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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Spiralkompressor und insbesondere auf einen Spiralkompressor mit einem
variablen Verdrängungsmechanismus mit den Merkmalen, wie sie im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 definiert sind.
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Ein Kompressor zur Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage
wird im allgemeinen durch den Kraftfahrzeugmotor über eine
elektromagnetische Kupplung angetrieben. Wenn der Kompressor
nicht mit einem variablen Verdrängungsmechanismus versehen ist,
wird der Kompressor, wenn sich der Motor mit hoher Drehzahl
dreht, mit einer hohen Rate ebenfalls angetrieben, und die
wirkende Kapazität des Kompressors kann größer als notwendig sein.
Damit daher eine richtige Funktion des Kompressors
sichergestellt wird, muß die elektromagnetische Kupplung oft ein- und
ausgeschaltet werden. Diese häufige Steuerung der
elektromagnetischen Kupplung bewirkt eine große Änderung in der Belastung
des Motors, wodurch die Geschwindigkeitsleistung und
Beschleunigungsleistung des Kraftfahrzeugs verringert wird.
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Eine Lösung für das obige Problem ist es, einen
Spiralkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechansimus zu varieren,
des Kompressionsverhältnisses vorzusehen. Ein Spiralkompressor
mit dem variablen Verdrängungsmechanismus ist in dem US-Patent
4 717 314 an Sato u.a. offenbart, was hierin durch Bezugnahme
aufgenommen wird. Der variable Verdrängungsmechanismus enthält
eine Steuereinrichtung, die ein öffnen und Schließen eines
Verbindungsweges steuert, der die Ansaugkammer mit einem Paar von
in der Mitte angeordneten abgedichteten Räumen verbindet, die
durch die Spiralelemente definiert sind. Die Steuereinrichtung
enthält einen Zylinder, von dem ein Teil innerhalb des
Verbindungsweges definiert ist, und ein Kolbenteil, der gleitend
verschiebbar innerhalb des Zylinders vorgesehen ist. Die
Steuereinrichtung enthält weiter ein elektromagnetisches Ventil, das
als Reaktion auf ein externes EIN-/AUS-Signal so magnetisiert
und demagnetisiert wird, daß ein Einführen des Auslaßdruckes zu
einer oberen Oberfläche des Kolbenteiles gesteuert wird.
Dadurch gleitet das Kolbenteil in dem Zylinder zum Steuern des
Öffnens und Schließens des Verbindungsweges.
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Der variable Verdrängungsmechanismus des US-Patentes'314
benötigt das elektromagnetische Ventil und eine Einrichtung, die
ein Signal verarbeitet, das eine Betriebszustand der
Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt, wie die Temperatur von Luft, die
einen Verdampfer verläßt, damit das externe EIN-/AUS-Signal
erzeugt wird. Dieses Vorsehen des elektromagnetischen Ventiles
und der zugehörigen Einrichtung bewirkt eine Erhöhung der Zahl
der Komponententeile des variablen Verdrängungsmechanismus.
Daher werden die Herstellungskosten des Kompressors erhöht.
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Ein Spiralkompressor mit den Merkmalen, die in dem Oberbegriff
definiert sind, ist in dem Dokument EP-A-0 297 840 offenbart.
Bei diesen bekannten Spiralkompressor wird die variable
Verdrängung durch ein Nadel-Kugelventil erzielt, das durch Balgen
innerhalb des Kolbenteiles zum Öffnen oder Schließen einer
Verbindung zwischen der Auslaßkammer und der Ansaugkammer betätigt
wird. Dieses besondere Ventil ist jedoch ziemlich kompliziert
und anfällig für Versagen.
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Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Spiralkompressor mit einer Kapazitätssteuerung vorzusehen, der
eine verringerte Zahl von Komponenten aufweist, so daß die
Herstellungskosten des Kompressors verringert werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen
Spiralkompressor mit den Merkmalen gelöst, wie sie in Anspruch 1
definiert sind.
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Fig. 1 stellt eine Längsschnittansicht eines Spiralkompressors
mit einem variablen Verdrängungsmechanismus gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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Fig. 2 stellt eine Längsschnittansicht eines relevanten Teiles
des in Fig. 1 gezeigten Spiralkompressors dar.
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In der Zeichnung ist ein Betriebszustand des variablen
Verdrängungsmechanismus unterschiedlich zu dem in Fig. 1
dargestellten Betriebszustand.
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Fig. 3 stellt eine Längsschnittansicht eines relevanten Teiles
des in Fig. 1 gezeigten Spiralkompressors dar. In der
Zeichnung ist ein Betriebszustand des variablen
Verdrängungsmechanismus unterschiedlich von dem
Betriebszustand, wie er in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
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Fig. 4 stellt eine teilweise Längsschnittansicht eines
Spiralkompressors mit einem variablen Verdrängungsmechanismus
gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar.
