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Die
Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter wie er z. B. aus
der JP 4-148083A zu entnehmen ist, mit einer Antriebswelle, einer
Scheibe, die auf der Antriebswelle so gelagert ist, daß sie relativ zu
dieser um eine Schwenkachse verlagert werden kann, und mindestens
einem Kolben, der mit Gleitsteinen versehen ist, die auf einer Laufbahn
auf der Scheibe gleiten.
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Ein
solcher Axialkolbenverdichter kann insbesondere bei einer Klimaanlage
für Kraftfahrzeuge verwendet
werden. Er dient dazu, ein Kältemittel
aus einem Wärmeübertrager,
in welchem es unter Wärmeaufnahme
verdampft, abzusaugen und auf einen höheren Druck zu verdichten,
so daß es
in einem weiteren Wärmeübertrager
die Wärme
auf einem höheren
Temperaturniveau wieder abgeben kann. Anschließend erfährt das Kältemittel in einem Expansionsorgan
eine Drosselung auf das Druckniveau des ersten Wärmeübertragers.
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Für Anwendungen
in Fahrzeug-Klimaanlagen werden Kältemittelverdichter unterschiedlicher Bauarten
eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich aus mehreren Gründen Axialkolbenverdichter durchgesetzt,
insbesondere da bei dieser Bauart eine energetisch günstige Leistungsregelung
realisiert werden kann. Da nämlich
der Verdichter üblicherweise über einen
Riemenantrieb direkt mit dem Motor gekoppelt ist, läßt sich
die Drehzahl des Verdichters nicht im Hinblick auf die gewünschten
Betriebsbedingungen des Verdichters anpassen; aus diesem Grunde
erfolgt eine Leistungsanpassung durch das Verschwenken der Scheibe,
die das Hubvolumen der Kolben des Verdichters bestimmt.
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Der
Hub jedes Kolbens wird hervorgerufen durch das Zusammenwirken der
mit dem Kolben verbundenen Gleitsteine mit der Scheibe, die relativ
zur Antriebswelle schwenkbar ist. Wenn die Scheibe relativ zur Antriebswelle
nicht verschwenkt ist, also die Mittelachse der Scheibe mit der
Längsachse
der Antriebswelle zusammenfällt,
ergibt sich kein Hub, da der Abstand zwischen beispielsweise dem
Boden des Zylinders, in welchem der Kolben angeordnet ist, und der
Lauffläche
sich bei einer Umdrehung der Antriebswelle nicht ändert. Wenn
dagegen die Scheibe verschwenkt ist, so daß die Mittelachse der Scheibe mit
der Längsachse
der Antriebswelle einen von Null verschiedenen Winkel einschließt, der üblicherweise maximal
20° beträgt, ändert sich
der Abstand zwischen der Lauffläche
der Scheibe und dem Boden des Zylinders bei jeder Umdrehung der
Antriebswelle periodisch zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert.
Der mit der Scheibe gekoppelte Kolben befindet sich somit dann,
wenn der Abstand minimal ist, in seinem oberen Totpunkt, also maximal
in den Zylinder hineingeschoben, während er sich bei maximalem
Abstand in seinem unteren Totpunkt befindet.
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Die
Laufbahn der an den Kolben angebrachten Gleitsteinen auf der Scheibe ändert sich
in Abhängigkeit
von dem Schwenkwinkel der Scheibe.
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Wenn
die Mittelachse der Scheibe mit der Längsachse der Antriebswelle
zusammenfällt,
ergibt sich eine kreisrunde Laufbahn der Gleitsteine auf der Scheibe.
Der Radius dieser Laufbahn entspricht dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt
der Gleitsteine und der Längsachse
der Antriebswelle. Wenn dagegen die Scheibe verschwenkt wird, ergibt
sich eine elliptische Laufbahn der Gleitsteine auf der Scheibe,
da der Abstand zwischen der Mitte der Gleitsteine und der Längsachse
der Antriebswelle unverändert bleibt.
Die kurze Halbachse der Ellipse hat eine Länge, die dem Radius der kreisförmigen Laufbahn
bei nicht verschwenkter Scheibe entspricht, und liegt parallel zur
Schwenkachse der Scheibe. Die Länge
der langen Halbachse der Ellipse ergibt sich aus dem Radius dividiert
durch den Kosinus des Schwenkwinkels der Scheibe.
