DE3801306A1

DE3801306A1 - Fluegelzellenverdichter

Info

Publication number: DE3801306A1
Application number: DE3801306A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Dipl Ing Nakajima; Shigeru Dipl Ing Okada; Shoich Dipl Ing Fukuda
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1987-01-28
Filing date: 1988-01-19
Publication date: 1988-08-11
Also published as: JPS63186982A

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Verdichter werden z. B. zur Verdichtung von Druckmittel in Klimaanlagen von Kraft fahrzeugen verwendet, und die Erfindung bezieht sich speziell auf Flügelzellenverdichter, bei denen der Rückdruck in den Rück druckkammern am Fuß der Flügel steuerbar ist. Ein solcher Verdichter ist z. B. Gegenstand der DE-OS 36 23 825 (D 37).

Ein typischer Flügelzellenverdichter dieser Art hat z. B. folgende Hauptkomponenten:
Ein Pumpengehäuse, auch als "Zylinder" bezeichnet, das gebildet wird von einem Hubring sowie einem vorderen und einem hinteren Seitenteil, welche die beiden Enden des Hubrings verschließen;
einen in diesem Pumpengehäuse drehbar angeordneten Rotor;
Flügel, die radial verschiebbar in zugeordneten Schlitzen des Rotors so angeordnet sind, daß sie radial aus dem Rotor heraus zugleiten bestrebt sind, und zwar durch die Resultierenden aus a) der durch die Drehung des Rotors verursachten Zentrifugalkraft und b) einem Rückdruck in an den Füßen der Flügel angeordneten Rückdruckkammern, welch letztere je mit einem zugeordneten Flügel schlitz in Verbindung stehen und sich zu den beiden Stirnseiten des Rotors hin öffnen;
Schließflächen an jeder dem Rotor zugewandten Stirnseite der beiden Seitenteile, um die genannten Rückdruckkammern immer dann zu verschließen, wenn sich der zugeordnete Flügel an oder in der Nähe von einem den Hubring durchdringenden Pumpenauslaß befindet;
Nuten zur Zufuhr von Rückdruck zu den Rückdruckkammern des Rotors;
diese Nuten sind in der dem Rotor zugewandten Stirnseite mindestens eines der beiden Seitenteile angeordnet und liegen so, daß sie jeweils mit den Rückdruckkammern der Flügel in Druckverbindung kommen, wenn sie die diesen Kammern zugeordneten Flügel nicht an dem oder in der Nähe des Pumpenauslasses befinden;
Arbeitskammern, die zwischen dem Pumpengehäuse, dem Rotor und aufeinanderfolgenden Flügeln definiert sind und deren Volumina sich bei der Drehung des Rotors ändern, um eine Verdichtung des Druckmittels zu bewirken.

Fig. 9 zeigt in Form eines schematischen Diagramms die Beziehung zwischen dem auf die Flügel wirkenden Rückdruck P _K und dem Drehwinkel des Rotors bei einem bekannten Flügelzellenverdichter, der mit Nuten zum Einführen von Rückdruck versehen ist. Wie die gestrichelte Kurve B der Fig. 9 zeigt, nimmt der Rückdruck P _K einen fast konstanten Wert P _Kmid an, z. B. 7-8 kg/cm² (7-8 bar), wenn sich der Flügel nicht an oder in der Nähe von einem Pumpen auslaß befindet, der die äußere Wand des Hubrings durchdringt, d. h., wenn sich der Rotor in einem Drehwinkelbereich befindet, der z. B. in Fig. 9 im Bereich von 0° bis a Grad, bei dem die Rück druckkammern des Rotors mit Nuten in den Seitenteilen kommunizieren, die zur Einleitung von Rückdruck ausgebildet sind.

Jedoch hat die huberzeugende Innenfläche des Hubrings ein solches Profil, daß sich ihre Krümmung im Bereich des Förderhubs zunächst zum Auslaß hin ändert und dann darauf, in Drehrichtung gesehen, ein perfekt kreisbogenförmiger Abschnitt folgt, an dem die Krümmung konstant ist. Auf diesen Abschnitt folgt dann anschließend ein Druckmittel-Einlaß. Die Folge dieses Verlaufs der huberzeugenden Innenfläche ist, daß wenn sich der Flügel in den Abschnitt bewegt, wo sich - vor dem Auslaß und in dessen Bereich - die Krümmung ändert und der dicht bei dem perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt liegt, der Kontaktdruck der huberzeugenden Innenfläche auf die Spitze des Flügels wirkt und diesen zunehmend radial nach innen drückt. Gelangt dann der Flügel in den perfekt kreisbogenförmigen Bereich und der Druck in seiner Rückdruckkammer ist nicht ausreichend groß, so kann der Flügel radial nach innen in den Rotor geschoben werden und nicht mehr gegen die huberzeugende Innen fläche des Hubrings anliegen.

Um das zu vermeiden, hat man bei bekannten Flügelzellenverdichtern auf den dem Rotor zugewandten Stirnseiten der Seitenteile Schließ flächen vorgesehen, welche jeweils die Rückdruckkammer eines Flügels dann verschließen, wenn sich dieser Flügel an oder in der Nähe von dem Pumpenauslaß befindet. Dadurch soll der Rückdruck P _K, der auf das radial innere Ende des betreffenden Flügels wirkt, auf die Größe des Förderdrucks P _d erhöht werden, z. B. auf 14 bar. (Die Rückdruckkammern, z. B. die Kammern 16 in Fig. 2, liegen am radial innerenEnde eines zur Aufnahme eines Flügels dienenden Schlitzes, und sie öffnen sich zu beiden Stirnseiten des Rotors).

Wenn also der Flügel in die Nähe eines Pumpenauslasses gelangt, der die Wand des Hubrings nach außen durchdringt, d. h. wenn der Rotor, bezogen auf Fig. 9, eine Durchstellung von a Grad einnimmt, an dem die Rückdruckkammer des betreffenden Flügels anfängt, durch die Schließflächen der Seitenteile verschlossen zu werden, so wird die Rückdruckkammer dieses Flügels zunehmend durch diese Schließfläche verschlossen, so daß der Rückdruck P _K unter dem Flügel plötzlich zunimmt. Folglich erreicht der Rückdruck P _K einen Maximalwert P _Kmax bei einer Drehstellung des Rotors, bei der der betreffende Flügel voll mit dem Pumpenauslaß fluchtet. Wird danach die Rückdruckkammer dieses Flügels wieder geöffnet, weil die Schließflächen zu Ende sind, fällt der Rückdruck P _K plötzlich. Wenn die Rückdruckkamer wieder voll geöffnet ist, d. h. bei der Drehstellung b Grad des Rotors und ehe dieser Flügel in die Nähe des nächsten Pumpenauslasses gelangt, also während sich der Rotor, bezogen auf Fig. 9, im Drehwinkelbereich von b-c Grad befindet, in welchem Drehwinkelbereich die betreffende Rückdruck kammer mit den Rückdrucknuten der Seitenteile in Verbindung steht, wird der Rückdruck P _K, der auf den betreffenden Flügel wirkt, wieder auf einem fast konstanten Wert P _Kmid gehalten.

Der beschriebene Vorgang wiederholt sich naturgemäß in einem Verdichter laufend auch für die anderen Flügel. Der Maximalwert P _Kmax für den auf einen Flügel wirkenden Rückdruck wird durch die folgende Gleichung angegeben:

P _Kmax = P _Kmid + α (I)

Dabei bedeutet α den Druckanstieg, den man durch das Schließen der Rückdruckkammer eines Flügels erhält.

