DE2422346C3 - Taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor mit einer durch Kammerwände begrenzten Taumelscheibenkammer und mindestens einer Einlaßöffnung zum Zuführen eines Kältemittelstroms mit darin mitgeführten Schmiermittelpartikeln und mit einem von der Einlaßöffnung ausgehenden Kanal, in dem an einem der Einlaßöffnung benachbarten Oberflächenbereich der Kammerwand eine scharfe Umlenkung des Kältemittelstroms erfolgt

Taumelscheibenkompressoren dieser Bauart sind aus der DE-OS 21 51 291 sowie aus der US-PS 33 52 485 bekannt. Als problematisch hat sich bei den bekannten Taumelscheibenkompressoren eine gute Schmierung der Taumelscheibe, insbesondere der Stahlkugellager und der Schuhe erwiesen, über welche die Taumelscheibe mit den Kolben des Kompressoraggregates in Wirkverbindung steht. Bei dem Kompressor gemäß der genannten Offenlegungsschrift ist nämlich der Weg den das aus dem Kühlmittel abgeschiedene öl bis zu den Schmierstellen in der Taumelscheibenkammer zurücklegen muß so lang, daß eine erhebliche Erwärmung des

Is bei Dauerbetrieb nicht vermieden werden kann, so daß selbst dann, wenn genügend öl an die Schmierstellen gelangt, eine unzureichende Schmierwirkung eintreten kann. Bei dem Kompressor gemäß der zitierten US-PS wird dagegen mit Hilfe eines großen ölsumpfs und einer ölpumpe eine gute Schmierung erreicht, jedoch auf Kosten der Abmessungen und des Gewichts des Kompressors, d. h. durch Verlagerung der Schmierprobleme auf Probleme mit den Außenabmessungen und dem Gewicht.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten kompakten Taumelsoheibenkompressor anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln eine wirksame Verbesserung der Schmierung der Taumelscheibe und der zugehörigen Lagereinrichtungen herbeiführbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Taumelscheibenkompressor der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Oberflächenbereich der Kammerwand mindestens ein Durchbruch vorgesehen ist, durch den ein Teil der vom Kältemittelstrom mitgeführten Schmiermittelpartikel direkt in die Taumeischeibenkammer einieitbar ist.

Die Erfindung basiert auf dem Prinzip, daß aus einer Gasströmung schwerere Partikel dadurch ausgeschieden werden können, daß man die Gasströmung scharf umlenkt und die schwereren Partikel geradeaus weiterfließen läßt, wobei in Flugrichtung der schwereren Schmiermittelpartikel erfindungsgemäß ein Durchbrach vorgesehen ist durch den die Schmiermittelpartikel aus dem kühlen Sauggasstrom frei in die Taumelscheibenkammer hineinfliegen und zur Schmierung und Kühlung der Taumelscheibe beitragen können. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Durchbruch mit der Einlaßöffnung fluchtet

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren Figur einen Längsschnitt durch einen verbesserten Taumelscheibenkompressor gemäß der E.-findung zeigt

