DE19650108A1 - Taumelscheiben-Kompressor - Google Patents
Taumelscheiben-KompressorInfo
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-
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Description
Die Erfindung betrifft einen Taumelscheiben-Kompressor des
offenen Typs, der mittels einer äußeren Antriebskraft-Quelle
betrieben wird. Die Erfindung kann in geeigneter Weise als
Kühlsystem verwendet werden, das von einem Kältemittel, wie
Kohlendioxid (CO₂), bei einem hohen Betriebsdruck Gebrauch
macht.
Es ist ein Kompressor des Taumelscheiben-Typs mit einer Tau
melscheibe bekannt, die schräg zur Achse der Drehwelle ange
ordnet ist. Die Drehbewegung der Taumelscheibenplatte be
wirkt, daß sich die Kolben in Axialrichtung hin- und herbewe
gen. Das Volumen einer Arbeitskammer auf einer Seite des Kol
bens wird während des Einlaßhubs des Kolbens vergrößert und
während des Auslaßhubs des Kolbens verkleinert. Das Kältemit
tel wird somit während des Einlaßhubs in die Arbeitskammer
eingesaugt und während des Auslaßhubs aus der Arbeitskammer
abgegeben.
In der Taumelscheibe wird eine axiale Schubkraft bzw. Axial
kraft erzeugt, die an die Drehwelle übertragen wird. Daher
sind Axiallager zur Aufnahme der Axialkraft zwischen den ein
ander zugewandten Axialflächen eines Ansatzteils der Taumel
scheibe und einem Gehäuse angeordnet.
Als Kältemittel ist herkömmlicherweise von Frigen Gebrauch
gemacht worden; in letzter Zeit ist jedoch häufig gefordert
worden, den Gebrauch von Frigen zu vermeiden. Die Erfinder
haben unlängst Kohlendioxid (CO₂) als Kältemittel zur Durch
führung eines Kühlzyklus untersucht. Bei dieser Untersuchung
haben die Erfinder gefunden, daß der Gebrauch von Kohlen
dioxid als Kältemittel bewirkt, daß die Standzeit des Axial
lagers stark verkürzt wird im Vergleich zu der Standzeit des
Axiallagers, wenn von Frigen als Kältemittel Gebrauch gemacht
wird.
Angesichts dessen sind von den Erfindern Untersuchungen zur
Standzeit von Axiallagern durchgeführt geworden. Bei diesen
Untersuchungen ist gefunden worden, daß eine Axialkraft in
der Drehwelle des Kompressors für eine kinematische Verbin
dung zur äußeren Drehquelle infolge der Differenz zwischen
dem Außenluftdruck und dem Druck innerhalb der Kammer zur
Aufnahme der Taumelscheibe erzeugt wird, die dem Druck des in
den Kompressor eingesaugten Kältemittels entspricht. Diese
Druckdifferenz zwischen dem Außendruck und dem Innendruck ist
bei einem Kühlsystem, das von Kohlendioxid als Kältemittel
Gebrauch macht, wegen des erhöhten Einlaßdrucks, der so hoch
wie 35 kgf/cm² sein kann, gegenüber dem herkömmlichen System,
das von Frigen Gebrauch macht, sehr erhöht. Folglich ist auch
die Belastung, die im Axiallager erzeugt wird, stark vergrö
ßert, was bewirkt, daß die Standzeit des Axiallagers stark
verkürzt wird. Nach einer Berechnung der Erfinder erzeugt ein
herkömmliches Kühlsystem, das von Frigen (mit einem Einlaß
druck von 2 kgf/cm²) Gebrauch macht, eine Axialkraft von etwa
10 kgf, während das Kühlsystem, das von Kohlendioxid Gebrauch
macht, eine Axialkraft von 200 kgf erzeugt. Dies bedeutet,
daß in den Axiallagern bei dem Kühlsystem, das von Kohlen
dyoxid Gebrauch macht, im Vergleich zu dem Kühlsystem, das
von Frigen Gebrauch macht, eine stark vergrößerte Axialkraft
erzeugt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Taumelschei
ben-Kompressor zu schaffen, der die oben angegebenen Schwie
rigkeiten überwinden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Taumelschei
ben-Kompressor zu schaffen, der die Belastung, die in den
Axiallagern entsteht, reduzieren kann.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, einen
Taumelscheiben-Kompressor zu schaffen, der eine Verkürzung
der Standzeit verhindert kann.