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Fig. 1 stellt eine Gesamtkonstruktion eines Spiralkompressors
mit einem variablen Verdrängungsmechanismus gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Es wird Bezug
genommen auf Fig. 1, der Spiralkompressor enthält ein
Kompressorgehäuse 10 mit einer vorderen Endplatte 11 und einem
becherförmigen Gehäuse 12, das an einer Endoberfläche der vorderen
Endplatte 11 angebracht ist. Eine Öffnung 111 ist in dem Zentrum
der vorderen Endplatte 11 gebildet, und eine Antriebswelle 13
ist in der Öffnung 111 vorgesehen. Ein ringförmiger Vorsprung
112 ist auf einer hinteren Oberfläche der vorderen Endplatte 11
gebildet. Der ringförmige Vorsprung 112 ist in einer Öffnung
121 des becherförmigen Gehäuses 12 vorgesehen und konzentrisch
zu der Öffnung 111. Eine äußere umfangsmäßige Oberfläche des
Vorsprunges 112 erstreckt sich entlang einer inneren Wand der
Öffnung 121 des becherförmigen Gehäuses 12. Die Öffnung 121 des
becherförmigen Gehäuses 12 ist durch die vordere Endplatte 11
abgedeckt. Ein O-Ringabdichtelement 14 ist zwischen der äußeren
Umfangsoberfläche des ringförmigen Vorsprunges 112 und der
inneren Wand der Öffnung 121 des becherförmigen Gehäuses 12 zum
Abdichten der zueinander gehörigen 0berflächen der vorderen
Endplatte 11 und des becherförmigen Gehäuses 12 angeordnet.
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Eine ringförmige Buchse 16 steht von der vorderen Endoberfläche
der vorderen Endplatte 11 vor, wobei sie die Antriebswelle 13
umgibt und einen Wellenabdichthohlraum 161 definiert. Die
Buchse 16 ist einstückig mit der vorderen Endplatte 11
gebildet.
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Die Antriebswelle 13 ist drehbar durch die Buchse 16 durch ein
Lager 17 gelagert, das in dem vorderen Ende der Buchse 16
angeordnet ist. Ein plattenförmiger Rotor 131 ist an dem inneren
Ende der Antriebswelle 13 angeordnet und drehbar durch die
vordere Endplatte 11 durch ein Lager 15 gelagert, das innerhalb
der Öffnung 111 der vorderen Endplatte 11 angeordnet ist. Eine
Wellenabdichtanordnung 18 ist mit der Antriebswelle 13
innerhalb des Wellenabdichthohlraumes 161 der Buchse 16 verbunden.
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Im Betrieb wird die Antriebswelle 13 durch eine externe
Kraftquelle, z.B. dem Motor eines Kraftfahrzeuges durch eine
Rotationsübertragungseinrichtung wie eine elektromagnetische
Kupplung 20 mit einer Scheibe 201, einer elektromagnetischen Spule
202 und einer Ankerplatte 203 angetrieben. Die Scheibe 201 ist
drehbar durch ein Kugellager 19 gelagert, das auf der äußeren
Oberfläche der Buchse 16 getragen wird. Die elektromagnetische
Spule 202 ist um die äußere Oberfläche der Buchse 16 durch eine
Tragplatte 162 befestigt. Die Ankerplatte 203 ist elastisch auf
dem äußeren Ende der Antriebswelle 13 gelagert.
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Eine feste Spirale 21, eine umlaufende Spirale 22, ein
Antriebsmechanismus für die umlaufende Spirale 22 und ein
Rotationsverhinderungs-/Druckaufnahmemechanismus 24 für die umlaufende
Spirale 22 sind in dem Inneren des Gehäuses 10 vorgesehen. Wenn
die umlaufende Spirale 22 umläuft, wird die Rotation durch den
Rotationsverhinderungs-/Druckaufnahmemechanismus 24 verhindert,
der zwischen der inneren Endoberfläche der vorderen Endplatte
11 und einer kreisförmigen Endplatte 221 der umlaufenden
Spirale 22 angeordnet ist. Die feste Spirale 21 enthält eine
kreisförmige Endplatte 211 und ein Spiralelement 212, das sich
von einer Endoberläche der kreisförmigen Endplatte 211
erstreckt. Die feste Spirale 21 ist innerhalb der inneren Kammer
des becherförmigen Gehäuses 12 durch Schrauben (nicht gezeigt)
befestigt, die in die kreisfömige Endplatte 211 von der
Außenseite des becherförmigen Gehäuses 12 geschraubt sind. Die
kreisförmige Endplatte 211 der festen Spirale 21 unterteilt die
innere Kammer des becherförmigen Gehäuses 12 in zwei Kammern,
eine vordere Kammer 27 mit einer Ansaugkammer 271 und einer
hinteren Kammer als eine Auslaßkammer 281. Das Spiralelement
212 ist innerhalb der vorderen Kammer 27 angeordnet. Ein
O-Ringabdichtelement 214 ist zwischen der äußeren
Umfangsoberfläche der kreisförmigen Endplatte 211 der festen Spirale 21
und der inneren Wand des becherförmigen Gehäuses 12 zum Abdichten
der zueinandergehörigen Oberflächen der kreisförmigen Endplatte
211 der festen Spirale 21 und des becherförmigen Gehäuses 12
angeordnet.
