DE4412570A1 - Kompressor mit Detektoreinrichtungen für eine Drehbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Kompressor mit Detektoreinrichtungen, mit denen ein ungewöhnlicher Zu­ stand beim Drehantrieb eines Kompressors erfaßbar ist.

Kompressoren zum Komprimieren von Gas, insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen, müssen hermetisch dichtend gebaut werden. Wenn ein Kompressor sich nicht mehr dreht bzw. nicht mehr läuft, beispielsweise aufgrund einer reibungsbedingten Überhitzung oder des Eindringens einer Flüssigkeit in den Kompressor, ist es erforderlich, den Kompressor schnell von seinem Antriebssystem mit einem externen Antrieb, beispiels­ weise einem Kraftfahrzeugmotor, zu trennen, um Schäden am Antrieb selbst oder an Hilfsaggregaten zu vermeiden. Insbe­ sondere ist es bei einem Kompressor, der in einer Antriebs­ verbindung liegt, über die auch Hilfsaggregate eines Kraft­ fahrzeugs angetrieben werden, wie z. B. eine Wasserpumpe und/oder eine Lichtmaschine, wichtig, eine Magnetkupplung zu öffnen, sobald eine Störung eintritt, damit die Hilfsaggre­ gate nicht durch den beschädigten Kompressor beeinträchtigt werden. Der Kompressor umfaßt daher üblicherweise Drehdetek­ toreinrichtungen zum Erfassen einer ungewöhnlichen Betriebs­ bedingung des Kompressors und zum Öffnen der Magnetkupplung zum Trennen des Kompressors von seinem Antrieb, wenn die Drehzahl des Kompressors unter einen vorgegebenen Wert fällt.

Beispielsweise offenbart die JP-AS (Kokoku) 3-6878 einen Taumelscheibenkompressor mit Drehdetektoreinrichtungen, die einen magnetischen Kreis umfassen, der so ausgebildet ist, daß ein aus einer Magnetkupplung austretender magnetischer Leckfluß über eine Antriebswelle einem drehbaren Lagerring eines drehbaren Elements des Kompressors zugeführt wird, wobei in dem Gehäuse des Kompressors zum Zusammenwirken mit dem drehbaren Element ein Magnetfeldsensor bzw. ein magne­ tischer Wandler angeordnet ist. Ein Vorsprung ist am Umfang des Lagerringes vorgesehen, um sich periodisch an dem Magnet­ feldsensor vorbeizubewegen, so daß letzterer bei Drehung des drehbaren Elementes die periodischen Änderungen des magneti­ schen Flusses erfassen kann.

Ferner offenbart die JP-OS (Kokai) 58-73991 einen Flügelzel­ lenverdichter mit Drehdetektoreinrichtungen, welche einen magnetischen Kreis umfassen, der so ausgebildet ist, daß ein magnetischer Leckfluß einer Magnetkupplung einem Eisenkern eines Sensors über eine Antriebswelle und einen Rotor bzw. einen Rotorflügel zugeführt wird, wobei der Sensor in dem Kompressorgehäuse derart angeordnet ist, daß er der Stirn­ fläche des Rotors bzw. des Rotorflügels gegenüberliegt und somit Änderungen des magnetischen Flusses in ähnlicher Weise erfassen kann, wie bei dem zuvor erläuterten Stand der Tech­ nik.

Beim Erfassen einer Drehbewegung eines Kompressors mit einem hermetisch geschlossenen Gehäuse muß eine Durchführung für die detektierten Signale, der Platz für die Montage des Magnetfeldsensors und der Ausgangspegel der detektierten Signale in Betracht gezogen werden. Wenn der Sensor und/oder seine Anschlußleitungen vom Inneren des Kompressorgehäuses nach außen geführt sind, dann muß zusätzlich zu dem ausrei­ chenden Platz für die Montage des Sensors und/oder seiner Zuleitungen eine Dichtungsanordnung vorgesehen werden. Außer­ dem ist es schwierig, dann, wenn die Drehung des Kompressors unter Verwendung der Antriebswelle oder einer mit der An­ triebswelle zusammenwirkenden Riemenscheibe oder dergleichen erfaßt werden soll, ausreichend Platz für die Montage des Magnetfeldsensors im Gehäuse des Kompressors zu finden. Wenn der Sensor dagegen auf der Außenseite des Kompressorgehäuses angeordnet ist und der Magnetfeldsensor Änderungen des magne­ tischen Flusses im Inneren des Kompressorgehäuses durch des­ sen Wand hindurch erfassen soll, ergibt sich andererseits nur ein niedriger Pegel der Ausgangssignale des Sensors.

