DE69020434T2

DE69020434T2 - Rotationsverdichter.

Info

Publication number: DE69020434T2
Application number: DE69020434T
Authority: DE
Inventors: Jayendra Jayantibhai Amin; Guntis Viktors Strikis
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: EP0401968A2; JPH0318681A; EP0401968B1; US5015161A; EP0401968A3; DE69020434D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Rotationsverdichter. Ein herkömmlicher Rotationsverdichter ist so konstruiert, daß eine Kurbelwelle mit einem exzentrischen Teil von einem Motor in einem Zylinder angetrieben wird. Ein Rollkolben, der an dem exzentrischen Teil befestigt ist, komprimiert das in den Zylinder geleitete Kühlgas. Ein Kompressionsraum wird im Innern des Zylinders zwischen seinen Axialseiten und einer Radschaufel gebildet, die vom Zylinder gleitend gehalten wird und ein Seitenteil hat, das mit der Außenfläche des Rollkolbens in Kontakt steht. Rotationsverdichter dieses allgemeinen Typs sind in den U.S. Patenten 4 219 314; 4 636 152; 4 452 570; 4 452 571; 4 507 064; 4 626 630 und 4 780 067 beschrieben.
Ein Auslaßventil zur Verwendung in einem Rotationsverdichter dieses Typs ist im U.S. Patent 4 628 963 beschrieben. Das Ventil enthält eine Blattfeder und eine flexible Ventilplatte, die den Auslaßkanal öffnet und schließt. Eine in einem Rotationsverdichter arbeitende Radschaufel ist im U.S. Patent 4 086 042 beschrieben. Die Radschaufel enthält einen Drehschuh, der über einen Buchsenanschluß mit der Radschaufel verbunden ist. Die bewegliche Fläche des Kolbens wird von dem Radschaufelschuh berührt.
Ein Verfahren zur Fördermengenmodulation eines Rotationsverdichters ist im U.S. Patent 4 558 993 beschrieben.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Rotationsverdichters mit Rollkolben ist im U.S. Patent 4 782 569 beschrieben.
Ein Spiralgasverdichter ist im U.S. Patent 4 781 549 beschrieben. Dieser Kompressor enthält symmetrische Spiralenelemente, die einander in einer Windung umschlingen. Die Enden der Schlingelemente schaffen eine fortgesetzte Dichtung zwischen den Spiralenelementen. Der Verdichter enthält ein Auslaßventil, das die Erzeugung einer Reihe von Druckverhältnissen zuläßt.
In einigen Jahren wird eine Klasse von Kühlmitteln für die Klimaanlage, nämlich Fluorkohlenwasserstoffe wie beispielsweise R134A handelsüblich verwendet werden, anstelle der momentan verwendeten Chlorfluorkohlenwasserstoffe. Die neuen Kühlmittel arbeiten bei wesentlich höheren Drücken, möglicherweise 10-15% höher als herkömmliche Kühlmittel und vermischen sich nicht so gut mit den Schmierölen wie dies bei herkömmlichen Kühlmitteln der Fall ist.
Aufgrund der erforderlichen höheren Betriebsdrücke, müssen die Dichtungen zwischen den Einlaß- und Verdichtungsräumen von Gasverdichtern verbessert werden. Ein Zwei-Stufen- Verdichter, wie beispielsweise einer nach der vorliegenden Erfindung hat einen höheren volumetrischen Wirkungsgrad als Kolbenverdichter. Bei Kolbenverdichtern liegen die Ansaug- und Kompressionskammern neben einander; deshalb sind sie anfällig dafür, daß sich der Kühlmittelfluß vom Ansaugkanal zum Auslaßkanal kreuzt. Ferner heizen erhöhte Temperaturen der Kompressionskammer das Zuführgas vor. Ein Vorheizen des Zuführgases verringert die Ladung oder Masse des Niederdruckgases, das in den Verdichter gesogen wird und der Querstrom verringert den Druck des Auspuffgases. Als Konsequenz daraus ergibt sich, daß der Gesamtwirkungsgrad von Kolbenverdichtern geringer ist, als theoretisch möglich wäre.
Rotationsverdichter, die bei höherem Druck und langsameren Geschwindigkeiten als Kolbenverdichter arbeiten, sind aufgrund interner Leckage, die sich aus der höheren Verdichtung ergibt, für einen Verlust im Gesamtwirkungsgrad anfällig. Ferner ist Hochdruckgas in der Nähe einer Innendichtung wegen der langsameren Geschwindigkeit über einen längeren Zeitraum vorhanden. Der Zwei-Stufen-Rotations-Verdichter nach dieser Erfindung verringert die Druckdifferenz über den Rotationsmechanismus um nahezu die Hälfte und ist besser abgedichtet als herkömmliche Rotationsverdichter, um das Problem der internen Leckage zu vermeiden.
