DE2704729A1

DE2704729A1 - Kompressor

Info

Publication number: DE2704729A1
Application number: DE19772704729
Authority: DE
Inventors: Frederic Henry Abendschein; John Saxon Ivey; Richard Warren Roberts; Dwight L Tothero
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1977-08-11
Also published as: AU511776B2; GB1533212A; FR2362285B1; DE2759764C2; JPS5296407A; US4073603A; FR2362285A1; AU2147177A; MX143851A; JPS5926793B2; CA1067468A

Description

Kompressor

Die Erfindung betrifft einen Kompressor nach dem Oberbegriff des 'Anspruchs 1.

¹Im US-Patent 3 861 829 ist ein Kompressor mit Schwenkplatte beschrieben, bei dem ein geregelter, unter dem Kolben liegender Gasdruck zur Veränderung der Neigung der Schwenkplatte verwendet wird. Diese wird von einem Universalgelenk gehalten. Die vorliegende Erfindung ist insofern eine Verbesserung dieses bekannten Kompressors, als der Antriebsmechanismus so umkontruiert wurde, daß die !Belastungen bestimmter kritischer Elemente verringert wurden, z.B. !des SchwenkgestSnges. Gleichzeitig wurde die Einheit vereinfacht, wodurch sie kompakter und leichter zusammenzubauen wurde.

Das US-Patent 3 552 886 zeigt ein Kugellager, welches die Anordnung aus Antriebsplatte/Schwenkplatte trägt.

Die US-Patente 2 98o o25 und 2964 234 zeigen beide das Konzept, die Schwenkplatte an einen Punkt zu schwenken, der sich in Abstand von der Antriebsachse befindet. Dadurch wird ein im wesentlichen konstantes Freivolumen aufrecht erhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter vernünftigen Ko-

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¹sten eine verläßliche Einheit mit variabler Kapazität zu schaf-I fen. Eine bessere Befestigung von Schwenkplatte und Antriebsplatte sollen die übertragung von Drehmomenten unabhängig von dem Schwenkr gestänge ermöglichen, welches das Antriebsteil mit der Antriebsplat;-te verbindet.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, einer

bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine Rückansicht, wobei Teile des Kopfes und

der Ventilplatte weggebrochen sind; Fig. 3 eine Ansicht in der Ebene der Linie 3-3 von FLq.

1, wobei das Steuerventil entfernt ist; Fig. 4 eine Ansicht in der Ebene der Linie 4-4 von

Fig. 1; Fig. 5 einen Querschnitt gemäß Linie 5-5 von Fig. 1;

Fig. 6 einen Querschnitt gemäß Linie 6-6 von Fig. 2; j

i Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Linie 7-7 von Fig. 2;

Fig. 8 einen Querschnitt gemäß Linie 8-8 von Fig. 1; Fig. 9 eine Ansicht der Unterseite der Kopfanordnung;

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I Fig. Io einen Querschnitt gemäß Linie lo-lo von Fig. 9;

iFig. 11 einen Teilquerschnitt gemäß Linie 11-11 von

ι Fig. 9;

Fig. 12 einen Teilquerschnitt gemäß Linie 12-12 von

Fig. 9;

Fig. 13 die Detailansicht der Ansaug- und Ausstoßventil

anordnung, von unterhalb der Ventilplatte aus gesehen ;

Fig. 14 die Draufsicht auf die Ventilplatte;

Fig. 15 einen Querschnitt durch die Ventilplatte ge

mäß Linie 15-15 von Fig. 14;

Fig. 16 eine Draufsicht auf den Zylinderblock, in Rich

tung von der Ventilplatte weg gesehen;

Fig. 17 einen Querschnitt gemäß Linie 17-17 von Fig.16;

Fig. 18 ^ie Draufsicht auf die Antriebsplattenanordnung;

Fig. 19 einen Querschnitt durch die Antriebsplattenanordnung gemäß Linie 19-19 von Fig. 18; !Fig. 2o eine Ansicht der Gelenkkugel;

Fig. 21 die perspektivische Ansicht der Antriebsplatten

anordnung, wobei die Gelenkkugel in verschiedenen Stellungen vor dem Zusammenbau dargestellt ist;

Fig. 22 einen detaillierten Querschnitt durch die Unter

brecheranordnungfür die Schmiermittelströmung.

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Zu Beschreibungszwecken sei angenommen, daß der Kompressor in j

eine Mehrzahl von Unteranordnungen aufgeteilt werden kann. Die mechanischen Teile befinden sich alle innerhalb eines Gehäuses A, das einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist. , Das Gehäuse ist mit kontinuierlichen Seitenwänden und einander '

gegenüberliegenden offenen Enden versehen. Hier werden die Arbeite,-teile aufgenommen. Die anderen größeren Unteranordnungen enthalte^ einen Zylinderblock B, eine Schwenkplatte C, eine Antriebsplatte _: D, eine Kopfanordnung E, die Kolben und die zugehörigen Verbin- I dungsstangen F, eine Steuereinheit G für die Kapazität, eine Antriebswellenanordnung H und die Ventilplatte J.

Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, die einen Querschnitt dar- I stellt, ist der Zylinderblock B mit einer Mehrzahl von in Abstand; befindlichen Zylindern Io versehen. Die Achsen der Zylinder verlaufen parallel zur Achse der Antriebswelle. Es versteht sich, daß diese Zylinder auch entlang nicht paralleler Achsen angeordnet werden können, ohne daß dadurch von den Grundzügen der Erfindung abgewichen würde. Ausserdem sind 5 Zylinder dargestellt; die tatsächliche Anzahl liegt jedoch im Ermessen des Konstrukteurs. Allerdings gibt es offensichtlich eine praktische obere Grenze. Der Betrieb der dargestellten Bauweise erfordert mindestens drei j Zylinder, da die Steuerung der Schwenkplattenstellung von den Balancekräften abhängt, die sich aus der Geometrie des Schwenk-Punktes der Schwenkplatte, bezogen auf die Antriebsachse, ergeben4

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- 8 I Der Zylinderblock B enthält außerdem eine mittig angebrachte Axial-

|bohrung 12 (links in Fig. 1 gezeigt), die einen Teil des Schmierjmittelverteilungssystems bildet. Dieses wird unten näher beschriejben. Außerdem gibt es eine Gegenbohrung 14, welche das rückwärtige Radiallager 16 aufnimmt. Dieses ist als Nadel- bzw. Rollenlager dargestellt. Das Radiallager 16 trägt das rückwärtige Ende der Antriebswelle 18. Die Ausdrücke "vorne", "hinten" bzw. "rückwärtig" usw. sind natürlich willkürlich. In dieser Beschreibung ist die ■Vorderseite des Kompressors der rechte Abschnitt vonFig. 1; die ; j Rückseite des Kompressors ist der linke Abschnitt von Fig. 1.

I Die Antriebswelle 18 ist an ihrem vorderen Ende durch ein vorderes

Radiallager 2o gehalten. Das Gehäuse A ist mit einer mittleren

Axialbohrung 22 versehen, welche das vordere Radiallager 2o aufnimmt, sowie mit einer Gegenbohrung 24. Diese bildet einen Hohlraum 25, in der eine Dichtungsanordnung 26 und das kleine Schub-Ilager 28 untergebracht werden. Das rechte Ende (in Sicht von Fig. 1) des Gehäuses ist durch eine Dichtungsplatte 3o abgeschlossen, die durch mehrere Maschinenschrauben 31 befestigt ist. Diese sind in den Ringabschnitt 32 eingeschraubt, welcher den Hohlraum 25 am rechten Ende des Gehäuses umgibt.

Die Antriebswelle 18 besitzt einen mittleren Axialkanal 34, welcher mit einer Mehrzahl radialer Kanäle 35,36,37 in Verbindung steht. Diese werden zur Zulieferung von Schmieröl zur Antriebsplatte D, zum vorderen Radiallager 2o, den Schublagern und anderen

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kritischen Teilen verwendet. Außerdem befindet sich ein geneigter ·

j Kanal 38 Im rechten Ende des Gehäuses, der einen Schmierölweg und !

eine Strömungsmittelkommunikation zwischen dem Inneren des Gehäuses

und dem Dichtungshohlraum 25 herstellt. Das Innere ist durch die i Bezugszahl 4o gekennzeichnet und wird hier manchmal als "Kurbel- , gehäuse" bezeichnet. Das Kurbelgehäuse ist vollständig abgedichtet}, wenn man von den Abständen zwischen den Kolben und den Zylinderwänden und den Kanälen für die ölströmung durch die Antriebswelle zu den Lagern usw. absieht. Die Dichtungsanordnung 26 am rechten ' Ende der Antriebswelle ist strömungsmitteldicht; sie ist so gebaut;, daß die Dichtwirkung verstärkt wird, wenn der Druck innerhalb des ■

j Kurbelgehäuses ansteigt, der auf die Dichtung und den Lagerhohl- ι

j raum durch den Kanal 38 übermittelt wird. Der Dichtkontakt erfolgt} zwischen dem umlaufenden Dichtelement 46 und der Innenfläche der Dichtungsplatte 3o.

