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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter mit veränderlicher
Leistung, der ein Rückschlagventil
aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Kühlungskreislauf, umfassend
ein Rückschlagventil
und einen Verdichter mit veränderlicher
Leistung. Insbesondere ist das Rückschlagventil
geeignet, eine Ausstoßleistung
von im Wesentlichen 0 % zu realisieren in dem Falle, dass der Verdichter
in kupplungsloser Weise mit einer externen Antriebsquelle operativ
gekoppelt ist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
Verdichter ist z.B. in einen Kühlungskreislauf
inkorporiert, der für
ein Fahrzeug-Klimatisierungssystem verwendet wird, um das Kühlmittelgas zu
verdichten. Ein derartiger Verdichter ist üblicherweise mit einem Fahrzeugmotor
als externe Antriebsquelle über
eine Magnetkupplung operativ gekoppelt, wodurch der Verdichter mit
dem Motor nur dann verbunden ist, wenn eine Kühllast auftritt, um einen Verdichtungsvorgang
durchzuführen.
Ein derartiger Verdichter ist in der EP-A-0 845 593 offenbart. Wenn
aber die Magnetkupplung in dem Verdichter bereitgestellt ist, führt dies
zu der Problematik, dass das Gesamtgewicht steigt, die Produktionskosten steigen
und Energie verbraucht wird, um die Magnetkupplung zu betreiben.
Um einen derartigen Nachteil zu beseitigen, ist in jüngerer Zeit
ein sogenannter kupplungsloser Taumelscheibenverdichter mit veränderlicher
Leistung vorgeschlagen worden, der direkt an eine externe Antriebsquelle
gekoppelt ist, ohne dass eine Magnetkupplung zwischen Motor und
Verdichter geschaltet wäre,
so dass der Verdichter nor malerweise angetrieben wird, während die
externe Antriebsquelle in Betrieb ist (siehe z.B. die Offenlegungsschrift
der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 10-205446).
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Bei
dem in der oben beschriebenen Schrift offenbarten Verdichter ist
eine Taumelscheibe so angeordnet, dass sie bezüglich einer direkt mit der
externen Antriebsquelle gekoppelten Antriebswelle neigbar ist und
ein minimaler Neigungswinkel der Taumelscheibe aufrechterhalten
wird, um eine Ausstoßleistung
bereitzustellen, die nicht Null Prozent ist. Bei diesem Verdichter
ist es daher möglich,
eine Gewichtsminderung zu verwirklichen sowie den Energieverbrauch
der externen Antriebsquelle zu minimieren, indem der Verdichter
direkt, ohne eine Magnetkupplung an die Antriebsquelle gekoppelt
wird.
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Ferner
ist bei diesem Verdichter ein Rückschlagventil
angeordnet, wie in 14 der beigefügten zeichnerischen
Darstellung gezeigt. Das heißt, ein
Gehäuse 90 umfasst
eine Ausstoßkammer 91, eine
Aufnahmekammer 92 benachbart zu der Ausstoßkammer 91 und
einen äußeren Ausstoßkanal 93 für eine Fließverbindung
zwischen der Aufnahmekammer 92 und einem (nicht gezeigten)
Kondensator eines Kühlungskreislaufs,
wobei ein Rückschlagventil 94 – zusammen
mit einem O-Ring 95 und einem Sicherungsring 96 – in der
Aufnahmekammer 92 angeordnet ist, um den Rückfluss
eines Kühlmittelgases
in die Aufnahmekammer 92 zu verhindern. Im Einzelnen umfasst
das Rückschlagventil 94 ein
Ventilsitzglied 81, ein Gehäuse 82, welches an
dem Ventilsitzglied 81 angeordnet ist, ein Ventilelement 83, welches
axial gleitbeweglich in dem Gehäuse 82 angeordnet
ist, und eine Feder 84 zum Vorspannen des Ventilelementes 83 zu
dem Ventilsitzglied 81 in dem Gehäuse 82 hin, wie in
den 15 und 16 gezeigt.
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Ein
Fließkanal 81a ist
durch das Ventilsitzglied 81 hindurch gebildet, einerseits
mit der Ausstoßkammer 91 und
andererseits mit dem Inneren des Gehäuses 82 in Verbindung
stehend, und ein Ventilsitz 81b ist in dem Ventilsitzglied 81 um
den Auslass des Fließkanals 81a herum
gebildet. Ferner ist eine Ringnut 81c in der äußeren peripheren
Oberfläche
des Ventilsitzgliedes 81 um den Ventilsitz 81b herum
bereitgestellt.
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Vorsprünge 82a sind
in der Innenwand des öffnungsseitigen
Endes des Gehäuses 82 gebildet, um
in die Ringnut 81c zu passen, und Verbindungslöcher 82b sind
in der äußeren peripheren
Wand des Gehäuses 82 auf
der axial gegenüberliegenden
Seite jenseits des Ventilsitzes 81b gebildet.
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Das
Ventilelement 83 weist eine Dichtfläche 83a auf, die in
Kontakt mit dem Ventilsitz 81b ist, wenn das Ventilelement 83 in
einer Richtung zu dem Ventilsitz 81b hin gleitet, und die
den Ventilsitz 81b verlässt,
wenn das Ventilelement in die andere Richtung gleitet, und eine äußere periphere
Oberfläche 83b senkrecht
zu der Dichtfläche 83a.
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Wie
in 15 gezeigt, ist es bei diesem Rückschlagventil 94 so,
dass bei Anhalten des Verdichters infolge Anhaltens der externen
Antriebsquelle ein Hochdruck-Kühlmittelgas
auf der Kondensatorseite und die Vorspannkraft der Feder 84 auf
das Ventilelement 83 aufgebracht werden, um letzteres dazu
zu veranlassen, in die eine Richtung zu gleiten. Die Dichtfläche 83a wird
also auf den Ventilsitz 81b des Ventilsitzgliedes 81 aufgesetzt,
um den Fließkanal 81a von
den Verbindungslöchern 82b zu
trennen. Somit wird verhindert, dass das Hochdruck-Kühlmittelgas
auf der Kondensatorseite in die Ausstoßkammer 91 zurückfließt.
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Andererseits,
wie in 16 gezeigt, schiebt während des
Betriebs des Verdichters das Hochdruck-Kühlmittelgas in der Ausstoßkammer 91 das Ventilelement 83 durch
den Fließkanal 81a und überwindet
die Vorspannkraft der Feder 84, um zu bewirken, dass das
Ventilelement 83 in die andere Richtung gleitet. Dementsprechend
verlässt
die Dichtfläche 83a den
Ventilsitz 81a des Ventilsitzgliedes 81 und erlaubt
so eine Verbindung des Fließkanals 82b mit
den Verbindungslöchern 82b.
Somit wird das Hochdruck-Kühlmittelgas
in der Ausstoßkammer 91 an
den Kondensator abgegeben.
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Bei
dem Verdichter, der ein derartiges Rückschlagventil 94 aufweist,
ist es also möglich,
einen Rückfluss
des Kühlmittelgases
zu verhindern, wenn der Verdichter angehalten wird, so dass es möglich wird,
zu verhindern, dass das flüssige
Kühlmittel
in dem Verdichter gehalten wird, und einen übermäßigen Temperatur- oder Druckanstieg
in dem Verdichter zu vermeiden sowie die Dauerhaftigkeit des Verdichters
zu verbessern.
