DE3826548A1 - Fluegelradkompressor mit variabler foerderleistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelradkompressor mit variabler Förderleistung für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs, insbe­ sondere eines Automobils.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen Flügelradkompressor mit variabler Förderleistung, bei dem ein Rotor mindestens einen Flügel aufweist und der drehbar in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht ist, wobei beide Enden des Gehäuses von einem Paar seitlicher Platten verschlossen sind und so mindestens eine Druckkammer zwischen der äusseren Ober­ fläche des Rotors und der inneren Oberfläche des Gehäuses definieren, so daß die Druckkammer expandiert und kompri­ miert wird, während sie wechselweise mit Einlaß- und Aus­ laßöffnungen verbunden ist, um das Kühlmittel anzusaugen, zu komprimieren und auszustossen,und wobei eine die Förder­ leistung steuerende bzw. regelnde Platte drehbar zwischen dem Rotor und einer der seitlichen Platten angeordnet ist, um die maximal mögliche Förderleistung des Kompressors zu steuern bzw. zu regeln.

Herkömmliche Flügelradkompressoren mit variabler Förder­ leistung wie beispielsweise des oben beschriebenen Typs werden durch eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angetrieben, so daß die Fahrgastkabinentemperaturen des Kraftfahrzeugs auf eine Temperatur eingeregelt wird, bei welcher sich der Fahrer und die Passagiere unter den Umgebungsbedingungen wohl fühlen. Wenn die Kühllast der Klimaanlage hoch wird, muß der Kompressor mit seiner maximalen Kühlleistung arbeiten, während wenn die Kühl­ last niedriger wird, der Kompressor vorzugsweise mit ge­ ringerer Kühlleistung arbeitet. Weiterhin wird der Kompres­ sor, wenn die Fahrgastkabinentemperatur einmal die ge­ wünschte Temperatur erreicht hat, mit der minimalen Kühl­ leistung arbeiten, bei der die gewünschte Temperatur aufrechterhalten werden kann.

Die US S.N. 9 02 311 (entspricht der japanischen Offen­ legungsschrift Nr. 62-193 328) beschreibt eine Verbesserung eines Flügelradkompressors mit variabler Förderleistung der gattungsgemäßen Art, wobei die Kompressionsphase, die durch den Flügel bewerkstelligt wird, in Abhängigkeit einer Druckänderung des Kühlmittels innerhalb des Ansaug­ raums des Kompressors einstellbar ist, wobei der Ansaug­ raum des Kompressors mit einem Verdampfer der Klimaanlage verbunden ist, wodurch die Menge des komprimierten Kühl­ mittels, die vom Kompressor in die Klimaanlage abgegeben wird, in Abhängigkeit von einer Kühllast der Klimaanlage verändert werden kann. Dieser Kompressor umfaßt nämlich eine ringförmige Platte, die drehbar zwischen einer der Seitenwandungen der Zylinderanordnung und dem zylindrischen Körper angeordnet ist. Das ringförmige Plattenteil weist einen kreisbogenförmigen Schlitz auf, der sich in Rotations­ richtung des Flügels erstreckt und zu der Öffnung der Kammer in Form eines Kreiszweiecks oder einer Sichel in der Weise, daß der Flügel die sichelförmige Kammer in ein frontsei­ tiges und ein rückseitiges Teil trennt, wobei das Volumen des frontseitigen Teils zunehmend verringert wird, während das Volumen auf der Rückseite allmählich anwächst. Während der Flügel den kreisbogenförmigen Schlitz des ringförmigen Plattenteils überstreicht, kann ein Teil des Kühlmittels, das in dem frontseitigen Teilbereich auf­ genommen ist, über den kreisbogenförmigen Schlitz in den rückwärtigen Teil ausweichen, so daß die Kompressionsphase erst in dem Augenblick beginnt, in dem der Flügel den kreisbogenförmigen Schlitz des ringförmigen Plattenteils ganz überstrichen hat. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Kompressionsphase durch durch die Bewegung oder Verdrehung des ringförmigen Plattenteils in Rotationsrichtung des Flügels in Abhängigkeit von einer Druckänderung des Kühl­ mittels in der Ansaugkammer des Kompressors einzustellen.

