DE2462253C2 - Taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

die Ansaugöffnungen (23a, 2Sb) in den Ventilplatten (18a, i&b) in der Nähe einer der Ansaugöffnungen (52) der Einlaßventile angeordnet sind,

g) die Trennwände (20/), 2\b)der Zusatzräume (26, 27) zwischen den von den Ansaugöffnungen (28a, 2&b) entfernter gelegenen Saugöffnungen (52) einen offenen Bereich aufweisen.

e) einem durch eine Trennwand im Bereich des jeweiligen Wellenlagers in den Zylinderdeckeln gebildeten Zusatzraum, der über einen Durchgang in den Ventilplatten mit je einer der Abscheidekammern und einen Durchgang mit dem Ölsumpf verbunden ist

Ein Taumeischeibenkompressor dieser Bauart ist aus der DE-OS 21 51 128 bekannt Bei dem bekannten Taumeischeibenkompressor ergeben sich während des Betriebes Probleme mit der Verteilung des sich in den Zusatzräumen sammelnden Öles, da in der Taumelscheibenkammer und im ölsumpf aufgrund des Leckgases der Kolben ein höherer Druck herrscht als in den

is Abscheideräumen. Daher behindert das Leckgas den Abfluß des Öles aus den Abscheidekammern in die Zusatzräume, so daß nicht in allen Fällen eine gute Schmierung der Taumelscheibe, insbesondere der Stablkugellager und der Schuhe, erreicht wird, über welche die Taumelscheibe mit den Kolben des Kompressoraggregates in Wirkverbindung steht.

Aus der DE-OS 21 51 291 ist ferner ein Taumeischeibenkompressor bekannt, bei dem ebenfalls die vorstehend angegebenen Schmierprobleme auftreten können, da der Weg, den das aus dem Kühlmittel abgeschiedene öl bis zu den Schmierstellen in der Taumelscheibenkammer zurücklegen muß, so lang ist, daß eine erhebliche Erwärmung des Öls bei Dauerbetrieb nicht vermieden werden kann, so daß selbst dann, wenn genügend öl an die Schmierstellen gelangt, eine unzureichende Schmierwirkung eintreten kann.

Ausgehend von einem Kompressor der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, im Inneren des Kompressorgehäuses, insbesondere durch die Gestaltung der Trennwand der Zusatzräume, vorteilhafte Strömungskanäle für das Kältemittel und die von diesem mitgeführten öitröpfchen zu schaffen und so eine verbesserte Schmierung der Zylinderbohrungen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Taumeischeibenkompressor der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

Die Erfindung betrifft einen Taumeischeibenkompressor mit

a) einer im Zylinderblock horizontal gelagerten Welle, die eine Taumelscheibe trägt zum Antrieb beidseits der Taumelscheibe in Zylinderbohrungen geführter Kolben,

b) einer im Mittelteil des Zylinderblockes gebildeten Taumelscheibenkammer, an deren Seitenwänden sich die Taumelscheibe über Axiallager abstützt, wobei die Wellenlager mit je einem Axiallager in Schmiermittelverbindung stehen,

c) einem ölsumpf im unteren Bereich des Zylinderblockes, der mit der Taumelscheibenkammer über eine öffnung verbunden ist,

d) einem Kältemitteleinlaß,der jeweils mit im Zylinderblock gebildeten Abscheidekammern für mitgeführte Öitröpfchen in Verbindung steht, wobei das Kältemittel über eine öffnung in den zu beiden Seiten des Zylinderblockes angeordneten Ventilplatten in eine Saugkammer in den Zylinderdeckeln zu den Saugöffnungen der Einlaßventile der Zylinder geführt wird,

die Ansaugöffnungen in den Ventilplatten in der Nähe einer der Ansaugöffnungen der Einlaßventile angeordnet sind und

die Trennwände der Zusatzräume zwischen den von den Ansaugöffnungen entfernter gelegenen Saugöffnungen einen offenen Bereich aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheibenkompressor gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt durch den Kompressor gemäß F i g. 1;

F i g. 3 einen Querschnitt durch den Kompressor gemäß Fig. 1 und 2 längs der Linie III-I1I in Fig. 2;
F i g. 4 eine Draufsicht auf die Innenseite des hinteren Zylinderkopfes des Kompressors gemäß F i g. 1;

Fig.5 eine Draufsicht auf eine der Ventilplatten für einen Kompressor gemäß F i g. 1;

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors gemäß der Erfindung.