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Ferner
ist es bei dem Verdichter, welcher einen Fließkanal aufweist, der sich von
der Ausstoßkammer 91 zu
der Kurbelkammer (nicht gezeigt) erstreckt, möglich, den Druckanstieg in
der Kurbelkammer zu unterdrücken,
wenn der Verdichter angehalten wird, was eine schnelle Erhöhung des
Neigungswinkels der Taumelscheibe und eine schnelle Rückgewinnung
des Hochleistungszustandes nach Starten des Verdichterbetriebs und
damit ein rasches In-Erscheinung-Treten des Kühleffektes erlaubt.
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Experimentell
wurde von den betreffenden Erfindern jedoch gefunden, dass es bald
nach Öffnung
des Rückschlagventils
durch die Wegbewegung des Ventilelementes 83 von dem Ventilsitz 81b und
Beginn der Verbindung zwischen dem Fließkanal 81a und den
Verbindungslöchern 82b gern
zu einem Druckverlust kommt, weil bei diesem Rückschlagventil 94 das
Gehäuse 82 und
das Ventilelement 83 aus Kunststoffformteilen hergestellt
sind, um die Herstellungskosten und das Gewicht zu senken, und die äußere periphere
Oberfläche 83b des
Ventilelementes 83, die sich senkrecht zu der Dichtfläche 83a desselben
erstreckt, eine einfache zylindrische Formgebung aufweist.
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Das
heißt,
zwischen dem als Harzformteile ausgebildeten Gehäuse 82 und Ventilelement 83 existiert
wegen der erforderlichen Toleranzen ein relativ großer Zwischenraum.
Wie in 17A gezeigt, kommt es bei vollständig geschlossenem
Ventil, wobei das Ventilelement 83 auf dem Ventilsitz 81b sitzt, nicht
zu einer Leckage eines Fluids, z.B. eines Kühlmittelgases, aus dem Fließkanal 81a,
selbst wenn die äußere periphere
Oberfläche 83b des
Ventilelementes 83 eine einfache zylindrische Form aufweist,
weil die Auslassöffnung
des Fließkanals 81a durch
die Dichtfläche 83a geschlossen
ist. Ferner, wie in 17C gezeigt, tritt bei voll
geöffnetem
Ventil – mit bis
zum oberen Totpunkt angehobenem Ventilelement 83 – kein Problem
infolge eines Anstiegs des Rückdrucks
hinter dem Ventilelement 83 auf, weil das Fluid mehr über das
weit offene Verbindungsloch 82b aus dem Fließkanal 81a zur
Außenseite
des Gehäuses 82 fließt, als
dass es in einen Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche des
Gehäuses 82 und der äußeren peripheren
Oberfläche 83b des
Ventilelementes 83 fließt. Wie in 17B gezeigt, ist es jedoch so, dass bei im Anfangsstadium
des Öffnens befindlichem
Ventil mit leicht von dem Ventilsitz 81 abgehobenem Ventilelement 83 das
Fluid, welches aus dem Fließ kanal 81 heraus
fließt,
durch den Zwischenraum zwischen der inneren peripheren Oberfläche des
Gehäuses 82 und
der äußeren peripheren Oberfläche 83b des
Ventilelementes 83 zur Rückseite des Ventilelementes 83,
welches in der einfachen zylindrischen Form ausgebildet ist, strömt. Deshalb steigt
der Rückdruck
hinter dem Ventilelement 83 und die Gleitbewegung des Ventilelementes 83 in Öffnungsrichtung
wird verhindert. In diesem Fall wird die Druckdifferenz, durch die
das Ventilelement 83 angehoben wird, höher, und es kommt zu einem
Druckverlust in dem Rückschlagventil 94 selbst.
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Speziell
in dem Falle, dass das Rückschlagventil 94 auf
der Kondensatorseite in dem Kühlungskreislauf
oder auf der Stromabwärtsseite
der Ausstoßkammer 91 des
Verdichters vorgesehen ist, ist der Druck in dem Fließkanal 81a hoch,
und der Druckverlust übt
einen abträglichen
Einfluss auf den Kühlungskreislauf
und ein Fahrzeug, in dem ein derartiger Kühlungskreislauf eingebaut ist,
aus.
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Es
ist wünschenswert,
das obenerwähnte Rückschlagventil 94 in
dem Verdichter, welcher in kupplungsloser Weise mit der externen
Antriebsquelle operativ gekoppelt ist, vorzusehen, um die obenerwähnte Funktion
und Wirkung zu erhalten; eine solche vorteilhafte Funktion und Wirkung
könnte
jedoch wieder aufgehoben werden, wenn ein Problem wie Druckverlust
in dem Rückschlagventil 94 auftritt.
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Aus
EP-A-0 846 865 ist ein Rückschlagventil bekannt
geworden, welches zwischen einer Saugöffnung und einem Kühlmitteleinlasskanal
eines Flügelverdichters
innerhalb einer Saugventilaufnahmekammer angeordnet ist. Dieses
Rückschlagventil
umfasst ein Ventilelement, welches gleitbeweglich in der Saugventilaufnahmekammer
des Verdichters aufgenommen ist und welches einen oberen hohlzylindrischen
Bereich und einen unteren hohlzylindrischen Bereich aufweist. Der
Kühlmitteleinlasskanal
kann durch den unteren hohlzylindrischen Bereich geschlossen werden.
Wenn der Verdichter in Betrieb ist, wird das Ventilelement nach
unten geschoben, und eine Öffnung
des oberen hohlzylindrischen Bereichs liegt dem Einlasskanal gegenüber; hierdurch
stehen die Saugöffnung
und der Kühlmitteleinlasskanal über die
Saugventilaufnahmekammer in Fließverbindung miteinander.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf die im Vorstehenden beschriebene Problematik des Standes
der Technik liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines Kühlungskreislaufs
und eines Verdichters mit einem Rückschlagventil, wobei der Druckverlust
in dem Verdichter und in dem Kühlungskreislauf
vermindert werden kann und dadurch verursachte Nachteile beseitigt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Kühlungskreislauf bereit, umfassend
einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Verdichter mit veränderlicher
Leistung, welcher eine Ausstoßkammer
in Fließverbindung
mit dem Kondensator und eine Saugkammer in Fließverbindung mit dem Verdampfer
aufweist, und ein Rückschlagventil,
welches zwischen der Ausstoßkammer
des Verdichters und dem Kondensator angeordnet ist und umfasst:
ein Ventilgehäuse
mit einer peripheren Wand, einem in der peripheren Wand gebildeten
Fließkanal
mit einer Eintrittsöffnung
und einer Austrittsöffnung,
einem in der peripheren Wand um die Austrittsöffnung herum gebildeten Ventilsitz
und einem Verbindungsloch, welches durch die periphere Wand hindurch
auf der dem Fließkanal
gegenüberliegenden
Seite, bezogen auf den Ventilsitz, gebildet ist; ein Ventilelement
mit einer Außenwand,
axial gleitbeweglich in der peripheren Wand des Ventilgehäuses angeordnet,
und einer Dichtfläche,
welche mit dem Ventilsitz in Anlage bringbar ist; und ein treibendes
Glied zum Vorspannen des Ventilelementes nach dem Ventilsitz hin.
Das Rückschlagventil
umfasst ferner Führungsmittel
zum Führen
eines Fluids, welches durch die Austrittsöffnung des Fließkanals,
an der Dichtfläche
vorbei in das Innere des Ventilgehäuses leckt, wenn das Ventilelement
den Ventilsitz verlässt,
zur Außenseite
des Ventilgehäuses.