Bei der Erfindung nach Anspruch 1 wird von einer Anordnung
Gebrauch gemacht, bei der eine Axialkraft in der Drehwelle
infolge der Differenz zwischen dem Druck in der Taumelschei
benkammer und dem atmosphärischen Luftdruck außerhalb des Ge
häuses durch die Kräfte infolge derjenigen Kräfte, die im
Kolben mittels Drucks in der ersten und der zweiten Arbeits
kammer erzeugt werden, aufgehoben oder im wesentlichen aufge
hoben wird. Bei der Erfindung nach Anspruch 2 ist die Quer
schnittsfläche desjenigen Kolbenbereichs, der diejenige der
ersten und der zweiten Arbeitskammern bildet, die in der Nähe
der äußeren Drehbewegungsquelle angeordnet ist, größer als
diejenige des anderen Kolbens, der von der äußeren Drehbewe
gungsquelle beabstandet angeordnet ist.
Diese Anordnungen bzw. Ausbildungen machen es möglich, daß
die axiale Schubkraft in den Axiallagern verkleinert werden
kann, wodurch die Standzeit verlängert und die Zuverlässig
keit des Betriebs vergrößert werden. Darüber hinaus kann
diese Verkleinerung der Axialkraft verhindern, daß die Größe
des Axiallagers vergrößert wird, wodurch verhindert wird, daß
die Größe des Kompressors vergrößert wird.
Bei der Erfindung nach Anspruch 3 findet die Kompression der
ersten Stufe auf einen mittleren Druck in der ersten Arbeits
kammer statt, und findet die Kompression der zweiten Stufe
auf den Auslaßdruck in der zweiten Arbeitskammer statt. Des
weiteren wird eine solche Anordnung verwendet, daß die Axial
kraft in der Drehwelle infolge der Differenz zwischen dem
Druck in der Taumelscheibenkammer und dem Außenluftdruck au
ßerhalb des Gehäuses im wesentlichen durch die Kräfte infolge
der Kräfte, die im Kolben mittels des Drucks in der ersten
und der zweiten Arbeitskammer erzeugt werden, aufgehoben
wird.
Bei der Erfindung nach Anspruch 3 wird somit ein ähnlicher
Vorteil wie bei der Erfindung nach Anspruch 1 erreicht.
Nachfolgend wird die Erfindung ausschließlich beispielhaft
und weiter ins Detail gehend unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kompressor des Tau
melscheibentyps einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1;
Fig. 4 eine schematische Ansicht mit der Darstellung der
auf die Drehwelle des Kompressors von Fig. 1 ein
wirkenden Axialkräfte;
Fig. 5 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehungen
zwischen dem Kolbenradiusverhältnis und der Axial
kraft an der Drehwelle;
Fig. 6 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehungen
zwischen dem Drehwinkel der Welle und den Axial
kräften bei einem Kompressor des Standes der Tech
nik;
Fig. 7 ein Längsschnitt durch einen Kompressor des Taumel
scheibentyps und des Zweistufen-Verdichtungstyps
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII von Fig.
7;
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX von Fig. 7;
Fig. 10 eine schematische Ansicht mit der Darstellung der
auf die Drehwelle des Kompressors von Fig. 7 ein
wirkenden Axialkräfte;
Fig. 11 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehungen
zwischen dem Drehwinkel der Welle und den Axial
kräften bei einem Kompressor der zweiten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 12 ein Diagramm mit der Darstellung der Beziehungen
zwischen dem Drehwinkel der Welle und den Axial
kräften bei einem Kompressor des Standes der Tech
nik.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Be
zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 1 ein vorderes Gehäu
seteil, 2 einen vorderen Zylinderblock, 3 einen hinteren Zy
linderblock und 4 ein hinteres Gehäuseteil. Eine Drehwelle 5
ist mit den Zylinderblöcken 2 und 3 über Radiallager 13 und
14 drehbar verbunden. Die Drehwelle 5 besitzt ein Ende 5-1,
das mit einer Kupplung (nicht dargestellt) zum selektiven
Verbinden der Drehwelle 5 mit einer Drehquelle, wie der Kur
belwelle eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt), ver
bunden ist, so daß die Drehbewegung der Kurbelwelle im einge
kuppelten Zustand der Kupplung an die Drehwelle 5 übertragen
wird.
