DE3910659C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit variabler Förder­ menge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Flügelzellenverdichter ist bekannt aus der EP 3 01 312 A2. Dieser bekannte Verdichter hat ein Steuerelement, das um eine Drehachse beidseitig verdrehbar ist. Es hat an seinem Außenumfang zwei Aussparungen gleicher Form, und durch diese Aussparungen kann ein Teil des durch die Einlaßöffnung in den Hubring angesaugten Gases zu einer Zone niedrigeren Druckes zurückströmen. Wird dieses Steuerelement verdreht, so wird der Zeit­ punkt des Verdichtungsbeginns verändert, um so die Fördermenge zu ändern. Die Aussparungen des Steuerelements weisen jeweils einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, die verschieden tief sind. Der zweite Abschnitt mit der geringeren Tiefe ist so angeordnet, daß sein - bezogen auf die Drehrichtung des Rotors - hinteres Ende in Drehrichtung gesehen vor dem in Drehrichtung vorderen Ende der Einlaßöffnung liegt, d. h. in Drehrichtung gesehen kommt zuerst das hintere Ende der Aussparung und dann das vordere Ende der Einlaßöffnung, wie das Fig. 2 zeigt. Dies gilt für die Stellung des Steuerelements mit minimaler Fördermenge oder in der Nähe der minimalen Fördermenge, und diese Stellung wird verwendet, um eine energetisch unnötige Verdichtung des Gases und dadurch einen entsprechenden Widerstand des verdichteten Gases gegen die Rotordrehung zu vermeiden. Eine solche un­ nötige Verdichtung würde auftreten, wenn der Ausschnitt über seine ganze Längserstreckung dieselbe Tiefe hätte, wie das bei den bekannten Ver­ dichtern dieser Art mit variabler Fördermenge der Fall ist und wie das z. B. die DE 36 23 825 A1 zeigt.

Wie in den Fig. 1 und 2 des vorliegenden Patents dargestellt ist, weisen die Verdichter nach der EP 3 01 312 A2 jeweils ein Außenteil auf, das ge­ bildet wird von einem Hubring 100 mit einer ovalen inneren Hub­ fläche 100a, ferner von zwei - nicht dargestellten - Seitenteilen, welche die beiden axialen Enden des Hubrings 100 verschließen, ferner von einem im Hubring 100 drehbar angeordneten Rotor 101. Zwischen dem Rotor 101 und dem Hubring 100 werden zwei Verdichtungsräume 102 ge­ bildet. Flügel 103₁ bis 103₅ sind in der üblichen Weise in Schlitzen des Rotors 101 radial verschiebbar angeordnet. Ein Steuerplattenteil 105 ist in einer ringförmigen Ausnehmung 104 angeordnet, die in einer Stirnseite eines dem Rotor 101 zugewandten Seitenteils ausgebildet ist. Dieses Steuerelement 105 kann um seine Drehachse zwischen einer ersten Endlage (volle Förderung) und einer zweiten Endlage (kleinste Förderung) verdreht werden, um den Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns zu ändern. In den Außenumfang des Steuerelements 105 sind zwei Aus­ sparungen 107 eingearbeitet, die sich an diametral gegenüberliegenden Stellen in Umfangsrichtung erstrecken. Durch diese Aussparungen 107 und durch in einem der Seitenteile ausgebildete Einlaßöffnungen 106 wird Kühlgas in die Verdichtungsräume 102 angesaugt, und zwar in allen Drehstellungen des Steuerelements 105.

Die Aussparungen 107 haben jeweils ein in Drehrichtung gesehen vorderes Ende 107a, dessen jeweilige Lage den Beginn der Verdichtung festlegt. Ferner haben sie jeweils zwei Abschnitte 107₁ und 107₂. Der Abschnitt 107₁ erstreckt sich vom vorderen Ende 107a bis zu einer etwa in der Mitte gelegenen Stelle und fluchtet - wie dargestellt - etwa mit dem Außenumfang des Rotors 101. An den Abschnitt 107₁ schließt sich der Abschnitt 107₂ an, der sich bis zu dem hinteren Ende 107b der Ausnehmung 107 erstreckt. Der zweite Abschnitt 107₂ liegt, wie dargestellt, radial außerhalb des Außenumfangs des Rotors 101.

