DE69500320T2

DE69500320T2 - Kolbenverdichter mit Schmiersystem

Info

Publication number: DE69500320T2
Application number: DE69500320T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Isesaki-Shi Gunma 372 Takai
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JP3205453B2; JPH07259731A; EP0672829B1; US5772406A; DE69500320D1; EP0672829A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Kolbenverdichter und insbesondere ein Durchblasgas- Schmiersystem, das beispielsweise in einem Taumelscheiben-Kolbenverdichter einer Fahrzeugklimaanlage verwendet werden kann.
Ein Taumelscheibenverdichter mit Durchblasgas-Schmiersystem ist in der US-A-4,229,145 beschrieben. In dieser Druckschrift wird der Durchblaskanal durch ein geringes Spiel zwischen der Außenoberfläche des Kolbens und der Innenwand der Zylinderbohrung gebildet. Schmierung für den Antriebsmechanismus in der Kurbelkammer wird durch das Durchblasgas zugeführt, welches mit Schmieröl nebelförmig vermischt ist und durch das zwischen der Umfangsoberfläche des Kolbens und der Innenoberfläche der entsprechenden Zylinderbohrung gebildete Spiel von der Kolbenkammer in die Kurbelkammer entweicht.
In jüngerer Zeit werden jedoch bei derartigen Verdichtern die Zylinderblöcke aus Aluminiumlegierungen hergestellt, um das Gewicht des Verdichters zu verringern. Nahtlose Kolbenringe aus Polytetrafluorethylen ("PTFE")-Kunststoff sind um die Umfangsfläche des Kolbens herum angeordnet) um einen Verschleiß sowohl des Kolbens als auch der entsprechenden Zylinderbohrung zu verhindern, die ja normalerweise durch Reibung zwischen beiden Oberflächen verursacht wird. Damit wird bei dieser verbesserten Dichtung die Menge von Durchblasgas, das in die Kurbelkammer entweicht, deutlich verringert. Ein Verfahren zum Lösen dieses Problems ist in den US-Patenten 4,835,856 und 5,169,162 gezeigt, beide von Azami et al. Nach Figur 1 besitzt ein herkömmlicher Verdichter Kolbenringe 73 aus PTFE-Kunststoff. Jeder Ring 73 besitzt eine Mehrzahl von axialen Ausschnittbereichen 73a, um eine Verbindung zwischen dem Kurbelkammerraum und der Kolbenkammer 75 zu schaffen, die an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 71 liegt. Die axialen Ausschnittbereiche 73a sind so ausgebildet, daß sie den Durchtritt einer ausreichenden Menge von Durchblasgas in die Kurbelkammer erlauben.
Die Tiefe der axialen Ausschnittbereiche 73a des Kolbenrings 73 verringert sich jedoch allmählich, da der Kolbenring 73 nach mehrmaligem Betrieb des Verdichters anschwillt. Damit verändert sich die Form der Ausschnittbereiche 73a mit der Zeit und die Durchblasmenge kann nicht konstant gehalten werden.
Ferner kann bei einem Verdichter mit einer Vorrichtung zum Variieren der Leistung, wie er beispielsweise im US-Patent 5,174,727 von Terauchi et al. gezeigt ist, daß Verdichtungsvolumen durch Veränderung des Neigungswinkels eines in der Kurbelkammer angeordneten Steuerrotors verändert werden. Gemäß Fig. 3 ist es zur Veränderung des Verdichtungsvolumens erforderlich, den Druck in der Kurbelkammer 22 zu steuern. Die Kurbelkammer 22 steht mit der Ansaugkammer 241 über eine Reihe von Kanälen, Bohrungen und Ventilen, einschließlich des Kanals 18, in Verbindung. Die Verbindung beider Kammern wird über das Öffnen und Schließen eines Ventilelementes gesteuert. Damit kann manchmal Durchblasgas durch den Kanal 18 zur Kurbelkammer 22 strömen, um den Druck in der Kurbelkammer 22 zu steuern.
