TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationsverdichter,
der vor allem Verwendung in einem Kühlsystem findet, wobei
der Rotationsverdichter von der Art ist, bei der eine
Antriebswelle einen exzentrischen Wellenabschnitt aufweist,
auf dem eine Walze drehbar angebracht ist und die Walze mit
einer Schieberplatte vereinigt ist, die sich radial von der
Walze erstreckt.
STAND DER TECHNIK
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Ein herkömmlicher Rotationsverdichter ist beispielsweise in
dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 114082/1986
beschrieben. Dieser herkömmliche Verdichter, wie er in den
Fig. 24 und 25 gezeigt ist, weist einen innerhalb eines
abgedichteten Gehäuses angeordneten Verdichtungsteil A auf
und wird durch einen Motor angetrieben. Der Verdichtungsteil
A umfaßt: einen Zylinder C, der eine Zylinderkammer B hat,
eine an dem exzentrischen Wellenabschnitt einer sich von dem
Motor erstreckende Antriebswelle D derart aufgesetzte Walze
E, daß die Walze E in der Zylinderkammer B umläuft, und eine
Schieberplatte H, die an einem Zwischenabschnitt zwischen
einer Ansaugöffnung F und einer Auslaßöffnung G angeordnet
ist, die beide in dem Zylinder C vorgesehen sind, wobei die
Schieberplatte H sich vorwärtsbewegen und zurückziehen kann.
Die Schieberplatte H ist so angeordnet, daß ein Teil des
Hochdruckgases, das durch die Auslaßöffnung G ausgestoßen
wird und auf die Rückseite der Schieberplatte H als
Anpressdruck wirkt, um hierdurch das Vorderteil der
Schieberplatte H mit einem Teil der Außenumfangsfläche der
Walze E in normale Berührung zu bringen, wodurch die
Zylinderkammer B in eine Verdichterkammer X und eine
Ansaugkammer Y unterteilt wird. Des weiteren ist die
Auslaßöffnung G mit einem plattenartigen Auslaßventil I
ausgestattet, das mit der Seite eines um den Auslaß der
Auslaßöffnung E gebildeten Ventilsitzes in Kontakt kommt oder
hiervon beabstandet wird, um somit die Auslaßöffnung G
freizugeben oder zu verschließen.
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Mit der obigen Anordnung wird das Gas in der Verdichterkammer
X innerhalb der durch die Schieberplatte H begrenzten
Zylinderkammer B verdichtet, wobei während bei Drehung der
Antriebswelle D die Walze E in der Zylinderkammer B gedreht
wird. Wenn dieser Verdichtungsvorgang beendet ist, und dann
der Ausstoßvorgang beginnt, wird das verdichtete Hochdruckgas
durch einen Öffnungsvorgang des Auslaßventils I durch die
Auslaßöffnung G in das Gehäuse ausgestoßen. Wenn der
Ausstoßvorgang beendet ist und der Ansaugvorgang beginnt,
dann wird das Auslaßventil I geschlossen und somit die
Auslaßöffnung G verschlossen, so daß das Niedrigdruckgas
durch die Ansaugöffnung F in die Ansaugkammer Y innerhalb der
durch die Schieberplatte H definierten Zylinderkammer B
eingesogen wird. Die Verdichtungs- und Ausstoßvorgänge werden
in solch einer Weise wiederholt.
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Bei der oben beschriebenen Anordnung wird jedoch die
Schieberplatte H so am Zylinder C gehalten, daß sie vor- und
zurückfahren kann und einem Anpressdruck unterworfen wird, so
daß das Vorderteil der Schieberplatte H mit der
Außenumfangsfläche der Walze E in Berührung gebracht wird,
wodurch die Schieberplatte H und die Walze E eine
Relativbewegung zueinander ausführen. Es würde die
Notwendigkeit bestehen, das Vorderteil der Schieberplatte H
gegen die Außenumfangsfläche der Walze E zu drücken, indem
ein Anpressdruck auf die Schieberplatte H dergestalt ausgeübt
wird, daß das Vorderteil der Schieberplatte H mit der
Umfangsfläche der Walze E in Berührung steht. Überdies würde
die Berührung zwischen der Schieberplatte H und der
Außenumfangsfläche der Walze E, zwischen denen eine Metall-
Metall-Berührung ohne Ölschmierung erfolgt, durch die
Gleitberührung zwischen der Schieberplatte H und der
Außenumfangsfläche der Walze E einen großen Reibungsverlust
wie auch einen großen Leistungsverlust mit sich bringen.
Darüber hinaus würde das Hochdruckgas in der hinteren Kammer
der Schieberplatte H in die Ansaugkammer Y austreten, und
zwar zwischen einer Seitenfläche der Schieberplatte H und der
Schieberplatten-Gleitausnehmung, wie es durch einen Pfeil a
in Fig. 24 angedeutet ist, da durch die Anordnung ein durch
das von der Auslaßöffnung G ausgestoßene Hochdruckgas
entwickelter Anpressdruck auf die Rückseite der
Schieberplatte H ausgeübt wird und somit das Vorderteil der
Schieberplatte H mit der Außenumfangsfläche der Walze E in
Berührung bringt, was unvorteilhafterweise zu einem
verschlechterten volumetrischen Wirkungsgrad führt. Da die
Verdichterkammer X niedrigen wie hohen Drücken unterliegt,
würde ein Innendruck in der Verdichtungskammer X, der
niedriger ist als der Anpressdruck, zur Folge haben, daß das
auf die rückseitige Kammer wirkende Hochdruckgas in die
Verdichtungskammer X austritt, und zwar durch eine
Seitenfläche der Schieberplatte H und der Schieberplatten-
Gleitausnehmung, was nachteilig zu einer verminderten
Effizienz führt. Des weiteren würde die Möglichkeit bestehen,
daß das Hochdruckgas, das in der Verdichterkammer X
verdichtet wurde, durch den Berührabschnitt zwischen dem
Vorderteil der Schieberplatte H und der Walze E in die
Ansaugkammer Y austritt, wie es durch den Pfeil b in Fig. 24
angedeutet ist, was zu dem Gasleck von den Seitenflächen der
Schieberplatte H hinzukommen würde und zu einem weiter
verringerten volumentrischen Wirkungsgrad führen würde.
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Ein weiterer Stand der Technik, der von Interesse ist, ist
die US-A-3 025 801, die als der nächstkommende Stand der
Technik erachtet werden kann und gegenüber der der beigefügte
Anspruch 1 abgegrenzt ist. Somit können alle Merkmale des
Oberbegriffes des Anspruchs 1 in diesem Dokument nach dem
Stand der Technik gefunden werden.
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Ebenso von Interesse sind die DE-A-47 18 73 und FR-A-2 184
275, die jeweils eine Rotationsverdichterpumpe betreffen, in
der eine sich in der Zylinderkammer umlaufend drehende Walze
eine sich radial erstreckende Schieberplatte besitzt, die
sich in ein zylindrisches Tragelement für die Schieberplatte
erstreckt, wobei das Tragelement in einer zylindrischen
Bohrung in der Wand der Zylinderkammer hin- und herschwenkbar
befestigt ist. In jedem dieser Dokumente nach dem Stand der
Technik umfaßt das zylindrische Tragelement zwei
halbkreisförmige Teile, zwischen deren flachen Flächen die
Schieberplatte gleiten kann und, bei maximaler Eindringtiefe,
sich das Vorderteil der Schieberplatte über die
halbkreisförmigen Teile in eine in der Wand der
Zylinderkammer geformte Aufnahmekammer erstreckt. Eine
derartige Konstruktion ist auch in der US-A-3 025 801
offenbart.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die
wesentliche Lösung der oben beschriebenen Nachteile
entwickelt und deren wesentliche Aufgabe besteht darin, den
volumetrischen Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit
dadurch zu erhöhen, daß ein Gasleck von einer hinteren Kammer
oder Verdichterkammer zu einer Ansaugkammer minimiert wird.
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Zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe stellt die vorliegende
Erfindung einen Rotationsverdichter bereit, der mit einem
Zylinder ausgestattet ist, welcher eine Zylinderkammer, eine
in die Zylinderkammer eingesetzte und sich in der
Zylinderkammer drehende Walze und eine Schieberplatte
aufweist, die die Zylinderkammer in eine Verdichterkammer und
eine Ansaugkammer unterteilt, wobei der Rotationsverdichter
dergestalt ist, daß durch eine in die Ansaugkammer mündende
Ansaugöffnung eingesogenes Gas verdichtet wird und durch eine
Auslaßöffnung, die in die Verdichterkammer mündet,
ausgestoßen wird, wobei ein exzentrischer Wellenabschnitt
einer Antriebswelle in der Walze relativ drehbar ist, die
Schieberplatte mit der Walze in solch einer Weise integriert
ist, daß die Schieberplatte von der Walze radial auswärts
vorsteht und der Zylinder ist mit einem Tragelement mit im
wesentlichen kreisförmiger Gestalt ausgestattet, wobei das
Tragelement drehbar ist und in solch einer Weise einen
Aufnahmeabschnitt oder eine Aufnahmeausnehmung zur Aufnahme
eines Vorderabschnitts der Schieberplatte aufweist, daß sich
der Vorderabschnitt der Schieberplatte innerhalb des
Tragelementes sowohl vorwärts wie rückwärts bewegen kann. Die
Länge der Schieberplatte und der Radius des Tragelementes
sind so festgelegt, daß, wenn sich die Schieberplatte relativ
zum Aufnahmeabschnitt oder der Aufnahmeausnehmung einwärts
bewegt, ein Berührabschnitt der der Ansaugkammer zugewandten
Vorderseite der Schieberplatte mit dem Aufnahmeabschnitt oder
der Aufnahmeausnehmung dergestalt in Berührung gelangt, daß
die Berührstelle nicht über den Drehmittelpunkt des
Tragelementes hinausgeht. Während sich die Schieberplatte
relativ zum Aufnahmeabschnitt oder der Aufnahmeausnehmung
einwärts bewegt, gelangt zusätzlich ein Abschnitt der Seite
der Schieberplatte, die der Verdichterkammer zugewandt ist,
mit einer Eintrittskante des Aufnahmeabschnitts oder der
Aufnahmeausnehmung in Berührung, so daß die zwei
Berührstellen gemeinsam dazu dienen, zu verhindern, daß
Hochdruckgas von der Verdichterkammer über den
Schieberplatten-Aufnahmeabschnitt oder die Aufnahmeausnehmung
in dem Tragelement zur Ansaugkammer strömt. Dieses Merkmal
verhindert auch, daß bereits in dem Schieberplatten-
Aufnahmeabschnitt oder der Aufnahmeausnehmung verdichtetes
Gas zur Ansaugkammer austritt.
