DE4111771A1 - Verdichter mit variabler foerdermenge - Google Patents

Verdichter mit variabler foerdermenge

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DE4111771A1
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DE4111771A
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Nobuyuki Nakajima
Tatsuo Nakaya
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Bosch Corp
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Zexel Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/14Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using rotating valves

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdichter, insbesondere Flügel­ zellenverdichter, mit variabler Fördermenge, mit einer An­ triebswelle, einem auf der Antriebswelle festgelegten und von einem Zylinder drehbar aufgenommenen Rotor, wobei der Zylinder ein paar von Seitenteilen aufweist, die jeweils einen Durchbruch aufweisen, durch die sich die Antriebswelle erstreckt, mit einem in dem Durchbruch angeordneten, die Antriebswelle tragen­ den Radiallager, wobei einer der Seitenteile eine dem Rotor zu­ gewandte Stirnfläche aufweist, in der eine erste ringförmige Ausnehmung vorgesehen ist, wobei in der ersten ringförmigen Ausnehmung ein Steuerelement für die Fördermenge zum Steuern des Zeitpunkts des Verdichtungsbeginns eines Kältemittelgases in dem Verdichter drehbar angeordnet ist, wobei das Steuerelement eine dem Rotor abgewandte Stirnfläche und eine Öffnung aufweist, durch die sich die Antriebswelle erstreckt, wobei der Durchbruch des Seitenteils eine zweite, in einer inneren Umfangsfläche vorgesehene ringförmige Ausnehmung aufweist, und die zweite ringförmige Ausnehmung eine erste, dem Rotor zugewandte Stirnwand und eine zweite, der Antriebswelle zugewandte Stirnfläche und eine Lagerung mit einem Axiallager aufweist, welches in der zweiten ringförmigen Ausnehmung zwischen der dem Rotor abgewandten Stirnfläche des Steuerelements und der ersten Stirnwand der zweiten ringförmigen Ausnehmung eingesetzt ist, wobei das Axiallager einen ersten und einen zweiten Laufring aufweist.
Ein derart ausgebildeter Verdichter ist aus der JP-OS 63-2 05 493 bekannt. Die Antriebswelle dieses Verdichters ist, wie weiter unten noch näher beschrieben, im einen Seitenteil durch ein Radiallager und ein Axiallager gelagert. Aufgrund der Lager­ spiele besteht die Möglichkeit, daß die Antriebswelle, die das Steuerelement in einer zentralen Öffnung durchgreift, mit dem Steuerelement in Berührung kommt und dadurch sowohl die An­ triebswelle als auch das Steuerelement beschädigt werden können. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß das Steuerelement von der Antriebswelle zumindest teilweise mitgenommen wird, wodurch die Steuerung der Fördermenge nachteilig beeinflußt wird. Ferner verringert sich hierdurch die Lebensdauer, die Zuverlässigkeit sowie die Genauigkeit der Steuerung der Fördermenge des Ver­ dichters.
Ausgehend von dem eingangsgenannten Verdichter liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrund, einen Verdichter mit einer ver­ besserten Lagerung, insbesondere mit einer verbesserten Lagerung für das Steuerelement bereit zu stellen, mit der ein Fressen zwischen dem Steuerelement und der Antriebswelle verhindert wird, und mit der der Verschleiß des Steuerelements und der Antriebswelle verringert wird, wodurch die Genauigkeit der Steuerung und die Zuverlässigkeit des Verdichters vergrößert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die zweite Stirnfläche der zweiten ringförmigen Ausnehmung ein Ring­ element eingepreßt ist, welches den ersten Laufring des Axiallagers an die erste Stirnwand der zweiten Ausnehmung andrückt, daß das Ringelement eine innere Umfangsfläche aufweist, in die der zweite Laufring des Axiallagers gleitend eingepaßt ist, daß der zweite Laufring in die Durchgangsöffnung des Steuerelements für die Fördermenge eingepreßt ist, und daß der erste und der zweite Laufring jeweils eine innere Umfangsfläche aufweisen, die zur äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle einen Abstand aufweisen.
Vorzugsweise weist der zweite Laufring an einer dem Rotor zuge­ wandten Stirnseite einen einstückig mit dieser verbundenen ringförmigen Vorsprung auf, wobei der ringförmige Vorsprung in die Durchgangsöffnung des Steuerelements eingepreßt ist.
