DE4319017C2 - Taumelscheibenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenverdichter, und speziell einen solchen Verdichter mit pulsationsmindernden Maßnahmen.

Die japanische Gebrauchsmusteranmeldung 45937/1991 betrifft einen Taumelscheiben­ verdichter mit pulsationsmindernden Maßnahmen. Dieser Verdichter ist in der nachfolgenden Fig. 4 dargestellt. Er hat einen Zylinderkörper 1 mit Zylinder­ bohrungen 6, in welchen sich Kolben 7 im Betrieb hin- und herbewegen. Die Zylinder 6 haben Auslaßöffnungen 16 mit Auslaßventilen 17 für den Auslaß von Kühlgas, das in den Zylindern 6 verdichtet wurde. Die Ventile 17 sind mittels Schrauben 19 am Zylinderkörper 1 befestigt. Die Auslaßöffnungen 16 und Ventile 17 führen zu einer Förderdruckkammer 12. Diese ist durch eine Trennungsplatte 114 unterteilt in einen ersten Förderraum 12a auf der Seite der Auslaßventile 17, und in einen zweiten Förderraum 12b, der in Verbindung steht mit einem (nicht dargestellten) Auslaßanschluß des Verdichters. Erster und zweiter Förderraum stehen über eine einzige Ausnehmung 114a miteinander in Verbindung, die in der dargestellten Weise in der Trennungsplatte 114 ausgebildet ist.

Wenn sich bei dem Taumelscheibenverdichter der Fig. 4 durch die Taumelbe­ wegung der Taumelscheibe 10 die Kolben 7 in den Zylindern 6 hin- und herbewegen, verdichten sie das Kühlgas in den Zylindern 6. Erreicht der Druck des Kühlgases einen vorgegebenen Wert, so öffnet sich das betreffende Auslaßventil 17, und das Kühlgas wird durch die Förderöffnung 16 in den ersten Förderraum 12a gefördert. Anschließend wird dieses verdichtete Gas durch die Ausnehmung 114a der Trennungsplatte 114 durchgepreßt, strömt in den zweiten Förderraum 12b, und von dort durch den (nicht dargestellten) Auslaßanschluß des Verdichters zu einem ebenfalls nicht dargestellten Kühlkreislauf, insbesondere der Klima­ anlage eines Kraftfahrzeugs.

Wie vorstehend beschrieben, werden Pulsationen im geförderten Kühlgas dadurch vermieden, daß man die Förderdruckkammer 12 mittels der Trennungsplatte 114 in zwei Förderräume 12a, 12b unterteilt und diese durch eine einzige Ausnehmung 114a in der Trennplatte 114 miteinander verbindet.

Bei dem Taumelscheibenverdichter nach der erwähnten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung wird die Ausnehmung 114a, durch welche das Kühlgas vom ersten Förderraum 12a zum zweiten Förderraum 12b strömt, in der Mitte der Trennungsplatte 114 angeordnet und liegt dort dem Kopf 19a der Schraube 19 gegenüber, wie das aus Fig. 4 hervorgeht. Löst sich die Schraube 19, so bedeckt bzw. verstopft sie die Ausnehmung 114a der Trennungsplatte 114. Dadurch wird nicht nur die Funktion der Pulsationsminderung beeinträchtigt, sondern es steigt auch der Druck im Inneren des Förderraums 12a an, da der Abfluß gestört ist, und der hohe Druck im Förderraum 12a wirkt auf die Trennwand 3a des rückwärtigen Gehäuseteils 3, welche Trennwand die Förderdruckkammer 12 von einer Einlaßkammer 13 trennt. Dies führt zu einer starken Belastung eines bestimmten Abschnitts der Trennwand 3a, und zu einer starken Verformung dieses Abschnitts.

Vergleichbare Taumelscheibenverdichter sind auch bekannt aus der DE 36 07 517 C2 und der DE 36 05 935 C2. In beiden Fällen ergeben sich die gleichen Probleme, wie sie vorstehend beschrieben wurden, wenn sich die Schraube löst, welche dazu dient, die Auslaßventile des Verdichters festzuhalten.