Die Antriebswelle wird über eine Riemenscheibe 48 angetrieben, ί die im wesentlichen glockenförmig ausgebildet ist. Sie ist mit : Berührflanschen 5o für einen V-Riemen versehen. Die Riemens chei-< be ist bei 52 am sich verjüngenden Abschnitt 5 3 der Antriebswelle i 18 verkeilt und wird an ihrem Ende durch eine Maschinenschraube 54 gesichert. Der beschriebene Kompressor wird zwar über eine Riei

menscheibe angetrieben, da das Hauptanwendungsgebiet des Kompres- :

i sors in Klimaanlagen für Automobile liegt, die von dem Antriebs- !

riemen für Zusatzaggregate betrieben werden. Es versteht sich jedoch, daß jeder geeignete Antrieb verwendet werden kann.

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I Die Anordnung F von Kolben und Verbindungsstangen enthält Kolben

I 56, die mit der Schwenkplatte C über Verbindungsstangen 60 verbun- ! den sind. Jede Verbindungsstange besitzt kugelförmige, vergrößerte 'Abschnitte 61,6 2 an den gegenüberliegenden Enden. Diese können !sich in Sockeln befinden, die in den Kolben bzw. in der Schwenkplatte ausgebildet sind. In Fig. 1 ist das jeweils linke Ende 61 der Verbindungsstangen an der Unterseite der Kolben befestigt und wird von einem komplementär geformten Sockel 64 aufgenommen, der ¹ in einem verdickten Abschnitt 65 in der Mitte des Kolbens 56 ausgebildet ist. Das gegenüberliegende kugelförmige Ende 60 der Verbindungsstange wird von einem komplementären Sockel 66 aufgenommen, der in der Schwenkplatte C ausgebildet ist. Durch diese Anordnung ergibt sich eine ganze Anzahl von Freiheitsgraden in allen Richtungen zwischen den entsprechenden Enden der Verbindungsstangen, sowohl am Kolben als auch an der Schwenkplatte.

Die Schwenkplatte C ist drehbar auf der Antriebsplattenanordnung D (vgl. Fig. 18-21) gelagert. Diese enthält einen Ringflansch 67, der sich radial von der Antriebswellenachse weg erstreckt, sowie !einen axialen Nabenabschnitt 68, der hohl ist und mit einer inneren !Kugelfläche 7o ausgebildet ist. Hier wird das Hauptlagerteil für die Schwenkplatte und die Antriebsplatte aufgenommen, das hier i
als Gelenkkugel 72 bezeichnet wird. Die Gelenkkugel 72 besitzt

leine Bohrung 69 für die Antriebswelle 18, einander gegenüberlie- ;gende Kugelflächen 71 und einander gegenüberliegende Zylinderflächen 73. Hierdurch kann die Gelenkkugel in den Nabenabschnitt 68 wie in Fig. 21 gezeigt, eingesetzt werden.

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Die Schwenkplatte C läßt sich mittels dreier Lagersätze relativ |

i zur umlaufenden Antriebsplattenanordnung D verdrehen: Mittels des

Unteren Schublagers 74 für die Schwenkplatte, dem vorderen Schub- i

i lager 76 und dem radialen Lager 78. Die innere Lauffläche des !

Radiallagers 78 ist auf dem Außendurchmesser 8o des axialen Nabenabschnitts 68 der Antriebsplattenanordnung angebracht. Auf die-*

se Weise kann die Antriebsplatte, die als Nockenmechanismus wirkt,; gegenüber der Schwenkplatte 3 umlaufen. Um die Anordnung unter dynamischen Bedingungen auszubalancieren, ist ein Ausgleichsgewichtsring 81 beträchtlicher Masse an der Nase des Nabenabschnitts' 68 durch einen Haltering 85 befestigt. Die Drehbewegung der Schwenjk platte C wird durch ein verankern-des Kugelelement 82 und damit zusammenwirkenden Gleitführungen 8 3 verhindert. Wenn sich der Kompressor im Hub befindet, gleitet die Verankerungskugel innerhalb einer U-förmigen Spur 84 vorwärts und rückwärts, die am unteren Abschnitt des Zylinderblocks B in den Schlitzen 86,87 befestigt ist (vgl. Fig. 3 und 5).

Die Antriebswellenanordnung mit Platte H, die an der Antriebswelle befestigt ist und sich mit dieser dreht, ist aus zwei Stanz teilen hergestellt. Das erste (bei 9o gezeigt) besitzt von der Oberflächje

91 an der Innenseite des Gehäuses aufgrund eines großen Schublagers

92 einen Abstand. Ein zweiter Abschnitt 94, der bezüglich der Antriebswelle geneigt ist (und zwar unter demselben Winkel, wie die maximale Neigung, die bei maximalem Hub des Kompressors vorgesehen! ist), ist an der Antriebswelle 18, z.B. durch Schweißen befestigt,

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sowie dort, wo er in Berührung mit dem ersten Stanzstück 9o steht. Die beiden Stanzteile sind oben über zwei in Abstand befindliche, nach rückwärts verlaufende Flansche 96,98 (vgl. Fig. 8) verbunden. Diese tragen Verbindungsglieder Ioo,lo2, welche die Antriebsplattepanordnung D mit der Antriebswellenanordnung H verbinden.

