DE4294541C2 - Kühlgasleitungsmechanismus für einen Kolbenkompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühlgas­ leitungsmechanismus für einen Kolbenkompressor.

Für gewöhnlich ist ein Kolbenkompressor mit einer Mehrzahl von Kolben ausgerüstet, von denen jeder sich entsprechend der Drehbewegung einer Drehwelle hin- und herbewegt. Mit der Hin- und Herbewegung wird Kühlgas in einen Kompressor gesaugt und nach einer Kompression innerhalb des Kompres­ sors nach außen befördert.

Für gewöhnlich hat ein Kolbenkompressor dieser Gattung ge­ mäß Fig. 10 ein Gehäuse 52 in dem eine Ansaugkammer 50 und eine Abgabekammer 51 ausgebildet sind. Eine Zylinderboh­ rung 53 ist in einem Zylinderblock 54 ausgebildet. Eine Ventilplatte 55 hat einen Ansauganschluß 55a und einen Auslaßanschluß 55b darin ausgeformt. Eine Ansaugplatte 56 und eine Auslaßplatte 57 haben ein Ansaugventil 56a bzw. ein Auslaßventil 57a. Die Ventilplatte 55 ist zwischen dem Zylinderblock 54 und dem Gehäuse 52 angeordnet. Die An­ saugplatte 56 und die Auslaßplatte 57 sind an sich gegen­ überliegenden Seiten der Ventilplatte 55 angeordnet.

Wenn die Drehwelle 60 rotiert und ein Kolben 58 gemäß Fig. 10 nach links sich bewegt, wird das Ansaugventil 56a ela­ stisch deformiert, wobei der Sauganschluß 55a geöffnet wird, um ein Ansaugen von Kühlgas in der Ansaugkammer 50 über den Sauganschluß 55a in eine Arbeitskammer 59 in der anschließenden Zylinderbohrung 53 zu erlauben. Verschiebt sich der Kolben 58 nach Beendigung des Ansaugbetriebes nach rechts, verschließt das Ansaugventil 56a den Ansaug­ anschluß 55a. Steigt hierauf der Druck in der Arbeitskam­ mer 59 auf oder über einen vorbestimmten Wert, deformiert sich das Auslaßventil 57a elastisch, wobei der Auslaßan­ schluß 55b geöffnet wird, um das komprimierte Kühlgas von der Arbeitskammer 59 in die Auslaßkammer 51 über den Aus­ laßanschluß 55b zu entlassen.

Ein Schmieröl ist für gewöhnlich mit dem Kühlgas gemischt, welches an dem Ansaugventil 56a, etc. hängt. Wird dement­ sprechend das Ansaugventil 56a elastisch deformiert, um den Ansauganschluß 55a zu öffnen, kann das Öl verursachen, daß das Ansaugventil 56a mit dem Ansauganschluß 55a ver­ klebt, wodurch nachteilig die Ansaugreaktion beeinflußt wird.

Das Ansaugventil ist dafür vorgesehen, den Ansauganschluß entgegen der Elastizität des Ventils entsprechend einer Änderung im Ansaugdruck des Kühlgases zu öffnen. Diese Ausbildung erfordert, daß der Kühlgasdruck über die ela­ stische Kraft des Ansaugventils ansteigt, was zu einer Er­ höhung des Druckverlustes im Kompressor führt.

Da überdies die Ansaugkammer an die Auslaßkammer angrenzt, läßt die Hitze des Gases mit hoher Temperatur innerhalb der Auslaßkammer das Kühlgas in der Ansaugkammer expandie­ ren. Eine Verringerung der Kühlgasdichte vor Eintritt in die Arbeitskammer führt zu einem erheblichen Abfall des Kompressionsvolumens in der Arbeitskammer, was zu einer Reduktion der Volumeneffizienz des Kompressors führt.

Das Dokument DE 42 35 715 A1 offenbart einen Kühlgasführungsmechanismus in einem Taumelscheibenkompressor, der ein Rotationsventil aufweist, das mit der Drehwelle gekoppelt ist und eine Führungsnut umfaßt, die eine Verbindung zwischen jeder Zylinderbohrung und entweder der Ansaugkammer oder der Auslaßkammer herstellt.

Das Dokument DE 42 29 978 A1 offenbart einen gattungsgemäßen Kompressor mit einem Rotationsventil, das eine Ventileinrichtung aufweist, mit deren Hilfe ein Totvolumen des komprimierten Fluids in eine andere Zylinderbohrung ableitbar ist, in der ein geringerer Druck herrscht. Diese Ventileinrichtung besteht dabei beispielsweise aus einer radial verlaufenden Bohrung in dem Rotationsventil oder einer an der Mantelfläche des Rotationsventils ausgebildeten Umfangsnut.