Wie die Zeichnung zeigt, besitzt der erfindungsgemäße Taumelscheibenkompressor — nachstehend kurz als Kompressor bezeichnet — mit einem vorderen Zylinderblock 11a und einem hinteren Zylinderblock 116, die in axialer Richtung miteinander fluchten. Der aus den ZyUnderblöcken 11a und 116 zusammengesetzte Zylinderblock enthält drei in axialer Richtung verlaufende Zylinderbohrungen 13, die parallel zueinander verlaufen, und zwar eine obere Zylinderbohrung sowie zwei untere Zylinderbohrungen. Der zusammengesetzte Zylinderblock enthält ferner zwei Kammern 14a und 146 zum Abscheiden von Schmiermittel, nachstehend einfach als »öl« bezeichnet, Auslaßbereiehe für das komprimierte Kältemittel, eine unten angeordnete ölreservekammer und eine zentral angeordnete Taumelscheibenkammer 17. Die Kammern 14a, 146 sowie die in der Zeichnung nicht sichtbaren Auslaßbereiche und die ölreservekammer befinden sich dabei zwischen den angrenzenden Zylinderbohrungen 13 einerseits und der Außenwand des zusammengesetzten Zylinderblocks andererseits. Der zusammengesetzte Zylinderblock ist ferner mit einem vorderen Zylinderkopf 20 und einem hinteren Zylinderkopf 21 versehen, die unter Zwischenfügung von Ventilplatten 18a und 186 sowie geeigneter Dichtungen mit dem vorderen Zylinderblock Ha bzw. dem hinteren Zylinderblock 116 verbunden sind. Die Zylinderköpfe 20 und 21 sind auf ihrer Innenseite mit äußeren Ansaugkammern 22 bzw. 23, inneren Ansaugkammern 26 bzw. 27 und Auslaßkammern 24 bzw. 25 versehen, welche durch Wandelemente 20a, 206,21a und 216 an den Innenflächen 48 und 49 der Zylinderköpfe 20 und 22 begrenzt sind.
Die innere und die äußere Ansaugkammer sind jeweils miteinander verbunden, da die Wandelemente 206 bzw. 216, die im übrigen im wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, eine öffnung besitzen. Die Ventilplatten 18a und 186 sind mit Ansaugöffnungen 28a, 286 versehen, über welche die Kammern 14a, 146 zum Abscheiden des Öls und die äußeren Ansaugkammern 22 bzw. 23 miteinander verbunden sind. Auslaßöffnungen (nicht dargestellt) verbinden die Auslaßkammern 24, 25 mit den Auslaßbereichen. Ansaugöffnungen verbinden die äußeren Ansaugkkammern 22,23 mit den Zylinderbohrungen 13. Auslaßöffnungen 29a, 296 verbinden die Zylinderbohrungen 13 und die Auslaßkammern 24,25. Schließlich verbinden ölöffnungen 30a, 306 die Kammern 14a, 146 und die inneren Ansaugkammern 26 bzw. 27. Eine Antriebswelle 31 ist koaxial zu den beiden Zylinderblöcken Ha, 116 angeordnet und durchgreift diese sowie den vorderen Zylinderkopf 20 und die vordere Ventilplatte 18a Die Antriebswelle 31 ist drehbar in Nadellagern 32 gelagert, die sich an den in

axialer Richtung äußeren Enden des zusammengesetzten Zylinderblocks befinden und trägt in ihrer Mitte eine Taumelscheibe 33.

Die Taumelscheibe 33 steht über Kugellager 35 und Schuhe 26 in Wirkverbindung mit doppelt wirkenden Kolben 34, welche in den Zylinderbohr angen 13 parallel zur Antriebswelle 31 gleitverschieblich angeordnet sind. Wenn die Taumelscheibe 33 über die Antriebswelle angetrieben wird, gehen die Kolben 34 in den Zylinderbohrungen 13 hin und her, um den Kompressionsvorgang auszuführen. EMe axialen Belastungen, welche durch die hin- und hergehenden Kolben 34 erzeugt werden, werden von zwei Drucklagern 37a und 376 aufgenommen, die jeweils zwischen einer Stirnfläche der Nabe der Taumelscheibe 33 und dem angrenzenden Zylinderblock 11a bzw. 116 liegen. Die Nadellager 32, in welchen die Antriebswelle 31 gelagert ist, werden Ober Mittelbohrungen 53a und 536 in den Ventilplatten 18a bzw. Wb und Ober die inneren Ansaugkammem 26 und 27 der Zylinderköpfe 20 und 21 mit öl versorgt Das den Nadellagern 32 zugeführte Schmiermittel kann ferner Mir Schmierung der Drucklager 37a und 376 herangezogen werden, nachdem es die ringförmigen Aussparungen 39a bzw. 396 passiert hat, welche in den Zylinderblöcken Ua bzw. Hb die Antriebswelle 31 umgeben. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet ein Dichtungselement, welches in dem vorderen Zylinderblock 1 la vorgesehen ist