Der Rückdruck innerhalb der Rückdruckkammern unter den Flügeln wird hauptsächlich erzeugt durch unter Druck stehendes Kühlmittel (Gas), das von der Förderdruckkammer des Verdichters durch Spalte (Toleranzen) zwischen dem Rotor und den diese seitlich abschließenden Seitenteilen in die Rückdruckkammern unter den Flügeln fließt. Der Rückdruck hat einen Wert P _Kmid, der - wegen des Strömungs widerstandes dieser Spalte bzw. Toleranzen - erheblich niedriger ist als der Förderdruck in der Förderdruck kammer. Insbesondere ist dann, wenn die Durchströmmenge dieses unter Druck stehenden Kühlgases, das durch die Spalte in die Rückdruckkammern strömt, niedrig ist, auch der Rückdruck P _Kmid nach obiger Gleichung (1) niedrig, und als Folge hiervon kann der Maximalwert P _Kmax des Rückdrucks P _K in einer Rückdruckkammer nicht auf einen genügend hohen Wert ansteigen, wenn diese Rückdruckkammer durch die seitlichen Schließflächen verschlossen ist. In Fig. 9 ist das durch die strichpunktierte Kurve C dargestellt, deren Maximalwert - wie dargestellt - unter dem Maximalwert der Kurven A und B liegt.

Als Ergebnisse der vorstehenden Überlegungen verdient also festgehalten zu werden, daß der Maximalwert P _Kmax des Rückdrucks eine Funktion des erläuterten Wertes P _Kmid ist, und daß letzterer Wert bestimmt wird durch die Durchfluß rate des Gases, das aus der Förderdruckkammer in die Rück druckkammern unter den Flügeln fließt. Diese Durchflußrate bestimmt also indirekt die Größe des Maximalwerts P _Kmax.

Man kann Flügelzellenverdichter unterteilen in solche mit konstanter Fördermenge und solche mit variabler Förder menge. Beide Bauarten haben den Nachteil, daß der Rotor viel Energie verbraucht, aus folgendem Grund:

Der Verlauf der gestrichelten Linie B in Fig. 9 zeigt, daß der Rückdruck in der Rückdruckkammer unter einem Flügel jeweils dann auf einem vorgegbenen Wert P _Kmax gehalten werden muß, wenn der betreffende Flügel sich an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß in der Außenwand des Hubrings befindet. Dieser Druck P _Kmax muß so hoch sein, daß er verhindert, daß die Flügel von der huberzeugenden Innen fläche des Hubrings abheben. Diese Stellen, wo der hohe Rückdruck P _Kmax erforderlich ist, sind die Drehstellungs bereiche a bis b und c bis d in Fig. 9, an denen die Rück druckkammer des betreffenden Flügels durch die Schließflächen der beiden Seitenteile verschlossen wird.

Wird nun aber die Gas-Durchströmmenge, welche aus der Förder druckkammer in die Rückdruckkammer fließt, auf einen bestimmten hohen Wert eingestellt, welcher hoch genug ist, um diesen vorgegebenen Rückdruck P _Kmax zu gewährleisten, so wird damit automatisch und unvermeidlich der Rückdruck P _Kmid auf einen höheren Wert eingestellt als eigentlich erforderlich wäre, wenn sich die Flügel nicht an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß befinden. Anders gesagt, wird in den in Fig. 9 dargestellten Drehwinkelbereichen 0° bis a, b bis c oder d bis 360°, an denen die Rückdruck kammer eines Flügels jeweils mit Rückdruck-Zufuhrnuten der Seitenteile in Verbindung steht, in diesem Fall ein Druck P _Kmid erzeugt, der höher ist als erforderlich.

Da also die bekannten Flügelzellenverdichter, sowohl die jenigen mit konstanter Fördermenge wie diejenigen mit variabler Fördermenge, einen höheren Rückdruck P _Kmid haben als eigentlich notwendig, wenn sich der Flügel nicht an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß befindet, werden die Flügel im Betrieb stark gegen die huberzeugende Innenfläche des Hubrings gepreßt, was zur Folge hat, daß der Rotor für seinen Antrieb viel Energie verbraucht.

Bei dem Verdichtertyp mit konstanter Fördermenge bleibt die Förderkapazität im Betrieb praktisch konstant, und deshalb fließt auch das Gas mit einer im wesentlichen konstanten Durchflußrate in die Rückdruckkammern. Infolgedessen fällt auch der Rückdruck P _Kmid während des Betriebs des Verdichters kaum, und das Phänomen, daß ein erforderlicher Wert des Rückdrucks P _Kmax nicht erreicht wird, tritt nicht auf. Deshalb werden im Betrieb des Verdichters die Flügel in Anlage gegen die huberzeugende Innenfläche des Hubrings gehalten, so daß ein Rattern bzw. Prellen der Flügel infolge nicht ausreichenden Rückdrucks P _Kmax verhindert wird, und ferner werden die Flügel beim Anlauf des Verdichters sicher radial in ihren Schlitzen nach außen verschoben.

Andererseits wird bei einem Verdichter mit variabler Fördermenge dann, wenn dieser mit reduzierter Fördermenge arbeitet, die Kühlmittel-Fördermenge niedrig, und deshalb wird auch die Durchflußrate des Gases, das von der Förderdruckkammer zu den Rückdruckkammern strömt, niedrig. Dadurch wird der Rückdruck P _Kmid (gemäß der obigen Definition) ebenfalls niedrig, und der Maximalwert P _Kmax des Rückdrucks kann nicht auf einen genügend hohen Wert gebracht werden, wenn durch die erwähnten Schließflächen (an den Seitenteilen) die betreffende Rückdruckkammer abgeschlossen wird. Gelangt in diesem Fall ein Flügel zu dem perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt beim Pumpenauslaß des Hubrings, so kann dieser Flügel von der huberzeugenden Innenfläche abheben, da der auf ihn wirkende Rückdruck nicht hoch genug ist, und der Flügel beginnt dann zu rattern oder zu prellen. Auch können die Flügel dann, wenn dieser Rückdruck P _Kmid niedrig ist, nur schwierig aus ihren Schlitzen radial nach außen geschoben werden, ins besondere beim Anlauf. Um diesem Übelstand abzuhelfen, wird üblicherweise bei Verdichtern dieser Bauart ein Trigger ventil oder dergleichen im Verdichter vorgesehen, um Förder druck aus der Förderdruckkammer den Rückdruckkammern zuzu führen und so den Rückdruck unter den Flügeln zu erhöhen. Der Einbau dieses Triggerventils oder dergleichen macht aber den Aufbau des Verdichters kompliziert und verteuert seine Herstellung.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Flügelzellen verdichter mit gutem Wirkungsgrad und sicherer Arbeits weise zu schaffen.

Nach der Erfindung wird dies bei einem eingangs genannten Verdichter erreicht durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Dadurch, daß den Rückdruckkammern der Flügel im Bereich der Schließflächen ein höherer Druck zugeführt wird, können diese Rückdruckkammern in den übrigen Bereichen auf einem niedrigeren Druck gehalten werden, wie er dort für das sichere Anliegen der Flügel ausreicht. Dadurch sinken die Reibungsverluste des Rotors, und der Wirkungsgrad verbessert sich. Andererseits bewirkt der durch die Schließ fläche(n) zugeführte höhere Druck, daß die Flügel auch im Bereich der Pumpenauslässe und in den daran anschließenden Bereichen sicher in Anlage gegen die huberzeugende Innenfläche des Hubrings gehalten werden, so daß ein Rattern der Flügel vermieden wird. Zudem ergibt sich durch die Erfindung ein sehr einfacher Aufbau des Verdichters praktisch ohne Mehrkosten. Auch ergibt sich ein sicherer Anlauf, da auch beim Anlauf die Flügel mit Sicherheit radial nach außen verschoben werden.

Mit besonderem Vorteil wird dabei der Verdichter gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 weitergebildet. Dies erlaubt es, dort, wo zum Anpressen der Flügel ein niedrigerer Druck ausreicht, diesen Druck auf einen ausreichend niedrigen Wert abzusenken, wobei die Verbindungsmittel bevorzugt gemäß Anspruch 7 eine Drossel aufweisen oder als solche ausgebildet sind, um an ihnen den gewünschten Druckabfall zu erzeugen.

