DE2415206A1

DE2415206A1 - Taumelscheibenkompressor

Info

Publication number: DE2415206A1
Application number: DE2415206A
Authority: DE
Inventors: Richard W Roberts; Ralph D Salle
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1974-03-29
Publication date: 1974-10-24
Also published as: BR7402689D0; DE2415206B2; SU586850A3; FR2224649A1; GB1450734A; US3861829A; IT1010876B; AU6677374A; JPS49129907A; CA1016513A; JPS584195B2; FR2224649B1

Description

Patentanwälte

Or, ing. H. Negand-ink
Dipl. Ina. H. Hau«* - Dfc:. Pny · ·-' ^c
DiplinEGif/^:

chen 2, &ozarte.*23d 25

Borg-Warner Corporation Telefon 5380586

2oo South Michigan Ave.

Chicago, 111. 6o6o4 25. März 1974

USA Anwaltsakte M-3ol8

Taumelscheibenkompressor

Die Erfindung betrifft einen TaumelScheibenkompressor mit umlaufender Antriebswelle und insbesondere eine verbesserte Lagerung der
Taumelscheibe, bei der die Taumelscheibe um einen Punkt geschwenkt wird, welcher in radialer Richtung von der Achse der Antriebswelle entfernt ist, also nicht auf dieser liegt, sodaß die Null-Hub-Stellung, d.h. die Stellung, bei der die Bewegung der Kolben vernachlässigbar klein ist, der Stellung der Kolben im oberen Totpunkt entspricht.

Dem Fachmann sind die Vorteile von Taumelscheibenkompressoren wohl bekannt. Solche Kompressoren (oder Strömungsmittelmotoren) verwenden eine Scheibe, deren Lage aus einer zu Arbeitsrichtung der Kolben senkrechten Eteie bewegt werden kann, sodaß der Hub und damit
'die Verdrängung oder die Leistung solcher Einheiten verändert werden kann. Solche Kompressoren können im wesentlichen als umlaufende Vorrichtungen betrachtet werden, da ein wesentlicher Teil der
Masse eine umlaufende Bewegung ausführt, was zur Erschütterungsfreiheit und Geräuscharmut des Betriebs beiträgt. Andererseits bewegen

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sich die Kolben hin und her und weisen somit den Vorteil von Vorrichtungen mit sich hin und herbewegenden Kolben auf, deren
Leistung bequem gesteuert werden kann und die sehr wirksam abgedichtet werden können. Ein sehr wichtiger Unterschied zwischen den Taumelscheibenkompressoren und den herkömmlichen Kompressoren mit
hin- und herlaufenden Kolben ist, daß die Kolben in derselben Richtung arbeiten, in der die Achse des umlaufenden Antriebs veüäuft,
was von der in radialer Richtung erfolgenden Hin- und Herbewegung
der Kolben in einer herkömmlichen Maschine mit hin- und herbewegten Kolben zu unterscheiden ist. Wie dem Fachmann bekannt ist, ist die von drei oder mehr gleichförmig in Abständen angebrachten, in
axialer Richtung hin- und herlaufenden Kolbenmassen insgesamt hervorgerufene Unwucht ein umlaufendes Drehmoment. Dieses Drehmoment
kann durch auf der umlaufenden Welle geeignet angeordnete Massen
ausgeglichen werden, und dies wird normalerweise bei solchen
Haschinen dadurch bewerkstelligt, daß das geneigte umlaufende Teil geeignete Abmessungen erhält. Di-ese Merkmale führen zu einem runde-

Lauf des

ren, erschütterungsfreieren und ruhigeren/Geräts, während die Wirksamkeit der hin- und herbewegten Kolben als gaskomprimierende Bauteile erhalten bleiben.

Bisher sind die meisten Taumelscheiben so gestaltet, daß sie um
einen in einem Bereich der Achse der Antriebswelle gelegenen Punkt geschwenkt werden. Bei hydraulischen Pumpen oder Motoren führt dies zu zufriedenstellenden Ergebnissen, beim Komprimieren von Strömungsmitteln wie den herkömmlichen Kohlenwasserstoff-Halogen-Kühlmitteln entstehen jedoch Probleme. In der Lage, in der keine

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Förderung erfolgt, auch Null-Hub-Lage genannt, befinden sich die Kolben etwa in der Mitte zwischen ihrem oberen Totpunkt und ihrem unteren Totpunkt. Beim Vermindern des Hubes vom vollen Hub wächst bei diesen Vorrichtungen das Verhältnis von Totraum zu Arbeitsraum sehr· schnell mit dem Abnehmen des Hubes an. Bei höher Verdichtung wird hierdurch die Pumpfähigkeit des Kompressors ungemein vermin-

be dert, und dieser beendet die Förderung überhaupt lange Vor die

Stellung erreicht ist, bei der die Kolben in Ruhe sind.