Wie gesagt ist Durchblasgas zum Betrieb und zur Aufrechterhaltung der Standzeit des Verdichters sehr wichtig. Die Bildung des Verbindungspfades für das Durchblasgas, einschließlich des Kanals 18, ist jedoch normalerweise schwierig und aufwendig. Dies deshalb, weil unter anderem ein Kapillarrohr 183 in den Kanal 18 eingesetzt werden muß, um den Druck des Hochdruckkältemittels zu verringern. Ferner muß der Kanal 18 mit einem Filter 182 zum Beseitigen jedweder fremder Substanzen, die mit dem Kältemittel vermischt sein können, versehen sein. Andere Probleme treten bei herkömmlichen Schmiersystemen für Kolbenverdichter auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Schmiersystem zur Verwendung in einem Kolbenverdichter zu schaffen. Das System hält ein relativ konstantes Durchtreten von Durchblasgas zur Kurbelkammer des Verdichters aufrecht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verdichter ein Verdichtergehäuse mit einem Zylinderblock, einer an einem Ende des Zylinderblocks angeordneten vorderen Stirnplatte und einer am gegenüberliegenden Ende des Zylinderblocks angeordneten hinteren Stirnplatte. In der hinteren Stirnplatte ist eine Auslaßkammer und eine Ansaugkammer gebildet. Im Zylinderblock sind eine Mehrzahl von Zylinder gebildet. Der Zylinderblock umgibt eine Kurbelkammer zwischen der vorderen Stirnplatte und den Zylindern. Zwischem dem Zylinderblock und der hinteren Stirnplatte ist eine Ventilplatte angeordnet, die eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen zum Durchtritt eines verdichteten Fluids von der Mehrzahl von Zylindern aufweist. Die Ventilplatte hat ebenfalls eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen zum Durchtritt eines Fluids von der Ansaugkammer in die Zylinder. Angrenzend an die Ventilplatte sind Auslaßventilelemente zum Öffnen und Schließen jedes der Auslaßöffnungen vorgesehen. Angrenzend an die Ventilplatte sind Ansaugventilelemente zum Öffnen und Schließen jeder der Ansaugöffnungen angeordnet. Eine Antriebsvorrichtung ist zumindest teilweise in der Kurbelkammer angeordnet und mit einer Mehrzahl von Kolben gekoppelt, von denen jeweils einer in jeder der Mehrzahl von Zylindern gleitend eingepaßt ist. Von jedem Zylinder wird zwischen dem entsprechenden Kolben und der Ventilplatte eine Kolbenkammer begrenzt. In der inneren Oberfläche von zumindest einem der Zylinder ist zumindest eine Nut gebildet, die einen Durchtritt von Fluid von der Ansaugkammer zu der Kurbelkammer erlaubt. Die Nut kann verschiedenste unterschiedliche axiale und radiale Querschnittsformen sowie verschiedenste Axiallagen und -längen aufweisen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die Figuren.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder nach dem Stand der Technik in vergrößerter Darstellung;
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Kolbenverdichters nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben-Kolbenverdichter nach dem Stand der Technik;
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben-Kolbenverdichter nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung;
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Teilansicht entlang Linie 6-6 in Fig. 5;
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Teilansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 7;
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung;
Fig. 10 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Teilansicht entlang Linie 10-10 in Fig. 9;
Fig. 11 ist eine vergroßerte, teilweise geschnittene Teilansicht eines Zylinders gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine vergroßerte, teilweise geschnittene Teilansicht eines Zylinders gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung;
Fig. 14 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung;
Fig. 15 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinder gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung;