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Um
einen kompakten Verdichter zu erhalten, ist die schwenkbare Scheibe
so bemessen, daß bei nicht
verschwenkter Scheibe nur ein sehr kleiner Rand zwischen der Laufbahn
der Gleitsteine und dem Außenrand
der Scheibe verbleibt. Hieraus ergibt sich, daß bei. verschwenkter Scheibe
die Laufbahn der Gleitsteine in den Bereichen der Scheibe, die dem
oberen und dem unteren Totpunkt der Kolben entsprechen, über den
Rand der Scheibe hinausgeht. Dies ist eine Folge der scheinbaren
Verkürzung der
Scheibe beim Verschwenken. Aufgrund der Tatsache, daß die Laufbahn
im verschwenkten Zustand der Scheibe über deren Rand hinausgeht,
ergibt sich eine verringerte Fläche,
die zum Übertragen
der Kräfte
zwischen der Scheibe und den Gleitsteinen zur Verfügung steht.
Hinzu kommt, daß in
einer der Stellungen, in denen die Gleitsteine maximal über den Außenrand
der Scheibe hinausragen, nämlich
der Stellung entsprechend dem oberen Totpunkt des Kolbens am Ende
des Verdichtungshubes, die maximale Kraft zwischen den Gleitsteinen
und der Scheibe wirkt. Das Zusammentreffen der Verringerung der
zur Kraftübertragung
zur Verfügung
stehenden Fläche einerseits
mit dem Maximum der zu übertragenden Kraft
andererseits führt
zu einem Anstieg der Flächenpressung
zwischen der Scheibe und der Laufbahn, was im Extremfall zu einem
Fressen zwischen dem Gleitstein und der Scheibe führen kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Axialkolbenverdichter
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein Fressen
zwischen den Gleitsteinen und der Scheibe unter allen Betriebsbedingungen
zuverlässig
vehindert ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Bei
einem erfindungsgemäßen Axialkolbenverdichter
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
1 wird aufgrund des Versatzes zwischen der Mittelebene der Scheibe
und der Schwenkachse der Scheibe der rotatorischen Bewegung der
Scheibe eine translatorische Bewegung überlagert. Diese führt dazu,
daß die
Scheibe sich relativ zu den Gleitsteinen, deren Stellung vorgegeben ist,
beim Verschwenken verschiebt. Diese Verschiebung kann gezielt dazu
benutzt werden, das Hinaustreken der Laufbahn der Gleitsteine über den
Rand der Scheibe entweder ganz zu eliminieren oder merklich zu verringern.
Dies beseitigt oder verringert die Zunahme der Flächenpressung
zwischen Gleitstein und Laufbahn.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, daß die Schwenkachse
der Scheibe bezüglich
der Mittelebene der Scheibe auf der dem Kolben zugewandten Seite
liegt. Bei dieser Gestaltung wird der Verringerung der Überdeckung
zwischen den Gleitsteinen und der Scheibe durch das Verschwenken
der Scheibe in dem Bereich entgegengewirkt, der dem oberen Totpunkt
des jeweiligen Kolbens entspricht, also in dem Betriebspunkt, in
welchem die auf den Kolben einwirkende Kraft am größten ist.
Die sich bei dieser Gestaltung ergebende Verringerung der Überdeckung
zwischen Gleitstein und Laufbahn der Scheibe, die doppelt so groß ist wie
bei einer Gestaltung nach dem Stand der Technik mit einer Schwenkachse,
die mit der Mittelebene der Scheibe zusammenfällt, kann hingenommen werden,
da die im entsprechenden Zeitpunkt auf den Kolben einwirkende Kraft vergleichsweise
gering ist. Die sich trotz der Verringerung der Berührfläche zwischen
den Gleitsteinen und der Laufbahn der Scheibe ergebende Flächenpressung
liegt unterhalb der kritischen Werte.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Scheibe eine Schrägscheibe, die von der Antriebswelle
in Drehung versetzt werden kann und deren Schwenkwinkel bezüglich der
Antriebswelle eingestellt werden kann. Ein solcher Axialkolbenverdichter,
der abgesehen von der Translationsbewegung, die der Rotationsbewegung
der Scheibe überlagert
wird, einer beispielsweise aus der
DE 197 03 216 A1 bekannten Bauform entspricht, vereinigt
den erfindungsgemäß erzielten
Vorteil einer Verringerung der Flächenpressung zu bestimmten Zeitpunkten
des Betriebs, beispielsweise den Zeitpunkt der auf den Kolben einwirkenden
maximalen Kraft, mit dem dieser Bauart eigenen Vorteil eines vergleichsweise
einfachen Aufbaus.