Die F i g. 1 bis 5 der Zeichnung zeigen eine erste Ausführungsform eines Taumelscheibenkomp-essors

gemäß der Erfindung — nachstehend kurz als Kompressor bezeichnet — mit einem vorderen Zylinderblock ila und einem hinteren Zylinderblock 116, die in axialer Richtung miteinander fluchten. Der aus den Zylinderblöcken 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 Abscheidekammern 14a und 146 zum Abscheiden von Schmieröl, nachstehend einfach als öl bezeichnet, Auslaßbereiche 15 für das komprimierte Kältemittel, eine unten angeordnete ölreservekammer 16 bzw. einen ölsumpf und eine zentral angeordnete Taumelscheibenkammer 17. Die Bereiche 15 und die Kammern 14a, 146 und 16 befinden sich dabei in Bereichen, die von den angrenzenden Zylinderbohrungen 13 einerseits und der Außenwand des zusammengesetzten Zylinderblocks andererseits begrenzt werden. 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 11a bzw. dem hinteren Zylinderblock 116 verbunden sind. Die Zylinderköpfe 20 und 21 sind auf ihrer Innenseite mit Saugkammern 22 bzw. 23, Zusatzräumen 26 bzw. 27 und Auslaßkammern 24 bzw. 25 versehen, welche durch Trennwände 20a, 206, 21a und 216 an den Innenflächen 48 und 49 der Zylinderköpfe 20 und 22 begrenzt sind.

Wie aus F i g. 4 deutlich wird, stehen die Saugkammern 22, 23 und die Zusatzräume 26, 27 jeweils miteinander in Verbindung, da die Trennwände 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 Abscheidekammern 14a, 146 und die Saugkammern 22 bzw. 23 miteinander verbunden sind. Auslaßöffnungen (nicht dargestellt) verbinden die Auslaßkammern 24, 25 mit den Auslaßbereichen 15. Saugöffnungen 52 verbinden die Saugkammern 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 Zusatzräume 26 bzw. 27. Die genannten öffnungen der Ventilplatten 18a und 186 sind durchgehende Durchbrüche, wie dies F i g. 5 zeigt. Die Ventilplatten 18a und 186 sind ferner mit eingeschnittenen Kanälen 19a bzw. 196 versehen, welche weiter unten noch näher beschrieben werden sollen und welche derart in die Innenseiten der Ventilplatten eingegraben sind, daß sie von der Unterseite von Mittelöffnungen 53a bzw. 536 ausgehen. Eine Antriebswelle 31 ist koaxial zu den beiden Zylinderblöcken 11a, 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 Zylinderblockes befinden und trägt in ihrer Mitte eine Taumelscheibe 33.

Die Taumelscheibe 33 steht über Kugellager 35 und Schuhe 36 in Wirkverbindung mit doppelt wirkenden Kolben 34, welche in den Zylinderbohrungen 13 parallel zur Antriebswelle 31 gleitverschiedlich 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. Die axialen Belastungen, welche durch die hin- und hergehenden Kolben 34 erzeugt werden, werden von zwei Dmcklagern 37a und 376 aufgenommen, die jeweils zwischen einer Stirnfläche der Nabe der Taumelscheibe 33 und dem angrenzenden Zylinderblock Ila bzw. 116 liegen. Die Nadellager 32, in welchen die Antriebswelle 31 gelagert ist, werden über die Mittelbohrungen 53a und 536 in den Ventilplatten 18a bzw. 186 und über die Zusatzräume 26 und 27 der Zylinderköpfe 20 und 21 mit öl versorgt Das den Nadellagern 32 zugeführte öl kann ferner zur Schmierung der Drucklager 37a und 376 herangezogen werden, nachdem es die ringförmigen Aussparungen

is 39a bzw. 396 passiert hat, welche in den Zylinderblöcken Ila bzw. 116 die Antriebswelle 31 umgeben. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet ein Dichtungselement, welches in dem vorderen Zylinderblock Ila vorgesehen ist

