DE3343520A1

DE3343520A1 - Fluegelzellenverdichter mit variabler foerdermenge

Info

Publication number: DE3343520A1
Application number: DE19833343520
Authority: DE
Inventors: Tsunenori Dipl.-Ing. Saitama Shibuya
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1982-12-06
Filing date: 1983-12-01
Publication date: 1984-06-07
Also published as: JPS59103983A; US4522573A; DE3343520C2

Description

DK12D22/m AP - 306

Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet eines erfindungsgemäßen Flügelzellenverdichters ist die eines KühlmittelVerdichters in einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, wobei die Fördermenge an verdichtetem Kühlmittel variabel ist als Funktion von Betriebsparametern eines den Verdichter antreibenden Fahrzeugmotors bzw. von Betriebsparametern der Klimaanlage.

Ein Verdichter bzw. Kompressor einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge wird gewöhnlich vom Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben, in dem die Klimaanlage eingebaut ist. Dieser Motor arbeitet aber mit höchst unterschiedlichen Drehzahlen, angefangen von niedrigen Drehzahlen (Leerlauf) bis zu hohen Drehzahlen (schnelle Fahrt). Da der Kompressor einer Klimaanlage bereits dann eine ausreichende Kühlleistung liefern muß, wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt, wird seine Kühlleistung, also die Kühlmittel-Fördermenge pro Rotorumdrehung, relativ groß angesetzt, um dieser Forderung Genüge zu leisten. Wenn der Motor jedoch mit hoher Drehzahl arbeitet, bedeutet dies eine zu hohe Kühlkapazität der Klimaanlage, sowie einen erhöhten Leistungsbedarf des Motors, d.h. hohe Energieverluste und einen schlechten Wirkungsgrad.

Zum Vermeiden dieser Nachteile pflegt man zwischen Motor und Kompressor eine elektromagnetisch betätigte Magnetkupplung einzuschalten. Wenn die austretende gekühlte Luft unter einer vorgegebenen Temperatur liegt, wird diese Magnetkupplung abgeschaltet, um den Kompressor vom Motor des Fahrzeugs zu trennen.

Die Verwendung einer solchen Magnetkupplung ist jedoch bei hoher Lufttemperatur, problematisch, denn dabei wird die Kupplung mit großer Häufigkeit immer wieder ein- und ausgeschaltet, was zu entsprechend häufigen Lastwechseln des Motors führt. Der Fahrer des Fahrzeugs empfindet diese Lastwechsel

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als sehr unangenehm und kann den Eindruck erhalten, daß am Fahrzeug ein Defekt vorliege.

Aus der DE - OS 25 02 184 ist ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug bekanntgeworden, das einen Flügelzellenverdichter verwendet, bei dem die Kühlmittelfördermenge, also die volumetrische Fördermenge pro Rotorumdrehung, reduziert werden kann, und zwar abhängig von der Drehzahl des Motors. Dies geschieht in der Weise, daß zwei diametral gegenüberliegende Flügel in ihrer eingezogenen Stellung arretiert werden, wenn der Motor nicht in Bereichen niederer oder mittlerer Drehzahlen arbeitet.

Nachteilig hierbei ist jedoch, daß der Mechanismus zum Arretieren der Flügel in deren eingezogener Stellung recht kompliziert ist. Außerdem ist dieser Mechanismus im Inneren des Rotors an einem zentralen Abschnitt desselben angeordnet. Hierfür braucht man einen großen Raum im Inneren des Rotors zur Aufnahme dieser Mechanik; dies wirkt behindernd bei der Konstruktion des Verdichters und macht es auch schwierig, den Verdichter kompakt zu bauen.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge zu schaffen, dessen volumetrische Fördermenge pro Umdrehung geändert werden kann, ohne seine Drehung zu unterbrechen, und welcher Lastwechsel an dem ihn antreibenden Motor minimiert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Ein solcher Flügelzellenverdichter nach der Erfindung mit variabler Fördermenge hat ein Pumpengehäuse, in dem ein Rotor drehbar angeordnet ist, und er hat Flügel, die in zugeordneten, axial verlaufenden Schlitzen am äußeren Umfang des Rotors gleitend verschiebbar angeordnet sind. Zwischen dem Pumpengehäuse und dem Rotor sind mindestens zwei etwa sichelförmige Räume vorgesehen, um im Zusammenwirken mit benachbarten Flügeln Pumpenarbextskammern zu bilden. Die Flügel sind jeweils an einer ihrer etwa senkrecht zur Längsachse verlaufenden, axialen Seitenkanten mit Eingriffsmitteln versehen. Eine Haltevorrichtung ist vorgesehen, welche wahl-