Bevorzugt ist der erste und/oder zweite Laufring und/oder das Ringelement aus gehärtetem Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff mit hoher Verschleißfestigkeit bzw. mit Notlaufeigen­ schaften hergestellt. Gegebenenfalls kann auch eine geeignete Werkstoffpaarung vorgesehen sein.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben ist. Dabei zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen herkömmlichen Flügel­ zellenverdichter mit einer Lagerung für ein Steuer­ element für die Fördermenge;
Fig. 2 eine Ansicht aus der die relative Lage von Steuer­ element und Antriebswelle gemäß dem herkömmlichen Verdichter nach Fig. 1 ersichtlich sind;
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge mit einer Lagerung für ein Steuerelement für die Fördermenge gemäß einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes der Fig. 3, einen Schnitt durch das Lager zeigend;
Fig. 5 einen Schnitt V-V gemäß Fig. 3, das Steuerelement in seiner Lage für die maximale Fördermenge zeigend;
Fig. 6 eine Ansicht entsprechend derjenigen der Fig. 5, das Steuerelement in seiner Lage für die minimale Förder­ menge zeigend;
Fig. 7 einen Schnitt VII-VII gem. Fig. 3;
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Systems zum Steuern der Fördermenge des Verdichters; und
Fig. 9 eine Ansicht, in der die relative Lage von Steuer­ element und Antriebswelle des Verdichters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wieder­ gegeben ist.
Die Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Verdichter, wie er z. B. aus der JP-OS 63-2 05 493 bekannt geworden ist. Dieser Flügelzel­ lenverdichter weist einen Zylinder auf, der durch einen Kurven­ ring 1, zwei Seitenteile 3 und 4, die einander gegenüberliegende offene Seiten des Kurvenrings 1 verschließen, sowie einen Rotor 2, der drehbar im Zylinder aufgenommen ist, gebildet wird. Ferner weist der Verdichter eine Antriebswelle 7 auf, an der der Rotor 2 befestigt ist. Die Seitenteile 3 und 4 weisen ent­ sprechende Durchbrüche 40 und 41 auf, durch welche sich die Antriebswelle erstreckt. In diese Durchbrüche 40 und 41 sind zur Aufnahme der Antriebswelle 7 Radiallager 8 und 9 eingepreßt. Das hintere Seitenteil 4 weist in einer dem Rotor 2 zugewandten Stirnfläche 4a eine ringförmige Ausnehmung 23 auf. Ein die Fördermenge steuerndes Element 24, welches ringförmig ausge­ bildet ist, ist drehbar in die ringförmige Ausnehmung 23 zur Steuerung des Zeitpunkts des Verdichtungsbeginns eines Kältemit­ telgases eingesetzt. Das Steuerelement 24 stützt sich an einem Axiallager 43 ab, welches in einer ringförmigen Ausnehmung 42, die in einer inneren Umfangsfläche des Durchbruchs 41 im hin­ teren Seitenteil 4 vorgesehen ist. Das Axiallager 43, welches zwischen einer Stirnwand 42a der ringförmigen, dem Rotor 2 zuge­ wandten Ausnehmung 42 und der gegenüberliegenden Stirnfläche 24a des Steuerelements 24 eingesetzt ist, stützt das Steuer­ element 24 lediglich in axialer Richtung ab.
Das Steuerelement 24 sitzt direkt auf der Antriebswelle 7 auf, wobei seine zentrale Durchgangsöffnung 24b von der Antriebswelle 7 durchgriffen ist.
Das Steuerelement 24 ist zwischen einer Lage für die maximale Fördermenge und einer Lage für die minimale Fördermenge ver­ drehbar, um die Fördermenge des Verdichters zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert zu verändern.
In einem hinteren Kopf ist ein Ende einer Torsionsfeder 38 festgelegt, deren anderes Ende am Steuerelement 24 angreift, um dieses in eine die Födermenge verringernde Richtung zu ver­ lagern.