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Gemäß einer
alternativen bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß die
Scheibe eine Taumelscheibe ist, die drehbar auf einer Schrägscheibe
angebracht ist und deren Schwenkwinkel bezüglich der Antriebswelle demjenigen
der Schrägscheibe
entspricht. Diese Bauart, die abgesehen von der translatorischen
Bewegung der Taumelscheibe, die der rotatorischen Bewegung beim
Schwenken überlagert
wird, einer Bauart entspricht, wie sie beispielsweise aus der
DE 196 21 174 A1 bekannt
ist, vereint den Vorteil einer gezielten Verringerung der Flächenpressung
mit dem dieser Bauart eigenen Vorteil eines besonders reibungsarmen
Betriebs.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Axialkolbenverdichters
ist vorgesehen, daß bei
einem Abstand zwischen der Längsachse
der Antriebswelle und der Längsachse des
Kolbens von 30 mm, einem Durchmesser der an der Laufbahn anliegenden
Planfläche
der Gleitsteine von 8 mm und einem maximalen Schwenkwinkel zwischen
der Längsachse
der Antriebswelle und der Mittelachse der Scheibe von 18° der Abstand
zwischen der Mittelebene der Scheibe und der Schwenkachse der Scheibe
etwa 1 mm beträgt.
Bei diesem geringen Versatz zwischen der Schwenkachse und der Mittelebene
der Scheibe wird die Scheibe beim Verschwenken relativ zu der Laufbahn
der Gleitsteine nur so weit verschoben, daß sich auf einer Seite der Scheibe
eine Verringerung des Überstehens
der Laufbahn über
den Außenrand
der Scheibe ergibt; die theoretisch mögliche Verschiebung der Scheibe derart
weit, daß die
Laufbahn sich im Bereich eines Totpunktes des Kolbens wieder vollständig auf
der Scheibe befindet, wird bewußt
nicht angestrebt, da mit steigendem Versatz zwischen der Schwenkachse und
der Mittelebene der Scheibe auch der Massenschwerpunkt der Scheibe
gegenüber
der Längsachse
der Antriebswelle auswandert. Der angegebene Wert stellt bei den
genannten geometrischen Verhältnissen
einen guten Kompromiß zwischen
einer Verringerung der Flächenpressung
einerseits und einem Erhöhen
der Unwucht der Scheibe andererseits dar.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In diesen zeigen:
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1 in
einer schematischen Schnittansicht einen Axialkolbenverdichter nach
dem Stand der Technik;
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2 in
vergrößertem Maßstab das
Detail II von 1;
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3 in
einem Diagramm die auf den Kolben einwirkende Kraft in Abhängigkeit
vom Drehwinkel;
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4 schematisch
eine Darstellung der Geometrie zwischen Scheibe und Gleitsteinen
bei einem Axialkolbenverdichter gemäß dem Stand der Technik;
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5 schematisch
eine weitere Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einem Axialkolbenverdichter
gemäß dem Stand
der Technik; und
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6 schematisch
eine Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einem Axialkolbenverdichter
gemäß der Erfindung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist
ein Axialkolbenverdichter nach dem Stand der Technik gezeigt. Dieser
enthält
ein Gehäuse 10,
in welchem drehbar eine Antriebswelle 12 gelagert ist.
Mit der Antriebswelle 12 ist drehfest eine Schrägsccheibe 14 verbunden,
die um eine Schwenkachse C schwenkbar angebracht ist. Die Schwenkachse
C schneidet die Längsachse
L der Antriebswelle 12 im rechten Winkel. Die Schrägscheibe 14 kann
um die Schwenkachse C zwischen einer Stellung, in der der Schwenkwinkel
zwischen der Mittelebene M der Schrägscheibe 14 und einer Ebene
senkrecht zur Längsachse
L der Antriebswelle etwa Null ist, und einer maximal verschwenkten
Stellung verschwenkt werden, in der der Schwenkwinkel α etwa 20° beträgt. Die
Art und Weise, wie die Verstellung der Schrägscheibe 14 erzielt
und gesteuert wird, ist zum einen allgemein bekannt und zum anderen
nicht relevant für
das Verständnis
der Erfindung, so daß hierauf
nicht eingegangen wird.
