DE19907428C2 - Flügelzellenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter, und insbesondere einen Flügelzellenverdichter, bei dem der Temperaturanstieg im verdichteten Druckmittel niedrig gehalten werden kann.

Fig. 1 zeigt in raumbildlicher Darstellung den Hubring 501 eines Flügelzellenverdichters nach dem Stand der Technik.

Die im Bereich der kleinen Ellipsenachse gelegenen Abschnitte 540 des Hubrings 501 werden von zwei Paaren von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 516a, 516b durchdrungen, deren Funktion es ist, unter hohem Druck stehendes Kühlgas nach außen zu leiten, das in (nicht dargestellten) Verdichtungskammern innerhalb des Hubrings 501 verdichtet wurde. Die beiden Paare von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 516a, 516b sind so ausgebildet, daß sie längs einer Achse des Hubrings 501 angeordnet sind, hier längs der kleinen Ellipsenachse. (Die Innenseite 501b des Hubrings 501 hat im wesentlichen Ellipsenform). Am Innenumfang des Hubrings 501 sind Ansenkungen (Ausnehmungen) 521 vorgesehen, um einen Bruch des Verdichters durch sogenannte Flüssigkeitsverdichtung zu verhindern. Diese beiden Ansenkungen 521 umgeben die Ränder der Öffnungen der beiden Kühlmittel- Auslaßdurchlässe 516a, 516b. Die Ausnehmungen 521 dienen jeweils als Ansenkungen, ähnlich einer Ansenkung für einen Schraubenkopf.

Fig. 2A zeigt die Ansenkungen 521 in der Draufsicht, und Fig. 2B zeigt einen Schnitt, gesehen längs der Linie A-A der Fig. 2A.

An den Seitenwänden des Hubrings 501 sind Auslaßventildeckel 517 vorgesehen, welche einstückig mit Ventilanschlägen 517A ausgebildet und mittels Schrauben 518 am Hubring 501 außen befestigt sind, vgl. Fig. 2B. Zwischen der Innenseite eines Auslaßventildeckels 517 und der Außenseite des Hubrings 501 sind Auslaßventile 519 vorgesehen. Ihre Funktion ist es, die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 516a, 516b zu öffnen und zu schließen.

Bei der Drehung des (nicht dargestellten) Rotors werden die Volumina der Verdichtungskammern jeweils reduziert, und dadurch wird das dort eingeschlossene Kühlgas verdichtet. Das unter hohem Druck stehende Kühlgas öffnet dann das betreffende Auslaßventil 519 und strömt über die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 516a, 516b zu einem Auslaßraum 501, der gebildet wird vom Auslaßventildeckel 517 und dem Hubring 501. Das verdichtete Gas strömt dann von dort zu einer (nicht dargestellten) Förderdruckkammer. Die Förderung des unter Druck stehenden Kühlgases wird beendet, wenn ein vorderes, äußeres Ende eines (nicht dargestellten) Flügels die Ansenkungen 521 erreicht.

Wenn nämlich das vordere Ende eines Flügels die Ansenkungen 521 erreicht, wird - über diese Ansenkungen 521 - eine Verbindung hergestellt zwischen einer in Drehrichtung R gesehen vorderen Verdichtungskammer (auf der in Drehrichtung gesehen vorderen Seite dieses Flügels) und einer in Drehrichtung gesehen hinteren Verdichtungskammer (auf der in Drehrichtung gesehen hinteren Seite dieses Flügels). Durch diese Verbindung strömt ein Teil des unter hohem Druck stehenden Kühlgases in der vorderen Verdichtungskammer zurück in die hintere Verdichtungskammer.

Wenn also der Zeitpunkt des Beginns dieser Verbindung zwischen der vorderen und der hinteren Verdichtungskammer zeitlich früher liegt, als das sein sollte, und der tote Raum (d. h. die Summe der Volumina der Ansenkungen 521, der Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 516a, 516b, und der vorderen Verdichtungskammer zu diesem Zeitpunkt) groß ist, strömt über diese Verbindung eine große Menge Kühlgas in die hintere Verdichtungskammer zurück, und das Kühlgas wird überaus stark verdichtet, wodurch seine Temperatur ansteigt und der Leistungsbedarf des Verdichters zunimmt.

Zur Lösung dieses Problems ist es aus der JP 62-251 487 A bekannt, bei einem Flügelzellenverdichter Flügel zu verwenden, die jeweils aus vier Platten bestehen, die in der Dickenrichtung des Flügels übereinanderliegen und relativ zueinander verschiebbar sind, um so den Beginn der Verbindung zwischen der vorderen und der hinteren Verdichtungskammer zu verzögern. Da bei einem solchen Flügelzellenverdichter der Beginn der Verbindung verzögert wird, kann man die Menge des unter hohem Druck stehenden Kühlgases reduzieren, das in die hintere Verdichtungskammer zurückströmt, und auf diese Weise kann man einen Anstieg der Temperatur des verdichteten Kühlgases vermeiden.