Das Steuerelement 24wird jedoch auch in eine radiale Richtung verlagert, so daß die zentrale Durchgangsöffnung 24b des Steuerelements 24 nicht mehr koaxial zur Antriebswelle 7 liegt. Hieraus folgt, daß die innere Umfangsfläche der zentralen Durch­ gangsöffnung 24b in ständigem linienförmigen Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 7 steht, wie in Fig. 2 wiedergegeben ist, so daß das Steuerelement 24 von der Antriebs­ welle 7 mitgeführt wird. Hieraus folgt, daß dann, wenn der Ver­ dichter 7 mit hoher Drehzahl umläuft oder der Verdichter 7 stark belastet ist, Freßerscheinungen zwischen dem Steuerelement 24 und der Antriebswelle 7 auftreten, wodurch eine gleichförmige Drehung des Steuerelements 24 verhindert und die Steuerbarkeit des Verdichters nachteilig beeinflußt wird, und ferner die Antriebswelle 7 und das Steuerelement 24 einem erhöhten Verschleiß unterliegen, wodurch die Zuverlässigkeit nachteilig beeinflußt wird.
Die Fig. 3 zeigt einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge mit einer Lagerung für das Steuerelement 24 zur Steuerung der Fördermenge gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung.
Wie in den Fig. 3 und 5 wiedergegeben, weist der Flügelzel­ lenverdichter mit variabler Fördermenge entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten Verdichter als wesentliche Teile einen durch einen Kurvenring 1 mit einer inneren Umfangsfläche 1a mit im wesentlichen elliptischem Querschnitt, einen vorderen und einen hinteren Seitenteil 3 und 4 auf, welche einander gegen­ überliegende Enden des Kurvenrings 1 verschließen, und einen zylindrischen Rotor, welcher drehbar im Zylinder angeordnet ist. Ferner weist der Verdichter einen vorderen und einen hinteren Kopf 5 und 6 auf, die an die Außenseiten der jeweiligen vorderen und hinteren Seitenteile 3 und 4 befestigt sind, und ist schließlich mit einer Antriebswelle 7 versehen, an der der Rotor 2 befestigt ist.
In einer oberen Wand des vorderen Kopfes 5 ist eine Auslaßöffnung 5a vorgesehen, durch welche Kältemittelgas als thermisches Medium ausgestoßen wird. In einer oberen Wand des hinteren Kopfes 6 ist eine Ansaugöffnung 6a vorgesehen, durch welches Kältemittelgas in den Verdichter angesaugt wird. Die Auslaßöffnung 5a und die Ansaugöffnung 6a sind mit einer im vorderen Kopf 5 und im vorderen Seitenteil 3 vorgesehenen Auslaßdruckkammer 10 bzw. mit einer im hinteren Kopf 6 und im hinteren Seitenteil 4 vorgesehenen Saugkammer 11 verbunden. An diametral einander gegenüberliegenden Stellen sind zwischen der inneren Umfangsfläche 1a des Kurvenrings 1, der äußeren Umfangsfläche des Rotors 2, einer dem Kurvenring 1 zugewandten Stirnseite des vorderen Seitenteils 3 und einer dem Kurvenring 1 zugewandten Stirnseite des Steuerelements 24 zum Steuern der Fördermenge Verdichtungsräume 12 gebildet. Der Rotor 2 weist an seiner äußeren Umfangsfläche eine Vielzahl von axialen Flügelschlitzen 13 auf, die in Umfangsrichtung gleiche Abstände zueinander aufweisen und in denen jeweils ein Flügel 14 radial gleitend eingesetzt ist. Bei sich drehendem Rotor 2 gleiten die vorderen Kanten der Flügel 14 entlang der inneren Umfangsfläche 1a des Kurvenrings 1.
In einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Kurvenrings 1 sind an einander gegenüberliegenden Stellen, wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, zwei Paare von Kältemittelauslaßöffnungen 16 vorgesehen. In der Fig. 3 sind aus dem gleichen Grund wie oben lediglich ein Paar von Kältemittelauslaßöffnungen 16 ge­ zeigt. An jedem der einander gegenüberliegenden Seitenwände des die Auslaßventilöffnung 16 aufweisenden Kurvenrings 1 sind mittels Schrauben 18 Auslaßventildeckel 17 mit Ventilanschlägen 17a befestigt. Zwischen den Seitenwänden und jedem Ventilan­ schlag 17a ist ein Auslaßventil 19 vorgesehen, welches vom Auslaßventildeckel 17 gehalten wird. Die Auslaßventile 19 öffnen die miteinander verbundenen Kältemittelauslaßöffnungen 16 in Abhängigkeit des Auslaßdruckes. Zwischen dem Kurvenring 1 und den jeweiligen Auslaßventildeckeln 17 sind an diametral gegen­ überliegenden Stellen die entsprechenden Paare der Kältemittel­ auslaßöffnungen 16 vorgesehen, die die Auslaßräume 20 dann miteinander verbinden, wenn die Auslaßventile 19 öffnen. Im vorderen Seitenteil sind an diametral einander gegenüberliegenden Stellen ein Paar von Durchlässen 21 vorgesehen, die jeweils entprechende Auslaßräume 20 miteinander verbinden, so daß dann, wenn ein jedes Auslaßventil 19 öffnet, um die entsprechende Kältemittelauslaßöffnung 16 zu öffnen, Kältemittelgas vom Verdichtungsraum 12 über die Kältemittelauslaßöffnung 16, den Auslaßraum 20, den Durchlaß 21 und die Auslaßdruckkammer 10 aus der Auslaßöffnung 5a ausgestoßen wird.