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Die umlaufende Spirale 22 ist in der vorderen Kammer 27
angeordnet und enthält die kreisförmige Endplatte 221 und ein
Spiralelement 222, das sich von eine Endoberfläche der
kreisförmigen Endplatte 221 erstreckt. Das Spiralelement 222 der
umlaufenden Spirale 22 und das Spiralelement 212 der festen
Spirale 21 greifen mit einer winkelmäßigen Versetzung von 180º
und einer vorbestimmten radialen Versetzung ineinander, wodurch
mindestens ein Paar von abgedichteten Räumen 272 zwischen den
Spiralelementen 212 und 222 gebildet wird. Die umlaufende
Spirale 22 ist drehbar durch eine Buchse 23 durch ein radiales
Nadellager 30 gelagert. Die Buchse 23 ist exzentrisch mit dem
inneren Ende des plattenförmigen Rotors 131 verbunden.
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Das Kompressorgehäuse 10 ist mit einer Einlaßöffnung 31 und
einer Auslaßöffnung (nicht gezeigt) zum Verbinden des
Kompressors mit einem externen Kühlkreislauf versehen. Kühlmittelfluid
von einem Element des externen Kühlkreislaufes, wie ein
Verdampfer, wird in die Ansaugkammer 271 durch die Einlaßöffnung
31 eingeführt und fließt in die abgedichteten Räume, die
zwischen den Spiralelementen 212 und 222 gebildet sind, wenn sich
die Räume zwischen den Spiralelementen aufeinanderfolgend
öffnen und schließen während der umlaufenden Bewegung der
umlaufenden Spirale 22. Wenn die Räume offen sind, fließt zu
komprimierendes Fluid in diese Räume, aber keine Kompression findet
statt. Wenn die Räume geschlossen sind, fließt kein zusätzliches
Fluid in die Räume und die Kompression beginnt. Da die Anordnung
der äußeren letzten Enden der Spiralelemente 212 und 222 an dem
letzten Involutenwinkel ist, bezieht sich die Anordnung der
Räume direkt auf den letzten Involutenwinkel. Kühlmittelfluid in
den abgedichteten Räumen 272 wird radial nach innen bewegt und
durch die umlaufende Bewegung der umlaufenden Spirale 22
komprimiert. Das komprimierte Kühlmittelfluid an dem mittleren
abgedichteten Raum 272c wird in die Auslaßkammer 281 durch eine
Auslaßöffnung 213 ausgegeben, die an der Mitte der kreisförmigen
Endplatte 211 der festen Spirale 21 gebildet ist. Die
Auslaßöffnung 213 ist durch ein herkömmliches Klappenventil (nicht
gezeigt) bedeckt, die eine Verbindung nur in eine Richtung von dem
mittleren abgedichteten Raum 272c zu der Auslaßkammer 281
erlaubt. Komprimiertes Kühlmittelfluid in der Auslaßkammer 281
fließt zu einem anderen Element des externen Kühlkreislaufes,
wie ein Kondensator, durch die Auslaßöffnung.
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In Fig. 1 ist die Auslaßkammer 281 als ein kleiner hohler Raum
dargestellt. Tatsächlich wird jedoch ein großer hohler Raum,
der durch die kreisförmige Endplatte 211 der festen Spirale 21
und einen hinteren Abschnitt des becherförmigen Gehäuses 12
definiert ist, für die Auslaßkammer 281 benutzt. Obwohl weiterhin
kein Verbindungsweg in Fig. 1 gezeigt ist, der die
Auslaßöffnung 213 mit der Auslaßkammer 281 verbindet, ist tatsächlich
die Auslaßöffnung 213 mit der Auslaßkammer 281 durch eine
Passage oder eine Leitung verbunden, die in der kreisförmigen
Endplatte 211 der festen Spirale 21 gebildet ist.
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Allgemein ist ein halbkreisförmiges Teil 122 fest an einer
äußeren Oberfläche eines hinteren Endes des becherförmigen
Gehäuses 12 durch eine Mehrzahl von Schrauben (nicht gezeigt)
angebracht. Ein O-Ringabdichtelement 123 ist zwischen der
äußeren Oberfläche des hinteren Endes des becherförmigen
Gehäuses 12 und der vorderen Oberfläche des halbkreisförmigen
Teiles 122 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberflächen
des becherförmigen Gehäuses 12 und des halbkreisförmigen
Elementes 122 angeordnet.