SU-500375 offenbart eine Rotationsvakuumpumpe mit einem Gehäuse (1), das eine Innenfläche mit einer ersten Achse begrenzt; eine Stütze (4), die zur ersten Achse koaxial ist, welche in der Innenfläche des Gehäuses gelegen ist und von diesem radial mit Abstand angeordnet ist; einen Ring (3), der zur Drehung um eine Achse eingebaut ist, die von der ersten Achse radial verschoben ist, welcher im Gehäuse zwischen dessen Innenfläche und der Stütze gelegen ist, mit einer ersten Oberfläche, die im allgemeinen mit Abstand von der Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist und die Innenfläche örtlich an einer ersten Beruhrungsstelle berührt und mit einer zweiten Oberfläche, die im allgemeinen mit Abstand angeordnet ist und die Stütze an einer zweiten Berührungsstelle berührt; Außenradschaufeln (2), die die erste Oberfläche des Ringes an mit Abstand angeordneten Stellen berührt, die einen ersten Raum, der von der Innenfläche des Gehäuses und der ersten Fläche des Ringes begrenzt wird, in erste und zweite Kammern teilen; Innenradschaufeln (5), die die zweite Oberfläche des Ringes an mit winkeligem Zwischenraum angeordneten Stellen berührt, der einen zweiten Raum, der von der Stütze und der zweiten Oberfläche des Ringes begrenzt wird, in dritte und vierte Kammern teilen; und Durchlaufmittel (6), die sich durch die Ringwand erstrecken, um Fluid zu und von den ersten und zweiten Räumen zu tragen. SU-500375 offenbart keine Ventilmittel zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen den ersten und zweiten Räumen. Außerdem wäre es bei der beschriebenen Anordnung nicht möglich, die Bewegung der Innenradschaufeln für diesen Zweck zu benutzen.
Rotationsverdichter des Spiraltyps sind ihrer Natur nach komplexer, und schwieriger zu bearbeiten und zusammenzubauen als herkömmliche Rotationsverdichter oder als ein Rotationsverdichter nach der vorliegenden Erfindung. Hinzukommt, daß wegen der Komplexität der Bearbeitung, die erforderlich ist, um Rotationsverdichter des Spiraltyps herzustellen, die Herstellkosten wesentlich höher sind als die von Rotationsverdichtern.
Diese wünschenswerten Eigenschaften werden verwirklicht und die Probleme früherer Patente werden mit dem Rotationsverdichter der vorliegenden Erfindung umgangen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Rotationsverdichter geschaffen, welcher ein Gehäuse, das verdrehsicher befestigt ist, das eine Innenfläche mit einer ersten Achse abgrenzt, eine Stütze, die zur ersten Achse im wesentlichen koaxial ist, welche in der Innenfläche des Gehäuses gelegen und von ihr mit radialem Zwischenraum angeordnet ist, einen Ring, der zur Drehung um eine Achse angebracht ist, die von der ersten Achse radial verschoben ist, der im Gehäuse zwischen dessen Innenfläche und der Stütze gelegen ist, mit einer ersten Oberfläche, die im allgemeinen mit Zwischenraum von der Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist und mit ihr in Berührung kommt, und eine zweite Fläche, die im allgemeinen mit Zwischenraum von der Stütze angeordnet ist und die Stütze örtlich in einer zweiten Berührungsstelle berührt, äußere Radschaufeln, die die erste Fläche des Ringes an mit winkligem Abstand angeordneten Stellen berühren, die einen ersten Raum, der von der Innenfläche des Gehäuses und der ersten Fläche des Ringes begrenzt ist, in erste und zweite Kammern unterteilen, innere Radschaufeln, die die zweite Fläche des Ringes an mit winkligem Abstand angeordneten Stellen berühren, die einen zweiten Raum, der von der Stütze und der zweiten Fläche des Ringes abgegrenzt werden, in dritte und vierte Kammern unterteilen, Durchlaßmittel zum Tragen des Fluids zum und von dem ersten und zweiten Raum, und Ventilmittel zum öffnen und Schließen der Verbindung zwischen den Durchlaßmitteln und dem ersten und zweiten Raum.