Fig. 16 zeigt eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenteilansicht entlang Linie 16-16 in Fig. 15.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird ein Beispiel eines Kolbenverdichters beschrieben, gefolgt von Einzelheiten verschiedenster Ausführungsformen. In Fig. 4 ist ein Taumelscheiben-Kolbenverdichter für Kältemittel mit variabler Leistung gezeigt. Der Verdichter 100 weist eine zylindrische Gehäuseanordnung 20 auf, die einen Zylinderblock 21, eine an einem Ende des Zylinderblocks 21 befestigte vordere Stirnplatte 23 und eine am anderen Ende des Zylinderblocks 21 befestigte hintere Stirnplatte 24 umfaßt. Die vordere Stirnplatte 23 ist am einen Ende des Zylinderblocks 21 mittels einer Mehrzahl von Schrauben 101 befestigt. Die hintere Stirnplatte 24 ist am anderen Ende des Zylinderblocks 21 mittels einer Mehrzahl von Schrauben 102 befestigt. Zwischen der hinteren Stirnplatte 24 und dem Zylinderblock 21 ist eine Ventilplatte 25 angeordnet. Mittig in der vorderen Stirnplatte 23 ist eine Öffnung 231 zur Lagerung einer Antriebswelle 26 über ein darin angeordnetes Lager 30 gebildet. Ein innerer Endbereich der Antriebswelle 26 ist in einem Lager 31 drehbar gelagert, welches in einer im Zylinderblock 21 mittig gebildeten Bohrung 210 angeordnet ist. Die Bohrung 210 erstreckt sich bis zu einer hinteren (rechts in Fig. 4) Stirnfläche des Zylinderblocks und nimmt eine weiter unten beschriebene Ventilsteuervorrichtung 19 auf.
Ein Steuerrotor 40 ist an der Antriebswelle 26 über ein Stifielement 261 befestigt und dreht sich mit dieser. Zwischen einer inneren Stirnfläche der vorderen Stirnplatte 23 und einer benachbarten axialen Stirnfläche des Steuerrotors 40 ist ein Drucknadellager 32 angeordnet. Der Steuerrotor 40 umfaßt einen Arm 41 mit einem davon absehenden Zapfenelement 42. Eine Schrägplatte so ist benachbart zum Steuerrotor 40 angeordnet und weist eine Ausnehmung 53 auf, durch die die Antriebswelle 26 hindurchgeht. Die Schrägplatte 50 umfaßt einen Arm 51 mit einem Schlitz 52. Zur Einstellung der Winkellage der Schrägplatte 50 relativ zur Längsachse der Antriebswelle 26 gleitet das Zapfenelement 42 im Schlitz 52. Die Schrägplatte so ist über Lager 61 und 62 mit einer Taumelscheibe 60 drehbar gekoppelt. Ein gabelförmiges Gleitstück 63 ist am Außenumfang der Taumelscheibe 60 über ein Stiftelement 64 befestigt und auf einer Gleitschiene 65, die zwischen der vorderen Stirnplatte 23 und dem Zylinderblock 21 angeordnet ist, gleitend montiert. Das gabelförmige Gleitstück 63 verhindert eine Rotation der Taumelscheibe 60. Im Betrieb führt bei der Rotation des Steuerrotors 40 mit der Antriebswelle 26 die Taumelscheibe 60 eine Nutationsbewegung entlang der Gleitschiene 65 durch. Der Zylinderblock 21 weist eine Mehrzahl von umfangsmäßig angeordneten Zylindern 70 auf, in denen Kolben 71 hin- und hergehen. Jeder Kolben 71 ist mit der Taumelscheibe 60 über eine entsprechende Verbindungsstange 72 gekoppelt. Jeder Kolben 71 hat ein der hinteren Stirnplatte zugewandtes Hinterende und ein der vorderen Stirnplatte zugewandtes Vorderende.
Ein Paar von nahtlosen Kolbenringen 80 und 81 sind vorzugsweise aus PTFE hergestellt und erstrecken sich um die Umfangsfläche des Kolbens 71. Der erste Kolbenring 80 und der zweite Kolbenring 81 verhindern einen Verschleiß sowohl des Kolbens 71 aus Aluminiumlegierung als auch des Zylinderblocks 21 aus Aluminiumlegierung, wie er sonst durch Reibung dazwischen verursacht wurde. Die Kolbenringe 80 und 81 verhindern auch jeden direkten Kontakt zwischen dem Kolben 71 und der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70.