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Ein variabler Verdrängungsmechanismus 300 enthält einen sich
radial erstreckenden zylindrischen hohlen Raum 301 der an einer
Grenze zwischen dem hinteren Ende des becherförmigen Gehäuses
12 und des halbkreisförmigen Teiles 122 gebildet ist, und ein
zylindrisches Teil 310, das gleitend verschiebbar innerhalb des
zylindrischen hohlen Raumes 301 vorgesehen ist. Der zylindrische
hohle Raum 301 enthält einen Abschnitt 302 großen Durchmessers
und ein Paar von Abschnitten 303 und 304 kleinen Durchmessers,
die an einem oberen bzw. einem unteren Ende des Abschnittes 302
großen Durchmessers angeordnet sind. Eine erste ringförmige
Rippe 305 ist an einer Grenze zwischen dem Abschnitt 302 großen
Durchmessers und dem oberen Abschnitt 303 kleinen Durchmessers
gebildet. Eine zweite ringförmige Rippe 306 ist an einer Grenze
zwischen dem Abschnitt 302 großen Durchmessers und dem unteren
Abschnitt 304 kleinen Durchmessers gebildet. Zylindrische
Rohrteile 302a und 303a sind fest in dem Abschnitt 302 großen
Durchmessers bzw. dem obern Abschnitt 303 kleinen Durchmessers
des zylindrischen hohlen Raumes 301 vorgesehen.
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Das zylindrische Teil 310, das einen ersten und einen zweiten
Abschnitt 311 und 312 enthält, ist gleitend verschiebbar
innerhalb des zylindrischen hohlen Raumes 301 vorgesehen. Der erste
Abschnitt 311 ist gleitend verschiebbar innerhalb des
zylindrischen Rohrteiles 302a vorgesehen. Der zweite Abschnitt 312
des zylindrischen Teiles 310 ist einstückig mit einem oberen
Ende des ersten Abschnittes 311 gebildet und gleitend
verschiebbar innerhalb des zylindrischen Rohrteiles 303a
vorgesehen. Das zylindrische Teil 310 enthält weiter einen
ringförmigen Schulterabschnitt 313, der an einer Grenze zwischen
dem ersten Abschnitt 311 und dem zweiten Abschnitt 312
gebildet ist.
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Ein erster und ein vierter Verbindungsweg 321 und 324, die
beide die Ansaugkammer 271 mit einem inneren hohlen Raum des
zylindrischen Rohrteiles 302a verbinden, sind durchgängig durch
die kreisförmige Endplatte 211 der festen Spirale 21, das
hintere Ende des becherförmigen Gehäuses 12 und das zylindrische
Rohrteil 302a in der Reihenfolge gebildet. Ein Ende des ersten
Verbindungsweges 321 öffnet sich zu einem unteren Abschnitt des
inneren hohlen Raumes des zylindrischen Rohrteiles 302a, und
das andere Ende öffnet sich zu der Ansaugkammer 271. Ein Ende
des vierten Verbindungsweges 324 öffnet sich zu einem oberen
Endabschnitt des inneren hohlen Raumes des zylindrischen
Rohrteiles 302a, und das andere Ende davon öffnet sich zu der
Ansauggkammer 271. Ein zweiter Verbindungsweg 322, der die
Auslaßkammer 281 mit einem oberen Endabschnitt eines inneren
hohlen Raumes des zylindrischen Rohrteiles 303a verbindet, ist
durchgängig durch das hintere Ende des becherförmigen Gehäuses
12 und das zylindrische Rohrteil 303a gebildet. Ein Filterteil
322a ist fest innerhalb des zweiten Verbindungsweges 322
vorgesehen. Ein dritter Verbindungsweg 323, der ein Paar von in der
Mitte angeordneten abgedichteten Räumen mit dem unteren
Abschnitt 304 kleinen Durchmessers des zylindrischen hohlen
Raumes 301 verbindet, ist durchgängig durch die kreisförmige
Endplatte 211 der festen Spirale 21 und das hintere Ende des
becherförmigen Gehäuses 12 gebildet. Ein Ende des dritten
Verbindungsweges 323 öffnet sich zu dem untern Abschnitt 304
kleinen Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes 301. Das
andere Ende des dritten Verbindungsweges 323 ist in zwei Zweige
(nicht gezeigt) gegabelt, die mit dem Paar von in der Mitte
angeordneten abgedichteten entsprechenden Räumen in Verbindung
stehen.