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Bei einem Rotationsverdichter mit der oben beschriebenen
Ausgestaltung ist der mit Schmieröl versorgte exzentrische
Wellenabschnitt der Antriebswelle dergestalt angeordnet, daß
er sich relativ zur Walze dreht, womit die beim Stand der
Technik nach dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster
Nr. 114082/1986 vorhandene Relativbewegung zwischen der
Schieberplatte und der Walze ersetzt wurde. Verglichen mit
dem Stand der Technik, bei dem die Schieberplatte und die
Walze relativ zueinander beweglich angeordnet sind, kann
dadurch der Reibungsverlust und der hiermit verbundene
Leistungsverlust reduziert werden. Genauer gesagt: der
exzentrische Wellenabschnitt der Antriebswelle, auf den die
Walze aufgesetzt ist, wird nomalerweise durch eine
Ölzuführung der Antriebswelle mit Schmieröl versorgt, wodurch
es zu einem Schmierfilmkontakt hierzwischen kommt, so daß der
Reibungswiderstand, der durch die Relativbewegung zwischen
der Walze und dem exzentrischen Wellenschaft bedingt ist,
reduziert werden kann. Ebenso kann dadurch, daß ein auf die
Schieberplatte wirkender Anpressdruck erzeugt wird, der
vorhandene Reibungsverlust im Vergleich zu dem Fall, bei dem
sich die Schieberplatte und die Walze relativ zueinander
bewegen, reduziert werden, wodurch es ermöglicht ist, den
damit verbundenen Leistungsverlust zu reduzieren. Da die
Schieberplatte und die Walze miteinander verbunden sind und
somit keine Notwendigkeit mehr besteht, den Anpressdruck auf
die Schieberplatte auszuüben, kann die Gefahr eines
Gasaustritts aus der hinteren Kammer der Schieberplatte in
die Ansaugkammer und in die Verdichterkammer vermieden
werden, was einen erhöhten volumetrischen Wirkungsgrad und
Liefergrad mit sich bringt. Nun besteht aufgrund der
Integration der Schieberplatte und der Walze auch keine
Möglichkeit eines Gasaustritts von der Verdichterkammer
zwischen der Schieberplatte und der Walze hindurch in die
Ansaugkammer, was im Stand der Technik auftreten würde. Somit
kann der volumetrische Wirkungsgrad in Kombination mit dem
Vorteil, daß ein Gasaustritt von der rückseitigen Kammer
eliminiert ist, weiter erhöht werden.
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Wenn das drehbare kreisförmige Tragelement in zwei
halbkreisförmige Elemente unterteilt ist und die
Schieberplatte auf den ebenen Abschnitten dieser
halbkreisförmigen Elemente verschiebbar angeordnet ist,
während das Vorderteil der Schieberplatte von der Walze aus
gesehen bezüglich dem Drehmittelpunkt des Tragelementes
radial auswärts positioniert ist, dann wird das eine
halbkreisförmige Element auf der Verdichterkammerseite von
der der Verdichterkammer zugewandten Seite her mit Druck
beaufschlagt und gegen den radial außenliegenden Abschnitt
der Walze von der Wandung eines zylindrischen Lochs, das das
halbkreisförmige Element aufnimmt, weggedrückt. Dadurch wird
das halbkreisförmige Element auf der Verdichterkammerseite
von der Wandfläche des zylindrischen Lochs wie ein Keil
gedrückt, so daß die Abdichtung zwischen dem ebenen Abschnitt
des halbkreisförmigen Elementes und der Schieberplatte
verbessert wird. Das halbkreisförmige Element auf der
Ansaugkammerseite wird auch zur zylindrischen Wandung des
Lochs gedrückt, das das halbkreisförmige Element aufnimmt,
und zwar durch die über die Schieberplatte bewirkte
Keilwirkung auf das halbkreisförmige Element auf der
Verdichterkammerseite, so daß auch die Abdichtung zwischen
dem halbkreisförmigen Element auf der Ansaugkammerseite, der
Schieberplatte und der zylindrischen Wandung verbessert wird.
Demgemäß wird verhindert, daß das verdichtete Gas austritt,
was einen erhöhten volumetrischen Wirkungsgrad mit sich
bringt. Wenn das Vorderteil der Schieberplatte gegenüber dem
Drehmittelpunkt des Tragelementes normal radial auswärts der
Walze positioniert ist und die Berührfläche zwischen der
Schieberplatte und dem ebenen Abschnitt der halbkreisförmigen
Elemente erhöht wird, d. h. die Abdichtungslänge wird erhöht,
wird überdies die Abdichtung verbessert wird. Demgemäß würde
dies dazu beitragen, zu verhindern, daß verdichtetes Gas
austritt und es würde zu einem verbesserten volumetrischen
Wirkungsgrad beitragen.
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Wenn das zuvor genannte Tragelement aus zwei
halbkreisförmigen Elementen besteht, die vollständig
voneinander geteilt sind, ist des weiteren das Einsetzen der
Schieberplatte in den Aufnahmeabschnitt am Mittelpunkt des
Tragelementes vereinfacht und somit die Zusammenbaubarkeit
verbessert.
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Vorzugsweise weist die Walze auch eine hierin ausgebildete
Paßausnehmung auf, um einen Teil des Grundendes der
Schieberplatte hierin einzusetzen, und dieser Teil des
Grundendes der Schieberplatte ist in die Paßausnehmung
eingesetzt und durch Löten hiermit einteilig verbunden.
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Da die Schieberplatte in die Paßausnehmung der Walze
eingesetzt und durch Löten hiermit einteilg verbunden ist,
ist in diesem Fall die Verbindung zwischen der Walze und der
Schieberplatte verstärkt und der Einbau vereinfacht.
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Ebenso wird es bevorzugt, auf dem Walzenaußenumfang eine
gestufte Ausnehmung zu schaffen, die an ihrem axialen
Mittelbereich einen tieferen Abschnitt und an ihren axialen
Endstücken flachere Abschnitte besitzt, und Paßlöcher
vorzusehen, die von beiden Stirnflächen des tieferen
Abschnitts der gestuften Ausnehmung axial auswärts führen,
während an dem Grundende der Schieberplatte ein Paßabschnitt
geschaffen ist, der einen Paßvorsprung aufweist, der in den
tieferen Abschnitt der gestuften Ausnehmung paßt, wobei
Paßlöcher an dem Paßvorsprung ausgebildet sind und der
Paßabschnitt der Schieberplatte in die gestufte Ausnehmung
eingesetzt und ein Stift in die Paßlöcher gesteckt ist,
wodurch die Schieberplatte und die Walze zusammengefügt sind.
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In diesem Fall können die Schieberplatte und die Walze fest
und einfach miteinander gekoppelt werden.
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Es ist auch wünschenswert, daß ein Vorsprung an einem Teil
des Außenumfangs der Walze geschaffen ist, wohingegen eine
Ausnehmung, in die die Vorsprünge eingebracht werden können,
an der Schieberplatte geschaffen ist, wobei die Vorsprünge in
die Ausnehmung eingesetzt sind und die Vorsprünge und die
Schieberplatte einen Stift haben, der hierdurchgeht, wodurch
die Schieberplatte und die Walze miteinander verbunden sind.
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In diesem Fall können die Schieberplatte und die Walze stark
und einfach miteinander gekoppelt werden.
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Es ist aber auch vorteilhaft, einen zur Auslaßöffnung
vorstehende und hierin eintretenden Vorsprung an einer Stelle
am Außenumfang der Walze vorzusehen, die der Auslaßöffnung
gegenüberliegt.
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In diesem Fall tritt der an der Walze geschaffene Vorsprung,
der anfangs von der Auslaßöffnung beabstandet ist, allmählich
in die Auslaßöffnung ein, wenn der Verdichtungsvorgang zum
Ausstoßvorgang wechselt, da der Vorsprung an einem Abschnitt
am Außenumfang der Walze geschaffen ist, die der
Auslaßöffnung gegenüberliegt, so daß sie zur Auslaßöffnung
vorsteht und hierin einbringbar ist. Außerdem kann der
Vorsprung dergestalt ausgebildet sein, daß das verdichtete
Gas innerhalb der Auslaßöffnung beim Eindringen nach außen
gedrückt wird. Folglich kann der obere Spielraum dergestalt
verringert werden, daß, wenn Niedrigdruck bei beendetem
Ausstoßvorgang und nachfolgendem Ansaugvorgang in die
Ansaugkammer gesogen wird, die Gegenstromrate von
Hochdruckgas, das innerhalb der Auslaßöffnung verbleibt, zur
Ansaugkammer hin reduziert werden kann. Als Folge hiervon
kann ein Verdichtungsverlust, Überhitzen und eine Pulsation
des angesaugten Gases innerhalb der Ansaugkammer verhindert
werden. Wenn der Ausstoßvorgang beginnt, d. h. in der frühen
Zeitspanne, während der sich die Ausstoßrate erhöht, ist der
Vorsprung noch nicht in die Auslaßöffnung eingedrungen, so
kann der Ausstoßweg für das Gas auf ein wesentliches Ausmaß
sichergestellt werden, so daß der Ausstoßwiderstand des Gases
reduziert und eine übermäßige Verdichtung des Gases
verhindert werden kann. Somit wird ein durch diese übermäßige
Verdichtung bewirkter Leistungsverlust eliminiert.