Eine sehr einfache Ausgestaltung der ersten Verbindungsmittel ist Gegenstand des Anspruchs 3. Eine solche Ausgestaltung läßt sich praktisch ohne Mehrkosten realisieren.

Eine sehr einfache Ausgestaltung der zweiten Verbindungs mittel ist Gegenstand des Anspruchs 4. Eine solche Aus gestaltung läßt sich praktisch ohne Mehrkosten realisieren.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenver dichter nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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

Fig. 3 einen Schnitt, gesehen längs der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenver dichter nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt, gesehen längs der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VI-VI der Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VII-VII der Fig. 4,

Fig. 8 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VIII-VIII der Fig. 4, und

Fig. 9 ein Schaubild zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Rückdruck unter einem Flügel und der Drehstellung des zugehörigen Rotors.

Die Fig. 1-3 zeigen einen Flügelzellenverdichter nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Aus führungsbeispiel handelt es sich um einen Verdichter mit konstanter Fördermenge, der bevorzugt als Kühlmittel verdichter in einer Klimaanlage Einsatz findet.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Außengehäuse bezeichnet, das gebildet ist von einem im Querschnitt becherförmigen Gehäuseteil 2, dessen zylindrischer Abschnitt offen ist und durch ein Vorderteil 4 verschlossen wird, welch letzteres mittels Schraubenbolzen 3 am Gehäuseteil 2 befestigt ist. Ein Druck mittel-Auslaßanschluß 5, durch welchen verdichtetes Kühlgas als Kältemedium gefördert wird, ist am oberen, hinteren Wandabschnitt des Gehäuseteils 2 ausgebildet, und ein Saug anschluß 6, durch welchen Kühlgas in den Verdichter angesaugt wird, ist wie dargestellt oben am Vorderteil 4 vorgesehen. Der Auslaßanschluß 5 steht in Verbindung mit einer Förderdruckkammer 21, und der Sauganschluß 6 steht in Verbindung mit einer Saugkammer 19.

Im Gehäuse 1 befindet sich ein Pumpelement 7. Dieses besteht im wesentlichen aus einem sogenannten "Zylinder", der gebildet wird von einem Hubring 8, einem vorderen Seitenteil 9 und einem hinteren Seitenteil 10, welche die beiden offenen Enden des Hubrings 8 verschließen, einem zylindrischen Rotor 11, der drehbar im Hubring 8 angeordnet ist, und einer Antriebs welle 12, auf welcher der Rotor 11 angeordnet ist, um durch sie angetrieben zu werden. Die Antriebswelle 12 ist in zwei Radiallagern 13, 13 im vorderen Seitenteil 9 bzw. im hinteren Seitenteil 10 gelagert, vgl. Fig. 1.

Im Außenumfang des Rotors 11 sind axiale Schlitze 15 (hier: vier Schlitze) mit gleichen Abständen voneinander angeordnet, und in jedem Schlitz ist, radial verschiebbar, ein Flügel 17₁ bis 17₄ angeordnet. Am radial inneren Ende dieser Schlitze 15 ist jeweils eine Rückdruckkammer 16 angeordnet, die in den zugehörigen Schlitz übergeht und an beiden Stirnseiten des Rotors 11 endet.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind Druckmitteleinlässe 18, die jeweils als durchgehende Ausnehmung ausgebildet sind, im vorderen Seitenteil 9 an diametral gegenüberliegenden Stellen ausgebildet. Diese Einlässe 18, 18 erstrecken sich jeweils axial durch das vordere Seitenteil 9, und sie verbinden die Saugkammer 19, welche zwischen dem Vorderteil 4 und dem vorderen Seitenteil 9 ausgebildet ist mit den Pumpkammern 14 (vgl. Fig. 2) bei deren Saughub.

Wie in Fig. 2 zeigt, sind zwei Pumpenauslässe 20, 20 in etwa radialer Richtung und an diametral gegenüberliegenden Stellen in den Hubring 8 eingearbeitet, und jeder dieser Auslässe 20 wird gebildet durch eine Gruppe von durchgehenden Löchern, welche axial hintereinander angeordnet sind. Fig. 2 zeigt für jeden der beiden Pumpenauslässe jeweils nur eines dieser durch gehenden Löcher. Die Förderdruckkammer 21, welche im Gehäuseteil 2 ausgebildet ist, steht über diese Pumpenauslässe 20 in Verbindung mit den Pumpenkammern 14, wenn diese jeweils ihren Förderhub ausführen. Die Pumpenauslässe 20, 20 sind jeweils mit Auslaßventilen 22 und Ventil-Haltegliedern 23 versehen, wie das Fig. 2 zeigt.

Das vordere Seitenteil 9 und das hintere Seitenteil 10 hat jeweils auf seiner dem Rotor 11 zugewandten Innenseite zwei Schließflächen 24, 24, welche paarweise an diametral gegenüber liegenden Stellen neben dem Außenumfang der Antriebswelle 12 angeordnet sind, vgl. Fig. 2 und 3. Auch sind an den Innen seiten dieser beiden Seitenteile 9, 10 an diametral gegenüber liegenden Stellen und neben dem Außenumfang der Antriebswelle 2 bogenförmige Nuten 25, 25 zur Zufuhr von Rückdruck vorgesehen, vgl. die Fig. 1-3. Die Nuten 25 erstrecken sich in Umfangsrichtung und wechseln jeweils mit den Schließflächen 24 ab, d. h. es folgen aufeinander: Schließfläche 24; bogen förmige Nut 25; Schließfläche 24; bogenförmige Nut 25. Die Schließflächen 24 liegen in einer Ebene mit den anderen Abschnitten der Stirnseiten dieser beiden Seitenteile 9, 10, mit Ausnahme der bogenförmigen Nuten 25. Die Schließflächen 24 und die Nuten 25 liegen im wesentlichen in derselben radialen Lage wie die Rückdruckkammern 16 der Flügel 17. Dreht sich der Rotor 11, so gelangen die offenen Enden der Rückdruckkammer 16 alternierend zu den Schließflächen 24 oder den bogenförmigen Nuten 25. Ferner sind die Schließ flächen 24 und die bogenförmigen Nuten 25 jeweils umfangs mäßig so angeordnet, daß wenn sich ein Flügel 17 an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20 befindet, die entsprechende Rückdruckkammer 16 an ihren beiden Enden den Schließflächen 24 der Seitenteile 9, 10 gegenüberliegt, welche dem Pumpenauslaß 20 zugeordnet sind, also durch diese Schließflächen 24 verschlossen wird. Befindet sich dagegen ein Flügel 17 nicht an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20, so stehen jeweils die Enden der ihm zugeordneten Rückdruckkammer 16 in Verbindung mit den bogenförmigen Nuten 25 der Seitenteile 9 und 10 und werden mit diesen Nuten 25 und dem in ihnen herrschenden Druck in Verbindung gebracht.

Zwei Durchlässe 26 zur Zufuhr von Förderdruck sind im vorderen Seitenteil 9 ausgebildet; jeder dieser Durchlässe 25 endet mit einem Ende in einer ihm zugeordneten Schließfläche 24 des vorderen Seitenteils 9, während sich ein Mittelabschnitt des Durchlasses 26 im wesentlichen radial durch das vordere Seitenteil 9 erstreckt und sich mit seinem anderen Ende zur Förderdruckkammer 21 öffnet. Ggf. können für jede Schließfläche 24 mehrere solche Förderdruck-Zufuhr-Durchlässe 26 vorgesehen werden. Jeder Flügel 17 ist an der Vorderkante seines radial inneren Endes mit einer Aussparung 17 a versehen, um zu verhindern, daß der Flügel 17 das innere Ende des Förderdruck- Zufuhrdurchlasses 26 verschließt, welches sich in der Schließ fläche 24 des vorderen Seitenteils 9 öffnet. Dadurch wird sichergestellt, daß wenn die Rückdruckkammer 16 eines Flügels jeweils der Schließfläche 24 des vorderen Seitenteils 9 gegenüberliegt, der Förderdruck P _d in der Förderdruckkammer 21 durch den Durchlaß 26 und die Schließfläche 24 der Rück druckkammer 16 zugeführt wird.