Wie in den Fig. 3 und 7 dargestellt, weist das hintere Seitenteil 4 eine dem Rotor 2 zugewandte Stirnfläche auf, in welcher eine ringförmige Ausnehmung 23 vorgesehen ist. An diametral einander gegenüberliegenden Stellen sind ein Paar von Druckarbeitskammern 23 im Grund der ringförmigen Ausnehmung 23 gebildet. In die ringförmige Ausnehmung 23 ist ein Steuerelement 24 zum Steuern der Fördermenge eingesetzt, welches ringförmig ausgebildet ist und in beiden Richtungen um seine Achse drehbar ist. Zwischen der dem Rotor 2 zugewandten Stirnfläche 24c des Steuerelements 24 und der gegenüberliegenden Stirnfläche 2a des Rotors 2 ist ein Abstand 1 vorgesehen, um den Reibungswiderstand zwischen dem Rotor 2 und dem Steuerelement 24 zu verringern. Das Steuer­ element 24 steuert den Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns des Verdichters. Es weist an seiner Umfangskante ein Paar von dia­ metral einander gegenüberliegenden Aufschnitten 25 auf und ist an seiner einen Stirnseite mit einem Paar von einstückig damit verbundenen und diametral einander gegenüberliegenden druck­ aufnehmenden Vorsprüngen 26 versehen, die axial vorspringen und als druckaufnehmende Elemente wirken. Die druckaufnehmenden Vorsprünge 26 sind gleitend in die jeweiligen Druckarbeits­ kammern 23 eingesetzt. Hierdurch wird jede der Druckarbeits­ kammern 23 in eine Niederdruckkammer 23 1 und eine Hochdruck­ kammer 23 2 durch den zugeordneten druckaufnehmenden Vorsprung 26 aufgeteilt. Jede Niederdruckkammer 23 1 ist über die korres­ pondierende Kältemitteleinlaßöffnung 15 mit der Saugkammer 11 verbunden, so daß sie mit unter Saugdruck Ps oder Niederdruck stehendem Kältemittelgas beaufschlagt werden kann. Andererseits ist eine der Hochdruckkammern 23 2 über eine Drosselbohrung 27, eine nicht gezeigte, im hinteren Kopf 6 vorgesehene und mit der Drosselbohrung 27 verbundene Verbindungsnut, einen im hinteren Seitenteil 4 vorgesehenen, und mit der Verbindungsnut verbundenen Durchlaß 28 und einer Steuerdruckversorgungsöffnung 29, welche im Kurvenring 1 vorgesehen ist, mit einem der Auslaßräume 20 verbunden. Die Hochdruckkammern 23 2 sind über einen im hinteren Kopf 6 vorgesehenen Durchlaß 30 miteinander verbunden. In jeder der Hochdruckkammer 23 2 herrscht der Steuerdruck Pc, welcher dadurch erzeugt wird, daß in die Kammern 23 2 unter Auslaßdruck Pd oder unter Hochdruck stehendes Kältemittelgas über die Drosselbohrung 27 aus dem Auslaßraum eingeleitet wird.
Wie in den Fig. 3 und 8 dargestellt, kann eine der Hochdruck­ kammern 23 2 über einen im hinteren Seitenteil 4 vorgesehenen Durchlaß 31 und über ein Steuerventil 32 mit der Saugkammer 11 verbunden sein.