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weise in Eingriff oder außer Eingriff mit diesen Eingriffsmitteln bringbar ist. Die Haltevorrichtung wird durch eine Steuervorrichtung so gesteuert, daß sie wahlweise eine erste oder eine zweite Lage einnimmt, wobei sie in der ersten Lage mit den Eingriffsmitteln in Eingriff kommt und einen Flügel jeweils in einer eingezogenen Stellung im betreffenden Schlitz festhält, wenn der betreffende Flügel mindestens einen der Pumpenarbeitskammern definierenden Räume von einem Einlaß dieses Raumes zu einem Auslaß dieses Raumes durchläuft, während sie in der zweiten Lage außer Eingriff mit den Eingriffsmitteln ist und einen Flügel jeweils längs der huberzeugenden Innenfläche des Pumpengehäuses gleiten läßt, während der betreffende Flügel mindestens einen Pumpenkammern definierenden Raum durchläuft.

Man kann so auf einfache Weise die Förderleistung eines solchen Flügelzellenverdichters reduzieren, ohne daß dabei große Lastsprünge auftreten, und man erhält auf einfache Weise eine Verbesserung des Wirkungsgrades bei Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge. Außerdem hat ein solcher Verdichter einen einfachen Aufbau und baut kompakt, benötigt also wenig Raum. Zudem ist ein solcher Verdichter sehr vielseitig anwendbar und kann bei den verschiedensten Geräten und Vorrichtungen Anwendung, finden, wobei die Verwendung in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge die bevorzugte Anwendung ist.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1,

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Fig. 3 eine raumbildliche Darstellung von zwei Flügeln und der Haltevorrichtung des in Fig. 1 dargestellten Flügelzellenverdichters,

Fig. 4 eine abgewickelte Darstellung, welche zeigt, wie die Haltevorrichtung mit den Flügeln in Eingriff bzw. außer Eingriff kommt,

Fig. 5 eine Darstellung analog Fig. 1, bei der die Haltevorrichtung in einer Lage ist, in der sie mit Flügeln im Eingriff steht,

Fig. 6 einen Schnitt, gesehen längs der Lnie VI-VI der Fig. 5,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des Querschnitts der Haltevorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Querschnitts der Haltevorrichtung.

Die Fig. 1-7 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, und zwar bei einem Flügelzellenverdichter von der Art, die an diametral gegenüberliegenden Stellen je einen Raum aufweist, der Pumpenarbeitskammern definiert. In einem Gehäuse 1 ist ein Pumpengehäuse 5 angeordnet, welches einen Hubring 2 von im wesentlichen ellipsenförmiger Gestalt aufweist, dessen innere Umfangsflache 2a als endlose, huberzeugende Fläche dient. Das Pumpengehäuse 5 weist ferner eine vordere Seitenplatte 3 und eine hintere Seitenplatte 4 auf, welche Seitenplatten wie dargestellt an den gegenüberliegenden offenen Enden des Hubrings 2 befestigt sind.

Ein zylindrischer Rotor 6 ist im Pumpengehäuse 5 drehbar angeordnet. Dieser Rotor 6 hat an seiner Außenseite 6e eine Anzahl von axial verlaufenden Schlitzen 6a, die am Umfang mit gleichen Abständen angeordnet sind und in denen jeweils ein plattenförmiger Flügel 7 radial verschiebbar angeordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind es vier Schlitze 6a und vier Flügel 7. Der Rotor 6 hat eine axiale Ausnehmung 6c, mit der er