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Bei
dem Rückschlagventil
gemäß vorliegender
Erfindung werden bei sich im Anfangsstadium des Öffnens befindlichem Ventil
mit leicht vom Ventilsitz abgehobenem Ventilelement die Führungsmittel das
Fluid, welches durch die Austrittsöffnung des Fließkanals
entlang der Dichtfläche
in das Innere des Ventilgehäuses
leckt, zur Außenseite
des Ventilgehäuses
führen.
Somit wird der Fluss des Fluids zu der Rückseite des Ventilelementes
hin verhindert und der Anstieg des Rückdrucks hinter dem Ventilelement wird
verhindert und damit die Gleitbewegung des Ventilelementes in Öffnungsrichtung
gewährleistet.
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Somit
wird die Druckdifferenz, durch die das Ventilelement angehoben wird,
nicht höher
und ein Druckverlust in dem Rückschlagventil
selbst wird vermindert.
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Bevorzugt
umfassen die Führungsmittel
einen in dem Ventilelement gebildeten Führungskanal, so dass der Führungskanal
mit dem Verbindungsloch in Verbindung gebracht wird, wenn das Ventilelement den
Ventilsitz verlässt.
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In
dem Falle, dass das Ventilelement als Harzformteil ausgebildet ist,
ist ein relativ großer
Zwischenraum zwischen dem Ventilelement und dem Ventilgehäuse vorhanden.
Dennoch arbeitete das vorliegende Rückschlagventil gut, wenn ein
derartiger großer
Zwischenraum vorhanden war. Es ist leicht, eine Nut in der Außenumfangsoberfläche der Außenwand
des Ventilelementes zu bilden. In diesem Falle wird die Nut bevorzugt
ringförmig
in der Außenoberfläche der
Außenwand
des Ventilelementes über
den gesamten Umfang desselben gebildet, weil die Nut normalerweise
mit dem Verbindungsloch verbunden ist, unabhängig von den Winkelpositionen des
Ventilelementes.
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Bevorzugt
umfasst das Ventilgehäuse
ein erstes Gehäuseglied,
welches den Fließkanal
und den Ventilsitz aufweist, und ein zweites Gehäuseglied, welches mit dem ersten
Gehäuseglied
koaxial gekoppelt ist und das Verbindungsloch aufweist, wobei das
erste und das zweite Gehäuseglied
gemeinsam die periphere Wand des Ventilgehäuses bilden, wobei das Ventilelement
und das treibende Glied in dem zweiten Gehäuseglied angeordnet sind. Wenn das
Ventilgehäuse
solcherart aus separaten Gliedern aufgebaut ist, ist eine kostengünstigere
Herstellung des Rückschlagventils
erleichtert. Bevorzugt ist das zweite Gehäuseglied im Wesentlichen becherförmig.
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Das
erfindungsgemäße Rückschlagventil
findet geeignet Verwendung in einem Kühlungskreislauf mit einem Kondensator
und einem Verdichter mit veränderlichem
Verdrängungsvolumen,
der eine Ausstoßkammer
aufweist, die mit dem Kondensator in Verbindung steht. Insbesondere
ist es effektiver, wenn das Verbindungsloch mit dem Kondensator
in Verbindung steht.
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Bevorzugt
ist das Rückschlagventil
mehr in den Verdichter mit veränderlichem
Verdrängungsvolumen
inkorporiert, als dass es in der Leitung des Kühlungs kreislaufs angeordnet
ist. Das Kühlmittelgas
kann sich in der Leitung stromaufwärts des Rückschlagventils ausdehnen und
in den Verdichter zurückströmen, wenn
das Rückschlagventil
auf halbem Wege in der Leitung des Kühlungskreislaufs angeordnet
ist; dieses Problem stellt sich jedoch nicht, wenn das Rückschlagventil
in den Verdichter inkorporiert ist.
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Das
erfindungsgemäße Rückschlagventil
ist besonders effektiv, wenn es in Verbindung mit einem Verdichter
mit veränderlicher
Leistung verwendet wird, der in kupplungsloser Weise mit einer externen Antriebsquelle
operativ gekoppelt ist. In diesem Falle ist es möglich, eine Ansammlung des
flüssigen
Kühlmittels
in dem Verdichter zu verhindern und einen übermäßigen Temperatur- und Druckanstieg
in dem Verdichter zu vermeiden, was zu einer Verbesserung der Dauerhaftigkeit
des Verdichters führt.
Ferner bewirkt diese Anordnung, dass nach Betriebsstart der Neigungswinkel
einer Taumelscheibe schnell erhöht und
der Hochleistungszustand schnell zurückgewonnen werden kann. Somit
ist ein rasches In-Erscheinung-Treten des Kühleffektes gewährleistet.
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Insbesondere
ist diese Anordnung vorteilhaft in dem Falle, dass es sich bei dem
Verdichter mit veränderlicher
Leistung um einen Verdichter handelt, bei dem ein minimaler Neigungswinkel
der Taumelscheibe so gewählt
ist, dass sein Wert kleiner ist als ein kritischer Winkel, bei dem
die Rückgewinnung
des Neigungswinkels der Taumelscheibe durch die Reaktion des Ausstoßdrucks
gewährleistet
ist, wie in der
EP
0 953 765 A2 offenbart.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte zeichnerische
Darstellung noch näher
erläutert;
in der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines Verdichters mit veränderlicher
Leistung in Taumelscheibenbauart gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Längsschnitt
des Steuerventils des Taumelscheibenverdichters mit veränderlicher Leistung
von 1;
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3 eine
Vorderansicht des Rückschlagventils
des Taumelscheibenverdichters mit veränderlicher Leistung von 1;
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4 eine
Explosionsvorderansicht des Rückschlagventils
von 3;
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5 eine
Draufsicht auf das Gehäuse
des Rückschlagventils
von 3 und 4;
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6A eine
Untersicht des Ventilelementes des Rückschlagventils;
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6B eine
Draufsicht auf das Ventilelement des Rückschlagventils;
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7 ein
Schnittbild einer Form zur Herstellung des Ventilelementes des Rückschlagventils;
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8 eine
vergrößerte Untersicht
des Ventilelementes des Rückschlagventils;
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9 eine
vergrößerte Seitenansicht
eines Teils des Ventilelementes des Rückschlagventils;
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10 einen
vergrößerten Längsschnitt
des Rückschlagventils
bei geschlossenem Ventil;
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11 einen
vergrößerten Längsschnitt
des Rückschlagventils
bei geöffnetem
Ventil;
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12A eine Seitenansicht des Rückschlagventils bei geschlossenem
Ventil;
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12B eine Seitenansicht des Rückschlagventils bei kleiner
Ventilerhebung;
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12C eine Seitenansicht des Rückschlagventils bei großer Ventilerhebung;
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13 einen
Graphen, der die Beziehung zwischen der Flussrate und der Druckdifferenz
zeigt;
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14 eine
Vorderansicht eines Rückschlagventils
nach dem Stand der Technik;
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15 einen
vergrößerten Längsschnitt
des Rückschlagventils
nach dem Stand der Technik bei geschlossenem Ventil;
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16 einen
vergrößerten Längsschnitt
des Rückschlagventils
nach dem Stand der Technik bei geöffnetem Ventil;
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17A eine Seitenansicht des Rückschlagventils nach dem Stand
der Technik bei geschlossenem Ventil;
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17B eine Seitenansicht des Rückschlagventils nach dem Stand
der Technik bei kleiner Ventilerhebung; und
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17C eine Seitenansicht des Rückschlagventils nach dem Stand
der Technik bei großer Ventilerhebung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die in der beigefügten zeichnerischen Darstellung
gezeigte bevorzugte Ausführungsform beschrieben,
gemäß welcher
ein Rückschlagventil gemäß vorliegender
Erfindung in einen Taumelscheibenverdichter mit veränderlicher
Leistung inkorporiert ist, der für
eine Fahrzeugklimaanlage verwendet wird.