Ferner wird das vordere Seitenteil 9 von zwei Druckabfluß durchlässen 27 durchdrungen, welche sich jeweils mit einem Ende zum Boden einer zugeordneten bogenförmigen Nut 25 des vorderen Seitenteils 9 öffnen, während ein Mittelabschnitt der Durchlässe 27 jeweils schräg das vordere Seitenteil 9 durchdringt und ihr anderes Ende in der Saugkammer 19 mündet. Wenn also die Rückdruckkammern 16 jeweils in Verbindung mit einer bogenförmigen Nut 25 gebracht werden, so leckt der Rückdruck in dieser Rückdruckkammer 16 durch die bogenförmige Nut 25 und den Durchlaß 27 zur Saugkammer 19, so daß der Druck in der betreffenden Rückdruckkammer 16 in Richtung zum Saugdruck P _s abgesenkt wird. Die Durch lässe 27 zur Abfuhr von Rückdruck haben jeweils einen so kleinen Querschnitt, daß der Rückdruck P _K unter den Flügeln stets auf einem Wert gehalten wird, der höher ist als der Saugdruck P _s. Die Durchlässe 27 wirken also als Drosseln. Sie können entfallen bei einem Verdichter, bei welchem der Rückdruck unter den Flügeln relativ niedrig ist.

Arbeitsweise des Flügelzellenverdichters nach dem ersten Ausführungsbeispiel

Wird die Antriebswelle 12 durch einen Motor, z. B. den eines Kraftfahrzeugs angetrieben und dreht dabei den Rotor 11 im Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. 2, so bewegen sich die Flügel 17₁ bis 17₄ nacheinander radial aus ihren zugeordneten Schlitzen 15 nach außen, und zwar als Folge einerseits der Zentrifugal kraft und andererseits des Rückdrucks P _K, welcher auf die Flügel wirkt, und diese Flügel drehen sich zusammen mit dem drehenden Rotor 11, wobei ihre Spitzen in Gleitkontakt mit der huberzeugenden Innenfläche des Hubrings 8 stehen. Während des Saughubs nehmen die Pumpkammern 14, welche durch benachbarte Flügel 17₁ bis 17₄ definiert werden, an Volumen zu, so daß Kühlgas als Wärmemedium durch den Pumpeneinlaß 18 in diese Pumpenkammern 14 angesaugt wird. Während des folgenden Verdichtungshubs nimmt die Pumpenkammer 14 an Volumen ab und bewirkt, daß das angesaugte Kühlgas verdichtet wird. Während des Förderhubs im Anschluß an den Verdichtungshub wird durch den hohen Druck des verdichteten Gases das Auslaß ventil 22 geöffnet, so daß das verdichtete Kühlgas durch den Pumpenauslaß 20 der Förderdruckkammer 21 und von dieser durch den Auslaßanschluß 5 einem Wärmetauschersystem einer nicht dargestellten Klimaanlage zugeführt wird.

Beim Betrieb des Verdichters nach dem ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich eine Beziehung zwischen dem Rückdruck P _K unter den Flügeln und dem Drehwinkel des Rotors 11, wie sie in Fig. 9 mit einer durchgehenden Linie A dargestellt ist. Wie diese Linie A zeigt, wird der Rückdruck P _K unter den Flügeln auf einem fast konstanten Wert P _Kmid gehalten, welcher nicht sehr hoch ist, z. B. Saugdruck P _s + 2 . . . 3 bar, wenn sich der betreffende Flügel 17 nicht an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20 befindet, d. h. wenn der Rotor sich in einem Drehwinkelbereich von 0° bis a Grad befindet, in dem das offene Ende der entsprechenden Rückdruckkammer 16 beginnt, mit einer bogenförmigen Rückdrucknut 25 des vorderen Seitenteils 9 in Verbindung zu kommen. Gleitet nun die Spitze des Flügels 17₁ längs eines Endabschnitts des Abschnitts I mit veränderlicher Krümmung auf der huberzeugenden Innenfläche des Hubrings 8 neben dem perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt II in der Nähe des Pumpenauslasses 20, wobei Fig. 3 diese Abschnitte I, II zeigt, so nimmt der Kontaktdruck, welcher im Bereich des Abschnitts mit veränderlicher Krümmung auf den Flügel 17₁ wirkt, allmählich zu und hat das Bestreben, den Flügel 17₁ radial in den zugeordneten Schlitz 15 hineinzupressen.

Erreicht aber der Flügel 17₁ den perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt II im Bereich des Pumpenauslasses 20, d. h. wenn der Rotor 11 einen Drehwinkel erreicht, an dem die entsprechende Rückdruckkammer 16 beginnt, mit der entsprechenden Schließfläche 24 des vorderen Seitenteils 9 zusammenzukommen, so wird diese Rückdruckkammer 16 über die Schließfläche 24 und den in ihr mündenden Förderdruck-Zufuhrdurchlaß 26 in Verbindung mit der Förderdruckkammer 21 gebracht, wodurch der Förderdruck P _d in der Förderdruckkammer 21 der Rückdruck kammer 16 des betreffenden Flügels zugeführt wird. Infolgedessen nimmt der Rückdruck P _K in dieser Rückdruckkammer 16 rasch in Richtung auf den Förderdruck P _d zu und erreicht seinen Maximalwert P _Kmax bei dem Drehwinkel des Rotors 11, bei dem der Flügel 17₁ dem Pumpenauslaß 20 gegenüberliegt. Selbst wenn also der Flügel 17₁ dem Pumpenauslaß 20 gegenüberliegt, kann der Flügel 17₁ schwerlich außer Anlage gegen die huber zeugende Innenfläche des Hubrings 8 gebracht werden, weil der Rückdruck P _K unter diesem Flügel genügend hoch ist.

Gleitet der Flügel 17₁ längs des perfekt kreisbogenförmigen Abschnitts II, nachdem er am Pumpenauslaß 20 vorbeigeglitten ist, d. h. wenn sich der Rotor 11 im Drehwinkelbereich b bis c Grade der Fig. 9 befindet, in dem die Rückdruckkammer 16 dieses Flügels der bogenförmigen Rückdrucknut 25 gegenüberliegt, so wird diese Rückdruckkammer 16 über die bogenförmige Nut 25 und den Rückdruck-Abflußdurchlaß 27 mit der Saugkammer 19 in Verbindung gebracht. Dadurch kann der Rück druck P _K in dieser Rückdruckkammer 16 gedrosselt zur Saugkammer 19 abfließen. Infolgedessen fällt der Rückdruck P _K schnell auf den erwähnten niedrigen Rückdruckwert P _Kmid, also auf den Wert P _s + 2 . . . 3 bar welcher nur wenig höher ist als der Saugdruck P _s, und er wird anschließend auf diesem niedrigen konstanten Wert P _Kmid gehalten. Dieser Vorgang wiederholt sich natürlich laufend für alle Flügel.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Maximalwert P _Kmax des Rückdrucks P _K unter den Flügeln sich wie folgt ausdrücken läßt:

P _Kmax = P _d - β (2)

Hierbei bedeutet β den Druckverlust gegenüber dem Förder druck P _d infolge des Durchflußwiderstandes des Förder druck-Zufuhr-Durchlasses 26.

