DE3837087A1 - Verdichter mit variabler foerdermenge und einer anzeigevorrichtung hierfuer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter mit variabler Fördermenge, der mit einer Fördermengen-Anzeigevorrichtung versehen ist. Sie betrifft insbesondere einen Flügelzellenverdichter dieser Art. Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge sind z. B. bekannt aus der DE-OS 36 23 825.

Neuerdings gibt es einen Bedarf für Verdichter mit variabler Fördermenge für Klimaanlagen, bei denen visuell die Fördermenge des Verdichters angezeigt wird. Der Benutzer des Verdichters, also z. B. der Fahrer eines Autos, in dem ein solcher Verdichter eingebaut ist, kann dann die jeweilige Kapazität des Verdichters ablesen, und dadurch erhält das Kraftfahrzeug einen kommerziellen Mehrwert.

Zu diesem Zwecke wurde z. B. in der JP-Gbm-OS 62-1 76 010 ein Verdichter mit variabler Fördermenge vorgeschlagen, bei dem die Verdichterkapazität entsprechend den Befehlen des Benutzers eingestellt werden kann. Dies geschieht z. B. mittels eines Schalters zur Einstellung der Fördermenge, wobei dieser Schalter manuell betätigt, wird, um die Fördermenge des Verdichters einzustellen. (Unter Fördermenge wird hier jeweils die spezifische Fördermenge, also die Fördermenge pro Umdrehung, verstanden. Naturgemäß ist bei einer bestimmten Einstellung eines Verdichters die Fördermenge pro Zeiteinheit auch eine Funktion der Drehzahl.)

Bei dem Verdichter nach dieser japanischen Schrift wird die vom Benutzer eingestellte Schalterstellung jeweils vom Verdichter abgefragt, und diese abgefragte Schalterstellung, welche der Fördermenge des Verdichters entspricht, wird als Signal verwendet, um die Fördermenge des Verdichters visuell anzuzeigen.

Jedoch zeigt die Stellung dieses Schalters zur Fördermengeneinstellung nur den vom Fahrer oder Beifahrer gewünschten Sollwert der Fördermenge des Verdichters an, nicht aber den tatsächlichen Istwert der Fördermenge, auf den der Verdichter geregelt worden ist. Ferner läßt sich die Stellung des Schalters zur Fördermengeneinstellung nur diskontinuierlich ändern, d. h. dieser Schalter läßt sich nur auf eine begrenzte Anzahl von Schalterstellungen einstellen, so daß es unmöglich ist, die Änderung der Fördermenge des Verdichters kontinuierlich bzw. stufenlos anzuzeigen.

Ferner läßt sich diese Möglichkeit der Anzeige nur bei solchen Verdichtern mit variabler Fördermenge anwenden, bei denen die Fördermenge von außen verstellt wird, nämlich durch Betätigung des erwähnten Schalters. Deshalb war es bis jetzt nicht möglich, die Fördermenge eines solchen Verdichters anzuzeigen, dessen Fördermenge automatisch geregelt wird, z. B. abhängig vom Saugdruck des Verdichters oder einer anderen Größe.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, hier eine Verbesserung zu schaffen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Verdichter, welcher Gegenstand des Patentanspruchs 1 ist. Ein solcher Verdichter ist bevorzugt ein solcher, dessen Fördermenge automatisch von einem Steuerelement geregelt wird, das sich im Verdichter selbst befindet. Bevorzugt ist dabei das Steuerelement drehbar im Inneren des Verdichters angeordnet.

Die Erfindung ermöglicht es also z. B. dem Fahrer eines mit einem solchen Verdichter ausgestatteten Fahrzeugs, den jeweiligen Wert der Fördermenge des Verdichters exakt abzulesen, auch wenn dieser Verdichter vom geschlossenen Typ ist und seine Regelung innerhalb des Verdichtergehäuses automatisch funktioniert und von außen nicht zugänglich ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Verdichters, die ebenfalls eine Lösung der angegebenen Aufgabe darstellt, ist Gegenstand des Patentanspruchs 3. Ein derartiger Verdichter weist ein Steuerelement auf, das zur Verstellung der Fördermenge verdreht wird. Dieser Umstand wird durch die Erfindung in geschickter Weise ausgenutzt, und es wird die Fördermenge dadurch erfaßt, daß die Drehstellung dieses Steuerelements durch ein entsprechendes Sensorelement kontinuierlich erfaßt wird, wodurch sich eine durchgehende Anzeige über den gesamten Stellbereich ergibt.

In besonders bevorzugter Weise wird dabei ein solcher Flügelzellenverdichter gemäß Anspruch 4 ausgebildet. Ein solcher Verdichter ist sehr leicht montierbar und demontierbar, da die erforderlichen elektrischen Verbindungen bei der Montage automatisch hergestellt werden und keine Steckverbindungen, Justierungsarbeiten etc. erforderlich sind.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge und mit einer Fördermengenanzeigevorrichtung nach der Erfindung; dieser Schnitt verläuft durch zwei Ebenen, die durch die Drehachse des Rotors 2 gehen und unter einem vorgegebenen Winkel von z. B. 45° zueinander liegen,

Fig. 2 Einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1; dieser Schnitt verläuft, wie dargestellt, durch zwei zueinander versetzte Ebenen,