Jedoch ergeben sich bei diesem Flügelzellenverdichter folgende Probleme:

• - Da jeder Flügel in Dickenrichtung in vier Teile unterteilt ist, ist seine mechanische Festigkeit verringert. Um also einen Bruch des Flügels bei einem abnormalen Druckanstieg im Verdichter zu vermeiden, muß man jede der Platten, welche den Flügel bilden, dicker machen, und deshalb ist es zweifelhaft, ob man so das tote Volumen reduzieren kann.
• - Wenn der Druck, der auf die Rückseite des Flügels wirkt, kleiner ist als der Druck in der Verdichtungskammer, gleitet der Flügel zurück und erfüllt nicht die ihm zugedachte Funktion. Ist jedoch der Druck auf der Rückseite des Flügels größer als der Druck in der Verdichtungskammer, so wird die Festigkeit des Flügels unzureichend. Deshalb muß man die Platten, welche den Flügel bilden, dicker machen, und man erhält dann dasselbe Problem, wie es vorstehend beschrieben wurde.

Zusammengefaßt kann man also sagen, daß dieser Flügelzellenverdichter nach dem Stand der Technik nicht in der Lage ist, einen Temperaturanstieg im verdichteten Kühlgas zu verhindern.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellenverdichter bereitzustellen, bei dem der Temperaturanstieg im verdichteten Druck­ mittel niedrig gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch einen Flügelzellenverdichter gemäß dem Anspruch 1. Bei einem solchen Flügelzellenverdichter wird die Ausnehmung so ausgebildet, daß folgende Bedingung erfüllt ist: Zu dem Zeitpunkt, an dem ein Flügel eine Verbindung herstellt zwischen einer Verdichtungskammer auf seiner Vorderseite und einer Verdichtungskammer auf seiner Rückseite, immer bezogen auf die Drehrichtung des Rotors, entspricht die Länge St des aus seinem zugeordneten Schlitz herausragenden Teils des Flügels einem Wert, der sich aus der im Anspruch 1 angegebenen Formel ergibt. Im Vergleich zum Stand der Technik liegt dieser Zeitpunkt also später, und dadurch wird die Menge an unter Druck stehendem Kühlgas, das von der vorderen zur hinteren Verdichtungskammer zurückströmt, verringert, und dies vermeidet einen Temperaturanstieg im verdichteten Kühlgas.

Ferner wird die gemeinsame Ansenkung so ausgebildet, daß sie jeweils die Peripherie einer Menge von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen umgibt. ["Menge" im Sinn der Mengenlehre.] Dadurch wird die Fläche des Kühlmittel-Auslaß­ durchlasses größer als beim Stand der Technik. (Diese Fläche ist gleich der Summe der Flächen der Oberseite und der seitlichen Flächen eines keilförmigen Raumes, der definiert ist durch eine Ebene, welche verläuft durch die in Drehrichtung hintere Kante der Ausnehmung und die Mittelachse einer sich durch den Rotor erstreckenden Antriebswelle, eine Außenumfangsfläche des Rotors, und eine offene Seite der Ausnehmung.)

Hierdurch wird der Strömungswiderstand für das Kühlgas, welches durch die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe ausströmt, kleiner als beim Stand der Technik, selbst wenn der Zeitpunkt des Beginns der erläuterten Verbindung verzögert wird, und das verhindert einen Bruch des Verdichters infolge Flüssigkeitsverdichtung, und auch eine Verschlechterung seiner Leistung.

Die gestellte Aufgabe wird auch, nach einem zweiten Aspekt der Erfindung, gelöst durch einen Flügelzellenverdichter gemäß dem Anspruch 2. Bei einem derartigen Flügelzellenverdichter sind die Ausnehmungen so ausgebildet, daß folgende Bedingung erfüllt ist: Zu dem Zeitpunkt, an dem ein Flügel eine Verbindung zwischen einer Verdichtungskammer auf seiner Vorderseite und einer Verdichtungskammer auf seiner Rückseite herstellt, immer bezogen auf die Drehrichtung des Rotors, entspricht die Länge St des aus seinem Schlitz herausragenden Flügelteils einem Wert, der sich aus der im Anspruch 2 angegebenen Gleichung ergibt. Im Vergleich zum Stand der Technik liegt dieser Zeitpunkt also später, und dadurch wird die Menge an unter Druck stehendem Kühlgas, das von der vorderen zur hinteren Verdichtungskammer zurückströmt, reduziert, und dies vermeidet einen Temperaturanstieg im verdichteten Kühlgas.

Ferner ist die in Richtung der Drehachse des Rotors gemessene Breite der, bezogen auf die Drehrichtung, hinteren Seite der Ausnehmungen jeweils größer als die Breite der, bezogen auf die Drehrichtung, vorderen Seite der Ausnehmungen. Deshalb wird die vorstehend erläuterte Fläche des Kühlmittel- Auslaßdurchlasses größer als beim Stand der Technik. Hierdurch wird der Strömungswiderstand für das Kühlgas, das durch die Kühlmittel- Auslaßdurchlässe aus einer Verdichtungskammer ausströmt, kleiner als beim Stand der Technik, selbst wenn der Zeitpunkt des Beginns der erläuterten Verbindung verzögert wird, und das verhindert, daß der Verdichter infolge Flüssigkeitsverdichtung schadhaft wird, und es verhindert auch eine Verschlechterung der Verdichterleistung.