Die obige Gleichung (2) sagt aus, daß ein genügend hoher Rück druck P _K unter den Flügeln erreicht werden kann - ein solcher ist erforderlich, wenn ein Flügel 17 dem Pumpenauslaß 20 gegenüberliegt -, indem man den Förderdruck P _d direkt der Rückdruckkammer 16 eines Flügels zuführt, ohne sich auf den Rückdruck P _Kmid zu verlassen, der Fluktuationen infolge von Fluktuationen der Durchflußrate des zu den Rück druckkammern 16 fließenden Gases aufweist; insofern ist also hier ein wesentlicher Unterschied zu den Verdichtern nach dem Stand der Technik. Infolgedessen wird also, wenn sich ein Flügel 17 an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20 befindet, wo auf den Flügel 17 ein ausreichend hoher Rückdruck P _K wirken muß, der Förderdruck P _d direkt der zugeordneten Rückdruckkammer 16 dieses Flügels zugeführt, um hierdurch rasch den Rückdruck P _K dieses Flügels zu erhöhen, so daß die Flügel 17 kaum oder gar nicht von der hub erzeugenden Innenfläche des Hubrings 8 abheben und daher ein Rattern oder Prellen der Flügel 17 vermieden wird.

Ferner kann bei einem Verdichter nach dem Stand der Technik folgender Nachteil auftreten: Verläßt ein Flügel 17 den perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt im Anschluß an den Pumpen auslaß 20 und gelangt bei seinem Saubhub zu dem Abschnitt mit variabler Krümmung, so kann es sein, daß sich beim Anlauf dieser Flügel nicht sicher aus seinem Schlitz 15 radial nach außen bewegt, weil der auf ihn wirkende Rückdruck P _K nicht ausreichend groß ist. Deshalb muß man dann bei einem solchen Verdichter nach dem Stand der Technik ein Triggerventil oder dergleichen vorsehen, um den Rückdruck P _K unter den Flügeln beim Anlaufen des Verdichters zu erhöhen. - Demgegenüber wird bei einem erfindungsgemäßen Verdichter der Förderdruck P _d direkt in die einzelnen Rückdruckkammern 16 eingeführt, wenn die Flügel 17 jeweils die betreffenden Abschnitte der huberzeugenden Innenfläche durchlaufen, und deshalb wird es unnötig, den Rückdruck P _K unter den Flügeln zu erhöhen, wenn sich der Flügel 17 im Saugbereich mit variabler Krümmung unmittelbar anschließend an den perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt der huberzeugenden Innenfläche befindet. Es wird also der Rückdruck P _K entsprechend dem jeweiligen Drehwinkel des Rotors 11 richtig auf die erforderlichen Werte eingestellt, um zu verhindern, daß die Flügel 17 an ihren Spitzen mit zu hohem oder zu niedrigem Kontaktdruck gegen die huberzeugende Innenfläche des Hubrings 8 anliegen; dadurch vermeidet man Energieverluste im Verdichter und ein Rattern oder Prellen der Flügel 17.

Anhand der Fig. 4-9 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Flügelzellen verdichter nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Teile werden gewöhnlich mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wir in den Fig. 1-3 und werden dann nicht nochmals beschrieben.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß beim zweiten Ausführungsbeispiel der Flügelzellenverdichter ein solcher mit variabler Fördermenge ist.

In Fig. 4 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Außengehäuse bezeichnet, welches ein zylindrisches Gehäuseteil 2 mit einem offenen Ende und ein rückwärtiges Kopfteil 4′ aufweist, welches mittels (nicht dargestellter) Schraubenbolzen am Gehäuseteil 2 befestigt ist, wobei es das offene Ende des Gehäuseteils 2 verschließt. Ein Förderdruckanschluß 5, durch welchen Kühlgas als Wärmemedium gefördert wird, ist in einem oberen Wand abschnitt des Gehäuseteils 2 an dessen Vorderseite ausgebildet, und ein Sauganschluß 6, durch welchen anzusaugendes Kühlgas in den Verdichter angesaugt werden soll, ist in einem oberen Abschnitt des hinteren Kopfteils 4′ ausgebildet. In der äußeren Umfangsfläche des Rotors 11 sind axiale Schlitze 15, fünf an der Zahl, mit gleichen Abständen angeordnet, und in jedem Schlitz ist ein Flügel 17₁ bis 17₅ radial verschiebbar angeordnet.

Zwei Pumpenauslässe 20′, 20′ durchdringen radial die Außen wand des Hubrings 8 an diametral gegenüberliegenden Stellen, und jeder dieser Auslässe wird gebildet von einer Gruppe von z. B. 5 durchgehenden Löchern 20′, welche axial hintereinander angeordnet sind. Fig. 4 zeigt im oberen Teil 4 solche Auslässe 20′. Fig. 5 zeigt bei beiden Pumpenauslässen 20′ jeweils nur ein durchgehendes Loch.

Eine Förderdruckkammer 21 ist gebildet zwischen der Innenseite des Gehäuseteils 2 und dem Außenumfang des Hubrings 8; sie steht beim Förderhub über die bereits erwähnten Pumpen auslässe 20′ mit den Pumpenkammern 14 des Rotors 11 in Verbindung. Die Pumpenauslässe 20′, 20′ sind jeweils mit Auslaß ventilen 22′ und Ventil-Haltegliedern 23′ versehen, wie das in den einzelnen Figuren ausführlich dargestellt ist.

Zwei Schließflächen 24 sind in etwas anderer Weise als beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet: Sie sind nämlich an diametral gegenüberliegenden Stellen und neben dem Außenumfang der Antriebswelle 12 nur auf der dem Rotor 11 zugewandten Stirn fläche des vorderen Seitenteils 9 ausgebildet, vgl. die Fig. 4 und 6. Auch ein Paar von bogenförmigen Nuten 25 zur Zufuhr von Rückdruck sind nur auf derselben Stirnseite des vorderen Seitenteils 9 an diametral gegenüberliegenden Stellen neben dem Außenumfang der Antriebswelle 12 ausgeführt, wie das Fig. 6 besonders deutlich zeigt. Wird bei dieser Ausführungs form der Rotor 11 gedreht, so gelangen seine Rückdruckkammern 16 an ihrem dem vorderen Seitenteil 9 zugewandten offenen Ende abwechselnd in Verbindung mit den Schließflächen 24 und den bogenförmigen Nuten 25 zur Zufuhr von Rückdruck, ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Im vorderen Seitenteil 9 sind zwei Durchlässe 26′, 26′ zur Zufuhr von Förderdruck ausgebildet. Jeder von ihnen hat ein Ende, das sich in der zugeordneten Schließfläche 24 des vorderen Seitenteils 9 öffnet, einen Zwischenabschnitt, der sich schräg durch das vordere Seitenteil 9 erstreckt, und ein anderes Ende, das sich zu der Förderdruckkammer 21 öffnet, wie das Fig. 4 zeigt. Ferner sind in den einzelnen Flügeln 17 jeweils Aussparungen 17 a radial innen an der Vorderkante ausgebildet, damit nicht diese Flügel das Ende des Förder druck-Zuführ-Durchlasses 26′ verschließen können, wie das auch beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Im vorderen Seitenteil 9 sind auch zwei Saugdruck-Zuführ durchlässe 27′, 27′ ausgebildet. Jeder von ihnen hat ein Ende, das mit einer zugeordneten bogenförmigen Nut 25 verbunden ist, einen Mittelabschnitt, der sich etwa L-förmig durch das vordere Seitenteil 9 erstreckt, und ein anderes Ende, das sich zu einem Raum 19′ öffnet, der gebildet wird zwischen der huberzeugenden Innenfläche des Hubrings 8 und der Außenumfangsfläche des Rotors 11. Dieser Raum 19′ steht über einen Raum 10 b im hinteren Seitenteil 10 in Verbindung mit der Saugkammer 19.