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O-Ringabdichtelemente 321a, 323a und 324a, die den ersten,
dritten bzw. vierten Verbindungsweg 321, 323 und 324 umgeben,
sind zwischen der hinteren Oberfläche der kreisförmigen
Endplatte 211 der festen Spirale 21 und der inneren Oberfläche des
hinteren Endes des becherförmigen Gehäuses 12 zum Abdichten der
zueinandergehörigen Oberflächen der kreisförmigen Endplatten
211 und des hinteren Endes des becherförmigen Gehäuses 12
angeordnet.
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Eine Schraubenfeder 314 ist zwischen der Bodenoberfläche des
unteren Abschnittes 304 kleinen Druchmessers des zylindrischen
hohlen Raumes 301 und der unteren Endoberfläche des ersten
Abschnittes 311 des zylindrischen Teiles 310 vorgesehen. Das
zylindrische Teil 310 wird durch die rückstellende Kraft der
Schraubenfeder 314 nach oben gedrückt.
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Ein erster Kolbenring 311a ist auf einem unteren Endabschnitt
des ersten Abschnittes 311 des zylindrischen Teiles 310
montiert. Der erste Kolbenring 311a verhindert effektiv eine
Fluidverbindung zwischen dem inneren hohlen Raum des
zylindrischen Rohrteiles 302a und dem unteren Abschnitt 304 kleinen
Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes 301 durch eine
Lücke, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des ersten
Abschnittes 311 des zylindrischen Teiles 310 und der inneren
Wand des zylindrischen Rohrteiles 302a gebildet ist. Ein
zweiter Kolbenring 312a ist auf dem oberen Endabschnitt des
zweiten Abschnittes 312 des zylindrischen Teiles 310 montiert.
Der zweite Kolbenring 312a verhindert effektiv eine
Fluidverbindung zwischen dem inneren hohlen Raum der zylindrischen
Rohrteile 302a und 303a durch eine Lücke, die zwischen der
äußeren Umfangsoberfläche des zweiten Abschnittes 312 des
zylindrischen Teiles 310 und der inneren Wand des zylindrischen
Rohrteiles 303a erzeugt ist.
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Währen einer gleitenden Bewegung des zylindrischen Teiles 310
innerhalb des zylindrischen hohlen Raumes 301 wird eine
Aufwärtsbewegung des zylindrischen Teiles 310 durch einen Kontakt
zwischen dem ringförmigen Schulterabschnitt 313 des
zylindrischen Teiles 310 mit der ersten ringförmigen Rippe 305
beschränkt. Wenn, wie in Fig. 3 dargestellt ist, der ringförmige
Schulterabschnitt 313 des zylindrischen Teiles 310 in Kontakt
mit der ersten ringförmigen Rippe 305 steht, ist der zweite
Abschnitt 312 des zylindrischen Teiles 310 innerhalb des
zylindrischen Rohrteiles 303a so angeordnet, daß ein Ende des zweiten
Verbindungsweges 322 nicht blockiert ist, während der erste
Abschnitt 311 des zylindrischen Teiles 310 innerhalb des
zylindrischen Rohrteiles 302a so angeordnet ist, daß ein Ende des
ersten Verbindungsweges 321 nicht blockiert ist. Andererseits
wird eine Abwärtsbewegung des zylindrischen Teiles 310 durch
einen Kontakt zwischen dem unteren Ende des ersten Abschnittes
311 des zweiten zylindrischen Teiles 310 mit der zweiten
ringförmigen
Rippe 306 beschränkt. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt
ist, das untere Ende 311 des zylindrischen Teiles 310 in
Kontakt mit der zweiten ringförmigen Rippe 306 steht, ist ein
oberer Endabschnitt des zweiten Abschnittes 312 des
zylindrischen Teiles 310 immer noch in dem zylindrischen Rohrteil
303a angeordnet.
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Das zylindrische Teil 310 empfängt eine erste bis vierte Kraft
F1 bis F4, wie im einzelnen unten beschrieben wird. Die erste
Kraft F1 wird durch den Auslaßdruck erzeugt, der auf einer
oberen Endoberfläche des zweiten Abschnittes 312 des
zylindrischen Teiles 310 empfangen wird. Die zweite Kraft F2 wird
durch den Ansaugdruck erzeugt, der auf dem ringförmigen
Schulterabschnitt 313 des zylindrischen Teiles 310 empfangen wird.
Die erste und zweite Kraft F1 und F2 wirken nach unten auf das
zylindrische Teil 310. Die dritte Kraft F3 wird durch den Druck
erzeugt, der auf einer unteren Endoberfläche des ersten
Abschnittes 311 des zylindrischen Teiles 310 empfangen wird. Die
vierte Kraft F4 ist die rückwirkende Kraft der Schraubenfeder
314. Die dritte und vierte Kraft F3 und F4 wirken nach oben auf
das zylindrische Teil 310.