Diese Bewegung oder Verdrehung der ringförmigen Platte wird durch ein Bolzenteil verursacht, das verschieblich in einer zylindrischen Bohrung untergebracht ist. Das Bolzenteil trennt die zylindrische Bohrung in zwei Kammern, wobei eine davon (die erste Kammer) stets mit einem Ausstoß­ raum in Verbindung steht, in welchem das komprimierte Kühl­ mittel aus der sichelförmigen Kammer ausgestossen wird und der anderen (die zweite Kammer), die eine Druckfeder aufnimmt, die den Bolzen in Richtung zur ersten Kammer hin vorspannt und die mit einem Schmierölvorrat in Verbindung steht, der unter dem Druck entsprechend dem des ausgestossenen Kühlmittels steht. Die Einführung von Öl in die zweite Kammer wird durch ein Regulierventil gesteuert bzw. geregelt, daß auf halbem Wege in einem Ölzufuhrweg, der sich von dem Öl­ vorrat zur zweiten Kammer erstreckt, angeordnet ist. Das Regulierventil arbeitet in Abhängigkeit eines Wechsels des inneren Drucks der Ansaugkammer in der Weise, daß bei Erniedri­ gung dieses Drucks, das Regulierventil einer grösseren Menge Öl den Durchfluss in die zweite Kammer ermöglicht und andererseits, wenn der Druck höher wird, den Durchtritt verengt, so daß die Menge an Öl verringert wird. Der Bolzen wird in der zylindrischen Bohrung verschoben, bis ein dynamisches Gleichgewicht der inneren Drücke beider Kammern erreicht ist, wodurch die ringförmige Platte in Abhängigkeit der Bewegung des Bolzens verdreht wird. Um eine genaue Verdrehung der ringförmigen Platte zu er­ halten, muß der innere Druck der ersten Kammer genau auf einem Niveau entsprechend dem inneren Druck der Ausstoss­ kammer gehalten werden. Das gasförmige Kühlmittel, das in die zweite Kammer eingefüllt wird, tendiert jedoch dazu, hieraus zu einem Niederdruckbereich des Kompressors zu lecken, hauptsächlich durch unvermeidliche Mikrospalte zwischen einer Oberfläche der ringförmigen Platte und der zugehörigen Oberfläche der seitlichen Wandung, die hiermit in Kontakt steht. Deshalb wird in diesem Fall das dynamische Gleichgewicht der Drücke zwischen beiden Kammern erst dann erreicht, wenn der Bolzen von der exakten Position weg in Richtung zur ersten Kammer hin verschoben ist.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Flügelradkompressor mit variabler Förderleistung vorzu­ schlagen, bei dem eine Kühlleistung genau in Abhängigkeit eines Drucks des Kühlmittelgases im Ansaugraum des Kompressors gesteuert bzw. geregelt wird.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Flügel­ radkompressors erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kenn­ zeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Flügelrad­ kompressors mit variabler Förderleistung ist es, daß er eine wirksame Abdichtung zwischen der ringförmigen Platte und einer endständigen (seitlichen) Wandung zur Verhinderung eines Leckens des Kühlmittels von dem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich des Kompressors bietet.

Erfindungsgemäß umfaßt der Flügelradkompressor mit variabler Förderleistung für eine Klimaanlage in einem Fahrzeug, wie z.B. einem Automobil, folgendes: eine Zylinderanordnung, einen Rotor, ein ringförmiges Plattenteil, eine Antriebsvorrichtung, eine Ventil­ vorrichtung, eine Ventilbetätigung, Dichtelemente, eine Ölzufuhrvorrichtung und Verschlußelemente.

Die Zylinderanordnung umfaßt einen zylindrischen Körper mit einer Bohrung und sich gegenüberliegende endständige Wandungsteile, die an gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Körpers befestigt sind und die die offenen Enden der Bohrung verschliessen.

Der Rotor ist drehbar in der Bohrung angeordnet, so daß mindestens eine Kammer in Form eines Zweiecks oder in Si­ chelform zwischen dem Rotor und der Bohrung der Zylinderan­ ordnung zur Aufnahme des Kühlmittels gebildet wird. Der Ro­ tor weist mindestens einen Flügel auf, der so in dem Rotor gehalten ist, daß das freie Ende des Flügels in Kontakt mit der umfangsmäßigen inneren Wandungsoberfläche der Bohrung während der Rotation des Rotors steht, so daß das Kühlmittel, das in der mindestens einen Kammer mit Sichelform aufgenom­ men ist, beim Durchgang des Flügels durch diese Kammer komprimiert wird. Das ringförmige Plattenteil ist zwischen der einen endständigen Wandung und dem einen Endteil des zylindrischen Körpers in der Weise angeordnet, daß eine Oberfläche des ringförmigen Plattenteils in engem Kontakt mit einer Oberfläche der endständigen Wandung steht und daß das Teil zwischen einer ersten und einer zweiten Position verdrehbar ist, während die Oberflächen aufeinander gleiten.

Die Zylinderanordnung weist eine Ausstoßkammer, die das Kühlmittel aufnimmt, das aus der mindestens einen sichel­ förmigen Kammer nach der darin erfolgten Kompression aus­ gestoßen wird, und einen Ansaugraum auf, der das Kühlmittel, das von der Klimaanlage zurückfließt, aufnimmt, bevor es in die sichelförmige Kammer eingeleitet wird.

Das ringförmige Plattenteil weist einen kreisbogenförmigen Schlitz auf, der der Einstellung des maximalen Volumens der sichelförmigen Kammer dient, wobei der Schlitz einen volumen­ verkleinernden Effekt auf das in der sichelförmigen Kammer enthaltene Kühlmittel während der wirksamen Kompressionsphase ausübt. Die volumenverringernde Wirkung ändert sich in Ab­ hängigkeit der Verdrehung der ringförmigen Platte zwischen der ersten und der zweiten Position.

Die Antriebsvorrichtung verschiebt die ringförmige Platte zwischen der ersten und der zweiten Position in Abhängig­ keit einer Änderung der Kühllast einer Klimaanlage. Die Antriebsvorrichtung umfaßt einen hydraulischen Teil, der ein Bolzenteil, der verschieblich in einer zylindrischen Bohrung aufgenommen ist, umfaßt, und der die zylindrische Bohrung in eine erste und eine zweite Kammer trennt.

Die erste Kammer steht mit dem Auslaß- oder Ausstoßraum, der mit dem aus der sichelförmigen Kammer ausgestossenen Kühlmittel gefüllt ist, in Verbindung und die zweite Kammer steht mit dem Vorrat an Schmieröl in Verbindung, welches unter einem Druck entsprechend dem Druck des aus der sichelförmigen Kammer ausgestossenen Kühlmittels steht. Der Bolzen ist mit der ringförmigen Platte über einen Stift, der an der ringförmigen Platte befestigt ist, verbunden, so daß eine Bewegung des Bolzens auf die ringförmige Platte übertragen wird und dort eine Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position hervorruft.

