DE4339376A1 - Kolbenkompressor mit drehbarem Ansaugventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hubkolbenkompres­ sor, der mit einem Kältemittelgasansaugmechanismus versehen ist, welcher so verbessert ist, daß der volumetrische Kom­ pressionswirkungsgrad desselben erhöht wird.

Es sind diverse Hubkolben-Kältemittelkompressoren, wie ein schrägscheibenbetätigter Hubkolben-Kältemittelkompressor und ein taumelscheibenbetätigter Hubkolben-Kältemittelkompres­ sor, bekannt.

In der japanischen Patentveröffentlichung 3-92587 (JP-A-3-92587) ist ein typischer herkömmlichen taumelscheibenbetä­ tigter Hubkolben-Kältemittelkompressor beschrieben, der mit einem Zylinderblock versehen ist, welcher eine Vielzahl von Axialzylinderbohrungen aufweist, in denen Kolben in Abhän­ gigkeit von der Taumelbewegung einer Taumelscheibe um die Drehachse ihrer Antriebswelle axial hin- und herbewegt wer­ den. Die Taumelscheibe ist in einer Taumelscheibenkammer an­ geordnet, die mittig im Zylinderblock ausgebildet ist. Die Taumelscheibenkammer wird ferner zur Aufnahme von Kältemit­ telgas verwendet, wenn dieses vom äußeren Kältekreislauf zu­ rückkehrt.

Der vorstehend erwähnte Kompressor ist des weiteren mit An­ saugventilen vom Klappentyp versehen, die zum Öffnen und Schließen von Ansaugöffnungen verwendet werden, welche zwischen entsprechenden Kompressionskammern, die durch die hin- und hergehenden Kolben in den Zylinderbohrungen gebil­ det sind, und einem Paar von Ansaugkammern (der vorderen und hinteren Ansaugkammer) zur Aufnahme des Kältemittelgases vor der Kompression angeordnet sind und mit der vorstehend er­ wähnten Taumelscheibenkammer über Ansaugkanäle in Verbindung stehen. Das Kältemittelgas vor der Kompression wird während des Ansaughubes der entsprechenden Hubkolben, die sich vom oberen Totpunkt bis zum unteren Totpunkt bewegen, durch die Ansaugöffnungen über die Öffnungsklappen-Ansaugventile in entsprechende Kompressionskammern gezogen. Wenn die ent­ sprechenden Hubkolben ihren Kompressions- und Ausstoßhub durchführen, indem sie sich vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt in den Zylinderbohrungen bewegen, werden die Klappenansaugventile geschlossen. Das Kältemittelgas wird in der Kompressionskammer komprimiert und hiervon in ein Paar von Auslaßkammern (der vorderen und hinteren Auslaßkammer) abgegeben, und zwar über Öffnungsklappen-Auslaßventile, die so angeordnet sind, daß sie Auslaßkanäle, welche zwischen den Kompressionskammern und den Auslaßkammern ausgebildet sind, öffnen und schließen.

Das Öffnen und Schließen der Klappenansaugventile wird durch eine Druckdifferenz zwischen den Ansaugkammern und den ent­ sprechenden Kompressionskammern in den Zylinderbohrungen verursacht. Wenn der aufgrund des Ansaughubes der Hubkolben in den Ansaugkammern vorhandene Druck höher ist als der Druck in den Kompressionskammern, werden die Klappenansaug­ ventile durch die Druckdifferenz gebogen und bewegen sich in Richtung auf ihre Öffnungsstellung, so daß die Ansaugöffnun­ gen geöffnet werden.

Da die Klappenansaugventile aus elastischem Material be­ stehen, um beim Verbiegen elastisches Verhalten zu zeigen, wirkt eine derartige Elastizität der Klappenansaugventile als elastischer Widerstand gegen eine Bewegung der ent­ sprechenden Ansaugventile. Daher tritt das Öffnen der Klap­ penansaugventile nicht auf, bevor die vorstehend erwähnte Druckdifferenz zwischen den Ansaugkammern und den Kompres­ sionskammern größer wird als ein vorgegebenes Niveau. Somit kann die Öffnungsbewegung der Klappenventile nicht schnell genug sein, um ein momentanes Ansaugen des Kältemittelgases in die Kompressionskammern zu bewirken.

Die vorstehend beschriebenen Kolbenkompressoren werden nor­ malerweise mit einem Schmieröl in der Form eines Ölnebels versorgt, der im Kältemittelgas suspendiert ist, um die in­ neren Elemente des Kompressors zu schmieren. Das im Kälte­ mittelgas suspendierte Schmieröl wird somit auf viele der inneren Abschnitte des Kompressors verteilt, da es zusammen mit dem Kältemittelgas strömt. Folglich kann das im Kälte­ mittelgas als Ölnebel suspendierte Schmieröl auf Flächen der Klappenansaugventile sowie auf die Ansaugöffnungen umgebende Wandabschnitte, die von den Klappenansaugventilen kontak­ tiert werden, getragen werden und daran haften. Wenn das Schmieröl an den Klappenansaugventilen und den die Ansaug­ öffnungen umgebenden Wandabschnitten haftet, ist es so vis­ kos, daß ein schnelles Öffnen der Klappenansaugventile aus deren Schließstellung, in der sie die Wandabschnitte kontaktieren, verhindert wird. Daher wird das rasche Öffnen der Klappenansaugventile durch das Haften des Schmieröles an den Klappenansaugventilen und den Wandabschnitten verhin­ dert.

Da die Klappenansaugventile des herkömmlichen Kältekompres­ sors nicht in der Lage sind, sich infolge einer Druckdiffe­ renz zwischen den Ansaugkammern und den Kompressionskammern schnell zu öffnen, wird die Menge des aus den Ansaugkammern in die Kompressionskammern strömenden Kältemittelgases redu­ ziert, so daß auf diese Weise der volumetrische Wirkungsgrad der Kompression des Kältemittelgases durch den herkömmlich ausgebildeten Hubkolben-Kältemittelkompressor, bei dem diese Klappenansaugventile Verwendung finden, gering wird. Wenn die Klappenansaugventile geöffnet werden, um ein Ansaugen des Kältemittelgases in die Kompressionskammern zu er­ reichen, wirkt darüber hinaus die Elastizität der Ansaugven­ tile als solche als Widerstand gegen das Ansaugen des Kälte­ mittelgases, so daß auf diese Weise die Ansaugmenge des Käl­ temittelgases weiter reduziert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen taumelschei­ benbetätigten Hubkolben-Kältemittelkompressor ist die Viel­ zahl der Axialzylinderbohrungen des Zylinderblocks in gleichen Abständen zwischen zwei benachbarten Zylinderboh­ rungen um die Drehachse der Antriebswelle herum angeordnet. Wenn der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Zylinder­ bohrungen klein ist, wird die Dicke eines trennenden starren Abschnittes zwischen zwei benachbarten Zylinderbohrungen re­ duziert, so daß auf diese Weise die physikalische Festigkeit des Zylinderblock- geschwächt wird. Wenn darüber hinaus die Ansaugkanäle für den Kältemittelgasfluß von der Taumelschei­ benkammer zu den Ansaugkammern in den trennenden starren Ab­ schnitten vorgesehen sind, wie dies in der JP-A-3-92587 of­ fenbart ist, wird die physikalische Festigkeit des Zylinder­ blocks durch die Ausbildung von solchen Ansaugkanälen weiter geschwächt.

Wenn der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Zylinder­ bohrungen groß ist, um einen dicken trennenden starren Ab­ schnitt im Zylinderblock zu erhalten, müssen die ent­ sprechenden Zylinderbohrungen entlang einem Kreis angeordnet sein, der einen großen Radius in bezug auf einen Mittelpunkt besitzt, der in der Drehachse der Antriebswelle liegt. Ein solcher großer Radius des Kreises, entlang dem die Zylinder­ bohrungen angeordnet sind, führt aber zu einem Anstieg der physikalischen Größe des Kompressors.

Wenn der Radius des Kreises, entlang dem die Zylinderbohrun­ gen angeordnet sind, klein gehalten wird, um die diametrale Größe des Zylinderblocks zu reduzieren, muß notwendigerweise der Winkelabstand zwischen den beiden benachbarten Zylinder­ bohrungen reduziert werden, so daß auf diese Weise die Um­ fangsdicke der entsprechenden starren Abschnitte zwischen den zwei benachbarten Zylinderbohrungen verringert und auf diese Weise die physikalische Festigkeit des Zylinderblocks geschwächt wird, wie vorstehend beschrieben. Folglich ist es schwierig, die Größe des Kompressors zu verringern.

Darüber hinaus kann die Anordnung der Ansaugkanäle in den starren Abschnitten zwischen den beiden benachbarten Zylinderbohrungen des Zylinderblocks einen Druckverlust des komprimierten Kältemittelgases bewirken, so daß auf diese Weise der Kompressionswirkungsgrad des Kompressors weiter reduziert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolben- Kältemittelkompressor zu schaffen, der einen hohen volume­ trischen Wirkungsgrad in bezug auf die Kompression des Käl­ temittelgases aufweist und dessen Durchmesser reduziert ist, um eine Verringerung seiner Gesamtgröße zu erreichen.