Der vordere Zylinderblock 2 ist mit drei gleichwinklig beab
standeten und sich axial erstreckenden Zylinderbohrungen 2a
ausgebildet, während der hintere Zylinderblock 3 mit drei
gleichwinklig beabstandeten und sich axial erstreckenden Zy
linderbohrungen 3a ausgebildet ist, die zu den entsprechenden
Zylinderbohrungen 2a des vorderen Zylinderblocks 2 axial aus
gerichtet angeordnet sind. Drei Doppelkopf-Kolben 8 erstrecken
sich in Axialrichtung und sind ebenfalls gleichwinklig
beabstandet angeordnet. Jeder Kolben 8 besitzt einen hinteren
Kolbenbereich 8-1, der in eine zugehörige Zylinderbohrung 3a
des hinteren Zylinderblocks 3 axial verschiebbar eingesetzt
ist, und einen vorderen Kolbenbereich 8-2, der in einer zuge
hörigen Zylinderbohrung 2a des vorderen Zylinderblocks 2
axial verschiebbar eingesetzt ist. An einer Seite des hinte
ren Kolbenbereichs 8-1 ist in der entsprechenden Zylinderboh
rung 3a eine hintere Arbeitskammer 38 ausgebildet. In glei
cher Weise ist an einer Seite des vorderen Kolbenbereichs 8-2
in der entsprechenden Zylinderbohrung 2a eine vordere Ar
beitskammer 39 ausgebildet.
Gemäß Darstellung in Fig. 4 ist die Querschnittsfläche S2 der
vorderen Arbeitskammer 39 größer als die Querschnittsfläche
S1 der hinteren Arbeitskammer 38. Mit anderen Worten ist der
Außenradius des vorderen Kolbenbereichs 8-2, d. h. der Innen
radius der Zylinderbohrung 2a, größer als der Außenradius des
hinteren Kolbenbereichs 8-1, d. h. als der Innenradius der Zy
linderbohrung 3a.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 6 eine Taumelscheibe,
die einen rohrförmigen Ansatzbereich 6a aufweist, der an der
Drehwelle 5 angesetzt und an dieser mittels eines geeigneten
Befestigungsmittels befestigt ist. Die Ebene der Taumel
scheibe 6 ist zur Achse der Welle 5 unter einem vorbestimmten
Winkel geneigt. Des weiteren steht die Taumelscheibe 6 mit
den Kolben 8 über Schuhe 7, die an im Kolben 8 ausgebildeten,
im wesentlichen halbkugelförmigen Nuten eingesetzt sind, in
Axialrichtung im Eingriff. Demzufolge bewirkt eine Drehbewe
gung der Taumelscheibe 6, die durch die Drehbewegung der
Drehwelle 5 bewirkt ist, daß die Kolben 8 in Axialrichtung
hin- und herbewegt werden. Demzufolge gleiten die Kolbenbe
reiche 8-1 und 8-2 axial in den entsprechenden Zylinderboh
rungen 3a und 2a, wodurch das Volumen der Arbeitskammer 38
oder 39 während der Axialbewegung in der einen Richtung ver
kleinert und das Volumen der Arbeitskammer 38 oder 39 während
der Axialbewegung in der entgegengesetzten Richtung vergrö
ßert wird. Bei dieser Arbeitsweise der Taumelscheibe 6 machen
es die Schuhe 7 möglich, daß sich die Taumelscheibe 6 und die
Kolben 8 glatt zueinander bewegen.
Die Drehbewegung der Taumelscheibe 6 bewirkt, daß an dieser
eine Axialkraft erzeugt wird, die bewirkt, daß die Taumel
scheibe 6 in Axialrichtung zum Gehäuse gedrückt wird. Deshalb
ist ein vorderes Axiallager 11 zwischen den einander zuge
wandten Stirnflächen des vorderen Zylinderblocks 2 und des
Ansatzbereichs 6a der Taumelscheibe 6 angeordnet, während ein
hinteres Axiallager 12 zwischen einander zugewandten Stirn
flächen des hinteren Zylinderblocks 3 und des Ansatzbereichs
6a der Taumelscheibe 6 angeordnet ist.
Der Zylinderblock 2 ist mit einem Einlaß 24 ausgebildet, der
mit einem Verdampfer (nicht dargestellt) verbunden ist, so
daß verdampftes Kältemittel des Verdampfers vom Einlaß 24
aufgenommen wird. Der Einlaß 24 ist zur Taumelscheibenkammer
38a hin offen, die zwischen den Zylinderblöcken 2 und 3 aus
gebildet ist und in der sich die Taumelscheibe 6 dreht.
