DE4404100C2 - Kühlgaskompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühlgas­ kompressor.

In einem herkömmlichen Kolbenkompressor (gemäß der unge­ prüften japanischen Druckschrift Nr. 3-92587) werden Saug­ anschlüsse, welche jeweils zwischen Kompressionskammern und Ansaugkammern angeordnet sind, durch Klappenventile geöff­ net und geschlossen. Das Kühlgas innerhalb jeder Ansaugkam­ mer wird in die hieran sich anschließende Kompressionskam­ mer durch das damit verbundene Klappenventil geleitet, wel­ ches während des Ansaughubs des Kolbens aufgedrückt wird, welcher sich vom oberen Totpunkt bis zum unteren Totpunkt bewegt. Im Förderhub, bei dem sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt hin bewegt, werden die Klap­ penventile geschlossen, wodurch die Ansauganschlüsse ge­ schlossen werden. Das Kühlgas innerhalb der Kompressions­ kammer wird durch den Auslaßanschluß in die sich daran an­ schließende Auslaßkammer gefördert, nachdem ein Auslaßven­ til aufgedrückt wird.

Das Öffnen und Schließen der Klappenventile wird durch eine Druckdifferenz zwischen den Kompressionskammern und den An­ saugkammern verursacht. Wenn der Druck innerhalb der An­ saugkammern höher ist als jener in den Kompressionskammern, was während einem Ansaughub auftritt, wenn der Kolben sich vom oberen Totpunkt hin zum unteren Totpunkt bewegt, werden die Klappenventile gebogen oder elastisch verformt, um die Ansauganschlüsse zu öffnen.

Die Verformung der Klappenventile erzeugt einen elastischen Widerstand gegen die Bewegung der entsprechenden Saugven­ tile. Da die Klappenventile sich nicht öffnen, falls der Druck innerhalb der Ansaugkammern im Vergleich zum Druck innerhalb der Kompressionskammern nicht höher ist, trägt der Widerstand, der durch das Klappenventil gegen die An­ saugventile erzeugt wird, dazu bei, das sich Öffnen der Klappenventile zu verzögern.

Überdies wird ein Schmieröl im Kühlgas in Suspension gehal­ ten, um die internen Komponenten des Kompressors zu schmie­ ren. Dieses Schmieröl wird mit dem Kühlgas zu den notwendi­ gen internen Abschnitten des Kompressors gefördert. Da Schmieröl überall dahin wo das Kühlgas fließt hingeleitet wird, trägt es dazu bei, daß die Kontaktflächen zwischen den Ansauganschlüssen und den Klappenventilen verklebt wer­ den. Dies trägt dazu bei, daß die Sauganschlüsse einen per­ manent geschlossenen Zustand annehmen. Das festsitzende Schmieröl erhöht die Kontaktkraft zwischen den Kontaktflä­ chen und den Klappenventilen, wodurch der Beginn der Defor­ mation der Klappenventile weiter verzögert wird. Diese De­ formationsverzögerung reduziert die Flußrate des Kühlgases von den Ansaugkammern in die Kompressionskammern, d. h. die Klappenventildeformation reduziert den volumetrischen Wir­ kungsgrad des Kompressors. Selbst wenn die Klappenventile geöffnet sind, schafft der elastische Widerstand der Klap­ penventile überdies eine Widerstandskraft gegen das Ansau­ gen von Kühlgas, wodurch die Flußrate des Kühlgases redu­ ziert wird.

Als eine Lösung dieses Nachteils hat die Anmelderin einen Kolbenkompressor vorgeschlagen, welcher derart konstruiert ist, daß der Kompressionswirkungsgrad verbessert wird (s. die deutsche Patentanmeldung Nr. 43 39 376, angemeldet un­ ter dem Namen dieser Anmelderin). In dem offenbarten Kom­ pressor wird ein Ansaugdurchgang für das Einlassen von Kühlgas in Kompressionskammern in entsprechenden Zylinder­ bohrungen in einem Drehventil ausgebildet. Der Gleitkon­ taktabschnitt des Drehventils ist konisch bzw. keilförmig, wobei die innere Wand einer Aufnahmekammer, welche das Drehventil aufnimmt, ebenfalls konisch bzw. keilförmig aus­ gebildet ist. Das Drehventil wird gleitfähig in einer axia­ len Richtung innerhalb der Aufnahmekammer gehalten, so daß die Kompressionskammern sukzessive mit Ansaugdurchgängen sequentiell mit der hin und her Bewegung der Kolben verbun­ den werden. Das Drehventil wird von der Seite mit großem Durchmesser der Aufnahmekammer zur Seite mit kleinem Durch­ messer mittels einer Feder vorgespannt. Diese drückt die konische bzw. keilförmige äußere Fläche des Drehventils ge­ gen die konische bzw. keilförmige innere Wand der Aufnahme­ kammer, um zwischen beiden konischen bzw. keilförmigen Flä­ chen eine Dichtwirkung zu erzielen.