Die Zylinderblöcke 11« und 116 haben Außenwände 12a bzw. 12b mit Einlaßöffnungen 41 bzw. 42 für das Kältemittel mit den darin suspendierten Ölpardkeln. Das kühle Sauggas, welches aus der Klimaanlage des Fahrzeugs zurückgeführt wird, gelangt durch die Einlaßöffnungen 41,42 in die Kammern 14a und 146 der Zylinderblöcke Ha bzw. 116, wo das öl abgeschieden wird. Die Einlaßöffnungen 41, 42 sind so ausgebildet, daß sie direkt mit Ansaugkanälen 43,44 verbunden sind, welche zwischen den Außenwänden 12a, 126 der beiden Zylinderblöcke Ha bzw. 116 und den Kammerwänden 17a, 176 der Taumelscheibenkammer 17 liegen und in senkrechter Richtung relativ kleine Querschnitte besitzen. Das kühle Sauggas mit den Ölpartikeln gelangt also zunächst in die flachen Ansaugkanäle 43, 44 und erst anschließend in die Kammern 14a, 146 zur Ölabscheidung, deren Querschnitt wesentlich größer ist als derjenige der Ansaugkanäle 43 und 44. Die Kammerwände 17a, 176 der Taumelscheibenkammer 17 sind mit Durchbrüchen 45, 46 versehen, durch welche ein Teil der ölpartikel in dem durch die Einlaßöffnungen 41 und 42 zugeführten Kältemittels aufgrund der Trägheit der durch die Einlaßöffnungen 41 und 42 eintretenden Kältemittelströmung direkt in din Taumelscheibenkammer 17 gelangt Die Durchbrüche 45 und 46 sind so angeordnet, daß sie nahezu mit den Einlaßöffnungen 41 bzw. 42 fluchten.

Wenn die Antriebswelle 31 angetrieben wird, arbeitet der Kompressor und komprimiert das Kältemittel. Während des Betriebes des Kompressors wird das Kältemittel zusammen mit den darin suspendierten ölpartikeln, wenn es aus der Klimaanlage des Fahrzeugs zurückkehrt, als kühles Sauggas in die Ansaugkanäle 43, 44 der Zylinderblöcke Ha bzw. 116 durch dis Einlaßöffnungen 41,42 angesaugt Der größte Teil des Kältemittels und der Ölpartikel trifft dabei auf die Kammerwände 17a und 176 der Taumelscheibenkammer 17 auf, und die Kältemittelströmung wird scharf in zwei entgegengesetzte Richtungen umgelenkt, die in die Kammern i4a bzw. Ϊ46 zur ölabscheidung gerichtet sind. Der verbleibende kleinere Teil des Kältemittels mit den ölpartikeln fließt aufgrund der Trägheit in die Taumelscheibenkammer 17, und zwar durch die Durchbrüche 45 und 46 in den Kanunernwäns den 17a bzw. 176. Dieser Teil der Strömung trifft auf die rotierende Taumelscheibe 33, so daß die im Kältemittel suspendierten ölpartikel an der rotierenden Taumelscheibe hängenbleiben oder zerplatzen. Die ölpartikel benetzen folglich die Oberfläche der Taumelscheibe 33,

ίο die Kugellager 35 und die Schuhe 36, welche die Taumelscheibe 33 und die Kolben 34 miteinander verbinden sowie die Drucklager 37a, 376, so daß diese Teile mit Sicherheit geschmiert werden. Da die Taumelscheibenkammer 17 in Verbindung mit den

Zylinderbohrungen 13 steht, versteht es sich, daß das öl, welches in die Taumelscheibenkammer 17 gelangt, auch bei der Schmierung der Innenwände der Zylinderbohrungen 13 wirksam ist Das öl, welches auf den Boden der Taumelscheibenkammer 17 abtropft, tritt in die ölreservekammer ein.