Die hintere Stirnplatte 24 umfaßt eine außen angeordnete, ringförmige Ansaugkammer 241 und eine mittig angeordnete Auslaßkammer 251. Die Ventilplatte 25 weist eine Mehrzahl von ventilgesteuerten Ansaugöffnungen 242 auf, die die Ansaugkammer 241 mit den entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ventilplatte 25 weist ebenfalls eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen 252 auf, die die Auslaßkammer 251 mit den entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ansaugöffnungen 242 und Auslaßöffnungen 252 sind jeweils mit geeigneten Reed-Ventilen versehen. Ansaugventile sind auf der Zylinderblockseite der Ventilplatte 25 zum Öffnen und Schließen der entsprechenden Ansaugöffnungen vorgesehen. Auslaßventile 111 sind auf der Auslaßkammerseite der Ventilplatte 25 zum Öffnen und Schließen der entsprechenden Auslaßöffnung 252 vorgesehen. Die Öffnungsbewegung jedes Auslaßventils 111 wird über einen entsprechenden Ventilhalter beschränkt.
Die Ansaugkammer 241 besitzt eine Zulauföffnung 241a, die mit einem Verdampfer eines (nicht gezeigten) äußeren Kühlkreislaufes verbunden ist. Die Auslaßkammer 251 ist mit einer Ausstoßöffnung 251a versehen, die mit einem Verflüssiger eines (nicht gezeigten) Kühlkreislaufes verbunden ist. Dichtungen 27 und 28 sind zwischen dem Zylinderblock 21 und einer vorderen Stirnfläche der Ventilplatte 25 bzw. zwischen der hinteren Stirnplatte 24 und einer hinteren Stirnfläche der Ventilplatte 25 angeordnet. Die Dichtungen 27 und 28 dichten die passenden Oberflächen von Zylinderblock 21, Ventilplatte 25 und hinterer Stirnplatte 24. Die Dichtungen 27 und 28 bilden zusammen mit der Ventilplatte 25 die Ventilplattenanordnung 200.
Im Zylinderblock 21 ist ein erster Verbindungspfad zwischen der Kurbelkammer 22 und der Ansaugkammer 241 gebildet. Dieser erste Verbindungspfad enthält die Bohrung 210. Eine Ventilsteuervorrichtung 19 ist in der Bohrung 210 angeordnet und umfaßt ein becherförmiges Gehäuseteil 191, das eine Ventilkammer 192 umgibt. Zwischen einer Außenfläche des Gehäuseteiles 191 und einer Innenfläche der Bohrung 210 ist ein O-Ring 19a zum Dichten der passenden Flächen von Gehäuseteil 191 und Zylinderblock 21 angeordnet. Am geschlossenen Ende (links in Fig. 4) des becherförmigen Gehäuseteils 191 ist eine Mehrzahl von Löchern 19b gebildet. Zwischen dem Lager 31 und dem Zylinderblock 21 befindet sich ein Spalt 31a. Die Löcher 19b und der Spalt 31a erlauben eine Verbindung zwischen Kurbelkammer 22 und Ventilkammer 192. Eine Kreisplatte 194, die in ihrem Zentrum ein Loch 194a aufweist, ist am offenen Ende (rechts in Fig. 4) des becherförmigen Gehäuseteils 191 befestigt. Ein Faltenbalg 193 ist in der Ventilkammer 192 angeordnet und kontrahiert oder expandiert in Längsrichtung entsprechend den Druckänderungen innerhalb der Kurbelkammer 22. Das Vorderende des Faltenbalgs 193 (links in Fig. 4) ist am geschlossenen Ende des Gehäuseteils 191 befestigt. Das Ventilelement 193a ist am hinteren Ende des Faltenbalgs 193 (rechts in Fig. 4) zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Loches 194a angebracht. Die Ventilkammer 192 und die Ansaugkammer 241 sind über das Loch 194a, den Endbereich 111 der Bohrung 210, einen im Zylinderblock 21 gebildeten Kanal 195 und ein in der Ventilplattenanordnung 200 gebildetes Loch 196 verbunden. Der Ventilhalter 15 ist an der hinteren Stirnfläche der Ventilplattenanordnung 200 mittels einer Schraube 151 befestigt.