Erfindungsgemäß wird die Taumelscheibe um einen Punkt geschwenkt, der so ausgewählt ist, daß bei Verdrängung Null und im ganzen einstellbaren Bereich der Verdrängung ein kleinstmöglicher Totraum entsteht. Weitere erfindungsgemäßeMerkmale sind Vorrichtungen, durch die die Taumelscheibe gegen Drehung verankert wird (unter Verwendung eines kardanischen Gelenks), eine Vorrichtung, durch die die auf die Kolben und die Taumelscheibe ausgeübten Kräfte teilweise ausgeglichen werden, sodaß die Belastung und die Abnützung der bewegten Teile vermindert wird, und eine verbesserte Verdrängungssteuerung, durch welche die Verluste des erfindungsgemäßen Kompressors bei Teillast gegenüber allen anderen bekannten Verdrängungssteuervorrichtungen wesentlich vermindert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt eines erfindungsgemäßen Kompressors, bei dem die Taumelscheibe in der Stellung größster Verdrängung gezeigt ist,

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Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompressor in der Ebene der Linie 2-2 von Fig. 1, wobei jedoch die Taumelscheibe in die Stellung mit Verdrängung Null bewegt worden ist, sodaß sie in einer zu der Achse der Antriebswelle senkrechten Ebene umläuft,

Fig. 3 ist ein Schnitt in der Ebene der Linie 3-3 von Fig. 1, Fig. 4 ist ein Schnitt in der Ebene der Linie 4-4 von Fig. 1, Fig. 5 ist ein Schnitt in der Ebene der Linie 5-5 von Fig. 1, Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Steuerung der Verdrängung.

In den Fign. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Kompressor mit einem Gehäuse Io gezeigt, welches ein erstes, offenes durch eine mit öffnungen versehene Platte 12 verschlossenes Ende (links in Fig. 1) und ein gegenüberliegendes, durch eine Deckplatte 16 verschlossenes Ende aufweist. Am linken Ende des Gehäuses Io (Fig. 1) ist in diesem ein Zylinderblock 18 mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung in Abständen angebrachten, in ihm ausgebildeten Zylindern 2o angeordnet. Das eine Ende einer Antriebswelle 22 ist in einer Bohrung 24 im Zylinderblock 18 durch Nadellager 26 gelagert, und in der Nähe ihres gegenüberliegenden Endes ist die Antriebswelle 22 durch ein Lager 27 gelagert. In einem Längsabschnitt zwischen dem Nadellager 26 und einem Abstützring 8o weist die Antriebswelle einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Antriebswelle 22 wird über eine Riemenscheibe 2 8 angetrieben, welche auf dem rechts gelegenen Ende der Antriebswelle 22 durch einen Keil 3o und einen mit Gewinde versehenen Ring 31 befestigt ist (s. Fig. 2). Die Riemenscheibe 28 wird

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über einen V-förmigen Riemen von einem Motor angetrieben (z.B. bei Verwendung in der Klimaanlage eines Fahrzeuges). Eine Dichteinheit 32 umgibt die Antriebswelle 22 und bildet zusammen mit der inneren Oberfläche der Deckplatte 16 eine strörnungsmitteldichte, drehbare Verbindung.

In den Zylindern 2o hin- und herlaufende Kolben 34 werden durch eine Taumelscheibe 36 über Verbindungsstangen 38 angetrieben, von denen jede einen ersten kugelförmigen Ansatz 4o, welcher sie mit den Kolben 34· verbindet, und einen zweiten kugelförmigen Ansatz 42, welcher sie mit der Taumelscheibe 36 verbindet, aufweM:.

Die Taumelscheibe 36 ist gegen Drehungen durch eine kardanische Gelenkeinheit verankert, welche insgesamt mit 46 bezeichnet ist. Das kardanische Gelenk 46 weist ein Joch 48 mit gegenüberliegend angeordneten Zapfen 49 ,5o auf, welche in Lagern 51,52 in der Taumelscheibe 36 aufgenommen werden. Durch ein Paar von Steuerkolben 5 3,54, welche in entsprechenden Bohrungen 5 5,56 im Zylinderblock 18 laufen, wird das Joch 48 so gehaltert, daß es drehbar längs der anderen Achse bewegt werden kann. Jeder Steuerkolben 54,53 weist einen Drehzapfen 57 auf, der von Lagern 58 im Joch 48 aufgennommen wird, sodaß das Joch 48 um eine horizontal verlaufende Achse nach hinten und vorne geschwenkt werden kann.