Eine innere Schlitzanordnung trägt das Gas mit Ansaugdruck von einem Einlaßkanal durch das Gehäuse zu Ansaugkanälen, die durch die veränderbare Stellung der äußeren Radschaufeln, die mit der Außenfläche des umlaufenden Ringes in Kontakt gehalten werden, geöffnet und geschlossen werden. Gas, das aus der ersten Kompressionsstufe und der zweiten Kompressionsstufe entladen wird, wird durch den Betrieb von Flatterventilen geregelt, die auf einer Ventilplatte an einem axialen Ende der Verdichtungskammer befestigt sind. Das Gas, das aus der ersten Stufe entladen wird, wird durch Einlaßkanäle zu der zweiten Stufe entlang zylindrischer Durchlässe geführt, die angrenzend an die inneren Radschaufeln liegen. Das Gas, das von der zweiten Kompressionsstufe entladen wird, verläßt die zweite Verdichtungskammer und wird dabei von einem zweiten Ventilsatz geregelt, der die Verbindung zwischen dem dritten und vierten Raum öffnet und schließt. Die inneren und äußeren Radschaufeln sind mit Taschen ausgeformt, die angrenzend an die entsprechenden Einlaßkanäle liegen. Die Stellungen der Radschaufeln und deren Taschen ändern sich in Beziehung zu den Einlaßkanälen entsprechend der radial veränderbaren Stellung des umlaufenden Ringes. Auf diese Weise öffnen und schließen die Radschaufeln die Einlaßkanäle in einem geregelten Prozeß, der auf die Position des umlaufenden Ringes und den Druck in den Volumen der ersten und zweiten Kompressionsstufe abgestimmt ist.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben; dabei :
ist Figur 1 eine maßgleiche Ansicht, welche Bestandteile des Verdichters zeigt, die mit axialem Abstand von einander angeordnet sind und im allgemeinen in der Reihenfolge ihrer Montage angeordnet sind;
ist Figur 2 ein Querschnitt entlang einer vertikalen Ebene durch einen zusammengebauten Verdichter, worin bestimmte Elemente zum Zwecke der Verdeutlichung weggelassen wurden,
ist Figur 3 eine maßgleiche Ansicht, die die Vorderseite des umlaufenden Ringes, der Führung und der Gegenwelle zeigt,
ist Figur 4 eine maßgleiche Ansicht, die die Vorderseite des Zentralgehäuses zeigt,
ist Figur 5 eine maßgleiche Ansicht, die die Innenseite des hinteren Kopfes zeigt und
zeigen die Figuren 6A-6H den Betrieb der Radschaufein, der Ventile und des umlaufenden Ringes des Rotationsverdichters bei aufeinanderfolgenden Winkelpositionen der Kurbelwelle.
Zunächst bezugnehmend auf Figur 1, in welcher das Gehäuse einen vorderen Kopf 10, ein Zentralgehäuse 12, eine hintere Dichtung 16 und einen hinteren Kopf 18 enthält. Diese Bestandteile und die hintere Platte 14 sind über hindurchführende Zugschrauben 20 durch vier fluchtende Schraubenlöcher, die in jeden dieser Bestandteile ausgeformt sind und durch Eingriff in Gewinde, die in den hinteren Kopf geschnitten sind, wechselseitig verbunden. Die Paßstifte 22, 23, die in den Paßlöchern 24, 25 sitzen erzeugen die Winkelposition des vorderen Kopfes in Bezug zum Zentralgehäuse und erhalten sie aufrecht. Die Paßstifte 26, 27, die in den Löchern 28, 29 der Rückseite des Zentralgehäuses liegen, die hinteren Plattendichtung und die Vorderseite des hinteren Kopfes erzeugen die jeweilige Winkelposition unter diesen Bestandteilen und halten diese aufrecht.
Der vordere Kopf enthält eine zylindrische Bohrung 30 mit einem kleinen Durchmesser, der auf Maß gebracht wurde, um eine hydraulische Dichtung 32 aufzunehmen und mit einem grösseren Durchmesser, der auf Maß gebracht wurde, um das Kugellager 34 aufzunehmen. Das Lager hält eine Kurbelwelle 36 drehbar, die eine Keilfläche 38 enthält, um die Kurbelwelle antriebsmäßig mit der Antriebsscheibe einer Antriebsriemeneinheit zu verbinden, eine zylindrische Schulter 40, die im Lager konzentrisch mit der Achse A-A eingefügt ist, eine Exzenterscheibe 42 mit einer Zylinderfläche, deren Achse B-B von der Achse A-A radial versetzt ist, und eine größere Zylinderfläche 44, die zur Achse A-A koaxial liegt.
Nun bezugnehmend auf Figur 3, worin ein umlaufender Ring 46 eine äußere Zylinderfläche 48 enthält, der mit B-B koxial ist, ein Zylindervorsprung 50, der über einen Steg mit der Außenfläche verbunden ist, begrenzt eine Zentralbohrung 54, die zur Achse B-B konzentrisch ist. Die Buchse 56 wird in die Bohrung 54 eingefügt und hält die Exzenterscheibe 42 drehbar auf dem umlaufenden Ring.
Figur 1 zeigt ein Zentralgehäuse 12, das eine zylindrische Innenfläche 58 enthält, auf welcher die äußere Zylinderfläche 48 des umlaufenden Ringes rollt, einen Ansaugdurchlaß 42, durch welchen das ankommende Niederdruckgas fließt, und äußere Radschaufelschlitze 64, 66, in welchen die Radschaufeln 74, 76 in Kontakt mit der Außenflkäche des umlaufenden Ringes gleiten. Die Einlaßdurchläufe 68, 70, die jeweils mit den Durchläufen 62, 63 verbunden sind, tragen Kühlmittel mit Ansaugdruck zu den Einlaßtaschen 72, 73, die jeweils auf den seitlichen Innenseiten der äußeren Radschaufeln 74, 76 ausgeformt sind.