Erfindungsgemäß soll des weiteren ein Mechanismus zum Führen von Kältemittelgas, das in einem Hubkolben-Kältemittelkom­ pressor Verwendung findet, vorgesehen werden, um eine ange­ messene Schmierung am Gleitkontaktabschnitt zwischen dem Außenumfang des Drehventils und der Innenwand der Aufnahme­ kammer, die das Drehventil aufnimmt, vorzusehen.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe besitzt ein Kom­ pressor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse und eine drehbar im Gehäuse gelagerte Antriebswelle. Mindestens eine Gasaufnahmekammer ist im Gehäuse ausgebildet, um mit Schmieröl gemischtes Kältemittelgas vor der Kompression auf­ zunehmen. Mindestens eine Gasauslaßkammer ist im Gehäuse ausgebildet, um komprimiertes Kältemittelgas aufzunehmen. Das Gehäuse besitzt eine Vielzahl von Axialzylinderbohrun­ gen, die radial um eine Drehachse der Antriebswelle angeord­ net sind. Eine Vielzahl von Hubkolben ist gleitend in der Vielzahl der Zylinderbohrungen angeordnet und wird in Abhän­ gigkeit von der Drehung der Antriebswelle hin- und herbe­ wegt. Die Hubkolben bilden Kompressionskammern in den Zylin­ derbohrungen aus.

Eine Drehventileinrichtung mit einer äußeren Umfangswand und gegenüberliegenden Endabschnitten ist drehbar mit der An­ triebswelle angeordnet und drehbar innerhalb einer ausgenom­ menen Gehäusekammer gelagert. Die Ausnehmungsjammer wird von einer Innenwand umgeben, die sich in Umfangsrichtung um die Drehachse der Antriebswelle erstreckt. Die äußere Umfangs­ wand der Drehwelle ist gleitend innerhalb der Innenwand der Ausnehmungskammer angeordnet.

Ein Ansaugkanal ist in der Drehventileinrichtung ausgebil­ det. Der Ansaugkanal ermöglicht das Ansaugen von nicht kom­ primiertem Kältemittelgas aus der Aufnahmekammer in die ent­ sprechenden Kompressionskammern während der Drehung der Drehventileinrichtung. Der Ansaugkanal besitzt einen Einlaß, der an der Seite der Gasaufnahmekammer angeordnet ist, sowie einen Auslaß, der an der Seite der Kompressionskammern an der äußeren Umfangswand des Drehventils angeordnet ist. Eine Nut ist an der äußeren Umfangswand der Drehventileinrichtung vorgesehen. Die Nut ist mit dem Auslaß des Ansaugkanales verbunden und erstreckt sich bis in die Nachbarschaft der gegenüberliegenden Endabschnitte entlang der äußeren Um­ fangswand. Sie führt das Schmieröl im Kältemittelgas in den Ansaugkanal zwischen der äußeren Umfangswand der Drehventil­ einrichtung und der inneren Wand der Ausnehmungskammer während der Drehung der Drehventileinrichtung.

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die als neu angese­ hen werden, gehen aus den beigefügten Patentansprüchen her­ vor. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ folgend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung im ein­ zelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen gesamten Kompressor gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise vergrößerte Quer­ schnittsansicht des Kompressors der Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines dreh­ baren Ventilelementes der Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Kompressors ent­ lang Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Kompressors ent­ lang Linie V-V in Fig. 1;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Kompressors ent­ lang Linie VI-VI in Fig. 1;

Fig. 7 eine Schnittansicht des Kompressors ent­ lang Linie VII-VII in Fig. 1;

Fig. 8 eine Längsschnittansicht eines vollstän­ digen Kompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 9 eine Schnittansicht des Kompressors ent­ lang Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines dreh­ baren Ventilelementes des Kompressors der Fig. 8;

Fig. 11 eine Längsschnittansicht eines vollstän­ digen Kompressors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 12 eine Vorderansicht, die ein weiteres Aus­ führungsbeispiel des drehbaren Ventilele­ mentes zeigt; und

Fig. 13 eine Teilvorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des drehbaren Ven­ tilelementes.

Wie man Fig. 1 entnehmen kann, ist ein Hubkolbenkompressor mit einem Paar aus einem vorderen und hinteren Zylinderblock 1 und 2 vergehen, die zusammen einen Hauptteil eines sich axial erstreckenden Kompressorgehäuses bilden. Die Zylinder­ blöcke 1 und 2 des Gehäuses sind mittig mit später beschrie­ benen Ventilaufnahmekammern 1a und 2a in der Form einer ko­ nischen Durchgangsbohrung versehen.

Die miteinander verbundenen Zylinderblöcke 1 und 2 besitzen axial gegenüberliegende Enden, d. h. ein vorderes und hin­ teres (linkes und rechtes) Ende, an denen eine vordere und hintere Ventilplatte 3 und 4 luftdicht befestigt sind. Die vordere und hintere Ventilplatte 3 und 4 sind mittig mit entsprechenden Ansatzabschnitten versehen, in denen Lager­ aufnahmebohrungen 3a und 4a in der Form einer Durchgangsboh­ rung ausgebildet sind. Die Ventilplatten 3 und 4 sind eben­ falls mittig mit ringförmigen Positionierungsvorsprüngen 3b und 4b versehen, die axial nach innen vorstehen so daß sie in die Lippe der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a des vorde­ ren und hinteren Zylinderblocks 1 und 2 eingreifen. Die ringförmigen Positionierungsvorsprünge 3b und 4b sind so ausgebildet, daß sie im wesentlichen koaxial zu den Lager­ aufnahmebohrungen 3a und 4a verlaufen. Die Ventilplatten 3 und 4 sind über Stifte 5 und 6 an den Enden der verbundenen Zylinderblöcke 1 und 2 fixiert, so daß beide Ventilplatten 3 und 4 in bezug auf die Zylinderblöcke 1 und 2 nicht gedreht werden können.

Eine axiale Antriebswelle 7 erstreckt sich durch die Mitte der verbundenen Zylinderblöcke 1 und 2 und wird drehbar durch Lager 8 und 9 mit konischen Rollen gelagert. Diese La­ ger sind in den vorstehend erwähnten Lageraufnahmebohrungen 3a und 4a der vorderen und hinteren Ventilplatte 3 und 4 an­ geordnet. Die Lager 8 und 9 mit den konischen Rollen sind mit Außenringen 8a und 9a, Innenringen 8b und 9b und einer Vielzahl von konischen Rollen 8c und 9c versehen und können sowohl radiale Kräfte als auch Axialkräfte aufnehmen.

Eine Taumelscheibe 10 ist fest an der Antriebswelle 7 mon­ tiert, so daß sie zusammen mit der Antriebswelle 7 in einer Taumelscheibenkammer r 11, die axial mittig in den verbundenen Zylinderblöcken 1 und 2 ausgebildet ist, gedreht wird. Die Zylinderblöcke 1 und 2 sind ferner mit Gaseinlaßöffnungen 12 versehen, die im axial mittigen Abschnitt der Zylinderblöcke 1 und 2 ausgebildet sind, so daß sie mit der Schrägscheiben­ kammer 11 kommunizieren, und die Gaseinlaßöffnung 12 wird an ein Gaseinlaßrohr eines äußeren Kältekreises angeschlossen, wenn der der Kompressor in das Kältesystem eingebaut wird.

Der vordere Zylinderblock 1 ist mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 13 versehen, während der hintere Zylinder­ block 2 mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 14 ausge­ stattet ist. Die Zylinderbohrungen 13 und 14 sind axial aus­ gerichtet, so daß eine Vielzahl von Paare (fünf Paare bei der dargestellten Ausführungsform) ausgebildet wird. Die Vielzahl der Paare von Zylinderbohrungen 13 und 14 ist gleichwinklig um eine Drehachse der Antriebswelle 7 angeord­ net, wie in den Fig. 4 und 5 am besten gezeigt ist. Die anderen Zylinderbohrungen als die in Fig. 1 gezeigte Viel­ zahl von Zylinderbohrungen 13 und 14 sind zusätzlich zu den Fig. 4 und 5 mit Bezugszeichen 13A und 14A besonders ge­ kennzeichnet.

In jedem Paar Zylinderbohrungen 13, 14, 13A und 14A ist ein doppelköpfiger Hubkolben 15 (der Kolben in den Zylinder­ bohrungen 13A und 14A ist mit 15A bezeichnet) aufgenommen, so daß er hin- und herbewegt wird. Jeder der doppelköpfigen Kolben 15, 15A steht mittig mit beiden Seiten der Taumel­ scheibe 10 über ein Paar von halbkugelförmigen Schuhen 16 und 17 in Eingriff. Wenn die Taumelscheibe 10 daher zusammen mit der Antriebswelle 3 gedreht wird, werden die Kolben 15, 15A in den entsprechenden Zylinderbohrungen 13, 14, 13A und 14A axial hin- und herbewegt.