Wie die obigen Ausführungen zeigen, sind die Drehdetektorein­ richtungen gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Tech­ nik wirtschaftlich nachteilig, da gegebenenfalls eine spe­ zielle Dichtungsanordnung vorgesehen werden muß. Außerdem ist es gemäß dem Stand der Technik schwierig, einen geschlossenen magnetischen Kreis herzustellen, da der Sensor entfernt von der Magnetkupplung angeordnet ist und da die Empfindlichkeit des Sensors niedrig ist.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, einen Kompressor mit verbesserten Drehdetek­ toreinrichtungen anzugeben, bei dem auf eine spezielle Dich­ tungsanordnung verzichtet werden kann, bei dem Ausgangssig­ nale mit einem ausreichenden Pegel erhalten werden und der speziell für den Einsatz in Kraftfahrzeugklimaanlagen geeig­ net ist.

Bei einem gattungsgemäßen Kompressor wird die gestellte Auf­ gabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Kompressors gemäß der Erfindung umfaßt das Kompressorgehäuse mehrere Gehäuse­ teile, die über Verbindungs- bzw. Befestigungseinrichtungen hermetisch dichtend miteinander verbunden sind, wobei die Befestigungseinrichtungen ein Teilstück aufweisen, welches auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Eine An­ triebswelle ist drehbar in das Gehäuse eingesetzt und steht in Antriebsverbindung mit einem externen Antrieb, während ein drehbares Element als Bestandteil von Kompressionseinrich­ tungen im Inneren des Gehäuses von der Antriebswelle gehal­ tert wird. Das drehbare Element besitzt einen Umfang bzw. einen äußeren Rand. Magnetfelderzeugungseinrichtungen dienen der Erzeugung eines magnetischen Flusses am äußeren Rand des drehbaren Elements. Das drehbare Element und die Befesti­ gungseinrichtungen sind ferner derart angeordnet, daß von den Magnetfelderzeugungseinrichtungen ausgehend, ein magnetischer Fluß zu den Befestigungseinrichtungen erzeugt wird und daß der durch die Befestigungseinrichtungen fließende magnetische Fluß sich ferner mit der Drehung des drehbaren Elementes periodisch ändert. Detektoreinrichtungen sind außerhalb des Gehäuses in der Nähe des außen liegenden Teils der Befesti­ gungseinrichtungen angeordnet, um einen durch dieses hin­ durchgehenden magnetischen Fluß zu detektieren, so daß die Drehung bzw. das Laufen des Kompressors auf der Basis der Erfassung eines magnetischen Flusses erfaßt wird.

Bei dieser Anordnung wird ein magnetischer Kreis gebildet, der von den Einrichtungen zum Erzeugen eines magnetischen Flusses an dem drehbaren Element zu den Befestigungsein­ richtungen reicht, beispielsweise zu einer Befestigungs­ schraube, die das Gehäuse durchgreift und einen auf der Außenseite des Gehäuses befindlichen Kopf besitzt. Ferner sind die Detektoreinrichtungen auf der Außenseite des Ge­ häuses in der Nähe des äußeren Teils der Befestigungsein­ richtungen, beispielsweise am Kopf der Befestigungsschraube, angeordnet. Ein magnetischer Fluß fließt von den Magnetfel­ derzeugungseinrichtungen zu den Befestigungseinrichtungen und zu dem außenliegenden Teil derselben. Folglich ist es mög­ lich, den magnetischen Fluß mit Hilfe von Detektoreinrich­ tungen außerhalb des Kompressors zu erfassen und damit eine Drehung von drehbaren Teilen des Kompressors, wobei ein aus­ reichender Signalpegel erhalten wird, ohne daß eine spezielle Dichtungsanordnung für die Drehdetektoreinrichtungen erfor­ derlich wäre.

Vorzugsweise ist die Antriebswelle mit dem externen Antrieb, beispielsweise dem Motor eines Kraftfahrzeugs, über eine Magnetkupplung verbunden, und die Einrichtungen zum Erzeugen eines magnetischen Flusses umfassen ein Material der An­ triebswelle und des drehbaren Elementes, um den magnetischen Fluß, der als Leckfluß aus der Magnetkupplung austritt, über die Antriebswelle zu dem drehbaren Element zu führen. In diesem Fall sind die Antriebswelle und das drehbare Element vorzugsweise zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt.

Vorzugsweise umfaßt die Magnetkupplung einen Stator, der fest am Kompressorgehäuse gehaltert ist, und einen Rotor, während die Detektoreinrichtungen an dem Stator des Kompressors oder in der Nähe desselben angeordnet sind. In diesem Fall umfas­ sen die Detektoreinrichtungen einen magnetischen Wandler bzw. einen Magnetfeldsensor, der an dem Gehäuse so angeordnet ist, daß er den Kopf einer Befestigungsschraube der Befestigungs­ einrichtungen umgibt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen magnetischen Wandler, der von dem Stator der Magnet­ kupplung gehalten wird, so anzubringen, daß er dem Kopf der Befestigungsschraube gegenüberliegt.