Nun auf die Figuren 1 und 4 bezugnehmend, in welchen die hintere Platte 14 eine Stütze 78 enthält, die eine äußere Zylinderfläche 80 hat, die mit der Achse A-A koxial ist, die auf Maß gebracht ist, um in den umlaufenden Ring zu passen und die im Zentralgehäuse 12 liegt. Die Stütze 78 enthält einen quer verlaufenden, genau gegenüberliegenden Schlitz 82, in welchem inneren Radschaufeln 84, 86 befestigt sind, um eine radial gerichtete Gleitbewegung zur Berührung mit den Innenflächen des umlaufenden Ringes auszuführen. Die hintere Platte enthält ferner einen Ansaugdurchlaß 88, der mit dem Durchlaß 62 fluchtet, Entladedurchlässe für die erste Stufe 90,92, Zwischen- oder Zweitstufeneinlaßdurchlässe 94, 96 und Auslaßdurchlässe für die zweite Stufe 98, 100.
Eine Ventilplatte 102, die aus Federstahl geformt ist, sitzt in einer kreisförmigen Aussparung, die auf der Rückseite der Platte 14 ausgeformt ist und vier Flatterventile festlegt: Auslaßventile für die erste und zweite Stufe 104, 106 zum Öffnen und Schließen der Durchlässe 90, 92; und Auslaßventile für die erste und zweite Stufe 108, 110 zum Öffnen und Schließen der Durchlässe 98, 100. Die Flatterventile arbeiten auf der Grundlage des Druckunterschiedes über die Ventile, um die entsprechenden Durchlässe zu öffnen und zu schließen. Die Ventile öffnen sich durch Biegen der Ventilzungen 104, 106, 108, 110 durch deren Dicken der Federstahlschicht. Da der Druckunterschied über das Ventil abnimmt, nimmt auch der Grad ab, in welchem die entsprechenden Durchlässe vom Ventil geöffnet werden aufgrund der Durchfederung der Stahlschicht und ihrer Tendenz, den entsprechenden Durchlaß zu schließen, wenn der Druckunterschied wegfällt.
Zwischen den angrenzenden Seiten des hinteren Kopfes und der hinteren Platte gelegen dichtet die Dichtung 16 die Umgebung der vier Zugschraubenlöcher und der beiden Paßlöcher und der von den vier Flatterventilen geöffneten und geschlossenen Durchlässe ab, und zwar den Durchlaß für den Zwischendruck und die Einlaß- oder Ansaugdurchlässe.
Nun auf die Figuren 1 und 5 bezugnehmend, in welchen die hintere Platte 18 einen Ansaugkanal 112, einen Ansaugdurchlaß 114, der mit den Ansaugdurchlässen 88 und 62 fluchtet und verbunden ist und den Auslaßkanal 116 enthält, der mit dem Inneren des bauchigen Zylinders 118 verbunden ist, der integral mit dem Körper des hinteren Kopfes gegossen ist. Den Zylinder 118 umgebend begrenzen die Wände einen Raum, der innerhalb der Innenfläche 120 der Seitenwände des hinteren Kopfes gelegen ist. Gas mit Auslaßdruck aus der ersten Stufe fließt durch die Durchlässe 122, 124, die durch den Bauch des Zylinders 118 definiert werden. Die Durchlässe 122, 124 fluchten mit den Zwischdendruckdurchlässen 94, 96, die durch die Dicke der hinteren Platte 14 und die Länge der Stütze geformt sind, durch die das Gas, das in der ersten Stufe verdichtet wurde, zur zweiten Stufe getragen wird und in diese eintritt. Das von den Zylinderwänden 18 begrenzte Volumen wird durch eine Prallwand unterteilt, die die Schlitze 128, 130 definiert. Das Innenvolumen des Zylinders 118 wird von der Prallwand in zwei Teile unterteilt, wobei jeder Teil mit den Auslamurchlässen der zweiten Stufe verbunden ist. Die Schlitze in der Prallwand schaffen Mittel für die Durchlässe 99, 100, um die Verbindung mit dem Auslaßkanal 116 aufrechtzuerhalten, durch den das Gas mit Auslaßdruck den Verdichter verläßt.
Die hintere Seite des vorderen Kopfes 10 begrenzt einen ringförmigen Durchlaß 132, der zwischen der Innenfläche seiner Wand und der Außenfläche des Zapfens 134 gelegen ist, auf dem die Kurbelwelle drehbar gehalten wird. Der Durchlaß 132 verbindet den Ansaugkanal 136, der mit den Ansaugkanälen 62, 88, 114 in Verbindung steht, mit dem Einlaßdurchlaß der ersten Stufe 138, der mit dem Einlaßdurchlaß 63 verbunden ist, der in das Zentralgehäuse geformt ist. Auf diese Weise ist in den Einlaßdurchlässen 68, 70 ständig Ansaugdruck vorhanden und dieser wird durch die Aussparungen oder Taschen 72, 73 übertragen, die in den Oberflächen der äußeren Radschaufeln ausgef ormt sind, durch die Gas mit Ansaugdruck der ersten Stufe zugeführt wird,