Bevorzugt ist die in Achsrichtung des Rotors gemessene Breite der, bezogen auf die Drehrichtung, hinteren Seite der Ausnehmungen jeweils etwa 1,5 bis 2 mal so groß wie der Innendurchmesser eines zugeordneten Kühlmittel- Auslaßdurchlasses. Dies ermöglicht es, nicht nur die Fläche des Kühlmittel- Auslaßdurchlasses zu vergrößern, sondern auch, eine Zunahme des Volumens der Ausnehmung zu vermeiden, wodurch das tote Volumen reduziert und ein Temperaturanstieg im verdichteten Gas vermieden werden kann.

Ferner ist in bevorzugter Weise die in Richtung der Drehachse des Rotors gemessene Breite der, in Drehrichtung gesehen, hinteren Seite der Ausnehmungen jeweils größer als die entsprechende Breite der vorderen Seite der Ausnehmungen.

Auch nimmt in bevorzugter Weise die in Richtung der Drehachse des Rotors gemessene Breite der Ausnehmungen jeweils in Richtung von der, in Drehrichtung gesehen, hinteren zur vorderen Seite hin zunehmend ab.

Auch ändert sich in bevorzugter Weise die in Richtung der Drehachse des Rotors gemessene Breite der Ausnehmungen, gesehen in Drehrichtung des Rotors, jeweils an einer Zwischenstelle diskontinuierlich.

Schließlich haben in bevorzugter Weise die Ausnehmungen jeweils ein Ende, bezogen auf die Drehrichtung des Rotors, welches sich bis zu einer Stirnfläche des Hubrings erstreckt, die entweder dem ersten oder dem zweiten Seitenteil gegenüberliegt.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 eine raumbildliche Darstellung des Hubrings eines Flügelzellenverdichters nach dem Stand der Technik,

Fig. 2A eine Darstellung von Ansenkungen des Hubrings der Fig. 1,

Fig. 2B einen Schnitt, gesehen längs der Linie A-A der Fig. 2A,

Fig. 3 eine raumbildliche Darstellung des Hubrings eines Flügelzellenverdichters nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4A eine Draufsicht auf eine Ansenkung des Hubrings der Fig. 3,

Fig. 4B einen Schnitt, gesehen längs der Linie B-B der Fig. 4A,

Fig. 5 einen Längsschnitt, welcher die Gesamtheit des Flügelzellenverdichters nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 6 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7A eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Ende des in Fig. 6 dargestellten Rotors,

Fig. 7B eine raumbildliche Darstellung, welche einen keilförmigen Raum zeigt,

Fig. 7C eine ausschnittsweise raumbildliche Darstellung der Ansenkung,

Fig. 8 eine raumbildliche Darstellung des Hubrings eines Flügelzellenverdichters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9A eine Draufsicht auf die Ansenkungen des Hubrings der Fig. 8,

Fig. 9B einen Schnitt, gesehen längs der Linie C-C der Fig. 9A,

Fig. 10 eine raumbildliche Darstellung des Hubrings eines Flügelzellenverdichters, nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11A eine Draufsicht auf die Ansenkungen des Hubrings der Fig. 10,

Fig. 11B einen Schnitt, gesehen längs der Linie D-D der Fig. 11A,

Fig. 12 eine raumbildliche Darstellung des Hubrings eines Flügelzellenverdichters nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13A eine Draufsicht auf die Ansenkungen des Hubrings der Fig. 12,

Fig. 13B einen Schnitt, gesehen längs der Linie E-E der Fig. 12A,

Fig. 14 eine raumbildliche Darstellung des Hubrings eines Flügelzellenverdichters nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15A eine Draufsicht auf die Ansenkungen des Hubrings der Fig. 14, und

Fig. 15B einen Schnitt, gesehen längs der Linie F-F der Fig. 15A.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 ist ein Schnitt, gesehen längs der Linie VI-VI der Fig. 5.

Der Flügelzellenverdichter gemäß Fig. 5 weist einen Hubring 1 auf, ferner ein vorderes Seitenteil (erstes Seitenteil) 25, und ein rückwärtiges Seitenteil (zweites Seitenteil) 20, welche an den gegenüberliegenden offenen Enden des Hubrings 1 angeordnet sind. Ein Rotor 2 ist drehbar im Hubring angeordnet, und er ist seinerseits auf einer Antriebswelle 7 befestigt. Letztere ist drehbar in zwei Radiallagern 8 und 9 gelagert, welche im vorderen Seitenteil 25 bzw. im rückwärtigen Seitenteil 20 angeordnet sind.

Das vordere Seitenteil 25 weist einen vorderen Seitenblock 3 auf, welcher an der vorderen Stirnfläche des Hubrings 1 befestigt ist, sowie ein vorderes Kopfteil 5, welches an einer vorderen Stirnseite des vorderen Seitenblocks 3 in einem Zustand befestigt ist, welcher den vorderen Seitenblock 3 umschließt.

