DE3605936C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Der bekannte Kompressor, von dem die Erfindung ausgeht (DE-OS 28 20 424), ist ein Taumelscheibenkompressor mit einer einteiligen, kreisringförmigen Niederdruckkammer. An einem Punkt der Niederdruckkammer befindet sich ein Ansaugdurchlaß, an den nach außen hin saugseitig eine Rohrleitung angeschlossen ist bzw. angeschlossen werden kann. Die hin- und hergehenden Bewegungen der Kolben in den Zylinderbohrungen mit entsprechenden Phasen­ differenzen führen dazu, daß in der angesaugten Luft Druckschwankungen auf­ treten. Zwar gleichen sich die Druckschwankungen bei einer größeren Anzahl von Zylinderbohrungen und Kolben im Prinzip an dem einen einheitlichen Ansaugdurchlaß weitgehend aus, tatsächlich aber führt der Strömungswiderstand des kreisringförmigen, von der Niederdruckkammer gebildeten Strömungskanals dazu, daß Druckschwankungen der dem Ansaugdurchlaß nahen Ansaugöffnungen stärker und schneller am Ansaugdurchlaß wirksam werden als Druckschwankungen der weiter entfernt liegenden Ansaugöffnungen.

Druckschwankungen am Ansaugdurchlaß sind störend, da sie sich als Druck­ schwankungen in der saugseitig angeschlossenen Rohrleitung fort­ setzen und sich in Schwingungen des Rohrleitungssystems bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Kompressor so aus­ zugestalten und weiterzubilden, daß die Druckschwankungen in einer saugseitig an den Kompressor angeschlossenen Rohrleitung weiter verringert sind.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem Kompressor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird den Ansaugöffnungen eine zweiteilige Niederdruck­ kammer vorgeschaltet, in der das angesaugte Gas bzw. die angesaugte Luft einen jeweils zweifach gebogenen Strömungsweg durchläuft. Die wegen der geschickten Anordnung der Ansaugverbindungsöffnungen gegenüber den Ansaug­ öffnungen erfolgende Zwangsführung der angesaugten Luft führt zu einem gewissen Druckabfall an den Ansaugverbindungsöffnungen. Diesem Druckabfall gegenüber ist der durch den Strömungswiderstand in der ersten Niederdruck-Teilkammer ver­ ursachte, hinsichtlich der verschiedenen Ansaugverbindungsöffnungen unter­ schiedliche Druckabfall vernachlässigbar. Außerdem werden die Luftströme von den Ansaugverbindungsöffnungen zu den benachbarten Ansaugöffnungen in entgegengesetzte Richtungen aufgeteilt, was eine weitere Vergleichmäßigung der Strömungen ergibt. Insgesamt gewährleistet damit die erläuterte Kon­ struktion einen optimalen Ausgleich auftretender Druckschwankungen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der weiter erfolgenden Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Schnitt in Höhe einer ersten Niederdruck-Teilkammer, einen Zylinderkopf eines erfindungsgemäßen Kompressors,

Fig. 2 im Schnitt in Höhe einer zweiten Niederdruck-Teilkammer, einen Zylinderkopf eines erfindungsgemäßen Kompressors,

Fig. 3 einen Zylinderblock mit angesetztem Zylinderkopf eines Kompressors im Schnitt, Lage des Schnittes als III-III eingezeichnet in Fig. 1, mit eingezeichneten Lagen der Schnitte I-I (Fig. 1) und II-II (Fig. 2),

Fig. 4 in einer Draufsicht von der Seite des Zylinderkopfes her den Zylinderblock des Kompressors aus Fig. 3 und

Fig. 5 in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungs­ beispiel der Erfindung.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um einen Taumelscheibenkompressor. Hier sind in einem Zylinderblock 1 insgesamt fünf Zylinderbohrungen 2 parallel zuein­ ander angeordnet (Fig. 4) und ein Kolbenkopf 3 a eines Kolbens 3 ist in jeweils eine Zylinderbohrung 2 gleitend verschiebbar eingesetzt. Der Kolbenkopf 3 a ist mit einer Kolbenstange 3 b verbunden, die an ihrem an­ deren, in den Figuren nicht dargestellten Ende mit einer Taumelscheibe verbunden ist oder an einer Taumelscheibe zur Anlage kommt. Die benach­ barten Kolben in benachbarten Zylinderbohrungen 2 führen hin- und her­ gehende Bewegungen mit vorgegebenen Phasendifferenzen aus.