Wenn bei diesem Kompressor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird ein Verbindungsdurchgang durch die äußere Fläche des Kolben komplett geschlossen. Hochdruck (Förderdruck) innerhalb der Kompressionskammer, welcher in die Zylinderbohrung eingelassen wird, wenn der Kolben am oberen Totpunkt positioniert ist, verursacht einen Druck, welcher auf die äußere Fläche des Drehventils angelegt wird. Der Teildruck des Hochdrucks, welcher auf die äußere Fläche des Drehventils in axialer Richtung einwirkt, zwingt das Drehventil dazu sich von der inneren Wand der Aufnahme­ kammer wegzubewegen. Die Kraft der Feder ist so bemessen, daß eine Dichtkraft zwischen beiden konischen bzw. keilför­ migen Flächen gegen den Teildruck geschaffen wird.

Wenn dieser Kompressor in einer Klimaanlage in einem Fahr­ zeug verwendet wird, variiert jedoch der Förderdruck inner­ halb eines Bereichs von 4-40 kg/cm² infolge einer Verände­ rung der Kühlleistung bzw. Belastung. Die Kraft der Feder sollte daher groß bemessen werden, um das Drehventil mit einem vorbestimmten Druck selbst bei einem Hochdruck von 40 kg/cm² anzudrücken. Wenn der Kompressor bei einer kleinen Kühlleistung bzw. Kühlbelastung und geringem Förderdruck betrieben wird, würde ein größerer Druck als notwendig an das Drehventil angelegt werden. Dies führt zu einem neuen Problem: jenes der Erhöhung der Drehreibung zwischen der äußeren Fläche des Drehventils und der inneren Fläche der Aufnahmekammer, welche wiederum in einem erheblichen Lei­ stungsverlust resultiert. Zusätzlich reibt der Kantenab­ schnitt des Ansaugdurchgangsauslasses, welcher an der äuße­ ren Fläche des Drehventils ausgebildet ist, fegen die in­ nere Wand der Aufnahmekammer, wodurch die Haltbarkeit der Gleitkontaktabschnitte verringert wird.

Aus der DE-OS 21 28 635 sowie der FR-PS 535 211 sind Kolbenkom­ pressoren bekannt, bei denen der Ansauganschluß im Zylinder so angeordnet ist, daß dieser vor Erreichen des oberen Totpunktes von dem Kolben verschlossen wird. Diese Gestaltung dient dazu, ein Ausschieben des komprimierten Fluids über die Ansaugkanäle zu verhindern und somit die Kompression des Fluids überhaupt erst zu ermöglichen. Der Gasstrom wird bei diesen Kolbenkom­ pressoren somit nicht über ein Ventil, sondern über den Kolben selbst gesteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlgaskom­ pressor zu schaffen, der bei gutem Wirkungsgrad eine hohe Be­ triebsdauer erreicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der bei der Kompression des Fluids in den Kompressionskammern in der End­ phase entstehende Druck derart hoch ist, daß eine zu starke axi­ ale Kraft auf das Drehventil des gattungsgemäßen Kühlgaskom­ pressors ausgeübt wird. Um dieses Problem zu lösen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Ansaugkanal so anzuordnen, daß dessen oberster Punkt, also der Punkt, der dem oberen Totpunkt am nächsten ist, in einem vorbestimmten Abstand von dem Punkt vorgesehen ist, den der Boden des Kolbens im oberen Totpunkt er­ reicht. Mit diesen Merkmalen wird erreicht, daß in der Endphase der Kompression ein Druck auf das Drehventil aufgebracht wird.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher er­ läutert:

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht des gesamten, die Er­ findung verkörpernden Kompressors;

Fig. 2 zeigt in Vergrößerung eine Querschnittsansicht der wesentlichen Abschnitte des Kompressors gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Kompressors gemäß Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine Perspektivenansicht eines Dreh- bzw. Ro­ tationsventils; und

Fig. 5 zeigt eine Tafel, welche die Beziehung zwischen dem Drehwinkel des Drehventils und der Position eines Kolbens darstellt.