Fig. 3 eine auseinandergezogene raumbildliche Darstellung, welche das Steuerelement 22 und das hintere, also von der Antriebswelle abgewandte Seitenteil 4 der Fig. 1 zeigt; diese Darstellung ermöglicht ein gutes Verständnis der Lage des Steuerelements 22 im Seitenteil 4,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die vom Rotor 2 abgewandte Seite des Steuerelements, gesehen in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine etwas schematisierte Darstellung zur Erläuterung der Drehung des Steuerelements 22 - seine Kolben sind in Fig. 5 mit 24 bezeichnet - abhängig von der Druckdifferenz zwischen einer ersten Druckkammer und einer zweiten Druckkammer,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch den Flügelzellenverdichter; dieser Schnitt zeigt wichtige Elemente einschließlich eines zur Fördermengenanzeigevorrichtung gehörenden Drehstellungssensorelements,

Fig. 7 eine teilweise Draufsicht auf die vom Rotor 2 abgewandte Seite des hinteren Seitenteils 4,

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein - am Steuerelement 22 zu befestigenden - Teil des Drehstellungssensorelements in Form eines elektrisch isolierten Widerstandselements,

Fig. 9 einen Schnitt, gesehen längs der Linie IX-IX der Fig. 8,

Fig. 10 eine raumbildliche Darstellung des in Fig. 6 dargestellten Halters 45,

Fig. 11 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der elektrischen Schaltung einer erfindungsgemäßen Fördermengenanzeigevorrichtung,

Fig. 12 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der elektrischen Schaltung einer erfindungsgemäßen Fördermengenanzeigevorrichtung; hierbei ist an den Ausgang des Verstärkers eine Anpassungsschaltung angeschlossen, die auch als Rechenschaltung bezeichnet werden kann; und

Fig. 13 einen Längsschnitt durch einen bei der Fördermengenanzeigevorrichtung verwendeten Abnehmer.

Die Fig. 1-5 zeigen einen Verdichter mit variabler Fördermenge, der mit einer erfindungsgemäßen Fördermengenanzeigevorrichtung versehen ist. Dieser Verdichter eignet sich bevorzugt zur Verwendung in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen.

Der erfindungsgemäße Flügelzellenverdichter hat ein Pumpelement. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Hubring 1, dessen innere Umfangs- oder Hubfläche 1 a, wie in Fig. 2 dargestellt, einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist, ferner aus einem vorderen Seitenteil 3 und einem hinteren Seitenteil 4, welche die beiden offenen Enden des Hubrings 1 verschließen, ferner aus einem zylindrischen Rotor 2, der drehbar im Hubring 1 angeordnet ist.

Ferner hat der Flügelzellenverdichter ein vorderes Abschlußteil 5, das die Außenseite des vorderen Seitenteils 3 abschließt, und er hat ein hinteres Abschlußteil 6, das die Außenseite des hinteren Seitenteils 4 abschließt, und ferner eine Antriebswelle 7, auf welcher der Rotor 2 befestigt ist. Die Antriebswelle 7 ist mittels zweier Radiallager 8, 9 in den Seitenteilen 3 bzw. 4 gelagert.

Eine Auslaßöffnung 5 a ist an einem oberen Wandabschnitt des vorderen Abschlußteils 5 ausgebildet. Durch diese Öffnung 5 a strömt im Betrieb z. B. ein als Kühlmedium dienendes Kühlgas zu einer - nicht dargestellten - Klimaanlage. Ferner ist an einem oberen Wandabschnitt des hinteren Abschlußteils 6 ein Sauganschluß 6 a vorgesehen, durch welchen das Kühlgas (von der nicht dargestellten Klimaanlage) in den Verdichter angesaugt wird. Die Auslaßöffnung 5 a steht mit einer Auslaßdruckkammer 10 in Verbindung, die vom vorderen Abschlußteil 5 und vom vorderen Seitenteil 3 gebildet wird. Der Sauganschluß 6 a steht mit einer Saugkammer 11 in Verbindung, die vom hinteren Abschlußteil 6 und vom hinteren Seitenteil 4 gebildet wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind an diametral gegenüberliegenden Stellen zwischen der Innenseite 1 a des Hubrings 1 und der Außenseite des Rotors 2 zwei sichelförmige Verdichtungskammern 12₁ und 12₂ gebildet. Diese werden seitlich abgeschlossen (vgl. Fig. 1) durch die dem Rotor 2 zugewandte Stirnseite 3 a des vorderen Seitenteils 3 und durch die dem Rotor 2 zugewandte Stirnseite 22 a des Steuerelements 22. Im Rotor 2 sind in der dargestellten Weise axiale Schlitze 13 mit gleichmäßigen Abständen angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind es fünf Schlitze 13, und in ihnen ist jeweils ein Flügel 14₁ bis 14₅ radial verschiebbar angeordnet.

Im hinteren Seitenteil 4 sind an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen Kühlmitteleinlaßöffnungen 15 vorgesehen und in Fig. 2 durch strichpunktierte Linien angedeutet. (In Fig. 1 ist nur eine Einlaßöffnung 15 dargestellt, da diese Figur einen Schnitt durch zwei Ebenen darstellt, die miteinander einen Winkel von 45° einschließen und beide durch die Drehachse des Rotors 2 gehen.)