Ferner kennt man aus der DE 39 02 154 A1 einen Taumelscheibenver­ dichter mit pulsationsmindernden Maßnahmen. Bei diesem bekannten Ver­ dichter sind die Ventilplatten zwischen zwei Gehäuseteilen fest­ gespannt. Jedem Zylinder ist eine eigene Förderdruckkammer zugeordnet, in die er das Druckmittel fördert. Diese Förderdruckkammern sind um einen zentralen Auslaß und eine zentrale Auslaßkammer herum angeordnet, und sie sind mit dieser zentralen Auslaßkammer jeweils durch eine radiale Durchbrechung verbunden. Hierdurch wird der Druck­ mittelstrom von jedem Zylinder mehrfach umgelenkt, wodurch die im Betrieb entstehenden Pulsationen gedämpft werden sollen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Taumel­ scheibenverdichter bereitzustellen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegen­ stand des Patentanspruchs 1. Man erreicht so - mit sehr einfachen Mitteln - eine sichere und zuverlässige Pulsationsminderung, und man vermeidet Störungen im Betrieb auch dann, wenn sich eine Schraube in der Förderdruckkammer lockern sollte und in Berührung mit der ihr zugewandten Seite der Trennplatte kommt, denn diese Schraube kann die Ausnehmungen in der Trennplatte nicht verdecken, so daß sie die Funktion des Verdichters nicht stört. Durch die Ausnehmung in dieser Schraube, welche bevorzugt als Drossel aus­ gebildet wird, kann einfach und in dosierter Weise Kühlgas aus dem auslaßseitigen Förderraum dem Innenraum des Taumelscheiben­ verdichters zugeführt werden, z. B. für die Fördermengenregelung des Verdichters. - Der Druck im auslaßseitigen Förderraum kann beim Gegenstand der Erfindung nicht in abnormaler Weise ansteigen, und deshalb können auch nicht Teile des Verdichters durch einen unzulässigen Druckanstieg verformt werden.

Mit besonderem Vorteil geht man gemäß Anspruch 2 vor, wodurch man den Vorteil symmetrischer Verhältnisse erhält, d. h. das geförderte Kühlgas aus einem bestimmten Zylinder wird stets bevorzugt eine bestimmte, diesem Zylinder zugeordnete Ausnehmung der Trennplatte durchströmen, so daß sich eine gleichmäßige Pulsationsminderung für alle Zylinder ergibt.

Ferner geht man mit Vorteil so vor, daß die Zahl der Auslaßventile der Zahl der Zylinder entspricht, und daß die in der Trennplatte vorgesehenen Ausnehmungen gleichmäßige Abstände voneinander aufweisen.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheibenverdichter, welcher mit einer pulsationsmindernden Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die schalldämmende Trennplatte,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Trennplatte, gesehen längs der Linie III-III der Fig. 2, und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheibenverdichter, welcher mit einer pulsationsmindernden Vorrichtung nach dem Stand der Technik versehen ist.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer pulsationsmindern­ den Vorrichtung bei einem Taumelscheibenverdichter nach der Erfindung im einzelnen beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben­ verdichter mit einer pulsationsmindernden Vorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Taumelscheibenverdichter ist an der rückwärtigen Stirnseite eines Zylinderkörpers 1 über eine Ventilplatte 2 ein rückwärtiges Kopfteil 3 befestigt, und an der anderen Stirnseite des Zylinderkörpers 1 ist ein vorderes Kopfteil 4 befestigt.

Im Zylinderkörper 1 sind fünf Zylinderbohrungen 6 vorgesehen. Diese liegen um eine Antriebswelle 5 herum in Umfangsrichtung und in vorgegebenen, regelmäßigen Abständen. In diesen Zylinderbohrungen 6 sind insgesamt fünf Kolben 7 in der üblichen Weise längsverschiebbar angeordnet.

Im vorderen Kopfteil 4 ist eine Kurbelkammer 8 ausgebildet, und diese enthält eine Taumelscheibe 10, welche um eine Gelenkkugel 9 herum ihre Arbeitsbewegungen ausführen kann, wenn sich die Antriebswelle 5 im Betrieb dreht. Die Taumelscheibe 10 ist über Kolbenstangen 11 mit den Kolben 7 verbunden. Die Taumelbewegung der Taumelscheibe 10 bewirkt eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben 7 in ihren zugeordneten Zylindern 6. Nimmt der Druck in der Kurbelkammer 8 ab, so nimmt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 10 zu. Nimmt umgekehrt der Druck in der Kurbelkammer 8 zu, so nimmt der Neigungswinkel der Taumelscheibe 10 ab.