Der verbesserte Mechanismus, mit dem die Antriebsplatte D zur Schwenkbewegung, bezogen auf die Antriebsachse und die Antriebs-

I Wellenanordnung H angebracht wird, bildet einen wesentlichen Aspekjt der vorliegenden Erfindung. Diese Anordnung eliminiert praktisch ! das gesamte Drehmoment, das über die Verbindungsglieder Ioo,lo2 ausgeübt wird. Diese Verbindungsglieder sind aufgrund ihrer ver- ; hältnismäßig geringen Größe als Antriebsübertragungselemente nicht: geeignet. Wie am besten aus den Fig. 4 und 8 hervorgeht, sind die

Flansche 96,98 mit dem vorderen Ende der Verbindungsglieder ]oo,lo2

I durch einen Zapfen Io4 verbunden. Das entgegengesetzte Ende von jedem Verbindungsglied ist mittels eines Zapfens Ho an einer großen öse Io6 befestigt, die aus der Vorderseite der Antriebsplatte

D hervorragt. Da die Verbindungsglieder Ioo,lo2 jeweils mit gegen-!

i überliegenden Flächen in Berührung mit der use Io6 an der Antriebs(-

platte und den Flanschen 96,98 an der Verbindungsplattenanordnung stehen, wird das Drehmoment von den Flanschen 96,98 zur öse Io6 an der Antriebsplate übertragen, ohne daß Verbindungsglieder Ioo,lo2 erzeugt würde.

ι an der Antriebsplate übertragen, ohne daß ein Biegemoment auf die

Wenn dies auch kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, so be-

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steht doch ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Kompressors darin, daß keine ölpumpe benötigt wird. Die Schmierung erfolgt durch Ausnutzen des Ausstoßgasdruckes als Antriebskraft, welche das öl zu den verschiedenen Lagern und Dichtungsanordnungen zirkuliert, die zur korrekten Funktion eine gewisse Schmierung benötigen. Das öl wird durch einen hohlen Zapfen 112 zirkuliert, der in der Mittelbohrung 12 im Zylinderblock B aufgenommen ist. Der Zapfen 112 erstreckt sich durch die Ventilplatte J und dient dazu, die Ventilplatte und den Kopf sowie die verschiedenen Dichtungsscheiben,bezogen auf den Zylinderblock, genau zu positionieren. Aus dem Kanal 114 im Zapfen 112 strömt das öl durch eine Unterbrecheranordnung 116, die einen stationären Abschnitt 118 und einen umlaufenden Abschnitt 12o enthält. Wie am besten in Fig. 22 zu erkennen ist, wird bei Drehung des Elementes 12o der Kanal 122 im stationären Abschnitt mit Unterbrechungen mit dem Kanal 124 im umlaufenden Abschnitt verbunden. Das öl kann während der Zeit strömen, in der die beiden Kanäle aufeinander ausgerichtet sind. Dieses System regelt den ölfluß beim Durchtritt durch die Axialbohrung 34 durch die Antriebswelle 18 und dann durch die radialen Kanäle 35,36,37 zu den vorderen Lagern und der Dichtungsanordnung. Ohne den Unterbrecher würde der Rückführungskanal für das öl eine ungeregelte Strömung des AusstoB-gases in das Kurbelgehäuse zulassen. Dieses würde die Schwenkplatte in die Stellung geringsten Hubes bewegen und eine effektive Steuerung der Verschiebung unmöglich machen.

Wie weiter unten genauer beschrieben wird, enthält das Steuer-

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system G für die Kapazität ein Ventilteil, welches den im Kurbelgehäuse 4o aufrecht erhaltenen Druck regelt. Damit wird der Neigungswinkel der Schwenkplatte und der Antriebsplattenanordnungen j gesteuert. Der Kühlmitteldampf strömt an den Kolbenringen vorbei ^; und hält einen bestimmten Druck im Kurbelgehäuse aufrecht. Hoher ^;

Kurbelgehäusedruck wirkt auf die Unterseite der Kolben, da der

i Schwenkpunkt einen Abstand von der Achse der Antriebswelle befin- ' det, und bewegt die Antriebsplatte und die Schwenkplatte in die j vertikale Stellung, was Hub und Kapazität verringert. Umgekehrt ' führt eine Verringerung des Kurbelgehäusedrucks dazu,daß sich ■

Schwenkplatte und Antriebsplattenanordnungen in eine mehr geneigte: Stellung bewegen, wodurch Hub und Kapazität erhöht werden.