Bei reduzierter Förderung tritt jedoch bei den bekannten Verdichtern ein energetisch störendes Phänomen auf: Es sei angenommen, daß sich bei einem solchen Verdichter das Steuerelement 105 in seiner Stellung für minimale Fördermenge oder in der Nähe hiervon befinde, allgemein gesagt in einer Stellung für nur partielle Förderung. Eine Verdichtungskammer A zwischen den beiden Flügeln 103₂ und 103₃, die gerade mit ihrem Saughub beginnt, muß dann mit Druckmittel gefüllt werden, und zwar von der ihr vorausgehenden Verdichtungskammer B zwischen den Flügeln 103₁ und 103₂. Dies geschieht längs einer Längs­ seite des Flügels 103₂ und dann durch einen kleinen Spalt (in Fig. 3 kreuzschraffiert dargestellt) zwischen dem Flügel 103₂, dem hinteren Ende 107b der Aussparung 107, und der inneren Hub­ fläche 100a des Hubrings 100. Dies ist in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeutet.

Infolgedessen wird dieser Verdichtungskammer A, die gerade mit ihrem Saughub beginnt, Gas in einer derart kleinen Menge zu­ geführt, daß in dieser Kammer A ein starker Unterdruck entsteht. Dieser erzeugt seinerseits ein starkes bremsendes Drehmoment Y auf den Flügel 103₂, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Dies ist energe­ tisch sehr unvorteilhaft und tritt bei diesen Verdichtern im Be­ trieb mit reduzierter Fördermenge auf.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad der­ artiger Verdichter zu verbessern.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Hierbei wird jeweils der Verdichtungskammer, die gerade mit ihrem Saughub beginnt, beim Betrieb im Teilförder­ bereich Druckmittel in ausreichender Menge zugeführt, und zwar über die seitliche Ausnehmung des Hubrings. Dadurch wird verhindert, daß in dieser Verdichtungskammer ein starker Unterdruck entsteht, der sonst den Rotor bremsen und den Wirkungsgrad des Verdichters verschlechtern würde.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich in sehr vorteilhafter Weise durch den Gegenstand des Anspruchs 2. Durch den dritten Abschnitt der Aussparung, welcher sich mit besonderem Vorteil über das in Drehrichtung gesehen hintere Ende der Aussparung hinaus entgegen der Drehrichtung erstreckt, wird der Entstehung eines Unterdrucks in dem bereits erwähnten Verdichtungsraum zusätzlich entgegen­ gewirkt und dadurch der Wirkungsrad im Teilförderbereich weiter verbessert.

Dabei wird mit besonderem Vorteil der dritte Abschnitt der Aussparung radial außerhalb der inneren Hubfläche des Hubrings angeordnet, und dieser Abschnitt weist ferner mit Vorteil eine geringere Tiefe auf als der zweite Abschnitt und wird bevorzugt als flache Nut ausge­ bildet.

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. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein bekanntes Steuerelement,

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Schnitt durch die wesentlichen Teile eines bekannten Flügelzellen­ verdichters mit variabler Fördermenge, bei dem das Steuerelement nach Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 3 eine Detailzeichnung, welche eine kritische Stelle des Verdichters nach den Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab zeigt,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge nach einem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung; die Schnittlinien verlaufen radial von der Drehachse aus, und zwar sind es zwei Schnitt­ linien, die miteinander einen rechten Winkel einschließen,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das hintere Seitenteil der Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Hubring der Fig. 4, und zwar auf dessen rechte Stirnseite, bezogen auf Fig. 4,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die vom Rotor 2 abgewandte Seite des Steuerelements der Fig. 4,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die dem Rotor 2 zugewandte Seite des Steuerelements der Fig. 4 und 7,

Fig. 9 einen Schnitt, gesehen längs der Linie IX-IX der Fig. 4,

Fig. 10 einen stark schematisierten Schnitt, welcher die relative Lage von Steuerelement, Einlaßöffnungen und Flügeln zeigt, die auftritt, wenn sich das Steuerelement in einer Stellung für Teilförderung befindet,

Fig. 11 eine Darstellung analog Fig. 10, welche die relativen Lagen der erwähnten Teile für den Fall zeigt, daß sich das Steuerelement in seiner Stellung für größte Fördermenge befindet,