Die vorliegende Erfindung wurde daher mit der Absicht aus­ geführt, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, wobei die Aufgabe der Erfindung darin besteht, einen Kühl­ gasleitungsmechanismus für einen Kolbenkompressor mit ei­ ner effizienten Abdichtung zu schaffen, der den Druckver­ lust unterdrücken kann, welcher aus der Struktur des An­ saugventiles resultiert und den volumetrischen Wirkungs­ grad verbessert.

Eine Vielzahl von Kolben in dem erfindungsgemäßen Kompres­ sor sind in benachbarten Zylinderbohrungen vorgesehen, die um die Drehwelle angeordnet sind. Jeder der Kolben bewegt sich entsprechend der Rotation der Drehwelle hin und her, um ein Ansaugen, Verdichten und Auslassen des Kühlgases auszuführen. Eine Ventilkammer ist in der Nähe der Zylin­ derbohrung angeordnet. Eine Vielzahl von Anschlüssen sind vorgesehen, um die Ventilkammer mit den benachbarten Zy­ linderbohrungen zu verbinden. Die Ventilkammer hat ein Ro­ tationsventil, welches in Relation zu der Hin- und Herbe­ wegung der Kolben rotiert. Im Rotationsventil ist ein An­ saugkanal darin ausgebildet, welcher der Reihe nach mit jedem der Anschlüsse synchron mit der Rotation des Rotati­ onsventils verbunden wird, um das Kühlgas in jede der Zy­ linderbohrungen einzulassen. Im Rotationsventil ist eine Dichtzone darin eingeschlossen, welche der Reihe nach jede der Anschlüsse synchron zu der Rotation des Rotationsven­ tils blockiert bzw. verschließt. Überdies ist im Rotati­ onsventil eine Rille oder Nut ausgebildet, die in der Lage ist, Kühlgas zu leiten, das zwischen der Ventilkammer und dem Rotationsventil eingetreten ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenschnittansicht ei­ nes gesamten Kompressors gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht ent­ lang der Linie A-A gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotationsventils im Kompressor gemäß Fig. 1;

Fig. 4 zeigt einen Graphen, welcher die Verschiebung im Querschnittsbereich eines Sauganschlusses zeigt, durch den ein Kühlgas entsprechend dem Kolbenhub des Kompressors gemäß Fig. 1 passiert;

Fig. 5 zeigt eine Längsschnittansicht, wel­ che einen Taumelscheibenvariablen-Verschiebekompressor ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotationsventils im Kompressor gemäß Fig. 5;

Fig. 7 zeigt eine transversale Quer­ schnittsansicht, die das in den Kompressor eingesetzte Ro­ tationsventil darstellt;

Fig. 8 zeigt Perspektivenansicht des Rota­ tionsventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 zeigt eine transversale Quer­ schnittsansicht, die eine montierte Struktur des Rotati­ onsventils im Kompressor gemäß Fig. 8 darstellt; und

Fig. 10 zeigt eine Teilschnittansicht, die einen Kühlgasleitungsmechanismus in einem herkömmlichen Kompressor darstellt.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wie es bei einem taumelscheibenartigen variablen Verstell­ kompressor verwendet wird, wird nunmehr mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Ein vorderes Gehäuse 2 und ein hinteres Gehäuse 3 sind an gegenüberliegenden Seiten eines Zylinderblocks 1 befe­ stigt. Eine Drehwelle 4 ist innerhalb des Zylinderblocks 1 und des vorderen Gehäuses 2 durch ein Paar von Lagern 4b drehbar gelagert. Eine Antriebsplatte oder Scheibe 5 ist mit der Drehwelle 4 fest verbunden. Eine Drehplatte 6 wird durch die Antriebsplatte 5 gelagert. Die Verbindung eines Langlochs 5b in einem Arm 5a der Antriebsplatte 5 mit ei­ nem Stift 7 erlaubt eine Veränderung des Neigungswinkels der Rotationsplatte 6. Die Drehwelle 4 trägt verschiebbar eine Führungshülse 8 mit Wellenstiften 8a, welche vorste­ hend an entsprechenden Seiten ausgebildet sind. Diese Wel­ lenstifte 8a tragen die Rotationsplatte 6 verschwenkbar auf der Rotationswelle 4. Eine Taumelplatte oder -scheibe 9 ist an der Rotationsplatte 6 relativ zu dieser drehbar abgestützt.

Eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a (sechs Zylinderboh­ rungen in diesem Ausführungsbeispiel) sind um die Dreh­ welle 4 in gleichmäßigen Abständen angeordnet und erstrec­ ken sich entlang der Achse der Rotationswelle 4. Jede Zy­ linderbohrung 1a nimmt einen entsprechenden Kolben 10A1, 10A2, 10A3, 10A4, 10A5 oder 10A6 auf. Jeder Kolben 10Aj (j = 1 bis 6) ist mit der Taumelscheibe 9 über eine kolben­ stange 10a verbunden. Die Drehbewegung der Rotationswelle 4 wird mittels der Antriebsplatte 5 und der Rotations­ platte 6 in eine Hin- und Herbewegung umgesetzt, wodurch der Kolben 10Aj in der Zylinderbohrung 1a vorwärts und rückwärts bewegt wird.