Das hintere Seitenteil 10 hat eine Stirnfläche, welche dem Rotor 11 zugewandt ist, und in ihr befindet sich eine ringförmige Ausnehmung 30, wie das die Fig. 4 und 7 besonders gut zeigen. Ein Paar von zweiten Pumpeneinlässen 31, 31 in Form von bogenförmigen Ausnehmungen sind als zweite Pumpeneinlässe im hinteren Seitenteil 10 an diametral gegenüberliegenden Stellen vorgesehen und erstrecken sich kontinuierlich in Umfangsrichtung der ringförmigen Ausnehmung 30 längs deren Außenumfang. Durch sie steht die Saugkammer 19 beim Saughub mit den Pumpenkammern 14 des Rotors 11 in Verbindung. In der ringförmigen Ausnehmung 30 befindet sich ein ringförmiges Steuerelement 32, das in der Ausnehmung 30 in beide Drehrichtungen verdrehbar angeordnet ist, um den Öffnungswinkel der zweiten Pumpen einlässe 31, 31 zu steuern. An der äußeren Umfangskante des Steuerelements 32 sind zwei diametral gegenüberliegende bogen förmige Ausschnitte 33, 33 ausgebildet, und auf der einen Stirnseite dieses Elements 32 sind, einstückig mit dem Element 32, zwei diametral gegenüberliegende Trennplatten 34, 34 ausgebildet, die sich axial vom Element 32 weg erstrecken und als Druckaufnahmeelemente dienen. Die Trennplatten 34 sind verschieb bar in entsprechenden bogenförmigen Räumen 35, 35 angeordnet, wie das am besten aus Fig. 8 hervorgeht, und diese Räume 35 sind im hinteren Seitenteil 10 im Anschluß an die ringförmige Ausnehmung 30 und mit teilweiser umfangsmäßiger Überlappung mit den entsprechenden zweiten Pumpeneinlässen 31, 31 ausgebildet. Die Innenseite der bogenförmigen Räume 35, 35 ist jeweils durch die zugehörige Trennplatte 34 in eine erste und eine zweite Druckkammer 35₁ und 35₂ unter teilt. Die erste Druckkammer 35₁ steht in Verbindung mit der Saugkammer 19 durch den entsprechenden Pumpeneinlaß 18 und den entsprechenden zweiten Pumpeneinlaß 31, und die zweite Druckkammer 35₂ steht in Verbindung mit der Förderdruck kammer 21 und der Saugkammer 19 durch einen Verbindungs durchlaß 36 und eine Drossel 37. Die beiden Kammern 35₂, 35₂ stehen über einen Verbindungsdurchlaß 18 miteinander in Verbindung. Dieser Verbindungsdurchlaß 38 weist zwei Verbindungskanäle 38 a, 38 a auf, welche in einem Vorsprung 10 a ausgebildet sind, der einstückig mit dem hinteren Seitenteil 10 ausgebildet ist und sich von dessen vom Rotor 11 abgewandten Seite und in dessen Mitte wegerstreckt. Ferner wird diese Verbindung gebildet von einem ringförmigen Raum 38 b, welcher gebildet wird zwischen einer vorragenden Stirn fläche des Vorsprungs 9 a und einer inneren Endfläche des hinteren Kopfteils 4′. Die Verbindungsdurchlässe 28 a, 38 a sind symmetrisch bezüglich des Mittelpunkts des Vorsprungs 10 a angeordnet, wobei ihre einen Enden nahe dieses Mittelpunkts angeordnet sind. Entsprechende Enden der Verbindungsdurchlässe 38 a, 38 a öffnen sich jeweils zur zugeordneten zweiten Druck kammer 35₂, und die anderen Enden jeweils zum ringförmigen Raum 38 b. Diese Verbindungsdurchlässe 38 sind wie gesagt im hinteren Seitenteil 10 ausgebildet.

Ein Dichtglied 39 von besonderer Gestalt ist am Steuerelement 32 angeordnet und längs einer Stirnfläche seines mittleren Abschnittes und radial gegenüberliegender Stirnflächen jedes seiner Druck aufnehmenden Vorsprünge 34, um jeweils eine Abdichtung zwischen der ersten Druckkammer 35₁ und der zweiten Druckkammer 35₂ zu bewirken, wie in Fig. 8 dargestellt, sowie eine Abdichtung zwischen den Innenflächen und den äußeren Umfangsflächen des Steuerelements 32 und denjenigen der ringförmigen Aussparung 30 des hinteren Seitenteils 10, wie das Fig. 7 zeigt.

Das Steuerelement 32 wird elastisch in Umfangsrichtung so beauf schlagt, daß der Öffnungswinkel der zweiten Pumpeneinlässe 31 vergrößert wird, also im Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. 7. Dies geschieht mittels einer Wendefeder 40, welche, wie in Fig. 4 dargestellt, einen zentralen Vorsprung 10 a des hinteren Seitenteils 10, der sich axial zur Saugkammer 19 erstreckt, mit Spiel umgibt. Ein Ende der Wendelfeder 40 steht in Eingriff mit dem obengenannten Vorsprung 10 a, und ein anderes Ende von ihr steht in Eingriff mit dem Steuer element 32.

Im Verbindungsdurchlaß 36 ist eine Steuerventilanordnung 41 angeordnet, um diesen Durchlaß 36 zu öffnen oder zu schließen. Die Steuerventilanordnung 41 arbeitet gesteuert vom Druck in der Saug- oder Niederdruckkammer 19 und weist einen Balgen 42, ein Ventilteil 43, eine Ventilkugel 44 und eine Feder 45 auf, welche die Ventilkugel 44 in Schließrichtung beaufschlagt. Der Balgen 42 ist in der Saugkammer 19 angeordnet, und seine Achse erstreckt sich parallel zu derjenigen der Antriebswelle 12; je nach dem ihn umgebenden Druck wird der Balgen 42 entweder zusammengepreßt oder expandiert. Hat der Saug druck in der Saugkammer 19 einen Wert, der oberhalb eines vor gegebenen Werts liegt, so befindet sich der Balgen 42 in einem zusammengezogenen Zustand. Liegt dagegen der Saugdruck unterhalb des vorgegebenen Wertes, so ist der Balgen 42 in einem expandierten Zustand. Der Ventilkörper 43 ist verschiebbar in einer Ventilbohrung 46 angeordnet, welche im hinteren Seitenteil 10 ausgebildet ist und sich quer zum Verbindungs durchlaß 36 in abgedichteter Weise erstreckt. Der Ventilkörper 43 hat Verbindungsausnehmungen 43 a und 43 b, welche in Verbindung stehen mit der hohlen Innenseite des Ventilkörpers 43, mit der Saugkammer 19, bzw. mit der Ventilausnehmung 46. Die Ventilkugel 44 befindet sich im Ventilkörper 43, und ihre eine Seite wird durch die Feder 45 so beaufschlagt, daß sie bestrebt ist, die Verbindungsausnehmung 43 a zu verschließen. Die andere Seite der Kugel 44 liegt an gegen einen Fortsatz 47 a, der wie dargestellt mit dem Balgen 42 verbunden ist. Liegt der Druck in der Saugkammer 19 oberhalb des vorgegebenen Wertes, so daß der Balgen 42 zusammengedrückt ist, so wird die Ventilkugel 44 durch die Feder 45 gegen die Verbindungs ausnehmung 43 a gepreßt und verschließt diese, so daß die Saugkammer 19 keine Verbindung mehr mit dem Verbindungsdurch laß 36 hat. Liegt der Druck in der Saugkammer 19 unterhalb des vorgegebenen Wertes, so daß der Balgen 42 expandiert ist, so wird die Ventilkugel 44 durch den Fortsatz 42 a des Balgens 42 entgegen der Kraft der Feder 45 von der Verbindungsaus nehmung 43 a abgehoben, so daß die Saugkammer 19 mit dem Verbindungsdurchlaß 36 in Verbindung gebracht wird.