Ein vorderes Gehäuse 18 ist luftdicht an der Außenfläche der vorderen Ventilplatte 3 befestigt, und ein hinteres Gehäuse 19 ist luftdicht an der Außenseite der hinteren Ventilplatte 4 fixiert.

Das vordere und hintere Gehäuse 18 und 19 sind mit einer Vielzahl von Lagervorsprüngen 18a und 19a versehen, die von entsprechenden Innenseiten beider Gehäuse 18 und 19 nach in­ nen vorstehen. Die Anordnung der Lagervorsprünge 18a und 19a ist am besten in den Fig. 6 und 7 dargestellt.

Die Lagervorsprünge 18a des vorderen Gehäuses 18 lagern den Außenring 8a des vorderen Rollenlagers 8 axial über eine ringförmige Blattfeder 20, die auf den Außenring 8a des La­ gers 8 eine Vorbelastung aufbringt. Die Lagervorsprünge 19a des hinteren Gehäuses 19 stehen in direktem Eingriff mit dem Außenring 9a des hinteren Rollenlagers 9.

Die Innenringe 8b und 9b der Rollenlager 8 und 9 sind gegen Schultern von ringförmigen erhabenen Abschnitten 7a und 7b der Antriebswelle 7 gelagert.

Der vordere Zylinderblock 1, die vordere Ventilplatte 3 und das vordere Gehäuse 18 sind über Schraubenbolzen 21 fest miteinander verbunden. Wenn die Schraubenbolzen 21 einge­ schraubt werden, wird die Blattfeder 20 gebogen und bringt auf diese Weise eine Vorbelastung auf das vordere Rollenla­ ger 8 auf. Diese Vorbelastung wird über die Antriebswelle 7 auf das hintere Rollenlager 9 übertragen. Die Antriebswelle 7 wird somit durch die Lagerung der beiden Rollenlager 8 und 9 mit konischen Rollen auf stabile Weise gedreht.

Der vordere und hintere Zylinderblock 1 und 2, die hintere Ventilplatte 4 und das hintere Gehäuse 19 sind über lange Schraubenbolzen 22 fest miteinander verbunden. Somit bilden der vordere und hintere Zylinderblock 1 und 2, die vordere und hintere Ventilplatte 3 und 4 und das vordere und hintere Gehäuse 12 und 19 das Gehäuse des Kompressors.

Das vordere und hintere Gehäuse 18 und 19 des Kompressorge­ häuses sind innen mit Auslaßkammern 23 und 24 versehen. Die Auslaßkammern 23 und 24 stehen in Strömungsmittelverbindung mit Kompressionskammern Pa und Pb, die in entsprechenden Paaren von Zylinderbohrungen 13 und 14, 13A und 14A ausge­ bildet sind, und zwar über Auslaßöffnungen 30 und 40, welche in der vorderen und hinteren Ventilplatte 3 und 4 vorgesehen sind. Die Kompressionskammern Pa und Pb eines jeden Paares von Zylinderbohrungen 13 und 14, d. h. 13A und 14A, werden durch den doppelköpfigen Kolben 15, d. h. 15A (Fig. 1), als Kammern mit veränderlichem Volumen in den Zylinderbohrungen 13A und 14A ausgebildet und sind axial ausgerichtet zu den Auslaßöffnungen 3c und 4c. Daher sind bei der ersten Aus­ führungsform der Fig. 1 bis 7 fünf vordere und fünf hin­ tere Auslaßöffnungen 3c und 4c in der vorderen und hinteren Ventilplatte 3 und 4 ausgebildet. Diese Auslaßöffnungen 3c und 4c werden durch klappenförmige Auslaßventile 31 und 32 geschlossen, die durch den hohen Druck des komprimierten Kältemittelgases im letzten Stadium der Kompression des Gases durch die doppelköpfigen Kolben 15, 15A geöffnet werden. Die Auslaßventile 31 und 32 sind durch Halter 33 und 34 ge­ stützt, die den Öffnungsgrad der Klappenauslaßventile 31 und 32 festlegen. Die Auslaßventile 31 und 32 und die Halter 33 und 34 sind durch Schraubenbolzen 35 und 36 (Fig. 6 und 7) an der vorderen und hinteren Ventilplatte 3 und 4 be­ festigt. Wie in Fig. 1 gezeigt, steht die vordere Auslaß­ kammer 23 über eine im vorderen Gehäuse 18 ausgebildete Aus­ laßöffnung 25 mit dem äußeren Kältekreis in Verbindung.

Das mit der Bezugszahl 26 bezeichnete Element ist eine Lip­ pendichtung, die um einen Vorderabschnitt der Antriebswelle 7 herum angeordnet ist, um zu verhindern, daß komprimiertes Kältemittelgas aus der Auslaßkammer 23 zur Außenseite des Kompressors hin leckt.

Ein Paar von drehbaren Ventilelementen oder Drehventilele­ menten 27 und 28 ist an den ringförmigen erhabenen Abschnit­ ten 7a und 7b der Antriebswelle 7 montiert, so daß sie sich zusammen mit der Antriebswelle 7 innerhalb der Ventilauf­ nahmekammern 1a und 2a in der in den Fig. 4 und 5 gezeig­ ten Richtung Q drehen. Die Drehventilelemente 27 und 28 kön­ nen sich ferner auf der Antriebswelle 7 in axialer Richtung geringfügig bewegen.

Dichtungsringe 39 und 40 sind zwischen den mittleren Innen­ bohrungen 27f und 28f der entsprechenden Drehventilelemente 27 und 28 und dem Außenumfang der erhabenen Abschnitte 7a und 7b der Antriebswelle 7 angeordnet, um einen luftdichten Zustand dazwischen herzustellen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Ventilaufnahmekammer 1a des vorderen Zylinderblocks 1 als axial geneigte oder ko­ nische Bohrung ausgebildet, die eine zylindrische Innenwand aufweist, welche axial vom linken Ende des Zylinderblocks 1 zum Mittelpunkt des Kompressorgehäuses hin konvergiert. Die Ventilaufnahmekammer 2a des hinteren Zylinderblocks 2 be­ sitzt eine entsprechende Konstruktion wie die vorstehend er­ wähnte Ventilaufnahmekammer 1a.

Die Drehventilelemente 27 und 2B sind mit konischen Außenum­ fängen 27c und 28c versehen, die auf komplementäre Weise in die konvergierenden Innenwände der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a gepaßt werden können. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist eines der Drehventilelemente 27 und 28, d. h. das Drehventil­ element 27, derart angeordnet, daß ein Ende 27a eines Ab­ schnittes mit großem Durchmesser zur vorderen Auslaßkammer 23 hin gerichtet ist, während ein Ende 27b eines Abschnittes mit kleinem Durchmesser zur Taumelscheibenkammer 11 hin ge­ richtet ist. Es versteht sich, daß das Drehventilelement 28 entsprechend angeordnet ist. Somit ist ein Ende 28a eines Abschnittes mit großem Durchmesser des Ventilelementes 28 zur hinteren Auslaßkammer 24 hin gerichtet, während ein Ende 28b eines Abschnittes mit kleinem Durchmesser des Ventilele­ mentes 28 zur Taumelscheibenkammer 11 hin gerichtet ist.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die Drehventilelemente 27 und 28 mit Ansaugkanälen 29 und 30 versehen, die Einlässe 29a und 30a habe, welche sich zu den Enden 27b und 28b mit kleinem Durchmesser hin öffnen, und Auslasse 29b und 30b, die sich zu den konischen Außenumfängen 27c und 28c hin öffnen.

Fig. 3 zeigt ein Paar von Schmierkanälen 77d, die im ko­ nischen Außenumfang 27c des Drehventilelementes 27, das einen Endabschnitt 27a mit großem Durchmesser und einen Endabschnitt 27b mit kleinem Durchmesser aufweist, ausgebil­ det sind. Jeder Schmierkanal 27d ist schräg ausgebildet und erstreckt sich von jedem Ende des Ansaugkanales 30 in der Drehrichtung des Drehventilelementes 27 zum Endabschnitt 27a mit großem Durchmesser und zum Endabschnitt 27b mit kleinem Durchmesser hin nach außen. Die Kanäle 77d enden, bevor sie die Endabschnitte 27a und 27b mit großem und kleinem Durch­ messer erreichen.

Wie man den Fig. 1, 2 und 3 entnehmen kann, dreht sich das Drehventilelement 27, und das am Innenumfang der Auf­ nahme 1a haftende Schmieröl wird vom äußeren Randabschnitt einer hinteren Endfläche 29c auf der hinteren Endfläche 29c des Ansaugkanales 29 und im Ansaugkanal 29 gesammelt. Das im Ansaugkanal 29 gesammelte Schmieröl wird in ausreichender Weise über Schmierkanäle 77d zu nahezu dem gesamten Umfang 27c des Drehventilelementes 27 und zum Innenumfang der Auf­ nahmekammer 1a, mit der der Außenumfang 27c kontinuierlich in Gleitkontakt steht, geführt. Daher wird bei dieser Kon­ struktion das Schmiermittel zum Drehventilelement 27 in wirksamer Weise herausgeführt.