Eine Ventilplatte 11, eine Ventil ausbildende Platte 12 und eine eine Halterung ausbildende Platte 13 sind zwi­ schen dem Zylinderblock 1 und dem hinteren Gehäuse 3 gela­ gert. Eine Auslaßkammer 3a ist im hinteren Gehäuse 3 aus­ gebildet. Arbeitskammern P1, P2, P3, P4, PS und P6, welche innerhalb der Zylinderbohrungen 1a durch die Kolben 10Aj ausgebildet werden, sind durch die Ventilplatte 11 von der Auslaßkammer 3a getrennt. Ein Auslaßanschluß 11a ist in der Ventilplatte 11 ausgebildet. Ein klappenartiges Aus­ laßventil 12a und eine Halterung 13a sind in der Ventil ausbildenden Platte 12 bzw. der eine Halterung ausbilden­ den Platte 13 ausgebildet. Das Auslaßventil 12a führt ein Öffnen und Schließen des Auslaßanschlusses 12a auf der Seite der Auslaßkammer 3a aus, während der Halter 13a ein Verbiegen des Auslaßventils 12a einschränkt.

Aussparungen bzw. Rücksprünge 1b und 3b sind im Zentrum der sich gegenüberliegenden Enden des Zylinderblocks 1 und des hinteren Gehäuses 3 ausgebildet. Das entfernte Ende der Drehwelle 4 steht in diese Aussparung 1b vor. Diese zwei Aussparungen 1b und 3b bilden eine zylindrische Ven­ tilkammer 3A, welche zusammen mit der Drehwelle 4 eine ge­ meinsame Achse hat. Ein Rotationsventil 14 ist drehbar in der Ventilkammer 3A untergebracht. Ein Drucklager 15 ist zwischen einer Grundfläche der Aussparung 3b und der End­ fläche des Rotationsventils 14 eingesetzt. Eine Kupplung 16 ist fest in den Endabschnitt des Rotationsventils auf seiten der Aussparung 1b eingesetzt. Ein Vorsprung 4a, welcher in die Aussparung 1b vorsteht, ist in der Kupplung 16 befestigt. Das Rotationsventil 14 ist einheitlich mit der Drehwelle 4 in der durch den Pfeil R angezeigten Rich­ tung drehbar. Ein Drucklager 15 nimmt eine auf das Rotati­ onsventil 14 einwirkende Druckkraft auf.

Im Rotationsventil 14 ist ein Ansaugkanal 17 darin ausge­ formt, der sich axial von der Endfläche des Rotationsven­ tils auf der Seite der Aussparung 3b sowie von nahezu dem Zentrum des Ventils 14 aus radial erstreckt und sich zu der peripheren Fläche des Ventils 14 hin öffnet. Im Zen­ trum des hinteren Gehäuses 3 ist ein Einlaßanschluß 3c ausgebildet, der mit der Aussparung 3b durch das Druckla­ ger 15 gekoppelt und mit einem Einlaß 17a des Ansaugkanals 17 verbunden ist.

Der Zylinderblock 1 hat so viele Ansauganschlüsse 1cj (j = 1 bis 6) wie Arbeitskammern P1 bis P6. Jeder Ansauganschluß 1cj hat an seinem inneren Ende mit der Ventilkammer 3a eine Verbindung und erstreckt sich von dieser in radialer Richtung. Die Ansauganschlüsse 1cj sind in gleichen Win­ kelabständen zueinander angeordnet. Das äußere Ende jedes Ansauganschlusses 1cj hat mit jeder benachbarten Arbeits­ kammer Pj (j = 1 bis 6) eine Verbindung. Jeder Ansaugan­ schluß 1cj ist mit einem Auslaß 17b des Ansaugkanals 17 während der Ansaugphase des Kolbens gekoppelt.

Fig. 1 und 2 zeigen, daß der Kolben 10A1 im oberen Tot­ punkt ist, wobei der Kolben 10A2 um 180° entfernt vom Kol­ ben 10A1 am unteren Totpunkt plaziert ist. Der Auslaß 17b wird unter dieser Bedingung nicht mit den Ansauganschluß 1c1 oder 1c4 verbunden. Bewegt sich der Kolben 10A1 in den Ansaugzustand, d. h., vom oberen Totpunkt zum unteren Tot­ punkt, hat der Ansaugkanal 17 des Rotationsventils 14 Ver­ bindung mit der Arbeitskammer P1, wobei das Kühlgas, wel­ ches durch den Einlaßanschluß 3c gefördert wird, in die Arbeitskammer P1 über den Ansaugkanal 17 eingesaugt wird. Das Ansaugen des Kühlgases wird gleichfalls in den anderen Arbeitskammern P2 bis P6 durchgeführt.

