Ventilkugel (65) ein
Membranelement (53) umfaßt.
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FR2794182A1 (fr) * | 1999-02-19 | 2000-12-01 | Sanden Corp | Compresseur du type a plateau incline |
Also Published As
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