Vorzugsweise ist dann, wenn das drehbare Element einen im wesentlichen kreisrunden Umfang aufweist, an diesem Umfang mindestens ein radialer Vorsprung vorgesehen, so daß sich der magnetische Fluß in dem magnetischen Kreis periodisch mit der Drehung des drehbaren Elementes ändert. Statt des Vorsprungs kann auch eine radiale Kerbe vorgesehen sein, wodurch bei einer Drehung des drehbaren Elementes ebenfalls periodische Änderungen des magnetischen Flusses hervorgerufen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der magnetische Fluß mit Hilfe mindestens eines Permanentmagneten erzeugt, der an dem drehbaren Element befestigt ist, und vorzugsweise radial über den Umfang des drehbaren Elementes vorsteht.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Detektoreinrichtungen ein Paar von Detektoreinheiten umfassen, die in Umfangsrichtung des drehbaren Elements in unterschiedlichen Positionen ange­ ordnet sind und deren Ausgangssignale mit Hilfe eines Detek­ torkreises zum Erfassen der Differenz dieser Ausgangssignale ausgewertet werden, wobei anhand der Differenz die Drehzahl und/oder der Drehwinkel des drehbaren Elementes erfaßt werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines Kompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen der Darstellung gemäß Fig. 1 ähnlichen Längs­ schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressors;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein drehbares Element des Kom­ pressors gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Teilquerschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsform eines Kompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Vorderansicht der Anordnung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Kompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein drehbares Element des Kom­ pressors gemäß Fig. 6;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Kompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein drehbares Element des Kom­ pressors gemäß Fig. 8;

Fig. 10 eine vergrößerte Teil-Vorderansicht des Gehäuses des Kompressors gemäß Fig. 8;

Fig. 11 ein schematisches Schaltbild einer Detektorschaltung für den Kompressor gemäß Fig. 8;

Fig. 12 ein schematisches Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform einer Detektorschaltung;

Fig. 13 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Signalpegel bei der Schaltung gemäß Fig. 11 und

Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine gegenüber dem Kompres­ sor gemäß Fig. 8 abgewandelte Ausführungsform eines Kompressors gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigen

Fig. 1 und 3 einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Kompressor umfaßt ein Gehäuse mit einem Zylinderblock 1 und einem vorderen Gehäuse 2, welches mit dem vorderen Ende des Zylinderblockes 1 verbunden ist. Ein hinteres Gehäuse 3 mit einer Ansaugkammer 3a und einer Auslaßkammer 3b ist mit dem hinteren Ende des Zylinderblockes 1 über eine Ventilplatte 4 verbunden. Mehrere Befestigungsschrauben 14, von denen in Fig. 1 nur eine gezeigt ist, erstrecken sich von dem vorderen Gehäuse 2 durch den Zylinderblock 1 hindurch bis in das hin­ tere Gehäuse 3, um die drei genannten Gehäuseteile miteinan­ der zu verbinden. Jede der Schrauben 14 besitzt auf der Außenseite des vorderen Gehäuses 2 einen Kopf.

Eine Antriebswelle 7 ist drehbar in einer Taumelscheiben­ kammer 5 im vorderen Gehäuse 2 angeordnet. Die Antriebswelle 7 ist mittels Lagern drehbar gelagert, die in dem Zylinder­ block 1 und im vorderen Gehäuse 2 angeordnet sind, und mit einem äußeren Ende der Antriebswelle 7 ist eine Magnetkupp­ lung 6 verbunden. Über die Magnetkupplung 6 und Treibriemen (nicht gezeigt) kann eine Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 7 und einem Motor (nicht gezeigt) eines Kraft­ fahrzeugs hergestellt werden.

Mit der Antriebswelle 7 ist ein kreisrundes, drehbares Basis­ element 8 drehfest verbunden. Das drehbare Basiselement 8 besitzt einen nach hinten, d. h. in die Taumelscheibenkammer 5 hinein, vorstehenden Stützarm 9 mit einem Langloch 9a, in welches ein Zapfen 10 gleitverschieblich eingreift. Der Zapfen 10 ist an einer Taumelscheibe 11 befestigt, so daß diese sich zusammen mit dem Basiselement 8 drehen und eine Schwenkbewegung um die Achse des Zapfens 10 ausführen kann.