Fig. 3 zeigt eine Leckgaseinfangnut 18, die an der peri­ pheren Oberfläche des Rotationsventils 14 ausgebildet ist. Die Leckgaseinfangnut 18 hat eine Auslaßnut 18a, die sich parallel zur Achse des Rotationsventils 14 erstreckt und ein Paar von Sammelnuten 18b und 18c, die sich in Ringrichtung des Rotationsventils 14 erstrecken. Die Aus­ laßnut 18a hat sequentiell Verbindung mit den Ansaugan­ schlüssen 1cj, wenn das Rotationsventil 14 dreht. Eine Dichtungszone H des Rotationsventils 14, welche durch die Leckgaseinfangsnut 18 umschlossen ist, schließt sequenti­ ell die Ansauganschlüsse 1cj entsprechend der Rotation des Rotationsventils. Wird der Kolben 10a vom unteren Totpunkt während seines Kompressionszustandes zum oberen Totpunkt verschoben, ist die Verbindung zwischen dem Ansaugkanal 17 und der Arbeitskammer Pj unterbrochen.

Das Kühlgas, welches in die Arbeitskammer Pj eingesaugt wird, wird in die Auslaßkammer 3a während dessen Kompres­ sion abgegeben, wenn der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt sich bewegt. Der Hub des Kolbens verändert sich jedoch in diesem Ausführungsbeispiel entsprechend dem Druckunterschied zwischen den Drücken innerhalb der Kur­ belkammer 2a und der Arbeitskammer Pj. Demzufolge wird der Neigungswinkel der Taumelscheibe 9 verändert, um das Kompressionsvolumen zu beeinflussen. Der Druck innerhalb der Kurbelkammer 2a wird gesteuert durch Zuführen des Kühl­ gases zu der Kurbelkammer 2a mit einem Druck, welcher dem Auslaßdruck entspricht und durch Auslassen des Kühlgases innerhalb der Kurbelkammer 2a mittels eines nicht gezeig­ ten Kontrollventilmechanismus zu einem Bereich, welcher mit dem Ansaugdruck beaufschlagt ist.

In einer herkömmlichen Einheit, welche ein klappenventil­ artiges Ansaugventil verwendet, erhöht ein Schmiermittel Anklebkräfte zwischen dem Ansaugventil und seiner Dicht­ fläche, wodurch die Öffnungszeit des Ansaugventils verzö­ gert wird. Diese Zeitverzögerung, dieser Ansaugwiderstand durch das Ventil mit einer Elastizität, die gegen das Kühlgas gerichtet ist, und diese thermische Expansion des Kühlgases innerhalb der Ansaugkammer führen zu einem ver­ schlechterten volumetrischen Wirkungsgrad des Kompressors. In dem Ausführungsbeispiel, welches das gewaltsam sich drehende Rotationsventil 14 benützt, bestehen jedoch keine Probleme bezüglich der Klebekräfte, welche aus dem Schmieröl oder dem Ansaugwiderstand im Ansaugventil resul­ tieren. In dem Fall, wo ein Druck innerhalb der Arbeits­ kammer Pj geringfügig kleiner wird als ein vorbestimmter Druck, fließt das Kühlgas unmittelbar in die Arbeitskammer Pj. Da überdies das Kühlgas, welches von einem externen Kühlkreislauf in die Arbeitskammer fließt, durch den An­ saugkanal innerhalb des Rotationsventils passiert, welcher relativ weit entfernt von der Auslaßkammer 3 liegt, wird die thermische Expansion des Kühlgases minimiert. Aus die­ sem Grund wird der volumetrische Wirkungsgrad in diesem Ausführungsbeispiel, welches das Rotationsventil 14 be­ nutzt, wesentlich verbessert gegenüber dem herkömmlichen Kompressor, welcher das klappenartige Ansaugventil verwen­ det.

Eine Kurve C in einem Graphen in Fig. 4 zeigt eine Hubän­ derung des Kolbens 10Aj, wobei eine Ordinate eine Größe des Hubs Y ausdrückt. Eine Abszisse bezeichnet einen Rota­ tionswinkel der Drehwelle 4. Wenn 0° oder 360° ist, be­ findet sich der Kolben 10A1 an seinem oberen Totpunkt. Wenn 180° ist, befindet sich der Kolben 10A1 an seinem unteren Totpunkt. Der Hub Y wird bezeichnet als eine Di­ stanz zwischen einer Endfläche der Ventilplatte 11 und ei­ ner zur Endfläche der Ventilplatte 11 gegenüberliegenden Endfläche des Kolbens 10Aj.