Wie die F i g. 1,2 und 3 zeigen, sind die Zylinderblöcke Ila und 116 mit Einlaßöffnungen 41 bzw, 42 versehen, welche sich an der Außenwand 12a bzw. 126 jedes der Zylinderblöcke öffnen und welche als ICältemitteleinlässe für das Kältemittel und die darin suspendierten

ölpartikel dienen. Das Kältemittel, welches beispielsweise aus dei Kühlanlage eines Fahrzeugs zurückgeführt wird, gelangt in die Abscheidekammern 14a und 143 der Zylinderblöcke Ua 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 Ila bzw. 116 und den Wänden 17a, 176 der Taumelscheibenkammer 17 liegen und welche in senkrechter Richtung relativ kleine

Querschnitte besitzen. Das Kältemittel mit den Ölpartikeln gelangt also zunächst in die Ansaugkanäle 43, 44 und erst anschließend in die Abscheidekammern 14a 146, deren Querschnitt wesentlich größer ist als derjenige der Ansaugkanäle 43 und 44. Die Wände 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 Kältemittel aufgrund der Trägheit der durch die Einlaßöffnungen 41 und 42 eintretenden Kältemittelströmung direkt in die Taumelscheibenkammer 17 gelangt. Die Durchbrüche 45 und 46 sind so angeordnet, daß sie nahezu mit den Einlaßöffnungen 41 bzw. 42 fluchten.
Das Bezugszeichen 47 bezeichnet eine der Auslaßöffnungen, durch die das komprimierte Kältemittel, welches in den Auslaßbereichen 15 der Zylinderblöcke Ila und 116 gesammelt wird und welches aus den Auslaßkammern 24, 25 der beiden Zylinderköpfe 20 bzw. 21 kommt, in die Kühlanlage eines Fahrzeugs zurückfließen kann.

Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist die Taumelscheibenkammer 17 von dem ölsumpf 16 durch die unteren Trennwände 17c und YId getrennt, welche einteilig mit den Zylinderblöcken Ua bzw. 116 ausgebildet sind. Die unteren Trennwände 17c und Md sind mit Auslaßöffnungen 50 bzw. 51 versehen, durch welche das Kältemittel und die ölpartikel aus der Taumelscheibenkammci 17 in den ölsumpf 16 fließen können. Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle der beiden Auslaßöffnungen 50, 51 eine einzige Auslaßöffnung in der Unterseite der Trennwände 17c und \7d vorgesehen sein können. Das aus den Auslaßöffnungen 50 und 51 ausströmende Kältemittel wird den Zusat7ränmen 2fi.

27 in den beiden Zylinderköpfen 20 bzw. 21 zugeführt, nachdem es den Ölsumpf 16 passiert hat. Das Kältemittel strömt dabei durch die Kanäle 19a, 196 der Ventilplatte 18a bzw. 186. Das Kältemittel wird dann zusammen mit dem Anteil des Kältmittels, welcher in die Saugkammern 22, 23 eingeleitet wird, nach der Abscheidung des Öls durch die Saugöffnungen 52 in die Zylinderbohrungen 13 eingesaugt, wo es komprimiert wird.