Im Betrieb des Verdichters 100 wird die Antriebswelle 26 von einem (nicht gezeigten) Motor (zum Beispiel einem Fahrzeugmotor) über eine elektromagnetische Kupplung 200 in Drehung versetzt. Der Steuerrotor 40 dreht sich mit der Antriebswelle 26 und dreht die Schrägscheibe 50. Die Umdrehung der Schrägscheibe 50 verursacht eine Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60. Die Nutation der Taumelscheibe 60 bewegt die Kolben 71 in ihren entsprechenden Zylindern 70 hin und her. Bei der Bewegung eines Kolbens 71 in Vorwärtsrichtung während eines Saughubes wird Kältemittelgas, das in die Ansaugkammer 241 durch die Zulauföffnung 241a eintritt, durch die Einlaßöffnung 242 in einen entsprechenden Zylinder 70 eingesaugt. Beim folgenden Verdichtungshub des Kolbens 71 schließt das Ansaugventil 114 die Einlaßöffnung 242 und das Kältemittelgas wird verdichtet. Das verdichtete Gas wird danach vom Zylinder 70 durch die Auslaßöffnung 252 in die Auslaßkammer 251 und von dort durch die Ausstoßöffnung 251a in den (nicht gezeigten) Kühlreislauf ausgestoßen.
Wenn der Gasdruck in der Kurbelkammer 22 einen vorbestimmten Wert übersteigt, reagiert die Ventilsteuervorrichtung 19, und das Loch 194a wird durch Kontraktion des Faltenbalgs 193 geöffnet. Die Öffnung des Loches 194a schafft eine Verbindung zwischen der Kurbelkammer 22 und der Ansaugkammer 241. Als Folge davon wird der Anstellwinkel der Schrägscheibe 50 vergrößert und damit der Hub des Verdichters erhöht. Wenn andererseits der Gasdruck in der Kurbelkammer 22 geringer ist als ein vorbestimmter Wert, dann wird das Loch 194a durch das am Faltenbalg 193 befestigte Ventilelement 193a geschlossen. Dieser Vorgang unterbricht die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 22 und der Ansaugkammer 241 und führt zu einem geringeren Hub des Verdichters.
In den Figuren 5 und 6 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist jeder der Kolben 71 mit einem ersten Kolbenring 80, der um eine hintere äußere Umfangsfläche des Kolbens 71 herum angeordnet ist, und einem zweiten Kolbenring 81, der um eine vordere äußere Umfangsfläche des Kolbens 71 angeordnet ist, versehen. An der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70 sind eine Mehrzahl von Nuten 90 vorgesehen. Vorzugsweise ist jede Nut 90 in Axialrichtung gebildet, mit einer im wesentlichen rechteckförmigen radialen Querschnittsform und einer im wesentlichen als flaches Trapez ausgebildeten axialen Querschnittsform. Vorzugsweise sind die Endbereiche 90a und 90b jeweils im Axialschnitt geneigt ausgebildet. Die Axiallänge der Schrägung sollte größer sein als ihre radiale Tiefe. Damit erlaubt die Form der Nut 90, einschließlich ihrer Endbereiche 90a und 90b, eine gleichmäßige Strömung von Fluid und Schmieröl von der Kolbenkammer 75 zur Kurbelkammer 22. Zumindest ein Teil der Nut ist in einem Oberflächenbereich L angeordnet, der im Zylinder 70 zwischen dem axial rechten Ende 80a des ersten Kolbenrings 80, wenn sich der Kolben 71 im oberen Totpunkt befindet, und dem axial linken Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81, wenn sich der Kolben 71 im unteren Totpunkt befindet, begrenzt ist. Vorzugsweise ist die Axiallänge A der Nut 90 größer als der Abstand B zwischen dem axial rechten Ende 80a des ersten Kolbenrings 80 und dem axial linken Ende 81a des zweiten Kolbens 81. Bei dieser Anordnung befindet sich vorzugsweise die gesamte Nut 90 weiter vorne als das linke Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81, wenn sich der Kolben 71 im unteren Totpunkt befindet.