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Wie
in 1 gezeigt, weist der Verdichter ein Gehäuse auf,
umfassend einen Zylinderblock 1, ein becherförmiges vorderes
Gehäuse 2,
welches mit dem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 verbunden ist,
und ein hinteres Gehäuse 7,
welches mit dem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 über eine
Ventilanordnung, umfassend eine Saugventilplatte 3, eine zentrale
Ventilplatte 4, eine Ausstoßventilplatte 5 und eine
Rückhalteplatte,
verbunden ist. Der Zylinderblock 1, das vordere Gehäuse 2 und
das hintere Gehäuse 7 sind
aus einem Metall vom Typ Aluminium hergestellt.
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Der
Zylinderblock 1 weist eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 1a,
eine Axialbohrung 1b, eine Dämpfungskammer 1c und
eine Voransaugkammer 1d auf. Das vordere Gehäuse 2 weist
eine Axialbohrung 2a auf. Das hintere Ge häuse 7 weist
eine Saugkammer 7a, eine Ausstoßkammer 7b, eine Aufnahmekammer 7c und
einen Ausstoßkanal 7d auf.
Die Saugventilplatte 3 weist Saugventilelemente auf, die zentrale
Ventilplatte 4 weist Ventillöcher auf, die Ausstoßventilplatte 5 weist
Ausstoßventilelemente
auf und die Rückhalteplatte
weist Rückhalteelemente auf,
in Übereinstimmung
mit den Zylinderbohrungen 1a.
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Eine
Antriebswelle 12 ist in einer Kurbelkammer 8,
welche in dem vorderen Endbereich des Zylinderblocks 1 und
dem vorderen Gehäuse 2 gebildet ist,
drehbar angeordnet und über
eine Wellendichtungsvorrichtung 9 und ein Radiallager 10 in
der Axialbohrung 2a und ein Radiallager 11 in
der Axialbohrung 1b gehalten.
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Eine
Taumelscheibe 16 ist in der Kurbelkammer 8 angeordnet
und an der Antriebswelle 12 montiert. Die Antriebswelle 12 erstreckt
sich durch ein Durchgangsloch 16a der Taumelscheibe 16.
Eine Stützplatte 14 ist
an der Antriebswelle 12 in der Kurbelkammer 8 befestigt,
und ein Drucklager 13 ist zwischen die Stützplatte 14 und
das vordere Gehäuse 2 geschaltet.
Ein Paar Arme 15 stehen von der Stützplatte 14 nach hinten
vor, wobei jeder der Arme 15 eine Führungsbohrung 15a mit
einer zylindrischen Innenwand aufweist. Ein Paar von Führungsstiften 16b erstrecken
sich von dem vorderen Ende der Taumelscheibe 16 zu dem
Paar von Armen 15 hin. Jeder Führungsstift 16b weist
einen Führungsbereich 16c mit
einer kugeligen Außenfläche an seinem
vorderen Ende auf, der drehbar und gleitbeweglich mit der Führungsbohrung 15a in
Eingriff steht.
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Eine
Feder 17 ist um die Antriebswelle 12 zwischen
der Taumelscheibe 16 und der Stützplatte 14 angeordnet,
um die Taumelscheibe 16 zu dem hinteren Gehäuse 7 hin
zu treiben. Eine Mehrzahl von Hohlkolben 19 sind hin- und
herbeweglich in den Zylinderbohrungen 1a angeordnet und
stehen mit dem peripheren Bereich der Taumelscheibe 16 über Paare
von Schuhen 18 an der vorderen bzw. hinteren Oberfläche der
Taumelscheibe 16 in Verbindung.
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Eine
Nabe 20 ist in einem Bereich der Antriebswelle 12,
der sich vor dem vorderen Gehäuse 2 erstreckt,
mittels einer Keilanordnung gefügt,
und eine Scheibe 22 ist über einen Keil 21 mit
der Nabe 20 verbunden. Die Scheibe ist mittels eines Bolzens 23 an
der Antriebswelle 12 befestigt und wird von dem vorderen
Gehäuse 2 mit
einem Kugellager 24 drehbar gehalten. Ein Riemen B ist
um die Scheibe 22 geschlungen und mit einem Motor EG eines
Fahrzeugs gekoppelt.
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Eine
Feder 26 ist um die Antriebswelle 12 in einer
geringfügig
hinter der Taumelscheibe 16 liegenden Position angeordnet
und durch einen Sicherungsring 25 gesichert, um die Taumelscheibe 16 aufzunehmen,
wenn die Taumelscheibe 16 sich nach rechts bewegt, bezogen
auf 1. Ein Drucklager 27 und eine Unterlegscheibe 28 sind
in der Axialbohrung 1b des Zylinderblocks 1 bereitgestellt,
und eine Feder 29 ist zwischen der Unterlegscheibe 28 und
der Saugventilplatte 3 angeordnet. Das Drucklager 27 nimmt
das Ende der Antriebswelle 12 auf.
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Somit
ist die Taumelscheibe 16 mit der Antriebswelle 12 drehbar,
um den bekannten Verdichtungsvorgang durchzuführen, und bezüglich der
Antriebswelle 12 neigbar, um die Leistung des Verdichters
zu verändern.
Die Taumelscheibe 16 kann zwischen einem maximalen Neigungswinkel,
bei dem die Ausstoßleistung
des Verdichters am kleinsten ist, und einem minimalen Neigungswinkel,
bei dem die Ausstoßleistung
des Verdichters am größten ist,
geneigt werden. Der minimale Neigungswinkel der Taumelscheibe 16 ist
so bestimmt, dass sein Wert kleiner ist als ein kritischer Winkel,
bei dem die Rückgewinnung
des Neigungswinkels der Taumelscheibe 16 durch die Reaktion
des Ausstoßdrucks
gewährleistet ist,
und die Rückgewinnung
der Taumelscheibe 16 von dem minimalen Neigungswinkel zu
dem maximalen Neigungswinkel ist gewährleistet durch das Zusammenwirken
des Momentes, welches auf die Taumelscheibe 16 in Richtung
einer Erhöhung
des Neigungswinkels infolge der Rotation der Taumelscheibe 16 wirkt,
und des Momentes, welches auf der Vorspannung der Feder 26 basiert.
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Die
Saugkammer 7a in dem hinteren Gehäuse 7 ist über einen
(nicht gezeigten) Saugkanal mit der Voransaugkammer 1d verbunden,
wobei die Saugkammer 7a über die Rückhalteplatte 6, die
Ausstoßventilplatte 5 und
die zentrale Ventilplatte 4 durchgreifende Saugöffnungen 30 und
die Saugventilelemente mit den Zylinderbohrungen 1a verbunden ist.
Die Voransaugkam mer 1d ist mit einem Verdampfer EV in dem
Kühlungskreislauf
durch eine Leitung verbunden, und der Verdampfer EV ist über ein
Expansionsventil V durch eine Leitung mit einem Kondensator CO verbunden.
Die Ausstoßkammer 7b ist in
dem hinteren Gehäuse 7 um
die Saugkammer 7a herum gebildet. Die Aufnahmekammer 7c ist
hinter der Ausstoßkammer 7b gebildet
und steht mit der Dämpfungskammer 1c des
Zylinderblocks 1 über den
Ausstoßkanal 7d in
Verbindung, der die Rückhalteplatte 6,
die Ausstoßventilplatte 5,
die zentrale Ventilplatte 4 und die Saugventilplatte 3 durchgreift.