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, in die Ansaugkanäle 43, 44 der Zylinderblöcke 11a bzw. lit) durch die Einlaßöffnungen 41, 42 angesaugt. Der größte Teil des Kältemittels und der ölpartikel trifft dabei auf die Wände 17a und 176des Taumelplattengehäuses 17 auf, und die Strömung wird in zwei entgegengesetzte Richtungen aufgespalten, die in die Abscheidekammern 14a bzw. 146 gerichtet sind. Der verbleibende kleinere Teil des Kältemittels fließt aufgrund der Trägheit in die Taumelscheibenkammer 17, und zwar durch die Durchbrüche 45 und 46 in den Wänden 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, 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 durch die oben erwähnten Öffnungen 50 und 51 in den Ölsumpf 16 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 Kammer 14a und 146. Der umgelenkte Kältemittelstrom, welcher immer noch ölpartikel enthält, gelangt in die Abscheidekammer 14a, 146, die einen größeren Querschnitt besitzen als die Ansaugkanäle 43, 44, was zur Folge hat, daß die relativ schweren öipartikei nunmehr unter dem Einfluß der Schwerkraft aus der mit langsamer Geschwindigkeit fließenden Strömung herausfallen. Die schweren ölpartikel treffen auf die untere Fläche der Abs ^eidekammern 14a und 146 auf. Das gesamte, auf diese Weise vor dem Zylinderblock 11a abgeschiedene Öl tritt in den Zusatzraum 26 ein, welcher durch die Trennwand 206 begrenzt wird, und gelangt von dort durch die öffnung 30a der Ventilplatte 18a zu dem Dichtungselement 40 und schmiert dieses. Das Öl aus dem Zusatzraum 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 den Kanal 3f-a gelaufen ist Was den hinteren Zylinderblock 11 anbelangt, so tritt das gesamte abgeschiedene öl durch die öffnung 306 der Ventilplatte 186 in den Zusatzraum 27 ein und schmiert das Nadellager 32, nachdem es die Mittelöffnung der Ventilplatte 186 passiert hat. Anschließend schmiert das öl wieder das Drucklager 376 nachdem es den Kanal 396 passiert hat.

Bei dem betrachteten Kompressor werden die Saugkammern und Zusatzräume 22, 23, 26, 27 des vorderen und des hinteren Zylinderkopfes 20 bzw. 21 während des Betriebes des Kompressors infolge der

ίο Pumpwirkung der Kolben 34 auf einem verringerten Druck gehalten. Das durch die Durchbrüche 45,46 in die Taumelscheibenkammer 17 einströmende Kältemittel wird folglich durch die öffnungen 50 und 51 in den unteren Trennwänden 17c und YId in die Zusatzräume 26 und 27 gesaugt. Anschließend gelangt das Kältemittel durch die Kanäle 19a und 196 der Ventilplatter. !8s und 186 in die Zylinderbohrungen 13, wie dies in Fig.4 durch Pfeile B angedeutet ist, so daß das Kältemittel in den Zylinderbohrungen 13 komprimiert werden kann.

Während des Betriebes des Kompressors sind also zwei Kältemittelkanäle vorhanden, die in entgegengesetzten Richtungen von der Taumelscheibenkammer 17 ausgehen, und die öffnungen 50, 51, den ölsumpf 16, die Kanäle 19a, 196 und die Zusatzräume 26, 27 umfassen.

Diese beiden Kältemittelkanäle sind natürlich zusätzlich zu den Kältemittelkanälen vorhanden, welche durch die Ansaugkanäle 43, 44 die Abscheidekammern 14a, 146 und die Saugkammern 22,23 gebildet werden. Die Pfeile A in F i g. 4 deuten an, daß das Kältemittel, welches über die Hauptkanäle ankommt, in die Zylinderbohrungen 13 eintritt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß unter hohem Druck stehendes Kältemittel, welches infolge von Undichtigkeiten aus den Zylinderbohrungen 13 in die Taumelscheibenkammer 17 strömt, während des Betriebes des Kompressors ebenfalls durch die öffnungen 50, 51, den ölsumpf 16 und die Kanäle 19a, 196 in die Zusatzräume 26, 27 strömt, und dabei mit zur Ausbildung der zusätzlichen neuen Kältemittelströmungen beiträgt. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die unter hohem Druck stehenden Kältemittelleckströme sehr wirksam zur Verteilung des abgeschiedenen Öls aus den Zusatzräumen 26, 27 in die Zylinderbohrungen 13 beitragen, da diese Leckströme das Öl in die Zylinderbohrungen 13 mitreißen, wenn sie in diese eintreten.