Das Steuerelement 32 arbeitet in Abhängigkeit von dem in der Saugkammer 11 herrschenden Saugdruck Ps, wobei der in der Hochdruckkammer 23 2 herrschende Steuerdruck Pc dann in die Saugkammer 11 übertreten kann, wenn das Steuerventil 32 öffnet. Das Steuerventil 32 weist einen Balg 32a als druckempfindliches Element, ein Gehäuse 32b, einen Kugelventilkörper 32c und eine Schraubenfeder 32d auf, welche den Kugelventilkörper 32c in die Schließrichtung drängt. Der Balg 32a ist zur Expansion und Kontraktion in der Saugkammer 11 angeordnet. Das Gehäuse be­ findet sich in einer Befestigungsöffnung 34, welche im hinteren Seitenteil 4 vorgesehen und mit dem Durchlaß 31 verbunden ist. Befindet sich der Saugdruck Ps oberhalb eines vorbestimmten Wertes, der mittels eines Einstellelements 33 eingestellt werden kann, so befindet sich der Balg 32a in zusammengezogenem Zustand, so daß der Kugelventilkörper 32c eine zentrale Öffnung 32f im Gehäuse 32b verschließt. Andererseits befindet sich der Balg 32a in ausgedehntem Zustand, wenn der Saugdruck Ps unterhalb des vorbestimmten Wertes liegt, so daß der Kugelventilkörper 32c die zentrale Öffnung 32f öffnet. In diesem Fall ist eine der Hochdruckkammern 23 2 über den Durchgang 31, die Befestigungsöffnung 34, eine im Gehäuse 32b vorgesehene Öffnung 32g, eine im Gehäuse 32b vorgesehene Kammer 32h und der im Gehäuse 32b vorgesehenen zentralen Öffnung 32f mit der Saugkammer 11 verbunden. In einer im hinteren Seitenteil 4 vorgesehenen Durchgangsöffnung 39 ist ein Stößel 37 vorgesehen. Vom Auslaßraum 20 über eine Hochdrucküberströmöffnung 25 überströmender und am Stößel 37 angreifender Auslaßdruck Pd hält diesen in Kontakt mit dem Kugelventilkörper 32c und drängt diesen in die Schließrichtung.
Im hinteren Seitenteil 4 und im hinteren Kopf 6 ist eine Tor­ sionsfeder 38 vorgesehen, deren eines Ende im hinteren Kopf 6 festgelegt ist und deren anderes Ende am Steuerelement 24 an­ greift, um dieses, wie in der Fig. 7 gezeigt, in eine Lage für die minimale Fördermenge zu bewegen.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des wie oben dargestellten ausgebildeten Flügelzellenverdichters mit variabler Fördermenge beschrieben.
Während des Saughubes wird in jeden Verdichtungsraum 12, welche zwischen einander benachbarten Flügeln 14 vorgesehen sind, Kältemittelgas aus der Saugkammer 11 über die Kältemittelein­ laßöffnungen 15 und den zugehörigen Ausschnitten 25 des Steuer­ elements 24 angesaugt. Sobald dann der hintere zweier benach­ barter Flügel das vordere Ende 25, des Ausschnittes 25 über­ streicht, wird der Verdichtungsraum 12, der sich zwischen den Flügeln 14 befindet, von der Kältemitteleinlaßöffnung 15 ge­ trennt, wonach der Verdichtungshub beginnt. Wird das Steuer­ element 24 in Umfangsrichtung von seiner Lage für die maximale Fördermenge, die in der Fig. 5 wiedergegeben ist, in Richtung einer Lage für die minimale Fördermenge, die in der Fig. 6 wiedergegeben ist, verdreht, so verzögert sich der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns, wodurch die Fördermenge kontinuierlich verringert wird. Befindet sich also das Steuerelement 24 in der Position für die minimale Fördermenge, so nimmt das vordere Ende 25 1 des Ausschnitts 25 in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors 2 eine extrem vordere Lage ein, so daß demgemäß der Verdichtungshub zum spätest möglich Zeitpunkt beginnt. Demge­ mäß ist das zwischen zwei einander benachbarten Flügeln einge­ schlossene Volumen eines Kältemittelgases minimal, so daß die Fördermenge ebenfalls ein Minimum ist.
Befindet sich andererseits das Steuerelement 24 in seiner Position für die maximale Fördermenge, so nimmt das vordere Ende 25 1 des Ausschnitts 25 eine bezüglich der Drehrichtung des Rotors 2 extrem hintere Lage ein, so daß ein möglichst früher Zeitpunkt für den Verdichtungsbeginn erzielt wird, wodurch das Volumen des zwischen zwei einander benachbarten Flügeln eingeschlossenen Kältemittelgases ein Maximum ist und hierdurch die Fördermenge ebenfalls maximal ist.