Auf der Antriebswelle 7 sitzt, angrenzend an das hintere bzw. innere Ende einer zentralen Nabe des drehbaren Basiselementes 8, eine beweglich Buchse 12. Die Buchse 12 besitzt zwei ein­ ander diametral gegenüberliegende Schwenkzapfen 12a, welche von Öffnungen (nicht gezeigt) der Taumelscheibe aufgenommen werden, so daß diese eine Schwenkbewegung um die Achse des Zapfens 10 ausführen kann. Eine Taumelplatte 13 ist an der Taumelscheibe 11 mittels Lagern derart abgestützt, daß eine relative Drehbewegung zwischen diesen beiden Teilen möglich ist. Die Taumelplatte 13 besitzt einen Anschlagblock, welcher in Eingriff mit einer der Befestigungsschrauben 14 steht, um eine Drehung der Taumelplatte 13 zu verhindern.

Der Zylinderblock 1 besitzt mehrere parallele Zylinderbohrun­ gen 15, von denen in Fig. 1 nur eine gezeigt ist und die je­ weils einen Kolben 16 gleitverschieblich aufnehmen können. Jeder der Kolben 16 ist über eine Verbindungsstange 17 mit der Taumelplatte 13 verbunden. Aufgrund des beschriebenen Aufbaus wird eine Drehbewegung der Antriebswelle 7 in eine Taumelbewegung der Taumelplatte 13 umgesetzt, so daß jeder der Kolben 16 in der zugeordneten Zylinderbohrung 15 zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben wird, um Gas, nämlich ein gasförmiges Kältemittel, aus der Ansaugkammer 3a anzusaugen, zu komprimieren und dann in die Auslaßkammer 3b auszustoßen.

Die Magnetkupplung 6 umfaßt einen Rotor 61, der drehbar auf einem zentralen Nabenteil des vorderen Gehäuses 2 gehaltert und mit dem Fahrzeugmotor über Riemen (nicht gezeigt) ver­ bunden ist, sowie einen Stator 63, der an dem vorderen Ge­ häuse 2 fest gehaltert ist und eine Erregerwicklung 62 trägt, die in eine Ringnut des Rotors 61 eingreift. Ein Anker 64 ist so angeordnet, daß er einer Kupplungs-Reibfläche des Rotors 61 gegenüberliegt. Der Anker 64 ist über eine Nabe 66 mit Dämpfungselementen 65 mit der Antriebswelle 7 verbunden.

Die Antriebswelle 7, das drehbare Basiselement 8 und die Befestigungsschrauben 14 sind aus einem ferromagnetischen Material (einem Metall auf der Basis von Eisen) hergestellt. Das drehbare Basiselement 8 und eine der Befestigungs­ schrauben 14 (welche in Fig. 1 gezeigt ist) sind so ausge­ bildet, daß eine Umfangsfläche 8a des drehbaren Basiselements 8 der Befestigungsschraube 14 benachbart ist, so daß sich ein magnetischer Kreis von dem drehbaren Basiselement 8 zu der Befestigungsschraube 14 ergibt. Von der Magnetkupplung 6 wird ein magnetischer Fluß zu dem drehbaren Basiselement 8 gelie­ fert. Ein magnetischer Fluß, welcher als Leckfluß aus der Magnetkupplung 6 austritt, wird also über die Antriebswelle 7 dem drehbaren Basiselement 8 zugeführt und von dort der Be­ festigungsschraube 14. Das drehbare Basiselement 8 besitzt an seinem Umfang vier Kerben 8b, so daß sich der magnetische Fluß zwischen dem Basiselement 8 und der Befestigungsschraube 14 bei einer Drehung des Basiselements 8 periodisch ändert. Der Kopf der Befestigungsschraube 14 ist in der Nähe der Magnetkupplung 6 angeordnet, und folglich wird ein Kreis geringen magnetischen Widerstandes geschaffen, der von der Magnetkupplung 6 über die Antriebswelle 7, das drehbare Basiselement 8 und die Befestigungsschraube 14 wieder zu der Magnetkupplung 6 führt.

Auf der Außenseite des vorderen Gehäuses 2 ist in der Nähe des Kopfes der Befestigungsschraube 14 ein Magnetfeldsensor 18 angeordnet, um einen magnetischen Fluß durch die Befesti­ gungsschraube 14 zu erfassen, so daß die Drehung bzw. das Laufen des Kompressors auf der Basis der Erfassung dieses magnetischen Flusses erfolgen kann. Der Magnetfeldsensor 18 umfaßt einen bekannten magnetischen Wandler mit einer Spule zum Erfassen eines magnetischen Flusses. Die Spule des Magnetfeldsensors 18 ist derart an einem Träger 19 befestigt, daß sie den Kopf der Befestigungsschraube 14 umgibt.