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Des weiteren ist es wünschenswert, daß die Dicke der Walze so
festgelegt ist, daß sie an der Hochtemperatur-Seitenwand, die
mit der Verdichtungskammer in Berührung ist, dünner ist und
an der an der Ansaugkammer in Berührung befindlichen
Niedrigtemperatur-Seitenwand dicker ist.
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In diesem Fall kann der Nachteil behoben werden, der aufgrund
einer Temperaturdifferenz durch eine unterschiedliche
thermische Ausdehnung in Walzdickenrichtung verursacht wird,
die während des Betriebs am Umfang der Walze auftritt, wobei
die Walze nicht drehend ist, da die axiale Dicke der Walze so
festgelegt ist, daß sie an der mit der Verdichtungskammer in
Kontakt befindlichen Hochtemperatur-Seitenwand dünner ist und
an der mit der Ansaugkammer in Berührung befindlichen
Niedrigtemperatur-Seitenwand dicker ist.
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Genauer gesagt, wird bei der herkömmlichen hin- und
hergehenden Schieberplatte, wie sie in der Fig. 24 gezeigt
ist, beim Drehen der Antriebswelle sich die Walze drehen, so
daß die Außenfläche der Walze abwechselnd mit der
Niedrigdruck-Ansaugkammer und der hochtemperaturigen
Verdichtungskammer in Kontakt gelangt, was zu einer ungefähr
gleichmäßigen Temperatur entlang des Umfangs führt. Wenn die
Walze nicht drehend ist, wird im Gegensatz hierzu der
Abschnitt der Walze, der mit der Niedrigtemperatur-
Ansaugkammer und der hochtemperaturigen Verdichtungskammer in
Kontakt gelangt, an deren Umfang festgelegt, so daß, wenn
sich der vorstehende Abschnitt der Schieberplatte auf der
oberen Seite befindet und der Drehwinkel in Uhrzeigerrichtung
mit dem Ausgangspunkt bei 0º gemessen wird, der
Temperaturverlauf der Walzenwand in der Nähe von 270º eine
Hochtemperaturspitze und in der Nähe von 90º eine
Niedrigtemperaturminimum aufweisen wird. Aus diesem Grund
wird die Hochtemperatur-Seitenwand, die mit der
Verdichterkammer in Kontakt kommt, einer größeren thermischen
Ausdehnung mit eine Spitze in der Nähe von 270º unterworfen,
währenddessen die Niedrigtemperatur-Seitenwand, die mit der
Ansaugkammer in Kontakt kommt, einer geringeren thermischen
Ausdehnung mit dem Minimum in der Nähe von 90º unterworfen
wird. Der Unterschied zwischen diesen thermischen
Ausdehnungen kann einen Dickenunterschied der Walze im
Bereich von mehreren 10 um bewirken. Andererseits ist der
Zylinder in dem mit ausgestoßenem Hochdruckgas zu füllenden
Gehäuse plaziert, so daß dessen thermische Ausdehnung entlang
des Umfangs der Zylinderkammer als angenähert gleichförmig
erachtet werden kann. Auch die Dicke des Zylinders wird unter
Beachtung der maximalen thermischen Ausdehnung festgelegt,
mit dem Ergebnis, daß ein großer Spielraum zwischen der
Innenfläche des Zylinders und der Stirnfläche der
Niedrigtemperatur-Seitenwand der Walze, die mit der
Ansaugkammer in Kontakt ist und deren thermische Ausdehnung
geringer ist, ausgebildet wird. Dies führt zu dem Nachteil,
daß aufgrund des Gasaustritts und der hierdurch bewirkten
Erwärmung des angesaugten Gases der volumetrische
Wirkungsgrad niedriger wäre. Dadurch, daß vorgesehen ist, daß
die Dicke der Walze an ihrer Hochtemperaturseite, die mit der
Verdichterkammer in Kontakt kommt, dünner ist und an ihrer
Niedrigtemperaturseite, die mit der Ansaugkammer in Kontakt
kommt, dicker ist, kann während des Betriebs der Unterschied
in der thermischen Ausdehnung ausgeglichen werden, so daß die
Hochtemperaturseite und die Niedrigtemperatur-Seitenwand
bezüglich der Dicke vergleichmäßigt sind, wodurch die
Möglichkeit eines Gasaustritts aufgrund der ungleichmäßigen
Dicke der Walze behoben ist.
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Ferner kann in dem Drehverdichter die Schieberplatte mit der
Walze so zusammengebaut sein, daß sie von der Walze radial
auswärts vorsteht und zwar dergestalt, daß die Länge der
Schieberplatte und der Radius des Tragelementes so festgelegt
sind, daß die Vorderseite der Schieberplatte nicht über den
Drehmittelpunkt des Tragelementes hinausgehen wird, wenn die
Vorderseite der Schieberplatte am tiefsten in dem
Aufnahmeabschnitt des Tragelementes eingedrungen ist.
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In diesem Fall drücken die Schieberplatte und der
Aufnahmeabschnitt bei zur Verdichterkammer verschobenen Walze
und Schieberplatte an der Kante der Vorderseite der
Schieberplatte auf der Ansaugkammerseite und der
Eintrittskante des Aufnahmeabschnitts auf der
Verdichterkammerseite gegeneinander, so daß beide Kanten zur
Abdichtung dienen. Aufgrund dessen kann der Zwischenraum
zwischen der Verdichterkammer und der Ansaugkammer
zufriedenstellend abgedichtet werden. Da die Vorderseite der
Schieberplatte nicht über den Drehmittelpunkt des
Tragelementes hinausgeht, wenn der Verdichtungsvorgang
fortschreitet, dergestalt, daß die Walze und die
Schieberplatte zur Ansaugkammerseite hin versetzt werden,
drücken die Schieberplatte und der Aufnahmeabschnitt an der
Vorderseitenkante der Schieberplatte auf der
Ansaugkammerseite und die Eintrittskante des
Aufnahmeabschnitts auf der Verdichterkammerseite
gegeneinander, so daß die Schieberplatte und der
Aufnahmeabschnitt durch beide Kanten abgedichtet sind. Somit
kann der Zwischenraum zwischen der Verdichterkammer und der
Ansaugkammer zufriedenstellend abgedichtet werden.
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Des weiteren kann in dem Rotationsverdichter die
Schieberplatte so in die Walze integriert sein, daß sie von
der Walze radial auswärts vorsteht und am Mittelpunkt des
Tragelementes kann ein Loch vorgesehen sein, das mit dem
Aufnahmeabschnitt in dem Tragelement in Verbindung steht, und
das eine solche Größe hat, daß der Berührendabschnitt
zwischen der Vorderseite der Schieberplatte und dem
Aufnahmeabschnitt daran gehindert wird, über den
Drehmittelpunkt des Tragelementes hinauszugehen, wenn sich
die Vorderseite der Schieberplatte am tiefsten im
Aufnahmeabschnitt des Tragelementes befindet.
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In diesem Fall wird durch das Vorsehen des Lochs der
Berührendabschnitt, an dem die Vorderseite der Schieberplatte
und der Aufnahmeabschnitt miteinander in Berührung kommen,
nie über den Drehmittelpunkt des Tragelementes hinausgehen.
Wenn die Walze und die Schieberplatte zur Verdichterkammer
hin versetzt werden, drücken demzufolge die Schieberplatte
und der Aufnahmeabschnitt an dem Berührendabschnitt der
Vorderseite der Schieberplatte und die Eintrittskante des
Aufnahmeabschnitts auf der Verdichterkammerseite
gegeneinander, so daß beide Kanten dichtend wirken. Als Folge
hiervon kann der Zwischenraum zwischen der Verdichterkammer
und der Ansaugkammer zufriedenstellend abgedichtet werden.