Die Ventilvorrichtung steuert bzw. regelt die Menge an Schmieröl, die über einen Ölkanal von dem Vorrat zur zweiten Kammer zugeführt wird.

Die Ventilbetätigungseinrichtung betätigt eine Ventilvorrich­ tung und umfaßt ein Kolbenteil, dessen eines Ende einen Druck des Kühlmittels aufweist, wie es von der Klimaanlage zum An­ saugraum zurückfließt, so daß die Ventilvorrichtung in Ab­ hängigkeit einer Veränderung des Kühlmitteldrucks betrieben wird.

Die Dichtelemente bewirken eine fluid-dichte Trennung des Hoch- und Niederdruckbereichs im Kompressor. Die Dichtelemente sind zwischen den zwei sich berührenden Oberflächen der ringförmigen Platte und der endständigen Wandung angeordnet.

Die Ölzuführvorrichtung leitet Öl aus dem Ölreservoir zu den Dichtungsmitteln unter einem Druck,entsprechend dem des aus der sichelförmigen Kammer ausgestossenen Kühlmittels.

Die Verschlußvorrichtung verhindert ein Eindringen des in die Dichtungselemente eingeführten Öls in den bogen­ förmigen Schlitz.

Entsprechend der zuvor beschriebenen Konstruktion wird die Dichtung zwischen dem ringförmigen Plattenteil und der endständigen Wandung durch die Zufuhr von Schmieröl unter einem Druck entsprechend dem Druck des aus der sichelförmigen Kammer ausgestossenen Kühlmittels zu den Dichtungselementen und durch das Verschliessen der Zufuhröffnung für die Zufuhr von Öl zu den Dichtungs­ mitteln aus der ersten Kammer verbessert, so daß ein Lecken von hochverdichtetem Gas aus der ersten Kammer verhindert wird. Dementsprechend werden Drücke, genau entsprechend der Kühllast in die erste und die zweite Kammer eingeführt, so daß der Kompressor der Kühlanlage mit einer angemessenen Kühlleistung arbeitet und ein Lecken von hochverdichtetem Kühlmittelgas zur Ansaugseite des Kompressors hin, wo es dann wiederum komprimiert würde, wird verhindert, so daß eine Temperatur des Kühlmittel­ gases, das aus dem Kompressor ausgestossen wird, nicht erhöht ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.

Diese und weitere Vorteile werden anhand der Zeichnungen im folgenden noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Flügelradkompressor mit variabler Förderleistung;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs Linie IV-IV in Fig. 1 und

Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht einer Ventilbetäti­ gungsvorrichtung.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 5 näher beschrieben, die eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors zeigen.

Paarweise front- und rückseitige Gehäuse 1 und 2 werden mit­ einander durch geeignete Klemmittel, wie z.B. Schrauben und Muttern (nicht gezeigt) fest verbunden. In dem Innenraum der zusammengesetzten Gehäuseteile 1 und 2 ist eine zylindrische Einheit angeordnet, die einen zylindrischen Körper 3 mit einer Bohrung in Form eines elliptischen Zylinders und front- und rückseitige Wandteile 4 und 5 umfaßt, welchletztere jeweils an den gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Körpers 3 befestigt sind und die die Bohrung mit dem elliptischen Querschnitt an deren offenen Enden verschließen. Eine Ansaug­ kammer 1 a wird zwischen dem frontseitigen Gehäuseteil 1 und dem rückwärtigen Wandteil 4 gebildet und öffnet sich zur Außenseite des Kompressors über eine Einlaßöffnung 1 b, die in dem Frontgehäuseteil 1 ausgebildet ist. Zwischen dem rückwärtigen Gehäuseteil 2 und dem rückwärtigen Wandungsteil 5 ist eine Ölabscheidekammer 2 a ausgebildet, die sich zur Außenseite des Kompressors hin über eine Auslaßöffnung 2 b, die im rückwärtigen Gehäuseteil 2 ausgebildet ist, öffnet. In der Bohrung ist ein zylindrischer Rotor 6 angeordnet, der eine Drehbewegung in Pfeilrichtung in der in Fig. 2 gezeigten Weise ausführt, wobei Wellenteile 6 a und 6 b an gegenüberliegenden endständigen Oberflächen des Rotors 6 herausstehen und diesen über in den Wandungen 4 bzw. 5 ange­ ordneten Lagern haltern. Wie im folgenden beschrieben werden wird, wird das gasförmige Kühlmittel in die Ansaugkammer 1 a über die Einlaßöffnung 1 b angesaugt, während das durch die Drehung des Rotors 6 komprimierte Gas nach außen über die Ölabscheidekammer 2 a und die Auslaßöffnung 2 b ausgestoßen wird.