Im rückwärtigen Kopfteil 3 befindet sich eine Förderdruckkammer 12, die zu einem (nicht dargestellten) Förderdruckanschluß führt. Ferner befinden sich dort Einlaßkammern 13, welche um die Förderdruckkammer 12 herum angeordnet sind, und diese Förderdruckkammer 12 sowie die Einlaßkammern 13 sind im rückwärtigen Kopfteil 3 ausgebildet. Die Förderdruckkammer 12 und die Einlaßkammer 13 sind voneinander getrennt durch eine Trennwand 3a, welche einen Teil des rückwärtigen Kopfteils 3 darstellt. Der Innenraum der Förderdruckkammer 12 ist unterteilt in einen ersten Förderraum 12a (auf der Seite der Auslaßventile des Verdichters), und einen zweiten Förderraum 12b (auf der von den Auslaßventilen abgewandten Seite). Der Förderraum 12b ist in der dargestellten Weise mit einem Auslaß 29 verbunden. Die Unterteilung der beiden Förderräume 12a, 12b erfolgt mittels einer scheibenförmigen, der Schallminderung dienenden Trennungs­ platte 14, welche in der dargestellten Weise in die Trennwand 3a eingepreßt ist.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, hat die Trennwand 14 etwa die form einer flachen Schale, und sie hat fünf Löcher 14a bis 14e, deren Zahl also mit der Zahl der Zylinderbohrungen 6 übereinstimmt. Diese Löcher oder Ausnehmungen 14a bis 14e, welche in der Trennwand 14 ausgebildet sind, liegen auf einem gedachten Kreis 29 mit vorgegebenem Radius bezüglich eines Punktes 28, und sie haben gleichmäßige Abstände voneinander. Der Punkt 28 liegt, wie dargestellt, dem Kopf 19a einer Schraube 19 gegenüber. Der erste Förderraum 12a und der zweite Förderraum 12b sind also durch fünf Ausnehmungen 14a bis 14e miteinander verbunden.

Die Ventilplatte 2 hat, wie in Fig. 1 dargestellt, für jeden Zylinder 6 einen Förderauslaß 16, welcher von der Zylinderbohrung 6 zum Förderraum 12a führt, und sie hat eine Einlaßöffnung 15, welche von der Einlaßkammer 13 zum jeweiligen Zylinder 6 führt. Die Förderöffnungen 16 und die Einlaßöffnungen 15 sind ausgebildet längs eines gedachten Umfangskreises auf der Ventilplatte 2 und haben regelmäßige Abstände voneinander. Die Förderöffnungen 16 sind jeweils mit einem Auslaßventil 17 versehen, das sich entsprechend den Kolbenbewegungen öffnet und schließt. Das Auslaßventil 17 ist an einer Stirnfläche der Ventilplatte 2 auf deren dem rückwärtigen Gehäuseteil 3 zugewandten Seite mittels der Schraube 19 befestigt, und zwar zusammen mit einem Ventilhalter 18. Die Schraube 19 ist eingeschraubt in eine Gewindebohrung 20 des Zylinderkörpers 1, und zwar durch eine zentrale Ausnehmung 2a der Ventilplatte 2. Außerdem dient zum Öffnen und zum Schließen der Einlaßöffnungen 15 jeweils ein Einlaßventil 21, welches zwischen der Ventilplatte 2 und dem Zylinderkörper 1 angeordnet ist.

Der Zylinderkörper 1 hat eine Gewindebohrung 20, daran anschließend eine Ausnehmung 22 kleineren Durchmessers, und daran anschließend eine Ausnehmung 23 größeren Durchmessers, welche alle im mittleren Abschnitt des Zylinderkörpers 1 längs dessen Längsachse ausgebildet sind. In der Schraube 19 ist eine Führungs­ ausnehmung 27 ausgebildet, deren Funktion es ist, unter hohem Druck stehendes Kühlgas im Förderraum 12a der Ausnehmung 22 kleineren Durchmessers des Zylinder­ körpers 1 zuzuführen. Hierzu hat die Führungsbohrung 27, wie dargestellt, eine Drossel an ihrem Ende, deren Funktion es also ist, das Volumen des durchströmen­ den, unter hohem Druck stehenden Kühlgases zu drosseln. Die Ausnehmung 22 enthält ein Radiallager 24, und die Ausnehmung 23 enthält ein Axiallager 25. Radiallager 24 und Axiallager 25 lagern einen Endabschnitt der Antriebswelle 5 an deren rückwärtigen Seite. Ein Endabschnitt der Antriebswelle 5 auf ihrer vorderen Seite wird gelagert durch ein Radiallager 26 im vorderen Kopfteil 4.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Zylinderkörper 1 einen Durchlaß 31 aufweist, welcher von der Einlaßkammer 13 zur Kurbelkammer 8 führt. Ein Druckregelventil 32 ist etwa in der Mitte dieses Durchlasses 31 angeordnet, um den Druck in der Einlaßkammer 13 und in der Kurbelkammer 8 zu regeln.