Fig. 12 eine Draufsicht auf die dem Rotor zugewandte Seite eines Steuerelements für einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge nach einem zweiten Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 13 einen Teilschnitt, gesehen längs der Linie XIII-XIII der Fig. 12,

Fig. 14 eine Darstellung analog Fig. 10, welche die relative Lage der dort genannten Teile zeigt, wenn sich das Steuerelement der Fig. 12 in einer Stellung für Teilförderung be­ findet, und

Fig. 15 eine Darstellung analog Fig. 11, welche die relative Lage der dort genannten Teile zeigt, wenn sich das Steuerelement in seiner Stellung für größte Fördermenge befindet.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 15, welche zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, be­ schrieben. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden mit denselben Bezugs­ zeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.

Die Fig. 4 bis 11 zeigen einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie die Fig. 4 bis 10 zeigen, besteht dieser Verdichter hauptsächlich aus einem Zylinder, der gebildet wird von einem Hubring 1 mit einer ovalen inneren Hubfläche 1a, ferner vorderen und hinteren Seitenteilen 3 bzw. 4, welche die beiden Enden des Hubrings 1 ver­ schließen, einem zylindrischen Rotor 2, der drehbar im Zylinder ange­ ordnet ist, vorderen und hinteren Kopfteilen 5 bzw. 6, die an den äußeren Enden der betreffenden Seitenteile 3, 4 befestigt sind, sowie einer Antriebswelle 7, auf der der Rotor 2 starr befestigt ist. Die Antriebswelle 7 ist in Lagern 8, 9 gelagert, welche in den Seitenteilen 3 bzw. 4 angeordnet sind.

Eine Auslaßöffnung 5a ist in einer oberen Seitenfläche des vorderen Kopfteils 5 angeordnet, während eine Ansaugöffnung 6a in einer oberen Seitenfläche des hinteren Kopfteils 6 angeordnet ist. Die Auslaßöffnung 5a öffnet sich zu einer Förderdruckkammer 10, die zwischen dem vorderen Kopfteil 5 und dem vorderen Seitenteil 3 ausgebildet ist, während sich die Ansaugöffnung 6a zu einer Saugkammer 11 öffnet, die zwischen dem hinteren Kopfteil 6 und dem hinteren Seitenteil 4 ausgebildet ist. Zwischen der inneren Hubfläche 1a des Hubrings 1 und der Außenumfangsfläche des Rotors 2 ist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen je ein Verdichtungsraum 12 ausgebildet, wie das Fig. 10 zeigt. In der Außen­ umfangsfläche des Rotors 2 sind mehrere axial verlaufende Schlitze 13 für die Flügel angeordnet, und zwar mit gleichen Umfangsabständen. Beim Ausführungsbeispiel sind dies 5 Schlitze 13, in denen radial ver­ schiebbar Flügel 14 ₁ bis 14 ₅ angeordnet sind. Zwei benachbarte Flügel definieren jeweils zwischen sich und in Zusammenwirken mit dem Hubring 1, dem Rotor 2 und den gegenüberliegenden inneren Stirn­ flächen des vorderen und hinteren Seitenteils 3, 4 eine Verdichtungs­ kammer. Insgesamt sind dies 5 Verdichtungskammern A bis E, vgl. Fig. 10.

Das hintere Seitenteil 4 ist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen mit zwei Einlaßöffnungen 15, 15 versehen, wie das die Fig. 4 und 5 zeigen. In Fig. 4 ist nur eine dieser Einlaßöffnungen 15 sichtbar, da diese Figur einen Radialschnitt zeigt, der sich durch die Achse der Antriebswelle unter einem rechten Winkel erstreckt. Die Einlaßöffnungen 15 durchdringen jeweils axial das hintere Seitenteil 4, so daß die Ansaugkammer 11 und der zugehörige Verdichtungsraum 12 in Verbindung miteinander stehen.