gleichachsig und starr auf einem Endabschnitt einer Antriebswelle 8 befestigt ist, welch letztere in einem Lagerrohr 3a drehbar gelagert ist, das mit der vorderen Seitenplatte 3 einstückig ausgebildet ist.Zwei Räume 9 und 10, welche jeweils zwischen benachbarten, mit ihnen in Wechselwirkung tretenden Flügeln Pumpenarbeitskammern 9' und 10' bilden, sind gebildet zwischen dem Außenumfang 6e des Rotors 6 und der huberzeugenden Innenfläche 2a des Hubrings Beim Saughub stehen die Pumpenarbeitskammern 9' und 10' mit einem Saugraum 11 in Verbindung, der in einem Grundkörper la ausgebildet ist, und zwar über Einlasse 9a und 10a, die im Hubring 2 ausgebildet sind. Die Saugkammer 11 steht mit einem (nicht dargestellten) äußeren Kühlkreis über das Innere eines ZuIaufStutzens 12 in Verbindung, der ggf. mit einem Saugventil ausgerüstet sein kann. Beim Förderhub stehen die Pumpenarbeitskammern 9', 10' mit einer Druckkammer 15 in Verbindung, welche zwischen einer Außenfläche des Nockenrings 2 und einem vom Grundkörper la abgewandten Endabschnitt der hinteren Seitenplatte 4 einerseits und dem Gehäuse 1 andererseits gebildet ist, und zwar wird diese Verbindung gebildet von Pumpenauslässen 9b und 10b, die im Hubring 2 ausgebildet und mit plattenförmigen Auslaßventilen 13 und 14 versehen sind. Die Druckkammer 15 steht über einen Auslaßstutzen 16, der am oberen Abschnitt des Gehäuses 1 angeordnet ist, mit dem äußeren Kühlkreis in Verbindung.

Wie Fig. 2 zeigt, ist an der einen Seitenfläche 6b des Rotors eine ringförmige Nut 6d angeordnet, welche gleichachsig mit der axialen Ausnehmung 6c angeordnet ist und sich in Umfangsrichtung erstreckt, und zwar radial etwa in der Mitte zwischen dem Boden 6a' der Schlitze 6a und der Außenseite 6e des Rotors Andererseits ist eine Ringnut 4c in einer Seitenfläche 4a der hinteren Seitenplatte 4 ausgebildet, und zwar so, daß sie der Seitenfläche 6b des Rotors 6 zugewandt ist und mit der Ringnut 6d des Rotors 6 fluchtet. Wie Fig. 3 am besten zeigt, ist jeweils eine Aussparung 7a' an einer Seitenkante 7a der Flügel 7 ausgebildet, und zwar jeweils an demjenigen axialen Ende des zugeordneten Schlitzes 6a, das sich zur Seitenfläche 6b des Rotors hin öffnet. Die Ausnehmung 7a¹ hat eine derartige radiale Lage,

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daß sie mit der Ringnut 6d des Rotors 6 fluchtet, wenn ein Flügel 7 seine tiefste Stellung im Schlitz 6a einnimmt, wie das in Fig. 2 für die beiden Flügel dargestellt ist, die sich etwa in der 4-Ühr- bzw. der 10-ühr-Steilung befinden. Diese eingezogene-Stellung wird mit dem Bezugszeichen 7" bezeichnet.

Wie Fig. 3 zeigt, ist ein Halteglied 20 vorgesehen, das Bestandteil einer Haltevorrichtung i-st und das eine etwa halbkreisförmig Ausbildung hat. Sein Radius r ist gleich groß wie der Radius der Ringnuten 6d, 4c im Rotor 6 bzw. der hinteren Seitenplatte 4. Das Halteglied 20 hat, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, eine sich verjüngende Form, und zwar so, daß seine mit W bezeichnete Breite am einen Endabschnitt 20a (Breite Wa) größer ist als seine Breite Wb am anderen Endabschnitt 20b, wobei die Breite W ausgehend vom einen Endabschnitt 20a in Richtung zum anderen Endabschnitt 20b im wesentlichen kontinuierlich abnimmt. Die Breite Wa des einen Endabschnitts 20a ist etwas größer als die Tiefe D der Ringnut 4c (Fig. 1). Dieses Halteglied 20 ist in der Ringnut 4c axial verschiebbar angeordnet und erstreckt sich umfangsmäßig längs der oberen Hälfte des Umfangs der Ringnut 4c, wie das in Fig.l und 6 dargestellt ist.