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Im
Gehäuse
sind mehrere Zylinder 16 ausgebildet, in denen jeweils
ein Kolben 18 verschiebbar angebracht sind. Die Längsachse
Z jedes Kolbens und jedes Zylinders ist parallel zur Längsachse
L der Antriebswelle ausgerichtet. Der Verdichter kann mit bis zu
sieben solcher Kolben versehen sein, die im gleichmäßigen Winkelabstand
um die Antriebswelle herum angeordnet sind.
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Jeder
Kolben ist mit zwei Gleitsteinen 20 versehen, die jeweils
eine kreisförmige
Planfläche 22 sowie
eine kugelabschnittsförmige
Schwenkfläche 24 aufweisen.
Die Schwenkfläche
jedes Gleitsteins 20 ist in einer entsprechend geformten
Aufnahmefläche 26 am
Kolben so aufgenommen, daß die
Schrägscheibe 14 zwischen
den einander zugewandten und parallel ausgerichteten Planflächen 22 der
beiden Gleitsteine eines Kolbens aufgenommen ist. Auf diese Weise
wird, wenn die Schrägscheibe 14 um
einen von Null verschiedenen Schwenkwinkel α verschwenkt ist, die taumelnde
Rotationsbewegung der Schrägscheibe
in eine translatorische Bewegung der Kolben 18 umgesetzt.
Dabei laufen die Planflächen 22 der
Gleitsteine 20 auf Laufbahnen auf der Schrägscheibe 14,
die sich mit dem Schwenkwinkel α ändern. Wenn
die Mittelachse der Schrägscheibe 14 mit der
Längsachse
L der Antriebswelle 12 zusammenfällt, die Schrägscheibe 14 sich
also senkrecht zur Antriebswelle 12 erstreckt, ergibt sich
eine kreisförmige
Laufbahn der Gleitsteine 20 auf der Schrägscheibe 14.
Der Radius dieser Laufbahn entspricht dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt
des von den Aufnahmeflächen 26 definierten
Kugelgelenks jeden Zylinders und der Längsachse L. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der Mittelpunkt jedes Kugelgelenks auf der Längsachse Z jedes Zylinders 16 liegt, entspricht
der Radius der Laufbahn dem Abstand zwischen der Längsachse
Z und der Längsachse
L. Wenn dagegen die Schwenkscheibe aus ihrer Ausrichtung senkrecht
zur Antriebswelle 12 verschwenkt wird, ergibt sich eine
elliptische Laufbahn. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in den beiden Totpunkten
der Kolben, die in 1 dargestellt sind, jede Planfläche einen
größeren Abstand
vom Schwenkpunkt C der Schrägscheibe 14 hat
als in den um 90° dazu
versetzten Zwischenstellungen.
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Da
aus Raumgründen
der Außendurchmesser
A der Schrägscheibe 14 so
gewählt
ist, daß die Schrägscheibe
im nicht verschwenkten Zustand geringfügig über die radial außenliegende
Seite der Gleitsteine 20 hinausragt, liegt die Laufbahn
der Gleitsteine 20 aufgrund der scheinbaren Verkürzung des
Außendurchmessers
der Schrägscheibe 14 auf den
Wert A' nicht mehr
vollständig
auf der Schrägscheibe;
die Planfläche 22 der
Gleitsteine liegt also nicht mehr vollständig auf der Schrägscheibe 14 auf. Das
Maß, um
das die Planfläche 22 über den
Außenrand
der Schrägscheibe 14 hinaussteht,
ist in den Figuren mit α bezeichnet.