Die Antriebswelle 22 trägt einen Antriebsring 6o, welcher eine zylindrische äußere Oberfläche und ein Paar von Ohren 6 2 aufweist, welche nach vorne verlaufen und miteinander durch einen Stift 64

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verbunden sind, welcher sich durch einen Längsschlitz 66 in der Antriebswelle 2 2 erstreckt. Wie in den Fign. 2und 3 gezeigt, berühren die zwei inneren Oberflächen des Antriebsrings 6o und seiner
Ohren 62 gleitend den rechteckigen Abschnitt der Antriebswelle 22. Die Taumelscheibe 36 ist auf dem Antriebsring 6o durch ein Kugellager 72 gelagert, dessen inerer Laufring lh auf den äußeren Umfang des Antriebsrings 6o aufgebracht ist, und dessen äußerer Laufring
76 in eine Aussparung auf der inneren Oberfläche der Taumelscheibe 36 eingepaßt ist. Damit kann sich der Antriebsring 6o um die Achse der Antriebswelle 22 drehen, die Taumelscheibe kann jedoch bezüglich der Achse der Antriebswelle 22 eine feste nicht drehbare
Lage beibehalten. Wenn der Antriebsring 6o und ein mit ihm verbundener Auswucht^ring 6 8 bezüglich der Achse der Antriebswelle 22 geneigt werden, so führt die Taumelscheibe eine Nutations- (Taumel-) Bewegung aus, durch welche die in axialer Richtung verlaufende
Hin- und Herbewegung der von den Verbxndungsstangen 38 angetriebenen Kolben 3¹+ hervorgerufen wird.

Steht die Taumelscheibe 36 senkrecht zur Antriebswelle 22 , so kann natürlichjmit den herkömmlichen Auswuchttechniken ein= hervorragende dynamische Auswuchtung und ein erschütterungsfreier Lauf herbeigeführt werden. Ist jedoch die Taumelscheibe 36 geneigt, sind die
Verhältnisse schwieriger. Um eine ideale Auswuchtung zu erhalten,
müssen die folgenden drei Bedingungen erfüllt werden: 1) die Größe und Verteilung der Massen in den umlaufenden Teilen der Taumelscheibeneinheit müssen das von den hin- und herlaufenden Kolben erzeugte umlaufende Drehmoment ausgleichen. Wenn dies für einen Neigungs-

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winkel und eine Geschwindigkeit erreicht ist, gilt dies glücklicherweise auch für alle anderen Geschwindigkeits- und Hubkombinationen; 2) der Schwerpunkt der umlaufenden Teile der Tau-

des Stifts

melscheibeneinheit muß mit der Mitte'6M- zusammenfallen; und 3) der'Schwerpunkt der eine Nutations- (Taumel-) Bewegung ausführenden Teile der Taumelscheibeneinheit muß mit dem Mittelpunkt des Stiftes 6M- zusammenfallen.

Um die Bedingungen D und 2) zu erfüllen wird ein für den Auswuchtring 6 8 vorgesehener Träger 69 , der an der Rückseite des Antriebsrings 6o durch Schrauben 7o befestigt, aus Aluminium oder Magnesium hergestellt, sodaß sein Gewicht so niedrig wie möglich ge-.halten wird. Der Äuswuchtsring 6 8 ist aus schwerem Material wie z.B. Eisen oder Stahl hergestellt und durch Schrauben 71 auf dem Träger 6 9 befestigt.Umdie Bedingung 3) zu erfüllen, sind an der Taumelscheibe 36 an zwischen den Verbindungsstangen 38 liegenden Punkten durch Schrauben 75 sechs Gegengewichte 7 3 (von denen in Fig. 2 nur eines gezeigt ist) befestigt.

Durch ein Paar von Verbindungsstücken 82, welche mit auf dem Abstütztring 8o nach vorne verlaufenden Ohren 84 verbunden'sind, wird der Auswuchtring 6 8 auch mit dem Abstützring 8o verbunden, sodaß der Schwenkpunkt des Auswuchtrings 68 von der-Achse der Antriebswelle 22 entfernt ist und bei einem Punkt 85 liegt, welcher sich in der in Fig. 1 gezeigten Stellung im linken oberen Teil des Kompressors befindet.