In Fig. 2 ist am besten ersichtlich, daß die äußere Oberfläche des Rotors 6 mit mehreren (in der abgebildeten Ausführungs­ form vier Schlitzen 7 ausgebildet ist, die umfangsmäßig in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Die Schlitze 7 erstrecken sich über die gesamte Länge des Rotors 6. In jedem Schlitz 7 sind Flügel 8 verschieblich angeordnet, in der Weise, daß das äußere Ende der Flügel 8 in Kontakt mit der inneren Wandung der Bohrung 3 a während der Drehbewegung des Rotors 6 stehen, während die sich gegenüberliegenden Seiten der Flügel in engem Kontakt mit den inneren Oberfläche der vorderen und rückwärtigen Wandteile 4 und 5 stehen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist jeder der Schlitze 7 an seinem Boden einen vergrößerten Teil auf, der einen Durch­ tritt für Schmieröl bildet, durch den ein Schmieröl aus einem Ölvorrat in der Ölabscheidekammer 2 a zugeführt wird. Dies bedeutet, daß die Schlitze 7 mit dem Ölvorrat in der Ölabscheidekammer 2 a über einen ringförmigen, in dem rückwärtigen Wandteil 5 ausgebildeten Rücksprung 5 a, einem Lagerteil des Wellenendes 6 b und einem Durchtritt 9, der durch­ gängig im rückwärtigen Wandteil 5 ausgebildet ist, in Verbin­ dung stehen. Da das Schmieröl durch das komprimierte Kühlmit­ tel in der Ölabscheidekammer 2 a unter Druck gehalten wird, werden die Flügel 8 aus ihren jeweiligen Schlitzen 7 durch das Zuführen von Öl in die Schlitze 7 herausgedrückt. Diese Bewegung wird durch die auf die Flügel 8 wirkende Zentrifugalkraft unter­ stützt, die durch die Rotation des Rotors 6 hervorgerufen wird. Deshalb wird der Kontakt zwischen den freien Enden der Flügel 8 und der inneren Oberfläche der Bohrung des zylindrischen Körpers 3 ständig aufrechterhalten, so daß der Innenraum der Bohrung in mehrere kreisbogenförmige oder sichelförmige Kammern R ₁ und R ₂ durch die jeweiligen Flügel 8 aufgeteilt ist. Ein ringförmiger Rücksprung 4 a ist zusätzlich an der inneren Oberfläche des frontseitigen Wandteils 4 ausge­ bildet, und zwar in einer Lage, die mit den Bodenteilen der Schlitze 7 übereinstimmt, wodurch das Öl über den Rücksprung 5 a in die Schlitze 7 zugeführt wird.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist der zylindrische Körper 3 mit einem Paar Ansaugschlitzen 10 und 11 ausgestattet, die sich in Axialrichtung des zylindrischen Körpers 3 er­ strecken. Die Ansaugöffnungen 12 und 13 stehen mit den An­ saugschlitzen 10 bzw. 11 in Verbindung und sind zueinander symmetrisch bezüglich der Achse des zylindrischen Körpers 3 angeordnet und öffnen sich zu der Bohrung des zylindrischen Körpers 3 hin. Benachbart zu den Ansaugschlitzen 10 und 11, entlang dem Umfang des zylindrischen Körpers 3, ist ein Paar Ausstoßkammern 3 a und 3 b symmetrisch zueinander ausgebildet, zusammen mit Auslaßöffnungen 14 und 15, die sich zu den Ausstoßkammern 3 a bzw. 3 b hin öffnen.

Die Auslaßöffnungen 14 und 15 werden durch Blattfederventile 16 bzw. 17 wahlweise verschlossen, die an der Innenseite der Ausstoßkammern 3 a und 3 b angeordnet sind. Der Innenraum der Ausstoßkammern 3 a und 3 b steht in Verbindung mit der Ölabscheidekammer 2 a über Öffnungen 20 (in Fig. 1 ist nur eine gezeigt), die in der rückwärtigen Wandung 5 vorgesehen sind. Der Innenraum der Ölabscheidekammer 2 a ist mit der Klimaanlage über die Auslaßöffnung 2 b verbunden.

Eine ringförmige Platte 21 ist zwischen der frontseitigen Wandung 4 und dem Rotor 6 angeordnet. Die ringförmige Platte 21 wird von einem ringförmigen Rücksprung 35 aufgenommen, der an der inneren Oberfläche der frontseitigen Wandung 4 einge­ formt ist. Die ringförmige Platte 21 wird durch einen später noch zu beschreibenden Antriebsmechanismus in zwei entgegen­ gesetzte Drehrichtungen um das Wellenteil 6 a verdreht. Die ringförmige Platte 21 weist ein Paar kreisbogenförmiger Schlitze 21 a und 21 b auf, die symmetrisch zueinander bezüglich der Achse des zylindrischen Körpers 3 angeordnet sind. Die bogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b können beide mit den Ansaugschlitzen 10 und 11 und den sichelförmigen Kammern R ₁ und R ₂ in Verbindung stehen, und zwar über einen Bereich, innerhalb dessen die ring­ förmige Platte 21 um den Wellenteil 6 a herum verdreht werden kann. Diesbezüglich wird eine Position der ringförmigen Platte 21, bei der die bogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b am nächsten den Ansaugschlitzen 10 und 11 sind, im folgenden als eine erste Position und die Position, in der die bogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b am weitesten von den Ansaugschlitzen 10 und 11 entfernt sind, als zweite Position bezeichnet.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, wird ein Paar Einlaßöffnungen 22 und 23 in der frontseitigen endständigen Wandung 4 vorge­ sehen, entsprechend zu den Ansaugschlitzen 10 und 11. Die Ansaugkammer 1 a, die im frontseitigen Gehäuseteil 1 aus­ gebildet ist und die mit der Klimaanlage über die Einlaß­ öffnung 1 b in Verbindung steht, ist sowohl mit den Ansaug­ schlitzen 10 und 11 als auch mit den bogenförmigen Kammern R ₁ und R ₂ über die Einlaßöffnungen 22 und 23 und die gebogenen Schlitze 21 a und 21 b verbunden.