Das vordere Gehäuseteil 1 ist mit einem kreisförmigen Vor
sprung 1-1 ausgebildet, mittels dessen eine zentrale kreis
förmige Aussparung 3-1 und eine äußere ringförmige Aussparung
3-2 so ausgebildet sind, daß diese Aussparungen zum Zylinder
block 2 hin offen sind, während eine Ventilsitzplatte 15 zwi
schen dem vorderen Gehäuseteil 1 und dem Zylinderblock 2 an
geordnet ist. Demzufolge ist durch die Aussparung 3-1 eine
Einlaßkammer 31 ausgebildet, die mit der Taumelscheibenkammer
38a über einen Einlaßkanal 33 in Verbindung steht, der im Zy
linderblock 2 und in der Ventilplatte 15 ausgebildet ist. An
einer Seite der Ventilsitzplatte 15 dem Zylinderblock 2 be
nachbart ist eine Ventilplatte 21 angeordnet. Die Ventil
platte 21 ist mit drei gleichwinklig beabstandeten Einlaßven
tilbereichen 21′ ausgebildet, die in wohlbekannter Weise
durch Schlitzen der Ventilplatte 21 entlang eines erwünschten
Profils, das um entsprechende Einlaßanschlüsse 34 angeordnet
ist, in der Ventilsitzplatte 15 angeordnet sind. Demzufolge
bewirkt der Druck der Arbeitskammer 39, der niedriger als der
Druck in der Einlaßkammer 31 ist, daß die Einlaßventilberei
che 21′ gegen ihre Vorspannung verschoben werden, wodurch die
entsprechenden Einlaßanschlüsse 34 geöffnet werden können.
Weiter ist eine Auslaßkammer 32 innenseitig der Aussparung 3-2
ausgebildet, in den Auslaßventilbaugruppen angeordnet sind,
deren jede aus einem Ventilelement 17 (einem Reedventil),
einer Ventilanschlagplatte 18 und einem Befestigungsmittel
(nicht dargestellt) zum festen Verbinden der Elemente 17 und
18 an der Ventilsitzplatte 15 besteht. In wohlbekannter Weise
sitzt das Ventilelement 17 wegen seiner Vorspannung auf der
Ventilsitzplatte 15 auf, um so einen entsprechenden Ventilan
schluß 35, der an der Ventilsitzplatte 15 ausgebildet und zu
der entsprechenden Arbeitskammer (Kompressionskammer) 39 hin
offen ist, zu schließen. Somit bewirkt ein Druck in der Ar
beitskammer 39, der höher als ein vorbestimmter Wert ist, daß
das Ventilelement 17 gegen seine Vorspannung verschoben wird,
wodurch eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 39 und der
Auslaßkammer 32 erreicht wird.
In gleicher Weise ist das hintere Gehäuseteil 4 mit einer in
neren kreisförmigen Aussparung 4-1 und einer äußeren ringför
migen Aussparung 4-2 ausgebildet, die dem Zylinderblock 3 be
nachbart sind, während eine Ventilsitzplatte 16 zwischen dem
hinteren Gehäuseteil 4 und dem Zylinderblock 3 angeordnet
ist. Demzufolge ist eine Einlaßkammer 27 durch die Aussparung
4-1 ausgebildet, die mit der Taumelscheibenkammer 38a über
einen Einlaßkanal 29 in Verbindung steht, der im Zylinderblock
3 und in der Ventilplatte 16 ausgebildet ist. An derjenigen
Seite der Ventilsitzplatte 16, die dem Zylinderblock 3 be
nachbart ist, ist eine Ventilplatte 22 angeordnet. Die Ven
tilplatte 22 ist mit drei gleichwinklig beabstandeten Einlaß
ventilbereichen 22′ ausgebildet, die in wohlbekannter Weise
durch Schlitzen der Ventilplatte 22 entlang eines erwünschtes
Profils, das um entsprechende Einlaßanschlüsse 25 angeordnet
ist, in der Ventilsitzplatte 16 angeordnet sind. Demzufolge
bewirkt der Druck in der Arbeitskammer 38, der niedriger als
der Druck in der Einlaßkammer 27 ist, daß die Einlaßventilbe
reiche 22′ gegen ihre Vorspannung verschoben werden, wodurch
die entsprechenden Einlaßanschlüsse 25 geöffnet werden kön
nen. Weiter ist eine Auslaßkammer 28 innenseitig der Ausspa
rung 4-2 ausgebildet, in der Auslaßventilbaugruppen angeord
net sind, deren jede aus einem Ventilelement 19 (einem Reed
ventil), einer Ventilanschlagplatte 20 und einem Befesti
gungsmittel (nicht dargestellt) zum festen Verbinden der Ele
mente 19 und 20 an der Ventilsitzplatte 16 besteht. In wohl
bekannter Weise sitzt das Ventilelement 19 wegen seiner Vor
spannung auf der Ventilsitzplatte 16 auf, um so einen ent
sprechenden Ventilanschluß 25, der an der Ventilsitzplatte 16
ausgebildet und zu der entsprechenden Arbeitskammer
(Kompressionskammer) 38 hin offen ist, zu schließen. Somit
bewirkt ein Druck in der Arbeitskammer 38, der höher als ein
vorbestimmter Wert ist, daß das Ventilelement 19 gegen seine
Vorspannung verschoben wird, wodurch eine Verbindung zwischen
der Arbeitskammer 38 und der Auslaßkammer 28 erreicht wird.