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Die beiden Endabschnitte 20a, 20b (Fig. 6) des Halteglieds 20 enden jeweils an einem Winkelbereich, und diese Winkelbereiche entsprechen etwa den Abschnitten 2b, 2c-(Fig. 6), an denen die innere huberzeugende Fläche 2a des Hubrings in Berührung steht mit der Außenumfangsfläche 6e des Rotors Der Abschnitt 2c liegt etwa in der Mitte, bezogen auf den Rotorumfang 6e, zwischen dem Einlaß 9a zum einen eine Pumpenarbeitskammer definierenden Raum 9 und dem Auslaß 10b des anderen eine Pumpenarbeitskammer definierenden Raumes 10, also in der Nähe des Einlasses 9a auf dessen Zuströmseite, bezogen auf die Drehrichtung C des Rotors 6. Ebenso liegt der Abschnitt 2b (Fig. 6) zwischen dem Auslaß 9b des eine Pumpenarbeitskammer definierenden Raumes 9 und dem Einlaß 10a des eine Pumpenarbeitskammer definierenden Raumes 10, also in der Nähe des Auslasses 10b und auf dessen Abströmseite, bezogen auf die Drehrichtung C des Rotors 6.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die hintere Seitenplatte 4 mit einer axialen Ausnehmung 4d versehen, und zwar an einer Stelle, welche in Umfangsrichtung gesehen dem Mittelabschnitt der oberen Umfangshälfte der Ringnut 4c entspricht. Die axiale Ausnehmung 4d öffnet sich an einem Ende zur Bodenfläche 4c' der Nut 4c und am anderen Ende zu einer Seitenfläche 4b der hinteren Seitenplatte 4, welche Seitenfläche vom Rotor 6 abgewandt ist. In der Ausnehmung 4d ist axial verschiebbar eine Stange 21 aus ferromagnetischem Werkstoff geführt, deren eines Ende an einer gegenüberliegenden Seitenkante des Halteglieds 20 befestigt ist, so daß Halteglied 20 und Stange gemeinsame Bewegungen ausführen. An der Seitenfläche 4b der hinteren Seitenplatte 4 ist ein Spulenträger 22 aus nichtmagnetischem Werkstoff befestigt und gleichachsig mit der axialen Ausnehmung 4d angeordnet, vergl. Fig. 1. Eine Erregerwicklung 23 ist auf den Spulenträger 22 aufgewickelt. Ein Endabschnitt der Stange 21 ist beweglich in einer mittleren

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Ausnehmung 22b des Spulenträgers 22 angeordnet. Eine als Wendelfeder ausgebildete Druckfeder 24 liegt zwischen einer Endfläche der Stange 21 und einer gegenüberliegenden Abschlußwand 22a des Spulenträgers 22 und drückt die Stange 21 in Richtung zur offenen Seite der Ringnut 4c. Die Abschlußwand 22a des Spulenträgers 22 ist aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgebildet.

Wenn die Erregerwicklung 23 nicht erregt ist, wird die Stange 21 durch die Feder 24 nach links, bezogen auf Fig. 1, verschoben und hält das Halteglied 20 in einer Lage, in der es teilweise aus der Ringnut 4c herausragt und teilweise in die gegenüberliegende Ringnut 6d des Rotors 6 hineinragt, vergl. Fig. 5. Wenn andererseits die Erregerwicklung 23 erregt ist, wie das in Fig. 1 dargestellt ist, wird die Stange 21, die aus ferromagnetischem Werkstoff ausgebildet ist, durch die Erregerwicklung 23 in die mittlere Ausnehmung 22b des Spulenträgers 22 und entgegen der Kraft der Druckfeder 24 gezogen, um das Halteglied 20 in die Ringnut 4c einzuziehen. Die Erregerwicklung 23 ist elektrisch mit einem elektronischen Steuergerät 27 mittels zweier Leitungen 25 und 26 verbunden. Das elektronische Steuergerät 27 arbeitet z.B. abhängig von der Drehzahl eines Motors, welcher in Antriebsverbindung mit der Antriebswelle 8 des Verdichters steht, um abhängig von dieser Drehzahl die Erregerwicklung 23 zu erregen bzw. nicht zu erregen.

Arbeitsweise: Wenn die Erregerwicklung 23 erregt ist, ist das Halteglied 20 in die Ringnut 4c eingezogen, also in der Lage nach Fig. 1. Hierbei ragt die Seitenkante 20c (Fig. 3 und 4) des Endabschnitts 20a des Halteglieds 20 geringfügig aus der Ringnut 4c heraus und in die Ringnut 6d des Rotors 6 sowie in die Nut 7a¹ eines Flügels 7. Dreht sich der Rotor 6 in Richtung des Pfeiles C der Fig. 2 + 4, so werden die Flügel 7 jeweils in ihrer eingezogenen Stellung in den Schlitzen 6a

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durch den Gleitkontakt mit den Dichtabschnitten 2b bzw. 2c des Hubrings 2 während eines bestimmten Winkelweges gehalten, nämlich ab dem Zeitpunkt, ab dem ein Flügel den Auslaß 9b (10b), der sich zu einem die Pumpenarbeitskammer definierenden Raum 9 (10) öffnet, durchlaufen hat, bis zu dem Zeitpunkt, an dem dieser Flügel 7 den Einlaß 10a (9a) erreicht.