Arbeitsweise des Verdichters nach dem zweiten Ausführungsbeispiel

Die Antriebswelle 12 wird von einem Motor, z. B. dem eines Kraftfahrzeugs angetrieben, so daß sich der Rotor 11, bezogen auf Fig. 5, im Uhrzeigersinn dreht. Hierbei bewegen sich die Flügel 17₁ bis 17₅ nacheinander radial aus ihren entsprechenden Schlitzen 15 nach außen. Dies ist eine Folge der Zentrifugalkraft und des Rückdrucks P _K, welcher auf die Unterseite der Flügel wirkt. Die Flügel drehen sich dabei zusammen mit dem Rotor 11, und ihre Spitzen stehen in Gleit kontakt mit der huberzeugenden Innenfläche des Hubrings 8. Während des Saughubs nimmt das Volumen einer Pumpenkammer 14, welche durch benachbarte Flügel definiert wird, zu, so daß Kühlgas als Wärmemedium durch den Pumpeneinlaß 18 und den zweiten Pumpeneinlaß 31 in die betreffende Pumpenkammer 14 angesaugt wird. Während des folgenden Verdichtungshubs nimmt das Volumen dieser Pumpenkammer 14 ab, so daß das angesaugte Kühlgas verdichtet wird. Während des an den Verdichtungshub anschließenden Förderhubs bewirkt der hohe Druck des verdichteten Gases, daß sich das Auslaßventil 22′ öffnet und das verdichtete Kühlgas durch den Pumpenauslaß 20′ in die Förderdruckkammer 21 und dann durch den Förderdruckauslaß 5 einem Wärmetauscher einer (nicht dargestellten) Klimaanlage zugeführt wird.

Während des Betriebs des Verdichters wird Niederdruck oder Saugdruck in der Saugkammer 19 durch den Pumpeneinlaß 18 jeweils der ersten Druckkammer 35₁ jedes Raumes 35 zugeführt, während Hochdruck bzw. Förderdruck in der Förderdruckkammer 21 durch die Drossel 37 jeweils den zweiten Druckkammern 35₂ zugeführt wird. Infolgedessen wird das Steuerelement 32 in Umfangsrichtung verschoben, abhängig vom Unterschied zwischen der Summe des Drucks in den ersten Druckkammern 35₁ und der Vorspannung der Wendelfeder 40 (welche auf das Steuer element 32 so wirkt, daß der Öffnungswinkel der zweiten Pumpen einlässe 31 vergrößert werden soll, d. h. im Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. 7) und dem Druck in den zweiten Druckkammern 35₂ (welcher auf das Steuerelement 32 in der Richtung wirkt, daß der eben genannte Öffnungswinkel verkleinert werden soll, d. h. im Gegenzeigersinn, bezogen auf Fig. 7), um so den Öffnungs winkel der zweiten Pumpeneinlässe 31 und damit den Zeitpunkt, zu dem der Verdichtungshub beginnt, zu verändern. Dadurch wird auch die Fördermenge bzw. Kapazität des Verdichters entsprechend verändert. Anders gesagt wird der Öffnungswinkel des zweiten Pumpeneinlasses 31 auf einen Winkel festgelegt, bei dem die Summe des Druckes in den ersten Druckkammern 35₁ und der Kraft der Feder 40 gleich groß ist wie die vom Druck in den zweiten Druckkammern 35₂ erzeugte Kraft. Auf diese Weise wird im Betrieb das Steuerelement 32 ständig verdreht abhängig von der Größe des Drucks in der Saugkammer 19. Die Fördermenge des Verdichters wird also auf diese Weise kontinuierlich und stufenlos an die jeweiligen Bedürfnisse angepaßt, und ein solcher Verdichter mit variabler Fördermenge kann je nach den Erfordernissen der zugehörigen Klimaanlage automatisch mit niedriger oder mit hoher Fördermenge arbeiten.

Arbeitet z. B. der Verdichter mit hoher Drehzahl, so wird der Saugdruck in der Saugkammer 19 so niedrig, daß der Balgen 42 des Steuerventils 41 expandiert und die Ventilkugel 44 entgegen der Vorspannung ihrer Feder 45 von ihrem Sitz abhebt, so daß eine Verbindung vom Verbindungsdurchlaß 36 zur Saugkammer 19 hergestellt wird. Dadurch nimmt sofort der Druck in den zweiten Druckkammern 35₂ ab. Infolgedessen wird das Steuer element 32 schnell im Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. 7, verdreht. Werden die ausgeschnittenen Abschnitte 33, 33 des Steuerelements 32 so in dieselbe Lage gebracht, wie die entsprechenden zweiten Pumpeneinlässe 31, 31, um diese zu öffnen, wie das in Fig. 7 mit durchgehenden Linien dargestellt ist, so wird Kühlgas in der Saugkammer 19 in die Pumpenkammern 14 durch die zweiten Pumpeneinlässe 31, 31 angesaugt. Deshalb wird der Zeitpunkt, an dem der Verdichtungshub beginnt, um einen Betrag verzögert, welcher dem Grad der Öffnung der zweiten Pumpeneinlässe 31, 31 entspricht, so daß die Menge Kühlgas, welche in den Pumpenkammern verdichtet wird, abnimmt, so daß der Verdichter mit einer reduzierten Fördermenge arbeitet (Betrieb mit Teilfördermenge).

Wird der Verdichter ständig mit Teilförderung betrieben, wie eben beschrieben, so ist die Fördermenge von Kühlgas so klein, daß die Durchflußmenge von Kühlgas, welches zu den Rückdruckkammern 16 der Flügel fließt, entsprechend abnimmt. Bei Verdichtern nach dem Stand der Technik bewirkte dies, daß bei der Bewegung der Spitze eines Flügels 17 längs eines Ab schnitts mit variabler Krümmung in Richtung zum perfekt kreisförmigen Abschnitt im Anschluß an den Pumpenauslaß 20′ der Kontaktdruck der huberzeugenden Innenfläche des Hubrings 8, welcher auf die Spitze des Flügels wirkt, zunimmt, so daß der Flügel 17 in radialer Richtung in den Schlitz 15 hineinge schoben wird. Erreicht der Flügel 17 dann den perfekt kreisbogen förmigen Abschnitt, so wird er außer Anlage gegen die huber zeugende Innenfläche des Hubrings 8 gebracht, und zwar an diesem perfekt kreisbogenförmigen Abschnitt, und dies bewirkt dann ein Rattern des Flügels 17.

Erfindungsgemäß wird jedoch bei dem Verdichter nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Rückdruck P _K unter den Flügeln so gesteuert, daß er die erforderlichen verschiedenen Werte erhält. Dies geschieht dadurch, daß die Rückdruckkammern 16 der Flügel entweder mit Förderdruck P _d oder mit Saugdruck P _s versorgt werden, entsprechend der jeweiligen Länge der Flügel 17 bezüglich des Hubrings 8. Dies geschieht unabhängig von der Durchflußrate des Gases, das von der Förderdruckseite her zu den Rückdruckkammern 16 der Flügel strömt, und zwar in ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dadurch wird verhindert, daß die Flügel rattern oder prellen, und es wird andererseits auch verhindert, daß im Betrieb ein zu hoher Kontaktdruck zwischen den Spitzen der Flügel 17 und der huberzeugenden Innenfläche des Hubrings 8 erzeugt wird, so daß ein solcher Verdichter weniger Verluste aufweist und mit besserem Wirkungsgrad arbeitet.

Die vorliegende Erfindung kann in gleicher Weise angewandt werden bei Flügelzellenverdichtern, bei denen ein spezielles Außengehäuse (entsprechend dem Gehäuse 2 bei den vorliegenden Ausführungsbeispiel) entfällt und der Hubring 8 selbst die Außenseite des Verdichters bildet, wie das in der japanischen Gebrauchsmuster-OS 62-1 32 289 offenbart ist.