Der Betrieb des Verdichters wird unter Bezugnahme auf die Figuren 6A-6H beschrieben, welche Querschnitte durch das Zentralgehäuse eines gemäß dieser Erfindung zusammenmontierten Rotationsverdichters sind. Die erste Verdichtungsstufe erfolgt in einem Raum, der von der Innenfläche 58 des Gehäuses und der Außenfläche 48 des umlaufenden Ringes begrenzt wird. Dieser Raum wird von den äußeren Radschaufeln, welche durch Druck- oder Federkräfte, die auf ihre Enden aufgebracht werden, in ständigen Kontakt mit dem umlaufenden Ring gedrängt werden, in die erste und zweite Kammer unterteilt. Die Berührungsstelle 156 von Ring und Gehäuse unterteilt die Kammer 152 in die Volumen 142, 146 und unterteilt die Kammer 154 in die Volumen 140, 144, deren Fassungsvermögen ständig wechseln, da der umlaufende Ring aufgrund seines Antriebsschlusses mit der Exzenterscheibe der Kurbelwelle auf der Fläche 58 rollt.
Die zweite Verdichtungsstufe erfolgt in einem zweiten Raum, der von der Innenfläche des umlaufende Ringes und der Zylinderoberfläche 80 der Stütze 78 begrenzt wird. Die inneren Radschaufeln, die von dem Druck, der auf den Stützenschlitz zwischen die Enden der Radschaufeln geleitet wird, radial nach außen gegen den Ring gedrängt werden, unterteilen diesen Raum in dritte und vierte Kammern 160, 162. Die Berührungsstelle 172 von Ring und Stütze teilt die Kammer in die Volumen 168, 170, deren Fassungsvermögen ständig wechseln, da der umlaufende Ring auf der Oberfläche 80 dreht.
Die erste Verdichtungsstufe wird als nächstes auf Figur 6A bezugnehmend beschrieben. Die Radschaufel 76 wird durch die Berührung mit dem Ring radial nach außen gedrückt, so daß das Volumen 144 sehr klein ist, das Volumen 140 größer und das Volumen 142 noch größer. Bei einem so eingestellten Verdichter, wird der Ansaugdurchlaß 70 von der Radschaufel 76 verschlossen, das Volumen 142 ist zum Ansaugdurchlaß 68 offen und wird durch die Tätigkeit des Flatterventils 106 am Auslaßdurchlaß 92 der ersten Stufe geschlossen. Das Volumen 140 kann zum Auslaßdurchlaß 90 der ersten Stufe offen sein, abhängig von der Regelung des Flatterventils 104.
Da der umlaufende Ring sich auf der Fläche 58 zur Position der Figur 68 bewegt, vergrößert sich das Volumen 144 und die Radschaufel 76 öffnet den Durchlaß 70 zu diesem Volumen. Innerhalb des Volumens 140 steigt der Druck, da sein Volumen sich wegen der Bewegung des Ringes und des Berührungspunktes 156 abnimmt. Das Faltterventil 104 öffnet sich langsam, da der Druck innerhalb des Volumens 140 ansteigt. Der Druck im Volumen 142 ist ein Ansaugdruck, da die Radschaufel 74 die Verbindung mit dem Durchlaß 68 aufrecht erhält. Die Größe dieses Volumens steigt aufgrund des Stellungswechsels des umlaufende Ringes.
Wenn der umlaufende Ring und Punkt 156 zur Position der Figur 6C drehen, entlädt sich Hochdruckgas im Volumen 140 durch den Durchlaß 90, aufgrund der dort stattfindenden Verdichtung, wenn sich das Volumen zusammenzieht. Eine Verdichtung beginnt im Volumen 142, da sich der Ansaugdurchlaß 68 schließt und sich das Volumen verringert. Das Volumen 144 dehnt sich bei Entladedruck aus, was der Verbindung mit dem Ansaugkanal durch den Durchlaß 70 zuzuschreiben ist. Wenn sich der umlaufende Ring zu der in Figur 6D gezeigten Position dreht, wird das Volumen 140 fast Null und sein Inhalt entlädt sich durch den Durchlaß 90, da der Punkt 156 nahezu mit der Berührungsstelle zwischen Radschaufel 74 und umlaufendem Ring zusammenfällt. In der Zwischenzeit steigt der Druck im Volumen 142, da sich Bein Volumen verringert, bevor der Auslaßdurchlaß 92 von dem Flatterventil 106 geöffnet wird. Das Volumen 144 dehnt sich bei dem durch den Durchlaß 70 und die in die Radschaufel 76 ausgeformten Taschen zugeleiteten Ansaugdruck weiter aus.
Die Figuren 6E-6H zeigen, daß sich die Verdichtung im Volumen 142 fortsetzt, da sein Volumen wegen der Bewegung des Punktes 156 abnimmt, und der Ring auf der Gehäuseoberfläche rotiert. Schließlich öffnet der Druck im Volumen 142 das Ventil 106 und gestattet es dem verdichteten Gas in Volumen 142 durch den Durchlaß 92 zu entweichen. Wenn sich der umlaufende Ring zu der Position der Figure 6H bewegt, ist der Punkt 156 so nah an der Berührungsstelle von Radschaufel 76 und dem umlaufenden Ring, daß das Volumen 142 im wesentlichen verschwunden ist.
