DE3824426A1 - Fluegelzellenkompressor - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenkompressor, insbesondere für einen Kältemittelkreislauf einer Fahrzeug- Klimaanlage, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Flügelzellenkompressor (DE 26 09 986 C2) sind die Dichtleisten im Stator, ähnlich wie die radial verschieblichen Flügel im Rotor, radial verschieblich im Stator gehalten und liegen jeweils unter der Kraft einer Druckfeder am Außenumfang des Rotors an. Ihre Längsachsen verlaufen dabei jeweils exakt parallel zu der Rotationsachse des Rotors.

Für einen zufriedenstellenden und lange störungsfreien Betrieb sind derartige Flügelzellenkompressoren auf eine einwandfreie Überlaufbewegung bzw. Wechselwirkung zwischen den Rotorflügeln und den Statordichtleisten angewiesen. Um dies zu erreichen, hat man bei dem bekannten Flügelzellenkompressor die Abmessungen der konvexen Formen von Rotorflügel und Statordichtleisten besonders aufeinander abgestimmt und in ein definiertes Verhältnis zur Flügeldicke gesetzt. Trotzdem kommt es mitunter zu stoßartigen Belastungen oder Einhaken der Rotorflügel an den Dichtleisten, wodurch der Verschleiß erheblich gesteigert wird.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Flügelzellenkompressor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Schräglage der Dichtleisten die Flügelkuppen diese stetig überfahren und dabei stoßartige Belastungen zuverlässig vermeiden. Dadurch wird der Dichtleistenverschleiß deutlich reduziert und das Geräuschverhalten des Kompressors wesentlich verbessert. Die Dichtwirkung zwischen den Arbeitsräumen bleibt in gleich gutem Maße erhalten.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Flügelzellenkompressors möglich.

Wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die die Konturen der Arbeitsräume festlegende Hubkurve im Stator im Bereich beidseitig der schrägen Dichtleisten konzentrisch zur Rotationsachse ausgebildet wird, dann wird der Dichtbereich zwischen Rotor und Stator in Umfangsrichtung verlängert und die zwischen den Dichtleisten und dem Rotorumfang ansonsten vorhandene linienförmige Dichtung zwischen den Arbeitsräumen wird zu einer flächenförmigen Dichtung mit wesentlich verbesserter Dichtwirkung. Mit höherer Dichtheit kann die Leistung des Kompressors gesteigert werden, wobei ein für die Verschleißarmut günstiges relativ großes Spiel zwischen Rotor und Stator beibehalten werden kann.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Querschnitt eines zweiflutigen Flügelzellenkompressors für eine Fahrzeug- Klimaanlage,

Fig. 2 einen Schnitt des Stators im Kompressor längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Statorausschnittes III in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 im Querschnitt und schematisch dargestellte zweiflutige Flügelzellenkompressor für einen Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug weist einen Stator 10 und einen im Stator 10 umlaufenden zylindrischen Rotor 11 auf, der beispielsweise von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Zwischen dem Stator 10 und Rotor 11 sind zwei Arbeitsräume 12, 13 eingeschlossen, die in Drehrichtung des Rotors 11 hintereinander angeordnet sind. Die Drehrichtung des Rotors 11 ist in Fig. 1 mit 14 bezeichnet. Die beiden Arbeitsräume 12, 13 sind identisch ausgebildet und weisen eine über den Umfang sich verändernde radiale Breite auf, wobei diese in Rotationsrichtung 14 des Rotors 11 gesehen vom Arbeitsraumanfang zur Arbeitsraummitte zunimmt und von der Arbeitsraummitte zum Arbeitsraumende wieder abnimmt. Die radiale Breite der Arbeitsräume 12, 13 wird dabei durch eine die lichte Öffnung des Stators 10 begrenzende Hubkurve 15 festgelegt, die im Bereich der Arbeitsräume 12, 13 bezüglich der Rotorachse 16 trochoidenartig verläuft. Die beiden Arbeitsräume 12, 13 sind durch zwei Dichtleisten 17, 18 flüssigkeitsdicht voneinander getrennt, die in entsprechenden Längsnuten 19, 20 im Stator 10 eingelegt sind und im Bereich des kleinsten Spaltes zwischen Stator 10 und Rotor 11 an letzterem anliegen. Um den Dichtbereich in Umfangsrichtung zu vergrößern, weicht die Hubkurve 15 im Bereich der Dichtleisten 17, 18 von ihrer trochoidenartigen Bahn ab und verläuft beiderseits der Dichtleisten 17, 18 kreisförmig und konzentrisch zur Rotorachse 16. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, verlaufen die Längsnuten 19, 20 nicht parallel zu der Rotorachse 16 bzw. der Statorachse sondern unter einem spitzen Winkel von ca. 8°, so daß die Längsachsen 31 der Dichtleisten 17, 18 ebenfalls diesen Winkel zur Rotorachse 16 einschließen. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist dabei die Steigung bzw. Neigung der beiden Dichtleisten 17, 18 gegensinnig, d.h. die Dichtleiste 17 steigt in Achsrichtung des Kompressors von vorn nach hinten mit einem Steigungswinkel von ca. 8° an, während die Dichtleiste 18 von vorn nach hinten mit einem Neigungswinkel von ca. 8° abfällt.