Das vordere Kopfteil 5 weist einen Auslaßanschluß 5a auf, über den unter hohem Druck stehendes Kühlgas gefördert wird. Der Förderdruckanschluß 5a steht in Verbindung mit einer Förderdruckkammer 10, welche gebildet wird von einer Innenwandseite des vorderen Kopfteils 5 und der vorderen Stirnseite des vorderen Seitenblocks 3.

Das rückwärtige Seitenteil 20 weist einen rückwärtigen Seitenblock 4 auf, welcher an einer rückseitigen Stirnfläche des Hubrings 1 befestigt ist, und ein rückwärtiges Kopfteil 6, welches an der rückwärtigen Stirnseite des rückwärtigen Seitenblocks 4 in einem Zustand befestigt ist, welcher den rückwärtigen Seitenblock 4 umschließt. Am rückwärtigen Kopfteil 6 ist ein Sauganschluß 6a ausgebildet, über welchen Kühlgas in den Verdichter angesaugt wird. Der Sauganschluß 6a steht in Verbindung mit einer Saugkammer 11, welche im rückwärtigen Kopfteil 6 ausgebildet ist.

Die innere Umfangsfläche 1b des Hubrings 1 und die äußere Umfangsfläche des Rotors 2 definieren zwischen sich einen oberen Verdichtungsraum 12 und einen unteren Verdichtungsraum 12, die sich diametral gegenüberliegen. Der Schnitt gemäß Fig. 5 zeigt nur einen dieser Verdichtungsräume 12. In der äußeren Umfangsfläche des Rotors 2 sind axial verlaufende Flügelschlitze 13 mit gleichen Umfangsabständen ausgebildet, und in jedem dieser Schlitze 13 ist ein Flügel 14 radial verschiebbar angeordnet. Jeder Verdichtungsraum 12 wird durch die Flügel 14 in eine Mehrzahl von Verdichtungskammern 12a unterteilt, deren Volumina sich jeweils bei der Drehung des Rotors 2 ändern.

Fig. 3 zeigt den Hubring 1 in raumbildlicher Darstellung. Fig. 4A zeigt eine Ansenkung 21 des Hubrings, und Fig. 4B ist ein Schnitt, gesehen längs der Linie B-B der Fig. 4A.

Ein im Bereich der kleinen Ellipsenachse gelegener Abschnitt 40 des Hubrings 1 ist von zwei Paare von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 16a, 16b durchdrungen. Diese sind so angeordnet, daß sie den entsprechenden Verdichtungsräumen 12 entsprechen. Fig. 3 zeigt nur eines der beiden Paare von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 16a, 16b. Die beiden Paare von Kühlmittel- Auslaßdurchlässen 16a, 16b sind jeweils so ausgebildet, daß sie längs einer Achse des Hubrings 1 angeordnet sind (parallel zu einer Längsachse, also zur Drehachse des Rotors 2). Ferner sind in der inneren Umfangsfläche 1b des Hubrings 1 Ausnehmungen 21 nach Art von Ansenkungen so ausgebildet, daß sie jeweils eines der beiden Paare von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 16a, 16b umgeben. Jede der Ansenkungen 21 dient als sogenannte versenkte Ausnehmung. Man könnte sie auch als Delle, Mulde, Senke oder flache Vertiefung der Fläche 1b bezeichnen.

Fig. 6 zeigt die beiden Größen Stmax und St. Stmax ist die Länge des aus seinem Schlitz 13 herausragenden Teils eines Flügels 14, wenn diese Länge ihr Maximum hat. Die Größe St ist ebenfalls die Länge des herausragenden Teils eines Flügels 14, und zwar bei einer vorgegebenen Drehstellung des Rotors 2, nämlich dann, wenn dieser Flügel die Verbindung freigibt zwischen einer auf seiner Vorderseite befindlichen vorderen Verdichtungskammer 12a und einer auf seiner Rückseite befindlichen hinteren Verdichtungskammer 12a. Die Begriffe "Vorderseite", "vordere Verdichtungskammer", "Rückseite" und "hintere Verdichtungskammer" beziehen sich dabei auf die Drehrichtung R des Rotors 2. Und bei dieser vorgegebenen Drehstellung des Rotors 2 ergibt sich die Größe St aus der folgenden Gleichung (1):

St = (0,08 . . . 0,11) × Stmax (1)

Hierbei stellt der Faktor "(0,08 . . . 0,11)" einen geeigneten Bereich von Werten eines vorgegebenen Koeffizienten (Förderungsbeendigungshubkoeffizient) dar, welcher empirisch bestimmt wird. Wenn man annimmt, daß der Wert Stmax 100% beträgt, so soll ein Flügel 14 dann die Verbindung zwischen vorderer und hinterer Verdichtungskammer herstellen, wenn diese Größe beim Verdichtungshub zwischen 8 und 11% liegt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Ansenkung 21 in der Weise ausgebildet, daß eine in Drehrichtung gesehen rückwärtige Kante G eines in Drehrichtung rückwärtigen Abschnitts 21a (bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors 2) näher bei den Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 16a, 16b liegt als beim Stand der Technik, wodurch der Beginn einer Verbindung zwischen der vorderen Verdichtungskammer 12a und der hinteren Verdichtungskammer 12a verzögert wird.