Eine Ventilplatte 4 ist zwischen dem Zylinderblock 1 und einem später noch näher zu beschreibenden Zylinderkopf 5 sandwichartig eingeklemmt und ist gemeinsam mit dem Zylinderkopf 5 an einem Ende des Zylinderblocks 1 mit Hilfe von Befestigungsschrauben 6 befestigt. Ein Ende jeder Zylinder­ bohrung 2 ist geschlossen und durch die Innenflächen der Zylinderbohrung 2, einen Kolbenkopf 3 a und eine Innenfläche der Ventilplatte 4 wird eine Kompressionskammer 7 gebildet. Die Ventilplatte 4 weist eine Ansaugöff­ nung 8 und eine Ausstoßöffnung 9 gegenüber jeder Zylinderbohrung 2 auf, d. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es fünf Ansaugöffnungen 8 und fünf Ausstoßöffnungen 9.

Die Ansaugöffnungen 8 werden von einem sternförmig ausgeführten Ansaug­ ventil 10 verschlossen, das zwischen dem Zylinderblock 1 und der Ventil­ platte 4 sandwichartig eingeklemmt ist. Im Ansaugtakt, wenn der Kolben 3 zurückfährt und das Volumen der Kompressionskammer 7 vergrößert wird, öffnet sich das jeweilige An­ saugventil 10, um Gas in die Kompressionskammer 7 einzusaugen. Im Kom­ pressionsausstoßtakt, wenn der Kolben 3 vorfährt, um das Volumen der Kompressionskammer 7 zu verringern, schließt das Ansaugventil 10. Auch die Ausstoßöffnungen 9 sind schließbar, und zwar von einem Auslaß­ ventil 11, das gleichfalls sternartig ausgebildet ist. Das Auslaßventil 11 ist auf der Außenfläche der Ventilplatte 4 angeordnet und auf der Rück­ seite des Auslaßventils 11 ist ein Ventilhalter 12 (Wegbegrenzer) ange­ ordnet. Der Ventilhalter 12 ist mit dem Auslaßventil 11 gemeinsam über eine Befestigungsschraube 13 am Zylinderblock 1 angebracht. Im Ansaug­ takt schließt das Auslaßventil 11 die Ausstoßöffnung 9 und im Kompres­ sions- und Ausstoßtakt öffnet es die Ausstoßöffnung 9 mit einem bestimm­ ten, begrenzten Ausstoßquerschnitt.

Der Zylinderkopf 5 weist eine integral ausgeformte, ringförmige Scheide­ wand 14 auf, die zentrisch um die Befestigungsschraube 13 herum angeord­ net ist. Das Innere des Zylinderkopfs 5, nämlich der Bereich, der von der Ventilplatte 4 und dem Zylinderkopf 5 eingeschlossen ist, ist in eine Niederdruckkammer 15 am Umfang und eine Hochdruckkammer 16 in der Mitte aufgeteilt. Die Hochdruckkammer 16 steht mit allen Ausstoßöffnungen 9 in Verbindung, die so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie den Ven­ tilhalter 12 umgeben. In der Mitte einer Endfläche des Zylinderkopfs 5 ist ein Ausstoßdurchlaß 17 ausgebildet, mit dem die Hochdruckkammer 16 ebenfalls in Verbindung steht. Der Ausstoßdurchlaß 17 ist in gleichen Ab­ ständen von allen genannten Ausstoßöffnungen 9 angeordnet bzw. ausgebil­ det.