In Bezug auf die begleitenden Zeichnungen wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches auf einen Taumelscheiben-Doppelkopfkolbenkompressor gerichtet ist. Ventilaufnahmekammern 1a und 2a sind jeweils an den Mittenabschnitten eines Paares von vorderen und hinteren Zylinderblocks 1 und 2 angeordnet, welche wie in Fig. 2 ge­ zeigt wird verbunden sind. Ventilplatten 3 und 4 sind an beiden Enden der Zylinderblocks 1 und 2 befestigt. Lager­ aufnahmebohrungen 3a und 4a sind durch die Ventilplatten 3 und 4 gebohrt. Ringförmige Positioniervorsprünge 3b und 4b sind an den Ventilplatten 3 und 4 in vorstehender Weise an­ geordnet und in die Ventilaufnahmekammern 1a bzw. 2a einge­ paßt. Die Umdrehungen der Ventilplatten 3 und 4 bezüglich der Zylinderblocks 1 und 2 werden durch Stifte 5 bzw. 6 ge­ sperrt.

Eine Antriebswelle 7 ist drehbar in den Lageraufnahmeboh­ rungen 3a und 4a der Ventilplatten 3 und 4 über konische Rollenlager 8 und 9 drehbar gehalten, zusammen mit einer Taumelscheibe 10, welche über die Antriebswelle 7 fest auf­ gepaßt ist. Die konischen Rollenlager 8 und 9 nehmen die Schub- und Radialkraft auf, welche auf die Antriebswelle 7 einwirken.

Gaseinlaßanschlüsse 12 sind in den Zylinderblocks 1 und 2 ausgebildet, welche eine Kurbelkammer 11 ausbilden, wobei ein externes Kühlgaseinlaßrohr (nicht gezeigt) an den Gaseinlaßanschlüssen 12 angeschlossen ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, sind eine Anzahl von Zylinderbohrungen 13 und 14 im gleichen Winkelabstand zu­ einander in den Zylinderblocks 1 und 2 um die Antriebswelle 7 herum ausgebildet. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, sind Doppelkopfkolben 15 hin und her bewegbar in den Zylin­ derbohrungen 13 und 14 eingesetzt und derart angeordnet, daß eine Anzahl von Paaren (5 Paare gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel) ausgebildet werden. Halbkugelförmige Schuhe 16 und 17 sind zwischen den Doppelkopfkolben 15 und den vorderen und hinteren Enden der Taumelscheibe 10 angeord­ net. Wenn die Taumelscheibe 10 rotiert bewegen sich daher die Doppelkopfkolben 15 in den Zylinderbohrungen 13 und 14 hin und her.

Gemäß Fig. 2 sind vordere und hintere Gehäuse 18 und 19 an die Endflächen der Zylinderblocks 1 und 2 befestigt. Die Ventilplatte 3 und das vordere Gehäuse 18 sind durch Schraubenbolzen 21 am Zylinderblock 1 befestigt. Der Zylin­ derblock 1, der Zylinderblock 2, die Ventilplatte 4 und das hintere Gehäuse 19 sind mittels Schraubenbolzen 22 aneinan­ der befestigt.

Auslaßkammern 23 und 24 sind innerhalb beider Gehäuse 18 und 19 ausgebildet. Kompressionskammern Ra und Rb, welche in den jeweiligen Paaren von Zylinderbohrungen 13 und 14 ausgebildet sind halten fortlaufend Ansaug- und Kompressi­ onskräfte aufrecht, welche durch den Doppelkopfkolben 15 erzeugt werden. Die Kammern Ra und Rb sind mit ihren jewei­ ligen Auslaßkammern 23 und 24 über Auslaßanschlüsse 3c und 4c verbunden, welche in den Ventilplatten 3 und 4 vorgese­ hen sind. Diese Auslaßanschlüsse 3c und 4c werden durch klappenartige Auslaßventile 31 und 32 geöffnet und ver­ schlossen. Die Winkel für die Auslaßventile 31 und 32 wer­ den durch ihre jeweilige Aufnahmen 33 und 34 bestimmt. Die Auslaßventile 31 und 32 sowie die Aufnahmen 33 und 34 sind mittels Schraubenbolzen (nicht gezeigt) an den Ventilplat­ ten 3 und 4 befestigt. Die Auslaßkammer 23 ist mit einem externen Kühlgasauslaßrohr (nicht gezeigt) über einen Aus­ laßanschluß 25 verbunden.