Das Steuerelement 24 bewegt sich zwischen der Stellung für die maximale Fördermenge und der Stellung für die minimale Fördermenge in einander entgegengesetzte Drehrichtungen in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einerseits der Summe von dem in die Niederdruckkammer 23 1 eingeleiteten Saugdrucks Ps und der Federkraft der Torsionsfeder 38 und andererseits des in der Hochdruckkammer 23 2 herrschenden Steuerdrucks Pc. Befin­ det sich der Saugdruck Ps oberhalb des zuvor erwähnten vorbe­ stimmten Wertes, so befindet sich der Balg 32a des Steuerele­ ments 32 in seinem zusammengezogenen Zustand, so daß der Kugel­ ventilkörper 32c die zentrale Öffnung 32f verschließt. Das Steuerventil 32 ist demnach geschlossen. Hieraus resultiert ein Anstieg des Steuerdrucks Pc in der Hochdruckkammer 23 2, wodurch eine Verdrehung des Steuerelements 24 in Richtung der Position für die maximale Fördermenge bewirkt wird, wodurch die Fördermenge des Verdichters erhöht wird. Vergrößert sich der Auslaßdruck Pd, so vergrößert sich die Kraft des auf den Kugelventilkörper 32c wirkenden Stößels 37, so daß der Saugdruck Ps auf einen niederen Wert gesteuert wird. Sobald der Saugdruck Ps einen gleichen oder niederen Wert einnimmt als der vorbe­ stimmte Wert, dehnt sich der Balg 32a aus und bewirkt, daß der Kugelventilkörper 32c die zentrale Öffnung 33f und dadurch das Steuerventil 33 öffnet, wodurch der in der Hochdruckkammer 23 2 herrschende Steuerdruck Pc in die Saugkammer 11 überströmen kann. Hieraus resultiert eine Abnahme des Steuerdrucks Pc wo­ durch eine Verdrehung des Steuerelements 24 in Richtung der Position für die minimale Fördermenge und dadurch eine Abnahme der Fördermenge des Verdichters bewirkt wird. Verringert sich der Auslaßdruck Pd, so verringert sich die auf den Kugelventil­ körper 32c einwirkende Kraft des Stößels 37, so daß der Saug­ druck Ps auf einen höheren Wert gesteuert wird.
In den Seitenteilen 3 und 4 sind Durchbrüche 40 und 41 vorgese­ hen, in denen Nadellager 8 und 9 eingepreßt sind, welche die Antriebswelle 7 drehbar aufnehmen. Wie in der Fig. 3 darge­ stellt, weist der im hinteren Seitenteil 4 vorgesehene Durch­ bruch 41 an seiner inneren Umfangsfläche eine ringförmige Aus­ nehmung 42 auf, in welche ein Axiallager 43 eingesetzt ist. In die ringförmige Ausnehmung 42 ist außerdem ein Ringelement 45 eingepreßt, um einen Laufring 44 des Axiallagers 43 gegen eine in Richtung des Rotors 2 zeigende Stirnwand 42a anzupressen. In das Ringelement 45 ist ein weiterer Laufring 46 des Axial­ lagers 43 eingesetzt und stützt sich an einer dem hinteren Seitenteil 4 zugewandten Stirnfläche 24a des Steuerelements 24 ab. Der Laufring 46 und das Ringelement 25 sind aus einem harten und verschleißbeständigen Werkstoff, z. B. aus gehärtetem Stahl o. dgl., hergestellt. Zwischen den Laufringen 44 und 46 befindet sich eine Nadellageranordnung 47. Ein Teil des Umfangs des Laufrings 46 ist in Gleitkontakt mit einer inneren Umfangsfläche 45a des Ringelements 45, wohingegen der Rest der Umfangsfläche einen Abstand zur inneren Umfangsfläche 45a des Ringelements 45 aufweist, der maximal einen Wert δ von z. B. 30-50 µm aufweist, wie in der Fig. 4 wiedergegeben ist. Der Laufring 46 weist einen ringförmigen zentralen Vorsprung 46a auf, der einstückig an einer dem Rotor 2 zugewandten Stirnfläche 46b vorgesehen ist und der in die Durchgangsöffnung 24b des Steuerelements 24 eingepreßt ist. Die inneren Umfangsflächen 46c und 46d des ringförmigen Vorsprungs 46a bzw. des Laufrings 46 weisen zur äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 7 einen Abstand S von etwa 80 µm ±20 µm über den ganzen Umfang auf, wie in der Fig. 9 dargestellt ist.
