DE19529684C2 - Kolbenverdichter, insbesondere für die Drucklufterzeugung in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter nach dem Gattungsbegriff des Patent­ anspruches 1.

Bei Kolbenverdichtern der gattungsgemäßen Art (DE 39 09 531 A1) mit Energiespar­ system sind Sauglamellen vorgesehen, welche im wesentlichen Ringform besitzen und mit ihrem frei beweglichen, d. h. senkrecht zur Ebene der Ventilträgerplatte schwenkbaren Teil, der Position der im Ventilträger befindlichen Saugöffnungen an­ gepaßt sind. Der ausgesparte Innenbereich derartiger Sauglamellen als auch Teilbe­ reiche außerhalb ihrer Außenkonturen sind als Schadraum zu bezeichnen, da zwi­ schen Oberseite des Kolbens in seiner oberen Totlage und Unterseite des Ventilträ­ gers bzw. der Ventilträgerplatte jeweils ein Schadvolumen verbleibt; die Einspan­ nung der Sauglamellen erfolgt mittels eines Kniehebel-Betätigungssystem, mit wel­ chem eine Verlagerung der Sauglamelle zwischen zwei Funktionsstellungen, der Pumpstellung und der Leerlaufstellung, ermöglicht ist.

Vergleichbare Verdichterkonstruktionen (DE-39 04 172 A1) weisen neben der Saug­ lamelle eine zusätzliche Ventillamelle auf, welche bezüglich der Saugöffnungen zwi­ schen zwei Funktionsstellungen bewegbar ist. Auch hier besteht Schadvolumen, vor allem hinsichtlich einer baulichen Versetzung der Lamellenkörper zueinander; es be­ darf zudem eines verhältnismäßig aufwendigen Betätigungsmechanismus, um die weitere Ventillamelle bei Verwendung wenigstens eines Mitnehmers zu verschieben.

Bei weiterhin bekannten Verdichterkonstruktionen (DE-35 07 831 C2) werden Saug­ lamellen verwendet, bei welchen eine als Funktionsteil wirkende Zunge aus einem plattenförmigen Teil herausgestanzt ist. Diese Platte ist von wenigstens einer Öff­ nung durchsetzt, welche mit einer Drucköffnung der Ventilkörperplatte fluchtet. Eine parallel zur Ventilträgerplatte verlaufende Verlagerung der Sauglamelle ist nicht vor­ gesehen.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Sauglamelle der gattungsgemäßen Art bei Verwendung baulich einfacher Mittel hinsichtlich ihrer Einspannung bei einem sogenannten Energiesparsystem so auszugestalten, daß das Schadvolumen oberhalb des Kolbens des Verdichters auf ein Mindestmaß reduziert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Die z. B. aus Federstahl bestehende, scheibenförmige Sauglamelle deckt infolge ihrer Unterteilung in Ruheteil und Funktionsteil nahezu den gesamten Querschnitt oberhalb des Kolbens des Verdichters, d. h. an der Unterseite des Ventilträgers ab, wodurch in der oberen Totlage des Kolbens seitlich zum Funktionsteil nahezu kein Schadvolumen existiert. Der Funktionsteil, welcher vorzugsweise als zungenförmige Ventillamelle ausgebildet ist, erstreckt sich nahezu auf dem gesamten Durchmesser der Scheibe, derart, daß zu beiden Seiten des Funktionsteils etwa halbkreisförmi­ ge Ruheteilabschnitte mit sie durchsetzenden Drucköffnungen bestehen.

Die Führung der Sauglamelle bei Drehung zwischen ihren beiden Funktionsstellun­ gen erfolgt ohne zusätzliche Montagemittel, d. h. sie ist zwischen Zylinder und Ven­ tilträgerplatte einlegbar. Infolge ihrer scheibenförmigen Konfiguration läßt sich die Sauglamelle mittels eines einfachen Drehantriebes drehen, um die normale Funk­ tionsstellung (Pumpphase) oder die vollständige Abdeckung der Drucköffnungen des Ventilträgers bei erwünschter Teilöffnung der Saugöffnungen (Leerlaufphase) des Ventilträgers zu erreichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf die für den Betrieb in einem Energiesparsystem geeig­ nete Sauglamelle unter Darstellung der Pumpphase; und

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht unter Darstellung der Sauglamelle in der Leerlaufphase, in welcher sie gegenüber der nach Anordnung nach Fig. 1 verdreht wurde.

Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Sauglamelle 1 gemäß der Erfindung, wel­ che z. B. aus Federstahl besteht, weist zwei Bestandteile auf, nämlich einen Funk­ tionsteil 3 und einen Ruheteil 5. Der Funktionsteil 3 ist zungenförmig ausgebildet und steht materialeinheitlich mit dem Ruheteil 5 in Verbindung, wobei die Trennung von Funktionsteil und Ruheteil in fertigungstechnisch einfacher Weise im Stanzverfahren erreicht wird. Der Ruheteil 5 umschließt den Funktionsteil d. h. die Sauglamelle 1 ist in ihrer Gesamtheit als Scheibe ausgebildet, welche den Innendurchmesser des Zy­ linders vollständig abdeckt. Die Lagerung der in nachfolgend beschriebener Weise drehbaren Sauglamelle zwischen Zylinder und Zylinderkopf ist aufgrund der Schei­ benform von sehr einfacher Art, d. h. die Sauglamelle liegt mit ihrem Außenumfang vorzugsweise an einer Ringschulter der Bohrung des Zylinders auf und wird durch den an ihrer Oberseite befindlichen (schematisch dargestellten) Ventilträger gegen­ über der Schulter an der Oberseite des Zylinders gehalten.

Durch die vorgenannte Aufteilung der Sauglamelle in Funktionsteil und Ruheteil und durch die Art der Montage zwischen Zylinder und Ventilträger wird das Schadvolu­ men oberhalb des Kolbens auf ein Kleinstmaß reduziert, da der Ruheteil 5 den Schadraum ausfüllt bzw. abdeckt, welcher in angrenzender Lage zum Funktionsteil bestehen würde. Diese Schadraumreduzierung ist folglich unabhängig von der Dicke der Sauglamelle wirksam, da der Ruheteil jeweils die Dicke des Funktionsteils be­ sitzt.

Die Sauglamelle 1 nach der Erfindung ist für Kompressoren mit Energiesparsystem vorgesehen. Bei derartigen Konstruktionen ist die Sauglamelle 1 zwischen der in Fig. 1 dargestellten Pumpphase und der in Fig. 2 dargestellten Leerlaufphase (ESS-Phase) bewegbar. Bei Kompressoren der genannten Bauart nimmt die Saugla­ melle in der Leerlaufphase nach Fig. 2 eine Position ein, in welcher die schema­ tisch angedeuteten Drucköffnungen 11 des gleichfalls schematisch angedeuteten Ventilträgers 13 durch die Sauglamelle 1 abgedeckt sind, derart, daß die Drucköff­ nungen 9 der Sauglamelle 1 mit den Drucköffnungen 11 des Ventilträgers 13 nicht mehr in Fluchtung sind.

Bei der anhand der Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der verdrehbaren Sauglamelle ist zu beiden Seiten des Funktionsteils 3 jeweils eine Aussparung 15 bzw. 17 vorgesehen. Die beiden Aussparungen 15 und 17 grenzen an das freie En­ de bzw. an das Einspannende des Funktionsteils und sind in ihrer Geometrie so ge­ wählt, daß bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Leerlaufphase bzw. ESS-Phase ein teilweises Offenlegen der schematisch dargestellten Sauföffnungen 19 des Ventilträ­ gers 13 erreicht wird. Hierdurch ist erreicht, daß in der Abschalt- bzw. Leerlaufstel­ lung der Saugraum (nicht dargestellt) oberhalb des Ventilträgers dem Druckraum zwischen Ventilträger und Kolben zugeschaltet wird, mit der Folge, daß der Kom­ pressor in einem geschlossenen Kreisprozeß arbeitet und lediglich Reibung, Leck­ strömung und Wärmeverlust minimale Antriebsenergie erfordern. Hierbei erfolgt im Druck- bzw. Kompressionsraum keine Druckumkehr mehr, da wie vorstehend erläu­ tert und in Fig. 2 dargestellt, die Drucköffnungen 9 und 11 nicht fluchten. Durch die Aussparungen 15 und 17 ist zwar ein geringer Schadraum nach Maßgabe der Dickenabmessung der Sauglamelle in Kauf zu nehmen; gleichwohl ist im Gegensatz zu herkömmlichen, lediglich aus einem Funktionsteil bestehenden Sauglamellen eine wesentliche Reduzierung des Schadraums bzw. des Schadvolumens oberhalb des Kolbens erreicht.

Die Sauglamelle 1 der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 weist am Außenumfang eine Gabel 21 auf, in welche ein schematisch dargestellter Stift 23 eingreift. Der Stift 23 ist innerhalb eines den Ventilträger 13 durchsetzenden Langloches 25 bewegbar und wird in nicht näher dargestellter Weise von einem Schaltkolben betätigt, welcher in der Leerlaufphase über einen an den Druckanschluß des Kompressors ange­ schlossenen Druckregler in an sich bekannter Weise umschaltbar ist, wobei in der Förder- bzw. Pumpphase die Rückstellung des Schaltkolbens und damit die Rück­ stellung der Sauglamelle aus der Position nach Fig. 2 in die Position nach Fig. 1 durch Federkraft erfolgt.