Ein Lippendichtring 26 verhindert, daß Kühlgas innerhalb der Auslaßkammer 23 entlang der Antriebswelle 7 aus dem Kompressor ausleckt. Lippendichtringe 26A und 26B, welche in den ringförmigen Positioniervorsprüngen 3b und 4b aufge­ nommen sind, verhindern, daß Kühlgas innerhalb der Auslaß­ kammern 23 und 24 in Richtung zur Kurbelkammer 11 entlang der äußeren Fläche der Antriebswelle 7 ausleckt.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt wird, werden Dreh- bzw. Ro­ tationsventile 27 und 28 auf der Antriebswelle 7 an deren ringförmigen erhöhten Abschnitten 7a und 7b abgestützt, so daß sie in Schubrichtung gleitfähig sind. Dichtungsringe 39 und 40 sind zwischen den Drehventilen 27 und 28 und der An­ triebswelle 7 angeordnet. Die Drehventile 27 und 28 sind in den Ventilaufnahmekammern 1a und 2a aufgenommen, um zusam­ men mit der Antriebswelle 7 in eine Richtung Q gemäß Fig. 3 drehbar zu sein.

Wie des weiteren in den Fig. 2 und 4 gezeigt wird, haben die inneren Wände S der Ventilaufnahmekammern 1a und 2b eine konische Form und weiten sich in Richtung zum Zentrum der Zylinderblocks 1 und 2 ausgehend von deren Enden radial auf. In Abhängigkeit mit den inneren Wänden der Ventilauf­ nahmekammern 1a und 2b haben die Drehventile 27 und 28 ko­ nische äußere Flächen 27c bzw. 28c, welche eng in den Ven­ tilaufnahmekammern 1a und 2a eingepaßt sind. Im speziellen ist ein Endabschnitt 27a des Drehventils 27 mit großem Durchmesser in Richtung zur Kuppelkammer 11 gerichtet, wo­ bei dessen Endabschnitt 27b mit kleinem Durchmesser in Richtung zur Auslaßkammer 23 gerichtet ist. In gleicher Weise ist ein Endabschnitt 28a des Drehventils 28 mit großem Durchmesser in Richtung zur Kurbelkammer 11 gerich­ tet, während dessen Endabschnitt 28b mit kleinem Durchmes­ ser in Richtung zur Auslaßkammer 24 gerichtet ist.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt wird, sind die Drehventile 27 und 28 innenseitig mit Ansaugdurchgängen 29 bzw. 30 aus­ gebildet, welche Einlässe 29a und 30a aufweisen, die sich in Richtung zu den Endabschnitten 27a und 28a mit großem Durchmesser hin öffnen und Auslässe 29b und 30b, die sich zu den äußeren Flächen 27c und 28c hin öffnen.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, ist die innere Wand S der Aufnahmekammer 1a, welche das Drehventil 27 aufnimmt, mit Ansauganschlüssen 1b versehen, deren Anzahl mit der An­ zahl von Zylinderbohrungen 13 übereinstimmt. Die Ansaugan­ schlüsse 1b sind im gleichen Winkelabstand zueinander ange­ ordnet, so daß jeder Ansauganschluß 1b mit der sich der daran anschließenden Zylinderbohrung 13 in Verbindung ist und dabei in einem peripheren Abschnitt eines Auslasses 29b des entsprechenden Ansaugdurchgangs 29 angeordnet ist.

In gleicher Weise ist die innere Wand S der Aufnahmekammer 2a, welche das Drehventil 28 aufnimmt, mit Ansauganschlüs­ sen 2b versehen, deren Anzahl der Anzahl der Zylinderboh­ rungen 14 entspricht. Die Ansauganschlüsse 2b sind im glei­ chen Winkelabstand zueinander angeordnet, so daß jeder An­ sauganschluß 2b, welcher in dem peripheren Abschnitt eines Auslasses 30b des entsprechenden Ansaugdurchgangs 30 ange­ ordnet ist, mit der entsprechenden, bzw. sich anschließen­ den Zylinderbohrung 14 verbunden ist.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, sind die Auslässe 1c und 2c der Ansauganschlüsse 1b und 2b derart um eine gege­ bene Distanz L vor dem oberen Totpunkt des Kolbens 15 ange­ ordnet, daß sie durch eine innere Wand 15a des Kolbens 15 geschlossen werden können.