Diese Kühlmitteleinlaßöffnungen 15 sind so angeordnet, daß sie geschlossen werden, wenn eine Kammer, die zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln 14 liegt, ihr größtes Volumen annimmt. Diese Kühlmitteleinlaßöffnungen 15 erstrecken sich axial durch das hintere Seitenteil 4, und durch sie stehen der Saugraum 11 und die Verdichtungskammern 12₁ und 12₂ miteinander in Verbindung.

Kühlmittelauslässe 16 durchdringen die Wand des Hubrings 1 an zwei gegenüberliegenden Stellen, vgl. Fig. 1 und 2, wobei jeder Auslaß 16 zwei Öffnungen aufweist, wie das im unteren Teil von Fig. 1 dargestellt ist. Außerhalb der Kühlmittelauslässe 16 ist der Hubring 1 jeweils mit Auslaßventilen 17 versehen, die durch Förderdruck geöffnet werden und dadurch die Kühlmittelauslässe 16 öffnen. Ferner ist im Hubring 1 jeweils ein Durchlaß 18 (Fig. 1) ausgebildet, der mit dem zugeordneten Kühlmittelauslaß 16 in Verbindung steht, wenn sich das betreffende Auslaßventil 17 öffnet. Ein mit dem Durchlaß 18 fluchtender Durchlaß 19 ist im vorderen Seitenteil 3 ausgebildet. Öffnet sich also ein Auslaßventil 17 und gibt den zugeordneten Kühlmittelauslaß 16 frei, so wird verdichtetes Kühlgas aus der betreffenden Verdichtungskammer 12 über den Kühlmittelauslaß 16 sowie die Durchlässe 18 und 19 der Förderdruckkammer 10 zugeführt, und von dort wird es über die Auslaßöffnung 5 a an die Klimaanlage abgegeben.

Wie Fig. 3 zeigt, hat das hintere Seitenteil 4 eine dem Rotor 2 zugewandte Stirnseite, in der eine ringförmige Ausnehmung 20 ausgebildet ist. An zwei einander gegenüberliegenden Stellen sind am Boden dieser ringförmigen Ausnehmung 20 zwei Druckkammern 21 ausgebildet, und zwar jeweils in Fortsetzung der Kühlmitteleinlaßöffnungen 15, wie das Fig. 5 am besten zeigt. Fig. 3 zeigt besonders deutlich die untere Druckkammer 21, und die obere Druckkammer 21 liegt ihr diametral gegenüber, so, wie das in Fig. 5 dargestellt ist. Im Zusammenhang wird auch auf die eingangs genannte DE-OS 36 23 825 hingewiesen.

Das Steuerelement 22 hat, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, die Form eines Rings. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist es in der ringförmigen Ausnehmung 20 angeordnet und ist dort um seine Längsachse in beiden Richtungen begrenzt verdrehbar. An seinem Außenumfang ist das Steuerelement 22 mit zwei diametral gegenüberliegenden bogenförmigen, abgestuften Ausschnitten 23₁ und 23₂ versehen, deren Form aus Fig. 4 klar hervorgeht. Auf seiner vom Rotor 2 abgewandten Seite, die in Fig. 4 dargestellt ist, ist es mit zwei einander diametral gegenüberliegenden, als Kolben dienenden Vorsprüngen 24 versehen. Diese sind einstückig mit dem Steuerelement 22 ausgebildet, ragen axial von diesem weg, und dienen wie gesagt als Kolben, d. h. auf ihre beiden gegenüberliegenden Seiten wirken im Betrieb unterschiedliche Drücke. Dies zeigt Fig. 5. Jeder dieser Vorsprünge 24 teilt nämlich die zugeordnete Druckkammer 21 in eine erste Druckkammer 21₁, die eine Fortsetzung der Kühlmitteleinlaßöffnung 15 darstellt, und in eine zweite Druckkammer 21₂. Die ersten Druckkammern 21₁ stehen über die zugehörige Einlaßöffnung 15 mit der Saugkammer 11 in Verbindung, und eine der beiden zweiten Druckkammern 21₂ steht über eine Verbindungsöffnung 25₁ (Fig. 5) mit dem Durchlaß 18 (Fig. 1) in Verbindung. Diese eine Druckkammer 21₂ steht über eine Verbindung 25₂ mit der anderen Druckkammer 21₂ in Verbindung. Wie Fig. 5 zeigt, enthält die Verbindung 25₂, die zum Durchlaß 18 führt, bevorzugt eine Drossel oder ist selbst als solche ausgebildet.

Die zweiten Druckkammern 21₂ können über einen Durchlaß 26 und ein Steuerventil 27, das - vgl. die Fig. 1 und 5 - im hinteren Seitenteil 4 angeordnet ist, mit dem Saugraum 11 verbunden werden. Das Steuerventil 27 öffnet oder schließt den Durchlaß 26 abhängig vom Druck im Saugraum 17. Ist dieser Durchlaß 26 geöffnet, so kann unter Druck stehendes Druckmittel in den zweiten Druckkammern 21₂ über den Durchlaß 26 zum Saugraum 11 abströmen, so daß der Druck in den zweiten Druckkammern 21₂ abnimmt.