Wie in Fig. 4B dargestellt, sind seitliche Seitenwände des Hubrings 1 mit Auslaßventildeckeln 17 versehen, welche jeweils einstückig mit Ventilanschlägen 17a ausgebildet und mittels Schrauben 18 am Hubring 1 befestigt sind. Zwischen jeder der seitlichen Wände des Hubrings 1 und einer Innenwandseite des Auslaßventildeckels 17 sind Auslaßventile 19 vorgesehen, um die Kühlmittel- Auslaßdurchlässe 16a, 16b zu öffnen bzw. zu schließen. Wenn sich die Kühlmittel- Auslaßventile 19 öffnen, wird das unter hohem Druck stehende Kühlgas aus der betreffenden Verdichtungskammer 12a über die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 16a, 16b gefördert und fließt durch den Auslaßraum 1a und einen Durchlaß 3a zur Förderdruckkammer 10.

Der Hubring 1, der vordere Seitenblock 3, der rückwärtige Seitenblock 4, das vordere Kopfteil 5 und das rückwärtige Kopfteil 6 werden in Längsrichtung durch durchgehende Schraubenbolzen 30 miteinander verspannt, um eine einstückige Anordnung zu erhalten.

Die Fig. 7A bis 7C sind Darstellungen, welche nützlich sind zur Erklärung der Fläche des Kühlmittel-Auslaßdurchlasses. Fig. 7A ist eine teilweise Draufsicht auf den Rotor. Fig. 7B zeigt den keilförmigen Raum K in raumbildlicher Darstellung, und Fig. 7C zeigt die Ansenkung in raumbildlicher Darstellung.

Wie vorstehend beschrieben, haben die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 16A, 16B einen Öffnungsrand, welcher von derselben Ansenkung 21 umgeben ist, so daß die Fläche des Kühlmittel-Auslaßdurchlasses, welche den Grad des Strömungswiderstands des Kühlgases bestimmt, größer ist als beim Stand der Technik. Die Fläche des Kühlmittel-Auslaßdurchlasses ist die Summe einer Fläche S1 einer oberen Fläche Ka des keilförmigen Raumes K, der in Fig. 7B dargestellt ist, und seiner Seitenflächen Kb, Kc. Dieser Raum (schraffierte Fläche in Fig. 7A) K wird definiert durch eine Ebene H, welche durch eine bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors hintere Kante G der Ansenkung 21 geht, und eine Mittelachse O der Antriebswelle (vgl. 7C), die Außenumfangsfläche des Rotors 2, und eine offene Fläche der Ansenkung 21. Eine radiale Länge Ds der oberen Fläche Ka des Raums K entspricht, d. h. ist gleich, der Länge des Herausragens des Flügels 14, welche durch die Gleichung (1) bestimmt ist. Ferner ist eine axiale Länge D2 der oberen Fläche Ka des Raums K gleich einer Länge (axialen Länge) D1 der hinteren Kante G der Ansenkung 21.

Nach dem Stand der Technik sind die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe mit separaten Ansenkungen versehen. Dagegen haben bei der vorliegenden Ausführungsform die beiden Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 16a, 16b zusammen dieselbe Ansenkung 21, so daß der Raum K so ausgebildet ist, daß die Fläche S1 seiner Oberseite Ka weitaus größer ist als beim Stand der Technik, was die Fläche des Kühlmittel-Auslaßdurchlasses erhöht und dadurch den Strömungswiderstand des Kühlgases reduziert.

Arbeitsweise des Verdichters

Von einem nicht dargestellten Motor wird ein Drehmoment auf die Antriebswelle 7 übertragen, und der Rotor 2 wird angetrieben. Kühlgas, das aus dem Kühlmittel-Auslaßdurchlaß eines nicht dargestellten Verdichters strömt, wird über den Sauganschluß 6a in die Saugkammer 11 gesaugt. Das Kühlgas wird über nicht dargestellte Kühlmittel-Einlaßdurchlässe aus der Saugkammer 11 in die Verdichtungsräume 12 angesaugt.

Die Verdichtungsräume 12 sind durch die Flügel 14 in mehrere Verdichtungskammern 12a unterteilt, von denen jede bei der Drehung des Rotors 2 ihr Volumen ändert, wodurch Kühlgas, das in einer Verdichtungskammer 12a eingeschlossen ist, verdichtet wird. Das verdichtete Kühlgas öffnet die Auslaßventile 19, um durch die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 16a, 16b in den Auslaßraum 1a zu strömen. Von dort strömt das unter hohem Druck stehende Kühlgas weiter durch die Durchlässe 3a in die Förderdruckkammer 10, und von dort weiter über den Förderdruckanschluß 5a, z. B. zu einem Kühlkreislauf.