Die vordere Ventilsitzplatte 15 sowie die Einlaßventilplatte
21 sind zwischen dem vorderen Gehäuseteil 1 und dem vorderen
Zylinderblock 2 angeordnet und einstückig damit mittels einer
Mehrzahl von gleichwinklig beabstandeten Schrauben 37 verbun
den. In ähnlicher Weise sind die hintere Ventilsitzplatte 16
sowie die Einlaßventilplatte 22 zwischen dem hinteren Gehäu
seteil 4 und dem hinteren Zylinderblock 3 angeordnet und ein
stückig damit mittels einer Mehrzahl von gleichwinklig beab
standeten Schrauben 36 verbunden.
Eine Wellendichtung 10 ist innerhalb des vorderen Gehäuse
teils 1 angeordnet um zu verhindern, daß Schmiermittel über
einen Spielraum zwischen dem vorderen Gehäuseteil 1 und der
Drehwelle 5 austritt bzw. verlorengeht. Ein Ringelement 23
ist an der Drehwelle 5 so eingesetzt, daß das Ringelement 23
an seiner einen Stirnfläche 23-1 mit einem Schulterbereich 5-
2 der Welle 5 in Berührung steht. Des weiteren ist das axiale
Dichtelement 10 an der dem Gehäuseteil 1 benachbarten Seite
des Ringelements 23 angeordnet, so daß das axiale Dichtele
ment 10 an seiner Stirnfläche 10b axial mit der anderen
Stirnfläche 23-2 des Ringelements 23 in Berührung steht.
Der Zylinderblock 2 ist mit einem Auslaßanschluß 40 ausgebil
det, der mit einem Kanal 30, der in den Zylinderblöcken 2 und
3 ausgebildet ist, verbunden ist. Der Kanal 30 besitzt zu den
Auslaßkammern 28 und 32 hin offene Enden, so daß das kompri
mierte Kältemittel der Auslaßkammern 28 und 32 vom Auslaßan
schluß 40 aus abgegeben wird.
In wohlbekannten Weise bildet der Kompressor zusammen mit
einem Kondensator (nicht dargestellt), einem Expansionsventil
(nicht dargestellt) und einem Verdampfer (nicht dargestellt)
ein Kühlsystem. Während des Betriebs des Kompressors steht
das über den Einlaßanschluß 24 anzusaugende Kältemittel unter
einem geringen Druck, der bei dieser Ausführungsform bei etwa
35 kgf/cm² liegt und nachfolgend als Einlaßdruck Ps bezeich
net wird. Das angesaugte Kältemittel wird zuerst in die Tau
melscheibenkammer 38a eingeführt und dann über die Verbin
dungskanäle 33 und 29 in die Einlaßkammern 31 und 27 einge
führt. Das Kältemittel in den Einlaßkammern 31 und 27 wird in
die Arbeitskammern 39 und 38 über die Einlaßventile 21′ und
22′ eingeführt, die während des Einlaßhubs des Kolbenbereichs
8-2 und 8-1 geöffnet sind. Das Kältemittel in den Arbeitskam
mern 39 und 38 erfährt eine Kompression auf einen Druck, der
bei dieser Ausführungsform bei etwa 110 kgf/cm² liegt und als
Abgabedruck Pd bezeichnet wird. Das Kältemittel mit hohem
Druck in den Arbeitskammern 39 und 38 wird in die Auslaßkam
mern 32 und 28 über die Auslaßventile 17 und 19 abgegeben,
die während des Auslaßhubs der Kolbenbereiche 8-2 und 8-1 ge
öffnet sind. Das komprimierte Kältemittel wird vom Auslaßan
schluß 40 aus zum Kondensator hin abgegeben, wobei das Kälte
mittel eine Kondensation erfährt. Das kondensierte Kältemit
tel erfährt eine Druckreduzierung am Expansionsventil. Das
Kältemittel mit reduziertem Druck wird in den Verdampfer ein
geführt und zum Kompressor zur Wiederholung des obigen Zyklus
zurückgeführt.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung der Taumelscheibe 6
an der Drehwelle 5 hinsichtlich des Kolbens 8 und dient zur
Erläuterung der Axiallast, die in den Axiallagern 11 und 12
erzeugt wird. Wie oben erklärt wirkt eine Axialkraft F0 an
der Drehwelle 5 wegen der Differenz zwischen dem Einlaßdruck
Ps des Kältemittels (dem Druck in der Taumelscheibenkammer
38a) und dem atmosphärischen Luftdruck P0. Des weiteren wer
den Axialkräfte F1 und F2 infolge des Drucks des Kältemittels
in den Arbeitskammern 39 und 38 im Kolben 8 erzeugt, die auch
an der Drehwelle 5 über die Taumelscheibe 6 wirken.