Der zylinderförmige Rotor 11 trägt insgesamt fünf Flügel 22, die in parallel zur Rotorachse 16 sich erstreckenden und radial bis zum Umfang des Rotors 11 reichenden Längsschlitzen 21 gleitend einliegen. Dabei sind die radial verlaufenden Achsen 27 der Längsschlitze 21 um einen konstanten Betrag aus der Rotorachse 16 querverschoben, so daß sie sich nicht in der Rotorachse 16 schneiden, sondern ihre Schnittpunkte ein zur Rotorachse 16 konzentrisches Fünfeck bilden. Das zum Nutgrund weisende Ende der Flügel 22 begrenzt in jedem Längsschlitz 21 einen Druckraum 23, der mit Kältemittel gefüllt ist, das unter einem vorgegebenen Druck steht, der größer als der Ansaugdruck und kleiner als Kompressionsdruck des Kältemittels ist. Unter Wirkung dieses Druckes liegen die mit ihren Längsachsen parallel zur Rotorachse 16 ausgerichteten und in Radialrichtung verschieblichen Flügel 22 mit ihren aus den Längsschlitzen 21 vorstehenden freien Enden an der Hubkurve 15 des Stators 10 an und unterteilen bei der Rotation des Rotors 11 die Arbeitsräume 12, 13 in Ansaugzellen 121 bzw. 131 und Kompressionszellen 122 bzw. 132 mit veränderlichem Volumen. Die freien Enden der Flügel 22 sind dabei im Querschnitt bogenförmig ausgebildet, wobei der Bogen derart verläuft, daß jeweils die in Rotationsrichtung 14 des Rotors 11 vordere Kante 221 der Flügel 22 über die in Rotationsrichtung 14 hintere Kante 222 des gleichen Flügels vorsteht. Dadurch bildet sich hinter der vorderen Kante 221 eines jeden Flügels 22 ein entgegen Rotationsrichtung 14 zunehmender Schmiermittelspalt 30 von ca. 3/10 mm.

Jeder Arbeitsraum 12 bzw. 13 besitzt am Arbeitsraumeingang einen Fluideinlaß 24 bzw. 25 und am Arbeitsraumende einen Fluidauslaß. Die in Fig. 1 zu sehenden Fluideinlässe 24, 25 sind als flache Längsnuten ausgebildet, während die Fluidauslässe, von denen in Fig. 2 nur der Fluidauslaß 26 zu sehen ist, in Form von vier in Achsrichtung aneinandergereihten Radialbohrungen 28 im Stator 10 ausgeführt sind.

In Fig. 3 ist der Ausschnitt III des Stators 10 in Fig. 1 vergrößert dargestellt. Deutlich ist die Längsnut 19 im Stator 10 und die darin einliegende beispielsweise aus Gummi gefertigte Dichtleiste 17 zu sehen, deren dem Rotor 11 zugekehrte Kontur mit der der Hubkurve 15 im Stator 10 fluchtet.

Claims (5)

1. Flügelzellenkompressor, insbesondere für einen Kältemittelkreislauf einer Fahrzeug-Klimaanlage, mit einem Stator und einem Rotor, die zwischen sich in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Arbeitsräume einschließen, deren radiale Breite in Drehrichtung des Rotors vom Arbeitsraumanfang zur Arbeitsraummitte zunimmt und von der Arbeitsraummitte zum Arbeitsraumende wieder abnimmt, mit Fluidein- und -auslässen, von denen jeweils ein Fluideinlaß am Arbeitsraumanfang und ein Fluidauslaß am Arbeitsraumende angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von im Rotor sich parallel zur Rotorachse erstreckenden, aus dem Rotor ausschiebbar gehaltenen Flügeln, die mit ihren freien Enden unter Druck am Stator anliegen und jeden Arbeitsraum in mindestens eine Ansaugzelle und mindestens eine Kompressionszelle unterteilen, und mit mindestens zwei die Arbeitsräume voneinander flüssigkeitsdicht trennenden Dichtleisten, die im Stator gehalten sind und sich in dessen Längsrichtung an dem Rotor anliegend erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Dichtleisten (17, 18) so getroffen ist, daß ihre Längsachsen (31) mit den zur Rotationsachse (16) parallelen Längsachsen der Rotorflügel (22) einen spitzen Winkel (α) einschließen.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) zylinderförmig ausgebildet ist und die radiale Breite der Arbeitsräume (12, 13) durch eine die lichte Öffnung des Stators (10) begrenzende Hubkurve (15) festgelegt ist, die im Bereich der Dichtleisten (17, 18) konzentrisch kreisförmig und in den Bereichen der Arbeitsräume (12, 13) trochoidenartig jeweils bezüglich der Rotorachse (16) verläuft.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorflügel (22) in Längsschlitzen (21) im Rotor (11) gleitend einliegen, deren in Radialrichtung sich erstreckenden Achsen (27) um ein gleiches Maß aus der Rotorachse (16) querverschoben sind.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitts-Außenkontur der freien Flügelenden der Rotorflügel (22) bogenförmig verläuft, wobei zur Bildung eines entgegen der Drehrichtung des Rotors (11) sich erweiternden Spaltes (30) zwischen Flügelende und Hubkurve (15) die in Drehrichtung (14) des Rotors (11) vordere Kante (221) der Rotorflügel (22) über deren hintere Kante (222) vorsteht.

5. Kompressor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Längsschlitzen (21) im Rotor (11) befindlichen Flügelenden der Rotorflügel (22) jeweils einen kompressionsmittelgefüllten, z. B. Kältemittel- oder ölgefüllten Druckraum (23) begrenzen, in welchen der Anlagedruck für die Rotorflügel (22) an der Hubkurve (15) im Stator (10) eingespeist wird.