Wie man dem weiteren Fig. 3 entnehmen kann, ist ent­ sprechend dem Drehventilelement 27 ein Paar von Schmierkanä­ len 78d auch in einem konischen Außenumfang 28c des Drehven­ tilelementes 28 ausgebildet. Jeder der Kanäle 78d erstreckt sich von jedem Ende des Ansaugkanales 29 in Richtung der Drehung des Drehventilelementes 28 zu einem Endabschnitt 28a mit großem Durchmesser und einem Endabschnitt 28b mit klei­ nem Durchmesser nach außen. Das Schmieröl wird über den Schmierkanal 78d in ausreichender Weise zwischen dem Außenumfang 28c des Drehventilelementes 28 und dem Innenum­ fang der Aufnahmekammer 2a geführt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Innenwand der Aufnahmekammer 1a mit Ansaugöffnungen 1b versehen, deren Zahl mit der Zahl der Zylinderbohrungen 13 und 13A identisch ist. Die Ansaug­ öffnungen 1b sind gleichwinklig angeordnet, so daß sich eine der Ansaugöffnungen 1b in Richtung auf eine der Zylinderboh­ rungen 13 und 13A öffnet. Auf diese Weise können ent­ sprechende Ansaugöffnungen 1b nacheinander mit einem Auslaß 29b des Ansaugkanales 29 in Verbindung gebracht werden, so daß jede Zylinderbohrung 13 und 13A nacheinander in Abhän­ gigkeit von der Drehung des Drehventilelementes 27 mit einer Taumelscheibenkammer 11 in Verbindung gebracht werden kann.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist in entsprechender weise die In­ nenwand der Aufnahmekammer 2a mit Ansaugöffnungen 2b ver­ sehen, deren Zahl mit der Zahl der Zylinderbohrungen 14 und 14A identisch ist. Die Ansaugöffnungen 2b sind gleichwinklig angeordnet, so daß sich eine der Ansaugöffnungen 2b in Rich­ tung auf eine der Zylinderbohrungen 14 und 14A öffnet. Auf diese Weise können entsprechende Ansaugöffnungen 2b nachein­ ander mit einem Auslaß 30b des Ansaugkanales 30 in Verbin­ dung gebracht werden, so daß jede Zylinderbohrung 14 und 14A nacheinander in Abhängigkeit von der Drehung des Drehventil­ elementes 28 mit der Schrägscheibenkammer 11 in Verbindung gebracht werden kann.

Wie die Fig. 1, 4 und 5 zeigen, wird einer aus der Viel­ zahl der doppelköpfigen Hubkolben 15, d. h. der Kolben 15A, in eine Position bewegt, die seinem oberen Totpunkt in bezug auf die Zylinderbohrung 13A und dem unteren Totpunkt in be­ zug auf die Zylinderbohrung 14A entspricht. Wenn der doppel­ köpfige Kolben 15A hin- und herbewegt worden ist und sich vom gezeigten oberen Totpunkt in Richtung auf seinen unteren Totpunkt bewegt und dadurch den Ansaughub für die Zylinder­ bohrung 13A durchführt, wird der Ansaugkanal 29 mit der Kom­ pressionskammer Pa der Zylinderbohrung 13A in Verbindung ge­ bracht. Daher wird das Kältemittelgas vor der Kompression in der Taumelscheibenkammer 11 durch den Ansaugkanal 29 in die Kompressionskammer Pa der Zylinderbohrung 13A gezogen.

Während der doppelköpfige Hubkolben 15A seinen Ansaughub in bezug auf die Zylinderbohrung 13A durchführt, führt der gleiche Kolben 15A seinen Ausstoßhub in der Zylinderbohrung 14A durch, indem er sich vom unteren Totpunkt bis zum oberen Totpunkt innerhalb der Zylinderbohrung 14A bewegt. Während des Ausstoßhubes des Kolbens 15A in bezug auf die Zylinder­ bohrung 14A wird die Verbindung zwischen der Kompressions­ kammer Pb der Zylinderbohrung 14A und der Taumelscheibenkam­ mer 11 durch den Ansaugkanal 30 abgesperrt. Daher bewegt das komprimierte Kältemittelgas in der Kompressionskammer Pb der Zylinderbohrung 14A das Auslaßventil 32 in seine Öffnungs­ stellung, so daß es über die Auslaßöffnung 4c in die Auslaß­ kammer 24 abgegeben wird.

Der vorstehend beschriebene Ansaug- und Ausstoßvorgang des Kältemittelgases, der vom doppelköpfigen Kolben 15A in Zu­ sammenwirkung mit den Drehventilelementen 27 und 28 für das Paar der Zylinderbohrungen 13A und 14A durchgeführt wird, wird von den anderen doppelköpfigen Hubkolben 15 für die Kompressionskammern P der anderen Paare der Zylinderbohrun­ gen 13 und 14 in Zusammenwirkung mit den Drehventilelementen 27 und 28 in identischer Weise durchgeführt.

Die Antriebswelle 7, die ein Ende (ein vorderes Ende) auf­ weist, das vom vorderen Gehäuse 18 nach vorne vorsteht, be­ sitzt ein anderes Ende (ein hinteres Ende), das in die hin­ tere Auslaßkammer 24 des hinteren Gehäuses 19 vorsteht. Die Antriebswelle 7 ist mittig mit einem axialen Auslaßkanal 37 versehen, der sich zur Auslaßkammer 24 hin öffnet. Der axiale Auslaßkanal 37 erstreckt sich mittig in Richtung auf das Vorderende und steht mit der Vorderseitenauslaßkammer 23 über Verbindungsöffnungen 38 in Verbindung. Mit anderen Wor­ ten, die vordere und hintere Auslaßkammer 23 und 24 stehen über den Auslaßkanal 37 und die Verbindungsöffnungen 38 mit­ einander in Verbindung. Folglich strömt das in die Auslaß­ kammer 24 ausgestoßene komprimierte Kältemittelgas in kon­ stanter Weise in die Auslaßkammer 23.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Drohventilelemente 27 und 28, die sich mit der Antriebswelle 7 drehen, in der Lage sind, die Vielzahl der Paare der Zylinderbohrungen 13, 14, 13A und 14A mit dem Kältemittelgas vor der Kompression zu versorgen, ohne daß die vorstehend erwähnten Probleme der herkömmlichen Klappenansaugventile auftreten. Insbesondere können die Probleme in bezug auf eine Verzögerung der Öffnung der Klappenansaugventile, die durch das an den Ventilen haftende Schmieröl verursacht wer­ den, und eines unzureichenden Ansauggrades des Kältemittel­ gases infolge der Elastizität der Klappenventile durch die Drehventilelemente 27 und 28 überwunden werden. Diese Dreh­ ventile 27 und 28 können bewirken, daß das Kältemittelgas vor der Kompression sofort in die Kompressionskammern Pa und Pb strömt, sobald das Druckniveau in den Kompressionskammern Pa und Pb in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung der doppelköpfigen Kolben 15 unter dem Niveau in der Taumel­ scheibenkammer 11 liegt. Daher kann der Hubkalben-Kältemit­ telkompressor gemäß der ersten Ausführungsform, der mit den Drehventilelementen 27 und 28 versehen ist, im Vergleich zu dem herkömmlichen Kompressor, der mit den Klappenansaugven­ tilen ausgestattet ist, einen erhöhten volumetrischen Kom­ pressionswirkungsgrad erzielen.

Da des weiteren das Kältemittelgas vor der Koinpression in der Taumelscheibenkammer 11 in die Kompressionskammern P (Pa und Pb) in entsprechenden Paaren von Zylinderbohrungen 13, 14, 13A und 14A durch die Ansaugkanäle 29 und 30 der Dreh­ ventilelemente 27 und 28 gebogen wird, müssen der vordere und hintere Zylinderblock 1 und 2 keine Ansaugkanäle aufwei­ sen, wie dies bei den Zylinderblöcken des herkömmlichen Hub­ kolbenkompressors der Fall ist. Da ferner das komprimierte Kältemittelgas in der hinteren Auslaßkammer 24 des Kompres­ sors der vorliegenden Ausführungsform über den axialen Aus­ laßkanal 37 der Antriebswelle 7 in der vorderen Auslaßkammer 22 gesammelt wird und über die Auslaßöffnung 25 dem äußeren Kältekreis zugeführt wird, müssen der vordere und hintere Zylinderblock 1 und 2 keine Auslaßkanäle aufweisen.