Man läßt sich die Schwenkplatte niemals vollständig in die Nullhub-Stellung bewegen. Sonst würde nämlich kein Dampf in die Gasarbeitsräume zugelassen; es gäbe somit nichts, wogegen die Kolben reagieren und die Schwenkplatte in die geneigte Stellung drücken könnten. Um den notwendigen minimalen Hub sicherzustellen, ist ein Anschlagzapfen 13o in der Antriebsplatte 68 angebracht. Der Anschlagzapfen kommt an einem Punkt mit der Antriebswelle in Berührung, bei dem immer ein Hub von minimal 1-2 % aufrecht erhalten wird.

Wie am besten in Fig. 9 und Io zu erkennen ist, die eine Ansicht der Unterseite des Kopfes E bzw. einen Querschnitt darstellen, ! ist dessen Umfang durch eine nach unten verlaufende Schürze 14o

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begrenzt, welche gegen eine ähnlich geformte Dichtscheibe (nicht gezeigt) zwischen dem Kopf und der Ventilplatte J zu sitzen kommt, ösen 141 dienen zur Befestigung des Kopfes am Gehäuse und verlaufen vom Rand nach außen. Innerhalb von der Schürze befindet sich eine im wesentlichen fünfeckige Rippe 142 mit einer Reihe von ösen 144, durch welche die Kopfschrauben 146 verlaufen. Ein ü-förmiger Abschnitt 14 3 bildet eine Sammelstelle bzw. einen Sumpf für das öl, das von dem Ausstoßgas abgetrennt wird. Ein mittlerer Vorsprung 148 nimmt den hohlen Zapfen 112 (Fig. 1) auf. Außerdem ist ein im wesentlichen kreisförmiger Vorsprung 15o vorgesehen, der eine Seitenwand der Schürze und der Rippe 14 2 überbrückt und ein Gehäus für ein Solenoidventil 22o bildet, welches sich in der Bohrung befindet. Es sollte an dieser Stelle angemerkt werden, daß die innere Rippe 14 2 den Ausstoß- oder Hochdruckabschnitt 145 vom Ansaug- oder Niedrigdruckabschnitt 147 trennt. Das Ansauggas wird durch die Öffnung 156 in das äußere Gebiet zwischen der Umfangswand 14o und der inneren Wand 142 eingelassen; das Ausstoßgas strömt durch die Ausstoßöffnung 158 nach außen, wie oben links am Innenabschnit(t, der von der Rippe 14 2 begrenzt wird, angebracht ist. Vergleiche auch die Fig. 2,6 und 7. Eine öffnung 159 für ein herkömmliches Druckentlastungsventil befindet sich in der Hochdruckzone. An der Außenfläche des Kopfes sind die äußeren Anschlüsse für die Ansaug- und die Ausstoßleitungen. Wie in den Fig. 2 und 6 gezeigt ist, ist eine Montageplatte 153 am Kopf bei 154 angeschraubt. Aus der Montageplatte ragen mit Gewinde versehene Anschlußfittings 149, 151 für die Ansaug- und Ausstoßleitungen heraus. Das Hochdruck-

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entlastungsventil 157 (Fig. 7) verläuft durch die Öffnung 159 in das Hochdruckplenum. Wenn der Kompressor zur KlimatMerung oder Kühlung verwendet wird, führt die Ausstoßleitung in Strömungsrichtung zu einem Kondensor, einer Expansionsvorrichtung, einem Verdampfer und der Ansaugleitung.

Der Kopf besitzt eine Reihe von nach innen ragenden Augen 16o, die einen öltrennschirm 162 tragen(vgl. Fig. 1,6,7). Dieser besteht aus sieb- oder rasterartigem Material und befindet sich zwischen der Ventilplatte 114 und dem Kopf in der Hochdruckzone. Ein wesentlicher Teil des Schmieröls trifft auf den Schirm, wenn es in die durch die Rippe 142 begrenzte Ausstoßzone strömt. Es wird durch die Schwerkraft in eine taschenförmige Zone 164 abgezogen, die vom Wandabschnitt 14 3 gebildet wird. Diese Zone ist zwar in Fig. 9 an der Vieruhrstellung gezeigt, befindet sich aber tatsächlich am untersten Punkt innerhalb der Rippe 142, wenn der Kompressor richtig ausgerichtet ist. Wie am besten aus Fig. 12 hervorgeht, welche einen Querschnitt gemäß Linie 12-12 von Fig. 9 zeigt , gibt es eine Bohrung 166, die mit dem unteren Abschnitt der ölsammeltasche 164 kommuniziert. Außerdem ist eine niedrige Nut 168 (vgl. auch Fig. 11) in einer Rippe 172 ausgebildet, die von der Tasche 164 zum Vorsprung 148 verläuft, durch welchen sich der hohle Zapfen erstreckt. Die Nut 168 bildet einen Kanal für das Schmieröl, das von der Tasche 164 zu einem halbmondförmigen Abschnitt 174 führt, der in die Innenwand des mittleren Vorsprungs 148 eingearbeitet ist. Von dort strömt es in