Unterdessen erreicht das Volumen 144 ein Maximum, der Ansaugdurchlaß 70 schließt sich (in Figur 6G), die Verdichtung erfolgt in Volumen 144 und das Ventil 104 öffnet schließlich den Auslaßdurchlaß 90. Das Volumen 146 erscheint zuerst in Figur 6F, in welcher es zum Ansaugdurchlaß 68 geöffnet abgebildet ist. Sein Volumen dehnt sich weiter aus, wie aus den Figuren 6G und 6H ersichtlich ist, während der Ansaugkanal 68 offen bleibt.
Die jeweiligen Positionen der Bestandteile des Verdichters in Figur 6H werden kurze Zeit später in der Position der Figur 6A gezeigt. Beachten Sie, daß das Volumen 146 der Figur 6H dem Volumen 142 der Figur 6A entspricht, das Volumen 144 der Figur 6H entspricht 140 der Figur 6A und Volumen 142 der Figur 6H, das im wesentlichen in dieser Figur verschwunden ist, entspricht Volumen 144 der Figur 6A.
Gas bei Auslaßdruck der ersten Stufe fließt axial entlang den Durchlässen 90, 92 durch die entsprechenden FIatterventile 104, 106 zu dem Raum zwischen dem Zylinder 118 und der Innenfläche des hinteren Gehäuses 18. Dort fließt das Gas durch die Zwischendurchlässe 122, 124, die Zwischendruckdurchlässe 94, 96 der hinteren Platte 14 und die Taschen auf den Radschaufeln 84, 86 in die entgegengesetzte axiale Richtung und tritt in den zweiten Raum ein, wo die zweite Verdichtungsstufe stattfindet.
Bei den Bestandteilen des Verdichter in der in Figur 6A gezeigten Stellung wird die Kammer 160 in die Volumen 164, 166 aufgrund der Berührung zwischen der Stütze und dem umlaufenden Ring am Punkt 172 unterteilt. Das Volumen 164 enthält Gas mit Zwischendruck aufgrund der offenen Verbindung zwischen dem Zuleitungsdurchlaß für den Zwischendruck 96. Volumen 166 enthält verdichtetes Gas mit einem Auslaßdruck der zweiten Stufe, welches das Ventil 108 veranlaßt, den Durchlaß 98 zu öffnen. Wenn sich der umlaufende Ring zur Position der Figur 68 bewegt, bewegt sich der Punkt 172 auf der Stütze im wesentlichen zur Position der Radschaufel 84, deshalb verringert sich das Volumen 166 auf Null und das Flatterventil 108 schließt den Durchlaß 98. In der Zwischenzeit dehnt sich das Volumen 144 mit auf unter Zwischendruck stehendem Gas weiter aus. Wenn der Berührungspunkt 172 die Radschaufel 84 passiert, teilt sich die Kammer 162 in die Volumen 168 und 170, welche jeweils nacheinander kleiner und größer werden, wenn der umlaufende Ring zu der Position der Figur 6D dreht. Während dies geschieht, verdichtet sich das Gas im Volumen 168 zu einer Größe, die das Ventil 110 veranlaßt, sich durchzubiegen und dem Auslaßkanal 100 zu öffnen und der Gasdruck im Volumen 170 wird leicht negativ bis sich der Zwischendurchlaß 94 öffnet, wie in Figur 6E gezeigt wird.
Wenn der umlaufende Ring zur Position der Figur 6F dreht, an welchem sich der Berührungspunkt 172 näher an die Radschaufel 86 bewegt, wird verdichtetes Gas im Volumen 168 nach außen in den Auslaßkanal 100 gedrückt und das Volumen 170 füllt sich mit Gas auf Zwischendruck. Wenn der umlaufende Ring von der Position der Figur 6D zu der der Figur 6E dreht, schließt sich der Durchlaß 96, wenn die Radschaufel 86 radial nach innen zur Stütze 78 bewegt und das Ventil 108 schließt den Auslaßkanal 98. Eine fortlaufende Drehung des umlaufenden Ringes veranlaßt die Kammer 160, sich zusammenzuziehen, dabei das Gas in der Kammer zu verdichten und unterteilt die Kammer in die Volumen 164, 166, nachdem der Berührungspunkt 172 die Radschaufel 86 passiert.
Wenn sich der umlaufende Ring zur Position der Figur 6H bewegt, ist der Gasdruck im Volumen 164 aufgrund der Ausdehnung des Volumens mit geschlossenem Kanal 96 leicht negativ. Da sich die Rotation jedoch zur Position der Figur 6A fortsetzt, öffnet sich der Durchlaß 96 und das Volumen 164 füllt sich mit unter Zwischendruck stehendem Gas. Das Volumen 166 zieht sich zusammen, verdichtet dabei das Gas in diesem Raum bis die Größe des Drucks die Radschaufel 108 öffnet, und es so dem Gas ermöglicht, sich mit einem Entladedruck der zweiten Stufe zu entladen.
Dieser Prozeß der Volumenausdehnung, des Schließens des Einlaßdurchlasses, der Verdichtung, des öffnens des Auslaßdurchlasses setzt sich fort, wenn sich der Zyklus wiederholt und der umlaufende Ring 46 sich wieder zu der in Figur 6A gezeigten Position bewegt.