Im Betrieb des Verdichters strömt Durchblasgas am Kolben 71 vorbei von der Kolbenkammer 75 des Kolbens 71 zur Kurbelkammer 22. Dies ist mit Pfeilen in Figur 5 dargestellt. Diese Strömung des Durchblasgases findet dann statt, wenn während der relativ kurzen Zeit, in der der Kolben 71 bei seiner Hubbewegung axial benachbart der Nut 90 angeordnet ist, ein die gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 71 verbindender Strömungsweg gebildet wird. Zur Steuerung der Menge des Durchblasgases kann sowohl die Breite, als auch die Tiefe der Nut 90 verändert werden. Die Nut 90 ist gegenüber herkömmlichen Strömungswegen für Durchblasgas vorteilhaft. Beispielsweise kann die Nut 90 an der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70 mittels eines relativ einfachen spanabhebenden Bearbeitungsvorgangs leicht gebildet werden. Ferner wird die Nut 90 nicht so leicht durch mit dem Kältemittel vermischte Fremdstoffe blockiert. Dies deshalb, da unter anderem die Nut 90 teilweise offen ist (d.h. zum Zylinder 70 offen ist). Damit ist die Nut 90 nicht so abgegrenzt wie beispielsweise der Strömungsweg 18 bei dem in Fig. 3 gezeigten herkömmlichen Aufbau. Ferner kann sich die radiale Querschnittsfläche der Nut 90 nicht so leicht durch mögliche Ausdehnung der Kolbenringe 80 und 81 ändern. Dieser einfache Aufbau stellt somit eine relativ konstante Strömung von Durchblasgas zur Kurbelkammer 22 sicher. Damit wird ständig Schmieröl der Kurbelkammer 22 zugeführt. Im Ergebnis wird die Standzeit der beweglichen Teile in der Kurbelkammer 22 erhöht. Ferner wird auch die Effizienz des Wärmetausches im (nicht gezeigten) Kältekreislauf erhöht, da das Volumen des im Kältekreislauf strömenden Schmieröls verringert werden kann.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Mehrzahl von Nuten 91 sind an der inneren Oberfläche 70a des Zylinders 70 in Axialrichtung gebildet. Die Axiallänge C jeder Nut 91 kann kleiner sein als der Abstand B zwischen dem axial rechten Ende 80a des ersten Kolbenrings 80 und dem axial linken Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81, wenn zumindest ein Teil der Nut 91 innerhalb des Oberflächenbereiches L angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist vorzugsweise das linke Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81 radial angrenzend an Nut 91, wenn sich der Kolben 71 in seinem unteren Totpunkt befindet. Damit bleibt während des Betriebes des Verdichters das Kältemittel und Schmieröl während des Saughubes in der Nut 91 und strömt erst dann in die Kurbelkammer 22, wenn das linke Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81 während des Verdichtungshubes das vordere Ende 90b der Nut 91 passiert.
Die Figuren 9 und 10 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Mehrzahl von Nuten 92 erstrecken sich über die gesamte Strecke von der Ventilplatte 25 zur Kurbelkammer 22. Bei dieser Anordnung kann während der gesamten Hubbewegung des Kolbens 71 Durchblasgas zur Kurbelkammer 22 strömen.
Figur 11 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. An der inneren Oberfläche 70a des Zylinders 70 ist eine Mehrzahl von Nuten 93 vorgesehen. Die Nuten 93 sind vorzugsweise radial gleichmäßig beabstandet und im wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders 70. Während nur zwei Nuten gezeigt sind, können eine oder mehrere Nuten vorgesehen sein. Die Mehrzahl von Nuten 93 können eine im wesentlichen halbkreisförmige radiale Querschnittsform und eine im wesentlichen rechteckförmige oder trapezförmige axiale Querschnittsform aufweisen. Diese Ausführungsform kann mit den verschiedensten Merkmalen der ersten bis dritten Ausführungsformen, wie z.B. der Axiallage und Länge der Nut, kombiniert werden.
Figur 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. An der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70 sind eine Mehrzahl von Nuten 94 gebildet. Die Nuten 94 sind vorzugsweise radial gleichmäßig beabstandet und im wesentlichen parallel zur Achse des Zylinders 70.