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Die größeren auf die Taumelscheibe 36 in axialer Richtung ausgeübten Kräfte werden über das Kugellager 72, den Träger 69 für den Auswuchtring 6 8 und den Auswuchtring 6 8 an die Verbindungsstücke 82 übertragen. Die Verbindungsstücke 82 geben die Kräfte in axialer Richtung dann an den Abstützring 8o weiter, von wo sie über das Lager 27 an das Gehäuse Io weitergegeben werden. Der Abstützring 8o ist auf die Antriebswelle 22 aufgepreßt und wird mit dieser angetrieben.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß Vorrichtungn geschaffen werden, durch die ein Gleichgewicht der auf die Taumelscheibe 36 wirkenden Kräfte herbeigeführt wird. Bei der bis jetzt beschriebenen Vorrichtung würde die Taumelscheibe 36 immernoch in ihre voll geneigte Stellung mit maximalem Hub gedrückt werden. Dies deshalb, weil die der Kolbenbewegung in den Zylinder in der (in Fig. 1) unteren Hälfte des Kompressors entgegengerichteten Gegenkräfte dazu führen, daß die Taumelscheibe 36 um den (in Fig.l) oben gelegenen Schwenkpunkt gekippt wird. Zum Ausgleich dieser Kräfte kann das Kurbelgehäuse so mit Gas unter Druck gesetzt werden, daß der Druck auf die Unterseite eines jeden Kolbens 34 zur Auswirkung kommt. Es wurde gefunden, daß der hierzu in dem Gehäuse aufrechtzuerhaltende Druck stets zwischen 5 und lo% des Unterschiedes der Drücke am Ausgang und am Eingang betragen sollte. Beim Be-'

2 trieb mit einem Druck am Auslaß von 14- kp/cm (200 psig) und einem

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Druck am Einlaß von 2,1 kp/cm (3o psig) sollte der Druck im Kur-

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belgehäuse zwischen 2,7 kp/cm und 3,3 kp/cm (38,5 bzw. 47 psig) !eingestellt werden. In der Praxis reicht das an den Kolbendicht-

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ringen durchtretende Gas dazu aus, daä Gehäuse Io unter Druck zu setzen.

In einer in axialer Richtung durch die Antriebswelle 22 verlaufenden Sackbohrung 9 2 ist eine Druckfeder 9o angebracht. Eine Ende der Druckfeder 9o schlägt an das verschlossene Ende der Sackbohrung 92 an, und das gegenüberliegende Ende berührt ein zylinderförmiges Führungsteil 9M-, durch welches der Stift 6 4 verläuft. Damit drückt die Druckfeder 9o den Stift 6M- und den Antriebsring mit dem dieser verbunden ist, nachlinks (in Fig. 1), sodaß die Taumelscheibe 36 in die aufrechte Lage vorgespannt wird. Ist in der Null-Hub-Stellung kein an den Kolbendichtringen vorbeitretendes Gas verfügbar, so hält die Druckfeder 9o die Taumelscheibe 36 in dieser Lage, bis durch die Steuervorrichtung ein größerer Hub verlangt wird. Die Taumelscheibe 36 wird hydraulisch durch unter Druck stehendes Öl gesteuert, welches vom Auslaß einer Ölpumpe loo zugeführt wird, deren Einzelheiten später bes-chrieben werden. Wie in Fig. 2 gezeigt,ist.ein ausgehöhlter Abschnitt Io2 des %linderblocks 18 vorgesehen, der an einem Ende (dem linken in Fig. 2) an der mit Öffnung versehenen Platte 12 und am anderen Ende in drei zylindrischen Bohrungen (den vorher beschriebenen Bohrungen 55,56 und einer Bohrung 59, die eine Fortsetzung der das Lager 26 enthaltenden Bohrung darstellt) endet. In einer durch den ausgehöhl- ^: ten Abschnitt Io2 gebildeten Kammer Io8 ist eine Kolbeneinheit Io6 .angeordnet, die eine Steuerstangenbrücke Ho, die in den Ehrungen 55 bzw. 56 verschiebbaren Steuerkolben 5 3 und 54 und einen in der ; Mitte der Bohrung 59 angeordneten Kolben 61 aufweist. Jeder der

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Kolben 5 3,54- und 61 ist von einem O-Dichtring 111 umgeben, wodurch der der Kammer Io8 zugeführte Druck von dem im Kurbelgehäuse herrschenden Druck getrennt wird.