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Im Betrieb des variablen Verdrängungsmechanismus 300 sind vor
dem Zeitpunkt, an dem der Kompressor zu arbeiten beginnt, der
Druck in der Ansaugkammer 271, der Druck in dem Paar von in der
Mitte angeordneten abgedichteten Räumen und der Druck in der
Auslaßkammer 281 in Ausgleich miteinander, d.h. jeder der drei
Drücke weist den gleichen Wert auf. Folglich heben sich die
erste, zweite und dritte Kraft F1 bis F3 gegenseitig so auf,
daß das zylindrische Teil 310 als ein Resultat des im
wesentlichen nur Aufnehmens der vierten Kraft F4, d.h. der
rückstellenden Kraft der Schraubenfeder 314, so positioniert, wie in
Fig. 3 dargestellt ist.
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In diesem Zustand ist die Ansaugkammer 271 mit dem Paar von in
der Mitte angeordneten abgedichteten Räumen über den ersten
Verbindungsweg 321, den inneren hohlen Raum des zylindrischen
Rohrteiles 302a, den unteren Abschnitt 304 kleinen Durchmessers
des zylindrischen hohlen Abschnittes 301 und den dritten
Verbindungsweg 323 verbunden. Wenn daher der Betrieb des
Kompressors begonnen wird, beginnt der Kompressor mit der
minimalen Verdrängung tätig zu sein.
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Am Anfang des Betriebes des Kompressors wird der Druck in der
Auslaßkammer 281 schnell von dem oben erwähnten ausgeglichenen
Druck erhöht, während der Druck in der Ansaugkammer 271 langsam
von dem oben erwähnten ausgeglichenen Druck abgesenkt wird.
Daher erhöht sich die erste Kraft F1 schnell, während die zweite
und dritte Kraft F2 und F3 langsam abnehmen, so daß sich das
zylindrische Teil 310 gegen die rückstellende Kraft der
Schraubenfeder 314 nach unten bewegt, bis die untere Endoberfläche des
ersten Abschnittes 311 des zylindrischen Teiles 310 in Kontakt
mit der zweiten ringförmigen Rippe 306 kommt, wie in Fig. 1
dargestellt ist. Daher wird ein Ende des ersten
Verbindungsweges 321 durch eine Seitenwand des ersten Abschnittes 311 des
zylindrischen Teiles 310 so geschlossen, daß eine Verbindung
zwischen der Ansaugkammer 271 und dem Paar von in der Mitte
angeordneten abgedichteten Räumen blockiert wird. Folglich ist
der Kompressor mit der maximalen Verdrängung tätig.
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Wenn in einer in Fig. 1 dargestellten Situation das
Kühlmittelfluid übermäßig zu dem externen Kühlkreislauf geliefert wird im
Vergleich mit einem Betrag des Kühlmittelfluids, das der
externe Kühlkreislauf durch die Tätigkeit des Kompressors
verlangt, wird der Druck sowohl in der Ansaug- als auch
Auslaßkammer 271 und 281 verringert. Folglich bewegt sich das
zylindrische Teil 310 von der in Fig. 1 dargestellten Stelle nach
oben durch die Wirkung der rückstellenden Kraft der
Schraubenfeder 314 zu einer Stelle, wie sie z.B. in Fig. 2 dargestellt
ist, in der die Summe der ersten und zweiten Kraft F1 und F2
die Summe der dribten und vierten Kraft F3 und F4 ausgleicht.
An dieser Stelle ist ein Ende des ersten Verbindungsweges 321
zur Hälfte durch die Seitenwand des ersten Abschnittes 311 des
zylindrischen Teiles 310 so geöffnet, daß die Verbindung
zwischen der Ansaugkammer 271 und dem Paar von in der Mitte
angeordneten abgedichteten Räumen offen steht, so daß die
Verdrängung des Kompressors verringert wird.
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Wenn in einer in Fig. 2 dargestellten Situation das
Kühlmittelfluid nicht ausreichend zu dem externen Kühlkreislauf geliefert
wird im Vergleich zu einem Betrag des Kühlmittelfluids, das der
externe Kühlkreislauf durch die Tätigkeit des Kompressors
verlangt, steigen der Druck sowohl in der Ansaug- als auch
Auslaßkammer 271 und 281 an. Folglich bewegt sich das zylindrische
Teil 310 von der in Fig. 2 dargestellten Stelle gegen die
rückstellende Kraft der Schraubenfeder 314 zu einer anderen Stelle,
die niedriger als die in Fig. 2 dargestellte Stelle ist, an der
die Summe der ersten und zweiten Kraft F1 und F2 wiederum die
Summe der dritten und vierten Kraft F3 und F4 ausgleichen. An
dieser Stelle ist, obwohl es keine Zeichnung gibt, die diese
Stelle darstellt, ein Ende des ersten Verbindungsweges 321
durch die Seitenwand des ersten Abschnittes 311 des
zylindrischen Teiles 310 so geschlossen, daß die Verbindung zwischen
der Ansaugkammer 271 und dem Paar von in der Mitte angeordneten
abgedichteten Räumen so blockiert ist, daß die Verdrängung des
Kompressors erhöht wird.