Claims

1. Rotationsverdichter, der die folgenden Bestandteile enthält:

Gehäuse, das verdrehsicher befestigt ist, welches eine Innenfläche (58) mit einer ersten Achse (A-A) begrenzt;

Stütze (78), die im wesentlichen zur ersten Achse koaxial ist, welche in der Innenfläche des Gehäuses gelegen ist und zu dieser mit radialem Zwischenraum angeordnet ist;

Ring (46), der zur Rotationsdrehung um eine Achse, die zur ersten Achse radial versetzt angeordnet ist, montiert ist, welcher in dem Gehäuse zwischen seiner Innenfläche (58) und der Stütze (78) gelegen ist, der eine erste Fläche (48) hat, die im allgemeinen mit Zwischenraum von der Innenfläche (58) des Gehäuses angeordnet ist und diese an einer ersten Berührungsstelle örtlich berührt, und der eine zweite Fläche, die im allgemeinen mit Zwischenraum von der Stütze (78) angeordnet ist, und diese an einer zweiten Berührungsstelle örtlich berührt; äußere Radschaufeln (74, 76), die die erste Fläche des Ringes (46) an mit winkligem Zwischenraum angeordneten Stellen berühren, die einen ersten Raum, der von der Innenfläche des Gehäuses und der ersten Fläche des Ringes begrenzt wird, in erste und zweite Kammern (152, 154) unterteilt,

innere Radschaufeln (84, 86), die die zweite Fläche des Ringes (46) an mit winkligem Zwischenraum angeordneten Stellen berühren, die einen zweiten Raum, der von der Stütze (78) und der zweite Fläche des Ringes (46) begrenzt wird, in dritte und vierte Kammern (160, 162) unterteilt;