Außerdem wird die Vorderseite des Berührendabschnittes der
Schieberplatte nie über den Drehmittelpunkt des Tragelementes
hinausgehen, wenn der Verdichtungsvorgang fortschreitet, so
daß die Walze und die Schieberplatte zur Ansaugkammer hin
versetzt werden. Demzufolge drücken die Schieberplatte und
der Aufnahmeabschnitt an dem Berührendabschnitt der
Schieberplatte und der Eintrittskante des Aufnahmeabschnitts
auf der Verdichterkammerseite gegeneinander, so daß beide
Kanten dichtend wirken. Das hat zur Folge, daß der
Zwischenraum zwischen der Verdichterkammer und der
Ansaugkammer zufriedenstellend abgedichtet werden kann. Da
der Berührendabschnitt zwischen der Vorderseite der
Schieberplatte und der Berührendabschnitt des
Aufnahmeabschnitts so angeordnet sind, daß sie nicht über den
Drehmittelpunkt des Tragelementes hinausgehen, besteht
aufgrund des Lochs auch nicht die Notwendigkeit, den Radius
des Tragelementes zu vergrößern, so daß die Struktur um das
Tragelement gedrungen ausgebildet sein kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die den Hauptteil des
Zylinders einer ersten Ausführungsform eines
Rotationsverdichters zeigt, der Merkmale besitzt,
die in der vorliegenden Erfindung enthalten sein
können,
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für
einen Befestigungsaufbau einer Schieberplatte
zeigt,
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Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht am Mittelpunkt der
Fig. 2,
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Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes
Beispiel für eine Befestigung einer Schieberplatte
zeigt,
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Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Fall zeigt,
bei dem der Drehwinkel der Walze 0º beträgt,
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Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Fall zeigt,
bei dem der Drehwinkel der Walze 90º beträgt,
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Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Fall zeigt,
bei dem der Drehwinkel der Walze 180º beträgt,
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Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Fall zeigt,
bei dem der Drehwinkel der Walze 270º beträgt,
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Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Fall zeigt,
bei dem der Drehwinkel der Walze 315º beträgt,
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Fig. 10 ist eine Längsschnittansicht, die den Gesamtaufbau
des Rotationsverdichters zeigt,
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Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die zur Erläuterung
einer Modifikation der ersten Ausführungsform den
Hauptteil des Zylinders zeigt,
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Fig. 12 ist eine Ansicht, die zur Erläuterung der
Modifikation die Wandtemperatur zu dem Winkel der
Walze zeigt,
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Fig. 13 ist eine Längsschnittansicht, die zur Erläuterung
der Modifikation den Hauptteil des Zylinders zeigt,
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Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für
eine praktische Ausführungsform der Walze in der
Modifikation zeigt,
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Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation
der praktischen Ausführungsform der Walze zeigt,
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Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht, die die Lage im
Verlauf des Verdichtungsvorgangs eines
Rotationsverdichters gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt und die hiernach als zweite
Ausführungsform bezeichnet ist,
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Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht zum Zeitpunkt
unmittelbar vor Vollendung des Verdichtungsvorgangs
gemäß der zweiten Ausführungsform,
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Fig. 18 ist eine Teilquerschnittsansicht, die die Lage
unmittelbar vor Vollendung des Verdichtungsvorgangs
in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform
zeigt,
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Fig. 19 ist eine Teilquerschnittsansicht, die die Lage
unmittelbar vor Vollendung des Verdichtungsvorgangs
in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform
zeigt,
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Fig. 20 ist eine Teilquerschnittsansicht zur Erläuterung
einer Stellung im Laufe des Verdichtungsvorgangs
gemäß dem Rotationsverdichter der ersten
Ausführungsform,
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Fig. 21 ist eine Teilquerschnittsansicht, die die Stellung
unmittelbar vor Vollendung des Verdichtungsvorgangs
der ersten Ausführungsform zeigt,
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Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht, die die Situation des
Verdichtungsvorgangs des Verdichtungsabschnitts
eines Rotationsverdichters gemäß einer dritten
Ausführungsform zeigt, die Merkmale hat, die in der
vorliegenden Erfindung beinhaltet sein können,
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Fig. 23 ist eine Querschnittsansicht, die die Situation
unmittelbar vor Vollendung des Verdichtungsvorgangs
des Verdichtungsabschnitts des Rotationsverdichters
gemäß der dritten Ausführungsform zeigt,
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Fig. 24 ist eine Querschnittsansicht, die den
Verdichtungsabschnitt eines herkömmlichen
Rotationsverdichters zeigt, und
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Fig. 25 ist eine Teilquerschnittsansicht des herkömmlichen
Rotationsverdichters.
Detaillierte Beschreibung
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Die oben erwähnten Ausführungsformen werden nun im einzelnen
und unter Bezugnahme zu den Zeichnungen beschrieben.
(1. Ausführungsform)
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Der in der Fig. 10 gezeigte Rotationsverdichter besitzt einen
Motor 2, der an einem innenseitigen oberen Abschnitt eines
abgedichteten Gehäuses 1 angeordnet ist, und einen
Verdichtungsabschnitt 3, der unterhalb des Motors 2
angeordnet ist. Der Verdichtungsabschnitt 3 wird durch eine
sich vom Motor 2 erstreckende Antriebswelle 21 angetrieben.
Der Verdichtungsabschnitt 3 umfaßt einen Zylinder 4, der auf
seiner Innenseite eine Zylinderkammer 41 besitzt, einen
Vorderkopf 5 und einen Hinterkopf 6, die an oberen und
unteren offenen Abschnitten des Zylinders 4 gegenüberliegend
vorgesehen sind, und eine Walze 7, die in der Zylinderkammer
41 drehbar geschaffen ist, wobei der untere Seitenabschnitt
der Antriebswelle 21 durch jeweils an den Köpfen 5, 6
vorgesehene Lager gehalten wird, und die Walze 7 auf einen
exzentrischen Wellenabschnitt 22 der Antriebswelle 21 drehbar
aufgesetzt ist, so daß die Walze 7 in gleitendem Kontakt mit
dem exzentrischen Wellenabschnitt 22 dreht, sowie sich die
Antriebswelle 21 dreht. Des weiteren ist eine Ölzuführung 23,
Fig. 10 und 13, im Mittelbereich der Antriebswelle 21 offen
zu einem bodenseitigen Ölsumpf 1b des Gehäuses 1 vorgesehen.
Eine Pumpe 24 ist mit dem Einlaß der Ölzuführung 23
verbunden. Ein zwischenliegender Auslaß der Ölzuführung 23
ist zur Gleitfläche des exzentrischen Wellenabschnitts 22,
der der Walze 7 zugewandt ist, hin offen. Schmieröl, das
durch die Pumpe 24 vom Ölsumpf 1b heraufgepumpt wird, wird
durch die Ölzuführung 22 hindurch zur Gleitfläche zugeführt.
Überdies bezeichnet das Bezugszeichen 1a ein äußeres
Auslaßrohr, das mit der Oberseite des Gehäuses 1 verbunden
ist.
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In dem Verdichtungsabschnitt 3, wie es in der Fig. 1 gezeigt
ist, ist ein Ansaugeinlaß 3a für angesogenes Gas, der in die
Zylinderkammer 41 mündet, in dem Zylinder 4 ausgebildet, und
ein Auslaß 3b für verdichtetes Gas, der in die Zylinderkammer
41 mündet, ist im Zylinder 4 in der Nähe der Ansaugöffnung 3a
ausgebildet. In einem Zwischenabschnitt zwischen diesem
Ansaugeinlaß 3a und dem Auslaß 3b ist eine Schieberplatte 8
in die Walze 7 eingebaut, die das Innere der Zylinderkammer
41 in eine Verdichtungskammer X und eine Ansaugkammer Y
unterteilt. An der Auslaßöffnung 3b ist ein plattenartiges
Auslaßventil 9 angeordnet, das mit einer Ventilsitzfläche,
die um den Auslaß der Auslaßöffnung 3b herum ausgebildet ist,
in Kontakt kommt oder hiervon beabstandet ist, um hierdurch
die Auslaßöffnung 3b zu öffnen oder zu verschließen. Außerdem
bezeichnet das Bezugszeichen 10 die Halteplatte des
Auslaßventils 9.
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In dem Rotationsverdichter, der die oben beschriebene
Anordnung aufweist, ist die Schieberplatte 8 einteilig mit
einem Außenumfangsteil der Walze 7 ausgebildet, und zwar
radial nach außen vorstehend von der Walze 7, wie es in der
Fig. 1 veranschaulicht ist, und ein zylindrisches
Aufnahmeloch 42 ist zwischen der Ansaugöffnung 3a und der
Auslaßöffnung 3b im Zylinder 4 vorgesehen. In dem Halteloch
42 ist ein zylindrisches Tragelement 11 drehbar gehalten, das
einen Aufnahmeeinschnitt 11a aufweist, wovon ein Ende zur
Seite der Zylinderkammer 41 hin offen ist und in den das
vorstehende Vorderteil der Schieberplatte 8 verschieblich
eingesetzt ist. Es ist zu bemerken, daß das Halteloch 42 und
das Tragelement 11 auch eine sphärische Oberfläche oder einen
sphärischen Körper aufweisen kann.
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Für die Schieberplatte 8, die als Teil des Außenumfangs der
Walze 7 vorgesehen ist, wie es beispielsweise in der Fig. 1
gezeigt ist, ist eine Paßausnehmung 71 auf der Walzenseite 7
ausgebildet, so daß das Grundende der Schieberplatte 8 hierin
einsetzbar ist und ein Teil des Grundendes der Schieberplatte
8 ist in die Paßausnahmung 71 eingesetzt und als solches
hiermit durch Löten oder dergleichen verbunden. Andererseits
sind, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, am Außenumfang
der Walze 7 eine gestufte Ausnehmung 72, die an ihrem axialen
Mittelpunkt einen tiefen Einschnitt 72a aufweist, und an
beiden Enden ein flacher Einschnitt 72b vorgesehen, wie auch
ein Paßloch 73, das von beiden Stirnflächen des Abschnitts
mit tiefem Einschnitt der gestuften Ausnehmung 72 axial
auswärts verläuft. Außerdem ist am Grundende der
Schieberplatte 8 ein Paßabschnitt 81 geschaffen, der einen
Paßvorsprung 81a besitzt, welcher in den tiefen Einschnitt
der gestuften Ausnehmung 72 paßt, und es ist ein Paßloch 82
an dem Paßvorsprung 81a ausgebildet. Der Paßabschnitt 81 der
Schieberplatte 8 ist in die gestufte Ausnehmung 72 eingesetzt
und ein Stift 83 ist in die Paßlöcher 73 und 82 eingesetzt,
wodurch die Schieberplatte 8 an der Walze 7 fixiert wird. In
diesem Fall ist es vorteilhaft, daß ein Klebstoff hilfsweise
in den eingesetzten Abschnitt des Paßabschnitts 81, der in
die gestufte Ausnehmung 72 einzusetzen ist, aufgebracht wird.