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Somit bewegt sich der erste Abschnitt 311 des zylindrischen
Teiles 310 innerhalb des zylindrischen Rohrteiles 302a aufwärts
und abwärts so, daß das eine Ende des ersten Verbindungsweges
321 als Reaktion auf Änderungen in dem Betrag des
Kühlmittelfluids, die der externe Kühlkreislauf verlangt, geöffnet und
geschlossen wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen der
Ansaugkammer 271 und dem Paar von in der Mitte angeordneten
abgedichteten Räumen geöffnet und geschlossen. Folglich verändert
sich die Verdrängung des Kompressors als Reaktion auf
Änderungen in dem Betrag des Kühlmittelfluids, die der externe
Kühlkreislauf verlangt.
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Da weiterhin der vierte Verbindungsweg 324 immer die
Ansaugkammer 271 mit einem ringförmigen hohlen Raum verbindet, der
zwischen dem ringförmigen Schulterabschnitt 313 des
zylindrischen Teiles 310 und der ersten ringförmigen Rippe 305
erzeugt ist, kann ein Unterdruck in dem ringförmigen hohlen
Raum, der zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn sich der erste
Abschnitt 311 des zylindrischen Teiles 310 von der in Fig. 3
dargestellten Stelle nach unten bewegt, verhindert werden.
Daher kann der erste Abschnitt 311 des zylindrischen Teiles 310
sich glatt innerhalb des zylindrischen Rohrteiles 302a bewegen,
selbst wenn sich der erste Abschnitt 311 des zylindrischen
Teiles 310 von der in Fig. 3 gezeigten Stelle nach unten
bewegt.
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Weiterhin kann die Reaktionsfähigkeit des variablen
Verdrängungsmechanismus 300 geändert werden, in dem die Federkonstante
der Schraubenfeder 314, ein Durchmesser des oberen Abschnittes
303 kleinen Durchmessers und ein Durchmesser des Abschnittes
302 großen Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes 301
geeignet gewählt werden.
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Gemäß der Konstruktion des Kompressors, der in der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist,
ist die Zahl der Komponententeile des variablen
Verdrängungsmechanismus effektiv verringert. Daher sind die
Herstellungskosten des Kompressors effektiv gesenkt.
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Fig. 4 stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar, in der die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen
der entsprechenden Elemente, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind,
benutzt werden. Es wird Bezug genommen auf Fig. 4, ein
variabler Verdrängunsmechanismus 400 enthält einen sich radial
erstreckenden zylindrischen hohlen Raum 401, der in der
kreisförmigen Endplatte 211 der festen Spirale 21 gebildet ist, und das
zylindrische Teil 310, das gleitend verschiebbar innerhalb dem
zylindrischen hohlen Raum 401 vorgesehen ist. Der zylindrische
hohle Raum 401 ist von einem Umfangsende der kreisförmigen
Endplatte 211 der festen Spirale 21 gebohrt und endet an einer
Position, die benachbart zu einem gegenüberliegenden Umfangsende
der kreisförmigen Endplatte 211 liegt. Das offene Ende des
zylindrischen hohlen Raumes 401 ist abdichtend durch einen
Stopfen 411 verstopft, um den ein O-Ringabdichtelement 411a
vorgesehen
ist. Der zylindrische hohle Raum 401 enthält einen
Abschnitt 402 großen Durchmessers und einen Abschnitt 403 kleinen
Durchmessers, der an einem oberen Ende des Abschnittes 402
großen Durchmessers angeordnet ist. Eine ringförmige Rippe 404
ist an einer Grenze zwischen dem Abschnitt 402 großen
Durchmessers und dem Abschnitt 403 kleinen Durchmessers gebildet.
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Das zylindrische Teil 310, das den ersten und zweiten Abschnitt
311 und 312 enthält, ist begleitend verschiebbar innerhalb des
zylindrischen hohlen Raumes 401 vorgesehen. Der erste Abschnitt
311 des zylindrischen Teiles 310 ist gleitend verschiebbar
innerhalb des Abschnittes 402 großen Durchmessers des
zylindrischen hohlen Raumes 401 vorgesehen. Der zweite Abschnitt 312
des zylindrischen Teiles 311 ist einstückig mit einem oberen
Ende des ersten Abschnittes 311 gebildet und gleitend
verschiebbar innerhalb des Abschnittes 403 kleinen Durchmessers
des zylindrischen hohlen Raumes 401 vorgesehen. Das
zylindrische Teil 310 enthält weiter den ringförmigen
Schulterabschnitt 313, der an einer Grenze zwischen dem ersten Abschnitt
311 und dem zweiten Abschnitt 312 gebildet ist.