Wie oben beschrieben weist jeder der Kolben 5 3 und 54- einen Zapfen 57 auf, welcher im Joch 4-8 der kardanischen Gelenkeinheit 4-6 gelagert ist. Somit wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 36 durch die Lage der Kolbeneinheit lob und der zwei Steuerkolben 5 3 und 54· bestimmt, welche das Joch 4-8 des kardanischen Gelenks 46 nach vorne oder hinten drücken und dadurch die Lage der Taumelscheibe 36 des Antriebsrings 6o und des Auswuchtsrin-gs 68, welche alle zusammen als eine Einheit um den Schwenkpunkt bewegt verden, beeinflus s en.

Durch einen Kopf 14, welcher an der mit öffnung versehenen Platte 12 und dem Zylinderblock durch Deckelschrauben 15 befestigt wird, tritt gasförmiges Kältemittel in die Arbeitsräume für Gas 12o (welche durch die Zylinder 2o, die mit Öffnungen versehene Platte 12 und die Kolben 34 gebildet werden) ein und aus. Wie am besten aus Fig. 4- ersichtlich, weist der Kopf 14- ein Paar von nahe beieinander liegenden Trennwänden 121,12 3 auf, die mit der mit Öffnungen versehenen Platte 12 zusammenwirken, sodaß der Kopf 14· in einen äußeren Gasansaugraum 124 und in eine innere Gasauslaßkammer 126 unterteilt wird. Der Gasansaugraum 12 4 und die Gasauslaßkammer 126 sind mit nicht gezeigten Gaseinlaß- und -auslaß-Anschlussen oder -Armaturen versehen, an welchen die Leitungen für Gas mit dem Kompressor verbunden werden. j

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Die mit Öffnungen versehene Platte 12 weist zunächst eine Rihe von Gasansaugöffnungen 128, durch welche Gas von dem Gasansaugraum in die Arbeitsräume 12o strömt, und weiter eine Reihe von Auslaßöffnungen 13o auf, durch welche das komprimierte Gas aus den Arbeitsräumen 12o in die Auslaßkammer 126 strömt. Die Gasansaugöffnungen 128 werden durch Ansaugventile 134 und die Auslaßöffnungen 13o auf der gegenüberliegenden Seite der mit Öffnungen versehenen Platte 12 durch Auslaßventile 136 verschlossen.

Die Ölpumpe loo ist an dem (in Fig. 1) rechts gelegenen Ende des Kompressors angebracht. Die Ölpumpe weist einen Rotor 2o2 mit im wesentlichen ellyptischer Gestalt auf, der auf der Antriebswelle 22 befestigt ist und durch diese angetrieben wird. Der Rotor 2o2 ist in einer zylindrischen Pumpkammer 2o4 angebracht, welche durch einen Stator 2o6 und zwei in Abständen angebrachte Endplatten 2o8 und 2Io gebildet wird. Zwei an gegenüberliegenden Stellen angebrachte Dichtstücke 212,214, welche aus dem Stator 2o6 herausragen und durch Federn radial nach innen vorgespannt sind, sodaß sie beständig gleitend an der Oberfläche des Rotors 2o2 anliegen, berühren die Oberfläche des Rotors 2o2. So bilden der Rotor 2o2 und die Pumpkammer 2o4 ein Paar von Pumphohlräumen 216,217, die einerseits durch Kanäle 22o und 222 mit der Ansaugseite der Pumpe verbunden sind, und die andererseits durch Kanäle 224 und 226, welche durch nicht gezeigte Kanäle mit einer Leitung 15o verbunden sind, mit der Auslaßseite der Pumpe verbunden sind. Das öl wird in dem unteren Abschnitt des Gehäuses Io, welches einen Ölsumpf 23o bildet, angesaugt und fließt durch einen abgewinkelten Kanal 2 32 zu den An-

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Saugöffnungen, die mit den Pumphohlräumen 216,217 in Verbindung stehen. Durch das unter Druck stehende Öl wird mittels der Kolbeneinheit Io6 zusammen mit einer geeigneten, später beschriebenen Steueranordnung der Hub des Kompressors eingestellt. Überschüssiges Öl kann'in axialer Richtung durch die Mitte der Antriebswelle 2 2 verschiedenen Ölkanälen ζugefuhrt* werden, welche zu kritischen Bauteilen wie z.B. den Lagern 26 und 2 7 führen.