Während in Figur 12 vier Nuten gezeigt sind, können eine oder mehrere Nuten vorgesehen sein. Die Mehrzahl von Nuten 94 sind mit einer im wesentlichen dreieckigen radialen Querschnittsform und einer im wesentlichen rechteckförmigen oder trapezförmigen axialen Querschnittsform gebildet. Wie das vierte Ausführungsbeispiel kann auch dieses Ausführungsbeispiel mit den verschiedensten Merkmalen der ersten bis dritten Ausführungsformen kombiniert werden.
Figur 13 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Kolben 71 nur einen Kolbenring, beispielsweise Kolbenring 80.
In der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70 ist eine Mehrzahl von Nuten 95 gebildet. Zumindest ein Bereich jeder Nut 95 ist im Oberflächenbereich L angeordnet, der durch das axial rechte Ende 80a des ersten Kolbenrings 80, wenn sich der Kolben 71 im oberen Totpunkt befindet, und dem axial linken Ende 80b des ersten Kolbenrings 80, wenn sich der Kolbenring 71 in seinem unteren Totpunkt befindet, begrenzt ist. Vorzugsweise ist die Axiallänge D der Nut 95 größer als die axiale Dicke E des ersten Kolbenrings 80. Die Nuten 95 können die oben beschriebenen axialen und radialen Querschnittsformen aufweisen.
Figur 14 zeigt eine siebste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß ein zusätzlicher dritter Kolbenring 82 vorgesehen ist, der vorzugsweise zwischen dem ersten Kolbenring 80 und dem zweiten Kolbenring 81 angeordnet ist. An der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70 sind eine Mehrzahl von Nuten 96 vorgesehen. Zumindest ein Teil jeder Nut 96 ist in einem Oberflächenbereich L angeordnet, der durch das axial rechte Ende 80a des ersten Kolbenrings 80, wenn sich der Kolben 71 in seinem oberen Totpunkt befindet, und dem axial linken Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81, wenn sich der Kolben 71 in seinem unteren Totpunkt befindet, begrenzt ist. Vorzugsweise ist die Axiallänge F der Nut 96 größer als der Abstand G zwischen dem axial rechten Ende 80a des ersten Kolbenrings 80 und dem axial linken Ende 81a des zweiten Kolbenrings 81. Die Nuten 96 können die oben beschriebenen axialen und radialen Querschnittsformen aufweisen.
In den Figuren 15 und 16 ist eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß keine Kolbenringe vorgesehen sind. In der Innenoberfläche 70a des Zylinders 70 sind eine Mehrzahl von Nuten 97 gebildet. Zumindest ein Teil jeder Nut 97 ist in einem Oberflächenbereich L angeordnet, der durch das axial rechte Ende 71a des Kolbens 71, wenn dieser sich in seinem oberen Totpunkt befindet, und dem axial linken Ende 71b des Kolbens 71, wenn dieser sich in seinem unteren Totpunkt befindet, begrenzt ist. Vorzugsweise ist die Axiallänge H der Nut 97 größer als die Höhe I des Kolbens 71. Diese Ausführungsform ermöglicht die Durchströmung von Durchblasgas auch bei praktisch nicht vorhandenem Spalt zwischen der Innenoberfläche 70a und dem Kolben 71 (wie in Figur 16 genauer gezeigt ist).
Die oben beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Taumelscheiben-Kolbenverdichter mit einer Vorrichtung zur Hubveränderung. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf andere Kolbenverdichter wie beispielsweise Schrägscheibenverdichter mit konstantem Hub angewendet werden. Während die Erfindung im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt. Dem Fachmann auf dem vorliegenden technischen Gebiet ist klar, daß innerhalb des Bereiches der Erfindung leicht Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können. Beispielsweise können bestimmte Merkmale der verschiedensten Ausführungsformen ausgetauscht oder kombiniert werden, um beispielweise unterschiedliche Eigenschafien der Strömung des Durchblasgases zu erreichen. Damit ist die vorliegende Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Verdichter mit