Ein Saugdruck wirkt innerhalb der Kurbelkammer 11, wobei entweder der Saugdruck oder der Auslaßdruck auf die Kom­ pressionskammern Ra und Rb einwirkt, wodurch das Gasvolumen in diesen Kammern verändert wird. Das unter Hochdruck ste­ hende Kühlgas innerhalb der Kompressionskammern Ra und Rb erreicht die äußere Fläche 27c des Drehventils 27 über die Ansauganschlüsse 1b und 2b und leckt in die Kurbelkammer 11 durch den Spalt zwischen der äußeren Fläche 27c und der in­ neren Wand S der Ventilaufnahmekammer 1a. Diese Leckage wird durch das Andrücken der Drehventile 27 und 28 auf die Endabschnitte 27b und 28b mit kleinem Durchmesser ausgehend von den Endabschnitten 27a bzw. 28a mittels elastischer Bauteile oder Federn 35 und 36 verhindert. Im speziellen werden die äußeren Flächen 27c und 28c der Drehventile 27 und 28 gegen die inneren Wände S der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a gepreßt, so daß die Drehventile 27 und 28 unter Gleiten an den inneren Wänden S der Ventilaufnahmekammern 1a und 2b rotieren. Aus diesem Grund wird das Kühlgas, wel­ ches aus den Kompressionskammern Ra und Rb ausströmt, nicht in die Kurbelkammer 11 durch den Spalt zwischen den äußeren Flächen 27c und 28c und den jeweiligen inneren Wänden S auslecken.

Die konische Form der äußeren Flächen 27c und 28c der Dreh­ ventile 27 und 28 verhindert die Leckage des ausströmenden Gefriergases, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad ver­ bessert wird. Zusätzlich erlaubt eine derartige Konstruk­ tion ein einfaches Einsetzen der Drehventile 27 und 28 in ihre jeweiligen Ventilaufnahmekammern 1a und 2a.

Die konische Form der äußeren Flächen 27c und 28c der Dreh­ ventile 27 und 28 haben darüber hinaus die folgenden Vor­ teile. Innere Wände S der Ventilaufnahmekammern 1a und 2a werden im Gleitkontakt mit den jeweiligen äußeren Flächen 27c und 28c der Drehventile 27 und 28 gehalten. Dieser Gleitkontakt schafft insbesondere eine Dichtung zwischen den Drehventilen 27 und 28 und den Ventilaufnahmekammern 1a und 2a. Infolge der konischen Form der Ventile 27, 28 und der Kammern 1a und 2a sind die Ventile 27 und 28 in sich ergänzender und justierender Weise vorgespannt, um eine ef­ fektive Abdichtung aufrecht zu erhalten, sowie eine exzes­ sive Verschlechterung der Ventile 27 und 28 und der Kammern 1a und 2a zu verhindern. Selbst wenn die linearen Ausdeh­ nungskoeffizienten der Drehventile 27 und 28 jeweils von denen der Zylinderblocks 1 und 2 abweichen, erlaubt das sich gegenseitig ergänzende Justiervorspannen, welches zwi­ schen den Ventilen 27 und 28 und Kammern 1a und 2a vorgese­ hen ist, daß eine Dichtung auf effektive Weise gesichert ist. Folglich wird die Dichtwirkung der Gasansauganordnung des Kompressors nicht durch Änderungen der kompressorinter­ nen Temperatur beeinflußt. Überdies können die Drehventile 27 und 28 aus einem Kunstharz ausgebildet sein, wobei die konische Form der äußeren Flächen 27c und 28c der Drehven­ tile 27 und 28 dazu beitragen, das Gewicht des Kompressors zu verringern.