Des weiteren kann die Schieberplatte 8 auch auf folgende
Weise an die Walze 7 angebracht sein. Wie es in der Fig. 4
dargestellt ist, ist ein konvexer Abschnitt 74 an einem Teil
des Umfangs der Walze 7 ausgebildet und eine Ausnehmung 84,
die mit dem konvexen Abschnitt 74 in Eingriff bringbar ist,
ist auf der Schieberplatte 8 geschaffen. In der Ausnehmung 84
eingesetzten konvexen Abschnitt 74 durchdringt ein Stift 85
den konvexen Abschnitt 74 und die Schieberplatte 8 und
außerdem ist zwischen die gegenüberliegenden Flächen der
Schieberplatte 8 und der Walze 7 der Klebstoff aufgebracht,
wodurch die Schieberplatte 8 an die Walze 7 fixiert wird.
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Mit dieser Anordnung gelangt während des Betriebs der
Antriebswelle 21 das Vorderteil der an der Walze 7
ausgebildeten Schieberplatte 8 in und außer Eingriff der
Aufnahmeausnehmung 11a des Tragelementes 11. Außerdem wird,
wenn das Tragelement 11 sich dreht, die Schieberplatte 8 in
Radialrichtung vorwärts und rückwärts schwingend bewegt.
Durch diese Anordnung ist der Innenraum der Zylinderkammer 41
in die Verdichtungskammer X und die Ansaugkammer Y
unterteilt. Hierdurch wird die Walze 7 in Relativdrehung
gegenüber der exzentrischen Welle 72 gebracht, wobei keine
Relativbewegung zwischen der Schieberplatte 8 und der Walze 7
erfolgt und damit das Vorderteil der Schieberplatte 8 nicht
auf der Außenumfangsfläche der Walze 7 gleitet, anders als im
Stand der Technik. Als Ergebnis kann durch die Reibung
zwischen der Schieberplatte 8 und der Walze 7 bedingter
Verschleiß sowie ein hierdurch bedingter Leistungsverlust
ausgeschaltet werden. Obwohl die Schieberplatte 8 und die
Walze 7 keiner Relativbewegung unterliegen, kommt es statt
dessen zu einer Relativbewegung zwischen der Walze 7 und der
exzentrischen Welle 22. Die exzentrische Welle 22 der
Antriebswelle 21, die mit der Walze 7 zusammenpaßt, wird
jedoch normalerweise durch die Ölzuführung 23 der
Antriebswelle 21 mit Schmieröl versorgt, was zu einer
Fluidberührung zwischen der Schieberplatte 8 und der Walze 7
führt, so daß ein damit verbundener Reibungswiderstand
verringert werden kann. Verglichen mit dem Stand der Technik,
bei dem durch den auf die Schieberplatte 8 wirkenden
Anpressdruck die Schieberplatte 8 mit der Walze in Berührung
sthenend einer Relativbewegung folgend ausgebildet ist, kann
der hierdurch bedingte Reibungsverlust wie auch der
Leistungsverlust reduziert werden.
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Des weiteren besteht keine Notwendigkeit dafür, den
Anpressdruck zur Einwirkung auf die Schieberplatte 8
aufzubringen, da die Schieberplatte 8 mit der Walze 7
integriert ausgebildet ist. Aufgrund dessen wird kein Gas aus
der hinteren Kammer der Schieberplatte in die Ansaugkammer Y
oder die Verdichtungskammer X austreten, was beim Stand der
Technik passieren würde; wodurch der volumetrische
Wirkungsgrad und die Leistung erhöht wird. Überdies wird auch
die Gefahr eines Gaslecks von der Verdichtungskammer X zur
Ansaugkammer Y reduziert, so daß der volumetrische
Wirkungsgrad weiter erhöht werden kann. Genauer gesagt, das
in der Verdichtungskammer X befindliche Gasfluid kann
zwischen beiden Seitenwandflächen der Schieberplatte 8 und
der Aufnahmeausnehmung 11a des Tragelementes 11 zur
Ansaugkammer Y hin austreten. Da das Gas in der
Verdichtungskammer X aber von niedrigem zu hohem Druck
variiert, wird kein Gasaustritt auftreten, bis der
Druckunterschied zwischen dem Gasfluiddruck innerhalb der
Verdichtungskammer X und dem innerhalb der Ansaugkammer Y
über einen festgelegten Druck angestiegen ist, andernfalls
wird kein Gasaustritt vorkommen. Verglichen mit dem Stand der
Technik kann demgemäß die Gasmenge, die von der
Verdichtungskammer X zur Ansaugkammer Y austritt, wesentlich
reduziert werden.
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Ferner ist ein ungefähr zylindrischer Vorsprung 75, der einen
Durchmesser aufweist, der kleiner ist als die Auslaßöffnung
3b, an einem Abschnitt am Umfang der Walze geschaffen, wo die
Auslaßöffnung 3b gegenüberliegt, so daß zum Startzeitpunkt
des Austoßvorgangs der Vorsprung 75 dort plaziert ist, wo er
nicht in die Auslaßöffnung 3b eintritt und der Vorsprung 75
teilweise in die Auslaßöffnung 3b eindringt, sowie die
Auslaßmenge mit dem Fortschreiten des Ausstoßvorgangs abnimmt
und außerdem wird durch diesen Eindringvorgang das
verdichtete Gas innerhalb der Auslaßöffnung 3b nach außen
ausgedrückt.
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Nachfolgend wird der Betrieb des Rotationsverdichters mit der
oben beschriebenen Anordnung erläutert. Wie es in der Fig. 5
gezeigt ist, wurde die Schieberplatte 8 zur tiefen Innenseite
der Aufnahmeausnehmung 11a des Tragelementes 11 eingesetzt,
wenn die Ansaug- und Verdichtungsvorgänge bei einem
Drehwinkel der Walze 7 von 0º begonnen haben. In diesem
Zustand ist der an der Walze 7 geschaffene Vorsprung 75 in
die Auslaßöffnung 3b eingedrungen. Bei Weiterbewegung zu
einem Zustand, in dem die Walze 7 um 90º gedreht hat, gibt
der Vorsprung 75 die Auslaßöffnung 3b frei und die
Schieberplatte 8 schwingt mit dem sich drehenden Tragelement
11. Mit der sich drehenden Walze 7 wird bei aus der
Aufnahmeausnehmung 11a auswärts gleitenden Schieberplatte 8
das Gasfluid in der Verdichterkammer X in der durch die
Schieberplatte 8 begrenzten Zylinderkammer 41 verdichtet.
Gleichzeitig wird das Gasfluid durch die Ansaugöffnung 3a in
die Ansaugkammer Y eingesogen.
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Wie es in der Fig. 7 gezeigt ist, wird des weiteren, wenn der
Drehwinkel der Walze 7 180º wird, die Gasverdichtung in der
Verdichterkammer X und die Gasansaugung in der Ansaugkammer Y
fortgesetzt, wobei die Schieberplatte 8 maximal aus der
Aufnahmeausnehmung 11a des Tragelementes 11 herausgezogen
wurde. Wenn der Drehwinkel der Walze 7 270º wird, wie es in
der Fig. 8 gezeigt ist, wird der Ausstoßvorgang erreicht und
die an der Walze 7 vorhandene Schieberplatte 8 gleitet nach
und nach mit Fortsetzung der Drehung der Walze 7 einwärts,
während das in der Verdichterkammer X verdichtete Gas nach
außen ausgestoßen wird. Gleichzeitig dringt auch der
Vorsprung 75 in die Auslaßöffnung 2b ein. Dann wird das in
der Verdichterkammer X verdichtete Gas durch die
Auslaßöffnung 3b ausgestoßen, und somit der Auslaßvorgang
beendet, wenn, wie es in der Fig. 9 gezeigt ist, die Walze 7
von 350º bis 360º (Fig. 1) dreht. Zu diesem Zeitpunkt ist der
Vorsprung 75 in die Auslaßöffnung 2b eingedrungen, was den
oberen Freiraum der Auslaßöffnung 3b reduziert. Aufgrund
dessen kann das verbleibende Gas in der Auslaßöffnung 3b auf
eine kleine Restmenge reduziert werden, so daß irgendeine
Verringerung des volumetrischen Wirkungsgrads aufgrund dieses
verbleibenden Gases, das zurück in die Ansaugkammer der Fig.
5 strömt, auf eine kleine Menge zurückgedrängt werden kann.
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Wie zuvor beschrieben, ist zum Zeitpunkt der Bewegung zum
Ausstoßvorgang der an der Walze 7 geschaffene Vorsprung 75
von der Auslaßöffnung 3b beabstandet, dringt jedoch gemäß dem
Schwenkwinkel der Walze 7 nach und nach in die Auslaßöffnung
3b derart ein, daß das verdichtete Gas in der Auslaßöffnung
3b zur Außenseite ausgedrückt wird.
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Demgemäß kann der obere Spielraum reduziert werden. Überdies
kann die in der Auslaßöffnung 3b verbleibende Menge des
Hochdruckgases, das in die Ansaugkammer Y zurückströmt,
reduziert werden, wenn nach Vollendung des Ausstoßvorgangs
Gas mit Niedrigdruck beim Ansaugvorgang in die Ansaugkammer Y
eingesogen wird. Als Folge hiervon kann der
Verdichtungsverlust wie auch eine Überhitzung und eine
Pulsation des in die Ansaugkammer Y angesaugten Gases
verhindert werden. Zu Beginn des Ausstoßvorganges, d. h. in
einer Anfangsstufe, in der die ausgestoßene Gasmenge groß
wird, ist der Vorsprung 75 nicht in die Auslaßöffnung 3b
eingedrungen. Aufgrund dessen kann der Weg zum Ausstoßen von
Gas auf ein wesentliches Maß sichergestellt werden, so daß
der Gasausstoßwiderstand reduziert und es zudem verhindert
werden kann, daß das Gas zu stark verdichtet wird, was
dadurch, daß eine derartige Überverdichtung vermieden wird,
eine Leistungsreduzierung eliminiert.