einem Verdichtergehäuse (20) mit einem Zylinderblock (21), einer an einem Ende des Zylinderblocks angeordneten vorderen Stirnplatte (23) und einer am gegenüberliegenden Ende des Zylinderblocks angeordneten hinteren Stirnplatte (24), wobei im Zylinderblock eine Mehrzahl von Zylindern (70) gebildet sind und der Zylinderblock zwischen der vorderen Stirnplatte und den Zylindern eine Kurbelkammer 22 umgrenzt;

einer zwischen dem Zylinderblock und der hinteren Stirnplatte angeordneten Ventilplatte (25);

einer Mehrzahl von Kolben (71), von denen jeweils einer in einer der Mehrzahl von Zylindern gleitend eingepaßt ist, wobei jeder Zylinder zwischen dem betreffenden Kolben und der Ventilplatte eine Kolbenkammer (75) begrenzt;

einer Antriebsvorrichtung, die zumindest teilweise innerhalb der Kurbelkammer angeordnet und mit der Mehrzahl von Kolben zur Hin- und Herbewegung der Kolben gekoppelt ist; und gekennzeichnet durch

zumindest eine in einer Innenoberfläche von zumindest einer der Mehrzahl von Zylindern gebildete Nut (90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97) zur Durchströmung eines Fluids von der Kolbenkammer zur Kurbelkammer.

2. Verdichter nach Anspruch 1, wobei in der hinteren Stirnplatte eine Auslaßkammer (251) und eine Ansaugkammer (241) gebildet sind, die Ventilplatte eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen (252) zum Ausströmen eines verdichteten Fluids aus der Mehrzahl von Zylindern in die Auslaßkammer und eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen (242) zur Strömung eines Fluids aus der Ansaugkammer in die Mehrzahl von Zylindern aufweist, und angrenzend an die Ventilplatte eine Mehrzahl von Auslaßventilelementen (9, 11) zum Öffnen und Schließen jeder der Mehrzahl von Auslaßöffnungen angeordnet sind, und angrenzend an die Ventilplatte eine Mehrzahl von Ansaugventilelementen (114) zum Öffnen und Schließen jeder der Mehrzahl von Ansaugöffnungen vorgesehen sind.

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2,

wobei jeder der Kolben zumindest einen um seinen Umfang herum angeordneten Kolbenring (80, 81, 82) aufweist.

4. Verdichter nach einem der Anspruche 1 bis 3,

wobei die Kolben jeweils einen um ihren Umfang herum angeordneten Kolbenring (80) aufweisen und die zumindest eine Nut (95) eine Axiallänge (D), die größer ist als eine axiale Dicke B des einen Kolbenrings, aufweist.

5. Der Verdichter nach einem der Anspruche 1 bis 3,

wobei die Kolben um ihren Umfang herum jeweils einen ersten Kolbenring (80) und einen zweiten Kolbenring (81) aufweisen, der erste Kolbenring der hinterste der Mehrzahl von Kolbenringen und der zweite Kolbenring der vorderste der Mehrzahl von Kolbenringen ist und die zumindest eine Nut (90) eine Axialllänge (A), die größer ist als ein Abstand B zwischen einem hinteren Ende des ersten Kolbenrings und einem Vorderende des zweiten Kolbenrings, aufweist.

6. Der Verdichter nach einem der Anspruche 3 bis 5,

wobei zumindest ein Teil der zumindest einen Nut (90) in einem Oberflächenbereich des Zylinders angeordnet ist, der durch den Zylinder zwischen dem Hinterende (80a) des ersten Kolbenrings (80), wenn sich der Kolben in seinem oberen Totpunkt befindet, und dem Vorderende (81a) des zweiten Kolbenrings (81), wenn sich der Kolben in seinem unteren Totpunkt befindet, begrenzt ist.

7. Der Verdichter nach einem der Anspruche 3 bis 6,

wobei die zumindest eine Nut im wesentlichen parallel zu einer Achse des Zylinders liegt.

8. Der Verdichter nach einem der Anspruche 3 bis 7, wobei die zumindest eine Nut eine rechteckige radiale Querschnittsform (90, 91, 92, 97), eine dreieckige radiale Querschnittsform (94), einen halbkreisförmigen radialen Querschnitt (93) oder einen trapezförmigen axialen Querschnitt aufweist.

9. Ein Zylinderblock zur Verwendung in einem Kolbenverdichter, wobei im Zylinderblock (21) eine Mehrzahl von Zylindern (70) gebildet sind, von denen jeder einen entsprechenden Kolben (71) gleitend aufnimmt, wobei bei zumindest einem der Zylinder in dessen Oberfläche eine Nut (90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97) gebildet ist, die ein Durchströmen eines Fluids von einer Seite des entsprechenden Kolbens zu dessen gegenüberliegender Seite erlaubt.