Wie die Fig. 1 und 5 zeigen, hat das Steuerventil 27 einen flexiblen Balgen 28, ein Ventilgehäuse 29, eine Ventilkugel 30 und eine Feder 31, welche die Ventilkugel 30 in Schließrichtung beaufschlagt. Der (evakuierte) Balgen 28 befindet sich im Saugraum 11, und seine Längsachse verläuft parallel zur Antriebswelle 7. Liegt der Druck im Saugraum 11 über einem vorgegebenen Wert, so befindet sich der Balgen 28 in einem zusammengepreßten Zustand. Liegt der Druck im Saugraum 11 unter diesem vorgegebenen Wert, so befindet sich der Balgen 28 in einem expandierten Zustand. Das Ventilgehäuse 29 ist in einer Ausnehmung 32 befestigt, die im hinteren Seitenteil 4 ausgebildet ist und mit dem Durchlaß 26 in Verbindung steht. Im Ventilgehäuse 29 sind Verbindungslöcher 29 b und 29 c ausgebildet, und zwar das erste in einer Stirnwand und das letztere in einer Seitenwand. Diese Verbindungslöcher stehen über den hohlen Innenraum 29 a des Ventilgehäuses 29 miteinander in Verbindung.

Die Ventilkugel 30 ist im hohlen Innenraum 29 a angeordnet, um das Verbindungsloch 29 c zu öffnen oder zu schließen. Die Feder 31 ist ebenfalls im hohlen Innenraum 29 a des Ventilgehäuses 29 angeordnet und beaufschlagt die Ventilkugel 30 in Schließrichtung.

Liegt der Druck im Saugraum 11 über dem vorgegebenen Wert, so daß sich der Balgen 28 in einem zusammengepreßten Zustand befindet, so wird die Ventilkugel 30 durch die Feder 31 in ihre Schließstellung gepreßt, also, bezogen auf Fig. 1, nach rechts, und schließt die Verbindungsöffnung 29 c des Ventilgehäuses 29. Dadurch wird die Verbindung zwischen den zweiten Druckkammern 21₂ und dem Saugraum 11 unterbrochen, und der Druck in den zweiten Druckkammern 21₂ wird folglich auf einem hohen Wert gehalten.

Liegt der Druck im Saugraum 11 unter dem vorgegebenen Wert, so daß sich der Balgen 28 in seinem expandierten Zustand befindet, so wird die Ventilkugel 30 von einer am Balgen 28 befestigten Stange 28 a, welche die Verbindungsöffnung 29 c mit Spiel durchdringt, entgegen der Kraft der Feder 31 von ihrem Sitz abgehoben. Dadurch kann das unter Druck stehende Druckmittel in den zweiten Druckkammern 21₂ zum Saugraum 11 abströmen, und zwar mehr oder weniger, je nach dem Grad der Öffnung der Ventilkugel 30. Auf diese Weise wird der Druck in den zweiten Druckkammern 21₂ vom Steuerventil 27 abhängig davon gesteuert, ob der Saugdruck oberhalb des vorgegebenen Wertes liegt oder nicht. Dies steuert die Drehstellung des Steuerelements 22, um den Saugdruck auf einem vorgegebenen Wert zu halten, abhängig von der thermischen Belastung der Klimaanlage und ggf. abhängig von anderen Variablen.

Wie Fig. 1 zeigt, ist eine als Drehfeder dienende Schraubenfeder 33 vorgesehen, deren Aufgabe es ist, das Steuerelement 22 im Uhrzeigersinn, bezogen auf Fig. 5, zu beaufschlagen. Die Schraubenfeder 33 ist, wie dargestellt, um eine nabenartige Verlängerung 4 B des hinteren Seitenteils 4 herum angeordnet. Diese Verlängerung 4 B erstreckt sich in axialer Richtung zum Saugraum 11. Ein Ende der Drehfeder 33 greift in eine - nicht dargestellte - Ausnehmung an der Stirnfläche des Steuerelements 22 ein, und das andere Ende greift in eine - ebenfalls nicht dargestellte - Ausnehmung im Bereich der Stirnseite der Nabe 4 B ein.

Das Steuerelement 22 ist also in beiden Richtungen verdrehbar, abhängig von der Resultierenden der auf es wirkenden Kräfte. In der einen Richtung wirken der Druck in den beiden ersten Druckkammern 21₁ und die Kraft der Drehfeder 33. In der anderen, entgegengesetzten Richtung wirkt der Druck in den beiden Druckkammern 21₂. Die Resultierende ergibt sich als Differenz hiervon. Wird nun der Druck in den beiden zweiten Druckkammern 21₂ durch das Steuerventil 27 abhängig davon geregelt, ob der Druck im Saugraum oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt oder nicht, um - wie erläutert - diesen Saugdruck auf einem konstanten Wert zu halten, so wird das Steuerelement 22 in einem Bereich zwischen zwei Endlagen verdreht. Die eine Endlage ist die Stellung für maximale Fördermenge, bei der sich die in Drehrichtung gesehen vordersten Kanten 23₁₀, 23₂₀ (vgl. Fig. 4) der seitlichen Aussparungen des Steuerelements 22 an den Stellen A in Fig. 2 befinden, um die maximale Fördermenge des Verdichters zu erhalten. Die andere Endlage ist die Stellung für minimale Fördermenge, bei der sich die in Drehrichtung gesehen vordersten Kanten 23₁₀, 23₂₀ an den Stellen B der Fig. 2 befinden, um die minimale Fördermenge des Verdichters zu erhalten.