Die äußere Umfangswand des Hubrings 1 ist an zwei diametral gegen­ überliegenden Stellen jeweils mit einem Satz Auslaßöffnungen 16 ver­ sehen, von denen jeder zwei Auslaßöffnungen aufweist; Fig. 4 zeigt nur einen dieser beiden Sätze. Bei jedem Satz von Auslaßöffnungen 16 ist ein Ventildeckel 17 einstückig mit ihm ausgebildeten Ventilanschlägen 17a auf der Außenseite des Hubrings 1 befestigt, und zwei Auslaßventile 18 sind zwischen der Außenseite des Hubrings 1 und den Ventilanschlägen 17a so angeordnet, daß sie von dem Ventildeckel 17 festgehalten werden. Die Auslaßventile 18 werden dadurch geöffnet, daß unter Förderdruck stehendes Druckmittel durch die Auslaßöffnungen 16 gefördert wird. Der Hubring 1 und das vordere Seitenteil 3 weisen jeweils einen Durch­ laß 19 bzw. 20 auf, die miteinander fluchten und an diametral gegenüber­ liegenden Stellen angeordnet sind. Werden die Auslaßöffnungen 16 durch die Auslaßventile 18 geöffnet, so wird komprimiertes Kühlgas aus dem Verdichtungsraum 12 durch die Auslaßöffnungen 16 gefördert und wird dann durch die Durchlässe 19, 20 in die Förderdruckkammer 10 geleitet, und von dort in einen - nicht dargestellten - Kühlkreis der Klimaanlage, und zwar durch die Auslaßöffnung 5a.

Wie Fig. 5 zeigt, hat das hintere Seitenteil 4 eine dem Rotor 2 zugewandte Stirnfläche, in der eine ringförmige Ausnehmung 21 ausgebildet ist. Ein ringförmiges Steuerelement 23 (Fig. 7) ist so in der ringförmigen Ausnehmung 21 angeordnet, und zwar um die Antriebswelle 7 herum, daß es sich um seine eigene Längsachse bzw. die Längsachse der Antriebs­ welle 7 in beiden Richtungen drehen kann. Die Ausbildung des Steuerelements 23 ergibt sich in allen Einzelheiten aus den Fig. 7 und 8.

Das Steuerelement 23 hat die Aufgabe, den Zeitpunkt des Kompressions­ beginns festzulegen, und zwar abhängig von seiner Drehstellung in der ringförmigen Ausnehmung 21, in der es wie gesagt in beiden Richtungen verdreht werden kann. Am Außenumfang des Steuerelements 23 sind an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen Aussparungen 24, 24 einge­ arbeitet, welche sich jeweils in Umfangsrichtung über den gesamten möglichen Drehwinkelbereich des Steuerelements 23 erstrecken und durch welche Kühlgas aus den Einlaßöffnungen 15 in die Verdichtungs­ räume 12 angesaugt wird. Jede Aussparung 24 ist zusammengesetzt aus einem ersten Abschnitt 24 ₁, der sich in Umfangsrichtung von einem in Drehrichtung (des Rotors 2) vorderen Ende der Aussparung 24 also, bezogen auf Fig. 10, von dem im Gegenzeigersinn liegenden Ende bis zu einem Mittelabschnitt erstreckt, ferner einen zweiten Abschnitt 24 ₂, der sich in Umfangsrichtung von dem Mittelabschnitt bis zu dem anderen, in bezug auf die Drehrichtung rückwärtigen Ende 24b der Aus­ sparung 24 erstreckt. Der erste Abschnitt 24 ₁ fluchtet fast mit der Außenumfangsfläche des Rotors 2, während der zweite Abschnitt 24 ₂ flacher bzw. weniger tief ist, so daß er radial außerhalb der Außen­ umfangsfläche des Rotors 2 liegt, und zwar um einen bestimmten Ab­ stand. Der zweite Abschnitt 24 ₂ dient dazu, es einem Teil des Kühlmittels in der Verdichtungskammer B beim Saughub (Fig. 10) zu ermöglichen, in eine Zone niedrigeren Drucks zu lecken, z. B. in die Saugkammer, und zwar durch die Einlaßöffnung 15 und beim Betrieb mit minimaler Fördermenge, um unnötige Verdichtung zu vermeiden und dadurch den Widerstand des verdichteten Gases gegen die Drehung des Rotors, vgl. die DE-OS 38 28 558. Da der zweite Abschnitt 24 ₂ radial außerhalb des Niveaus der äußeren Rotorumfangsfläche liegt, kann das Lecken von Kühlgas vermieden werden, das sonst auftreten würde, wenn sich das Steuerelement 23 in der in Fig. 11 dargestellten Lage für maximale Fördermenge befindet und der zweite Abschnitt 24 ₂ zu nahe bei der inneren Hubfläche 1a des Hubrings 1 liegen würde.