Wie Fig. 4 zeigt, steht etwa in der Mitte zwischen dem Auslaß 10b und dem Einlaß 9a die Seitennut 7a'des Flügels 7 leicht im Eingriff mit der Seitenkante 20c des Endabschnitts 20a des Halteglieds 20. Da die Seitenkante 20c des Halteglieds wie bereits beschrieben sich verjüngt, steht schon in der Stellung T (Fig. 4), also kurz nach Durchlaufen des Einlasses 9a, die Seitennut 7a¹ des Flügels 7 nicht mehr im Eingriff mit dem Halteglied 20, das an dieser Stelle schon voll innerhalb der Ringnut 4c liegt, wie das in Fig. .4 dargestellt ist. An dieser Stelle wird dann der Flügel 7 aus dem Schlitz 6a nach außen in Anlage und Gleitkontakt mit der huberzeugenden Innenseite 2a des Hubrings 2 gedrückt, und zwar durch die vom sich drehenden Rotor 6 erzeugte Zentrifugalkraft und den Druck von unter Druck stehendem Öl am Boden 6a' des Schlitzes 6, welcher Druck auf die Unterseite des Flügels 7 wirkt und diesen nach außen drückt.

Dreht sich der Rotor 6 weiter, so wird das Druckmittel, das in die einzelnen Pumpenarbeitskammern 9¹ angesaugt wurde, verdichtet und durch den Auslaß 9b in die Druckkammer 15 gefördert. Auf diese Weise arbeiten die Flügel 7 mit der inneren huberzeugenden Fläche 2a und der Außenumfangsfläche 6e des Rotors 6 zusammen, um Pumpenarbeitskammern 9' zu bilden, in denen ein normaler Verdichtungsvorgang stattfindet, ohne daß die Flügel 7 in ihren eingezogenen Stellungen in den Schlitzen 6a gehalten werden. Selbstverständlich bilden die Flügel auch Pumpenarbeitskammern 10', in denen Verdichtungsvorgänge stattfinden und aus denen verdichtetes Druckmittel bzw. Kühlmittel durch den Auslaß 10b in die Druckkammer 15 gefördert wird.

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Auf diese Weise arbeitet der Verdichter in beiden Pumpenarbeitskammem9', 10' gleichzeitig und bewirkt dort eine Verdichtung des Druckmittels.

Wenn die Erregerwicklung 23 nicht mehr erregt wird, wie das in Fig. 5 dargestellt ist, wird das Halteglied 20 durch die Kraft der Feder 24 in Richtung des Pfeiles A (Fig. 4) nach vorne geschoben und gleitet dabei teilweise aus der Ringnut 4c in die Ringnut 6d des Rotors 6, also in eine Lage, die in Fig. 4 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Wenn in dieser Lage die Flügel 7 jeweils den Dichtabschnitt 2c erreichen, wenn der Rotor 6 sich in der in Fig.

dargestellten Richtung dreht, werden dabei die Flügel in ihre

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innerste Stellung/im Schlitz 6a gebracht, so daß deren Seitennuten 7a', die dann mit der Ringnut 6d fluchten, auf die Seitenkante 20c des Halteglieds 20 aufgleiten. Da das Halteglied 20 längs der oberen Hälfte des Umfangs des Rotors (welche mit dem den Pumpenarbeitsraum definierenden Raum 9 zusammenfällt) in die Ringnut 6d des Rotors 6 hineinragt, bleibt die Seitennut 7a' des Flügels 7 in Eingriff mit dem Halteglied 20, wie das durch die strichpunktierte Linie der Fig. 4 angedeutet ist, und zwar während der Zeit, während der der Flügel 7 sich von seiner Saugstellung zur den Fördervorgang abschließenden Stellung bewegt, also während seiner Bewegung zwischen den beiden gegenüberliegenden Dichtabschnitten 2c und 2b des Hubrings 2. Während dieser Bewegung werden also die Flügel 7 jeweils in ihrer eingezogenen Stellung/in den Schlitzen 6a gehalten, während sie sich längs des Halteglieds 2Q um die Antriebswelle 8 drehen. Infolgedessen wird im Raum 9 keine Pumpenarbeitskammer 9' durch die Flügel 7 gebildet, und es findet dort kein Verdichtungsvorgang statt.