Der Antriebsmechanismus für die ringförmige Platte 21 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 4 beschrieben. Eine zylindrische Bohrung 24, die in der frontseitigen Wandung 4 ausgebildet ist, benachbart zu der ringförmigen Platte 21, nimmt einen Bolzen 25 auf. Der Bolzen 25 ist gleitend in der Bohrung 24 in deren Axialrichtung beweglich, d.h. im wesent­ lichen in einer tangentialen Richtung bezüglich der ringförmi­ gen Platte 21. Ein auf der ringförmigen Platte 21 befestigter Stift 26 ist lose in eine in dem Bolzen 25 eingeformte Öffnung 25 a eingesetzt, wobei er ein in der frontseitigen Wandung 4 vorgesehenes kreisbogenförmiges Langloch 27 durchsetzt. Die Bohrung 24 wird durch den Bolzen 25 in eine erste Kammer S ₁ und eine zweite Kammer S ₂ unterteilt, wobei der Bolzen 25 in Richtung zur ersten Kammer S ₁ durch eine Druckfeder 28 vor­ gespannt ist, welch letztere in der zweiten Kammer S ₂ auf­ genommen ist. Wie aus den Fig. 1 und 4 ersichtlich ist, steht die erste Kammer S ₁ mit einer der Auslaßkammern 3 b über einen Durchtritt 29 in Verbindung, während, wie aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich ist, die zweite Kammer S ₂ mit dem Ölvorrat in der Ölabscheidekammer 2 a über einen Kanal 30 verbunden ist. Die zweite Kammer S ₂ steht ebenfalls mit der Ansaugkammer 1 a über eine Mündung 31 in Verbindung. Aus Fig. 5 wiederum ist ersichtlich, daß ein Ventilbetätigungsmechanismus auf den Kanal 30 ausgerichtet vorhanden ist, welcher aus einem Re­ gulierventil 32, einem im Innern der Saugkammer 1 a ange­ ordneten Kolben 33 und einer Druckfeder 34 besteht. Die Summe der Kräfte der Druckfeder 34 und dem Atmosphärendruck wirkt auf die eine endseitige Oberfläche des Kolbens 33 in der Weise, daß sie das Regulierventil 32 in eine Stellung drückt, in der der Kanal 30 geöffnet ist, während eine Kraft, die sich von dem Innendruck der Ansaugkammer 1 a (Ansaug­ druck) und dem inneren Druck der Ölabscheidekammer 2 a (Aus­ stoßdruck) ableitet, auf das andere Ende des Kolbens 33 in umge­ kehrter Richtung wirkt und den Kolben 33 in die den Kanal 30 ver­ schließenden Stellung drückt. Entsprechend diesem Mechanismus wird eine gesteuerte bzw. geregelte Verengung des Kanals 30 erhalten, d.h. eine Steuerung bzw. Regelung für die Zufuhr des Schmieröls des Ölvorrats in die zweite Kammer S ₂ durch ein dynamisches Gleichgewicht zwischen gegeneinander wirken­ den Drucken an den jeweiligen Enden des Kolbens 33; der Druck des Schmieröls entspricht dabei dem Druck des Kühlmittels, wenn es aus den bogenförmigen Kammern R ₁ und R ₂ ausgestoßen wird.

Speziell in Fig. 3 ist eine Ringnut 35 a gezeigt, die am Boden des Rücksprungs 35 in der frontseitigen Wandung 4 aus­ gebildet ist, der die ringförmige Platte 21 aufnimmt, wobei die Nut den Wellenteil 6 a und das Langloch 27 umschließt. In die Ringnut 35 a wird ein Dichtungsring 36 eingesetzt und bildet somit ein Dichtungsteil für eine fluiddichte Trennung eines Hochdruckbereichs von einem Niederdruckbereich. An dem vorderen oder frontseitigen Wandteil 4 ist ein kreisbogen­ förmiger Kanal 37 ausgebildet, der innerhalb der ring­ förmigen Nut 35 a angeordnet ist und getrennt ist von dem kreis­ bogenförmigen Langloch 27. Deshalb ist der Kanal 37 und das bogenförmige Langloch 27 im wesentlichen voneinander durch die Oberfläche der Wandung 4 und einer Oberfläche der ring­ förmigen Platte 21 getrennt, wobei diese Oberflächen zwischen dem Kanal 37 und dem bogenförmigen Langloch 27 in engem Kontakt miteinander stehen. Der Kanal 37 steht mit der Ringnut 35 a über mehrere Kanäle 38 in Verbindung, die sich von dem Kanal 37 nach außen erstrecken. Eine Auslaßöffnung 39 a eines Zuführkanals 39, welcher in die frontseitige Wandung 4 eingearbeitet ist, öffnet sich zu dem Kanal 37 und der Kanal 39 steht mit einem Zuführkanal 40 in Ver­ bindung, der in dem zylindrischen Körper 3 ausgebildet ist und mit dem Ölvorrat in der Ölabscheidekammer 2 a in Ver­ bindung steht. Deshalb steht der bogenförmige Kanal 37 mit dem Ölvorrat über die Zuführkanäle 39 und 40 in Verbindung, so daß das Öl aus dem Ölvorrat zu der Ringnut 35 a zugeführt wird.