Eine Kurve E1 zeigt die Verschiebung im Querschnittsbe­ reich, wo das Kühlgas durch den Ansauganschluß 1cj mit der Verbindung des Ansauganschlusses 1j und des Auslasses 17b des Ansaugkanals passiert. Eine Kurve E2 zeigt die Ver­ schiebung im Querschnittsbereich, damit das Kühlgas durch den Ansauganschluß 1cj strömen kann, wenn der Ansaugan­ schluß 1cj eine Verbindung mit der Nut 18a hat. Die Ordi­ nate zeigt des weiteren den Querschnittsbereich S durch welchen das Kühlgas strömt. S1 ist ein Querschnittsbereich des Ansauganschlusses 1cj, durch welchen das Kühlgas strömt, S2 ist ein Querschnittsbereich für das Kühlgas für den Fall, daß der Ansauganschluß 1cj und die Auslaßnut 18 sich vollständig überschneiden. Da die Breite der Auslaß­ nut 18 schmäler ist als der Innendurchmesser des Ansaugan­ schlusses 1cj, ist für den Fall, daß sich beide über­ schneiden, der Querschnittsbereich S2 schmäler, als der Querschnittsbereich S1 des Ansauganschlusses.

Der Drehwinkelbereich von 0° bis 180° bei der Drehwelle 4 entspricht dem Ansaughub mit Hinsicht auf die Arbeitskam­ mer P1, während der Drehwinkelbereich von 180° bis 360° dem Auslaßhub entspricht mit Hinsicht auf die Arbeitskam­ mer P1. Hinsichtlich der Arbeitskammer P4, welche um 180° abseits von der Arbeitskammer P1 liegt, entspricht der Drehwinkelbereich von 0 bis 180° dem Auslaßhub, und der Bereich von 180° bis 360° dem Ansaughub. Dementsprechend befinden sich die Arbeitskammern P2 und P3 in einem Zu­ stand gemäß Fig. 2 im Auslaßhub und auf der andere Seite die Arbeitskammern PS und P6 im Ansaughub. Die Arbeitskam­ mer P1 vervollständigt den Auslaßprozeß, während die Ar­ beitskammer P4 den Ansaugprozeß vervollständigt.

Hierbei sollte die Aufmerksamkeit auf die Arbeitskammer P1 gerichtet werden, welche den Auslaßprozeß zu Ende geführt hat. Wie in Fig. 2 und 4 zu sehen ist, haben der Auslaß 17a des Ansaugkanals 17 im Rotationsventil 14 und der An­ sauganschluß 1c1 eine Verbindung, während der Kolben 10A1 benachbart zu der Arbeitskammer P1 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt sich bewegt, wobei diese beiden ihre Ver­ bindung zueinander nahezu während dieser Verschiebung auf­ recht erhalten. Kurz nach dem der Kolben 20A1 seinen unte­ ren Totpunkt erreicht, erhält die Auslaßnut 18a eine Ver­ bindung mit dem Ansauganschluß 1c1.

Die Sammelnuten 18b und 18c erstrecken sich in Ringrich­ tung des Rotationsventils 14 ausgehend von der Umgebung eines Einleitungsabschnitts 17b1 des Auslasses 17b bis zur Umgebung eines Abschlußabschnitts 17b2. Die Auslaßnut 18a ist in der Umgebung des Abschlußabschnitts 17b2 positio­ niert. Gemäß Fig. 2 bezeichnet W1 einen Winkel für den Formungsbereich des Ansauganschlusses 1cj um die Drehachse des Rotationsventils 14 (die Drehachse der Drehwelle 4), wobei W2 einen Winkel zwischen der Auslaßnut 18a und dem Abschlußbereich 17b2 darstellt. Der Winkel W2 ist derart gewählt, daß er größer ist als der Winkel W1, so daß die Auslaßnut 18a und der Auslaß 17b nicht zur gleichen Zeit mit dem Ansauganschluß 1cj kommunizieren.

Die Ansauganschlüsse 1c2 und 103 der Arbeitskammern P2 und P3 während des Ansaughubs wie gemäß dem Zustand in Fig. 2 werden durch den Dichtungsbereich H des Rotationsventils 14 gesperrt. Ein angemessener Zwischenraum ist zwischen der Innenwand der Aussparung 1b und 3b sowie der periphe­ ren Oberfläche des Rotationsventils 14 gewährleistet, daß das Rotationsventil 14 in den Aussparungen 1b und 3b sau­ ber rotiert. Das Kühlgas mit einem hohen Druck wird durch diesen Zwischenraum in die Aussparungen 1b und 3b abflie­ ßen. Das meiste des Kühlgases jedoch, welches aus dem Zwi­ schenraum ausleckt, geht in diesem Ausführungsbeispiel in die Sammelnuten 18b, 18c und die Auslaßnut 18a, um sicher durch diese Nuten eingefangen zu werden, wenn jeder An­ sauganschluß geschlossen wird.