Die Erfindung ist nicht auf die Anzahl und geometrische Anordnung bzw. Zuordnung der Saug- und Drucköffnungen begrenzt. Grundsätzlich gilt, daß der zur Schadvolu­ men-Reduzierung dienende Ruheteil gegenüber der Drucköffnung bzw. den Druck­ öffnungen im Ventilträger statisch wirkt, sei es in geöffneter Lage nach Fig. 1 oder in geschlossener Lage nach Fig. 2, während der Funktionsteil 3 als Funktionslamel­ le bzw. Zunge wirkend Öffnungs- und Schließbewegungen in Richtung des Kolbens und von diesem abgewandt vollführt.

Wie vorstehend erwähnt, ist die Einspannung der Sauglamelle zwischen Zylinder und Ventilträger sehr einfach; ein zusätzliches Teil zum Festsetzen der Sauglamelle ist im Gegensatz zu Ausführungsformen bekannter Lamellen nicht nötig. Die Erfin­ dung wurde anhand eines Ventilträgers (Sitzplatte) erläutert, welche als gesondertes Bauteil zwischen Zylinderkopf und Zylinder eingespannt ist und z. B. Kühlmittelkanä­ le aufweisen kann. Die Sauglamelle nach der Erfindung kann in gleicher Weise bei Ventilträgern eingesetzt werden, welche materialeinheitlich mit dem Zylinderkopf ausgebildet sind.

Claims (5)

1. Kolbenverdichter, insbesondere für die Drucklufterzeugung in Kraftfahr­ zeugen, mit einer gegenüber einem Ventilträger des Kolbenverdichters wirkenden Sauglamelle, welche zur Verwendung in einem Energiesparsystem zwischen einer der Pumpphase entsprechenden Position am Ventilträger und einer der Leerlaufphase entsprechenden Position bewegbar ist, wobei in der Leerlaufphase die Drucköffnungen des Ventilträgers durch die Sauglamelle abgedeckt sind, während die Saugöffnungen des Ventilträgers teilweise freigelegt sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Sauglamelle (1) ist als eine zwischen Ventilträger (13) und Verdichtergehäuse gehalterte, durch Betätigungsmittel (21, 23) relativ zum Ventilträger (13) drehbare Scheibe ausgebildet, welche aus einem in der Pumpphase gegenüber den Saugöffnungen (19) wirkenden Funktionsteil (3) und einem mit dem Funktionsteil verbunde­ nen Ruheteil (5) besteht;
• b) im Ruheteil befinden sich Drucköffnungen (9), welche in der Pumpphase mit den Drucköffnungen (11) des Ventilträgers fluchten; und
• c) zu beiden Seiten des Funktionsteils (3) sind im Material des Ruheteils (5) Aussparungen (15, 17) vorgesehen, welche nach Drehung der Sauglamelle in die der Leerlaufphase entsprechende Position einen Teilbereich der Saugöffnungen (19) des Ventilträgers überlappend freilegen, während die im Ruheteil vorgesehenen Drucköffnungen (9) nach Drehung der Sauglamelle gegenüber den Drucköffnungen (11) des Ventilträgers seitlich versetzt sind, derart, daß die Drucköffnungen des Ventilträgers in der Leerlaufphase abgedeckt sind.

2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Drehung der Sauglamelle dienenden Mittel aus einer am Außenumfang derselben befindlichen Gabel (21) bestehen, in welche ein von einem Schaltkolben oder dergleichen Antrieb betätigbarer, in einem Langloch längsverschieblich geführter Stift (23) eingreift.

3. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsteil (3) als zungenförmiger Lamellenkörper aus dem Material der Scheibe herausgestanzt ist, derart, daß das freie Ende des Zungenkörpers beweglich ist, während das entgegengesetzte Ende als Einspannende des Funktionsteils mit dem Ruheteil verbunden ist.

4. Kolbenverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Funktionsteil nahezu auf dem gesamten Durchmesser der Scheibe erstreckt und zu beiden Seiten durch etwa halbkreisförmige Ruheteilabschnitte begrenzt ist.

5. Kolbenverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich in beiden Ruheteilabschnitten zu beiden Seiten des Funktionsteils wenigstens je eine Drucköffnung (9) befindet, welche in der Pumpphase mit einer zugehörigen Drucköffnung (11) des Ventilträgers fluchtet.