Wenn das Kühlgas in einer Verdichtungskammer 12a verdichtet wird und dadurch der Druck in dieser eine Höhe erreicht, an der eine Förderung eingeleitet wird, strömt das verdichtete Kühlgas in die Ansenkung 21 und wird über die Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 16a, 16b gefördert. Die Förderung des Kühlgases ist beendet, wenn ein vorderes Ende des Flügels 14 die Ansenkung 21 erreicht hat, und eine entsprechende, bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors 2 vordere Verdichtungskammer 12a und eine darauffolgende hintere Verdichtungskammer miteinander in Verbindung gelangen, wodurch ein Teil des unter hohem Druck stehenden Gases in der vorderen Verdichtungskammer 12a in die darauffolgende hintere Verdichtungskammer 12a zurückströmt. Da jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform die Ansenkung 21 an einer Stelle ausgebildet ist, welche die Bedingung erfüllt, daß die Länge St des herausragenden Teils des Flügels 14 zu dem Zeitpunkt, an dem die Verbindung zwischen den beiden Verdichtungskammern 12a beginnt, gleich einem Wert wird, der unter Verwendung der Gleichung (1) berechnet wird, wird der Beginn dieser Verbindung, verglichen mit dem Stand der Technik, zeitlich verzögert. Deshalb wird die Menge an unter hohem Druck stehendem Kühlgas, welche aus der vorderen Verdichtungskammer 12a in die hintere Verdichtungskammer 12a zurückströmt, verringert, und ein Temperaturanstieg des unter hohem Druck stehenden Kühlgases wird verhindert.

Da ferner die Ränder der Öffnungen eines Paares von Kühlmittel- Auslaßdurchlässen 16a, 16b von derselben Ansenkung 21 umgeben sind, wie das vorstehend beschrieben wurde, wird die Fläche des vorstehend beschriebenen Kühlmittel-Auslaßdurchlasses erhöht, verglichen mit dem Stand der Technik, so daß der Strömungswiderstand, welcher auftritt, wenn das Kühlgas aus der Verdichtungskammer 12a über die Kühlmittel- Auslaßdurchlässe 16a, 16b in den Auslaßraum 1a strömt, reduziert wird. Deshalb ist es möglich, einen Bruch des Verdichters infolge von Flüssigkeitskompression zu vermeiden, ohne den Wirkungsgrad des Verdichters zu verschlechtern.

Fig. 8 zeigt den Hubring 101 eines Flügelzellenverdichters nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 9A zeigt zwei Ansenkungen 121 des Hubrings 101, und Fig. 9B ist ein Schnitt, gesehen längs der Linie C-C der Fig. 9A. Teile und Elemente, welche denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben. Jedoch sind die Bezugszeichen gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel teilweise um 100 erhöht, z. B. "101" statt "1".

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten dadurch, daß gemäß Fig. 8, 9A und 9B die beiden Ansenkungen (Ausnehmungen) 121 so ausgebildet sind, daß sie jeweils die Ränder der Öffnungen eines Paares von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen 16a, 16b einzeln umgeben. Jede der Ansenkungen 121 ist so ausgebildet, daß eine hintere Kante G eines hinteren Abschnitts 121a, immer bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors 2, eine Breite W, gemessen in Achsrichtung des Rotors 2, aufweist, welche etwa 1,5 bis 2 mal so groß ist wie der Durchmesser D eines der Kühlmittel- Auslaßdurchlässe 16a, 16b. Die Breite W der Ansenkung 121 nimmt ausgehend von dieser hinteren Kante G des hinteren Abschnitts 121a progressiv in Richtung zur vorderen Kante dieser Ansenkung 121 ab, bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors 2, vergleiche Fig. 9A.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein größerer Kühlmittel-Auslaßdurchlaß gebildet als beim Stand der Technik, so daß es möglich ist, dieselben Wirkungen zu erzielen, wie man sie beim ersten Ausführungsbeispiel erhält. Da ferner die Breite W der Ansenkung 121, gemessen in Achsrichtung des Rotors 2, nicht gleichförmig ist, sondern in Richtung zur vorderen Kante 121b der Ansenkung 121 abnimmt, wird das Volumen der Ansenkung 121 nicht vergrößert, und folglich wird das tote Volumen reduziert, was es ermöglicht, einen Temperaturanstieg im geförderten Gas effektiver zu verhindern.

Fig. 10 zeigt den Hubring 201 eines Flügelzellenverdichters nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 11A zeigt zwei Ansenkungen 221 des Hubrings 201, und Fig. 11B ist ein Schnitt, gesehen längs der Linie D-D der Fig. 11A. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort, und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben. Jedoch sind bei der dritten Ausführungsform die meisten Bezugszeichen um den Wert 200 erhöht.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten dadurch, daß gemäß Fig. 10, 11A und 11B die Ansenkungen 221 jeweils so ausgebildet ist, daß ein hinterer Teil 221a derselben, immer bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors 2, eine in Achsrichtung des Rotors 2 gemessene Breite hat, welche etwa 1,5 bis 2 mal so groß ist wie der Durchmesser D (Fig. 9A) jedes Kühlmittel-Auslaßdurchlasses 16a, 16b, und daß ein bezogen auf die Drehrichtung R vorderer Abschnitt 221b eine in Achsrichtung des Rotors 2 gemessene Breite hat, welche etwas größer ist als der Durchmesser D jedes der Kühlmittel-Auslaßdurchlässe 16a, 16b. Anders gesagt, ändert sich die Breite der Ansenkung 221, gemessen in Achsrichtung des Rotors 2, diskontinuierlich an einem Zwischenabschnitt jedes der Kühlmittel- Auslaßdurchlässe 16a, 16b, wird also dort, in Drehrichtung gesehen, abrupt kleiner.