Die Dämpfungskammer 1c ist
mit dem Kondensator CO des Kühlungskreislaufs
durch eine Leitung verbunden. Die Ausstoßkammer 7b steht mit
den entsprechenden Zylinderbohrungen 1a über entsprechende Ausstoßöffnungen 31 in
Verbindung, welche die zentrale Ventilplatte 4 und die
Saugventilplatte 3 durchgreifen.
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Ein
Steuerventil 32 ist in dem hinteren Gehäuse 7 angeordnet,
und ein Rückschlagventil 33 ist in
der Aufnahmekammer 7c hinter der Ausstoßkammer 7b untergebracht.
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Gemäß 2 weist
das Steuerventil 32 ein Ventilgehäuse 41 auf, wobei
eine Abdeckung 42 mit einem Ende des Ventilgehäuses 41 verbunden
ist und ein Ende der Abdeckung 42 durch ein Deckelglied 43 abgesperrt
ist. Eine drucksensitive Kammer 44 ist in einem Raum gebildet,
der durch das Ventilgehäuse 41,
die Abdeckung 42 und das Deckelglied 43 definiert
ist, und ein Balg 45 ist in der drucksensitiven Kammer 44 axial
auseinander- und zusammenziehbar angeordnet.
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Ein
Solenoid 47 ist an dem anderen Ende des Ventilgehäuses 41 über ein
Befestigungsglied 46 befestigt. Ein stationärer Eisenkern 48 ist
an dem anderen Ende des Ventilgehäuses 41 in dem Solenoid 47 befestigt,
und ein beweglicher Eisenkern 51 ist in einem Aufnahmerohr 49,
welches an der Innenwand des Solenoids 47 an dem anderen
Ende des stationären
Eisenkerns 48 befestigt ist, gleitbeweglich aufgenommen.
Der bewegliche Eisenkern 51 weist eine Federkammer 51a an
dem anderen Ende auf, in der eine Feder 50 angeordnet ist
zum Vorspannen des beweglichen Eisenkerns 51 zu dem einen
Ende hin.
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Eine
Axialbohrung 52 durchgreift das Ventilgehäuse 41 und
den stationären
Eisenkern 48 in Axialrichtung. Die Axialbohrung 52 steht
mit einer Ventilkammer 53 in einer Position zwischen dem
anderen Ende des Ventilgehäuses 41 und
dem stationären
Eisenkern 48 in Verbindung. Ein Stab 55, der an
dem anderen Ende des Balgs 45 durch ein Befestigungsglied 54 in
der drucksensitiven Kammer 44 befestigt ist, ist in der
Axialbohrung 52 gleitbeweglich angeordnet, und ein Ventilelement 55a,
welches innerhalb der Ventilkammer 53 angeordnet ist, ist
an einem Zwischenteil des Stabs 55 befestigt. Eine Feder 56 ist zwischen
dem Ventilelement 55a und einem Ende der Ventilkammer 53 bereitgestellt.
Das andere Ende des Stabs 55 stößt gegen ein Ende des beweglichen Eisenkerns 51.
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Eine Öffnung 42a ist
in der Abdeckung 42 bereitgestellt, durch die die drucksensitive
Kammer 44 mit der Saugkammer 7a des hinteren Gehäuses 7 über einen
Druckdetektionskanal 57 in Verbindung steht. Ferner sind
in dem Ventilgehäuse 41 eine Öffnung 41a,
welche mit der von der Ventilkammer 53 zu dem Balg 45 gerichteten
Axialbohrung 52 in Verbindung steht, und eine Öffnung 41b,
welche mit der Ventilkammer 53 in Verbindung steht, ausgebildet. Die
von der Ventilkammer 53 zu dem Balg 45 gerichtete
Axialbohrung 52 ist mit der Kurbelkammer 8 durch
einen Luftansaugkanal 58 über die Öffnung 41a verbunden.
Ferner weisen das Ventilgehäuse 41,
der stationäre
Eisenkern 48 und der bewegliche Eisenkern 51 einen
Ausgleichskanal 59 auf zum Verbinden des Luftansaugkanals 58 mit
der Federkammer 51a in dem beweglichen Eisenkern 51.
Andererseits sind die Ventilkammer 53 und die Ausstoßkammer 7b des
hinteren Gehäuses 7 durch
einen Luftansaugkanal 60 über die Öffnung 41b miteinander
verbunden. Eine Spule des Solenoids 47 ist mit einem Steuercomputer 62 über eine
Ansteuerungsschaltung 61 verbunden. Diesbezüglich bezeichnen
die Bezugsziffern 63 und 64 O-Ringe zur Aufnahme
des Steuerventils 31 innerhalb des hinteren Gehäuses 7 in
einer luftdichten Weise.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt, ist das Rückschlagventil 33 mit
Presssitz in die benachbart zu der Ausstoßkammer 7b angeordnete
Aufnahmekammer 7c gefügt.
Wie in 3 gezeigt, weist die Aufnahmekammer 7c eine
verjüngte
Fläche 7x und eine
einfache zylindrische Fläche 7y auf,
wobei der Durchmesser der verjüngten
Fläche 7x nach
innen kleiner wird und wobei das innere Ende der verjüngten Fläche 7x sich
mit der einfachen zylindrischen Fläche 7y vereinigt.
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Das
Rückschlagventil 33 weist
ein Ventilgehäuse
auf, umfassend ein Ventilsitzglied 70 und ein Gehäuse 71,
welches an dem Ventilsitzglied 70 angeordnet ist, mit einem
Spalt zwischen dem Gehäuse 71 und
dem Boden der Aufnahmekammer 7c. Das Rückschlagventil 33 weist
ferner ein Ventilelement 72 auf, welches axial gleitbeweglich
in dem Gehäuse 71 angeordnet
ist, und eine Feder 73 zum Vorspannen des Ventilelementes 72 in
dem Gehäuse 71 zu
dem Ventilsitzglied 70 hin. Das Ventilsitzglied 70 ist
aus Messing hergestellt, das Gehäuse 71 und
das Ventilelement 72 sind aus spritzgegossenen Harzprodukten
hergestellt, und die Feder 73 ist aus Federstahl hergestellt.
Weil das Ventilsitzglied 70 und das Gehäuse 71 getrennt voneinander
hergestellt werden, ist eine leichte Herstellung des Rückschlagventils 33 mit
reduziertem Herstellungskostenaufwand möglich.
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Gemäß 4 umfasst
das Ventilsitzglied 70 einen Hauptkörperbereich 70a mit
einer sich im Wesentlichen axial erstreckenden zylindrischen Fläche 70y,
deren Durchmesser für
eine Presspassung mit der zylindrischen Fläche 7y der Aufnahmekammer 7c angepasst
ist, einen Positionierbereich 70b, der integral geformt
mit dem Hauptkörperbereich 70a auf einer
Seite desselben ausgebildet ist, einen Bereich 70d kleinen
Durchmessers, der integral geformt mit dem Hauptkörperbereich 70a auf
der anderen Seite desselben ausgebildet ist, und einen Ventilsitzbereich 70e,
der integral geformt mit dem Bereich 70d kleinen Durchmessers
an dem anderen Ende des Bereichs 70d kleinen Durchmessers
ausgebildet ist.
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Das
Ventilsitzglied 70 weist einen durch dieses hindurchgehenden
Fließkanal 70f auf,
wobei der Fließkanal 70f eine
Einlassöffnung
zur Verbindung mit der Ausstoßkammer 7b und
eine zu dem Ventilelement 72 gerichtete Auslassöffnung zur
Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses 71 aufweist.