Arbeitsweise

Wird der Antriebswelle 5 ein Drehmoment von einem (nicht dargestellten) Motor eines Fahrzeugs zugeführt, so führt die Taumelscheibe 10 bei der Drehung der Antriebswelle 5 entsprechende Taumelbewegungen aus. Diese Bewegungen verursachen entsprechende hin- und hergehende Bewegungen der Kolben 7 in den Zylindern 6, wodurch sich das Volumen im Inneren der Zylinder 6 ändert. Infolgedessen wird ständig Kühlgas in diese Zylinder angesaugt, dort verdichtet, und anschließend gefördert, und ein Volumen von unter hohem Druck stehendem Kühlgas wird gefördert, entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 10 und der Drehzahl des Verdichters.

Nimmt die thermische Belastung des Verdichters ab, so schließt das Druckregel­ ventil 32 den Verbindungsdurchlaß 31, so daß der Druck in der Kurbelkammer 8 zunimmt und der Neigungswinkel der Taumelscheibe 10 abnimmt, wodurch der Hub der Kolben 7 abnimmt und das Fördervolumen des Verdichters verringert wird. In diesem Fall wird unter hohem Druck stehendes Kühlgas im Förderraum 12a durch die Führungsbohrung 27 der Schraube 19 und deren Drossel der Ausnehmung 22 kleineren Durchmessers zugeführt und von dort durch die Ausnehmung 23 größeren Durchmessers der Kurbelkammer 8, wodurch der Druckanstieg in der Kurbelkammer 8 beschleunigt und gleichzeitig erreicht wird, daß das Radiallager 24 und das Axiallager 25 geschmiert werden.

Nimmt die thermische Belastung des Verdichters zu, so öffnet das Druckregelventil 32 den Verbindungsdurchlaß 31, und der Druck im Innenraum 8 nimmt ab. Der Neigungswinkel der Taumelscheibe 10 nimmt zu, und infolgedessen auch der Hub der Kolben 7 in ihren Zylindern 6, so daß das Fördervolumen vergrößert wird.

Wenn ein Kolben 7 Kühlgas im zugeordneten Zylinder 6 verdichtet und der Gasdruck in diesem Zylinder einen vorgegebenen Wert erreicht, öffnet sich das Auslaßventil 17, und das Kühlgas wird kontinuierlich durch die Auslaßöffnungen 16 in den Förderraum 12a gefördert. Es wurde bereits erläutert, daß die Trennungsplatte 14 insgesamt fünf Ausnehmungen 14a bis 14e aufweist, deren Anzahl der Zahl der Zylinder 6 entspricht, und deswegen wird das Kühlgas, welches durch die Auslaßöffnungen 16 hereinströmt, nacheinander von derjenigen der Ausnehmungen 14a bis 14e in den zweiten Förderraum 12b durchgelassen, welche sich am nächsten bei der betreffenden Auslaßöffnung 16 befindet. Das Kühlgas strömt also im wesentlichen durch diese Ausnehmung in den Förderraum 12b, so daß keine überlappen­ den Pulsationen entstehen.

Falls die Schraube 19 sich löst und ihr Kopf 19a zur Anlage gegen die ihm gegenüberliegende Stelle 28 in der Mitte der Trennungsplatte 14 gelangt, wird keine der Ausnehmungen 14a bis 14e der Trennungsplatte vom Schraubenkopf 19a überdeckt, denn diese Ausnehmungen 14a bis 14e liegen längs des gedachten Kreises 29 mit vorgegebenem Durchmesser um die Stelle 28 herum, welche dem Schraubenkopf 19a gegenüberliegt. Infolgedessen erreicht man eine stabile pulsationsmindernde Wirkung, und es kann nicht vorkommen, daß der Druck im Förderraum 12a abnormal ansteigt und dadurch die Trennwand 3a des rückwärtigen Kopfteils 3 beschädigt oder zerstört.