Die dritte Ausführungsform ergibt dieselben Wirkungen wie die zweite. Da ferner die Ansenkung 221 so ausgebildet ist, daß ihre Breite, gemessen in Achsrichtung des Rotors 2, an einem Zwischenabschnitt jedes der Kühlmittel- Auslaßdurchlässe 16a, 16b um ein großes Maß reduziert wird, ist es möglich, das Volumen (tote Volumen) der Ansenkung 221 zu reduzieren, und so einen Anstieg der Temperatur des Förderdruckgases sicher zu verhindern.

Fig. 12 zeigt den Hubring 301 eines Flügelzellenverdichters nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 13A zeigt zwei Ansenkungen 321 des Hubrings 301, und Fig. 13B ist ein Schnitt, gesehen längs der Linie E-E der Fig. 13A. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort, und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben. Jedoch sind die Bezugszeichen teilweise um den Wert 300 erhöht.

Wie die Fig. 12, 13A und 13B zeigen, sind beim vierten Ausführungsbeispiel die beiden Ansenkungen (Ausnehmungen) 321 jeweils so ausgebildet, daß ein Endabschnitt 321c (321d) derselben sich, bezogen auf die Drehrichtung R des Rotors, bis zu einer seitenblockseitigen Stirnfläche 301a (301c) des Hubrings 301 erstreckt.

Das vierte Ausführungsbeispiel bringt dieselben Wirkungen wie das zweite Ausführungsbeispiel. Dabei erlaubt das vierte Ausführungsbeispiel eine einfache maschinelle Herstellung der Ansenkungen 321.

Fig. 14 zeigt den Hubring 401 eines Flügelzellenverdichters nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 15A zeigt ein Paar von Ansenkungen (Ausnehmungen) 421 des Hubrings 401; Fig. 15B ist ein Schnitt, gesehen längs der Linie F-F der Fig. 15A. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort, und gewöhnlich nicht nochmals beschrieben. Jedoch sind beim fünften Ausführungsbeispiel einige Bezugszeichen um den Wert 400 erhöht, z. B. "401" statt "1".

Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vierten wie folgt: Beim vierten Ausführungsbeispiel haben die Ausnehmungen 321 jeweils eine gleichförmige Breite in Achsrichtung des Rotors 2, während bei Fig. 14, 15A und 15B die beiden Ausnehmungen 421 jeweils so ausgebildet sind, daß ein in Drehrichtung gesehen hintererer Abschnitt 421a derselben eine Breite, gemessen in Achsrichtung des Rotors 2, aufweist, welche so groß ist wie diejenige beim vierten Ausführungsbeispiel, und einen in Drehrichtung vorderen Abschnitt 421b, welcher eine Breite, gemessen in Achsrichtung des Rotors, aufweist, welche etwa ein Drittel bis die Hälfte der Breite des, bezogen auf die Drehrichtung, hinteren Abschnitts 421a beträgt.

Das fünfte Ausführungsbeispiel erbringt ebenfalls dieselbe Wirkung wie das zweite Ausführungsbeispiel. Gleichzeitig ist es möglich, das tote Volumen effektiver zu reduzieren als beim vierten Ausführungsbeispiel.

Claims (8)

1. Flügelzellenverdichter mit einem Hubring (1),
mit einem ersten Seitenteil (25), welches an einem Ende des Hubrings (1) befestigt ist,
mit einem zweiten Seitenteil (20), welches an einem anderen Ende des Hubrings (1) befestigt ist,
mit einem Rotor (2), welcher drehbar im Hubring (1) angeordnet ist und mindestens einen Verdichtungsraum (12) zwischen seiner Außenseite und einer inneren Umfangsfläche (1b) des Hubrings (1) definiert,
mit im Rotor (2) ausgebildeten Schlitzen (13), in welchen Flügel (14) verschiebbar angeordnet sind, die den mindestens einen Verdichtungsraum (12) in eine Mehrzahl von Verdichtungskammern (12a) unterteilen,
mit mindestens einer Menge von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen (16a, 16b), welche den Hubring (1) durchdringen, um das Ausströmen von unter hohem Druck stehendem Druckmittel aus den Verdichtungs­ kammern (12a) zu ermöglichen,
ferner mit mindestens einer gemeinsamen Ausnehmung (21), welche an der inneren Umfangsfläche (1b) des Hubrings (1) so ausgebildet ist, daß sie die mindestens eine Menge von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen (16a, 16b) umgibt, wobei diese gemeinsame Ausnehmung (21) so ausgebildet ist, daß eine Bedingung gemäß der folgenden Gleichung erfüllt ist:
St = (0,08 . . . 0,11) × Stmax,
wobei Stmax die maximale Länge des Teils eines Flügels (14) darstellt, welcher Teil aus seinem zugeordneten Schlitz (13) herausragt, und St eine entsprechende Länge zu dem Zeitpunkt, an dem eine Verdichtungskammer (12a) auf einer, in Drehrichtung (R) gesehen, vorderen Seite des betreffenden Flügels (14), beginnt, mit einer Verdichtungskammer (12a) auf einer, in Drehrichtung (R) gesehen, hinteren Seite dieses Flügels (14) in Verbindung zu treten.