Arbeitsweise

Im Betrieb gelangt der Saugdruck aus dem Saugraum 11 über die Kühlmitteleinlaßöffnungen 15 in die ersten Druckkammern 21₁. Außerdem gelangt Förderdruck im Durchlaß 18 (Fig. 1) durch den in Fig. 5 dargestellten Durchlaß 25₁ in die zweiten Druckkammern 21₂. Das Steuerelement 22 wird in Umfangsrichtung zwischen den oben beschriebenen Stellungen A (maximale Fördermenge) und B (minimale Fördermenge) in eine Gleichgewichtsstellung verdreht. Dies geschieht abhängig von folgenden drei Kraftkomponenten:

• a) Dem Druck in den ersten Druckkammern 21₁, der bestrebt ist, das Steuerelement 22 in die Stellung B zu drehen.
• b) Der Kraft der Drehfeder 33, die ebenfalls bestrebt ist, das Steuerelement 22 in die Drehstellung B zu verdrehen, also bezogen auf Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn.
• c) Dem Druck in den zweiten Druckkammern 21₂, der bestrebt ist, das Steuerelement 22 in die Stellung A zu drehen, d. h., bezogen auf Fig. 2, im Uhrzeigersinn.

Abhängig von der jeweiligen Größe des Saugdrucks im Saugraum 11 werden also die Vorderkanten 23₁₀, 23₂₀ des Steuerelements 22 abhängig von Änderungen des Saugdrucks im Saugraum 11 stufenlos, also stetig, innerhalb ihres Stellbereichs verschoben; dieser Stellbereich geht von der Stellung A (Fig. 2), welche bezogen auf die Drehrichtung des Rotors 2 die hinterste Drehstellung ist, zu der Stellung B, welche die vorderste Drehstellung ist. (In Fig. 2 dreht sich der Rotor 2, wie durch den Pfeil angedeutet, entgegen dem Uhrzeigersinn.)

Wenn sich nun die Lage der Vorderkanten 23₁₀, 23₂₀ relativ zum Hubring 1, also zum Stator, ändert, so wird der Beginn des Kompressionshubs des Verdichters geändert, und dadurch wird die Kapazität, also die spezifische Fördermenge (pro Rotordrehung) des Verdichters stufenlos, also stetig, verändert. Nachfolgend wird nun die Fördermengenanzeigevorrichtung, welche die Fördermenge des vorstehend beschriebenen Verdichters mit variabler Fördermenge visuell anzeigt, unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 4 und 6 bis 10 beschrieben.

Wie soeben beschrieben, ist die Fördermenge des Verdichters eine Funktion der Drehstellung des Steuerelements 22. Das Prinzip der erfindungsgemäßen Fördermengenanzeigevorrichtung beruht auf dieser Beziehung zwischen der Drehstellung des Steuerelements 22 und der Fördermenge des Verdichters. Die Anzeigevorrichtung erfaßt die Drehstellung des Steuerelements 22, wandelt diese erfaßte Drehstellung in die zugeordnete Fördermenge des Verdichters um, und zeigt diese Fördermenge visuell an.

Wie Fig. 11 zeigt, hat die Fördermengenanzeigevorrichtung ein Sensorelement 40, das ein elektrisches Signal, hier ein Strom, erzeugt, das bzw. der die Drehstellung des Steuerelements 22 anzeigt, d. h. einer bestimmten Drehstellung entspricht ein bestimmtes Signal. Ferner hat diese Vorrichtung einen Verstärker 60, der den Ausgangsstrom des Sensorelements 40 verstärkt, und eine Anzeigevorrichtung 61, welche visuell den vom Verstärker 60 verstärkten Ausgangsstrom in geeigneter Weise anzeigt, z. B. digital oder analog.

Das Sensorelement 40 weist, vgl. Fig. 4 und 6, einen Widerstandsdraht 42 (oder ein äquivalentes Widerstandselement) auf, der auf dem Steuerelement 22 angeordnet ist. Ein erster Abnehmer 43 (Fig. 6 und 13) ist in Gleitkontakt mit dem Widerstandsdraht 42 angeordnet, so daß der Meßstrom durch diesen Widerstandsdraht 42 und den Abnehmer 43 fließen kann und ein Maß für die Drehstellung des Steuerelements 22 - und damit die Fördermenge des Verdichters - darstellt. Ein Erdungsglied 44 ist in Gleitkontakt mit dem Steuerelement 22 angeordnet und elektrisch mit dem Gehäuse, nämlich dem Seitenteil 4, des Verdichters verbunden, um das Steuerelement 22 zu erden.

Der Widerstandsdraht 42 ist in der in den Fig. 8 und 9 klar dargestellten Weise starr in einer nutartigen Vertiefung 41 a angeordnet und dort mittels eines Klebstoffs oder dergleichen befestigt, wie das Fig. 9 zeigt. Die nutartige Vertiefung 41 a ist auf der einen Seite eines bogenförmigen Trägerglieds 41 befestigt, das mit seiner anderen Seite an der vom Rotor 1 abgewandten Stirnseite des Steuerelements 22 befestigt ist und sich etwa über ein Viertel von dessen Gesamtumfang erstreckt. Ein Ende des Widerstandsdrahts 42 ist mit dem Steuerelement 22 verbunden und dadurch - über das Erdungsglied 44 - mit Masse verbunden, also geerdet, und das andere Ende des Widerstands 42 ist frei, also elektrisch offen.