Hier ist darauf hinzuweisen, daß sich das vorstehende Ausführungsbeispiel auf den Fall bezieht, daß die Erfindung bei einem Taumelscheibenverdichter mit variabler Fördermenge angewendet wird. Für den Fachmann ist es jedoch klar, daß sich die Erfindung auch für Verdichter anderer Bauarten eignet, insbesondere für Taumelscheibenverdichter mit nicht veränderbarer Fördermenge, und daß sich dort die gleiche beschriebene Wirkung einstellen wird. Auch sonst sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Ein Taumelscheibenverdichter hat also in bevorzugter Form in seinem Zylinder­ körper 1 fünf Zylinder 6. Kühlgas, das in den Zylindern 6 verdichtet wurde, wird in eine Förderdruckkammer 12 gefördert, und zwar über Auslaßventile 17, die mittels einer Schraube 19 am Zylinderkörper 1 befestigt sind. Durch eine Trennungsplatte 14 ist die Förderdruckkammer 12 unterteilt in einen ersten Förderraum 12a und einen zweiten Förderraum 12b, von denen ersterer einen Schraubenkopf 19a der Schraube 19 enthält, und letzterer mit einem Auslaßanschluß des Verdichters in Verbindung steht. Fünf Ausnehmungen 14a bis 14e, deren Zahl derjenigen der Zylinder 6 entspricht, sind auf einem gedachten Kreis 29 vorgegebenen Durchmessers um die der Schraube 19 gegenüber­ liegende Stelle 28 der Trennungsplatte 14 herum angeordnet, bilden eine Verbin­ dung zwischen dem ersten und dem zweiten Förderraum 12a bzw. 12b, und reduzieren in erheblichem Maße Pulsationen des Verdichters.

Claims (4)

1. Taumelscheibenverdichter mit einem Zylinderkörper (1), im welchem Zylinder (6) vorgesehen sind,
mit Auslaßventilen (17), welche am Zylinderkörper (1) mittels einer einen Schraubenkopf (19a) aufweisenden Schraube (19) befestigt sind und welche zum Auslaß von in den Zylindern (6) verdichtetem Kühlgas in eine Förderdruckkammer (12) dienen,
mit einer Trennplatte (14) zum Unterteilen der Förderdruckkammer (12) in einen auslaßventilseitigen Förderraum (12a), welche den Schrauben­ kopf (19a) enthält, und in einen dem Auslaßanschluß (29) des Ver­ dichters zugewandten Förderraum (12b), der mit diesem Auslaßanschluß (29) verbunden ist,
mit einer Pulsationsverringerungsvorrichtung, welche eine Mehrzahl von in der Trennplatte (14) vorgesehenen Ausnehmungen (14a bis 14e) aufweist, die längs eines gedachten Kreises (29) vorgegebenen Durch­ messers um denjenigen Bereich der Trennplatte (14) herum angeordnet sind, welcher dem Kopf (19a) der Schraube (19) gegenüberliegt, und welche die beiden Förderräume (12a, 12b) miteinander verbinden und im Zusammenwirken mit der Trennplatte (14) die Pulsationen des Ver­ dichters mindern,
wobei die zum Befestigen der Auslaßventile (17) dienende Schraube (19) eine Ausnehmung (27) der Zufuhr von Kühlgas aus dem auslaß­ ventilseitigen Förderraum (12a) zum Innenraum (8) des Taumelscheiben­ verdichters aufweist.

2. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1, bei welchem die Zahl der in der Trennplatte (14) vorgesehenen Ausnehmungen (14a bis 14e) der Zahl der Zylinder (6) entspricht.

3. Taumelscheibenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Zahl der Auslaßventile (17) der Zahl der Zylinder (6) entspricht.

4. Taumelscheibenverdichter nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, bei welchem die in der Trennplatte (14) vorgesehenen Ausnehmungen (14a bis 14e) gleichmäßige Abstände voneinander aufweisen.