Die gesamte Axialkraft FB, die an den Axiallagern 11 und 12
wirkt, ist die Summe der Axialkraft F0 infolge der Druckdif
ferenz und der Kompressionsreaktionskräfte F1 und F2 und wird
durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
FB = F0 + F1 + (-F2) (1)
In der obigen Gleichung entspricht die positive Richtung der
Kraft der Kraftrichtung der Axialkraft F0.
Die Kraft F0 infolge der Druckdifferenz wird durch F0 = S0
(Ps-P0) ausgedrückt, wobei SO die Druckaufnahmeoberfläche
ist, während der atmosphärische Luftdruck an der Drehwelle
wirkt. In der Drehwelle 5 erzeugt der atmosphärische Luft
druck P0 eine Axialkraft in der negativen Richtung, während
der Einlaßdruck Ps eine Axialkraft in der positiven Richtung
erzeugt. Somit wird eine Kraft, die der Differenz Ps-P0
entspricht, in der positiven Richtung erzeugt.
Die Kraft F1 infolge des Drucks P1 in der Arbeitskammer 38
wird durch F1 = P1 × S1 ausgedrückt, während die Kraft F2 in
folge des Drucks P2 in der Arbeitskammer 39 durch F2 = P2 × S2
ausgedrückt wird.
Wie aus der obigen Gleichung ersichtlich ist, die Richtung
der Kraft F2, die am vorderen Kolbenbereich 8-1 in den vorde
ren Arbeitskammern 39 wirkt, der Richtung der Axialkraft F0
infolge der Druckdifferenz und der Kraft F1, die am hinteren
Kolbenbereich 8-2 in den hinteren Arbeitskammern 38 wirkt,
entgegengesetzt. Demzufolge können diese Kräfte in entgegen
gesetzten Richtungen reduziert oder nahezu aufgehoben werden,
wenn das Verhältnis der Radien der Kolbenbereiche 8-1 und 8-2
in geeigneter Weise gewählt wird. Somit kann die Axialkraft
FB, die in den Axiallagern 11 und 12 erzeugt wird, ver
kleinert werden, wodurch verhindert wird, daß die Standzeit
der Lager 11 und 12 verkürzt wird, was zu einer Verbesserung
der Zuverlässigkeit beim Betrieb des Kompressors führt.
Die Erfindung macht es weiter möglich, die Axialkraft FB, die
an den Axiallagern 11 und 12 wirkt, zu verkleinern, wodurch
verhindert wird, daß die Größe vergrößert wird, d. h. wodurch
verhindert wird, daß die Größe des Kompressors vergrößert
wird.
In Fig. 5 gibt die Abszisse das Verhältnis des Radius R1 des
hinteren Kolbenbereichs 8-1 zum Radius R2 des vorderen Kol
benbereichs 8-2 an, das als Kolbenradiusverhältnis bezeichnet
wird, während die Ordinate die Axialkraft FB angibt, die mit
tels der obigen Gleichung (1) berechnet wird. In Fig. 5 ent
spricht der Wert von 1,0 für das Radiusverhältnis R1/R2 dem
Stand der Technik, wobei der Radius des vorderen Kolbenbe
reichs 8-2 gleich dem Radius des hinteren Kolbenbereichs 8-1
ist. Fig. 6 zeigt für die Bauweise des Standes der Technik
mit R2 = R1 das Ergebnis der Berechnung mit der Darstellung,
wie die Werte von F0, F1 + (-F2) und FB während einer voll
ständigen Drehbewegung der Drehwelle bei besonderen Abmessun
gen des Kompressors variieren, nämlich mit S1 = S2 = 7,9 cm²
(R2 = R1 = 0,5 cm) und S0 = 2,9 cm². Während der Drehung der
Drehwelle 5 wird der Wert der Axialkraft R0 infolge der
Druckdifferenz zwischen der Taumelscheibenkammer und dem at
mosphärischen Luftdruck auf 100 kgf gehalten. Im Gegensatz
hierzu wird der Wert der gesamten Kraft infolge des Drucks in
den Arbeitskammern, das ist F1 + (-F2), zwischen 100 kgf und
-100 kgf periodisch verändert. Als ein Ergebnis verändert
sich die letzte Axialkraft, die die Summe von F0 ist, die
gleich 100 kgf ist, und F1 + (-F2,) das sich zwischen 100 kgf
und -100 kgf periodisch verändert, zwischen 0 und 200 kgf,
wie mittels der ausgezogenen Linie in Fig. 6 dargestellt. In
Fig. 5 entspricht der Punkt des Radiusverhältnisses R1/R2 =
1,0 auf der Abszisse dem Stand der Technik, wo die Axial
kraft, wenn sie erzeugt wird, in einem Bereich für R1/R2 zwi
schen 0 und 200 kgf variiert. Mit anderen Worten liegt der