Eine geeignete Anordnung zum Steuern der Verdrängung ist schematisch in Fig. 6 gezeigt. Der Ölsumpf 2 3o im Gehäuse Io ist durch eine Leitung 2 32 mit der Einlaßseite der ölpumpe loo verbunden. Durch die Leitung 15o wird der ölstrom der Kammer Io8 zugeführt, sodaß die den Hub steuernde Kolbeneinheit Io6 beeinflußt wird. Parallel zur Ölpumpe loo ist eine Zweigleitung 152 geschaltet, welche ein Rückschlagventil 15 4 auiweist, das so eingestellt ist, daß es bei

2 einem Druck öffnet, welcher etwa 2 bis 4 kp/cm (3o bis 6o psi) über dem Druck im Gehäuse Io liegt. Parallel zum Rückschlagventil 154 ist ein normalerweise offenes Magnetventil 156 geschaltet, durch welches die Leitung 15o in Strömungsrichtung gesehen unterhalb des Rückschlagventils 154 mit der Leitung 152 verbunden wird.

Über eine Leitung 16 2 ist ein Null-Hub-Ventil 16o dessen Arbeits-

noch
weise genauer beschrieben wird, so angeschlossen, daß es durch den Öldruck in der Leitung 15o betätigt wird. Unter gewissen Bedingungen steuert das Ventil 16o das Ausströmen von Gas aus dem Gehäuse Io über eine Leitung 164 in Abhängigkeit vom Öldruck. Ein Haupt--Steuerventil 166 weist ein Ventilteil 16 8 auf, welches das Strömen

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von Gas von der Leitung 164 zur Leitung 17o steuert , wobei die letztere mit einer Gasansaugleitung 17 2 verbunden ist. Das Null-Hub-Ventil 16o wird vom Öldruck gegen die Kraft einer Feder 17 4 betätigt, welche bei fehlendem Öldruck ein Strömen von Gas vom Gehäuse Io über die Leitung 164 zum Hauptsteuerventil 166 verhindert, Das Hauptsteuerventil 16 6 wird in Abnängigkeit von dem in der Ansaugleitung 172 herrschenden Druck (und das ist die letztlich geregelte Größe) unter Verwendung eines Diaphragmas 176 gesteuert , welches zusammen mit einer das Diaphragma 176 in entgegengesetzter Richtung vorspannenden Feder 177 auf den über die Leitung 17o und eine Leitung 171 übermittelten Ansaugdruck anspricht. Die Stellung des Ventilteils 16 8 beeinflußt das Strömen von Gas aus dem Gehäuse Io durch die Leitung 164, den Körper des HauptSteuerventils 16 6 und die Leitung 17o.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Taumelscheibenkompressors wird im folgenden zusammen mit der Veränderung der Verdrängung von vollem Hub (Taumelscheibe in der in Fig. 1 gezeigten Lage) zu der Null-Hub-Lage (Taumelscheibe in der in Fig. 2 gezeigten Lage) beschrieben. Von dem nicht gezeigten V-förmigen Riemen wird der Antrieb an die Riemenscheibe 28 übertragen, die infolge ihrer Verbindung mit der Antriebswelle 22 diese in Drehung versetzt. Da sich die auf der Antriebswelle 22 vorgesehenen Flächen und entsprechende Oberflächen auf dem Antriebsring 6o berühren , wird das Drehmoment somit an · den Antriebsring 6o weitergegeben. Beim Drehen des Antriebsrings wird die Taumelscheibe 36 auf .einem taumelnden Wegtbewegt, sodaß die Kolben 34 über die Verbin-

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dungsstangen 38 angetrieben werden. Durch die Einlaßventile 13M-(s. Fig. 4) wird Gas in die Ärbeitsräume 12o an der gegenüberliegenden Seite der mit öffnungen versehenen Platte 12 eingelassen. Beim Ausstoßzyklus jedes einzelnen Zylinders wird Gas durch ein Auslaßventil 136 der Auslaßkammer 126 zugeführt.

Solange die volle Verdrängung des Kompressors benötigt wird , d.h..

solange der Ansaugdruck in der Leitung 172 oberhalb des Steuer-

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drucks von etwa 2,1 kp/cm (3o psig) liegt, hält die vom Gasdruck herrührende Kraft auf die Kolben 34 die Taumelscheibeneinheit in größtmöglichem Neigungswinkel= Während des Verdichtungshubes tritt unter hohem Druck stehendes Gas an den Kolben 34 vorbei in den Innenraum 151 des Gehäuses Io ein, welcher über die Steuervorrichtungen 16o,16 6 mit der Ansaugseite verbunden ist.