Der Positionierbereich 70b weist eine verjüngte Fläche 70x auf,
deren Gestalt komplementär
zu der Gestalt der verjüngten
Fläche 7x der
Aufnahmekammer 7c ist. Die verjüngte Fläche 70x ist angrenzend
an den Hauptkörperbereich 70a und von
demselben divergierend angeordnet. Der Bereich 70d kleinen
Durchmessers weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der
des Hauptkörperbereichs 70a,
und der Ventilsitzbereich 70e weist einen Durchmesser auf,
der kleiner ist als der des Bereichs 70d kleinen Durchmessers.
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Der
Bereich 70d kleinen Durchmessers weist eine ringförmige Nut 70c an
seinem Außenumfang
als Eingriffsmittel auf. Ein Ventilsitz 70g ist in dem
Ventilsitzbereich 70e um die Auslassöffnung des Fließkanals 70f herum
gebildet. Ein Rücksprung 70h existiert
um den Ventilsitz 70g, indem der Durchmesser des Ventilsitzbereichs 70e kleiner
ausgeführt
wird als der des Bereichs 70d kleinen Durchmessers, wodurch
ein äußerer peripherer
Bereich einer Dichtfläche 72a des
Ventilelementes 72 nicht in Kontakt mit dem Ventilsitz 70g an
dem Rücksprung 70h ist.
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Das
Gehäuse 71 weist
eine becherförmige Gestalt
mit einem offenen Ende auf, und die Auslassöffnung des Fließkanals 70f mündet in
das Innere des Gehäuses 71.
Die Innenfläche
der äußeren peripheren
Wand des Gehäuses 71 weist
am offenen Ende desselben ein Paar von Vorsprüngen 71a auf, die
bezüglich
der Achse des Gehäuses 71 symmetrisch
angeordnet sind, wobei die Vorsprünge 71a von außen in die
Nut 70c des Bereichs 70d kleinen Durchmessers
gefügt
werden. Die Vorsprünge 71a bilden
Eingriffsmittel. Ein Paar Flansche 71g in sektorartiger
Gestalt erstrecken sich von der äußeren peripheren
Wand des Gehäuses 71 nur
an Positionen, die zu den Vorsprüngen 71a korrespondieren, nach
außen,
wie auch in 5 gezeigt. Die äußere periphere
Oberfläche
der Flansche 71g ist bündig
mit der äußeren peripheren
Oberfläche
des Körperbereichs 70a des
Ventilsitzgliedes 70, und die Flansche 71g kontaktieren
die innere Oberfläche
der Aufnahmekammer 7c, wenn das Rückschlagventil 33 in
der Aufnahmekammer 7c angeordnet ist. Die Flansche 71g bilden
Sicherungsmittel und aufweitungshemmende Mittel. Die Flansche 71g und
die Vorsprünge 71a sind
in der gleichen axialen Position an dem Gehäuse 71 angeordnet.
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Verbindungsöffnungen 71b sind
durch die äußere periphere
Wand des Gehäuses 71 hindurch auf
der dem Fließkanal 70f axial
gegenüberliegenden
Seite des Ventilsitzes 70g gebildet. Das Verbindungsloch 71b weist
lineare Seiten auf, die nicht parallel zu der Achse des Gehäuses 71 verlaufen;
es weist vielmehr die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks auf,
welches symmetrisch bezüglich
der Achse des Gehäuses 71 ist,
wobei das Dreieck einen Scheitel 71c in einer axialen Position
korrespondierend zu dem Ventilsitz 70g und eine dazu gegenüberliegende Bodenseite 71d aufweist.
Ein derartiges Verbindungsloch 71b kann leicht gebildet
werden und ist praktisch.
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Somit
ist das Verbindungsloch 71b so gestaltet, dass eine Öffnungsfläche des
Verbindungslochs 71b bezogen auf eine Erhebung des Ventilelementes 72 von
dem Ventilsitz 70g kleiner ist als die eines Verbindungslochs
in dem Fall, in dem eine Öffnungsfläche proportional
zu der Erhebung des Ventilelementes ist. Ferner erstreckt sich ein
Vorsprung 71e von der inneren Endfläche des Gehäuses 71 einwärts, und
eine Nut 71h ist diametral in der äußeren Endfläche des Gehäuses 71 bereitgestellt,
wie in 5 gezeigt. Die Bezugsziffer 71i bezeichnet
eine Spur eines beim Spritzgießen
verwendeten Angusses.
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Das
Ventilelement 72 ist im Wesentlichen becherförmig, wie
in den 4, 10 und 11 gezeigt.
Wie in den 4, 6A und 6B gezeigt, weist
das Ventilelement 72 eine Bodenfläche auf, welche die Dichtfläche 72a definiert,
die gegen den Ventilsitz 70g in Anlage gebracht werden
kann, wenn das Ventilelement 72 in einer Richtung gleitet,
und die von dem Ventilsitz 70g weg bewegt werden kann, wenn
es in die andere Richtung gleitet. Wie in 10 gezeigt,
fällt der
Scheitel 71c des Verbindungslochs 71b des Gehäuses 71 mit
der Dichtfläche 72a zusammen,
wenn die Dichtfläche 72a des
Ventilelementes 72 auf dem Ventilsitz 70g des
Ventilsitzgliedes 70 sitzt. Andererseits ist die Bodenseite 71d des Verbindungslochs 71b des
Gehäuses 71 näher an dem
Ventilsitzglied 70 angeordnet als die Oberseite der peripheren
Wand, die sich senkrecht zu der Dichtfläche 72a des Ventilelementes 72 erstreckt, wenn
die Dichtfläche 72a des
Ventilelementes 72 auf dem Ventilsitz 70g des
Ventilsitzgliedes 70 sitzt. Anders ausgedrückt: die äußere periphere
Oberfläche 72f des
Ventilelementes 72 erstreckt sich über das Verbindungsloch 71b hinaus,
wenn die Dichtfläche 72a aufsitzt.
Ein Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 71 und der äußeren peripheren
Oberfläche 72f des
Ventilelementes 72 liegt im Bereich von einigen zehn bis
zweihundert μm.
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Wie
in 5 gezeigt, ist ein Loch 71f in der Nut 71h durch
die oberen Wand des Gehäuses 71 hindurch
in einer Position ausgebildet, welche den Vorsprung 71e vermeidet.
Somit wird, wie in 10 gezeigt, eine Dämpfungskammer 71j im
Inneren des Gehäuses 71 hinter
dem Ventilelement 72 gebildet. Die Feder 73 ist
zwischen der inneren Oberfläche
der peripheren Wand des Ventilelementes 72 und der äußeren Oberfläche des
Vorsprungs 71e gehalten, so dass sie nicht vibriert. Wie
in 4 gezeigt, befindet sich in der axial mittleren
Region der äußeren peripheren
Oberfläche 72f der
peripheren Wand des Ventilelementes 72 eine ringförmige Nut 72b,
welche zur Kommunikation mit dem Verbindungsloch 71b befähigt ist,
wenn das Ventilelement 72 von dem Ventilsitz 70g entfernt
ist. Diese Nut 72b bildet ein Führungsmittel oder einen Führungskanal,
der leicht gebildet werden kann.