Die Niederdruckkammer 15 ist in eine erste Niederdruck-Teilkammer 15 a und eine zweite Niederdruck-Teilkammer 15 b geteilt, und zwar mit Hilfe einer Trenn­ platte 18 als Trenneinrichtung, die an der Innenwand des Zylinderkopfs 5 be­ festigt ist. Die erste Niederdruck-Teilkammer 15 a ist dadurch gebildet, daß sie vom Zylinderkopf 5 und der Trennplatte 18 umgeben ist und steht mit einem am Zylinderkopf 5 an einer Stirnfläche ausgebildeten Ansaugdurchlaß 19 in Verbindung. Die zweite Niederdruck-Teilkammer 15 b ist durch die Ventilplatte 4, den Zylinderkopf 5 und die Trennplatte 18 gebildet und steht mit allen Ansaugöffnungen 8 in Verbindung. Die erste und die zweite Nieder­ druck-Teilkammer 15 a, 15 b stehen über mehrere Ansaugverbindungsöffnungen 20 miteinander in Verbindung, die in der Trenneinrichtung, hier also in der Trennplatte 18, ausgebildet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Ansaugverbindungsöffnungen 20 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet, und zwar so, daß sie in gleichen Abständen von benachbarten nächst­ liegenden Ansaugöffnungen 8 angeordnet sind.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des zuvor erläuterten Kompressors beschrieben. Dazu ist zunächst zu erläutern, daß in den Fig. 1 und 3 breite weiße Pfeile die Strömung von angesaugtem Gas und schmale schwarze Pfeile die Strömung von ausgestoßenem Gas zeigen.

Wenn eine in den Figuren nicht dargestellte Antriebswelle gedreht wird, führt der Kolben 3 in der Zylinderbohrung 2 eine hin- und hergehende Be­ wegung aus, wobei die Phasendifferenz im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 72° beträgt. Wenn ein Kolben 3 den Ansaugtakt beginnt wird das Volumen der Kompressionskammer 7 vergrößert, so daß der Druck der Kompressions­ kammer 7 verringert wird. Das Ansaugventil 10 öffnet, so daß Gas in die Kompressionskammer 7 eingesaugt wird. In diesem Zeitpunkt tritt an­ gesaugtes Gas in die erste Niederdruck-Teilkammer 15 a vom Ansaugdurchlaß 19 her ein und wird darin eine Zeit lang gespeichert. Das angesaugte Gas erreicht dann die zweite Niederdruck-Teilkammer 15 b aufgrund der Verteilung durch die Ansaugverbindungsöffnungen 20. Von dort aus erreicht das an­ gesaugte Gas die Kompressionskammer 7 über die Ansaugöffnung 8. Beginnt der Kompressions- und Ausstoßtakt für das Gas, so wird das Volumen der Kompressions­ kammer 7 verringert und der Druck in der Kompressionskammer 7 erhöht. Dadurch wird das Auslaßventil 11 geöffnet und das ausgestoßene Gas mit hohem Druck von der Ausstoßöffnung 9 durch Hochdruckkammer 16 und den Ausstoßdurchlaß 17 ausgestoßen.

Wie zuvor beschrieben worden ist, durchströmt das angesaugte Gas die Ansaugverbindungsöffnungen 20 auf seinem Weg von dem Ansaugdurchlaß 19 zu den Ansaugöffnungen 8. Jede Ansaugverbindungsöffnung 20 befindet sich nun aber in gleichen Abständen von den beiden benachbarten Ansaugöffnungen 8. Ist nun beispielsweise der Zustand erreicht, daß die Strömung von ange­ saugtem Gas zu der Ansaugöffnung 8 auf der linken Seite einer Ansaugver­ bindungsöffnung 20 fast beendet ist, so beginnt schon die Strömung von angesaugtem Gas zur Ansaugöffnung 8 auf deren rechter Seite. Die der hin- und hergehenden, phasenverschobenen Bewegung der Kolben 3 entspre­ chende Phasendifferenz wird auf die Strömung nach rechts und links über­ tragen und so wird das Pulsieren des Ansaugdrucks letztlich am Ansaugdurchlaß 19 bestmöglich ausgeglichen.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem zuvor erläuterten ersten Ausführungsbeispiel durch eine andere Gestaltung der Trenneinrichtungen 14, 18 im Inneren des Zylinderkopfs 5 unterscheidet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zylinderkopf 5 in einen ersten Zylinderkopfteil 5 a und einen zweiten Zylinderkopfteil 5 b aufgeteilt. Die erste Niederdruck-Teilkammer 15 a und eine erste Hochdruck-Teilkammer 16 a sind im ersten Zylinderkopfteil 5 a ausgebildet, und zwar mit Hilfe einer ersten Scheidewand 14 a. Die zweite Niederdruck-Teilkammer 15 b und eine zweite Hochdruck-Teilkammer 16 b sind im zweiten Zylinderkopfteil 5 b mit Hilfe einer zweiten Scheidewand 14 b ausgebildet. Die erste Niederdruck-Teilkammer 15 a bzw. die erste Hochdruck-Teilkammer 16 a einerseits und die zweite Nieder­ druck-Teilkammer 15 b bzw. die zweite Hochdruck-Teilkammer 16 b andererseits sind durch die Stirnfläche des zweiten Zylinderkopfteils 5 b voneinander ge­ trennt, diese Stirnfläche wirkt also als Trennplatte 18. Die Stirnfläche des zweiten Zylinderkopfteils 5 b weist die Ansaugverbindungsöffnungen 20 auf. Im übrigen weist diese Stirnfläche aber auch daneben und in der Mitte angeordnet eine Ausstoßverbindungsöffnung 21 zur Verbindung der ersten Hochdruck-Teilkammer 16 a mit der zweiten Hochdruck-Teilkammer 16 b auf. Die Ausstoßverbindungsöffnung 21 befindet sich in gleichen Abständen von allen Ausstoßöffnungen 9. Der Ausstoßdurchlaß 17 ist am ersten Zylinder­ kopfteil 5 a angeordnet und exzentrisch zu der Ausstoßverbindungsöffnung 21 angebracht. Der Gasausstoß erfolgt hier über die Ausstoßverbindungsöffnung 21 zweistufig. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann durch die Richtungsänderung der Strömung ausgestoßenen Gases, die hier ziemlich scharf ist, eine weitere Dämpfungswirkung für Geräusche erzielt werden.