Die Antriebswelle 7 hat einen ersten Endabschnitt, der von dem vorderen Gehäuse 18 nach außen vorsteht und einen zwei­ ten Endabschnitt, der in die Auslaßkammer 24 des hinteren Gehäuses 19 vorsteht. Ein Auslaßdurchgang 37 ist im axialen Mittenabschnitt der Antriebswelle 7 ausgebildet. Der Aus­ laßdurchgang 37 ist zur Auslaßkammer 24 hin geöffnet. Ver­ bindungsanschlüsse 38 sind im peripheren Abschnitt der An­ triebswelle 7 ausgebildet, welcher von der Auslaßkammer 23 des vorderen Gehäuses 18 umgeben ist, und die dazu dienen, die Auslaßkammer 23 mit dem Auslaßdurchgang 37 zu verbin­ den. Dementsprechend werden die vordere und hintere Auslaß­ kammer 23 und 24 durch den Auslaßdurchgang 37 miteinander verbunden, so daß das Kühlgas innerhalb der Auslaßkammer 24 vom Auslaßdurchgang 37 aus in die Auslaßkammer 23 strömt. Das Kühlgas wird über den Auslaßanschluß 25 von der Auslaß­ kammer 23 aus in das externe Kühlgasauslaßrohr entlassen.

Im Falle von klappenartigen Ansaugventilen erhöht ein Schmieröl die Haft- oder Saugkraft zwischen den Ansaugven­ tilen und den Kontaktflächen. Folglich wird der Zeitpunkt für das anfängliche Öffnen der Ansaugventile durch die Saugkraft verzögert. Diese Verzögerung bzw. der elastische Widerstand der Ansaugventile verringert den volumetrischen Wirkungsgrad. Die Verwendung der Drehventile 27 und 28, welche in Drehung versetzt werden, verursachen jedoch keine dieser Probleme, welche durch die Saugkraft des Schmieröls oder durch jene Verzögerung hervorgerufen werden, die durch den elastischen Widerstand der Ansaugventile erzeugt wird. Wenn erfindungsgemäß der Druck in der Kompressionskammer R, Ra oder Rb sogar kleiner wird als der Ansaugdruck in der Kurbelkammer 11 wird das Kühlgas ungezwungen in die Kom­ pressionskammer R, Ra oder Rb fließen. Die Verwendung der Drehventile 27 und 28 verbessert daher erheblich den volu­ metrischen Wirkungsgrad verglichen mit der Verwendung von klappenförmigen Ansaugventilen.

Die Wirkungsweise des Kolbenkompressors mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird nunmehr im folgenden beschrieben.

In dem Zustand gemäß Fig. 2 befindet sich der Doppelkopf­ kolben 15 in der obersten Position im oberen Totpunkt hin­ sichtlich der Zylinderbohrung 13 und im unteren Totpunkt bezüglich der anderen Zylinderbohrung 14. Unter dieser Be­ dingung ist der Auslaß des Drehventils 27 ständig leicht entfernt von dem Ansauganschluß 1b positioniert, welcher mit der Kompressionskammer Ra in Verbindung steht. Des­ gleichen ist der Auslaß 30b des Drehventils 28 gerade einen Moment entfernt vor dem Vollenden der Verbindung mit dem Ansaugdurchgang 2b der Zylinderbohrung 14 positioniert.

Wenn der Doppelkopfkolben 15 mit dem Ansaughub beginnt, und dabei in Richtung zum unteren Totpunkt ausgehend vom oberen Totpunkt in der Zylinderbohrung 13 sich bewegt, kommt der Ansaugdurchgang 29 mit der Kompressionskammer Ra der Zylin­ derbohrung 13 in Verbindung. Aus diesem Grund wird das Kühlgas innerhalb der Kurbelkammer 11 in die Kompressions­ kammer Ra über den Ansaugdurchgang 29 und den Ansaugan­ schluß 1b eingesaugt.

Wenn der Doppelkopfkolben 15 mit dem Kompressionshub be­ ginnt und sich dabei in Richtung zum oberen Totpunkt ausge­ hend vom unteren Totpunkt in der Zylinderbohrung 14 bewegt, wird die Verbindung des Ansaugdurchgangs 13 mit der Kom­ pressionskammer Rb unterbrochen. Aus diesem Grund wird das Kühlgas innerhalb der Kompressionskammer Rb vom Auslaßan­ schluß 4c aus in die Auslaßkammer 24 ausgedrückt, während das Auslaßventil 32 zurückgedrückt wird. Dieses Ansaugen und Auslassen von Kühlgas wird auf ähnliche Weise bei den Kompressionskammern R der anderen Zylinderbohrungen 13 und 14 ausgeführt.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Drehwinkel der An­ triebswelle 7 oder der Position des Kolbens 15 und dem Druck Pa in der Kompressionskammer Ra. Mit Bezug auf die Graphen, wird eine Beschreibung für die Fälle gegeben, daß die Kühlleistung groß und die Kühlleistung klein ist.