Die Auslaßnut 18a des Rotationsventils 14 wird sequentiell mit jedem Ansauganschluß 1cj verbunden. Der Zeitpunkt für diesen Anschluß kommt unmittelbar nachdem der Auslaßhub beginnt, in anderen Worten direkt nachdem der Kolben sei­ nen unteren Totpunkt passiert hat. Die Auslaßnut 18a in der Stellung gemäß Fig. 2 ist gerade vor dem Ansaugan­ schluß 1c4 positioniert, welcher eine Verbindung mit der Arbeitskammer P4 hat, die gerade ihren Arbeitshub begonnen hat. Der Druck innerhalb der Arbeitskammer P4 gerade nach dem Beginn des Auslaßhubs ist so niedrig wie der Ansaug­ druck. Hat dementsprechend die Auslaßnut 18a eine Verbin­ dung mit dem Ansauganschluß 1c4, fließt das Kühlgas, wel­ ches aus der Arbeitskammer P2, P3 in die Leckgasauffangnut 18 ausleckt, in die Arbeitskammer P4. Das Kühlgas, welches aus der Nut 18 in die Arbeitskammer P4 eingeflossen ist, wird zusammen mit dem Kühlgas, das durch den Ansaugkanal 17 angesaugt wurde, aus der Arbeitskammer P4 ausgelassen.

Wie vorstehend beschrieben, wird das durch die Leckgasauf­ fangnut 18 aufgefangene Kühlgas sequentiell in die Ar­ beitskammer Pj entsprechend der Rotation des Rotationsven­ tils 14 eingelassen. Dies verhindert, daß das Kühlgas über die Unterbringungsaussparungen 1b, 3b in den Bereich wie z. B. den Einleitungsanschluß 3c zurückströmt und zwar mit einem Druck, welcher nahezu dem Ansaugdruck entspricht, was zu einer Verringerung der Leckgasmenge im Vergleich zu dem Kompressor ohne eine Leckgasauffangnut 18 führt, wobei eine vorbestimmte Menge an Kühlgas, das aus der Arbeits­ kammer Pf ausströmt gewährleistet wird und die Arbeitsef­ fizienz des Kompressors verbessert wird.

Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 5 bis 7 mit besonderem Augen­ merk hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen dem er­ sten und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Fünf Bohrungszylinder 1a sind im zweiten Ausführungsbeispiel eingerichtet, wobei jeder den zugehörigen Kolben Aj (j = 1 bis 5) aufnimmt. Ansauganschlüsse 1cj (j = 1 bis 5) sind im Anschluß an jeden Bohrungszylinder 1a vorgesehen, während eine Verbindungsöffnung 32 im vorderen Ende eines Rotati­ onsventils 31 ausgebildet ist, das in einer Ventilkammer 3a vorgesehen ist. Ein Verbindungsvorsprung 33, der am hinteren Ende der Drehwelle 4 ausgeformt ist, ist in die Verbindungsöffnung 32 eingesetzt. Ein Keil verbindet die Drehwelle 4 und das Rotationsventil 31 derart, daß beide einheitlich miteinander rotieren. Ein Absatz 35, der an der Innenwand der Ventilkammer 3a ausgebildet ist, be­ schränkt die Rückwärtsbewegung des Rotationsventils 31.

Ein Ansaugkanal 36, der mit dem Anschluß 3c verbunden ist, ist im Rotationsventil 31 ausgebildet. Dieser Ansaugkanal 36 ist mit einem Einlaß 36a versehen, der in einem Mittel­ abschnitt des Rotationsventils 36 ausgebildet ist. Dieser Ansaugkanal 36 hat immer eine Verbindung mit einem inneren Ende des Einlasses 36a, öffnet sich an der äußeren peri­ pheren Fläche des Ventils 31, und umfaßt eine Ansaugfüh­ rungsnut 37, die mit der Vielzahl von Ansauganschlüssen 1cj im Ansaughub verbindbar ist.

Wenn die Drehwelle 4 gedreht wird, wird die Taumelscheibe über die Antriebsplatte 5, den Stift 7 und die Rotations­ glatte 6 hin- und hergeschwenkt, um die Vielzahl von Kol­ ben 10Aj zu unterschiedlichen Zeitpunkten mittels der Kol­ benstange 10a hin und her zu bewegen. Der Ansaugabschnitt 37a der Ansaugführungsnut 37, welcher in Rotationsrichtung des Ventiles vorgelagert ist, streicht auf der anderen Seite gemäß Fig. 7 vorbei, um die Ansauganschlüsse 1cj zu öffnen, wenn das Rotationventil durch die Welle 4 gedreht wird, um den Kolben 10Aj in den Ansaughub zu bewegen. Folglich wird das Kühlgas in die Arbeitskammern Pj über den Einlaß 3c durch den Ansauganschluß 36 des Rotations­ ventils und die Ansauganschlüsse 1cj in die Arbeitskammern Pj angesaugt.