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Wenn die Walze 7 nicht drehend ist, ist der Wandabschnitt der
Walze 7, der mit der Niedrigtemperatur-Ansaugkammer Y und der
Hochtemperatur-Verdichterkammer X in Berührung gelangt, an
dessen Umfang starr festgelegt. Aufgrund dessen variiert die
Temperatur des Wandabschnitts der Walze 7 dergestalt, wie es
in der Fig. 12 gezeigt ist, wenn der Drehwinkel, wie es in
der Fig. 11 gezeigt ist, in Uhrzeigerrichtung von dem
vorstehenden Abschnitt der Schieberplatte 8 als Basispunkt 0º
hergenommen wird, mit dem Ergebnis, daß die
Hochtemperaturspitze in der Nähe von 270º und die
Niedrigtemperaturspitze in der Nähe von 90º liegt. Aus diesem
Grund ist der Hochtemperatur-Seitenwandabschnitt 7a, der mit
der Verdichtungskammer X in Berührung gelangt, einer größeren
thermischen Ausdehnung in der Nähe von 270º, was die Spitze
ist, unterworfen, und der Niedrigtemperatur-
Seitenwandabschnitt 7b ist einer geringeren thermischen
Ausdehnung in der Nähe von 90º mit dem Minimalwert
unterworfen. Aufgrund dieses Unterschieds zwischen diesen
thermischen Ausdehnungen unterliegt die Dicke der Walze 7
einem Unterschied in der Größenordnung von mehreren 10 um,
wie es durch die gestrichelten Linien in Fig. 13 übertrieben
dargestellt ist. Andererseits kann der Zylinder 4, der in der
mit Hochdruck-Ausstoßgas gefüllten Gehäuse plaziert ist,
bezüglich seiner thermischen Ausdehnung entlang dem Umfang
der Zylinderkammer 41 als gleichförmig erachtet werden. Da
die Dicke des Zylinders 4 durch Festlegung des maximalen
thermischen Ausdehnungsbetrages festgesetzt ist, wird ein
großes Spiel bezüglich der Stirnfläche des Niedrigtemperatur-
Seitenwandabschnitts 7b, der mit der Ansaugkammer Y in
Berührung steht, und eine kleine thermische Ausdehnung
bewirkt. Somit kann das Gas, wie es durch den Pfeil e in Fig.
13 gezeigt ist, austreten, was zu dem Nachteil führt, daß
angesaugtes Gas erwärmt wird, was wiederum den volumetrischen
Wirkungsgrad erniedrigt.
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Im Hinblick auf dieses Problem ist die axiale Dicke der Walze
7, wie es in der Fig. 14 gezeigt ist, so festgelegt, daß sie
an dem Hochtemperatur-Seitenwandabschnitt 7a, der mit der
Verdichtungskammer X in Kontakt kommt, dünner ist und an dem
Hochtemperaturseitenwandabschnitt 7b, der mit der
Ansaugkammer Y in Kontakt kommt, dicker ist. Diese Anordnung
kann dadurch erzielt werden, daß die obere und untere
Stirnfläche der Walze 7 mit schrägen Flächen 701 und 702
ausgebildet werden, was dazu führt, daß die Dicke in der Nähe
von 270º entsprechend der höchsten Temperatur am dünnsten und
in der Nähe von 90º entsprechend der niedrigsten Temperatur
am dicksten ist, wobei der Winkel in Uhrzeigerrichtung von
dem vorstehenden Abschnitt der Schieberplatte als Basispunkt
aus gemessen wird.
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In diesem Fall wird während des Betriebes der Hochtemperatur-
Seitenwandabschnitt 7a, der ursprünglich eine geringere Dicke
besitzt, sich thermisch bedingt um ein größeres Ausmaß
ausdehnen als der Niedrigtemperatur-Seitenwandabschnitt 7b,
der ursprünglich eine größere Dicke besitzt. Als Ergebnis
nehmen der Hochtemperatur-Seitenwandabschnitt 7a und der
Niedrigtemperatur-Seitenwandabschnitt 7b eine gleichförmige
Dicke ein, wie es in der Zeichnung durch die gestrichtelten
Linien dargestellt ist, so daß der Spielraum der oberen und
unteren Stirnfläche entlang des Umfangs der Walze auf ein
gleichmäßiges, kleines Spiel gehalten werden kann. Damit kann
der mögliche Gasaustritt über die obere und untere
Stirnfläche der Walze 7 verringert werden, so daß eine
Erwärmung des angesaugten Gases weiter zufriedenstellend
unterdrückt werden kann. Der volumetrische Wirkungsgrad kann
weiter erhöht werden. Es ist zu bemerken, daß die Walze 7 aus
einer Molybdän-Nickel-Chrom-Legierung oder dergleichen
hergestellt ist, wobei der Dickenunterschied zwischen dem
Hochtemperatur-Seitenwandabschnitt 7a und dem
Niedrigtemperatur-Seitenwandabschnitt 7b in der Ordnung von
mehreren 10 um festgesetzt ist.
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Die Höhe der Walze 7 kann, wie es in der Fig. 15 gezeigt ist,
auch so festgelegt sein, daß der Hochtemperatur-
Seitenwandabschnitt 10a, der aus dem halbkreisförmigen
Abschnitt besteht, welcher mit der Verdichterkammer X in dem
Winkelbereich von 180º bis 360º in Berührung gelangt,
gleichmäßig dünn ist, und der Niedrigtemperatur-
Seitenwandabschnitt 7b, der aus dem halbkreisförmigen
Abschnitt besteht, der mit der Ansaugkammer Y im
Winkelbereich von 0º bis 180º in Berührung gelangt,
gleichförmig dick ist, wobei deren obere und untere
Stirnflächen Stufen 703 und 704 aufweisen. Diese Anordnung
erlaubt es, daß der Prozeß im Vergleich mit dem, wie er in
der Fig. 14 gezeigt ist, vereinfacht werden kann, obwohl die
Stirnflächen an den Stufenabschnitten leicht ungleichmäßig
sind, und erlaubt ferner, daß die Stirnflächen des
Hochtemperatur-Seitenwandabschnitts 7a und des
Niedrigtemperatur-Seitenwandabschnitts 7b während des
Betriebes im Vergleich mit denen eines Zylinders mit
durchgehend gleicher Höhe miteinander flüchten. Somit kann
ein möglicher Gasaustritt über die Stirnflächen hinweg
reduziert werden.
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Wie es zuvor beschrieben wurde, ist in dem
Rotationsverdichter der vorliegenden Ausführungsform die
Schieberplatte 8, die die Zylinderkammer 41 des Zylinders 4
in die Verdichterkammer X und die Ansaugkammer Y unterteilt,
in die Walze 7 dergestalt integriert, daß sie von der Walze 7
radial auswärts vorsteht. Außerdem ist das Tragelement 11,
das die Aufnahmeausnehmung 11a zur Aufnahme der vorstehenden
Vorderseite der Schieberplatte 8 aufweist, drehbar im
Zylinder 4 vorgesehen. Die Walze 7 und der exzentrische
Wellenabschnitt der Antriebswelle, an dem die Walze 7
aufgesetzt ist, und die mit Schmieröl versorgt wird, werden
in Relativdrehung zueinander versetzt, wodurch die
Relativbewegung zwischen der Schieberplatte und der Walze
eliminiert wird, die beim Stand der Technik vorhanden war.
Damit kann, verglichen mit dem Stand der Technik, der eine
Relativbewegung zwischen der Schieberplatte und der Walze
aufwies, ein Reibungs- und ein Leistungsverlust reduziert
werden. Aufgrund dessen wird der exzentrische Wellenabschnitt
der Antriebswelle, auf den die Walze aufgesetzt ist, durch
die Ölzuführung der Antriebswelle normal mit Schmieröl
versorgt, was zu einer Flüssigschmierung führt. Somit kann,
verglichen mit einem Kontakt zwischen der Schieberplatte und
der Walze, der sich ergebende Reibungswiderstand reduziert
werden. Demgemäß kann der Reibungsverlust wie auch ein
Leistungsverlust verglichen mit dem Stand der Technik, bei
dem die Schieberplatte 8 einem Anpressdruck, der hierauf
einwirkt, um die Schieberplatte und die Walze in eine
Relativbewegung zu versetzen, reduziert werden. Darüber
hinaus ist die Schieberplatte 8 in die Walze 7 integriert,
was dazu führt, daß keine Notwendigkeit mehr besteht, einen
Anpressdruck auf die Schieberplatte 8 auszuüben. Aufgrund
dessen kann ein Gasleck aus der rückseitigen Kammer der
Schieberplatte zur Ansaugkammer Y und zur Verdichterkammer X
eliminiert werden, was es zuläßt, daß der volumetrische
Wirkungsgrad und der Liefergrad erhöht werden kann. Des
weiteren kann auch ein Gasleck von der Verdichterkammer X zur
Ansaugkammer Y verhindert werden, da die Schieberplatte 8 und
die Walze 7 integral miteinander verbunden sind, was es
erlaubt, den volumetrischen Wirkungsgrad weiter zu erhöhen,
mit dem Vorteil, daß das Gasleck von der rückseitigen Kammer
eliminiert wird.