Bei einem erfindungsgemäßen Flügelzellenverdichter befinden sich also auf der dem Rotor 11 zugewandeten Stirnseite mindestens eines den Rotor seitlich abdichtenden Seitenteils 9 oder 10 Schließflächen 24, und diese sind am Umfang so angeordnet, daß sie jeweils dann eine Rückdruckkammer 16 verschließen, wenn sich der dieser Kammer 16 zugeordnete Flügel an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20 befindet, der den Hubring 8 des Verdichters durchdringt. Nuten 25 zum Einleiten von Rückdruck in die Rückdruckkammern 16 sind in mindestens einem Seitenteil 9 ausgebildet und an diesem umfangsmäßig so angeordnet, daß sie einer Rückdruckkammer 16 dann gegenüberliegen, wenn sich der dieser Kammer zugeordnete Flügel 17 nicht an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20 befindet. - Befindet sich der Flügel 17 an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß 20 bzw. 20′, so verbindet ein Verbindungsdurchlaß 26 jeweils die Rückdruckkammer 16 dieses Flügels durch die betreffende Schließfläche 24 hindurch mit der Druckseite des Verdichters, um dieser Rückdruckkammer 16 Förderdruck zuzuführen und dadurch diesen Flügel auch dann in Anlage gegen die huberzeugende Innenfläche des Hubrings 8 zu halten, wenn sich dieser Flügel an oder in der Nähe von einem Pumpenauslaß befindet. Man vermeidet so bei einem erfindungsgemäßen Flügelzellenverdichter ein Rattern bzw. Prellen der Flügel, was unerwünschte Drehmonentschwankungen des Rotors 11 bewirken könnte, und dies bei einfachem Aufbau des Verdichters. Außerdem kann man bei dieser Ausgestaltung den Rückdruck P _K in den Rückdruckkammern 16 in den übrigen Drehwinkelbereichen niedriger ansetzen und reduziert dadurch die im Verdichter auftretenden Verluste, d. h. ein solcher Verdichter arbeitet dann mit einem höheren Wirkungsgrad.

Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Claims

1. Flügelzellenverdichter mit einem Pumpengehäuse (7), welch letzteres einen Hubring (8) aufweist, der an mindestens einem Abschnitt von mindestens einem Pumpendurchlaß (20; 20′) durch drungen ist, und welches zwei Seitenteile (9, 10) aufweist, welche die beiden offenen Enden dieses Hubrings (8) abschließen,
mit einem im Pumpengehäuse (7) drehbar angeordneten Rotor (11), der an seinem Außenumfang mit Schlitzen (15) für die Aufnahme und gleitende Führung von Flügeln (17) versehen ist,
ferner mit in dem Rotor (11) ausgebildeten Rückdruckkammern (16), die jeweils mit einem zugeordneten Schlitz (15) in Verbindung stehen und sich zu den beiden Stirnseiten des Rotors (11) hin öffnen,
ferner mit Flügeln (17; 17′), die jeweils in einem zugeordneten Schlitz (15) des Rotors (11) radial verschiebbar angeordnet sind,
mit mindestens einer Schließfläche (24), die an wenigstens einem der Seitenteile (9) an einer dem Rotor (11) zugewandten Stirnseite dieses Seitenteils vorgesehen ist, welche Schließfläche (24) um fangsmäßig so angeordnet ist, daß sie jeweils die Rückdruckkammer (16) eines Flügels (17) verschließt, wenn dieser sich an oder in der Nähe von dem Pumpenauslaß (20; 20′) befindet,
mit mindestens einer zur Einführung von Rückdruck (P _K) dienenden, in der dem Rotor (11) zugewandten Stirnseite mindestens eines Seitenteils (9, 10) ausgebildeten Nut (25), welche umfangsmäßig so angeordnet ist, daß sie jeweils einer Rückdruckkammer (16) gegenüberliegt, wenn sich ein zugeordneter Flügel (17; 17′) nicht an oder in der Nähe von dem Pumpenauslaß (20; 20′) befindet,
ferner mit einer Förderdruckkammer (21), welche im Betrieb durch den Pumpenauslaß (20; 20′) mit unter Druck stehendem Druckmittel versorgt wird, wobei jeweils ziwschen dem Pumpengehäuse (7), dem Rotor (11) und zwei aufeinanderfolgenden Flügeln (17; 17′) Pump kammern (14) ausgebildet sind, deren Volumina sich bei einer Drehung des Rotors (11) ändern, um eine Verdichtung des Druckmittels zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet, daß erste Verbindungsmittel (26; 26′) vor gesehen sind, welche jeweils durch die mindestens eine Schließfläche (24) hindurch eine an dieser Schließfläche (24) befindliche Rück druckkammer (16) mit der Förderdruckkammer (21) verbinden.

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Saugkammer (18, 19), welche Druckmittel zeitweilig aufnimmt, ehe dieses in die Pumpkammern (14) angesaugt wird, und durch zweite Verbindungsmittel (27), welche bei Drehung des Rotors (11) über die mindestens eine zur Zuführung von Rückdruck (P _K) dienende Nut (25) jeweils eine Verbindung von Rückdruckkammern (16) zur Saugkammer (18, 19) herstellt.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem sich die Förderdruckkammer (21) um mindestens einen Teil des Pumpengehäuses (7) einschließlich mindestens eines der Seitenteile (9, 10) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Verbindungsmittel einen Durchlaß (26) aufweisen, dessen eines Ende in der mindestens einen Schließfläche (24) mündet, dessen Zwischenabschnitt sich durch mindestens ein Seitenteil (9) erstreckt, und dessen anderes Ende sich zur Förderdruckkammer (21) öffnet.

4. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zuführung von Rückdruck (P _K) dienende mindestens eine Nut (25) in mindestens einem Seitenteil (9, 10) auf dessen dem Rotor (11) zugewandten Seite vorgesehen ist,
daß ein Teil der Saugkammer (19) durch eine andere, vom Rotor (11) abgewandte Stirnseite des mindestens einen Seitenteils definiert wird,
und daß die zweiten Verbindungsmittel (27; 27′) einen Durchlaß aufweisen, dessen eines Ende sich zu der mindestens einen zur Zuführung von Rückdruck dienenden Nut (25) öffnet, einen Mittelabschnitt, der sich durch das genannte Seitenteil erstreckt, und ein anderes Ende, das mit dem Saugdruck und insbesondere der Saugdruckkammer (19) verbunden ist.

5. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zuführung von Rückdruck (P _K) dienende mindestens eine Nut (25) in mindestens einem Seitenteil (9, 10) auf dessen dem Rotor (11) zugewandten Seite vorgesehen ist,
daß ein Teil der Saugkammer (19) durch eine andere, vom Rotor (11) abgewandete Stirnseite des mindestens einen Seitenteils definiert ist,
daß die zweiten Verbindungsmittel einen ersten Durchlaß aufweisen, dessen eines Ende sich zu der mindestens einen zur Zuführung von Rückdruck (P _K) dienenden Nut (25) öffent, einen Mittelabschnitt, der sich durch eines der Seitenteile erstreckt, und einen zwischen Rotorgehäuse (7) und Rotor (11) definiertenRaum (19′), wobei der erste Durchlaß ein anderes Ende aufweist, das sich zu diesem Raum (Fig. 4: 19′) erstreckt.

6. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Rotorgehäuse (7) und Rotor (11) definierte Raum (19′) durch einen im anderen Seitenteil vorgesehenen zweiten Durchlaß mit der Förderdruckkammer (21) in Verbindung steht.

7. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Verbindungs mittel (27) eine den Druckmitteldurchfluß drosselnde Drossel aufweisen oder als solche ausgebildet sind.