Bei Beendigung des Ansaughubs streicht der Abschlußab­ schnitt 37a der Ansaugführungsnut 37, welcher in Rotati­ onsrichtung des Ventiles 8 gelagert ist, vorbei, um die Ansauganschlüsse 1cj zu schließen, wobei das Ansaugen von Kühlgas in die Arbeitskammern Pj gestoppt wird. Die Dreh­ welle 4 und das Rotationsventil 31 rotieren sequentiell, um die Kolben 10Aj in deren jeweiligen Auslaßhub zu ver­ schieben. Das Kühlgas wird innerhalb der Arbeitskammern Pj komprimiert, während die Ansauganschlüsse 1cj mit der äu­ ßeren peripheren Fläche des Rotationsventils 31 in ge­ schlossenem Zustand gehalten wird. Das Kühlgas betätigt das Auslaßventil 12a derart, daß der Auslaßanschluß 11a geöffnet wird, um dann hiervon zu der Auslaßkammer 9a aus­ zuströmen.

Ein Paar von Speichernuten 38, 39 sind an beiden Seiten der Ansaugführungsnut 37 ausgebildet, welche sich entlang der gesamten äußeren peripheren Fläche erstrecken. Während der Drehung des Rotationsventils 31, durchfließt aus die­ sem Grunde Öl, welches in dem Kühlgas, das vom Eintritts­ anschluß 3c einströmt oder in dem Kühlgas enthalten, das durch einen Zwischenraum bezüglich der Lagerung 4b von dem Kurbelgehäuse 2a zur Ventilkammer 3A einströmt, durch den Zwischenraum zwischen der äußeren peripheren Oberfläche und der Innenwand der Ventilkammer 3A, und geht weiter in die Aufnahmenut 38 und 39, worin das Öl gespeichert wird. Dementsprechend wird zusammen mit der Verbesserung der Schmierung zwischen dem Rotationsventil 31 und der Ventil­ kammer 3A das Rotationsventil 31 vor Einbrennungen während der Kompressor bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird, geschützt.

Überdies schützt das Öl innerhalb der Aufnahmenut 38, 39 das Kühlgas vor dem Auslaufen durch den Zwischenraum zwi­ schen dem Rotationsventil 31 und der Ventilkammer 3A von einem Hochdruckraum zu einem Niederdruckraum im Kompres­ sor, wodurch eine effiziente Dichtung zwischen beiden 31 und 3A geschaffen wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben.

Die zwei Aufnahmenuten 38 und 39 des zweiten Ausführungs­ beispiels haben miteinander eine Verbindung durch eins Verbindungsnut 41 in diesem Ausführungsbeispiel. Diese Verbindungsnut 41 ist in der Umgebung des Anfangsab­ schnitts 37b der Ansaugführungsnut 37 ausgebildet. Die üb­ rige Konstruktion ist die gleiche wie die des zweiten Aus­ führungsbeispiels.

Wenn demnach das Rotationsventil dreht, wird in diesem Ausführungsbeispiel das Kühlgas mit höherem Druck als der Ansaugdruck über jeden Anschluß 1cj in die Verbindungsnut 41 von jeder solchen Arbeitskammer Pj eingelassen, die den Ansaughub beendet hat, und den Auslaßhub ausführt. Der Strom von diesem Kühlgas in diese zwei Aufnahmenuten 38 und 39 preßt das Kühlgas und das Öl, welche vorher dorthin gespeichert waren aus und leiten dieses Fluid zu der ge­ genüberliegenden Seite der Verbindungsnut 41. Das Fluid druckbeaufschlagt einen Teil der äußeren peripheren Ober­ fläche des Rotationsventils 31, sogar wenn der Teil einem der Ansauganschlüsse 1cj im Ansaughub gegenüberliegt, wo­ bei der Teil den Fluiddruck in einer Richtung aufnimmt, wo er abseits der inneren Wand der Ventilkammer ist. Auf der anderen Seite wird ein hoher Druck auf die äußere Wand des Rotationsventils 31 über die Ansauganschlüsse 1cj ange­ legt, welche mit der Arbeitskammer Pj im Kompressionshub verbunden sind. Diese zwei unterschiedlichen Drücke heben sich gegenseitig auf, da sie gegen die äußere periphere Oberfläche des Rotationsventils 31 in entgegengesetzten Richtungen einwirken. Aus diesem Grund erfährt das Rotati­ onsventil keine lokalen Belastungen, wodurch dessen loka­ ler Verschleiß minimiert wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sollte für einen Fachmann klar sein, daß die vorliegende Erfindung auch auf die folgenden Weisen ausgeführt werden kann:

• 1. Die Breite der Aufnahmenut 38 oder 39 kann auf ein größeres Maß geändert werden, so daß sie näher an die Pe­ ripherie des Rotationsventils 31 herankommt, an der die Ansaugführungsnut ausgebildet ist. Folglich wird während der Kolben sich in dem Ansaughub befindet, der Druck, wel­ cher die äußere Fläche des Rotationsventiles weit entfernt von der Innenwand der Ventilkammer 3A hält, erhöht, so daß die Kraft, die an das Rotationsventil angelegt ist, noch mehr ausgeglichen wird.
• 2. Die Aufnahmenuten 38, 39 können in unterbrochener Weise ausgebildet sein, oder es kann eine Vielzahl von un­ abhängigen Verbindungsnuten 41 vorgesehen werden.
• 3. Die Ventilkammer 3A kann entweder nur in dem Zylinder­ block 1 oder allein im hinteren Gehäuse 3 ausgebildet sein.