Für den Fall, daß die Kühlleistung bzw. Kühlbelastung groß ist und der Auslaßdruck Pd des Kompressors groß ist (z. B. 35 kg/cm²) wird das in der oberen Kompressionskammer Ra verbleibende komprimierte Gas erneut expandiert, wenn der Kolben 15 in Richtung zum unteren Totpunkt ausgehend vom oberen Totpunkt sich bewegt. Als ein Ergebnis hiervon fällt der Druck Pa (35 kg/cm²) innerhalb der Kompressionskammer Ra schnell ab, wie durch die durchgezogene Linie G in Fig. 5 dargestellt wird. Wenn das Drehventil 27 um 40 Grad dreht, öffnet der Auslaß 1c des Ansauganschlusses 1b, wel­ cher vorher durch die äußeren Fläche 15a des Kolbens 15 im geschlossenen Zustand gehalten wurde. Folglich kommen die Kompressionskammer Ra und die Kurbelkammer 11 über den An­ saugdurchgang 29 und den Ansauganschluß 1b miteinander in Verbindung. Dies ermöglicht dem Kühlgas in die Kompressi­ onskammer Ra ausgehend von der Kurbelkammer 11 auszuströ­ men, so daß der Druck Pa in der Kompressionskammer Ra sich effektiv dem des Ansaugdrucks (z. B. 2 kg/cm²) angleicht.

Wenn der Kolben 15 erneut in Richtung oberer Totpunkt sich verschiebt, nachdem er den unteren Totpunkt erreicht hat, wird der Ansauganschluß 1b durch die äußere Fläche 27c des Drehventils 27 geschlossen, wodurch das in die Kompressi­ onskammer Ra geströmte Kühlgas komprimiert und der Druck Pa in der Kompressionskammer Ra erhöht wird. Wenn hieraus fol­ gend der Kolben 15 zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt (ungefähr 300 Grad des Drehwinkels der An­ triebswelle 7) hin und her bewegt wird, wird der Ansaugan­ schluß 1b durch die äußere Fläche 15a des Kolbens 15 ge­ schlossen, so daß ein abgedichteter Raum innerhalb des An­ sauganschlusses 1b durch beide Flächen 27c und 15a ausge­ bildet wird. Als Ergebnis hiervon wird der Druck Pn im An­ sauganschluß 1b auf einem mittleren Druck (z. B. 12 kg/cm²) gehalten, wie durch eine gestrichelte Linie H in Fig. 5 ge­ zeigt wird. Gas mit einem mittleren Druck Pn innerhalb des Ansauganschlusses 1b wird so lange eingeschlossen, bis der Ansauganschluß 1b wieder unter einem Ansaugdruck steht, wie er durch eine gestrichelte Linie I in Fig. 5 gezeigt wird. Wenn der Druck Pa innerhalb der Kompressionskammer Ra unge­ fähr auf das Niveau des Auslaßdruckes Pd zu einem Zeitpunkt ansteigt, wenn der Kolben 15 sich in Richtung zum oberen Totpunkt bewegt, wird das Auslaßventil 31 zurückgedrückt, um das komprimierte Kühlgas in die Auslaßkammer 23 zu ent­ lassen. Selbst wenn der Druck Pa in der Kompressionskammer Ra sich weiter erhöht, beeinflußt dieser Hochdruck nicht die äußere Fläche 27c des Drehventils 27. Wenn die Kühllei­ stung gering ist und der Auslaßdruck Pd des Kompressors ebenfalls klein ist (z. B. 15 kg/cm²) variiert der Druck Pa in der Kompressionskammer Ra entsprechend der hin und her Bewegung des Kolbens 15, wie durch eine gestrichelte Linie J in Fig. 5 dargestellt wird. In einem solchen Fall wird der Druck Pn innerhalb des Ansauganschlusses 1b, der durch beide Flächen 27c und 15a abgedichtet ist auf einem mittle­ ren Druck (z. B. 12 kg/cm²) gehalten, genauso wie unter der Bedingung einer großen Kühlleistung.