Sofern in den beigefügten Ansprüchen von einem drehbaren Element die Rede ist, erfolgt diesbezüglich keine Beschrän­ kung auf das drehbare Basiselement 8. Gemäß der Erfindung ist es vielmehr wesentlich, eine periodische und deutliche Ände­ rung eines magnetischen Flusses zwischen dem drehbaren Ele­ ment und der Befestigungsschraube 14 herbeizuführen. Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, ist ein drehbares Basiselement 8A, wel­ ches zum Gewichtsausgleich nicht vollkommen kreisrund ausge­ bildet ist, nicht als drehbares Element für eine Detektoran­ ordnung zum Erfassen der Drehbewegung geeignet. Es ist jedoch möglich, einen Lagerring 20 des Drucklagers auf der einen Seite des drehbaren Basiselementes 8A als drehbares Element für das Detektieren einer Drehbewegung zu benutzen. In diesem Fall steht der Lagerring 20 radial nach außen vor und ist an seinem Umfang mit einem zylindrischen Flansch 20a versehen, der das drehbare Basiselement 8A umgreift. Dabei sind in dem zylindrischen Flansch 20a wieder Kerben 20b ausgebildet.

Wenn die Magnetkupplung 6 im Betrieb eingeschaltet wird, wird die Antriebswelle 7 durch die Antriebsquelle (den Motor) zu einer Drehbewegung angetrieben, und die Drehung des Basis­ elementes 8 und der Taumelscheibe 11 wird in eine Taumelbe­ wegung der Taumelplatte 13 umgesetzt, so daß die einzelnen Kolben 16 in ihren zugeordneten Zylinderbohrungen 15 zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden, um eine Kompres­ sionsarbeit zu leisten.

Während dieses Betriebes fließt ein magnetischer Leckfluß von der Kupplung 6 durch die Antriebswelle 7 zu dem drehbaren Basiselement 8 und der Befestigungsschraube 14, so daß ein magnetischer Kreis gebildet wird. Der magnetische Fluß wird jedesmal zeitweilig reduziert, wenn eine der Kerben 8b der Umfangsfläche 8a des drehbaren Basiselementes 8 der Befesti­ gungsschraube 14 gegenüberliegt. Der magnetische Fluß steigt dann wieder an und kehrt auf seinen Normalwert zurück, wenn die kreisringförmige Umfangsfläche 8a des drehbaren Basis­ elementes 8 der Befestigungsschraube 14 gegenüberliegt. Es ist auch möglich, an der Umfangsfläche 8a des drehbaren Basiselementes 8 anstelle der Kerben 8b Vorsprünge anzu­ bringen.

Der Magnetfeldsensor 18, der rund um den Kopf der Befesti­ gungsschraube 14 angeordnet ist, liefert auf der Basis der Änderung des magnetischen Flusses Ausgangssignale in Form von Spannungsimpulsen, so daß das Laufen des Kompressors bzw. dessen Drehzahl durch Verarbeitung dieser Impulse exakt er­ faßt werden kann. Dabei versteht es sich, daß Schalteinrich­ tungen vorgesehen sind, um die Magnetkupplung 6 beim Erfassen einer ungewöhnlichen Situation, beispielsweise bei einer anomalen Abnahme der erfaßten Impulse oder einer Unterbre­ chung der Impulsfolge, abzuschalten, um eine Beschädigung des Kompressors und anderer Hilfsaggregate zu verhindern.

Das in Fig. 2 gezeigte modifizierte Ausführungsbeispiel um­ faßt einen Magnetfeldsensor 18, welcher von dem Stator 63 der Magnetkupplung 6 so gehaltert wird, daß er dem Kopf der Be­ festigungsschraube 14 gegenüberliegt. Die übrigen Komponenten und die Funktion zum Erfassen einer Drehbewegung sind ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden im Zusammenhang mit einem Taumelscheibenkompressor erläutert; es ist jedoch möglich, die vorliegende Erfindung auch bei ande­ ren Typen von Kompressoren zu realisieren. Beispielsweise ist es bei einem Taumelscheibenkompressor mit einer Taumelscheibe aus einem nicht-magnetischen Material, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, möglich, ein ferromagnetisches Material in einen Teil der Taumelscheibe einzubetten, so daß das ferromagnetische Material in radialer Richtung gerade von der Antriebswelle zum äußeren Umfang der Taumelscheibe reicht, um der Befestigungsschraube gegenüberzuliegen. Auch bei einem Flügelzellenverdichter ist es möglich, einen magnetischen Kreis herzustellen, indem man die Antriebswelle, den Rotor, die Flügel und eine Befestigungsschraube aus einem ferromag­ netischen Material hergestellt, um die Drehbewegung des Kom­ pressors in der oben beschriebenen Weise zu erfassen. Wenn der Spalt zwischen dem Kopf der Befestigungsschraube und dem Stator der Magnetkupplung aus konstruktiven Gründen eine er­ hebliche Breite besitzt, ist es außerdem beispielsweise mög­ lich, die richtige Spaltbreite zwischen dem Kopf der Befesti­ gungsschraube und dem Stator der magnetischen Kupplung zu er­ reichen, indem man die Höhe des Kopfes der Befestigungs­ schraube ändert oder ein Hilfselement hinzufügt, welches sich von der Magnetkupplung in Richtung auf den Kopf der Befesti­ gungsschraube erstreckt, um auf diese Weise den magnetischen Widerstand zu verringern und damit die Ausgangssignale des Magnetfeldsensors zu erhöhen.