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Ein erster Verbindungsweg (nur ein Ende 421a davon ist
gezeigt), der die Ansaugkammer 271 mit dem Abschnitt 402 großen
Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes verbindet, ist in
der kreisförmigen Endplatte 211 der festen Spirale 21 gebildet.
Ein Ende 421a des ersten Verbindungsweges öffnet sich zu dem
Abschnitt 402 großen Durchmessers des zylindrischen hohlen
Raumes 401 an einer bestimmten Position, und das andere Ende davon
öffnet sich zu der Ansaugkammer 271. Ein zweiter Verbindungsweg
422, der die Auslaßkammer 481 mit einem oberen Endabschnitt des
Abschnittes 403 kleinen Durchmessers des zylindrischen hohlen
Raumes 401 verbindet, ist in der kreisförmigen Endplatte 211
der festen Spirale 21 gebildet. Ein Filterteil 422a ist fest
innerhalb des zweiten Verbindungsweges 422 vorgesehen. Ein
dritter Verbindungsweg 423, der ein Paar von in der Mitte
angeordneten abgedichteten Räumen mit dem Abschnitt 402 großen
Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes 401 verbindet,
ist in der kreisförmigen Endplatte 221 der festen Spirale 21
gebildet. Ein Ende des dritten Verbindungsweges 423 öffnet sich
zu dem Abschnitt 402 großen Durchmessers des zylindrischen
hohlen Raumes 401 an einer Position, die niedriger ist als die
Position des einen Endes 421a des ersten Verbindungsweges. Das
andere Ende des dritten Verbindungsweges 423 gabelt sich in zwei
Zweige (nicht gezeigt), die mit dem Paar von entsprechenden in
der Mitte angeordneten abgedichteten Räumen in Verbindung
stehen. Ein vierter Verbindungsweg (nur ein Ende 424a davon ist
gezeigt), der die Ansaugkammer 271 mit dem Abschnitt 402 großen
Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes verbindet, ist in
der kreisförmigen Endplatte 211 der festen Spirale 21 gebildet.
Ein Ende 424a des vierten Verbindungsweges öffnet sich an einem
oberen Endabschnitt des Abschnittes 402 großen Durchmessers des
zylindrischen hohlen Raumes 401, und das andere Ende davon
öffnet sich zu der Ansaugkammer 271.
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Während einer gleitenden Bewegung des zylindrischen Teiles 310
innerhalb des zylindrischen hohlen Raumes 401 wird eine
Aufwärtsbewegung des zylindrischen Teiles 310 durch den Kontakt
zwischen den ringförmigen Schulterabschnitt 313 des
zylindrischen Teiles 310 mit der ringförmigen Rippe 404 beschränkt.
Wenn, wie in Fig. 4 dargestellt ist, der ringförmige
Schulterabschnitt 313 des zylindrischen Teiles 310 in Kontakt mit der
ringförmigen Rippe 404 steht, ist der zweite Abschnitt 312 des
zylindrischen Teiles 310 innerhalb des Abschnittes 403 kleinen
Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes 401 so angeordnet,
daß ein Ende des zweiten Verbindungsweges 422 nicht blockiert
wird, während der erste Abschnitt 311 des zylindrischen Teiles
310 innerhalb des Abschnittes 402 großen Durchmessers des
zylindrischen hohlen Raumes 401 so angeordnet ist, daß ein Ende
421a des ersten Verbindungsweges nicht blockiert wird. Auf der
anderen Seite wird eine Abwärtsbewegung des zylindrischen
Teiles 310 so beschränkt, daß der zweite Abschnitt 312 des
zylindrischen Teiles 310 innerhalb des Abschnittes 403 kleinen
Durchmessers des zylindrischen hohlen Raumes 401 gehalten wird,
in dem die Federkonstante der Schraubenfeder 314 geeignet
gewählt ist, die zwischen der oberen Endoberfläche des Stopfens
411 und der unteren Endoberfläche des ersten Abschnittes 311
des zylindrischen Teiles 310 vorgesehen ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist die Funktionsweise des
variablen Verdrängungsmechanismus 400 ähnlich zu der
Funktionsweise des variablen Verdrängungsmechanismus 300, der bei der
ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, so daß eine
Erläuterung davon weggelassen wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde im einzelnen in Zusammenhang
mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Diese
Ausführungsformen dienen jedoch nur zur Erläuterung, und die
Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es ist für den Fachmann
verständlich, daß andere Variationen und Modifikationen leicht
innerhalb des Umfanges der Erfindung gemacht werden können, wie
sie durch die Ansprüche definiert ist.