Aus diesem Grund gleicht sich der eingeschlossene Druck, der auf die äußere Fläche 27c des Drehventils 27 einwirkt, einem mittleren Druck Pn innerhalb dem Ansauganschluß 1b ungeachtet der Höhe der Kühlleistung an. Dementsprechend muß die Kraft des elastischen Bauteils oder der Feder 35 nicht auf einen hohen Wert voreingestellt werden, da der Druck, welcher auf effektive Weise das Drehventil 27 von der inneren Wand S der Ventilaufnahmekammer 1a trennt, sei­ nerseits einen relativ kleinen Wert annimmt. Durch das Ein­ stellen der Vorspannkraft des elastischen Bauteils oder der Feder auf das Drehventil 27 auf klein, wird die Rotations­ reibung zwischen der äußeren Fläche 27c des Drehventils 27 und der inneren Wand S der Ventilaufnahmekammer 1a erheb­ lich reduziert. Dies wiederum bewirkt eine Verringerung der Kraft, welche zum Antrieb des Kompressors notwendig ist. Die erfindungsgemäße Drehventilkonstruktion ermöglicht des weiteren, den Verschleiß oder den Abrieb der Gleitfläche 27c des Drehventils 27 zu unterdrücken. Dies trägt zur ge­ samten Standzeit des Kompressors bei. Der Zeitpunkt für das Schließen des Ansauganschlusses 1b durch den Kolben 15 ist nicht auf den vorstehend genannten Drehwinkel von 300 Grad beschränkt, solange der Druck im abgeschlossenen Ansaugan­ schluß 1b auf einem mittleren Druck Pn gehalten wird, wel­ cher niedriger als der maximale Auslaßdruck Pd (35 kg/cm²) ist.

Diese Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in folgender Weise weiterentwickelt werden.

Während die Erfindung in einem Taumelscheiben-Doppelkopf­ kolbenkompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausge­ führt ist, kann die Erfindung in einem Taumelscheibenkol­ benkompressor mit variablem Taumelscheibenwinkel ausgeführt werden.

Claims (3)

1. Kühlgaskompressor mit sich hin und her bewegenden Kolben, der folgende Bauteile aufweist:
ein Gehäuse,
eine Antriebswelle (7), die in einer Gasaufnahmekammer drehbar angeordnet ist, in die unkomprimiertes Gas eingelassen wird, mit
einer Anzahl von Zylinderbohrungen (13, 14), die um die An­ triebswelle (7) herum ausgebildet sind und sich in axialer Rich­ tung erstrecken,
eine Anzahl von Doppelkopfkolben (15), welche gleitfähig in axialer Richtung in den Zylinderbohrungen (13, 14) eingesetzt sind und sich zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt in Abhängigkeit von der Rotation der Antriebswelle (7) hin und her bewegen, wodurch Kompressionskammern für das An­ saugen von Gas ausgebildet werden, wenn sich die Kolben (15) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegen und für das Kom­ primieren von Gas, wenn die Kolben (15) sich vom unteren Tot­ punkt zum oberen Totpunkt bewegen,
ein Drehventil (27), das mit der Antriebswelle (7) drehbar ist und das eine äußere Wand, zwei Endabschnitte und einen An­ saugdurchgang zum Führen von unkomprimiertem Gas zu jeder der Kompressionskammern ausgehend von der Gasaufnahmekammer auf­ weist,
eine Kammer, die im Gehäuse ausgebildet ist, um das Drehven­ til (27) drehbar aufzunehmen, wobei die Kammer Ansauganschlüsse (1c) hat, die wahlweise die Verbindung zwischen dem Drehventil (27) und der jeweiligen Kompressionskammer herstellen und unter­ brechen, wobei das Drehventil (27) konisch ausgebildet ist und mit der äußeren Wand an einer ebenfalls konisch ausgebildeten inneren Wand der Kammer gleitend in Anlage ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der dem oberen Totpunkt des Kolbens (15) am nächsten lie­ gende Punkt jedes Ansauganschlusses (1c) in einem vorbestimmten Abstand von dem Punkt angeordnet ist, den der Boden des Kolbens (15) an seinem oberen Totpunkt erreicht, so daß jeder Ansaugan­ schluß (1c) durch die äußere Wand des jeweiligen Kolbens (15) verschlossen wird, bevor sich der Kolben (15) am oberen Totpunkt befindet.

2. Kühlgaskompressor gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein elastisches Bauteil, welches das Drehventil (27) mit der in­ neren Wand der Kammer mit einer vorbestimmten Kraft in Kontakt hält, um einen Dichtkontakt zwischen der inneren Wand der Kammer und dem Drehventil (27) herzustellen.

3. Kühlgaskompressor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das elastische Bauteil aus einer Feder besteht.