Bezüglich des oben erwähnten größeren Teils des Kältemittels mit darin suspendierten ölpartikeln ist festzustellen, daß die ölpartikel durch die Trägheitskräfte von dem Kältemittel getrennt werden, wenn die Strömung in zwei entgegengesetzte Richtungen umgelenkt wird. Das abgeschiedene öl fließt zum Boden der Kammern 14a und 146. Der umgelenkte Kältemittelstrom, welcher immer noch ölpartikel enthält, gelangt in die Kammern 14a, 146, die einen größeren Querschnitt besitzen als die Ansaugkanäle 43, 44, was zur Folge hat, daß die relativ schweren ölpartikel nunmehr unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem mit langsamer Geschwindigkeit fließenden Kältemittelstrom herausfallen. Die schweren ölpartikel treffen auf die untere Fläche der Kammern 14a und 146 zur Ölabscheidung auf. Das gesamte, auf diese Weise vor dem Zylinderblock Ha abgeschiedene öl tritt in die innere Ansaugkammer 26 ein, welche durch das Wandelement 206 begrenzt wird, und gelangt von dort

durch die öffnung 30a der Ventilplatte 18a zu dem Dichtungselement 40 und schmiert dieses. Das öl in der inneren Ansaugkammer 26 benetzt auch das Nadellager 32, nachdem es durch die Mittelöffnung 53a hindurchgetreten ist Schließlich wird mit diesem öl auch das Drucklager 37a geschmiert nachdem das öl durch einen Kanal 39a gelaufen ist Was den hinteren Zylinderblock 116 anbelangt so tritt das gesamte abgeschiedene öl durch die öffnung 306 der Ventilplatte 186 in die innere Ansaugkammer 27 ein und schmiert das Nadellager 32, nachdem es die Mittelöffnung der Ventilplatte 186

passiert hat Anschließend schmiert das öl das

Drucklager 376, nachdem es einen Kanal 39 passiert hat. Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel eines Kompressors gemäß der Erfindung werden die äußeren

und die inneren Ansaugkammem 22, 23, 26, 27 des vorderen und des hinteren Zylinderkopfes 20 bzw. 21 während des Betriebes des Kompressors infolge der Pumpwirkung der Kolben 34 auf einem verringerten Druck gehalten. Das durch die Durchbräche 45,46 in die Taumeischeibenkammer 17 einströmende Kühlmittel wird folglich durch öffnungen in unteren Kammerwänden in die inneren Ansaugkammem 26 und 27 gesaugt Anschließend gelangt das Kältemittel durch flache Kanäle der Ventilplatten 18a und 186 in die Zylinderbohrungen 13, so daß es in den Zylinderbohrungen 13 komprimiert werden kann.

Wie vorstehend erläutert wird also ein Teil der öipartikei, weiche in dem Kältemittel suspendiert sind,

welches aus der Klimaanlage eines Fahrzeugs zurückgeführt wird, direkt in die Taumelscheibenkammer eingeleitet. Das öl kann somit den Kugellagern und den Schuhen, welche die Taumelscheibe und die Kolben miteinander verbinden, direkt zugeführt werden, wodurch der Verschleiß wirksam verringert wird, da die ölpartikel, welche in die Taumelscheibenkammer 17 eintreten, eine niedrige Temperatur und eine hohe Viskosität besitzen, da sie unmittelbar von den Einlaßöffnungen 41 und 42 und durch die Durchbrüche 45 und 46 kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Taumelscheibenkompressor mit einer durch -Kammerwände begrenzten Taumelscheibenkamsier und mindestens einer Einlaßöffnung zum Zuführen eines Kältemittelstroms mit darin mitgeführten Schmiermittelpartikeln und mit einem von der Einlaßöffnung ausgehenden Kanal, in dem an einem der Einlaßöffnung benachbarten Oberflächenbereich der Kammerwand eine scharfe Umlenkung des Kältemittelstroms erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Oberflächenbereich der Kammerwand (17a, 176J mindestens ein Durchbruch (45, 46) vorgesehen ist, durch den ein Teil der vom Kältemittelstrom mitgeführten Schmiermittelpartikel direkt in die Taumelscheibenkammer(17) einleitbar ist

2. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (45, 46) mit der Einlaßöffnung (41,42) fluchtet