Wenn sich die Flügel 7 weiter um die Antriebswelle 8 drehen, kommen sie über den Auslaß 9b des Raumes 9 und über den Endabschnitt 20b des Halteglieds 20; ab'dieser Stelle werden die seitlichen Nuten 7a der Flügel 7 vom Eingriff dem Halteglied 20 frei. Danach sind die Flügel 7 wieder in gleitendem Kontakt

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mit der inneren huberzeugenden Fläche 2a des Hubrings 2, arbeiten also normal, während sie die untere Hälfte des ümfangs des Kubrings 2 durchlaufen. Hierbei werden dann Pumpenarbeitskammern 10' in dem die Pumpenarbeitskammern definierenden Raum 10 durch benachbarte Flügel 7 in Zusammenarbeit mit der inneren huberzeugenden Fläche 2a und der Außenumfangsfläche 6e des Rotors 6 gebildet, und in diesen Kammern 10' findet eine Verdichtung des Druckmittels statt. Auf diese Weise wird während eines vollen Umlaufs des Rotors 6 Druckmittel verdichtet, während die Flügel 7 längs der unteren Hälfte des ümfangs des Rotors 6 den eine Pumpenarbeitskammer definierenden Raum 10 durchlaufen, während keine Druckmittelverdichtung stattfindet, während die Flügel 7 in dem eine Pumpenarbeitskammer definierenden Raum 9 längs der oberen Hälfte des Ümfangs des Rotors 6 umlaufen. Infolgedessen wird die Fördermenge des Verdichters, also seine Ausgangsleistung pro Rotordrehung, auf die Hälfte seiner vollen Fördermenge reduziert. Diese Steuerung der Fördermenge ist möglich unabhängig von der Zahl der im Verdichter verwendeten Flügel, weil jeweils die einzelnen Flügel in ihrer eingezogenen Stellung in den Schlitzen unabhängig von den anderen Flügeln festgehalten werden. Obwohl also beim dargestellten Ausführungsbeispiel vier Flügel verwendet werden, kann die Erfindung in gleicher Weise bei einem Flügelzellenverdichter mit einer bliebigen anderen Flügelzahl verwendet werden.

Die Seitenkante 20c des Halteglieds 20, welche in der beschriebenen Weise in die seitlichen Nuten 7a der Flügel 7 eingreift, hat wie in Fig. 7 dargestellt scharfe Kanten. Alternativ kann gemäß Fig. 8 die Seitenkante 20c angefast werden, indem eine der Kanten in der dargestellten Weise abgenommen wird, damit die Seitenkante 20c sich gut in die seitliche Nut 7a'der Flügel 7 einpaßt.

Die Vorrichtung zum Steuern der axialen Lage des Halteglieds 20 kann alternativ so ausgebildet sein, daß die Erregung eines Elektromagneten (entsprechend dem Elektromagneten 23) eine axiale Verschiebung des Halteglieds 20 in die Ringnut 6d, also aus der Ringnut 4c heraus, bewirkt, während bei nicht erregtem Elektromagneten das Halteglied 20 in die Ringnut Ac zurückverschoben wird, also genau entgegengesetzt wie beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Anstelle eines Elektro-

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magneten, der nach derzeitiger Erkenntnis die bevorzugte Lösung darstellt, können auch andere Vorrichtungen zur Verschiebung des Halteglieds 20 Verwendung finden.

Naturgemäß ergeben sich für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung zahlreiche Möglichkeiten für Modifikationen und Abwandlungen, ohne deshalb den Rahmen der vorstehenden Erfindung als solcher zu verlassen.

Leerseite

Claims

PATENTANWALT RAlBLE TELEFON (O" 11) 35 4j 48. I -" . - * ΟΛΤΡΚΙΤΔΜ\Λ/ΔΙ Τ

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(am KiLLBSBERS) LANDESGIROKASSE STUTTGART 2 915 076 LJ\l~^l "IINO. ΓΊΑΙνΟ Hi/AlDLt

ZUGELASSENER VERTRETER BBM EUROR PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEY