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eine kleine Kammer 176 (Fig. 1) in der Nähe des Zapfens 112, dann ' durch die Bohrung 114 zum Raum 118 zwischen den Zapfen und dem stationären Unterbrecherelement 118. Das letztere ist innerhalb einer Gegenbohrung befestigt und wird durch das Federelement axial nach rechts gegen die Paßfläche des umlaufenden Unterbrecherelementes 12o gedrückt. Wie am besten aus Fig. 22 zu erkennen ist, besitzen diese Elemente die Kanäle 122, 124, die auf demselben Radius von der Antriebsachse aus liegen. Wenn der Kanal 124 im umlaufenden Unterbrecherelement 12o in Deckung mit dem Kanal im stationären Element 118 gelangt, strömt eine kleine ölmenge zur Axialbohrung 34 in der Antriebswelle 18 und danach durch die Reihe radialer Öffnungen in der Antriebswelle, wie zuvor beschrieben.

Die Bauweise der Ventilplatte J und der zugehörigen Ansaug- und Ausstoßventile ist am besten in den Fig. 2,13,14,15 zu erkennen. Die Ventilplatte in Fig. 14 besitzt eine Reihe von Ausstoßöffnungen 19o, die mit der Ausstoßzone 145 kommunizieren. Diese ist durch die innere Rippe 142 des Kopfes begrenzt. Eine Reihe von Ansaugöffnungen 192 befindet sich in radialem Abstand außerhalb der Ausstoßöffnungen und kommuniziert mit der Ansaugzone 147. Reed- oder Klappen-Ausstoßventile 194 sind an der Oberfläche der Ventilplatte mit Nieten 196 befestigt, die außerdem die Ansaugventile 198 an der Unterseite der Ventilplatte halten. i

Da die Nieten durch Löcher 199 unter die untere Fläche der Ventil-i platte verlaufen, ist eine Mehrzahl von Vertiefungen 2oo in der '

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oberen Fläche des Zylinderblockes zu deren Unterbringung ausgebildet. Die Ansaugventile 198 (Fig. 13), deren gekrümmter Abschnitt 2o2 über den Ansaugöffnungen 192 an der unteren Fläche der Ventil-

platte liegt, enthalten eine große, längliche Öffnung 2o4 in der Mitte, wodurch Gas zur Ausstoßöffnung 19o strömen kann. Die Ausstoßventile sind mit einzelnen Ventilanschlägen 2o6 (Fig. 1) ausgestattet, die den Aufwärtsweg der Ventile begrenzen.

Die Ventilplatte in Fig. 14 ist außerdem mit einer kleinen, nierenförmigen Öffnung 2o8 versehen, mit einer Öffnung 21o, die direkt darunterliegt, sowie einer weiteren Öffnung 212 links von der Öffnung 21o (Fig. 14,15). Diese Öffnungen bilden einen Teil eines Gasströmungsweges, der mit der Funktion des Steuerventils G für die Kapazität zusammenhängt. Die Details dieser Anordnung werden hiernach beschrieben.

Der Zylinderblock besitzt, wie am besten in den Fig. 16,17 zu erkennen ist, eine Anzahl konvexer Erhebungen 214, welche die bearbeitete Innenfläche 216 des Gehäuses A berühren. Die fünf Zylinder Io besitzen voneinander in radialer und in Umfangsrichtung gleichen Abstand. Ein Kanal 218 verläuft parallel zur Zylinderachse durch den Zylinderblock und ist auf die nierenförmige Öffnung 2o8 in

der Ventilplatte ausgerichtet. Dieser Kanal überträgt den Druck, der innerhalb des Kurbelgehäuses 4o besteht, durch die Ventilplatte in eine Zone, die sich auf einer Seite der Steueröffnung 21o in der Ventilplatte J befindet. Er kann durch das Solenoidventil 22o (Fig. 5) geschlossen werden.

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Wie am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist, enthält das Solenoid- ;

ventil 22o ein Gehäuse 222, eine Spule 224 sowie eine Armatur 226.1 Die Armatur ist mit einem Ventilteil 228 verbunden, das sich in j der mittleren Zone eines Diaphragmas 23o befindet. Wenn die Spule bestromt wird, bewegt sich die Armatur nach links, zieht dabei das Ventilteil und deckt die Steueröffnung 2Io auf. Wenn die Spule abgeschaltet wird, drückt das Diaphragma das Ventilteil nach rechts und verschließt die öffnung 21o. Wenn das Solenoidventil offen ist, wird der Kurbelgehäusedruck durch den Kanal 218 und die öffnung 2o8 in eine Kreiskammer 232 zwischen dem Diaphragma und der oberen Fläche der Ventilplatte in Nähe der Steueröffnung 21o übertragen.