Wie dies vorstehend für eine bevorzugte Ausführungsform eines Kompressors gemäß der Erfindung ausführlich erläutert wurde, ist dieser so konstruiert, daß ein Teil der ölpartikel, welche in dem Kältemittel suspendiert sind, welches aus der Klimaanlage eines Fahrzeugs zurückgeführt wird, direkt in die Taumelscheibenkarnrner eingeleitet wird. Die öipartikc! irr. Kältemittel können somit den Kugellagern und den Schuhen, welche die Taumelscheibe und die Kolben miteinander verbinden, direkt zugeführt werden, wodurch der Verschleiß wirksam verringert wird, was besonders dann günstig ist, wenn ein Kompressor keine Pumpeinrichtungen zum Verteilen des Öles besitzt. Ferner ist zu beachten, daß die ölpartikel, welche in die Taumelscheibenkammer 17 eintreten, eine niedrige Temperatur und eine hohe Viskosität besitzten, da sie unmittelbar von den Einlaßöffnungen 41 und 42 und durch die Durchbrüche 45 und 46 gelangen.

Die beschriebene Konstruktion führt ferner dazu, daß dann, wenn der Kompressor stillgesetzt wird, die Kanäle 19a und 196 an den Innenseiten der Ventilplatten 18a bzw. 186 sowie die Trennwände 206 und 216 der Zylinderköpfe 20 bzw. 21 als ölführungen dienen, oO daß

das in den Abscheidekammern 14a und 146 gesammelte öl in den ölsumpf 16 des zusammengesetzten Zylinderblocks fließen kann.

Der in F i g. 6 dargestellte Kompressor unterscheidet sich von dem zuvor betrachteten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, daß nur eine einzige Einlaßöffnung 61 zum Einleiten des Kältemittels mit den ölpartikeln aus der Klimaanlage des Fahrzeuges in den Zylinderblock des Kompressors vorgesehen ist und daß ferner nur ein einziger Durchbruch vorgesehen ist, um einen Teil der die suspendierten ölpartikel tragenden Kältemittelströ-

mung der Taumelscheibenkammer 17 zuzuführen. Der Durchbruch ist wieder in der Wandung der Taumelscheibenkammer 17 vorgesehen. Des weiteren stehen bei dem Kompressor gemäß F i g. 6 die Abscheidekammern 14a und 146 miteinander in Verbindung. Die übrigen Teile des Kompressors entsprechen denen bei dem zuvor betrachteten Ausführungsbeispiel und sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Man sieht, daß auch die Konstruktion gemäß F i g. 6 zu den

ίο gleichen vorteilhaften Schmierwirkungen führt, die die Kontruktion gemäß F i g. 1 bis 5 aufweist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Taumeischeibenkompressor mit

   a) einer im Zylinderblock horizontal gelagerten Welle, die eine Taumelscheibe trägt zum Antrieb beidseits der Taumelscheibe in Zylinderbohrungen geführter Kolben,

   b) einer im Mittelteil des Zylinderblockes gebildeten Taumelscheibenkammer, an deren Seitenwänden sich die Taumelscheibe über Axiallager abstützt, wobei die Wellenlager mit je einem Axiallager in Schmiermittel verbindung stehen,

   c) einem ölsumpf im unteren Bereich des Zylinderblockes, der mit der Taumelscheibenkammer über eine öffnung verbunden ist,

   d) einem Kältemitteleinlaß, der jeweils mit im Zylinderblock gebildeten Abscheidekammern für mitgeführte öitröpfchen in Verbindung steht, wobei das Kältemittel über eine öffnung in den zu beiden Seiten des Zylinderblockes angeordneten Ventilplatten in eine Saugkammer in den Zylinderdeckeln zu den Saugöffnungen der Einlaßventile der Zylinder geführt wird,

   e) einem durch eine Trennwand im Bereich des jeweiligen Wellenlagers in den Zylinderdeckeln gebildeten Zusatzraum, der über einen Durchgang in den Ventilplatten mit je einer der Abscheidekammern und einen Durchgang mit dem ölsumpf verbunden ist,