Die in Fig. 6 schematisch gezeigte Steuerung beruht auf der Regelung des Strömens von an dem Kolben vorbei in das Gehäuse Io eintretenden Gases vom Inneren des Gehäuses Io zur Einlaßseite, wodurch der Druck im Gehäuse Io in Abhängigkeit von einem aus dem Druck an der Ansaugseite erzeugten Signal erhöht oder erniedrigt wird, was wie nachstehend beschrieben, zu einer Vergrößerung oder Erniedrigung der Verdrängung des Kompressors führt. Arbeitet die Klimaanlage, so wird das normalerweise offene Magnetventil 156 erregt und in Schließstellung gehalten. Die Ölpumpe loo saugt Öl aus dem Ölsumpf 23o an und bringt es auf den durch das Rückschlagventil 154 vorgegebenen Druck. Dieser Druck wird über die Leitung der Kammer Io8 und der Kolbeneinheit Io6, wodurch der Kompressor auf große Verdrängung eingestellt wird₅ und durch die

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Leitungen 15o und 16 2 der ringförmigen Kolbenfläche eines Teils 15 3 in den Null-Hub-Ventil 16o zugeführt. Das Teil 15 3 wird gegen die Kraft einer Feder 17M- nach oben gehalten und öffnet die Leitung 16M-, sodaß das Gehäuse Io über die Leitungen 16 4, das Hauptsteuerventil 16 6 und die Leitung 17o zur Ansaugleitung 17 2 gelüftet wird. Sinkt der Druck in der Ansaugleitung 17 2 auf den über die Leitungen 17o und 171 auf der Rückseite des Diaphragmas 176 wahrgenommenen Steuerdruck ab, so bewegt die Feder 17 7 das Diaphragma 17 6 und das Ventilteil 16 8 nach unten, wodurch die Verbindungfzwi-

sehen dem Inneren des Gehäuses Io und der Ansaugleitung 17 2 eingeschränkt wird. Da das Vorbeitreten von Gas an den Kolben vorbei in das Gehäuseinnere auch weiterhin erfolgt, führt die Verengung im Körper des Hauptsteuerventils 16 6 zu einer Druckzunahme im Inneren des Gehäuses des Kompressors. Dieser auf die Unterseite der Kolben 3 4 wirkende Druck führt zu einer Abnahme der Neigung der Taumelscheibenvorrichtung und folglich zu einer Verminderung des Kolbenhubes und der Verdrängung des Kompressors. Arbeitet der Kompressor nichtjmit dem kleinstmöglichen Hub, so führt ein Anwachsen des Druckes in der Leitung 152 zu einer Bewegung des Ventilteils 168 nach oben, wodurch der Strömungswi-derstand zwischen dem Inneren des Gehäuses Io und der Ansaugleitung 17 2 vermindert wird. Hierdurch wird der Strom des aus dem Gehäuse Io austretendem Leckgases erhöht und der Druck im Inneren des Gehäuses Io vermindert, wodurch die Verdrängung des Kompressors erhöht und der Druck in der Ansaugleitung 172 vermindert wird. Experimentelle Messungen an einem in der oben beschriebenen Weise gebauten und betriebenen Kompressors haben ergeben, daß der Druck im Inneren des Gehäuses

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normalerweise zwischen 5 und lo% des Unterschiedes zwischen dem Auslaßdruck und dem Ansaugdruck beträgt.

Wird die Anlage abgeschaltet , so wird das normalerweise offene Magnetventil 15 6 nicht mehr erregt, sodaß es öffnet und ein ungehindertes Rückströmen des üls zum ölsumpf 2 3o erlaubt. Hierdurch wird der Öldruck hinter der Kolbeneinheit Io6 und unter dem ringförmigen Kolben des beweglichen Teils 15 3 in dem Null-Hub-Ventil 16o vermindert. Die Feder 174 drückt das bewegliche Teil 15 3 nach unten, sodaß die Leitung 164 verschlossen wird. Das eingesperrte Leckgas mischt den Druck im Inneren des Gehäuses Io rasch in genügender Weise, sodaß die Taumelscheibe 36 in die Null-Hub-Lage zurückkehrt.