Ansaugdurchlässe (68,70) durch welche Fluid in den ersten Raum eintritt, Auslaßdurchlässe der ersten Stufe (90,92), durch die das Fluid den ersten Raum verläßt und Zwischendurchlässe (94, 96), die mit dem zweiten Raum verbunden sind;

Ventilmittel (108,100) zum öffnen und Schließen der Auslaßkanäle (98,100);

Kurbelwelle (36), die im wesentlichen zur Drehung um die erste Achse montiert ist, die Exzentermittel hat, die antriebsmäßig mit dem Ring in Eingriff stehen und die radial von der ersten Achse versetzt sind, um den Ring in Planetenbewegung um die erste Achse zu treiben, gekennzeichnet durch Ventilmittel (104, 106) zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Raum.

2. Rotationsverdichter nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jede äußere Radschaufel (74,76) zur Gleitbewegung auf den Ring zu und von ihm weg in einem Gehäuseschlitz (64,66) gehalten wird; wobei jede innere Radschaufel (84,86) in einem Schlitz (82) gehalten wird, der zur Gleitbewegung auf den Ring zu und von ihm weg in die Stütze ausgeformt ist; Einlaßdurchlässe für die erste Stufe (68,70), die durch die Bewegung der äußeren Radschaufeln (74,76) in den Gehäuseschlitzen geöffnet und geschlossen werden; und Einlaßdurchlässe für die zweite Stufe (94,96), die von der Bewegung der inneren Radschaufeln (84,86) in dem Stützenschlitz (82) geöffnet und geschlossen werden.

3. Verdichter nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch Mittel zum Drängen der inneren und äußeren Radschaufeln in Berührung mit der ersten und zweiten Fläche des Ringes.

4. Verdichter nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch:

Mittel zum Drängen der inneren und äußeren Radschaufein in Berührung mit der ersten und zweiten Fläche des Ringes und worin

die Stütze einen Schlitz hat, der zur zweiten Fläche des Ringes hin gerichtet ist;

das Gehäuse mit winkligem Zwischenraum angeordnete Schlitze hat, die zur ersten Fläche des Ringes hin gerichtet sind;

jede äußere Radschaufel zur Gleitbewegung auf den Ring zu in einem Gehäuseschlitz gehalten wird;

die inneren Radschaufeln in dem Stützenschlitz zur Gleitbewegung in entgegengesetzten Richtungen zur Innenfläche des Ringes gehalten werden.

5. Verdichter nach Anspruch 2, in welchem die erste und zweite Berührungsstelle zueinander im wesentlichen diametral gegenüberliegen.

6. Verdichter nach Anspruch 2, in welchem:

die erste Berührungsstelle die erste und zweite Kammer in Volumen unterteilt, deren Fassungsvermögen variieren, da die Position der ersten Berührungsstelle variiert; und

die zweite Berührungsstelle die dritte und vierte Kammer in Volumen unterteilt, deren Fassungsvermögen variieren, da die Position der zweiten Berührungsstelle variiert.

7. Verdichter nach Anspruch 2, in welchem:

das Durchlaßmittel erste Auslaßdurchlässe, die mit der ersten und zweiten Kammer in Verbindung stehen, die angrenzend an jede äußere Radschaufel gelegen sind; und zweite Auslaßdurchlässe enthält, die angrenzend an jede innere Radschaufel gelegen sind, die mit der dritten und vierten Kammer in Verbindung stehen; und

das Ventilmittel erste Ventile enthält, die angrenzend an jeden ersten Auslaßdurchlaß gelegen sind, die so angepaßt sind, daß sie die genannten Durchlässe schließen, wenn der Differentialdruck über das Ventil verhältnismäßig klein ist, und daß sie die genannten Durchlässe öffnen, wenn der genannte Differentialdruck an Größe zunimmt, und zweite Ventile, die angrenzend an jede zweiten Auslaßdurchlaß gelegen sind, die so angepaßt sind, daß sie die genannten Durchlässe schließen, wenn der Differentialdruck über das Ventil verhältnismäßig klein ist, und daß sie die genannten Durchlässe öffnen, wenn der genannte Differentialdruck an Größe zunimmt.