Der erste Abnehmer 43 erstreckt sich abgenützt durch ein erstes Befestigungsglied 45 a eines Halters (Fig. 3, 6, 10), und das Erdungsglied 44 erstreckt sich durch ein zweites Befestigungsloch 45 b des Halters 45. Der Halter 45 ist, wie Fig. 6 zeigt, starr an der dem hinteren Abschlußteil 6 zugewandten Stirnfläche eines Vorsprungs 4 A des hinteren Seitenteils 4 befestigt, z. B. durch Kleben. Ein Isolator 46 (Fig. 10) liegt zwischen dem ersten Abnehmer 43 und dem Halter 45, um den ersten Abnehmer 43 vom Gehäuse des Verdichters zu isolieren. Das Erdungsglied 44 erstreckt sich, wie dargestellt, nicht nur durch den Halter 45, sondern auch durch den Vorsprung 4 A des hinteren Seitenteils 4, wodurch das Erdungsglied 44 und das hintere Seitenteil 4, also das Gehäuse des Verdichters, elektrisch miteinander verbunden werden.

Wie ferner Fig. 6 zeigt, ist eine Leitung 47 mit dem ersten Abnehmer 43 verbunden und führt zu einer elektrisch leitenden Platte 48, typisch einer Kupferplatte, welche auf einem Isolator 48 A angeordnet ist, der seinerseits auf einer Schulter 4 C der Nabe 4 B des hinteren Seitenteils 4 befestigt ist. Ein zweiter Abnehmer 49 ist in Gleitkontakt mit der elektrisch leitenden Platte 48 angeordnet und dadurch elektrisch mit ihr verbunden. Der zweite Abnehmer 49 ist in einem Anschlußglied 51 befestigt, das die hintere Stirnwand des hinteren Abschlußteils 6 durchdringt. Hierzu ist dieses Abschlußteil 6 an dieser Stirnwand mit einer Ausnehmung 6 a versehen, und zwar gegenüber der elektrisch leitenden Platte 48, und zwischen dem Anschlußglied 51 und dem Abschlußteil 6 befindet sich, wie dargestellt, ein Isolator 50, um diese Teile voneinander zu isolieren.

Wie Fig. 13 zeigt, sind der erste Abnehmer 43, der zweite Abnehmer 49 und das Erdungsglied 44 federbeaufschlagte Teile, bei denen eine in ihnen angeordnete Anpreßfeder eine Abnehmerspitze 100 gegen das zugeordnete Element preßt, also gegen den Widerstandsdraht 42, das Steuerelement 22, oder die elektrisch leitende Platte 48.

Die Schaltung in Fig. 11 zeigt, daß die erfindungsgemäße Fördermengenanzeigevorrichtung das elektrische Ausgangssignal vom Widerstand 42 als ein Signal für die Drehstellung des Steuerelements 22 verwendet. Der erste Abnehmer 43 ist mit dem Eingang des Stromverstärkers 60 verbunden, der einen (nicht dargestellten) Stromversorgungsanschluß hat, mit dem eine Batterie 52 über einen Schalter 53 verbunden ist. Dieser Schalter 53 kann der Zündschalter sein, wenn der Verdichter vom Motor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Mit Vorteil kann die Ausgangsspannung der Batterie 52 durch einen - nicht dargestellten - Spannungsregler auf einen konstanten Wert geregelt werden, um eine Anzeige zu erhalten, die nicht mit der Batteriespannung schwankt.

Der Ausgang des Verstärkers 60 ist mit dem Eingang einer Anzeigevorrichtung 61 verbunden. Wird der Schalter 53 geschlossen, so wird die Spannung der Batterie 52 über den Schalter 53 dem Verstärker 60 zugeführt, und dann fließt ein Strom vom Eingang des Verstärkers 60 über den ersten Abnehmer 43 zum Widerstand 42. Eine Änderung der Lage des ersten Abnehmers 43 auf dem Widerstand 42, wie sie durch eine Drehung des Steuerelements 22 verursacht wird, bewirkt, daß der wirksame Widerstandswert dieses Widerstands 42 geändert wird, wie sich das z. B. ohne weiteres aus Fig. 11 ergibt.

Wird also der Schalter 53 geschlossen und es wird über den ersten Abnehmer 43 eine vorgegebene Spannung vom Verstärker 60 dem Widerstand 42 zugeführt, so ist der Wert des Stromes, der vom Verstärker 60 über den ersten Abnehmer 43 und den Widerstand 42 nach Masse fließt, ein Maß für die Drehstellung des Steuerelements 22. Dieser für die jeweilige Drehstellung charakteristische Stromwert wird vom Verstärker 60 verstärkt und der Anzeigevorrichtung 61 zugeführt, welche ihrerseits das Ausgangssignal des Verstärkers 60 - als ein Maß für die Drehstellung des Steuerelements 22 - in geeigneter Weise anzeigt, z. B. digital oder mittels eines Zeigerinstruments.