Wie oben erläutert, ist es gemäß der Erfindung möglich, den Magnetfeldsensor außerhalb des Gehäuses des Kompressors anzu­ ordnen, und der Sensor kann leicht mittels einfacher Befesti­ gungseinrichtungen an dem Gehäuse befestigt werden, ohne daß eine spezielle Dichtungsanordnung erforderlich wäre, da der magnetische Kreis unter Verwendung der Befestigungsein­ richtungen hergestellt wird.

Da eine periodische Änderung des magnetischen Flusses zwi­ schen den einander gegenüberliegenden Teilen des drehbaren Elements und der Befestigungseinrichtungen bewirkt wird und letztere ohne Beeinträchtigung durch andere Komponenten, wie z. B. einen Teil des Gehäuses, angeordnet werden können, ist es möglich, den Spalt zwischen dem drehbaren Element und den Befestigungseinrichtungen so klein wie möglich auszubilden, um die Empfindlichkeit des Detektors zu verstärken. Dadurch, daß der Magnetfeldsensor rund um den Kopf der Befestigungs­ schraube angeordnet wird, ist es außerdem möglich, gleich­ zeitig den Zusammenbau der Gehäuseanordnung des Kompressors und das Anbringen des Magnetfeldsensors durchzuführen. Durch Anbringen des Magnetfeldsensors am Stator der Magnetkupplung ist es dagegen möglich, den Zusammenbau der Gehäuseanordnung des Kompressors unabhängig von der Anbringung des Magnetfeld­ sensors durchzuführen.

In Fig. 6 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau ist ähnlich wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Kurz gesagt, umfaßt der Kompressor einen Zylinderblock 1, ein vorderes Gehäuse 2 und ein hinteres Gehäuse 3, die über Be­ festigungsschrauben 14 miteinander verbunden sind. Der Kom­ pressor umfaßt ferner eine Antriebswelle 7 und ein drehbares Basiselement 8 sowie eine drehbare Taumelscheibe 11 und eine Taumelplatte 13. Verbindungsstangen 17 verbinden die Taumel­ platte 13 und die einzelnen Kolben 16, um einen Kompressor­ betrieb zu ermöglichen. Ein Magnetfeldsensor 18 ist an dem vorderen Gehäuse 2 rings um den Kopf der (einen) Befesti­ gungsschraube 14 angeordnet.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel sind am Umfang des drehbaren Basiselementes 8 vier Permanentmagnete 21 derart befestigt, daß ihre Pole 21a radial nach außen gerichtet sind. Man erkennt, daß, ausgehend von den Permanentmagneten 21, ein magnetischer Kreis zu der Befestigungsschraube 14 geschaffen wird, und daß die Drehung des Kompressors daher in der oben beschriebenen Weise erfaßt werden kann. In diesem Fall werden das drehbare Basiselement 8 oder dessen an die Permanentmagnete 21 angrenzenden Teile vorzugsweise aus einem unmagnetischen Material hergestellt, um zu verhindern, daß von den Permanentmagneten 21 über das drehbare Basiselement 8 ein magnetischer Leckfluß austritt.

Fig. 8 bis 10 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung. Der grundsätzliche Aufbau ist wieder ähnlich wie bei den vorangehenden Beispielen. Der Kompressor besitzt einen Zylinderblock 1, ein vorderes Gehäuse 2 und ein hinteres Gehäuse 3, die mit Hilfe von Befestigungsschrauben 14 miteinander verbunden sind. Der Kompressor besitzt ferner eine Antriebswelle 7, ein kreisrundes, drehbares Basiselement 8, eine Taumelscheibe 11 und eine Taumelplatte 13 sowie Ver­ bindungsstangen 17, über die die einzelnen Kolben mit der Taumelplatte verbunden sind, um zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben zu werden.

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel sind am vorderen Ge­ häuse 2 rings um die Köpfe von zwei Befestigungsschrauben 14 zwei Magnetfeldsensoren 18a und 18b angeordnet. Das drehbare Basiselement 8 ist an seinem Umfang mit Vorsprüngen 8c ver­ sehen, so daß ein magnetischer Kreis gebildet wird, welcher von der Magnetkupplung 6 über das drehbare Basiselement 8 zu den beiden Befestigungsschrauben 14 führt, wobei die Drehung bzw. das Laufen des Kompressors mit Hilfe jedes der Magnet­ feldsensoren 18a und 18b in der beschriebenen Weise detek­ tiert werden kann.