maximale Absolutwert der Axialkraft bei 200 kgf. Eine Ver
kleinerung des Radiusverhältnisses R1/R2 bewirkt, daß der Ma
ximalwert der Axialkraft auf der Seite der positiven Werte
entlang der Linie LA und der Minimalwert der Axialkraft auf
der Seite negativen Werte entlang der Linie LB verändert wer
den. Mit anderen Worten wird der unterschied von etwa 200 kgf
zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert unabhängig von
der Verringerung des Wertes des Radiusverhältnisses R1/R2
nicht verändert. Jedoch bewirkt die Verkleinerung des Radius
verhältnisses R1/R2, daß der Absolutwert der Axialkraft ver
kleinert wird. Das beste Ergebnis wird im Bereich der Werte
des Radiusverhältnisses R1/R2, das bei etwa 0,5 liegt, er
reicht. Denn in diesem Bereich kann der absolute Maximalwert
der Axialkraft auf einen Wert von etwa 100 kgf verringert
werden, das ist etwa die Hälfte desjenigen, d. h. von 200 kgf,
der erhalten wird, wenn das Radiusverhältnis R1/R2 beim Stand
der Technik gleich 1,0 ist.
Es sollte beachtet werden, daß in Fig. 5 und 6 die positive
Richtung der Axialkraft FB der Richtung der Axialkraft ent
spricht, die infolge der Druckdifferenz zwischen dem Druck in
der Taumelscheibenkammer und dem Außenluftdruck erzeugt wird.
Und zwar zeigt der Bereich der Werte der Axiallast FB, der
mittels schräg nach unten und nach rechts geneigter Schraf
furlinien gekennzeichnet ist, die Axialkraft in der positiven
Richtung, die am Axiallager 11 wirkt, während der Bereich der
Werte der Axiallastung FB, der mittels schräg nach oben und
rechts geneigter Schraffurlinien gekennzeichnet ist, die Axi
alkraft in der negativen Richtung zeigt, die am Axiallager 12
wirkt.
Es sollte beachtet werden, daß das Einstellen des Werts des
Radiusverhältnisses R1/R2 ein solches ist, daß die am Axial
lager 11 wirkende Axialkraft und die am Axiallager 12 wir
kende Axialkraft im wesentlichen gleich sind. In diesem Fall
wird die notwendige Lagerfunktion in beiden Richtungen von
den Axiallagern 11 und 12 gleicher Bauweise oder Größe erhal
ten. Mit anderen Worten wird keine erhöhte Lagerleistung für
eines der Axiallager benötigt, wodurch verhindert ist, daß
die Größe des Kompressors vergrößert ist.
Bei der obigen Ausführungsform kann auch eine Anordnung vor
gesehen sein, bei der der Auslaßdruck an der vorderen Ar
beitskammer 39 höher ist als der an der hinteren Arbeitskam
mer 38 und die Abgabeströme aus diesen Kammern zusammenge
führt werden, bevor vom Auslaßanschluß 40 aus abgegeben wer
den.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemä
ßen Kompressors, bei dem eine Zweistufenkompression durchge
führt wird. Das vordere Gehäuseteil 1 ist mit einem inneren
und einem äußeren Vorsprung 1-1 bzw. 1-B ausgebildet, so daß
eine Wellendichtungskammer 31′ innerhalb des inneren Vor
sprungs ausgebildet ist, während eine Kammer 31-1 für mittle
ren Druck zwischen dem inneren und dem äußeren Vorsprung 1-1A
bzw. 1-1B ausgebildet ist. Außerhalb des äußeren Vorsprungs
1-1B ist eine Auslaßkammer 32 ausgebildet. Das vordere Ge
häuse 1 ist mit einer Auslaßöffnung 40 ausgebildet, die zur
Abgabekammer 32 hin offen ist, die mit dem Kondensator (nicht
dargestellt) zur Bildung des Kühlsystems in Verbindung steht.
Die Wellendichtungskammer 31′ ist über den Kanal 33 mit der
Taumelscheibenkammer 38a verbunden, die mit der Einlaßöffnung
24 in Verbindung steht und mit der Einlaßkammer 27 zwischen
dem hinteren Zylinderblock 3 und dem hinteren Gehäuseteil 4
in Verbindung steht. Zwischen dem hinteren Zylinderblock 3
und dem hinteren Gehäuseteil 4 ist eine Kammer 28′ für mitt
leren Druck ausgebildet, die mit der Kammer 31-1 für mittle
ren Druck über einen Kanal 30′, der in den Zylinderblöcken 2
und 3 ausgebildet ist, in Verbindung steht.