Die Montage des Axiallagers 43 im Verdichter erfolgt gemäß der nachfolgenden Beschreibung. Zuerst wird der Laufring 44 in die ringförmige Ausnehmung 42 eingesetzt, woraufhin die Nadellager­ anordnung 47 in die Ausnehmung 42 soweit eingeführt wird, bis sie den Laufring 44 berührt. Daraufhin wird das Steuerelement 44, in welches der Laufring 46 zuvor eingepreßt worden ist, in die ringförmige Ausnehmung 42 soweit eingeführt, bis der Lauf­ ring 46 die Nadellageranordnung 47 berührt. Daraufhin wird der Abstand 1 zwischen dem Steuerelement 24 und dem Rotor 2 gemes­ sen, um zu prüfen, ob der Abstand 1 einen vorbestimmten Wert aufweist. Sollte der Abstand 1 den vorbestimmten Wert nicht aufweisen, wird der Laufring 44 so lange durch einen anderen mit anderer Dicke ersetzt, bis der Abstand 1 den vorbestimmten Wert besitzt. Sobald die Einstellung des Abstandes 1 beendet ist, werden das Steuerelement 24 und die Nadellageranordnung 47 aus der ringförmigen Ausnehmung 42 entfernt, woraufhin das Ringelement 45 in die ringförmige Ausnehmung 42 eingepreßt wird. Schließlich wird die Nadellageranordnung 47 auf den Laufring 44 aufgesetzt und das Steuerelement 24 mit dem Laufring 46 in das Ringelement 45 eingesetzt, woraufhin der Abstand 1 nochmals gemessen wird.
An diametral einander gegenüberliegenden Stellen sind im hinteren Seitenteil 4, wie in der Fig. 3 wiedergegeben, Kältemitteleinlaßöffnungen 15 vorgesehen. Da die Fig. 3 einen Querschnitt zeigt, der an der Längsachse des Verdichters um 90° abgewinkelt ist, ist in der Fig. 3 lediglich eine Kältemittel­ auslaßöffnung 15 wiedergegeben. Diese Kältemittelauslaßöffnungen 15 erstrecken sich in axialer Richtung durch das hintere Sei­ tenteil 4, wodurch die Saugkammer 11 und die Verdichtungsräume 12 miteinander verbunden werden.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Lageranordnung wird das Steuerelement 24 während der Drehbewegung durch die innere Umfangsfläche 45a des Ringelements 45 geführt, so daß die in­ neren Umfangsflächen 46c und 46d des ringförmigen Vorsprungs 46a und des Laufrings 46, der in die Öffnung 24b des Steuerele­ ments 24 eingepreßt ist, ständig außer Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 7 stehen. Hierdurch wird ein Fressen zwischen dem Steuerelement 24 und der Antriebswelle 7 verhindert, wenn die Antriebwelle 7 mit hoher Drehzahl dreht oder wenn der Verdichter unter Last arbeitet, und es wird außer­ dem der Verschleiß der Komponententeile verringert. Da das Steuerelement 24 über den Laufring 46 vom Ringelement 45 ge­ halten ist, nimmt es stets eine Lage ein, die exakt im rechten Winkel zur Achse der Antriebswelle 7 sowie parallel zur gegen­ überliegenden Stirnfläche 2a des Rotors 2 steht, so daß der Abstand 1 auf dem eingestellten Wert gehalten werden kann, wodurch eine gleichmäßige Drehbewegung des Steuerelements 24 und eine verbesserte Ansteuerung der Fördermenge des Verdich­ ters resultiert. Außerdem dient der Laufring 46 zur Aufnahme der Drehbewegung des Steuerelements 24, um eine von der Drehbe­ wegung des Steuerelements 24 herrührenden Drehbewegung des Laufring 44 zu verhindern, wodurch eine Abnutzung der ring­ förmigen Ausnehmung 42 des hinteren Seitenteils 4 verhindert wird, so daß der Abstand 1 auch im Langzeitgebrauch sich nicht verändert. Demgemäß wird das Steuerelement 24 stets parallel zum Rotor 2 gehalten, wodurch ein Klappern verhindert wird. Dies resultiert in einer längeren Lebensdauer des Verdichters sowie in einer verbesserten Steuerbarkeit der Fördermenge des Verdichters.