Auf seiner einen Seite ist das Steuerelement 23 einstückig mit zwei Druckaufnahme-Vorsprüngen 25, 25 an diametral gegenüberliegenden Stellen versehen. Wie Fig. 9 zeigt, sind die Vorsprünge 25 jeweils verschiebbar in der zugeordneten Druckkammer 22 angeordnet, welche beiden Druckkammern in der ringförmigen Ausnehmung 21 im hinteren Seitenteil 4 ausgebildet sind, so daß jeweils eine Druckkammer 22 durch den in ihr befindlichen Vorsprung 25 in eine Kammer 22 ₁ niedrigeren Druckes und in eine Kammer 22 ₂ höheren Druckes unterteilt wird, wobei die Kammer 22 ₁ über die zugeordnete Einlaßöffnung 15 mit dem Saugraum 11 in Verbindung steht und von dort mit unter Saugdruck oder niedrigem Druck stehendem Druckmittel versorgt wird. Eine der Kammern 22 ₂ höheren Druckes steht über einen gedrosselten Durch­ laß 26 und einen Durchlaß 27, die beide im hinteren Seitenteil 4 aus­ gebildet sind, mit dem bereits erwähnten Verbindungsdurchlaß 20 im vorderen Seitenteil 3 in Verbindung, ebenso mit einer Steuerdruck- Zuführöffnung 28, die im Hubring 1 ausgebildet ist, vgl. Fig. 9. Die beiden Druckkammern 22 ₂ höheren Druckes stehen über eine im hinteren Kopfteil 6 ausgebildete Verbindung 29 miteinander in Verbindung. Werden also die Auslaßöffnungen 16 geöffnet, so wird unter hohem Druck stehendes Kühlgas aus der Verdichtungskammer 12 durch die geöffneten Auslaßöffnungen 16 gefördert, und ein Teil des geförderten, unter hohem Druck stehenden Kühlgases wird dann durch die Verbindungs­ durchlässe 19, 20, den Steuerdruck-Zuführdurchlaß 28, den Verbindungs­ durchlaß 27 und die Drossel 26 in die bereits erläuterte Druckkammer 22 ₂ höheren Druckes geleitet. Ferner wird ein Teil des der einen Druck­ kammer 22 ₂ höheren Druckes zugeführten Kühlgases durch die Verbindung 29 der anderen Druckkammer 22 ₂ höheren Druckes zugeführt, so daß in den beiden Druckkammern 22 ₂ ein Steuerdruck P_C erzeugt wird.

Ferner ist, wie in Fig. 4 dargestellt, ein anderer Durchlaß 30 im hinteren Seitenteil 4 ausgebildet, in dem ein Steuerventil 31 angeordnet ist. Seine Funktion ist es, abhängig vom Druck im Saugraum 11 eine der Druck­ kammern 22 ₂ höheren Druckes mit dem Saugraum 11 zu verbinden oder nicht. Das Steuerventil 31 arbeitet gesteuert vom Saugdruck P_S im Saugraum 11, um den Steuerdruck P_C in den Druckkammern 22 ₂ höheren Druckes zu steuern. Ist der Saugdruck P_S höher als ein vorgegebener Wert, so wird das Ventil 31 geschlossen, um den Steuerdruck P_C auf einem höheren Wert zu halten; liegt dagegen der Saugdruck P_S unter­ halb des vorgegebenen Wertes, so wird das Steuerventil 31 geöffnet, damit der Steuerdruck P_C zum Saugraum 11 abströmen kann.

Das Steuerplattenteil 23 wird in Umfangsrichtung durch eine als Schrauben­ feder ausgebildete Torsionsfeder 32 (Fig. 4) im Gegenzeigersinn, be­ zogen auf Fig. 9, beaufschlagt. Infolgedessen wird das Steuerplattenteil 23 verschieden beaufschlagt: Die Differenz zwischen der Summe des Saugdrucks P_S in den Druckkammern 22 ₁ mit niedrigerem Druck und dem Steuerdruck P_C in den Druckkammern 22 ₂ höheren Druckes, sowie dem Drehmoment von der Torsionsfeder 32. Der Steuerdruck P_C in den Kammern 22 ₂ höheren Druckes wird, wie bereits erläutert, durch das Steuerventil 31 gesteuert, so daß der Saugdruck P_S gleich einem vorge­ gebenen Wert wird, wodurch das Steuerelement 23 in Umfangsrichtung verschoben wird, und zwar zwischen einer ersten Endlage (Fig. 11), in der der Verdichter mit maximaler Fördermenge arbeitet, und einer zweiten Endlage (Fig. 10), in der der Verdichter mit minimaler Förder­ menge arbeitet. Die letztere Stellung ist die Teilförderungsstellung.