Ein auf Saugen ansprechendes Steuerventil 24ο steuert die Strömung vom Kurbelgehäuse zum Saughohlraum (wenn das Solenoidventil offen ist) . Es enthält einen abgedichteten, evakuierten Balg 242, , der durch die Feder 244 vorgespannt ist, sowie ein Ventilteil 246, welches gegen die Steueröffnung 21o anliegen kann. Saugdruck wird auf die Kammer 248, welche den Balg umgibt, in folgender Weise übertragen:

Dio Bohrung 25o im Zylinderblock B (welche das Saugdruck-Steuerventil 24o aufnimmt, vgl. Fig. 16) ist einer hinterschnittenen j Fläche 252 (Fig. 5,16,17) zugeordnet. Diese Fläche oder Zone bildet einen Gaskanal 25 3 zwischen der Ventilplatte und dem Block und erstreckt sich von der öffnung 212 in der Ventilplatte, die

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mit dessen distalem Abschnitt ausgerichtet ist, zur Kammer 248, welche den Balg 24 2 umgibt. Die Öffnung 212 wiederum ist auf das Ansaugplenum 147 im Kopf ausgerichtet und befindet sich an einem Punkt unmittelbar links von der Bohrung 152, der durch den Stern in Fig. 9 sowie durch die Bezugszahl 254 gekennzeichnet ist.

j Das Hochdruck-Kurbelgehäusegas strömt somit längs des folgenden ·

Weges: Vom Kurbelgehäuse 4o durch den Kanal 218, die Diaphragma- j Kammer 232, die Steueröffnung 21o, die Balgkammer 248, den Kanal 253, die Öffnung 212 und in das Saugplenum am Punkt 254.

Die Funktionsweise des beschriebenen Kompressors ist folgender- | maßen:

Es sei angenommen, daß anfänglich der Kompressor mit vollem Hub arbeitet, wie dies im wesentlichen in Fig. 1 dargestellt ist.

Wenn die Riemenscheibe 48 angetrieben wird, wird Drehmoment auf die Antriebswelle 18 übertragen. Die Verbindungsplatte, die mit der Antriebswelle verbunden ist, dreht sich; die Flansche 96,98 übermitteln das Drehmoment über die Verbindungsglieder Ioo,lo2

ur Antriebsplatte, ohne daß ein Biegemoment auf die Verbindungsglieder ausgeübt würde. Wenn sich die Antriebsplatte dreht, wirkt ie als Nocken, welcher die Schwenkplatte auf einem Nutationsweg

reibt. Die Verankerungskugel 82 gleitet in der Spur 84 rückwärts und vorwärts, während sich die Kolben in den Zylindern Io hin- und erbewegen.

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Wie in dem erwähnten US-Patent 3 861 829 beschrieben, wird der Kurbelgehäusedruck, der durch an den Kolben vorbeiströmendes Gas erzeugtfrird, moduliert; dadurch wird der Winkel der Antriebsplatte und damit die Hublänge moduliert. Die Geometrie der Schwenkpunkte der Verbindungsglieder Ioo,lo2, bezogen auf die Antriebsachse, ist derart gewählt, daß eine Erhöhung des Kurbelgehäusedrucks gegen die Unterseite der Kolben wirkt. Die resultierende Kraft läßt die Schwenkplatte eine stärker vertikale Stellung einnehmen, wodurch Hublänge und Kapazität verringert werden. Umgekehrt läßt eine Verringerung des Kurbelgehäusedrucks das Gas in den Arbeitsräumen die Schwenkplatte in eine stärker geneigte Stellung bewegen, was HuUänge und Kapazität vergrößert.