Durch den vorstehend erwähnten Wegfall der Ansaug- und Aus­ laßkanäle aus dem vorderen und hinteren Zylinderblock 1 und 2 kann der Winkelabstand zwischen den beiden in Umfangsrich­ tung benachbarten Zylinderbohrungen der Vielzahl der Paare von Zylinderbohrungen 13 und 14 im vorderen und hinteren Zylinderblock 1 und 2 verkleinert werden. Es ist somit mög­ lich, den Durchmesser eines Kreises, entlang dem die Zylin­ derbohrungen angeordnet sind, zu reduzieren, ohne den Bohrungsdurchmesser der entsprechenden Zylinderbohrungen 13, 14, 13A und 14A herabzusetzen. Folglich kann der Durchmesser der Zylinderblöcke 1 und 2 reduziert werden, was zu einer Herabsetzung des Durchmessers und des Gewichtes des gesamten Kompressors führt.

Des weiteren kann bei dem Kompressor der ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung das Kältemittelgas vor der Kompression rasch in die Kompressionskammer Pa und Pb des Paares 13A und 14A gezogen werden, sobald das Druckniveau in den Kompressionskammern geringer wird als das in der Taumel­ scheibenkammer 11 während der Hin- und Herbewegung der dop­ pelköpfigen Hubkolben 15, 15A über die im Vergleich zum her­ kömmlichen Kompressor kürzeren Ansaugkanäle 29 und 30 der Drehventilelemente 27 und 28. Daher kann der Stromungswider­ stand, dem das Kältemittelgas vor der Kompression während des Ansaugvorganges ausgesetzt ist, gering sein. Somit kön­ nen Druckverluste während des Ansaugens des Kältemittelgases merklich reduziert werden, was zu einer Verbesserung des Kompressionswirkungsgrades des Kompressors führt.

Da des weiteren die Drehventilelemente 27 und 28 mit den ko­ nischen Außenumfängen 27c und 28c versehen sind, die in en­ gen Kontakt mit den schrägen Innenwänden der Ventilaufnahme­ kammern 1a und 2a treten können, leckt das unter hohem Druck stehende Kältemittelgas nicht aus den Auslaßkammern 23 und 24 zur Taumelscheibenkammer 11 hin zwischen den konischen Außenumfängen 27c und 28c und den Innenwänden der Ventilauf­ nahmekammern 1a und 2a hindurch, während der Kompressor ar­ beitet. Mit anderen Worten, die Enden 27a und 28a mit großem Durchmesser der Drehventilelemente 27 und 28 sind den Aus­ laßkammern 23 und 24 ausgesetzt, d. h. Bereichen, in denen ein hoher Druck des komprimierten Kältemittelgases vor­ herrscht, während die Enden 27b und 28b mit kleinem Durch­ messer der Drehventilelemente 27 und 28 direkt der Taumel­ scheibenkammer 11 ausgesetzt sind, in der ein niedriger Druck des Kältemittelgases vor der Kompression vorherrscht. Daher werden beide Drehventilelemente 27 und 28, die sich in den Ventilaufnahmekammern 1a und 2a drehen, in konstanter Weise in entsprechende Positionen gedrückt, in denen sich ihre konischen Außenumfänge 27c und 28c in luftdichtem Kon­ takt mit den konischen Innenwänden der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a während des Betriebes des Kompressors befinden. Somit tritt kein Lecken des komprimierten Kältemittelgases zwischen den konischen Außenumfängen 27c und 28c und den In­ nenwänden der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a auf.

Die Dichtungsringe 39 und 40 können verhindern, daß das kom­ primierte Kältemittelgas zwischen den Drehventilelementen 27 und 28 und der Antriebswelle 7 durchleckt. In diesem Stadium drehen sich die Drehventilelemente 27 und 28 und die An­ triebswelle 7 immer zusammen, so daß daher die Dichtungs­ ringe 39 und 40 nicht relativ zu den Ventilelementen 27 und 28 und der Antriebswelle 7 gedreht werden. Somit tritt kein Abrieb der Dichtungsringe 39 und 40 auf.

Aus dem vorhergehenden wird deutlich, daß der volumetrische Wirkungsgrad in bezug auf die Kompression des Kältemittel­ gases, die von dem Kompressor der Fig. 1 bis 7 durchge­ führt wird, verbessert werden kann, da die Drehventilele­ mente 27 und 28 in vollständiger Weise ein Lecken des kom­ primierten Gases aus den Hochdruckbereichen, d. h. dem Aus­ laßkammern 23 und 24, in Richtung auf den Niederdruckbe­ reich, d. h. die Taumelscheibenkammer 11, verhindern können.

Es wird ferner deutlich, daß die Montage der Drehventilele­ mente einfacher durchgeführt werden kann als im Fall der herkömmlichen Klappenventile, wodurch insgesamt die Montage des gesamten Kompressors vereinfacht wird, da die Drehven­ tilelemente 27 und 28 in den Kompressor nur dadurch einge­ baut werden, daß die Elemente auf die erhabenen Abschnitte 7a und 7b der Antriebswelle 7 gesetzt werden.

Darüber hinaus werden die mit den konischen Außenumfängen 27c und 28c versehenen Drehventilelemente 27 und 28 in kon­ stanter Weise in luftdichtem Kontakt mit den Ventilaufnahme­ kammern 1a und 2a, die mit den komplementär ausgebildeten konischen Innenwänden versehen sind, gehalten, indem die Differenz zwischen den Drücken des komprimierten Kältemit­ telgases und dem Kältemittelgas vor der Kompression ausge­ nutzt wird. Selbst wenn daher die konischen Außenumfänge 27c und 28c und die komplementären konischen Innenwände der Ven­ tilaufnahmekammern während einer langen Betriebsdauer des Kompressors durch Reibung verschlissen sind, wird der luft­ dichte Kontakt zwischen den konischen Außenumfängen 27c und 28c der Ventilelemente 27 und 28 sowie den konischen Innen­ wänden der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a nicht verändert. Der unveränderte luftdichte Kontakt zwischen den beiden Ven­ tilelementen und den entsprechenden Kammern kann selbst dann erreicht werden, wenn sich der lineare Ausdehnungskoef­ fizient der Ventilelemente 27 und 28 von dem der Zylinder­ blöcke 1 und 2 unterscheidet. Somit können die Drehventil­ elemente 27 und 28 eine Strömungsmittelisolierung der Hoch­ druckauslaßkammern 23 und 24 gegenüber der Niederdrucktau­ melscheibenkammer garantieren. Eine Änderung der Temperatur innerhalb des Kompressors wirkt sich nicht nachteilig auf die luftdichte Abdichtungsfunktion der Drehventilelemente 27 und 28 aus. Schließlich können die Drehventilelemente 27 und 28 aus diversen bekannten Kunststoffmaterialien hergestellt sein.

Da bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion dieser Aus­ führungsform die Schmiermittelkanäle 77d und 78d in den Drehventilelementen 27 und 28 ausgebildet sind, wird das Schmieröl in ausreichender Weise den Umfängen 27c und 28c von beiden Drehventilelementen 27 und 28 durch die Schmier­ mittelkanäle 77d und 78d zugeführt, und zwar selbst dann, wenn beide Drehventilelemente 27 und 28 kontinuierlich gegen die Aufnahmekammern 1a und 2a gepreßt werden. Daher wird eine ausreichende Schmierung der Umfange 27c und 28c ge­ sichert, 60 daß der Verschleiß der Drehventilelemente in signifikanter Weise minimiert werden kann.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der es sich bei dem Hubkolben- Kältemittelkompressor um einen Taumelscheiben-Kältemittel­ kompressor mit veränderlicher Verdrängung handelt, der eine Vielzahl von Hubkolben besitzt.

Gemäß Fig. 8 umfaßt der Kompressor ein Kompressorgehäuse, das durch einen Zylinderblock 41 und ein vorderes und hin­ teres Gehäuse 42 und 43 gebildet wird, sowie eine axiale An­ triebswelle 44, die durch konische Rollen aufweisende Lager 56A und 56s, welche im Zylinderblock 41 und im vorderen Ge­ häuse 42 des Kompressorgehäuses montiert sind, drehbar gela­ gert ist.

Ein fest an der Antriebswelle 44 montiertes Drehlagerelement 45 ist über einen Arm 45a mit einem drehbaren Antriebsele­ ment 46 verbunden. Der Arm weist ein längliches Durchgangs­ loch 45b auf, in das ein Stift 47, der vom drehbaren An­ triebselement 46 gehalten wird, beweglich eingreift. Das drehbare Antriebselement 46 ist in geneigter Weise schwenk­ bar an Drehzapfen 48a gelagert, die seitlich von einer Führungshülse 48 vorstehen, die so an der Antriebswelle 44 montiert ist, daß sie axial gleitbar ist. Das drehbare An­ triebselement 46 lagert eine nicht drehbare Taumelscheibe 49 über ein Axialdrucklager und ein ringförmiges Gleitlager, das an einem zylindrischen Flanschabschnitt des Antriebsele­ mentes 46 angebracht ist.

Die Taumelscheibe 49 ist mit einer Vielzahl von Hubkolben 50, 50A, 50B mit einem einzigen Kopf verbunden, die in einer entsprechenden Zahl von Zylinderbohrungen 41a (6 Bohrungen bei der dargestellten Ausführungsform) über entsprechende Verbindungsstangen 50a angeordnet sind.