Claims (7)

1. Verdichter, insbesondere Flügelzellenverdichter, mit variabler Fördermenge, mit einer Antriebswelle (7), einem auf der Antriebswelle (7) festgelegten und von einem Zylin­ der drehbar aufgenommenen Rotor (2), wobei der Zylinder ein paar von Seitenteilen (3 und 4) aufweist, die jeweils einen Durchbruch (40 und 41) aufweisen, durch die sich die Antriebswelle (7) erstreckt, mit einem in dem Durch­ bruch (41) angeordneten, die Antriebswelle (7) tragenden Radiallager (9), wobei einer der Seitenteile (4) eine dem Rotor (2) zugewandte Stirnfläche (4a) aufweist, in der eine erste ringförmige Ausnehmung (23) vorgesehen ist, wobei in der ersten ringförmigen Ausnehmung (43) ein Steu­ erelement (24) für die Fördermenge zum Steuern des Zeitpunkts des Verdichtungsbeginns eines Kältemittelgases in dem Verdichter drehbar angeordnet ist, wobei das Steuerelement (24) eine dem Rotor (2) abgewandte Stirnfläche (24a) und eine Öffnung (24b) aufweist, durch die sich die Antriebswelle (7) erstreckt, wobei der Durchbruch (41) des Seitenteils (4) eine zweite, in einer inneren Umfangsfläche (42b) vorgesehene ringförmige Ausnehmung (42) aufweist, und die zweite ringförmige Ausnehmung (42) eine erste, dem Rotor (2) zugewandte Stirnwand (42a) und eine zweite, der Antriebswelle (7) zugewandte Stirnfläche (42b) und eine Lagerung mit einem Axiallager (43) aufweist, welches in der zweiten ringförmigen Ausnehmung (42) zwischen der dem Rotor (2) abgewandten Stirnfläche (24a) des Steuerelements (24) und der ersten Stirnwand (42a) der zweiten ringförmigen Ausnehmung (42) eingesetzt ist, wobei das Axiallager (43) einen ersten und einen zweiten Laufring (44 und 46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Stirnfläche (42b) der zweiten ringförmigen Ausnehmung (42) ein Ringelement (45) eingepreßt ist, welches den ersten Laufring (44) des Axiallagers (43) an die erste Stirnwand (42a) der zweiten Ausnehmung (42) andrückt, daß das Ringelement (45) eine innere Umfangsfläche (45a) aufweist, in die der zweite Laufring (46) des Axiallagers (43) gleitend eingepaßt ist, daß der zweite Laufring (46) in die Durchgangsöffnung (24b) des Steuerelements (24) für die Fördermenge eingepreßt ist, und daß der erste und der zweite Laufring (44 und 46) jeweils eine innere Umfangsfläche (46c und 46d) aufweisen, die zur äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle (7) einen Abstand aufweisen.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Laufring (46) eine dem Rotor (2) zugewandte Stirnseite (46b) und einen mit der Stirnseite (46b) ein­ stückig ausgebildeten, ringförmigen Vorsprung (46a) aufweist, und daß der ringförmige Vorsprung (46a) in die Durchgangsöffnung (24b) des Steuerelements (24) für die Fördermenge eingepreßt ist.
3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder zweite Laufring (44 und/oder 46) und/oder das Ringelement (45) aus gehärtetem Stahl be­ stehen.
4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (1) zwischen der dem Rotor (2) zugewandten Stirnfläche (24c) des Steuerelements (24) und der dem hinteren Seitenteil (4) zugewandten Stirnfläche (2a) des Rotors (2) durch Einsetzen eines Laufrings (4) mit geeigneter Dicke einstellbar ist.
5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die innere Umfangsfläche (45a) des Ring­ elements (45) und der gleitend eingepaßte Laufring (46) zumindest über einen Bereich des Umfangs einen Abstand (δ) voneinander aufweisen.
6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (δ) einen Wert von 40 µm ±10 µm aufweist.
7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (S) der inneren Umfangsfläche (46c und 46d) des ersten und zweiten Laufrings (44 und 46) zur äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle (7) im Bereich von etwa 80 µm ±20 µm liegt.
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