Der Magnetfeldsensor 18a detektiert einen magnetischen Fluß Φ L1, welcher durch seine zugeordnete Befestigungs­ schraube 14 hindurchgeht. Der magnetische Fluß Φ L1 nimmt zu, wenn sich ein Vorsprung 8c dieser Befestigungsschraube 14 nähert und nimmt ab, wenn sich dieser Vorsprung 8c von der Befestigungsschraube 14 entfernt. Folglich liefert der Mag­ netfeldsensor 18a bei jeder einzelnen Umdrehung ein Ausgangs­ signal in Form der Signalspannung Vs1. Der Magnetfeldsensor 18b detektiert einen entsprechenden magnetischen Fluß Φ L2, welcher durch die benachbarte Befestigungsschraube 14 fließt, jedoch gegenüber dem von dem Magnetfeldsensor 18a erfaßten magnetischen Fluß um 60° phasenverschoben ist. Der Magnet­ feldsensor 18b liefert ein Ausgangssignal in Form einer Signalspannung Vs2. Die Signalspannung Vs1 besitzt gegenüber der Signalspannung Vs2 einen um 600 voreilende Phase.

Die Magnetfeldsensoren 18a und 18b sind in Serie geschaltet, wobei jedoch die Signalspannungen Vs1 und Vs2, wie in Fig. 11 gezeigt, entgegengesetzt gepolt sind. Die äußeren Enden der miteinander verbundenen Magnetfeldsensoren 18a und 18b sind mit einem Operationsverstärker 90 verbunden, dessen Ausgangs­ spannung einem Komperatur 91 mit Hysterese zugeführt wird, welcher eine digitalisierte impulsförmige Signalspannung V₀ liefert.

Aufgrund dieser Anordnung sind Störspannungen V_n in den bei­ den Signalspannungen Vs1 und Vs2 aufgrund von Änderungen des Stroms Δi in der Magnetkupplung 6 einander entgegengesetzt, und von dem Komperator 91 wird, wie Fig. 13 zeigt, nur die Differenz der beiden Signalspannungen Vs1 und Vs2 digitali­ siert. Es ist daher möglich, eine Verringerung des Signal/ Rausch-Verhältnisses aufgrund von Störspannungen V_n in der Phasenlage zu verhindern und das Auftreten eines ungenauen Betriebes zu vermeiden.

Im Vergleich zu dieser Anordnung wird dann, wenn die Signal­ spannung Vs1 nur eines einzigen Magnetfeldsensors 18a digita­ lisiert wird, der Pegel der Signalspannungskomponente Vs1′ aufgrund einer Überlagerung der Störspannung V_n auf eine Seite verschoben, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist, und bei der Digitalisierung wird die Geräuschschwelle verringert. Der Operationsverstärker 90 und der Komperator 91 bilden eine Detektorschaltung zum Erfassen der Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen von den beiden Magnetfeldsensoren 18a und 18b, um auf diese Weise mindestens eine der folgenden Größen in Abhängigkeit von der Differenz zu detektieren: die Drehung bzw. Drehzahl und den Drehwinkel des drehbaren Ele­ ments.

Es ist möglich, irgendeine Kombination von zwei Befestigungs­ schrauben 14 zu verwenden; vorzugsweise werden jedoch zwei benachbarte Befestigungsschrauben 14 verwendet, damit die Magnetfeldsensoren 18a und 18b jedes magnetische Störsignal, mit Ausnahme des Nutzsignals von der Magnetkupplung 6, unter­ drücken.

Zusätzlich ist es natürlich möglich, den Drehwinkel durch Teilen eines Zyklus zu erfassen, der anhand der impulsförmi­ gen Signalspannung V_o detektiert wird.

Bei dem modifizierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 wer­ den die Magnetfeldsensoren 18a und 18b von dem Stator 63 der Magnetkupplung 6 derart gehaltert, daß sie jeweils dem Kopf der zugeordneten Befestigungsschraube 14 gegenüberliegen.

Bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 ist jeweils ein Anschluß der Magnetfeldsensoren 18a und 18b ge­ erdet, so daß die Richtung bzw. Polarität der beiden Signal­ spannungen Vs1 und Vs2 identisch ist, dabei sind die jeweils anderen Anschlüsse der Magnetfeldsensoren 18a und 18b mit einem Operationsverstärker 90 verbunden, der seinerseits wieder mit einem Komperator 91 verbunden ist. Auch bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, Störspannungen mit der gleichen Phasenlage zu unterdrücken und nur die Differenz der Signal­ spannungen Vs1 und Vs2 zu detektieren.