2. Flügelzellenverdichter mit einem Hubring (101; 201; 301; 401),
mit einem ersten Seitenteil (25), welches an einem Ende dieses Hubrings (101; 201; 301; 401) befestigt ist,
mit einem zweiten Seitenteil (20), welches an einem anderen Ende dieses Hubrings (101; 201; 301; 401) befestigt ist,
mit einem Rotor (2), welcher drehbar im Hubring (101; 201; 301; 401) angeordnet ist und mindestens einen Verdichtungsraum (12) zwischen seiner Außenseite und einer inneren Umfangsfläche (101b; 201b; 301b; 401b) des Hubrings (101; 201; 301; 401) definiert,
mit im Rotor (2) ausgebildeten Schlitzen (13), in welchen Flügel (14) verschiebbar angeordnet sind, die den mindestens einen Verdichtungsraum (12) in eine Mehrzahl von Verdichtungskammern (12a) unterteilen,
mit mindestens einer Menge von Kühlmittel-Auslaßdurchlässen (16a, 16b), welche den Hubring (101; 201; 301; 401) durchdringen, um das Ausströmen von unter hohem Druck stehendem Druckmittel aus den Verdichtungskammern (12a) zu ermöglichen,
ferner mit Ausnehmungen (121; 221; 321; 421), welche an der inneren Umfangsfläche (101b; 201b; 301b; 401b) des Hubrings (101; 201; 301; 401) so ausgebildet ist, daß sie jeweils einen Kühlmittel-Auslaßdurchlaß (16a, 16b) umgeben,
wobei insbesondere die in Richtung der Drehachse des Rotors (2) ge­ messene Breite (W) der, bezogen auf die Drehrichtung, hinteren Seiten dieser Ausnehmungen (121; 221; 321; 421) jeweils größer ist als die Breite der vorderen Seiten dieser Ausnehmungen (121; 221; 321; 421), und die Ausnehmungen (121; 221; 321; 421) so ausgebildet sind, daß eine Bedingung gemäß der folgenden Gleichung erfüllt ist:
St = (0,08 . . . 0,11) × Stmax,
wobei Stmax die maximale Länge des Teils eines Flügels (14) darstellt, welcher Teil aus seinem zugeordneten Schlitz (13) herausragt, und St eine entsprechende Länge zu dem Zeitpunkt, an dem eine Verdichtungskammer (12a) auf einer, in Drehrichtung (R) gesehen, vorderen Seite des betreffenden Flügels (14), beginnt, mit einer Verdichtungskammer (12a) auf einer, in Drehrichtung (R) gesehen, hinteren Seite dieses Flügels (14) in Verbindung zu treten.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, bei welchem die in Achsrichtung des Rotors (2) gemessene Breite (W) der - bezogen auf die Drehrichtung (R) - hinteren Endseite dieser Ausnehmungen (121; 221; 421) jeweils 1,5 bis 2 Mal so groß ist wie der Innendurchmesser (Fig. 9A: D) eines zugeordneten Kühlmittel-Auslaßdurchlasses (16a, 16b).

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 3, bei welchem die in Richtung der Drehachse des Rotors (2) gemessene Breite (W) der in Drehrichtung (R) gesehen hinteren Endseite der Ausnehmungen (121; 221; 421) jeweils größer ist als die entsprechende Breite der vorderen Seite dieser Ausnehmungen (121; 221; 421).

5. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 4, bei welchem die in Richtung der Drehachse des Rotors (2) gemessene Breite (W) der Ausnehmungen (121; 221; 421) jeweils in Richtung von der in Drehrichtung (R) gesehen hinteren Endseite zur vorderen Endseite abnimmt.

6. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem sich die in Richtung der Drehachse des Rotors (2) gemessene Breite der Ausnehmungen (221; 421), gesehen in Drehrichtung (R) des Rotors, jeweils an mindestens einer Stelle diskontinuierlich ändert.

7. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, bei welchem die Ausnehmungen (421b) jeweils einen Fortsatz (421a) aufweisen, welcher sich im wesentlichen parallel zur Drehachse (O) des Rotors (2) und bis zu einer Stirnfläche des Hubrings (401) erstreckt und eine kleinere Erstreckung in Umfangsrichtung aufweist als die Ausnehmung (421b), der er zugeordnet ist (Fig. 14, 15A, 15B).

8. Verwendung eines Flügelzellenverdichters nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.