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An einem Umfangsabschnitt der Walze 7, der der Auslaßöffnung
3b gegenüberliegt, ist der Vorsprung 75 dergestalt
geschaffen, daß er zur Auslaßöffnung 3b vorsteht und in die
Auslaßöffnung 3b einbringbar ist. Durch diese Anordnung kann
der Vorsprung 75 nach und nach in die Auslaßöffnung 3b von
einer Position heraus, in der der Vorsprung 75 von der
Auslaßöffnung 3b beabstandet ist, in die Auslaßöffnung 3b
eingebracht werden, wenn der Verdichtungsvorgang zum
Ausstoßvorgang weitergeführt wird. Zum Zeitpunkt des
Eindringens kann auch das verdichtete Gas innerhalb der
Auslaßöffnung 2b so nach außen ausgedrückt werden, so daß der
obere Spielraum reduziert werden kann. Aufgrund dessen kann
die Menge an Hochdruckgas, die in der Auslaßöffnung 3b bis
zur Vollendung des Ausstoßvorgangs verbleibt und zur
Ansaugkammer Y zurückströmt, verringert werden, wenn beim
Ansaugvorgang in die Ansaugkammer Y Niedrigdruckgas
eingesogen wird. Als Folge hieraus ist beim Beginn des
Ausstoßvorgangs, d. h. in einer früheren Stufe des
Ausstoßvorgangs, was eine größere Ausstoßmenge involviert,
der Vorsprung 75 nicht in die Auslaßöffnung 3b eingedrungen,
wodurch ein wesentlicher Weg zum Ausstoßen des Gases
sichergestellt ist. Demgemäß kann der Gasausstoßwiderstand
verringert und eine überhöhte Verdichtung des Gases
verhindert werden und ein durch diese überhöhte Verdichtung
bedingter Leistungsverlust kann eliminiert werden.
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Des weiteren ist die Höhe der Walze 7 so festgelegt, daß der
Hochtemperatur-Seitenwandabschnitt 7a, der die
Kompressionskammer X begrenzt, dünner und der
Niedrigtemperatur-Seitenwandabschnitt 7b, der die
Ansaugkammer Y begrenzt, dicker ist. Durch diese Anordnung
kann eine durch einen Temperaturunterschied, der am Umfang
der Walze 7 während des Betriebs auftritt, bedingte
unterschiedliche thermische Ausdehnung in einen guten Zustand
gebracht werden, so daß die Dicke des Hochtemperatur-
Seitenwandabschnitts 7a und die des Niedrigtemperatur-
Seitenwandabschnitts 7b gleich gemacht werden können.
Aufgrund dessen kann eine durch die unterschiedliche Höhe der
Walze bedingte Gasleckage reduziert werden, eine Erwärmung
des angesaugten Gases kann weiter zufriedenstellend
verringert werden und der volumentrische Wirkungsgrad kann
weiter erhöht werden.
(2. Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform ist die Schieberplatte B am
Umfang der Walze R integriert ausgebildet, wie es in den Fig.
20 und 21 gezeigt ist. Außerdem ist das Tragelement S in
einem radial außerhalb der Zylinderkammer Q im Zylinder C
drehbar gehalten. Das Tragelement S besitzt eine
Aufnahmeausnehmung M zur Aufnahme des vorstehenden
Vorderteils der Schieberplatte B über ein relativ langes
Stück, das über den Drehmittelpunkt des Tragelementes S
hinausgeht. Wenn die Walze R mit einer exzentrischen Drehung
des exzentrischen Abschnitts, dies ist ein Kurbelstift P,
dreht, dringt die Schieberplatte B in die Aufnahmeausnehmung
M weiter ein und weicht auch wieder zurück, während das
Tragelement S hin- und herschwingt, so daß in die
Ansaugkammer L angesogenes Gas in der Kompressionskammer K
verdichtet wird. Auf diese Weise sind die Schieberplatte B
und die Walze R miteinander integriert, wodurch eine
gleitende Berührung hierzwischen eliminiert wird. Demgemäß
kann eine Gasleckage reduziert werden und der volumetrische
Wirkungsgrad kann erhöht werden.
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Bei der ersten Ausführungsform, wie sie in der Fig. 20
gezeigt ist, werden jedoch, wenn im Verlauf des
Verdichtungsvorgangs die Walze R und die Schieberplatte B in
die durch den linksgerichteten Pfeil angedeutete Richtung
verschoben werden, die Schieberplatte B und die
Aufnahmeausnehmung M gegeneinander gedrückt, und zwar über
den rechten Schieberplattenvorderabschnitt e und den linken
Ausnehmungsabschnitt g. Durch die Kantenberührung dieser
Endabschnitte e und g kann die Verdichterkammer H gegenüber
der Ansaugkammer L zufriedenstellend abgedichtet werden.
Unmittelbar vor Vollendung des Verdichtungsprozesses und wenn
die Walze R und die Schieberplatte D in die durch den nach
rechts gerichteten Pfeil angedeutete Verschieberichtung
gewechselt haben, und des weiteren, wenn das Vorderteil der
Schieberplatte B über den Drehmittelpunkt O des Tragelementes
S gelangt ist, trennen sich jedoch, wie es in der Fig. 21
gezeigt ist, der linke Ausnehmungsabschnitt g und die
Schieberplatte B voneinander, so daß sie nicht länger
gegeneinanderdrücken. Statt dessen gelangt die rechte
Seitenfläche der Schieberplatte B mit der Aufnahmeausnehmung
M in Berührung, was einen schmalen Spalt zwischen der linken
Seitenfläche der Schieberplatte B und der Aufnahmeausnehmung
M zur Folge hat. Über diesen Spalt strömt Hochdruckgas von
der Verdichterkammer H zum Boden der Aufnahmeausnehmung M
ein, so daß die Tendenz zu einem Gasleck zur Ansaugkammer L
auftritt. Überdies würde sich verbleibendes Gas am Boden der
Aufnahmeausnehmung M am Ende des Verdichtungsprozesses
reexpandieren, was den volumentrischen Wirkungsgrad
unvorteilhaft reduziert.
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Die Aufgabe der zweiten Ausführungsform besteht darin, einen
Rotationsverdichter bereitzustellen, der angepaßt ist, ein
Gasleck, das über den Umfangsteil der Walze einer
schwingenden Schieberplattenkonstruktion auftreten könnte, zu
reduzieren und gleichzeitig ein über den Spalt zwischen der
Schieberplatte und der Aufnahmeausnehmung, die in einer
Reexpansion des ausgetretenen Gases resultieren würde, zu
reduzieren, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad weiter
zufriedenstellend verbessert werden kann.
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Der in den Fig. 16 und 17 gezeigte Rotationsverdichter ist
zur Verwendung in einem Kälteverdichter bestimmt. Der
Rotationsverdichter umfaßt einen Zylinder 102, der eine
kreisförmige Zylinderkammer 101 hat, eine Walze 103, die in
der Zylinderkammer 101 umläuft, eine plattenartige
Schieberplatte 106, die am Umfang der Walze 103 integriert
vorstehend vorhanden ist und das Innere der Zylinderkammer
101 in eine Ansaugkammer 104 und eine Verdichterkammer 105
unterteilt, und ein kreisförmiges Tragelement 108, das eine
Aufnahmeausnehmung 107 zur Aufnahme des vorstehenden
Vorderteils der Schieberplatte 106 dergestalt beinhaltet, daß
die Schieberplatte 106 vor- und zurückbewegt werden kann, und
wobei das Tragelement 108 innerhalb eines Haltelochs 110
drehbar gehalten wird, welches radial auswärts der
Zylinderkammer 101 ausgebildet ist, wobei sich die Walze 103
in der Zylinderkammer 101 im Uhrzeigersinn dreht, so daß
durch ein Ansaugloch 111 angesogenes Niedrigdruckgas
verdichtet wird und Hochdruckgas über eine Auslaßöffnung 112,
die ein Ventil 113 aufweist, in das abgedichtete Gehäuse
ausgestoßen wird. Überdies ist durch das Bezugszeichen 114
ein Ventilhalter bezeichnet und durch das Bezugszeichen 191
ein Ölzuführloch zum Zuführen von Schmieröl.
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Die axial oberen und unteren Abschnitte der Zylinderkammer
101 sind durch einen Vorder- und Hinterkopf, obwohl diese
nicht gezeigt sind, abgedichtet.
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Bei der oben beschriebenen Anordnung gemäß den Fig. 16 und 17
sind die Länge der Schieberplatte 106 und der Radius des
Tragelementes 108 so festgelegt, daß, sogar wenn die Walze
103 nach vollendeter Umdrehung im Uhrzeigersinn mit
fortschreitendem Verdichtungsvorgang den oberen Totpunkt
erreicht hat und somit die Verdichtung beendet ist, das
heißt, wenn das Oberteil der Schieberplatte 106 in die
Aufnahmeausnehmung 107 radial am äußersten der Walze 103
eingedrungen ist, wird das Vorderteil der Schieberplatte 106
nicht über den Drehmittelpunkt O des Tragelementes 108
hinausgehen.
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Durch diese Anordnung, wie es in der Fig. 16 gezeigt ist,
drücken die Schieberplatte 106 und die Aufnahmeausnehmung 107
über den rechten Schieberplattenvorderabschnitt e und den
linken Ausnehmungsendabschnitt g gegeneinander, wenn die
Walze 103 und die Schieberplatte 106 in die durch den nach
links gerichteten Pfeil angedeutete Richtung verschoben
werden. Demgemäß stellt die Kantenberührung an diesen
Endabschnitten e und g sicher, daß die Verdichterkammer 105
gegenüber der Ansaugkammer 104 zufriedenstellend abgedichtet
ist. Darüber hinaus, wie es in der Fig. 17 gezeigt ist, wird
das Vorderteil der Schieberplatte 106 nie über den
Drehmittelpunkt O des Tragelementes 108 hinausgehen, sogar,
wenn die Walze 103 und die Schieberplatte 106 in die durch
den nach rechts gerichteten Pfeil angedeutete Richtung mit
fortschreitendem Verdichtungsvorgang versetzt werden. An
diesem Punkt drücken die Schieberplatte 106 und die
Aufnahmeausnehmung 107 über den rechten
Schieberplattenvorderteil e und den linken
Ausnehmeendabschnitt g gegeneinander, was eine
Kantenberührung an diesen Endabschnitten e und g
aufrechterhält. Damit kann die Verdichterkammer 105 gegenüber
der Ansaugkammer 104 zufriedenstellend abgedichtet werden.