Die Drehung der Antriebswelle 44 wird in eine Taumelbewegung der Taumelscheibe 49 um die Drehzapfen 48a über die Drehla­ ger- und Antriebselemente 45 und 46 umgewandelt. Somit be­ wirkt die Taumelbewegung der Taumelscheibe 49 eine Hin- und Herbewegung der Vielzahl der mit einem Kopf versehenen Kol­ ben 50, 50A, 50B in den entsprechenden Zylinderbohrungen 41a.

Eine Ventilplatte 51, eine Ventilformplatte 52 und eine Hal­ teplatte 53a sind zwischen dem hinteren Ende des Zylinder­ blocks 41 und dem hinteren Gehäuse 43 in einem fest mitein­ ander verbundenen Zustand angeordnet. Im hinteren Gehäuse 43 ist eine winklig verlaufende Auslaßkammer 43a vorgesehen, die in Strömungsmittelverbindung mit Kompressionskammern P, P1, P steht, welche in entsprechenden Zylinderbohrungen 41a angeordnet sind, und zwar über Auslaßöffnungen 51a, die in der Ventilplatte 51 vorgesehen sind. Reed-Auslaßventile 52a, die in der Ventilformplatte 52 ausgebildet sind, sind so an­ geordnet, daß sie die Auslaßöffnungen 52a an deren der Aus­ laßkammer 43a gegenüberliegenden Seite öffenbar schließen. Die Halteplatte 53a dient zur Festlegung des Öffnungsgrades der Reed-Auslaßventile 52a.

Das vorstehend beschriebene Kompressorgehäuse besitzt eine Ventilaufnahmekammer Rc, die durch zwei aneinander stoßende bohrungsähnliche Kammern 41b und 43b gebildet ist. Die erst­ genannte Kammer 41b ist mittig im hinteren Endabschnitt des Zylinderblocks 41 ausgebildet, während die zuletzt genannte Kammer 43b mittig im Endabschnitt des hinteren Gehäuse 43 ausgebildet ist. Ein hinteres Ende 44a der Antriebswelle 44 steht in die Kammer 41b der Ventilaufnahmekammer Rc vor.

Die Ventilaufnahmekammer Rc ist allgemein als axial konver­ gierende konische Kammer ausgebildet, die einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser am hintersten Ende der Kammer 43b und einen Abschnitt mit großem Durchmesser am vordersten Ende der Kammer 41b aufweist. Innerhalb der Ventilaufahme­ kammer Rc ist ein Drehventilelement 54 angeordnet, das einen konischen Außenumfang 54c aufweist, der komplementär zu ei­ ner inneren konischen Wand der Ventilaufnahmekammer Rc aus­ gebildet ist.

Wie deutlich in Fig. 8 gezeigt ist, liegt ein hintere Ende 54a mit kleinem Durchmesser des Drehventilelementes 54 dem hintersten Ende der konischen Kammer 43b über einen kleinen Abstand dazwischen gegenüber. Ein Ende 54b mit großem Durch­ messer des Drehventilelementes 54 ist mit dem hinteren Ende 44a der Antriebswelle 44 über ein Kopplungselement 55 ver­ bunden, das in einem mittigen Loch des Endes 54b mit großem Durchmesser angeordnet ist. Das hintere Ende 44a der An­ triebswelle 44 ist nicht drehbar, jedoch axial gleitfähig im Kopplungselement 55 angeordnet. Das Drehventilelement 54 ist mit einem hohlraumähnlichen Ansaugkanal 57 versehen, der einen Einlaß 57a aufweist, welcher im Ende 54a mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, das in der Kammer 43b des hin­ teren Gehäuses 43 angeordnet ist, sowie einen Auslaß 57b, der im konischen Außenumfang 54c an einer Stelle benachbart zum Ende 54b mit großem Durchmesser ausgebildet ist. Der Einlaß 57a des Ansaugkanales 57 steht mit einer Einlaßöff­ nung 43c des hinteren Gehäuses 43 in Verbindung, der zur Einführung von Kältemittelgas von einem äußeren Kältekreis dient. Die Einlaßöffnung 43c in der Form einer Axialbohrung ist in der Mitte des hinteren Gehäuses 42 ausgebildet, so daß sie an die Kammer 43b der Ventilaufnahmekammer Re stößt. Somit wird das vom äußeren Kältekreis zurückkehrende Kälte­ mittelgas in konstanter Weise in die Ansaugkammer 57 des Drehventilelementes 54 geführt. Der Auslaß 57b des Ansaugka­ nales 57 hat die Form einer Umfangsöffnung, wie am besten in Fig. 10 dargestellt ist.

Eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 41c, deren Zahl mit der der Zylinderbohrungen 41a identisch ist, ist im Zylinder­ block 41 vorgesehen, so daß sie in gleichen Winkelabständen um die Kammer 41b der Ventilaufnahmekammer Rc herum angeord­ net sind. Jede Ansaugöffnung 41c erstreckt sich in Radial­ richtung und besitzt ein inneres Ende, das sich in die In­ nenwand der Ventilaufnahmekammer Rc öffnet und zyklisch mit dem Ansaugkanal 57 über den Umfangsauslaß 57b in Verbindung gebracht werden kann.

Gemäß den Fig. 8 und 9 wird der Kolben 50a in eine Posi­ tion bewegt, die einem oberen Totpunkt in der entsprechenden Zylinderbohrung 41a entspricht, und der um 180° vom Kolben 50A beabstandete Kolben 50B wird in eine Position bewegt, die einem unteren Totpunkt in der entsprechenden Zylinder­ bohrung 41a entspricht. Wenn das Kältemittelgas in die Kom­ pressionskammern P, P1, P2 gezogen wird, wird es in den ent­ sprechenden Zylinderbohrungen 41a durch die Kolben 50, 50A, 50B während des Kompressionshubes der Kolben, die sich vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegen, komprimiert. Das komprimierte Kältemittelgas wird von den Kompressions­ kammern P, P1, P2 im letzten Stadium des Kompressionshubes der entsprechenden Hubkolben 50, 50A, 50B zur Auslaßkammer 43A des hinteren Gehäuses 43 abgegeben.

Wie bekannt, ändert sich bei dem Taumelscheiben-Kältemittel­ kompressor mit veränderlicher Verdrängung die Größe des Hu­ bes der entsprechenden Kolben 50, 50A, 50B in Abhängigkeit von der Änderung der Druckdifferenz zwischen dem in der Kur­ belkammer 42a des vorderen Gehäuses 42 vorherrschenden Druck und dem in der Auslaßkammer 43a des hinteren Gehäuses 43 vorherrschenden Druck. Die Änderung des Hubes der entsprechenden Kolben 50, 50A, 50B bewirkt eine Änderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 49 relativ zu einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle 44 verläuft, so daß daher die Verdrängung des Kompressors verändert wird. Wenn das Druckniveau in der Kurbelkammer 42a gesteuert wird, kann die Änderung der vorstehend erwähnten Verdrängung des Kompressors in eingestellter Weise verändert werden, und die Steuerung des Druckniveaus in der Kurbelkammer 42a kann er­ reicht werden, indem ein Kältemittelgas unter hohem Druck in die Kurbelkammer 42a geführt und das Kältemittelgas aus der Kurbelkammer 42a zu einem Ansaugdruckbereich hin, d. h. einem Bereich, der über einen bekannten Verdrängungssteuerventil­ mechanismus (nicht in den Fig. 8 bis 10 gezeigt) direkt in Verbindung steht, in geeigneter Weise evakuiert wird.

Die Kurbelkammer 42a des vorderen Gehäuses 42 wird konstant auf einem Druckniveau gehalten, das höher ist als das im An­ saugdruckbereich.

Während des Betriebes des Kompressors wirkt der in der Kur­ belkammer 42a vorherrschende Druck auf das Ende 54b mit großem Durchmesser des Drehventilelementes 54, und der in der Einlaßöffnung 43c vorherrschende Druck wirkt auf das Ende 54a mit kleinem Durchmesser des gleichen Elementes 54. Daher wird das Drehventilelement 54, das in der Ventilauf­ nahmekammer Rc rotiert, axial gepreßt und in der Ventilauf­ nahmekammer Rc zum hinteren Ende des Kompressorgehäuses hin bewegt. Somit wird der konische Außenumfang 54c des Drehven­ tilelementes 54 gegen die konische Innenwand der Ventilauf­ nahmekammer Rc, d. h. die konische Innenwand der Kammern 41b und 43b, gepreßt. Daher tritt kein Lecken des Kältemittel­ gases aus der Hochdruckkurbelkammer 42a zur Niederdruckein­ laßöffnung 43c auf.

Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Paar von Schmiermittelkanä­ len 84d im Außenumfang 54c des Drehventiles 54 ausgebildet, und zwar in entsprechender Weise wie die ersten Schmiermit­ telkanäle 77d der ersten Ausführungsform. Die Schmiermit­ telkanäle 84d sind geneigt, und einer der Kanäle 84d er­ streckt sich in Drehrichtung von der Endfläche 57c des Aus­ lasses 57b des Ansaugkanales 57 bis zum Endabschnitt 54b mit großem Durchmesser, während sich der andere bis zum Endab­ schnitt 54a mit kleinem Durchmesser des Drehventilelementes 54 erstreckt. Somit wird bei dieser Ausführungsform das Schmieröl in ausreichender Weise zwischen den Umfang des Drehventilelementes 54 und die Innenwände der Aufnahmekammer 41b und 43b über die Schmiermittelkanäle 84d wie bei der ersten Ausführungsform gefährt. Daher kann sich das Drehven­ tilelement 54 auf glatte Weise drehen, und ein Verschleiß des Ventils 54 sowie der Innenwände der Kammern 41b und 43b kann in signifikanter Weise minimiert werden.

Es wird nachfolgend die dritte Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung in Verbindung mit Fig. 11 beschrieben. Hierbei sind Elemente und Teile, die im wesentlichen denen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Be­ zugsziffern und Buchstaben versehen, die bei der ersten Aus­ führungsform verwendet wurden.

Gemäß Fig. 11 ist der Hubkolben-Kältemittelkompressor als Taumelscheibenkompressor ausgebildet, der einen Innenaufbau besitzt, der im wesentlichen dem des Kompressors der Fig. 1 entspricht. Somit ist der Kompressor der dritten Aus­ führungsform mit einer Vielzahl von doppelköpfigen Hubkolben 15A, einer entsprechenden Zahl von Paaren von vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 13A, 14A zur Aufnahme der doppel­ köpfigen Kolben 15A und einer Taumelscheibe 10 versehen, die an einer drehbaren Antriebswelle 7 montiert ist, so daß sie in einer Taumelscheibenkammer 11 gedreht werden kann, die Kältemittelgas aufnimmt, welches von einem äußeren Kälte­ kreis über eine Einlaßöffnung 12 eingeführt wird. Der Kom­ pressor ist ferner mit einem Paar aus einem vorderen und ei­ nem hinteren Drehventilelement 58 und 59 mit konischen Außenumfängen 58c und 59c versehen. Die Drehventilelemente 59 und 59 sind an erhabenen Abschnitten 7a und 7b der An­ triebswelle 7 montiert, so daß sie zusammen gedreht werden können, und in bohrungsähnlichen Ventilaufnahmekammern 1a und 2a des vorderen und hinteren Zylinderblocks 1 und 2 an­ geordnet.

Die Ventilaufnahmekammern 1a und 2a sind jedoch mit ko­ nischen Innenwänden versehen, die axial nach außen konver­ gieren. Die Neigungsrichtung der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a ist entgegengesetzt zu der der ersten Ausführungsform der Fig. 1. Daher wirkt der Druck des Kältemittelgases, der in einem Ansaugdruckbereich, d. h. der Taumelscheibenkammer 11, vorherrscht, auf Enden 58a und 59a mit großem Durchmes­ ser der entsprechenden Drehventilelemente 58 und 59 ein, während der Druck des Kältemittelgases in der vorderen und hinteren Auslaßkammer 23 und 24 auf Enden 58b und 59b mit kleinem Durchmesser derselben einwirkt.

Bei der dritten Ausführungsform ist ein Paar von Federn 60 und 61 in die Drehventilelemente eingebaut, die die Ventil­ elemente 58 und 59 mit einem Druck beaufschlagen, der die Elemente axial nach außen drückt. Mit anderen Worten, die Federn 60 und 61 drücken in konstanter Weise beide Ventil­ elemente 58 und 59 in ihre Positionen in dichtendem Kontakt mit den Innenwänden der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a.

Die konischen Außenumfänge 58c und 59c der Drehventilele­ mente 58 und 59 sind mit Schmiermittelkanälen 58d und 59d versehen, die darin entsprechend den genuteten Schmiermit­ telkanälen 77d und 78d der Drehventilelemente 27 und 28 der ersten Ausführungsform als Nuten ausgebildet sind. Diese ersten und zweiten Schmiermittelkanäle 58d, 59d, 58e und 59e schmieren die konischen Außenumfänge 58c und 59c der Dreh­ ventilelemente 58 und 59 und die Innenwände der Ventilauf­ nahmekammern 1a und 2a mit nebelförmigem oder flüssigem Öl, das im Kältemittelgas enthalten ist, während der Funktions­ weise des Kompressors.

Jede Feder 60 und 61 ist so ausgebildet, daß sie in der Lage ist, eine elastische Kraft auszuüben, die die Druckdifferenz zwischen den auf beide Enden eines jeden Drehventilelementes 58 und 59 einwirkenden Drücken überwinden kann, so daß die Drehventilelemente 58 und 59 konstant in die Positionen ge­ drückt werden, in denen sie in Dichtungskontakt mit den In­ nenwänden der entsprechenden Ventilaufnahmekammern 1a und 2a stehen. Mit anderen Worten, die Federkraft der entsprechen­ den Federn 60 und 61 ist so vorgegeben, daß sie größer ist als die Druckdifferenz zwischen den entgegenwirkenden Drücken des Kältemittelgases, die auf die Enden 58a, 59a, 58b und 59b mit großem und kleinen Durchmesser der Drehven­ tilelemente 58 und 59 einwirken. Die Federkraft der ent­ sprechenden Federn 60 und 61 sollte jedoch so eingestellt sein, daß durch sie verhindert wird, daß die Ventilelemente 58 und 59 übermäßig stark gegen die Innenwände der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a gepreßt werden, um auf diese Weise eine glatte Drehung der Drehventilelemente 58 und 59 sicherzustellen.

Fig. 12 zeigt eine modifizierte Anordnung eines Drehventil­ elementes in der entsprechenden Ventilaufnahmekammer eines Hubkolben-Kältemittelkompressors.

Eine derartige Feder kann jedoch auch bei dem Taumelschei­ benkompressor der Fig. 8 und 9 Verwendung finden. Obwohl hier im einzelnen nur drei Ausführungsformen der vorliegen­ den Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich für den Fachmann, daß die vorliegende Erfindung auch durch viele an­ dere spezielle Ausführungsformen verkörpert werden kann, ohne vom Kern oder Rahmen der Erfindung abzuweichen. Insbe­ sondere fallen die nachfolgenden Modifikationen unter die Lehre der Erfindung:

• 1) Fig. 12 zeigt eine alternative Anordnung der ersten Ausführungsform. Ein mittlerer Abschnitt einer End­ fläche 99c eines Auslasses 99b in einem Ansaugkanal 99 steht im Auslaß 99b nach innen vor, und die Endfläche 99c ist abgewinkelt, so daß eine bergähnliche Form ent­ steht. Ein verstärkter Fluß an Schmieröl, der im An­ saugkanal 99 gesammelt wird, wird in die Schmiermittel­ fluten 97d geleitet. Die Schmiermittelnuten 97d besitzen die gleiche Form wie bei der ersten Ausführungsform. Der Auslaß 99b kann eine konische Form besitzen, dessen Breite abnimmt, wenn er sich der Endfläche 99c nähert, wie in Fig. 12 gestrichelt dargestellt. Wenn diese Konstruktion Verwendung findet, kann das Schmieröl in wirksamer Weise in den Ansaugkanal gesammelt werden.
• 2) Fig. 13 zeigt eine andere Anordnung der ersten Aus­ führungsform, die durch eine durchgezogene Linie darge­ stellt ist. Ein Paar von Schmiermittelnuten 107d ist an einem Umfang einem Drehventilelementes 107 vorgesehen, das im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Dreh­ ventilelemente 27 und 28 der ersten Ausführungsform be­ sitzt. Eine Hilfsschmiermittelnut 107e ist am Spitzen­ abschnitt von einer der Schmiermittelnuten 107d, die an der Seite der Taumelscheibenkammer angeordnet ist, aus­ gebildet. Die Hilfsschmiermittelnut 107e besitzt eine extrem enge Breite im Vergleich zu der eines überwie­ genden Teiles der Schmiermittelnuten 107d. Das Schmier­ mittelöl kann einem Umfang eines Endabschnittes 107b mit kleinem Durchmesser des Drehventilelementes 107 zu­ geführt werden. Der Umfangsbereich des Drehventilele­ mentes, dem das Schmieröl zugeführt wird, kann ver­ größert werden. Des weiteren können die Schmiermittel­ nuten 107d parallel zu einer Endfläche 109c des Ansaug­ kanales 109 ausgebildet werden. Wenn diese Konstruktion Verwendung findet, wird eine Vereinfachung des Her­ stellverfahrens erzielt.
• 3) Der Außenumfang des Drehventilelementes kann eine zylindrische Form erhalten, wobei die Achse der An­ triebswelle 7 die Mitte davon darstellt. Der Innenum­ fang der Aufnahmekammer kann so ausgebildet werden, daß er dem Außenumfang des Drehventilelementes entspricht. Wenn diese Konstruktion verwendet wird, kann der Her­ stellvorgang des Drehventilelementes vereinfacht wer­ den.

Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher lediglich beispielhaft und in keiner Weise einschränkend. Die Erfindung ist nicht auf die hier wiedergegebenen Einzel­ heiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.

Erfindungsgemäß wird somit ein Kolbenkompressor beschrieben, der eine Vielzahl von Zylinderbohrungen besitzt, in denen eine Vielzahl von Kolben hin- und herbewegt werden, um eine Ansaugung, Kompression und ein Ausstoßen von Kältemittelgas in Abhängigkeit von der Drehung einer Antriebswelle durch­ zuführen. Der Kompressor besitzt eine Gasaufnahmekammer zur Aufnahme des Kältemittelgases vor der Kompression, eine Aus­ laßkammer zur Aufnahme des komprimierten Gases und mindestens ein Drehventil, das derart an der Antriebswelle montiert ist, daß es sich zusammen mit dieser dreht. Das Drehventil besitzt einen Ansaugkanal, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Gasaufnahmekammer und jeder in den Zylinder­ bohrungen ausgebildeten Kompressionskammer herzustellen. Eine Nut ist an der äußeren Umfangswand des Drehventiles vorgesehen. Die Nut steht mit dem Auslaß des Ansaugkanales in Verbindung und erstreckt sich bis in die Nähe der gegen­ überliegenden Endabschnitte entlang der äußeren Umfangswand. Die Nut führt das Schmieröl im Kältemittelgas während der Drehung des Drehventiles zur äußeren Umfangswand des Dreh­ ventiles und der Innenwand der Kammer und zwischen diese.

Claims (11)

1. Kolbenkompressor mit einer Antriebswelle, die drehbar in einem Gehäuse gelagert ist, mindestens einer Gasauf­ nahmekammer zur Aufnahme von mit Schmieröl gemischten Kältemittelgas vor der Kompression, mindestens einer Gasauslaßkammer zur Aufnahme von komprimiertem Kälte­ mittelgas, einer Vielzahl von Axialzylinderbohrungen, die um die Drehachse der Antriebswelle herum angeordnet sind, und einer Vielzahl von Kolben, die gleitend in der Vielzahl der Zylinderbohrungen angeordnet sind und in Abhängigkeit von der Drehung der Antriebswelle hin- und herbewegt werden, wobei die Kolben Kompressionskam­ mern in den Zylinderbohrungen bilden, gekennzeichnet durch:
eine Drehventileinrichtung (27, 28, 54, 58, 59), die drehbar mit der Antriebswelle (7) angeordnet ist und eine äußere Umfangswand sowie gegenüberliegende Endab­ schnitte aufweist;
eine im Gehäuse angeordnete Ausnehmungskammer (1a, 2a, Rc) zur Aufnahme der Drehventileinrichtung (27, 28, 54, 58, 59), die von einer Innenwand umgeben ist, welche sich in Umfangsrichtung um die Drehachse der Antriebs- Welle (7) herum erstreckt, wobei die äußere Umfangswand der Drehventileinrichtung (27, 28, 54, 58, 59) gleitend in der Innenwand der Ausnehmungskammer (1a, 2a, Rc) an­ geordnet ist;
einen Ansaugkanal (29, 30, 57), der in der Drehventil­ einrichtung (27, 28, 54, 58, 59) ausgebildet ist, um ein Ansaugen des Kältemittelgases vor der Kompression aus der Gasaufnahmekammer in die entsprechenden Kom­ pressionskammern in einer zeitlich abgestimmten Weise in bezug auf die Hubbewegung der Kolben während der Drehung der Drehventileinrichtung zu ermöglichen, wobei der Ansaugkanal (29, 30, 57) einen Einlaß (29a, 30a, 57a), der an der Seite der Gasaufnahmekammer angeordnet ist, und einen Auslaß (29b, 30b, 57b), der an der Seite der Kompressionskammern an der äußeren Umfangswand der Drehventileinrichtung angeordnet ist, aufweist; und
eine in der äußeren Umfangswand der Drehventileinrich­ tung (27, 28, 54, 58, 59) angeordnete Nut, die mit dem Auslaß (29b, 30b, 57b) des Ansaugkanales (29, 30, 57) verbunden ist und sich in der Drehrichtung zu den ge­ genüberliegenden Enden der Drehventileinrichtung hin entlang der äußeren Umfangswand erstreckt, wobei die Nut Schmieröl im Kältemittelgas im Ansaugkanal (29, 30, 57) zu der äußeren Umfangswand der Drehventileinrich­ tung und der Innenwand der Ausnehmungskammer sowie zwischen diese während der Drehung der Drehventilein­ richtung führt.

2. Kolbenkornpressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die äußere Umfangswand der Drehventileinrich­ tung (27, 28, 54, 58, 59) axial geneigt ist, so daß die gegenüberliegenden Enden der Drehventileinrichtung Endabschnitte (27a, 27b, 28a, 28b, 54a, 54b, 58a, 59a) mit kleinem und großem Durchmesser bilden.

3. Kolbenkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß er des weiteren Preßeinrichtungen aufweist, die eine allgemein axial gerichtete Kraft auf die Dreh­ ventileinrichtung ausüben und dadurch die Drehventil­ einrichtung in eine Richtung pressen, daß die äußere Umfangswand der Drehventileinrichtung in dichtendem Kontakt mit der Innenwand der Ausnehmungskammer (1a, 2a, Rc) steht.

4. Kolbenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Preßeinrichtungen eine Druckaufbringungs­ einrichtung zum Aufbringen von Druck des Kältemittel­ gases auf die Endabschnitte mit kleinem und großem Durchmesser der Drehventileinrichtung umfassen, wobei eine Druckdifferenz zwischen den Endabschnitten mit kleinem und großem Durchmesser die Drehventileinrich­ tung in eine Richtung preßt, daß die äußere Umfangewand der Drehventileinrichtung in dichtendem Kontakt mit der Innenwand der Ausnehmungskammer steht.

5. Kolbenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckaufbringungseinrichtung einen ersten und zweiten Gasdruck des Kältemittelgases zur Verfügung stellt, wobei der erste Gasdruck vor der Kompression und der zweite Gasdruck nach der Kompression des Kälte­ mittelgases vorliegen.

6. Kolbenkompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Druck des Kältemittelgases axial auf den Endabschnitt (27a, 28a) mit großem Durchmesser der Drehventileinrichtung und der erste Druck des Käl­ temittelgases axial auf den Endabschnitt (27b, 28b) mit kleinem Durchmesser der Drehventileinrichtung aufge­ bracht wird.

7. Kolbenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Preßeinrichtungen eine Feder (60, 61) um­ fassen.

8. Kolbenkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Endabschnitt (27b, 28b) mit kleinem Durch­ messer an der Seite der Gasaufnahmekammer angeordnet ist, daß der Endabschnitt (27a, 28a) mit großem Durch­ messer an der Seite der Auslaßkammer für das kompri­ mierte Gas angeordnet ist und daß die Preßkraft der Feder (60, 61) zu der Kraft der Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kältemittelgases vor der Kompression, das auf den Endabschnitt mit kleinem Durchmesser wirkt, und dem Druck des komprimierten Gases, das auf den Endab­ schnitt mit großem Durchmesser wirkt, addiert wird, um eine resultierende Kraft zur Verfügung zu stellen, die die Drehventileinrichtung in eine Richtung preßt, daß die Umfangswand der Drehventileinrichtung in dichtenden Kontakt mit der Innenwand der Ausnehmungskammer vorge­ spannt wird.

9. Kolbenkompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Endabschnitt (58a, 59a) mit großem Durch­ messer an der Seite der Gasaufnahmekammer angeordnet ist, daß der Endabschnitt (58b, 59b) mit kleinem Durch­ messer an der Seite der Gasauslaßkammer angeordnet ist und daß die Feder die Drehventileinrichtung entlang ihrer Axialrichtung vom Endabschnitt mit großem Durch­ messer zum Endabschnitt mit kleinem Durchmesser mit Hilfe einer vorgegebenen Preßkraft drückt, die größer ist als die Kraft der Druckdifferenz zwischen dem Druck des Kältemittelgases vor der Kompression, der auf den Endabschnitt mit großem Durchmesser wirkt, und dem Druck des komprimierten Gases, der auf den Abschnitt mit kleinem Durchmesser der Drehventileinrichtung wirkt.

10. Kolbenkompressor nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (29b, 30b, 57b) des Ansaugkanales (29, 30, 57) eine vordere Endfläche und eine hintere Endfläche besitzt, die an der Vorderseite und der Hinterseite der Drehrichtung der Drehventileinrichtung angeordnet sind, und daß sich die Nut schräg nach außen in Richtung auf die Nähe der gegenüberliegenden Enden von der hinteren Endfläche des Auslasses erstreckt.

11. Kolbenkompressor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die hintere Endfläche des Auslasses einen zen­ tralen Abschnitt besitzt, der in den Auslaß vorsteht, und daß die Nut an die Basis der hinteren Endfläche des Auslasses angeschlossen ist.