Indem also der Kurbelgehäusedruck gesteuert wird, kann die Kapazität des Kompressors genau nach einer äußeren Variablen gesteuert werden; in diesem Fall handelt es sich dabei um den Saugdruck. Es sei nun angenommen, daß das Solenoidventil 22o offen ist und ein bestimmter Saugdruck vorliegt. Da dieser Saugdruck den Balg einhüllt, wie zuvor beschrieben, spricht die Stellung des Balgventilteiles auf den Saugdruck an. Wenn der Saugdruck ansteigen sollte, möglicherweise aufgrund einer Lastvergrößerung, kontrahiert der Balg und öffnet das Ventilteil 246. Hierdurch kann mehr Gas durch die Öffnung 2Io aus dem Kurbelgehäuse zur Saugseite strömen, was den Druck im Kurbelgehäuse verringert und die Hublänge vergrößert. Wenn der Saugdruck abfällt, was reduzierte Last andeutet, expandiert der Balg aufgrund der Wirkung

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der Feder 244 und verringert die Strömung durch die öffnung 21o aus dem Kurbelgehäuse zur Saugseite. Dies wiederum erhöht den Druck im Kurbelgehäuse, was die Hublänge und die Kapazität verringert. Das Solenoidventil ist im wesentlichen eine E in -A us -S te u-t erung. Wenn es nicht bestromt ist, schließt es die öffnung 2Io ' und läßt den Kurbelgehäusedruck ansteigen. Dadurch wird die Schwenk platte in die Minimalhubstellung gebracht. Der Anschlagzapfen läßt; die Nullhubstellung nicht zu. Es bleibt gerade genug Hin- und Her-¹ bewegung der Kolben, daß etwas Gas in die Arbeitsräume gelangt,

ι so daß eine gewisse ölströmung durch das System aufrecht erhalten |

wird und eine ausreichende Druckdifferenz am Kompressor beibehaltejn

i wird. So geht der Kompressor in den Hub, wenn das Solenoidventil '

i unter Strom gesetzt wird.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.) Kompressor mit einer Mehrzahl von Gasarbeitsräumen, die jeweils) einen Kolben aufweisen, der mit Ansaug- und Ausstoßöffnungen j zusammenwirkt und ein hierin befindliches Strömungsmittel komprimiert; mit einem Ansaugplenum und einem Ausstoßplenum, die mit den Ansaug- und Ausstoßöffnungen zusammenwirken; mit einer

Antriebswelle; einem Nockenmechanismus, der von der Antriebs- j welle angetrieben wird; mit einer Schwenkplatte, die von dem Nockenmechanismus auf einem Nutationsweg um die Antriebswellenachse bewegt wird; mit einer Verbindung zwischen der Schwenkplatte und den einzelnen Kolben, welche die Kolben hin- und herjbewegt; wobei die Hublänge eine Funktion des Winkels ist, unter dem die Schwenkplatte bezogen auf die Antriebswelle gehalten wird; mit einem Gehäuse, das ein im wesentlichen strömungsmitteldichtes Kurbelgehäuse bildet, welches die Kolben einschließt und das Strömungsmittel, welches aus den Gasarbeitsräumen an den Kolben vorbeigelangt, zurückhält, so daß der Strömungsmit- ! te !druck in dem Kurbelgehäuse auf die Unterseite von jedem KoI-'

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ben wirkt und eine Kraft erzeugt, welche die Schwenkplatte in eine Ebene drückt, die senkrecht auf der Achse der Antriebswelle steht,

gekennzeichnet durch einen Strömungsmittelkanal (218,2o8,21o, 252,253,212) vom Kurbelgehäuse (4o) zum Saugplenum (147); eine Druckregeleinrichtung, welche den Druck in dem Kurbelgehäuse (4o) steuert und ein Modulationsventil (24o) enthält, welches den Fluß des Strömungsmittels in dem Kurbelgehäuse (24o) zum Saugplenum (147) durch den Strömungsmittelkanal (218 ,2o8, 21o,252,253,212) regelt, sowie ein nichtmodulierendes Ventil (22o), welches die Strömung zwischen dem Kurbelgehäuse (4o) und dem Saugplenum (147) vollständig abstellt und eine Druckerhöhung in dem Kurbelgehäuse (4o) hervorruft und dabei die Schwenkplatte (C) in Richtung auf die Nullhubstellung bewegt.
2. Kompressor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anschlag (13o), der verhindert, daß die Schwenkplatte (C) vollständig in die Nullhubstellung bewegt wird, wodurch eine minimale Druckdifferenz zwischen Ansaug- und Ausstoßdruck aufrecht erhalten wird.
3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulations ventil (24o) ein durch einen Balg (24 2) betätigtes Ventil umfaßt, dass der Außenabschnitt des Balgs (24 2) auf den Saugdruck anspricht und den Fluß vom Kurbelgehäuse (4o) zum Saugplenum (147) erhöht, wenn der Saugdruck ansteigt, und den

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Fluß vom Kurbelgehäuse (4o) zum Saugplenum (147) entsprechend erniedrigt, wenn der Saugdruck abfällt.
4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmodulierende Ventil (22o) ein durch ein Solenoid (224) betätigtes Ventil umfaßt, welches die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Kurbelgehäuse (4o) und dem Saugplenum (147) vollständig unterbricht und dadurch eine Erhöhung des Strömungsmitteldruckes im Kurbelgehäuse (4o) hervorruft.

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