Es ist ferner möglich, die Signalspannungen der Magnetfeld­ sensoren 18a und 18b mit Hilfe eines Differenzverstärkers zu verstärken und dann die Differenz zwischen den beiden Span­ nungen zu detektieren.

Claims (11)

1. Kompressor mit einem Gehäuse, welches mehrere Gehäuse­ teile umfaßt, mit Verbindungseinrichtungen zum dichten­ den Verbinden der Gehäuseteile miteinander, mit einer drehbar in dem Gehäuse gelagerten Antriebswelle, die in Antriebsverbindung mit einem äußeren Antriebsaggregat steht, mit einem drehfest mit der Antriebswelle verbun­ denen, einen äußeren Rand aufweisenden, drehbaren Ele­ ment als Bestandteil von Antriebseinrichtungen für Kom­ pressionseinrichtungen, mit Magnetfelderzeugungsein­ richtungen zum Erzeugen eines sich periodisch ändernden magnetischen Flusses angrenzend an den Rand des dreh­ baren Elementes und mit Detektoreinrichtungen zum Detek­ tieren einer Drehbewegung in dem Kompressor durch Detek­ tieren des sich bei Drehung des drehbaren Elementes periodisch ändernden magnetischen Flusses, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (14) einen äußeren Teil aufweisen, der außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3) angeordnet ist, daß die Verbindungsein­ richtungen (14) derart angeordnet sind, daß sich ein magnetischer Fluß von den Magnetfelderzeugungseinrich­ tungen (6, 21) zu den Verbindungseinrichtungen (14) ergibt, und daß die Detektoreinrichtungen (18) auf der Außenseite des Gehäuses (1, 2, 3), angrenzend an den auf der Außenseite des Gehäuses (1, 2, 3) befindlichen Teil der Befestigungseinrichtungen (14), angeordnet sind.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (7) mit dem externen Antrieb über eine Magnetkupplung (6) verbunden ist und daß die Magnetfeld­ erzeugungseinrichtungen die Magnetkupplung (6) und ein einen Leckfluß der Magnetkupplung (6) führendes Material der Antriebswelle (7) und des drehbaren Elementes (8) umfassen, über welches der magnetische Fluß dem äußeren Rand des drehbaren Elementes (8) zuführbar ist.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (7) und das drehbare Element (8) zu­ mindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sind.

4. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung einen fest an dem Gehäuse (1, 2, 3) montierten Stator (63) und einen Rotor (61) umfaßt und daß die Detektoreinrichtungen an dem Stator (63) der Magnetkupplung (6) bzw. diesem eng benachbart angeordnet sind.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen mindestens eine Befesti­ gungsschraube (14) mit einem Kopf umfassen, welcher den außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3) befindlichen Teil der Verbindungseinrichtungen bildet, und daß die Detektor­ einrichtungen einen Magnetfeldwandler (18) umfassen, der an dem Gehäuse (1, 2, 3) derart angeordnet ist, daß er den Kopf der Befestigungsschraube (14) umgibt.

6. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen mindestens eine Befesti­ gungsschraube (14) mit einem Kopf umfassen, der den außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3) liegenden Teil der Verbindungseinrichtungen bildet, und daß die Detektor­ einrichtungen einen Magnetfeldwandler (18) umfassen, der von dem Stator (63) der Magnetkupplung (6) derart gehal­ tert ist, daß er dem Kopf der Befestigungsschraube (14) gegenüberliegt.

7. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand des drehbaren Elementes (8) im wesent­ lichen kreisrund mit mindestens einem radialen Vorsprung (8c) zum Erzeugen der periodischen Änderungen des mag­ netischen Flusses ausgebildet ist.

8. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand des drehbaren Elementes (8) im wesentli­ chen kreisrund mit mindestens einer Kerbe (8b) zum Er­ zeugen der periodischen Änderungen des magnetischen Flusses ausgebildet ist.

9. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungseinrichtungen mindestens einen an dem drehbaren Element (8) befestigten Permanentmag­ neten (21) umfassen.

10. Kompressor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand des drehbaren Elementes (8) im wesentli­ chen kreisrund ausgebildet ist und daß der mindestens eine Permanentmagnet (21) derart angeordnet ist, daß er radial über den äußeren Rand des drehbaren Elementes (8) vorsteht.

11. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen ein Paar von Magnetfelddetek­ toren (18a, 18b) umfassen, die bezüglich des drehbaren Elementes (8) in Umfangsrichtung in unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, und daß eine Detektorschal­ tung vorgesehen ist, um die Differenz zwischen den Aus­ gangssignalen der beiden Magnetfelddetektoren (18a, 18b) zu detektieren und auf der Basis der Differenz minde­ stens eine der folgenden Größen zu bestimmen: Drehzahl und Drehwinkel des drehbaren Elements (8).