Bei der beschriebenen Anordnung nach der Erfindung wird also die Drehstellung des im Verdichtergehäuse befindlichen Steuerelements 22 durch eine Änderung der Lage des ersten Abnehmers 43 auf dem Widerstand 42 erfaßt. Dabei dient der erste Abnehmer 43 nicht nur zur Erfassung und Aufnahme des seiner Drehstellung entsprechenden elektrischen Stroms, sondern auch dazu, dem Widerstand 42 eine vorgegebene Spannung zuzuführen. Da also, anders gesagt, eine einzige elektrische Leitung (durch den zweiten Abnehmer 49, die elektrisch leitende Platte 48, und den ersten Abnehmer 43) die erwähnten beiden Funktionen hat, ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche elektrische Leitung vorzusehen, um dem Widerstand 42 eine vorgegebene Spannung von der Batterie 52 zuzuführen. Deshalb ist diese Anordnung besonders vorteilhaft für einen Verdichter, bei dem der Unterschied zwischen dem Innendruck und dem Atmosphärendruck auf der Außenseite besonders groß ist und bei dem deshalb der Innenraum sorgfältig abgedichtet sein muß.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Drehstellung des Steuerelements 22 von der Anzeigevorrichtung 61 angezeigt, indem man die Tatsache ausnützt, daß die Drehstellung des Steuerelements 22 in einer vorgegebenen Beziehung zum Widerstandsrecht des Widerstands 42 steht, der entsprechend der Stellung des ersten Abnehmers 43 bestimmt wird.

Jedoch kann in besonders vorteilhafter Weise die Anzeigevorrichtung 61 so ausgelegt sein, daß sie direkt die Fördermenge des Verdichters anzeigt, indem man im voraus die vorgegebene Beziehung zwischen der Kapazität bzw. Fördermenge des Verdichters und der Drehstellung des Steuerelements 22 bestimmt, abhängig vom Nockenprofil des Hubrings 1 und anderen Einflußgrößen.

Bei einem Verdichter, bei dem die Drehstellung des Steuerelements 22 der Kapazität bzw. Fördermenge des Verdichters nicht direkt proportional ist, ist es schwierig, wenn die Anzeigevorrichtung 61 ein Zeigerinstrument benutzt, eine Änderung der Fördermenge nur durch Beobachtung der Zeigerstellung genau zu erkennen.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, kann gemäß Fig. 12 eine Anpassungs- oder Rechenstufe 62 an den Ausgang des Verstärkers 60 angeschlossen werden. Diese Rechenstufe 62 moduliert das Ausgangssignal des Verstärkers 60 und erzeugt z. B. ein Ausgangssignal, das der Drehstellung des Steuerelements 22 direkt proportional ist. Dadurch wird es dann möglich, die Fördermenge des Verdichters durch ein Zeigerinstrument mit einer Skala anzeigen zu lassen, die mit regelmäßigen Intervallen markiert ist, wobei jedes Intervall einem vorgegebenen oder identischen Wert der Fördermengendifferenz des Verdichters entspricht.

Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der erste Abnehmer 43 so angeordnet ist, daß er sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zur Drehebene des Steuerelements 22 verläuft, kann er alternativ auch so angeordnet werden, daß er in einer Richtung parallel zu dieser Drehebene verläuft.

Beim vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde die Anwendung der Fördermengenanzeigevorrichtung bei einem Flügelzellenverdichter beschrieben. Dem Fachmann ist jedoch einsichtig, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist und auch bei anderen Pumpen Anwendung finden kann, bei denen die Lage eines Steuerelements in einer vorgegebenen Relation zur Fördermenge steht.

Claims (10)

1. Verdichter mit variabler Fördermenge, mit einer Pumpvorrichtung (1, 2) und mit einem Steuerelement (22), dessen Lage zur Festlegung der Fördermenge der Pumpvorrichtung (1, 2) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorelement (40) zur kontinuierlichen Erfassung der jeweiligen Lage des Steuerelements (22) vorgesehen ist, und daß eine Fördermengenanzeigevorrichtung (61) zur Abgabe eines visuellen Anzeigewerts vorgesehen ist, welch letzterer sich bei einer stetigen Änderung des Ausgangssignals des Sensorelements (40) stetig ändert, so daß sich der von der Fördermengenanzeigevorrichtung (61) visuell angezeigte Wert bei einer stetigen Änderung der Fördermenge der Pumpvorrichtung (1, 2) stetig ändert.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sensorelement (40) ein Widerstandselement (42) aufweist, das elektrisch isoliert auf einer Fläche des Steuerelements (22) angeordnet ist und sich in einer Richtung erstreckt, in der das Steuerelement (22) verstellbar ist, wobei ein Anschluß des Widerstandselements (42) mit dem Steuerelement (22) verbunden und ein anderer Anschluß elektrisch offen ist,
daß ein Abnehmer (43) mit dem Widerstandselement (42) in Gleitkontakt steht,
daß ein Erdungsglied (44) in Gleitkontakt mit dem Steuerelement (22) steht, um dieses zu erden,
daß eine Vorrichtung (51) zum Zuführen einer vorgegebenen Spannung zum Abnehmer (43) vorgesehen ist, und
daß eine Vorrichtung (60, 61) vorgesehen ist, die als Ausgangssignal einen Wert eines elektrischen Stromes abgibt, der in dem Abnehmer (43) fließt, welcher Strom jeweils der Stelle des Widerstandselements (42) entspricht, mit der der Abnehmer (43) in Kontakt steht.

3. Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge,
mit einem Hubring (1), dessen beide Enden jeweils von einem Seitenteil (3 bzw. 4) verschlossen sind und in dem ein Rotor (2) drehbar angeordnet ist, in dessen Schlitzen (13) Flügel (14) radial verschiebbar angeordnet sind,
mit einem zwischen dem Rotor (2) und mindestens einem der Seitenteile (4) angeordneten Steuerelement (22), das um eine Achse in beiden Richtungen verdrehbar ist, um seine Drehstellung zu verändern und dabei auf einer Stirnseite des Rotors (2) und der Flügel (14) zu gleiten,
wobei die Fördermenge des Verdichters bei einer stetigen Änderung der Drehstellung des Steuerelements (22) stetig veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drehstellungssensorelement (40) zur kontinuierlichen Erfassung der jeweiligen Drehstellung des Steuerelements (22) vorgesehen ist, und
daß eine Fördermengenanzeigevorrichtung (61) zur Abgabe eines visuellen Anzeigewerts vorgesehen ist, welch letzterer sich bei einer stetigen Änderung des Ausgangssignals des Drehstellungssensorelements (40) stetig ändert,
so daß der von der Fördermengenanzeigevorrichtung (61) visuell angezeigte Wert bei einer stetigen Änderung der Fördermenge des Verdichters sich stetig ändert.

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 3, mit einer das Steuerelement (22 ) mindestens teilweise umgebenden Außenwand (6), dadurch gekennzeichnet,
daß das Drehstellungssensorelement ein Widerstandselement (42) aufweist, das elektrisch isoliert auf einer Fläche des Steuerelements (22) angeordnet ist und sich in einer Richtung erstreckt, in der das Steuerelement (22) verstellbar ist, wobei ein Anschluß des Widerstandselements (42) mit dem Steuerelement (22) verbunden und ein anderer Anschluß elektrisch offen ist,
daß ein erster Abnehmer (43) mit dem Widerstandselement (42) in Gleitkontakt steht,
daß ein Erdungsglied (44) in Gleitkontakt mit dem Steuerelement (22) steht, um dieses zu erden,
daß ein zweiter Abnehmer (49) die Außenwand (6) durchdringt und teilweise aus dieser herausragt,
daß ein elektrisch leitendes Teil (48) im Verdichter angeordnet und mit dem ersten Abnehmer (49) elektrisch verbunden ist,
daß der zweite Abnehmer (49) mit dem elektrisch leitenden Teil (48) in Gleitkontakt steht, um den ersten Abnehmer (43) mit dem zweiten Abnehmer (49) elektrisch zu verbinden,
daß dem ersten Abnehmer (43) über den zweiten Abnehmer (49) und das elektrisch leitende Teil (48) eine vorgegebene Spannung zuführbar ist, und
daß eine Vorrichtung (60, 61) vorgesehen ist, welche als Ausgangssignal einen Wert eines elektrischen Stromes abgibt, der in dem ersten Abnehmer (43) fließt, welcher Strom jeweils der Stelle des Widerstandselements (42) entspricht, mit welcher der erste Abnehmer (43) jeweils in Kontakt steht.

5. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß direkt an dem mindestens einen Seitenteil (4) ein Halter (45) angeordnet ist, welcher direkt das Erdungsglied (44) trägt und dieses elektrisch mit dem betreffenden Seitenteil (4) verbindet, und daß der erste Abnehmer (43) elektrisch vom betreffenden Seitenteil (4) isoliert (46) am Halter (45) angeordnet ist.

6. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anpassungsschaltung (62) zwischen der Drehstellungssensoranordnung (40) und der Fördermengenanzeigevorrichtung (61) angeordnet ist, um das Ausgangssignal dieser Sensoranordnung (40) in ein Signal umzuformen, welches der Drehstellung des Steuerelements (22) im wesentlichen direkt proportional ist, so daß die Fördermenge des Verdichters mit einer in gleichmäßigen Abständen gradierten Skala anzeigbar ist, wobei jedes dieser regelmäßigen Intervalle einen vorgegebenen oder identischen Wert der Fördermengendifferenz des Verdichters darstellt.

7. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (42) auf einer vom Rotor (2) abgewandten Stirnseite des Steuerelements (22) angeordnet ist.

8. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Seitenteil (4) mit einem Vorsprung (4 A) versehen ist, welcher dem Steuerelement (22) gegenüberliegt, und daß der Halter (45) auf diesem Vorsprung (4 A) angeordnet ist.

9. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Teil (48) auf dem mindestens einen Seitenteil (4) angeordnet ist, und daß sich der zweite Abnehmer (49) durch eine Ausnehmung (6 a) erstreckt, welche in der Außenwand (6) an einer dem elektrisch leitenden Teil (48) gegenüberliegenden Stelle angeordnet ist.

10. Flügelzellenverdichter nach mindestens einem der Ansprüche 4, 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der erste Abnehmer (43) und/oder der zweite Abnehmer (49) und/oder das Erdungsglied (44) ein Gleitelement (100) und eine Anpreßfeder für dieses Gleitelement (100) aufweist bzw. aufweisen.