Wie vorstehend beschrieben, minimiert der Kühlgasleitungs­ mechanismus eines Kolbenkompressors gemäß der vorliegenden Erfindung Druckverluste, welche von der Konstruktion bzw. Struktur des Ansaugventils resultieren, er verbessert den voluminären Wirkungsgrad des Kompressors und hat eine hohe Dichtungsfähigkeit. Aus diesem Grund kann er bei Klimaan­ lagen für Fahrzeuge oder Kühlschränken verwendet werden.

Eine Vielzahl von Kolben sind demnach in benachbarten Zy­ linderbohrungen vorgesehen, welche um eine Drehwelle herum angeordnet sind. Jeder Kolben führt eine Hin- und Herbewe­ gung entsprechend der Drehung der Drehwelle aus, um ein Ansaugen, Komprimieren und Auslassen von Kühlgas auszufüh­ ren. Eine Ventilkammer ist in der Umgebung der Zylinder­ bohrung angeordnet. Eine Vielzahl von Anschlüssen sind vorgesehen, um die Ventilkammer mit den benachbarten Zy­ linderbohrungen zu verbinden. Die Ventilkammer hat ein Ro­ tationsventil, welches entsprechend der Hin- und Herbewe­ gung der Kolben rotiert. Ein Ansaugkanal ist im Rotations­ ventil ausgebildet, um sequentiell mit jedem der An­ schlüsse im Gleichgang mit der Rotation des Rotationsven­ tils verbunden zu werden, um das Kühlgas in jede der Zy­ linderbohrungen einzulassen. Das Rotationsventil hat eine Dichtungszone, welche sequentiell jeden Anschluß im Gleichgang mit der Rotation des Rotationsventiles ver­ sperrt. Eine Nut ist im Rotationsventil ausgebildet, die in der Lage ist, das Kühlgas zu führen, welches zwischen der Ventilkammer und dem Rotationsventil eintritt.

Claims (7)

1. Kolbenkompressor mit einer Anzahl von Kolben/Zylindereinheiten, die um eine Drehwelle (4) herum angeordnet sind, mit einer Anzahl von Anschlüssen (1cj) für eine Verbindung einer Ventilkammer (3A) mit jeder der Zylinderbohrungen (1a) und einem Rotationsventil (14; 36), das in der Ventilkammer untergebracht ist und synchron zu der Hin- und Herbewegung der Kolben (10Aj) einen Ansauganschluß (1cj) zwischen der Ventilkammer und den jeweiligen Zylinderbohrungen mittels eines in dem Rotationsventil sich radial erstreckenden Ansaugkanals (17b; 37) öffnet und schließt, gekennzeichnet durch ein Paar Leckagenuten (18b, 18c; 38, 39) am Umfang des Rotationsventils, die sich über zumindest einen Teil des Umfangs des Rotationsventils erstrecken und in Axialrichtung des Rotationsventils gesehen zu beiden Seiten des radial sich erstreckenden Ansaugkanals (17b; 37) fluidgetrennt von jeweils solchen sich im Komprimierhub befindlichen Kolben/Zylindereinheiten angeordnet sind, welche bereits einen Komprimierdruck aufweisen, der größer als der Ansaugdruck ist.

2. Kolbenkompressor nach Anspruch 1, wobei die Drehwelle und das Rotationsventil koaxial zueinander angeordnet sind, wobei ihre gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden sind, so daß sie einheitlich rotieren.

3. Kolbenkompressor nach Anspruch 1, wobei der Ansaugkanal einen ersten Abschnitt (17a; 36a) aufweist, welcher sich längs von einer Endfläche des Rotationsventils in Richtung des Zentrums erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (17b; 37) aufweist, der mit dem ersten Abschnitt kommuniziert, sich radial erstreckt und sich zu einer äußeren Peripherie des Rotationsventils hin öffnet.

4. Kolbenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtzone im Rotationsventil vorgesehen ist, die an einer äußeren Peripherie des Rotationsventils an einer zum zweiten Abschnitt des Ansaugkanals gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, so daß die Dichtzone die im Komprimierhub befindlichen Kolben-/Zylindereinheiten verschließt.

5. Kolbenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckagenuten (18b, 18c; 38, 39) mittels einer in Achsrichtung verlaufenden Auslaßnut (18a; 41) miteinander verbunden sind, welche eine Verbindung mit einer im Komprimierhub befindlichen Kolben-/Zylindereinheit schafft, deren Komprimierdruck gerade noch so niedrig wie der Ansaugdruck ist.

6. Kolbenkompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckagenuten (38, 39) über die gesamte äußere Peripherie des Rotionsventils angeordnet sind.

7. Kolbenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckagenuten (18b, 18c; 38, 39) an sich gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Dichtzone ausgebildet sind.