Im folgenden wird die Betriebsweise des Kompressors beschrieben.

Bei Betriebsbeginn des Kompressors sind die Innendrücke der Ansaugkammer 1 a und der Ausstoßkammern 3 a oder 3 b gleich. Kurze Zeit nach Betriebsbeginn wird der Kanal 30 mit der zweiten Kammer S ₂ über das Regulierventil 32 verbunden, da der Innendruck der Ansaugkammer 1 a niedrig ist. Der Bolzen 35 nimmt eine Stellung ein, in der das eine Ende des Bolzens in Kontakt mit dem inneren Ende 25 b der ersten Kammer S ₁ steht, aufgrund der vorgegebenen Federkonstante der Feder 28. Unter diesen Bedingungen nimmt die ringförmige Platte 21 die erste Position ein, die zuvor beschrieben wurde und bei der die bogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b von den Einlaßöffnungen 22 und 23 und den Ansaugschlitzen 10 und 11 in Rotationsrichtung des Rotors 6 entfernt sind.

Das gasförmige Kühlmittel in der Ansaugkammer 1 a wird über die sichel- oder kreisbogenförmige Kammer R ₁ zugeführt, die sich nun in der Expansionsphase befindet. Diese sichelförmige Kammer R ₁ wird allmählich in die Kompressionsphase überführt, wenn sich der Rotor 6 dreht. Die kreisbogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b sind während einer gewissen Zeitspanne, nachdem die sichelförmige Kammer R ₁ in die Kompressionsphase überführt wurde, immer noch in Verbindung mit der sichelförmigen Kammer, so daß eine wesentliche Kompression oder Verdichtung des gas­ förmigen Kühlmittels in dieser Zeitspanne verhindert wird. Mit anderen Worten wird das anfängliche Volumen der sichel­ förmigen Kammer R ₁, sobald diese gänzlich geschlossen ist, auf einen niedrigsten Wert begrenzt, so daß der Kom­ pressor mit minimaler Kühlleistung arbeitet und so daß die durch den Kompressor hervorgerufene Last an einer Brennkraft­ maschine eines Kraftfahrzeugs in der Anfangsphase des Betriebs reduziert ist.

Bei einem kontinuierlichen Betrieb des Kompressors bei mini­ maler Kühlleistung ändert sich das dynamische Druckgleich­ gewicht an dem Regulier- oder Rückschlagventil 32, so daß dieses in Richtung einer Schließung des Kanals 30 bewegt wird. Das dynamische Druckgleichgewicht ist ein Gleichgewicht zwischen der Summe eines Drucks in der Ansaugkammer 1 a und einem Druck in der Ölabscheidekammer 2 a einerseits, und einer Summe der Kräfte der Feder 28 und dem Atmosphärendruck andererseits. Als Ergebnis des Verschließens des Kanals 30 wird die Zufuhr des Schmieröls zu der zweiten Kammer S ₂ über den Kanal 30 unterbrochen, so daß der Bolzen 25 in Richtung zur Seite der zweiten Kammer hin verschoben wird, wodurch sich ein neues dynamisches Druckgleichgewicht zwischen der ersten Kammer S ₁, die mit der Ausstoßkammer 3 b über den Kanal 29 in Verbindung steht, und der zweiten Kammer S ₂ aufbaut, aus der das sich darin befindliche Öl allmählich in die Ansaugkammer 1 a über die Mündung 31 ausströmt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Entsprechend dieser Verschiebung des Bolzens 25 rotiert die ringförmige Platte 21 im Uhrzeigersinn um die zweite Position einzunehmen, so daß ein wesentlicher Teil der bogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b auf die Einlaß­ öffnungen 22 und 23 und die Ansaugkanäle 10 und 11 ausge­ richtet ist. Im Ergebnis ist deshalb weiterhin eine Verbin­ dung zwischen den gebogenen Schlitzen 21 a und 21 b und der kreisbogenförmigen Kammer R ₁ sofort, nachdem die kreisbogen­ förmige Kammer 1 von der Expansionphase in die Kompressions­ phase übergeht, unterbrochen, wodurch das gasförmige Kühl­ mittel in der bogenförmigen Kammer R ₁ unverzüglich kompri­ miert wird. In anderen Worten, es wird das Volumen der bogenförmigen Kammer 1, wenn diese ganz geschlossen ist, auf einen maximalen Wert angehoben, so daß der Kompressor mit seiner maximalen Kühlleistung arbeiten kann.

Wenn die Raumtemperatur sich einem vorgewählten, gewünschten Wert nähert, entsprechend dieser Betriebsweise bei maximaler Kühlleistung, wird der innere Druck der Ansaugkammer 1 a durch einen Abfall in der Kühllast erniedrigt und das Regulier­ ventil 32 öffnet den Kanal 30 als Antwort hierauf in ent­ sprechendem Ausmaß. Dies bewirkt, daß das Schmieröl aus dem Ölvorrat in der Ölabscheidekammer 2 a in die zweite Kammer S ₂ eingeleitet wird und das so zugeführte Öl übt einen Druck auf das eine Ende des Bolzens 25 aus. Da die Menge des in die zweite Kammer S ₂ einfließenden Öls größer ist als die, die aus der Mündung 31 durch Lecken austritt, wird der Bolzen 25 in Richtung zur ersten Kammer S ₁ hin verschoben, bis sich ein weiteres dynamisches Druckgleichgewicht ausge­ bildet hat und bewegt die ringförmige Platte 21 in eine mittlere Position zwischen der ersten und zweiten Position (vgl. oben), bei der die Kühlleistung des Kompressors ange­ messen erniedrigt ist.