Claims (3)

1. Kompressor mit einem Mechanismus zur Verringerung von Druckschwankungen, mit einem Zylinderblock (1) mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen (2) und in den Zylinderbohrungen (2) eingesetzten, hin- und hergehende Be­ wegungen mit entsprechenden Phasendifferenzen ausführenden Kolben (3), mit einer an einem Ende des Zylinderblocks (1) angeordneten Ventilplatte (4) mit einer Mehrzahl von zu den Zylinderbohrungen (2) korrespondierend aus­ gebildeten Ansaugöffnungen (8) und einem Ansaugventil (10) zum Öffnen und Schließen der Ansaugöffnungen (8) und mit einem am mit der Ventil­ platte (4) versehenen Ende des Zylinderblocks (1) angeordneten Zylinder­ kopf (5), wobei die Ventilplatte (4) zwischen dem Zylinderkopf (5) und dem Zylinderblock (1) sandwichartig eingeklemmt ist, der Zylinderkopf (5) mit Trenneinrichtungen (14, 18) versehen ist zur Aufteilung seines Innen­ raums in eine Niederdruckkammer (15) und eine Hochdruckkammer (16) und die Niederdruckkammer (15) einen am Zylinderkopf (5) ausgebildeten Ansaugdurch­ laß (19) und die Ansaugöffnungen (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckkammer (15) mittels der Trenneinrichtung (14, 18) in eine erste Niederdruck-Teilkammer (15 a) und eine zweite Niederdruck-Teilkammer (15 b) unterteilt ist, daß die Trenneinrichtung (14, 18) mehrere Ansaugverbindungsöffnungen (20) zur Verbindung der ersten Niederdruck-Teilkammer (15 a) mit der zweiten Niederdruck-Teil­ kammer (15 b) aufweist und daß jede der Ansaugverbindungsöffnungen (20) in gleichen Abständen von den zwei nächstliegenden Ansaugöffnungen (8) an­ geordnet ist.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugverbindungsöffnungen (20) in einer an der Innenwand des Zylinderkopfes (5) befestigten Trennplatte (18) ausgebildet sind.

3. Kompressor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zylinderkopf (5) aus einem ersten Zylinderkopfteil (5 a) an einem Ende des Kompressors und einem zweiten Zylinderkopfteil (5 b) zwischen dem ersten Zylinderkopfteil (5 a) und dem Zylinderblock (1) zusammengesetzt ist und daß die dem ersten Zylinderkopfteil (5 a) zugewandte Stirnfläche des zweiten Zylinderkopfteils (5 b) die Trennplatte (18) bildet.