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Folglich kann Hochdruckgas daran gehindert werden, von der
Verdichterkammer 105 durch einen schmalen Spalt, der zwischen
einer linken Seitenfläche der Schieberplatte 106 und der
Aufnahmeausnehmung 107 gebildet werden kann, in den Grund der
Aufnahmeausnehmung 107 zu strömen. Somit kann ein
Gasaustritt, der über die Aufnahmeausnehmung 107 zur
Ansaugkammer 104 auftreten könnte, reduziert werden und
außerdem kann verhindert werden, daß verbleibendes Gas, das
am Grund der Aufnahmeausnehmung 107 am Ende des
Verdichtungsprozesses verblieb, sich reexpandiert. Demgemäß
kann in Kombination mit dem Vorteil, daß die Schieberplatte
106 am Umfang der Walze 103 fixiert ist, der volumetrische
Wirkungsgrad zufriedenstellend erhöht werden.
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Wie es in der Fig. 18 gezeigt ist, kann des weiteren am
Mittelpunkt des Tragelementes 108 ein aus einem kreisförmigen
Loch 171 oder, wie es in der Fig. 19 gezeigt ist, ein aus
einem halbkreisförmigen Loch 172 gebildetes Loch dergestalt
vorgesehen sein, das so eine Größe hat, daß ein
Berührendabschnitt f zwischen dem Vorderteil der
Schieberplatte 106 und der Aufnahmeausnehmung 107 daran
gehindert wird, über den Drehmittelpunkt O des Tragelementes
108 hinauszuwandern, wenn das Vorderteil der Schieberplatte
106 am tiefsten in die Aufnahmeausnehmung 107 eingedrungen
ist.
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In diesem Fall wird, wie es in den Fig. 18 oder 19 gezeigt
ist, der Berührendabschnitt f zwischen dem Vorderteil der
Schieberplatte 106 und der Aufnahmeausnehmung 107 niemals
über den Drehmittelpunkt des Tragelementes 108 hinauswandern.
Die Schieberplatte 106 und die Aufnahmeausnehmung 107 drücken
an dem Berührendabschnitt f und dem linken
Aufnahmeausnehmungsendabschnitt g gegeneinander. Die an
diesen Endabschnitten f und g erfolgte Kantenberührung wird
so gehalten, daß die Verdichterkammer 105 quer über der
Ansaugkammer 104 zufriedenstellend abgedichtet werden kann.
Auch in diesem Fall kann der Radius des Tragelementes 108
klein ausgeführt werden und die Anordnung um das Tragelement
108 kann kompakt sein, verglichen mit der Ausführungsform,
wie sie in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist, da das aus dem
kreisförmigen Loch 171 oder dem halbkreisförmigen Loch 172
gebildete Loch 170 dazu eingesetzt wird, zu verhindern, daß
der Berührendabschnitt f zwischen dem Vorderteil der
Schieberplatte 106 und der Aufnahmeausnehmung 107 über den
Drehmittelpunkt O des Tragelementes 108 hinauswandert.
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Wie zuvor beschrieben, sind gemäß dieser zweiten
Ausführungsform die Länge der Schieberplatte 106 und der
Radius des Tragelementes 108 in solch einem Verhältnis
zueinander festgelegt, daß der Berührendabschnitt f der
Schieberplatte 106 nicht über den Drehmittelpunkt O des
Tragelementes 108 hinausgeht, wenn das Vorderteil der
Schieberplatte 106 am tiefsten in die Aufnahmeausnehmung 107
eingedrungen ist. Damit kann vehindert werden, daß
Hochdruckgas von der Verdichterkammer 105 zum Grund der
Aufnahmeausnehmung 107 strömt, was über einen Zwischenraum
passieren kann, der sich zwischen der Schieberplatte 106 und
der Aufnahmeausnehmung 107 öffnet. Somit kann ein Gasaustritt
über die Aufnahmeausnehmung 107 zur Ansaugkammer 104 hin
vermindert werden und außerdem kann verbleibendes Gas, das am
Grund der Aufnahmeausnehmung 107 stehen würde, daran
gehindert werden, sich zu reexpandieren. Aufgrund dessen kann
der volumentrische Wirkungsgrad zufriedenstellend erhöht
werden, und zwar in Kombination mit dem Vorteil, daß die
Schieberplatte 106 am Umfang der Walze 103 schwingend fixiert
ist.
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Gemäß dem zuvor beschriebenen modifizierten Beispiel kann der
volumetrische Wirkungsgrad zufriedenstellend erhöht werden.
Außerdem wird der Berührendabschnitt zwischen dem Vorderteil
der Schieberplatte 106 und der Aufnahmeausnehmung 107 nicht
über den Drehmittelpunkt des Tragelementes 108 hinauswandern,
und zwar aufgrund des Lochs 170. Aufgrund dessen kann die
Anordnung um das Tragelement 108 kompakt ausgebildet werden.
(3. Ausführungsform)
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Die Fig. 22 und 23 sind Querschnittsansichten, die die dritte
Ausführungsform zeigen, die die Merkmale aufweisen, die in
der vorliegenden Erfindung beinhaltet sein können.
Bezugnehmend zu der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 4
einen Zylinder, das Bezugszeichen 7 eine Walze und das
Bezugszeichen 22 eine Antriebswelle. Die Walze 7 weist eine
Schieberplatte 208 auf, die hiermit integral ausgebildet ist.
Die Schieberplatte 208 ist so vorgesehen, daß sie in den
Aufnahmeabschnitt am Mittelpunkt eines zylindrischen
Tragelementes 211, das in einem zylindrischen Aufnahmeloch 42
des Zylinders 4 schwingbar eingepaßt ist, hinein- und
herausführbar ist. Das zylindrische Tragelement 211 ist aus
zwei halbkreisförmigen Elementen 211a und 211b, die
vollständig voneinander getrennt sind, hergestellt. Die
Seitenfläche der Schieberplatte 208 gleitet an den ebenen
Abschnitten der halbkreisförmigen Elemente 211a und 211b. Die
zylindrischen Flächen der halbkreisförmigen Elemente 211a und
211b gleiten an der Zylinderfläche des Haltelochs 42.
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Wie es in der Fig. 22 gezeigt ist, ist die Länge L1 zwischen
dem Mittelpunkt einer Antriebswelle 22 und dem Vorderteil der
Schieberplatte 208 nicht länger als die Länge L2 zwischen dem
Mittelpunkt der Antriebswelle 22 und dem Mittelpunkt 2 des
Tragelementes 211, wenn die Walze 7 von dem Tragelement 211
am weitesten weg ist. Das hat zur Folge, daß auch dann noch
ein Teil der Schieberplatte 208 am Mittelpunkt O des
Tragelementes 211 vorhanden ist, wenn die Schieberplatte 208
von dem Aufnahmeabschnitt des Tragelementes 211 radial am
weitesten wegsteht. Es ist zu bemerken, daß die Fig. 23 eine
Stellung zeigt, in der die Walze 7 am nähesten am Tragelement
201 ist, wenn der Verdichtungsvorgang vorüber ist.
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In der oben beschriebenen Anordnung ist das Tragelement 201
aus zwei halbkreisförmigen Elementen 211a und 211b gemacht,
wovon ein halbkreisförmiges Element 211a auf der Seite der
Verdichterkammer X in die durch den Pfeil Z angedeutete
Richtung gedrückt wird, und zwar durch Aufnahme eines Drucks
von der Seite, die der Verdichterkammer X zugewandt ist. Als
Folge hiervon wird das halbkreisförmige Element 211a auf der
Seite der Verdichterkammer X durch die zylindrische Wandung
des Haltelochs 42 und der Schieberplatte 208 wie ein Keil
eingezwängt, wodurch die Abdichtung zwischen dem ebenen
Abschnitt des halbkreisförmigen Elementes 211a und der
Schieberplatte 208 erhöht wird. Außerdem wird auch das
halbkreisförmige Element 211b auf der Seite der Ansaugkammer
Y über die Schieberplatte zur Wandung des Haltelochs 42, das
das halbkreisförmige Element 211b aufnimmt, gedrückt, und
zwar durch den Keileffekt des halbkreisförmigen Elementes
211a auf der Seite der Verdichterkammer X, so daß die
Abdichtung entlang des halbkreisförmigen Elementes 211b auf
der Seite der Ansaugkammer Y, die Schieberplatte 208 und die
Zylinderwandung des Haltelochs 42 erhöht wird. Da das
Vorderteil der Schieberplatte 208 normalerweise von der Walze
7 radial auswärts plaziert ist, und zwar dermaßen, daß sie
über den Drehmittelpunkt O des Tragelementes 211 vorsteht,
wird die Berührfläche zwischen der Schieberplatte 208 und den
ebenen Abschnitten der halbkreisförmigen Elemente 211a und
211b erhöht, das heißt, die Abdichtlänge wird vergrößert, so
daß die Abdichtung erhöht wird. Demgemäß wird auch durch
diese Anordnung der volumetrische Wirkungsgrad erhöht.
Außerdem ist der Einbau der Schieberplatte 208 in den
Aufnahmeabschnitt am Mittelpunkt des Tragelementes 211
vereinfacht, da das Tragelement 211 aus zwei separaten
halbkreisförmigen Elementen 211a und 211b besteht.
Gewerbliche Anwendbarkeit
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Dieser Rotationsverdichter ist primär zur Verwendung in
Kühlsystemen bestimmt. Der Rotationsverdichter bringt keine
Reibung zwischen der Walze und der Schieberplatte mit sich
und ist aufgrund dessen frei von einem derartigen
Leistungsverlust. Außerdem weist er eine verbesserte
Abdichtung zwischen der Hochdruck- und der Niedrigdruckseite
auf, hat einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad und
ist somit insbesondere für Kühlsysteme geeignet, für die eine
hohe Effizienz wie auch lange Haltbarkeit notwendig sind.