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Das
Ventilelement 72 kann wie folgt hergestellt werden. Wie
in 7 gezeigt, wird zuerst eine Formanordnung vorbereitet,
umfassend ein erstes Formglied 75 mit einem Kernabschnitt 75a,
einem ersten und einem zweiten geteilten Formglied 76 und 77,
welche um den Kernabschnitt 75a herum angeordnet sind und
trennbar an axial verlaufenden Trennflächen PL miteinander verbunden
sind, und ein zweites Formglied 78, welches gegenüber der Oberseite
des Kernabschnitts 75a angeordnet ist. Das erste und das
zweite geteilte Formglied 76, 77 weisen Planflächen 76a und 77a auf,
die sich axial und senkrecht zu den Trennflächen PL erstrecken und der
in der Formanordnung gebildeten Kavität C zugewandt sind. Das zweite
Formglied 78 ist in dem ersten und einem zweiten geteilten
Formglied 76, 77 angeordnet, wenn die Formanordnung
geschlossen ist, und kann axial bewegt werden, um die Form von dem
Kernabschnitt 75a weg zu bewegen. Geschmolzenes Harz wird
in die Kavität
C eingespritzt, und das Ventilelement 72 kann durch Öffnen der
Form erhalten werden. Das so erhaltene Ventilelement 72 wird mit
den separat vorbereiteten Gliedern, z.B. mit dem Ventilsitzglied 70,
dem Gehäuse 71 und
der Feder 73, zusammengebaut, um das Rückschlagventil 33 bereitzustellen.
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Wie
in den 6A und 6B gezeigt, weist
das Ventilelement 72 ein Paar von sich axial erstreckenden
Planflächen 72c auf,
welche in der äußeren peripherem
Oberfläche 72f des
Ventilelementes 72 einander gegenüberliegend ausgebildet sind. Die
Planflächen 72c erleichtern
das Greifen des Ventilelementes 72 und verhindern den falschen
Zusammenbau desselben. Wie in 8 gezeigt,
können
die Planflächen 72c auch
dazu dienen, dass ein Formgrat 72d, der von der peripheren
Wand des Ventilelementes 72 an den Trennflächen PL
der Formanordnung während
der Herstellung des Ventilelementes 72 radial auswärts vorspringen
und auf derselben zurückbleiben
kann, sicher innerhalb eines imaginären Kreises des Ventilelementes 72 zu
liegen kommt, wie in 8 gezeigt, um einen abträglichen
Effekt zu vermeiden, verursacht durch Hervorstehen der Grate 72d in
die Innenfläche
das Gehäuse 71.
Ferner wird ein Formgrat 72d, der von der Peripherie der
Dichtfläche 72a während der
Herstellung des Ventilelementes 72 axial vorspringt und
auf derselben zurückbleibt,
wie in 9 gezeigt, sicher innerhalb des Rücksprungs 70h des
Ventilsitzgliedes 70 zu liegen kommen, wie in 10 gezeigt,
um einen abträglichen
Effekt zu vermeiden, verursacht durch Hervorstehen der Grate 72d in
den Ventilsitz 70g. Ferner erleichtert der Rücksprung 70h des
Ventilsitzgliedes 70 dem Ventilelement 72 das
Verlassen des Ventilsitzes 70g, weil die Kontaktfläche der
Dichtfläche 72a des Ventilelementes 72 mit
dem Ventilsitz 70g kleiner wird.
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Ferner,
wie in 6B gezeigt, weist das Ventilelement 72 radial
verlaufende Nuten 72e auf, die in der Oberseite der peripheren
Wand desselben gebildet sind. Wenn das Ventilelement 72 verkehrt zusammengebaut
wird, wird die Funktion des Rückschlagventils 33 aufgrund
der Nut 72e nicht erzielt, wodurch ein falscher Zusammenbau
im Prüfprozess leicht
herausgefunden wird.
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Bei
dem so aufgebauten Verdichter, wie in 1 gezeigt,
wird die Scheibe 22 durch den Motor EG über den Riemen B gedreht, während der
Motor EG in Betrieb ist, und die Antriebswelle 12 wird
angetrieben. Somit wird die Taumelscheibe 16 einer Taumelbewegung
unterworfen, um die Kolben 19 zu einer Hin- und Herbewegung
in den Zylinderbohrungen 1a zu veranlassen. Somit wird
das Kühlmittelgas
in dem Verdampfer EV in dem Kühlungskreislauf
in die Saugkammer 7a des Verdichters und sodann in die Zylinderbohrung 1a gesaugt,
in der Zylinderbohrung 1a verdichtet und in die Ausstoßkammer 7b ausgestoßen. Das
Kühlmittelgas
in der Ausstoßkammer 7b wird über das
Rückschlagventil 33 und
die Dämpfungskammer 1c in
den Kondensator CO ausgestoßen.
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Während der
Verdichter auf diese Weise betrieben wird, lässt das in 2 gezeigte
Steuerventil 32 das Kühlmittelgas
in der Ausstoßkammer 7b unter dem
Ausstoßdruck
Pd durch den Luftansaugkanal 60, die Öffnung 41b, die Axialbohrung 52,
die Öffnung 41a und
den Luftansaugkanal 58 strömen, um den vorgegebenen Druck
des Balgs 45 in der drucksensitiven Kammer 44 mit
dem Saugdruck Ps, geführt
von der Saugkammer 7a durch den Druckdetektionskanal 57,
unter der Regulierung durch den Steuercomputer auszugleichen. Dementsprechend
wird der Druck Pc in der Kurbelkammer 8 erhöht oder
erniedrigt, um den auf den Kolben 19 wirkenden Rückdruck
zu verändern,
um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 16 zu verändern, wodurch
die Ausstoßleistung
des Verdichters von im Wesentlichen 0 % bis 100 % variiert wird.
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Bei
dem Rückschlagventil 33,
wie in 11 gezeigt, wirkt das Hochdruck-Kühlmittelgas in der Ausstoßkammer 7b,
welches durch den Fließkanal 70f strömt, auf
das Ventilelement 72 und schiebt das Ventilelement 72 entgegen
der Vorspannung der Feder 73, so dass es in die andere
Richtung gleitet. Die Dichtfläche 72a verlässt also
den Ventilsitz 70g des Ventilsitzgliedes 70, um
die Verbindung zwischen dem Fließkanal 70f und dem
Verbindungsloch 71b zu gestatten. Somit wird das Hochdruck-Kühlmittelgas in
der Ausstoßkammer 7b über die
Dämpfungskammer 1c zu
dem Kondensator CO ausgestoßen.
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Zwischen
dem Gehäuse 71 und
dem Ventilelement 72 aus Kunststoff-Formteilen entsteht
wegen der erforderlichen Toleranzen ein relativ großer Zwischenraum.
Bei dieser Ausführungsform,
wie in 12A gezeigt, wird bei voll geschlossenem
Ventil, wobei die Dichtfläche 72a des
Ventilelementes 72 auf dem Ventilsitz 70g sitzt,
das Kühlmittelgas
nicht aus dem Fließkanal 70f lecken.
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Ferner,
wie in 12B gezeigt, wird bei im Anfangsstadium
des Öffnens
befindlichem Ventil mit leicht von dem Ventilsitz 70g abgehobener
Dichtfläche 72a des
Ventilelementes 72 die Region in dem Gehäuse 71 zwischen
der Auslassöffnung
des Fließkanals 70f und
der Dichtfläche 72a des
Ventilelementes 72 über
den Zwischenraum zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses 71 und der äußeren peripheren
Oberfläche 72f des
Ventilelementes 72 mit der Nut 72b verbunden,
und die Nut 72b wird über das
Verbindungsloch 71b des Gehäuses 71 mit dem Äußeren des
Gehäuses 71 verbunden.