Eine Stirnfläche des Hubrings 1, welche dem Steuerelement 23 gegen­ überliegt, ist mit zwei Ausnehmungen 33 versehen, vorzugsweise, wie in Fig. 6A dargestellt, in Form von flachen Anfasungen bzw. Abschrägungen. Diese Anfasungen 33 liegen einander diametral gegenüber und öffnen sich jeweils, vgl. Fig. 6A, zur inneren Hubfläche 1a des Hubrings 1 hin. Diese Anfasungen 33 erstrecken sich jeweils, wie in Fig. 6 klar darge­ stellt, von einer Umfangs-Winkelstellung, bei der im Verdichtungsraum 12 der Saughub beginnt (oder von einer hierzu benachbarten Stelle), in Richtung zu einer in Drehrichtung weiter vorne gelegenen Stelle, wie das in den Fig. 4 und 6 dargestellt ist. Jede Aussparung bzw. An­ fasung 33 ist wie folgt angeordnet: Befindet sich das Steuerelement 23 in seiner Stellung für Teilförderung, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, so ist jeweils das in Drehrichtung gesehen vordere Ende 33a einer Ausnehmung 33 bezogen auf die Drehrichtung weiter vorne als das in Drehrichtung gesehene hintere Ende 24b der jeweiligen Aussparung 24. Anders gesagt folgt in Drehrichtung das vordere Ende 33a auf das hintere Ende 24b.

Arbeitsweise (Fig. 4-11)

Bei jedem sichelförmigen Verdichtungsraum 12 wird die Verdichtungs­ kammer, die ihren Saughub durchführt und die zwischen zwei benach­ barten Flügeln liegt, z. B. zwischen 14 ₁ und 14 ₂, über den Saugraum 11, die Einlaßöffnung 15 und die Aussparung 24 des Steuerplattenglieds 23 mit Kühlgas versorgt.

Passiert nun der in Drehrichtung gesehen hintere dieser beiden Flügel 14 ₁, 14 ₂ das in Drehrichtung gesehen vordere Ende 24a der Ausspa­ rung 24, so daß die durch die Flügel 14 ₁, 14 ₂ definierte Verdichtungs­ kammer von der Einlaßöffnung 15 getrennt wird, so setzt die Ver­ dichtung ein.

Dieser Beginn der Verdichtung wird umsomehr verzögert, je mehr das Steuerelement 23 in Umfangsrichtung aus der in Fig. 11 darge­ stellten Lage für maximale Fördermenge in Richtung zu der in Fig. 10 dargestellten Lage für Teilförderung verstellt wird. Dabei wird die spezifische Fördermenge pro Umdrehung stetig kleiner. Anders ge­ sagt: Befindet sich das Steuerelement 23 in seiner Stellung für Teilförderung, so befindet sich das vordere Ende 24a der Aussparung 24 in seiner in Drehrichtung gesehen vordersten Stellung, und folglich setzt die Verdichtung zum letztmöglichen Zeitpunkt ein. Infolgedessen ist das Volumen an Kühlgas, das jeweils zwischen zwei benachbarten Flügeln eingeschlossen wird - und damit auch die spezifische Förder­ menge - am kleinsten.

Befindet sich andererseits das Steuerelement 23 in seiner Stellung für maximale Fördermenge, so befindet sich das vordere Ende 24a der Aussparung 24 in seiner hintersten Stellung, immer bezogen auf die Drehrichtung des Rotors 2, und man erhält den frühestmöglichen Ein­ satz der Verdichtung, so daß das Volumen an Kühlgas, das zwischen zwei benachbarten Flügeln eingeschlossen wird, am größten ist und folglich auch die spezifische Fördermenge ihr Maximum hat.