DIESEL KIKI Co., Ltd. STUTTGART, den 25.11.1983

TOKYO TAPAN ANWALTSAKTE: DK12D22/IH

1ΟΚΪΟ, JAPAN . _{Ap 3O6}

Patentansprüche

.) Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge, mit einem Hubring (2), der eine endlose, huberzeugende Innenfläche (2a) und gegenüberliegende Enden aufweist, mit einer vorderen Seitenplatte (3) und einer hinteren Seitenplatte (4), die an den gegenüberliegenden Enden des Hubrings (2) befestigt sind und zusammen mit diesem ein Pumpengehäuse (5) bilden, welches mindestens zwei Einlasse (9a, 1Oa) und zwei Auslässe (9b, 1Ob) aufweist, mit einem im Pumpengehäuse (5) drehbar angeordneten Rotor (6), dessen Außenseite mit axial verlaufenden Schlitzen (6a) versehen ist, welcher Rotor (6), zusammen mit dem Pumpengehäuse (5), mindestens zwei Räume (9, 10) zur Bildung von Pumpenkammern (9', 10') definiert, wobei sich zu jedem dieser Räume (9, 10) jeweils ein Einlaß und ein Auslaß öffnet,

mit in den axialen Schlitzen (6a) des Rotors (6) radial verschiebbar angeordneten Flügeln (7) zum Gleitkontakt mit der huberzeugenden Innenfläche (2a) des Hubrings (2), wobei benachbarte Flügel (7) zusammen mit dem Pumpengehäuse (5) und dem Rotor (6) während, der Drehung des Rotors in den RäumÄ-(9, 10) Pumpenarbeitskammern (9¹, 10') bilden, welche mit einem zugeordneten Einlaß oder Auslaß in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an einer Seitenkante (7a) der Flügel (7) Eingriffsmittel (7a¹) vorgesehen sind, daß eine Haltevorrichtung (20) vorgesehen ist, welche wahlweise in Eingriff bzw. außer Eingriff mit den Eingriffsmitteln (7a¹) bringbar ist,

daß die Haltevorrichtung (20) zur wahlweisen Einnahme einer ersten, mit Eingriffsmitteln (7a¹) in Eingriff stehenden

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Stellung / ausgebildet ist, in der sie einen Flügel

(17) jeweils in einer eingezogenen Stellung des zugeordneten axialen Schlitzes (6a) festhält, während dieser Flügel mindestens einen dieser Räume (9) von einem zugeordneten Einlaß (9a) bis zu einem zugeordneten Auslaß (9b) durchläuft,

und daß sie zur wahlweisen Einnahme einer zweiten, mit den Eingriffsmitteln (7a¹) außer Eingriff stehenden Stellung (Fig. 1) ausgebildet ist, in der sie einen Flügel (7) jeweils auf der huberzeugenden Innenfläche (2a) des Hubrings (2) gleiten läßt, während dieser Flügel mindestens einen der genannten Räume (9, 10) durchläuft,

und daß eine Steuervorrichtung (23) zum wahlweisen Steuern der Haltevorrichtung (20) in die erste oder die zweite Stellung (Fig. 5 bzw. Fig. 1) vorgesehen ist.

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, mit einer teilweise im Pumpengehäuse (5) angeordneten Antriebswelle (8), welche gleichachsig zum Rotor (6) angeordnet ist und diesen trägt, wobei der Rotor (6) eine Seitenfläche (6b) aufweist, an der sich die axialen Schlitze (6a) jeweils bei der Seitenkante (7a) des zugeordneten Flügels (7) öffnen, wobei ferner eine Seitenfläche von vorderer oder hinterer Seitenplatte (3 bzw. 4) dieser Seitenfläche (6b) des Rotors (6) zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine erste Ringnut (6d) aufweist, die in dieser Seitenfläche (6b) des Rotors (6) und gleichachsig mit ihm ausgebildet ist, ferner eine zweite Ringnut (4d), die in der Seitenfläche (4a) der betreffenden Seitenplatte (4) ausgebildet ist und mit der ersten Ringnut (6d) fluchtet,

und daß sie ferner ein Halteglied (20) aufweist, welches in der zweiten Ringnut (4d) angeordnet und axial in die erste Ringnut (6d) bzw. aus ihr heraus verschiebbar ist, welches Halteglied (20) sich in ümfangsrichtung mindestens im Winkelbereieh eines der genannten Räume (9) zwischen einem entsprechenden Einlaß (9a) und einem entsprechenden Auslaß (9b) erstreckt,

so daß, wenn die erste Stellung (Fig. 5 und 6) angewählt ist, das Halteglied (20) in die erste Ringnut (6d) und in Ein-

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griff mit den Eingriffsmitteln (7a¹) der dort befindlichen Flügel (7) geschoben wird, um diese Flügel (7) in ihren Schlitzen (6a) in der eingezogenen Stellung festzuhalten.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsmittel Aussparungen (7a¹) aufweisen, die jeweils an einer Seitenkante (7a) der Flügel (7) ausgebildet sind,

und daß das Halteglied (20) zum Eingriff in diese Aussparungen (7a¹) ausgebildet ist, wenn die erste Stellung gewählt ist.