Somit führt die
in der äußeren peripheren
Oberfläche 72f des Ventilelementes 72 gebildete
Nut 72b als Führungsmittel
das Kühlmittel,
welches durch die Austrittsöffnung
des Fließkanals
entlang der Dichtfläche
in das Innere des Gehäuses 71 leckt,
wenn das Ventilelement 72 den Ventilsitz 70g verlässt, zu
der Außenseite
des Gehäuses 71.
Somit wird der Fluss des Kühlmittels
zu der Rückseite
des Ventilelementes 72 hin und damit ein Anstieg des Rückdrucks
hinter dem Ventilelement 72 verhindert und die Gleitbewegung des
Ventilelementes 72 in Öffnungsrichtung
gewährleistet.
Als eine Folge davon wird die Druckdifferenz, durch die das Ventilelement 72 angehoben
wird, nicht höher
und ein in dem Rückschlagventil 33 selbst
auftretender Druckverlust wird minimiert.
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Ferner,
wie in 12C gezeigt, tritt bei voll geöffnetem
Ventil mit bis zum oberen Totpunkt angehobenem Ventilelement 72 kein
Problem infolge eines Anstiegs des Rückdrucks hinter dem Ventilelement 72 auf,
weil das aus dem Fließkanal 70f strömende Kühlmittel über das
weit geöffnete
Verbindungsloch 71b mehr zur Außenseite des Gehäuses 71 fließt, als
dass es durch den Zwischenraum zwischen der inneren peripheren Oberfläche des
Gehäuses 71 und
der äußeren peripheren
Oberfläche 72f des
Ventilelementes 72 fließt. Es tritt also kein Problem
infolge eines Anstiegs des Drucks hinter dem Ventilelement 72 auf.
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Die
Erfinder haben Versuche hinsichtlich der Beziehung zwischen der
Flussrate und der Druckdifferenz durchgeführt und haben das Rückschlagventil 33 gemäß vorliegender
Erfindung, welches die äußere periphere
Oberfläche 72f mit
der Nut 72b aufweist, mit dem Rückschlagventil 94 nach
dem Stand der Technik, welches eine einfache zylindrische Außenfläche 83b aufweist,
wie in den 17A bis 17C gezeigt,
verglichen. 13 zeigt die erhaltenen Resultate,
wobei die ausgezogene Kurve A die vorliegende Erfindung darstellt
und die durchbrochene Kurve B den Stand der Technik darstellt. Bei
jedem der Rückschlagventile 94 und 33 beginnt
das Ventilelement 72 oder 83 bei der Druckdifferenz
S zu öffnen,
und es wird eine halbdurchbrochene Linie auf Basis einer Rechenformel
erhalten. Aus 13 ist offensichtlich, dass
es – verglichen
mit dem Verdichter nach dem Stand der Technik – bei dem Verdichter gemäß vorliegender
Erfindung möglich
ist, den Druckverlust zu vermindern, so dass er näher an die berechnete
Linie C rückt.
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Ferner,
wenn keine Kühlung
erforderlich ist, während
der Motor EG in Betrieb ist, wird die Zufuhr des elektrischen Stroms
von der Ansteuerungsschaltung 61 zu dem Solenoid 47 in
dem Steuerventil 32 durch einen Befehl von dem Steuercomputer 62 unterbrochen.
Als eine Folge davon wird das Ventilelement 55a durch die
Feder 56 vorgespannt, so dass das Steuerventil 32 bis
zum Erreichen des maximalen Öffnungsgrades öffnet, und
ein Hochdruck-Kühlmittelgas
innerhalb der Ausstoßkammer 7b wird über die
Luftansaugkanäle 60 und 58 in
die Kurbelkammer 8 eingeführt. Somit erhöht sich
der Druck in der Kurbelkammer 8, um den Neigungswinkel
der Taumelscheibe 16 auf ein Mindestmaß zu reduzieren, wodurch der
Hub des Kolbens 19 vermindert wird. Als eine Folge davon
wird die Ausstoßrate
von der Zylinderbohrung 1a in die Ausstoßkammer 7b vermindert, mit
dem Ergebnis, dass das Rückschlagventil 33 die Verbindung
zwischen dem Fließkanal 70f und
dem Verbindungsloch 71b unterbricht. Auf diese Weise wird
in dem Falle, dass keine Kühlung
erforderlich ist, der Ausstoß an
Kühlmittelgas
aus dem Verdichter durch das Rückschlagventil 33 unterdrückt, und
der Verdichter wird bei einer Mindestleistung in der Nachbarschaft
von null Leistung betrieben. Eine kleine Menge an Kühlmittelgas
wird entlang eines Kreislaufs rezirkuliert, der die Zylinderbohrung 1a,
die Ausstoßkammer 7b,
das Steuerventil 32, die Kurbelkammer 8, die Saugkammer 7a und
die Zylinderbohrung 1a umfasst.
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Andererseits,
wenn der Motor EG angehalten wird, wird die Antriebswelle 12 angehalten
und das Steuerventil 32 wird untätig. Wie in 10 gezeigt,
schiebt das Hochdruck-Kühlmittelgas,
welches auf der Seite des Kondensators CO vorherrscht, das Ventilelement 72 des
Rückschlagventils 33 durch
das Verbindungsloch 71b, um dasselbe zu einer Gleitbewegung
in einer Richtung im Zusammenwirken mit der Vorspannung der Feder 73 zu
veranlassen. Dementsprechend stößt die Dichtfläche 72a gegen
den Ventilsitz 70g des Ventilsitzgliedes 70, so
dass der Fließkanal 70f von
dem Verbindungsloch 71b getrennt wird. Somit wird das Hochdruck-Kühlmittelgas, welches
auf der Seite des Kondensators CO vorherrscht, daran gehindert,
in die Ausstoßkammer 7b zurückzufließen.
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Weil
der mit einem derartigen Rückschlagventil 33 ausgestattete
Verdichter in der Lage ist, einen Rückfluss des Kühlmittelgases
zu verhindern, wenn der Verdichter angehalten wird, wird die Speicherung
des flüssigen
Kühlmittels
innerhalb des Verdichters vermeidbar, was seinerseits den übermäßigen Anstieg
des Drucks oder der Temperatur in dem Verdichter vermeidet, so dass
die Dauerhaftigkeit des Verdichters verbessert wird.
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Wenn
der Motor EG erneut gestartet wird, wird die Antriebswelle 12 angetrieben
und das Steuerventil 32 wird tätig. Wie in 11 gezeigt,
stößt das Rückschlagventil 33 das
Hochdruck-Kühlmittelgas aus
der Ausstoßkammer 7b in
den Kondensator CO.
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Auf
diese Weise wird bei Anhalten des Motors das nur in der Ausstoßkammer 7b enthaltene Kühlmittelgas
durch die Luftansaugkanäle 60 und 58, die Öffnungen 41b und 41a und
die Axialbohrung 52 der Kurbelkammer 8 zugeführt, und
das rückfließende Kühlmittelgas
wird daran gehindert, die Kurbelkammer 8 zu erreichen.
Dadurch ist es möglich,
den Druckanstieg in der Kurbelkammer 8 zu unterdrücken und
beim Neustarten des Verdichters ist es möglich, den Neigungswinkel der
Taumelscheibe 16 schnell zu erhöhen und den Zustand des Verdichters von
der minimalen Leistung zu der maximalen Leistung schnell wiederzugewinnen,
um einen schnellen Kühleffekt
zu verwirklichen.
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Mit
dem Rückschlagventil 33 gemäß der obigen
Ausführungsform
ist der Druckverlust nach Öffnen
des Ventils klein und deshalb der Druckverlust in dem Verdichter
und dem Kühlungskreislauf
vermeidbar, so dass ein dadurch verursachter Nachteil beseitigt
wird.