Eine Momentaufnahme mit um den Schwenkwinkel α verschwenkter Schrägscheibe 14 ist
für den
Zeitpunkt des Durchgangs der Kolben durch den oberen und den unteren
Totpunkt in 4 gezeigt. In 5 ist
eine Projektion eines Gleitsteins 20 und der Schrägscheibe 14 in
eine Ebene senkrecht zur Längsachse
L der Antriebswelle 12 für den Moment des Durchgangs
durch einen Totpunkt des Kolbens gezeigt. Es ist deutlich zu sehen, daß der Gleitstein 20 um
den Überstand
a über
den Außenumfang
der Scheibe 14 hinaussteht. Bei einem Abstand zwischen
der Längsachse 2 des
Kolbens und der Längsachse
L der Antriebswelle 12 von 30 mm, einem Durchmesser der
Planfläche 22 der Gleitsteine 20 von
8 mm und einem maximalen Schwenkwinkel α von 18° ergibt sich aufgrund der geometrischen
Verhältnisse,
daß der Überstand
a = 1,6 mm ist. Daraus ergibt sich eine über die Schrägscheibe 14 überstehende
Fläche Ü = 7,2 mm2, während
die an der Schrägscheibe 14 anliegende
Restfläche
R = 43 mm2 beträgt. Da somit knapp 14,5% der Planfläche 22 der
Gleitsteine 20 nicht zur Kraftübertragung zur Verfügung stehen,
erhöht
sich dementsprechend die Flächenpressung
im Bereich der Restfläche
R. Verschärfend
kommt zum einen hinzu, daß in
jedem der Totpunkte die Planflächen 22 relativ
zur Längsachse
Z jedes Zylinders geneigt sind, so daß für die tatsächlich herrschende Flächenpressung
nur die in eine Ebene senkrecht zur Längsachse Z projizierte Fläche der
Planflächen
zur Verfügung
steht. Zum anderen wirkt im oberen Totpunkt jedes Kolbens die maximale
Kraft zwischen der Schrägscheibe
und dem entsprechenden Kolben. In dem in 3 gezeigten
Diagramm ist der Verlauf der auf den Kolben einwirkenden Kraft F
in Abhängigkeit
vom Drehwinkel φ der
Schrägscheibe 14 gezeigt.
Der Drehwinkel φ =
0° entspricht
dabei dem oberen Totpunkt eines Kolbens, also dem maximal in den
Zylinder 16 hineingeschobenen Zustand. Ausgehend vom oberen
Totpunkt wird der Kolben zunächst
in Richtung zum unteren Totpunkt hin beschleunigt, während gleichzeitig Kältemittel
angesaugt wird. Aus diesem Grunde sind die auf den Kolben einwirkenden
Kräfte
in einigen Bereichen negativ. Ab Erreichen des unteren Totpunktes,
der einem Drehwinkel von φ =
180° entspricht,
folgt der Verdichtungshub, in welchem der Kolben zum oberen Totpunkt
hin beschleunigt wird, während
gleichzeitig das Kältemittel
verdichtet wird. Dabei steigen die auf den Kolben wirkenden Kräfte an,
wobei kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes die maximalen Kräfte wirken.
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Aus
diesem Verlauf der auf den Kolben einwirkenden Kraft ergibt sich
in Verbindung mit den geometrischen Verhältnissen, daß der geringste
Anteil der Planflächen 22 für die Kraftübertragung
zum einen im Bereich des unteren Totpunktes zur Verfügung steht,
also im Bereich des Übergangs
vom Ansaughub zum Verdichtungshub. Die sich durch den Überstand
der Planflächen 22 über den
Außenrand der
Schrägscheibe 14 ergebende
Erhöhung
der Flächenpressung
ist jedoch unkritisch, da in diesem Bereich vergleichsweise geringe
Kräfte übertragen
werden müssen.
Zum anderen liegt derselbe Überstand der
Planflächen
der Gleitsteine über
den Außenrand der
Schrägscheibe 14 im
Bereich des oberen Totpunktes vor. Da hier aber die höchsten Kräfte zwischen
der Schrägscheibe 14 und
den Gleitsteinen 20 übertragen
werden muß,
ergibt sich ein kritischer Anstieg der Flächenpressung zwischen der entsprechenden Planfläche 22 und
der Schrägscheibe 14. Diese
Flächenpressung
kann solche Werte annehmen, daß es
zu einem Fressen zwischen der Schrägscheibe 14 und der
Planfläche 22 des
Gleitsteins 20 kommen kann.
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Der
beschriebene Anstieg der Flächenpressung
zwischen den Gleitsteinen 20 und der Schrägscheibe 14 im
Bereich des oberen Totpunktes des entsprechenden Kolbens kann durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
verringert oder beseitigt werden. In 6 ist schematisch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
gezeigt. Im Unterschied zur aus dem Stand der Technik bekannten
Gestaltung ist hier die Schwenkachse C um ein Maß V gegenüber der Mittelebene der Schrägscheibe 14 versetzt.
Der Versatz V ist dabei so gewählt,
daß die
Schwenkachse C auf der Seite der (in 6 nicht
dargestellten) Kolben liegt, die von der Schrägscheibe 14 angetrieben
werden. Aufgrund des Versatzes V ergibt sich beim Verschwenken der
Schrägscheibe 14 zusätzlich zur
rotatorischen Bewegung eine translatorische Bewegung. Als Ergebnis
ist der Außenrand
der Schrägscheibe 14,
betrachtet für
die Stellungen entsprechend den Totpunkten der Kolben, exzentrisch
angeordnet. Auf diese Weise wird erzielt, daß die Laufbahn 20 der
Gleitsteine im Bereich des oberen Totpunktes des entsprechenden
Kolbens wieder vollständig
auf der Schrägscheibe 14 liegt;
der Überstand
a ist gleich Null. Somit steht wieder die volle Fläche der
Planfläche 22 zur
Kraftübertragung
zur Verfügung.