Wie zuvor beschrieben, läßt sich die Kühlleistung des Kompressors über die Steuerung bzw. Regelung eines dynamischen Gleichgewichts zwischen den Innendrücken der ersten und der zweiten Kammer S ₁ bzw. S ₂ regulieren, in Reaktion auf einen inneren Druck in der Ansaugkammer 1 a, deren Druck im wesent­ lichen der Temperatur einer Fahrgastkabine eines zu klima­ tisierenden Kraftfahrzeugs entspricht.

Es sei hier festgehalten, daß das unter hohem Druck stehende gasförmige Kühlmittel, das in die erste Kammer S ₁ eingefüllt ist, für ein Lecken von dort in den Niederdruckbereich, wie z.B. die bogenförmigen Schlitze 21 a und 21 b, über unvermeid­ bare mikroskopische Spalte zwischen in Berührung stehenden Oberflächen der ringförmigen Platte 21 und der frontseitigen Wandung 4 verantwortlich ist. Das Lecken des gasförmigen Kühlmittels verursacht einen Abfall des inneren Drucks der ersten Kammer S ₁ und führt zu einer zu großen Verschiebung des Bolzens 25 in Richtung zur Seite der ersten Kammer S ₁. Dadurch wird die ringförmige Platte 21 in einem zu großen Ausmaß gedreht, so daß der Kompressor nicht mehr mit einer ausreichend großen Kühlleistung arbeitet, weshalb die Kühl­ last während des Betriebs der Klimaanlage nicht gleichmäßig verringert wird.

Um diese Nachteile zu verhindern, wird entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung das Schmieröl mit einem Druck entsprechend dem inneren Druck der Auslaßkammer 3 a direkt über die Kanäle 40 und 39, dem dazwischen angeordneten Kanal 37 und dem Kanal 38 den Dichtungselementen zugeführt, die die Dichtungsnut 35 a und den darin angeordneten Dichtring 36 umfassen. Durch diese Wirkung der mit Öl beaufschlagten Dichtung können die Dichtelemente ein Lecken des unter hohem Druck stehenden gasförmigen Kühlmittels aus der ersten Kammer S ₁ verhindern. Ferner ist das kreisbogenförmige Lang­ loch 27, das mit der ersten Kammer S ₁ in Verbindung steht, von dem Zwischenkanal 37 getrennt angeordnet, so daß ein Durchtritt, durch den das unter Hochdruck stehende gas­ förmige Kühlmittel in der ersten Kammer S ₁ leckt, ein Spalt mit einer Dicke von lediglich 10 µm ist, der zwischen der ringförmigen Platte 21 und der frontseitigen Wandung 4 gebildet ist. Der Druck des durch den Spalt der ersten Kammer S ₁ leckenden gasförmigen Kühlmittels ist niedriger als der Druck des Schmieröls in der Ringnut 35 a wegen des Druckverlusts, den das Gas erfährt, bevor es die Nut 35 a erreicht, und dies selbst dann, wenn ein Druck des ausgestoßenen Kühlmittelgases bis auf ca. 30 kg/cm² ange­ hoben wird, so daß das Lecken des unter Hochdruck stehenden gasförmigen Kühlmittels aus der ersten Kammer durch die Dichtelemente verhindert wird.

Ferner soll hier noch betont werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern viele Modifikationen mit umfaßt. Beispielsweise kann der ringförmige Rücksprung 4 a, der in der frontseitigen Wandung 4 eingeformt ist, mit der Ringnut 35 a in Verbindung stehen, so daß das unter hohem Druck stehende Öl dem Dichtring über den Kanal 9, den ringförmigen Rücksprung 5 a an der rückwärtigen Wandung 5, den Boden der Schlitze 7 und dem ringförmigen Rücksprung 4 a zugeführt wird.

Claims (6)

1. Flügelradkompressor mit variabler Förderleistung für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs, insbesondere eines Automobils, gekennzeichnet durch:

• - Eine Zylinderanordnung mit einem zylindrischen Körper (3), der eine Bohrung (3 a) und sich gegenüberliegende endständige Wandungsteile (4 und 5) aufweist, die an gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Körpers (3) angeordnet sind und die die offenen Enden der Bohrung ver­ schliessen;
• - einen drehbar in der Bohrung (3 a) derart ange­ ordneten Rotor (6), daß sich zwischen dem Rotor (6) und der Bohrung (3 a) der Zylinderanordnung mindestens eine Kammer in Form eines Kreiszwei­ ecks für die Aufnahme des Kühlmittels ergibt, wobei der Rotor (6) mindestens einen Flügel (8) aufweist, der in dem Rotor (6) verschieblich gelagert ist, so daß ein freies Ende des Flügels (8) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche Bohrung (3 a) während der Drehbewegung des Rotors (6) steht, so daß das darin aufgenommene Kühlmittel beim Überstreichen des Flügels der mindestens einen, in Form eines Kreiszweiecks ausgebildeten Kammer komprimiert wird;
• - ein ringförmiges, zwischen einem der endständigen Wandungs­ teile (4) und einem Ende des zylindrischen Körpers (3) an­ geordnetes Plattenteil (21), wobei eine Oberfläche des ring­ förmigen Plattenteils (21) in engem Kontakt mit einer Ober­ fläche des endständigen Wandungsteils (4) steht, und wobei das Plattenteil zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verdrehbar ist, wobei es auf der Oberfläche der endständigen Wandung gleitet;
• - die Zylinderordnung umfaßt eine Ausstoßkammer, die das Kühl­ mittel, das aus der einen Kammer mit der Form eines Kreis­ zweiecks nach der Kompression ausgestoßen wird, aufnimmt und eine Ansaugkammer zur Aufnahme des von der Klimaanlage zu­ rückkommenden Kühlmittels, bevor es der Kammer mit der Form eines Kreiszweiecks zugeführt wird;
• - das ringförmige Plattenteil (21) weist einer kreisbogenför­ migen Schlitz (21 a, 21 b) auf, der der Einstellung eines maximalen Volumens der Kammer mit der Form eines Kreiszwei­ ecks dient, wobei der Schlitz eine volumenverkleinerte Wir­ kung auf das in der Kammer enthaltene Kühlmittel während der wirksamen Kompressionsphase ausübt und wobei die volumen­ verkleinernde Wirkung von der Verdrehung des ringförmigen Plattenteils zwischen einer ersten und einer zweiten Position abhängt;
• - eine Antriebsvorrichtung (25, 26) zur Verdrehung des ringförmigen Plattenteils zwischen der ersten und der zweiten Position in Abhängigkeit der Änderung der Kühllast der Klimaanlage, wobei die Antriebs­ vorrichtung (25, 26) eine hydraulische Betätigungsvor­ richtung umfaßt mit einem in einer zylindrischen Bohrung (24) verschieblich angeordneten Bolzen (25), der die zylindrische Bohrung (24) in eine erste und eine zweite Kammer (S ₁ bzw. S ₂) trennt, wobei die erste Kammer (S ₁) mit der dem aus der Kammer in Form eines Kreiszweiecks ausgestossenen Kühlmittels gefüllten Ausstosskammer in Verbindung steht, und wobei die zweite Kammer (S ₂) mit einem Vorrat an unter einem dem ausgestossenen Kühlmittel entsprechenden Druck stehenden Schmieröl verbunden ist;
• - der Bolzen (25) steht über einen an der ringförmigen Platte (21) befestigten Stift (26) in Verbindung, so daß die Bewegung des Bolzens (25) auf das ring­ förmige Plattenteil (21) übertragen wird und eine Verdrehung des ringförmigen Plattenteils (21) zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewirkt;
• - eine Ventileinrichtung zum Steuern bzw. Regeln einer Ölmenge, die durch eine ölführende Verbindung von dem Ölvorrat der zweiten Kammer (S ₂) zugeführt wird;
• - eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Betätigung der Ventileinrichtung, wobei die Ventilbetätigungsvor­ richtung ein Kolbenteil (33), das auf einer Seite mit einem dem von der Klimaanlage in die Ansaugkammer zurückgeführten Kühlmittel entsprechenden Druck beaufschlagt ist, so daß die Ventileinrichtung in Abhängigkeit der Änderung des Kühlmitteldrucks be­ tätigt wird;
• - Dichtungsteile für eine fluid-dichte Trennung eines Hochdruck- gegenüber einem Niederdruckbereich in dem Kompressor, wobei die Dichtungsteile zwischen den Oberflächen des ringförmigen Plattenteils (21) und der endständigen Wandung (4), die in Kontakt mit­ einander stehen, angeordnet ist;
• - eine Ölzuführvorrichtung zum Zuführen des Öls aus dem Ölvorrat zu den Dichtungsteilen mit einem dem aus der in Form eines Kreiszweiecks ausgebil­ deten Kammer ausgestossenen Kühlmittels ent­ sprechenden Druck;
• - und Verschlußelemente, die ein Eindringen des den Dichtungsteilen zugeführten Öls in den kreisbogenför­ migen Schlitz (21 a, 21 b) verhindern.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsteile einen Dichtring in einer ring­ förmigen Nut umfassen, welche von der Oberfläche des endständigen Wandungsteils (4) zurückgesetzt ange­ ordnet ist und in Kontakt mit dem ringförmigen Plattenteil steht.

3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsteile (35 a, 36) so ausgebildet sind, daß sie den an dem ringförmigen Plattenteil (21) gehaltenen Stift (26) umschliessen, der das ringförmige Plattenteil (21) mit dem Bolzen (25) verbindet.

4. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführvorrichtung Kanäle in dem zylindrischen Körper (3) und dessen endständigem Wandungsteil (4) umfassen, die den Ölvorrat mit der Ringnut (35 a) ver­ binden.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle Zuführkanäle in dem zylindrischen Körper (3) und in dem endständigen Wandungsteil (4) für die Verbindung mit dem Ölvorrat (0) umfassen, weiter­ hin einen Zwischenkanal, der innerhalb der Ringnut (35 a) in dem Wandungsteil (4) angeordnet ist und mit den Zuführ­ kanälen in Verbindung steht, umfassen und daß mindestens ein Kanal in dem endständigen Wandungsteil (4) ausgebil­ det ist, der den Zwischenkanal mit der Ringnut (35 a) ver­ bindet.

6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente eine Oberfläche auf dem endständigen Wandungsteil (4) und eine Oberfläche auf dem ringförmigen Plattenteil (21) umfassen, wobei diese Oberflächen zwischen dem kreisbogenförmigen Schlitz (21 a, 21 b) und dem Zwischenkanal angeordnet sind und in engem Kontakt miteinander stehen.