Nachfolgend soll nun genauer untersucht werden, wie Kühlgas der Verdichtungskammer zugeführt wird, die gerade ihren Saughub be­ gonnen hat. Befindet sich das Steuerelement 23 in seiner in Fig. 10 dargestellten Stellung für Teilförderung, so wird die zwischen den beiden Flügeln 14 ₂ und 14 ₃ befindliche Verdichtungskammer A, die in Fig. 10 ihren Saughub beginnt, mit Kühlgas versorgt, welches aus der Verdichtungskammer B (zwischen den Flügeln 14 ₁ und 14 ₂) stammt und längs eines Weges bzw. Pfades I strömt, der definiert ist zwischen der Spitze des Flügels 14 ₂ und der Ausnehmung bzw. Anfasung 33 im Hubring 1. Außerdem wird die Verdichtungskammer A auch mit Kühl­ gas von der Einlaßöffnung 15 versorgt; dieses strömt längs eines Weges II, der gebildet wird längs der in Drehrichtung hinteren Seite des Flügels 14 ₂, dem hinteren Ende 24b der Aussparung 24 und der Ausnehmung bzw. Anfasung 33.

Infolgedessen kann Kühlgas in ausreichender Menge der Verdichtungs­ kammer A zugeführt werden, so daß in dieser Verdichtungskammer kein hoher Unterdruck entstehen kann. Dies reduziert im Vergleich mit den bekannten Verdichtern dieser Art das Drehmoment, das ent­ gegen der Drehrichtung auf den Flügel 14 ₂ wirkt und reduziert folglich das bei Antrieb des Rotors 2 auftretende Bremsmoment.

Die Fig. 12 bis 15 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 24 mit einem dritten Abschnitt 24 ₃ versehen, der sich, ausgehend von der zweiten Aus­ sparung 24 ₂ und direkt an diese anschließend, entgegen der Drehrichtung des Rotors 2 erstreckt, also bezogen auf diese nach hinten (In Fig. 12 dreht sich der Rotor 2 im Uhrzeigersinn). Bis auf diesen dritten Ab­ schnitt 24 ₃ ist das zweite Ausführungsbeispiel identisch mit dem vor­ stehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, so daß hierauf ver­ wiesen werden kann.

Der dritte Abschnitt 24 ₃ der Aussparung 24 ist flacher, also weniger tief, als der zweite Abschnitt 24 ₂ und liegt radial weiter außen als dieser. Bevorzugt hat er, wie in Fig. 13 dargestellt, die Form einer flachen Nut mit einer Tiefe in der Größenordnung von z. B. 2 mm.

Arbeitsweise (Fig. 12 bis 15)

Befindet sich beim zweiten Ausführungsbeispiel das Steuerplattenglied 23 in seiner Stellung für Teilförderung, wie das in Fig. 14 darge­ stellt ist, so wird die Verdichtungskammer A (zwischen den Flügeln 14 ₂ und 14₃), die mit ihrem Saughub beginnt, nicht nur über die Wege I und II mit Kühlgas versorgt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben wurde, sondern auch über einen Weg III, der gebildet wird zwischen dem dritten Abschnitt 24 ₃ und der Ausnehmung bzw. Anfasung 33. Der dritte Abschnitt 24 ₃ liegt stets radial außer­ halb des zweiten Abschnitts 24 _2, also radial außerhalb der inneren Hubfläche 1a des Hubrings 1. Deshalb wird - unabhängig von der jeweiligen Stellung des Steuerelements 23 - der Querschnitt des Weges III durch die Bewegung der Flügel nicht beeinflußt.

Infolgedessen kann beim zweiten Ausführungsbeispiel die Verdichtungs­ kammer A noch besser mit einer ausreichenden Menge an Kühlgas ver­ sorgt werden als beim ersten Ausführungsbeispiel. Dadurch wird die Entstehung eines starken Unterdrucks in der Verdichtungskammer A noch sicherer vermieden. Ebenso wird hierdurch das bremsende Drehmoment, das auf den Flügel 14 ₂ wirkt und damit auch der Wider­ stand gegen die Drehung des Rotors 2 noch stärker reduziert.

Naturgemäß können die Maßnahmen des ersten und des zweiten Aus­ führungsbeispiels in beliebiger Weise und in beliebigem Grade kombi­ niert werden, wie das auch vorstehend beschrieben wurde. Auch sonst sind im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifi­ kationen möglich.