Im Gegenzug hat sich der Überstand
des Gleitsteins in dem Bereich der Laufbahn, der dem unteren Druckpunkt
des Kolbens entspricht, verdoppelt; die daraus resultierende Zunahme
der Flächenpressung
ist jedoch unkritisch, da im Bereich des unteren Druckpunktes des
Kolbens nur geringe Kräfte übertragen
werden müssen.
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In 6 ist
der Versatz V der Schwenkachse C gegenüber der Mittelebene der Schrägscheibe 14 übertrieben
gezeigt; in der Praxis genügt
bei den oben angegebenen Größenverhältnissen
ein Versatz V in der Größenordnung
von 2 mm, um den Überstand
A für den
oberen Totpunkt des Kolbens zu beseitigen.
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Aufgrund
der Verringerung der Flächenpressung
zwischen den Gleitsteinen und der Schrägscheibe bei maximaler Last
kann der Gleitstein eventuell mit geringeren Abmessungen ausgeführt werden.
Dies ermöglicht
eine kompaktere Bauform. Da die Planfläche 22 der Gleitsteine 20 bei
maximaler Last nicht mehr über
die Kante der Schrägscheibe 14 hinausläuft, werden
Spannungsspitzen und somit der Verschleiß durch Kantenpressung reduziert.
Aufgrund des vergrößerten Überstandes
a der Planfläche 22 im
Bereich des unteren Totpunktes ergibt sich eine verbesserte Benetzung
der Planfläche
der Gleitsteine durch den Ölnebel
im Inneren des Gehäuses 10.
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Bei
exzentrisch bezüglich
der Mittelebene der Schrägscheibe
angeordneter Schwenkachse C ergibt sich bei verschwenkter Schrägscheibe 14,
daß der
Massenschwerpunkt der Schrägscheibe
exzentrisch bezüglich
der Längsachse
L der Antriebswelle angeordnet ist. Hieraus ergeben sich tendenziell
geringe Unwuchten beim Betrieb des Verdichters. Da diese Unwuchten
mit steigendem Versatz V ansteigen, kann als Kompromiß vorgesehen
werden, nicht den gesamten Überstand
a im Bereich des oberen Totpunktes zu kompensieren, sondern nur
so weit, daß die
Flächenpressung
nur auf ein unbedenkliches Maß ansteigt.
Beispielsweise läßt sich
bei den oben beschriebenen geometrischen Abmessungen mit einem Versatz
V von 1 mm eine Verringerung der Flächenpressung im Bereich des
oberen Totpunktes um rund 10% gegenüber dem Stand der Technik erzielen,
während
gleichzeitig der Massenschwerpunkt der Schrägscheibe 14 nur um
0,3 mm gegenüber
der Längsachse
L der Antriebswelle auswandert.
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Das
beschriebene erfindungsgemäße Prinzip,
also das Verschwenken einer Scheibe um eine Schwenkachse, die exzentrisch
bezüglich
der Mittelebene dieser Scheibe angeordnet ist, läßt sich selbstverständlich auch
auf solche Axialkolbenverdichter anwenden, bei denen die Gleitsteine
der Kolben nicht unmittelbar an der Schrägscheibe selbst angreifen,
sondern an einer drehbar auf der Schrägscheibe gelagerten Taumelscheibe.
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- 10
- Gehäuse
- 12
- Antriebswelle
- 14
- Schrägscheibe
- 16
- Zylinder
- 18
- Kolben
- 20
- Gleitstein
- 22
- Planfläche
- 24
- Schwenkfläche
- 26
- Aufnahmefläche
- A
- Außendurchmesser
Schrägscheibe
- A'
- Scheinbarer
Außendurchmesser
der Schrägscheibe
- C
- Schwenkachse
- L
- Längsachse
der Antriebswelle
- R
- Restfläche
- Ü
- Überstehende
Fläche
- V
- Versatz
- Z
- Längsachse
von Kolben und Zylinder
- α
- Schwenkwinkel
- φ
- Drehwinkel
der Schrägscheibe