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die huberzeugende Innenfläche (2a) des Hubrings (2) einen ersten Abschnitt (2c) und einen zweiten Abschnitt (2b) aufweist, an denen sie in Flächenkontakt mit der Außenseite (6e) des Rotors (6) steht,

wobei der erste Abschnitt (2c) zwischen dem sich zu einem der genannten Räume (9) öffnenden Einlaß (9a) und dem sich zu einem anderen Raum (10) öffnenden Auslaß (10b) und in dessen Nähe und auf der Abströmseite hiervon, auf die Drehrichtung bezogen, liegt,

und der zweite Abschnitt (2b) zwischen dem entsprechenden Auslaß (9b), der sich zu diesem Raum (9) öffnet, und einem der Einlasse (10a), der sich zum anderen Raum (10) oder einem der anderen Räume, öffnet, und in dessen Nähe, und auf dessen Zuströmseite, auf die Drehrichtung bezogen, liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (20) sich etwa in dem Winkelbereich zwischen erstem Abschnitt (2c) und zweitem Abschnitt (2b) der huberzeugenden Innenfläche (2a) erstreckt.

5. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (20a) des Halteglieds (20) näher beim entsprechenden Einlaß (9a), ein anderes Ende (20b) desselben näher beim entsprechenden Auslaß (9b) liegt, und daß es eine Seitenkante (20c) aufweist, die näher beim Rotor (6) liegt, und daß sich die Breite (W) des Halteglieds (20) in der Weise vom einen Ende (20a) zum anderen Ende (20b) hin verjüngt,

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daß diese Breite (W) allmählich vom einen Ende (2Oa) zum anderen Ende (2Ob) abnimmt und - bei Auswahl der ersten Stellung - aus der zweiten Ringnut (4c) um einen Betrag herausragt, der in Richtung zum einen Ende (2Oa) hin allmählich zunimmt.

5. Flügelzellenverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere oder die hintere Seitenplatte (3 bzw. 4) eine vom Rotor (6) abgewandte Seite (4b) aufweist, und daß die Steuervorrichtung (23) an dieser Seite (4b) angeordnet ist.

7. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ringnut (4c) einen vom Rotor (6) abgewandten Boden (4c¹) aufweist,

daß die Seitenplatte (4), in der diese Ringnut (4c) eingearbeitet ist, eine Ausnehmung (4d) aufweist, deren eines Ende sich zur vom Rotor (6) abgewandten Seite (4b) dieser Seitenplatte (4) öffnet, und deren anderes Ende sich zum Boden (4c¹) der zweiten Ringnut (4c) öffnet, daß die Steuervorrichtung (23) eine Stange (21) aufweist, welche mindestens teilweise aus ferromagnetisehern Werkstoff ausgebildet und beweglich in dieser Ausnehmung, (4d) angeordnet ist,

daß diese Stange (21) mit dem Halteglied (20) zum Ermöglichen einer gemeinsamen Bewegung verbunden ist, daß ein ringförmiger Träger (22) an der vom Rotor (6) abgewandten Seite (4b) dieser Seitenplatte (4) befestigt ist, daß eine Erregerwicklung (23) auf diesen Träger (22) aufgewickelt ist,

und daß eine Feder (24) vorgesehen ist, um auf die Stange (21) eine Kraft auszuüben, die der bei Erregung der Erregerwicklung (23) erzeugten Magnetkraft entgegenwirkt.

8. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Träger (22) eine vom Rotor

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(6) abgewandte Abschlußwand (22a) aus ferromagnetischem Werkstoff aufweist, und daß die Feder als Druckfeder (24) ausgebildet und zwischen der Stange (21) und der Abschlußwand (22a) angeordnet ist,

so daß bei Erregung der Erregerwicklung (23) die Stange (21) entgegen der Kraft dieser Druckfeder (24) magnetisch in Richtung zur Abschlußwand (22a) verschoben wird.

9. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpenarbeitskammern (9¹, 10') bildenden Räume (9, 10) an ihrem Auslaß (9b, 10b) mindestens teilweise mit einem eine Rückströmung verhindernden Auslaßventil (13, 14) versehen sind.