Claims (6)

1. Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge, insbesondere für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs,
mit einem Gehäuseteil, das gebildet wird von einem Hubring (1) mit einer inneren Hubfläche (1a), zwei Seitenteilen (3, 4), welche die beiden axialen Enden des Hubrings (1) abschließen, wobei in einem der beiden Seitenteile (4) mindestens eine Einlaßöffnung (15) ausgebildet ist,
mit einem in diesem Gehäuseteil drehbar angeordneten Rotor (2), der einen Außenumfang aufweist und in dem Flügel (14) angeordnet sind, mit mindestens einem zwischen diesem Rotor (2) und dem Gehäuseteil gebildeten Verdichtungsraum (12),
ferner mit einem Steuerelement (23), das in diesem einen Seitenteil (4) zwischen einer ersten Endstellung entsprechend der maximalen Fördermenge des Verdichters und einer zweiten Endstellung entsprechend der minimalen Fördermenge des Verdichters verdrehbar angeordnet ist, um den Zeitpunkt zu verändern, zu welchem die Verdichtung ein­ setzt,
wobei der Hubring (1) eine dem Steuerelement (23) zugewandte Stirn­ fläche (1b) aufweist,
wobei ferner am Außenumfang des Steuerelements (23) mindestens eine Aussparung (24) vorgesehen ist, durch die im Betrieb Druckmittel in den Verdichtungsraum (12) angesaugt wird und die zwei Enden (24a und 24b) aufweist, von denen das eine (24a) in Drehrichtung gesehen vorne und das andere (24b) hinten ist und das erstgenannte Ende (24a) jeweils in Verbindung mit den es passierenden Flügeln (14) den Beginn der Verdichtung bestimmt, wobei diese Aussparung (24) einen ersten Abschnitt (24 ₁) aufweist, der sich in Umfangsrichtung vom vorderen Ende (24a) bis zu einem Mittelbereich der Aussparung (24) erstreckt und der mindestens nahezu mit dem Außenumfang des Rotors (2) fluchtet, und einen zweiten Abschnitt (24 ₂), der sich in Umfangsrichtung an­ schließend an den ersten Abschnitt zum anderen Ende (24b) der Aus­ sparung (24) erstreckt und der radial außerhalb des Außenumfangs des Rotors (2) liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Steuerelement (23) zugewandten Stirnfläche (1b) des Hubrings (1) mindestens eine Ausnehmung (33) ausgebildet ist, welche sich zur inneren Hubfläche (1a) des Hubrings (1) öffnet und sich in Umfangsrichtung erstreckt von einer ersten Stelle, an der die Auswärtsbewegung der Flügel (14) beginnt - oder von einer Stelle in der Nähe hiervor - zu einer in Drehrichtung ge­ sehen weiter vorne gelegenen Stelle (33a), wobei diese Ausnehmung (33) so angeordnet ist, daß, bezogen auf die Drehrichtung, zuerst das hintere Ende (24b) der Aussparung (24) und dann das vordere Ende (33a) der Ausnehmung (33) kommt, wenn sich das Steuerelement (23) in seiner zweiten Endstellung (für minimale Fördermenge) befindet (siehe Fig. 10).

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (24) des Steuerelements (23) einen dritten Abschnitt (24 ₃) aufweist, welcher sich im Anschluß an den zweiten Abschnitt (24 ₂) und von diesem ausgehend entgegen der Drehrichtung des Rotors (2) erstreckt und welcher radial außerhalb der inneren Hubfläche (1a) des Hubrings (1) angeordnet ist (Fig. 12 bis 15).

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der dritte Abschnitt (24 ₃) der Aussparung (24) des Steuer­ elements (23) entgegen der Drehrichtung des Rotors (2) über das in Drehrichtung gesehen hintere Ende (24b) der Aussparung (24) hinaus erstreckt.

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der dritte Abschnitt (24 ₃) als flache Nut ausgebildet ist.

5. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dritte Abschnitt (24₃) radial weiter außen liegt als der zweite Abschnitt (24₂) (Fig. 12).

6. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Endstellung des Steuerelements (23) der zweite Abschnitt (24₂) der Aussparung (24) radial innerhalb der inneren Hubfläche (1a) des Hubrings (1) angeordnet ist (Fig. 12 bis 15).