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Claims

Patentansprüche

kl.yTaumelscheibenkompressor mit mehreren ArDeitsrüumen, von denen jede einen mit Ansaug- und Auslaßöffnungen zusammenarbeitenden Kolben aufweist, durch welchen im Arbeitsraum befindliches Strömungsmittel komprimiert wird; mit einer Antriebswelle; mit einer von der Antriebswelle angetriebenen Taumelscheibe; und mit die Taumelscheibe und die einzelnen Kolben verbindenden Verbindung se lementen zum Hin- und Herbeweggen der Kolben, wobei die Größe des Hubes von dem Winkel abhängt, unter dem die Taumelscheibe bezüglich der Antriebsachse abgestützt wird, gekennzeichnet durch Schwenkvorrichtungen (82), durch die die Taumelscheibe (36) an einem von der Antriebsachse entfernten Punkt (8b) schwenkbar gelagert ist, damit die Taumelscheibe bezüglich einer auf der Achse der Antriebswelle (22) senkrecht stehenden Ebene so geneigt werden kann, daß sich die Kolben (34) innerhalb der Arbeitsräume am oberen Totpunkt befinden, wenn die Taumelscheibe (36) in der zur Antriebsachse senkrechten Ebene liegt, und durch Vorrichtungen (2o), durch die die Unterseiten der Kolben (34) mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt werden, um die Taumelscheibe (36) in Richtung auf die zur Antriebsachse senkrech-

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ten £bene vorzuspannen.
2. Kompressor nacn Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (lob), welche mit der Taumelscheibe (36) verbunden sind und
durcn die die Taumelscheibe (36) gegen die Kraft des auf die
Kolben (34) ausgeübten Strömungsmitteldrucks unter Kraftanwendung in Bewegung gesetzt werden kann, sodaß die Taumelscheibe
(36) in eine gegenüber der auf der Antriebsachse senkrecht
stehenden Ebene geneigte Lage bewegt wird.
3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Taumelscheibe (36) verbundenen Vorrichtungen (Io6) eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (loo) aufweisen.
4. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet
durch eine von der Antriebswelle (22) angetriebene Ölpumpe (loo) und durch Vorrichtungen (15o), durch die unter hohem Druck
stehendes Öl von der Pumpe (loo) der hydraulischen Betätigungsvorrichtung (Ιοδ) zugeführt v/erden.
5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (34) in einem Strömungsmitteldichten Gehäuse (lo) angebracht sind, welches durch die Kolben (34) umgehendes, aus den Arbeitsräumen (12o) stammendes Strömungsmittel unter
Druck gesetzt wird.
6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch

eine Drucksteuerung (166) , durch die der Druck

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in dem Gehäuse (lo) nach der benötigten Förderleistung des Kompressors geregelt wird.
7. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Gehäuse (lo) im Bereich von 5 bis lo% des Unterschiedes zwischen dem Äuslaßdruck und Einlaßdruck gehalten wird.
8. Kompressoi7hacn einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mehrere Verbindungsstangen (3 8) , durch die die Taumelscheibe (36) und die einzelnen Kolben (34) verbunden werden; durch eine kardanische Gelenkvorrichtung (46) mit einem Joch (48), welches an zwei Punkten längs einer ersten Achse mit der Taumelscheibe (36) verbunden ist; durch Vorrichtungen (57), durch die das Joch (48) mit einem Teil (54) verbunden wird, welches in axialer Richtung längs einer zweiten Acnse bewegbar ist, welche unter einem rechten Winkel zur ersten Achse ver-Suft, wobei die Taumelscheibe (36) frei um beide der Achsen geschwenkt werden kann, sodaß die taumelnde Bewegung bezüglich der Antriebsachse ausgeführt werden kann.
9. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, kennzeichnet durch einen Antriebsdng (6o), welcher durch die Antriebsachse (22) in Drehbewegung versetzt wird und um einen längs der Antriebsachse verschiebbaren Punkt schwenkbar angebracht ist, sodaß der Antriebsring (6o) zur Antriebsachse geneigt werden kann; und durch ein Lager (72), durch welches die Taumelscheibe (36)

und der Antriebsring (6o) miteinander verbunden werden, sodaß die Taumel-

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scheibe (36) bei einer solchen Neigung eine taumelnde Bewegung ausführt.

Io. Kompressor nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein ringförmiges von dem Antriebsring (6o) getragenes Teil (68), das eine bedeutende Masse aufweist, welche radial nach außen von der Achse der Antriebswelle (22) entfernt und zwischen dem Drehpunkt des Antriebsrings (6o)- und den Arbeitsräumen für Gas (12o) liegt, sodaß sie Unwuchten der Taumelscheibe (36) ausgleicht, wenn diese gegenüber der Antriebsachse geneigt ist, und den Schwerpunkt der umlaufenden Teile in der den Antriebsring (6o) bildenden Vorrichtung in der Nähe des Schwenkpunktes des Antriebs-rings (6o) hält.

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