Gemäß Darstellung in Fig. 7 besteht der Kolben aus einem hin
teren Kolbenbereich 8-1A mit größerem Durchmessers und einem
vorderen Kolbenbereich 8-2A mit kleinerem Durchmessers. Der
hintere Kolbenbereich 8-1A bildet die hintere Arbeitskammer
38, die mit der Einlaßkammer 27 über das Einlaßventil 22′ und
den Einlaßanschluß 25 in Verbindung steht und mit der Kammer
28′ für mittleren Druck über den Abgabeanschluß 26 und das
Auslaßventil 19 in Verbindung steht. Der vordere Kolbenbe
reich 8-2A bildet die vordere Arbeitskammer 39, die mit der
Einlaßkammer 31-1 über das Einlaßventil 21′ und den Einlaßan
schluß 34 in Verbindung steht und mit der Auslaßkammer 32
über den Abgabeanschluß 35 und das Auslaßventil 17 in Verbin
dung steht. Die übrige Bauweise ist das gleiche wie diejenige
der ersten Ausführungsform Fig. 1 bis 3, weshalb auf eine de
taillierte Erläuterung verzichtet wird.
Nachfolgend wird der Kompressionsbetrieb des Kompressors der
zweiten Ausführungsform erläutert. Das Kältemittel mit einem
Einlaßdruck Ps so niedrig wie etwa 35 kgf/cm², das von der
Einlaßöffnung aus angesaugt wird, wird in die Taumelscheiben
kammer 38a eingeführt und in die Einlaßkammer 27 eingeführt.
Das Kältemittel in der Einlaßkammer 27 wird in die hintere
Arbeitskammer (Kammer der ersten Kompressionsstufe) 38 über
den Einlaßanschluß 25 und das Zuführungsventil 22′ einge
saugt, das während des Einlaßhubs des Kolbenbereichs 8-1A ge
öffnet ist. Während des Kompressionshubs des Kolbenbereichs
8-1A erfährt das Kältemittel in der Kammer 38 die Kompression
der ersten Stufe auf einen Druck von beispielsweise 60
kgf/cm², und wird das Kältemittel in die Kammer 28′ für mitt
leren Druck über den Auslaßanschluß 26 und das Abgabeventil
19 abgegeben. Das Kältemittel in der Kammer 28′ wird über den
Kanal 30 in die gegenüberliegende Kammer 31-1 für mittleren
Druck eingeführt. Während des Einlaßhubs des vorderen Kolben
bereichs 8-2A wird das Kältemittel in der Kammer 31-1 in die
vordere Arbeitskammer (die Kammer der zweiten Kompressions
stufe) 39 über den Einlaßanschluß 34 und das Zuführungsventil
21′ eingesaugt. Während des Verdichtungshubs des vorderen
Kolbenbereichs 8-2A wird das Kältemittel in der Kammer 39 auf
den Auslaßdruck Pd von beispielsweise 110 kgf/cm² verdichtet
und zur Auslaßkammer 32 hin über den Auslaßanschluß 35 und
das Abgabeventil 17 abgegeben.
In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird an
der Drehwelle 5 eine Axialkraft FB erzeugt, die ausgedrückt
wird durch
FB = F0 + F1 + (-F2),
wobei F0 eine Axialkraft infolge der Differenz zwischen dem
Einlaßdruck Ps in der Taumelscheibenkammer 38a und dem atmo
sphärischen Luftdruck P0 ist und F1 und F2 Axialkräfte sind,
die der Kompressionsreaktionskraft in den Arbeitskammern 38
und 39 entsprechen. Wie bei der ersten Ausführungsform kann
eine geeignete Auswahl des Radiusverhältnisses R1/R2 der Kol
benbereiche 8-1A und 8-1B einen Wert für F1 + (-F2) erzeugen,
der im wesentlichen die Axialkraft F0 aufhebt, wodurch die
gesamte Axialkraft FB verringert wird. Bei dieser Ausfüh
rungsform ist der Kompressor ein solcher des Zweistufenkom
pressionstyps, d. h. der Druck in der hinteren Arbeitskammer
(erste Stufe) 38 ist niedriger als der Druck in der vorderen
Arbeitskammer (zweite Stufe) 39. Um die Betriebsweise mit
Aufhebung der Axialkraft zu erhalten, wird das Radiusverhält
nis der Kolbenbereiche 8-1A und 8-2A gegenüber demjenigen der
ersten Ausführungsform umgekehrt. Mit anderen Worten ist der
Radius R1 des hinteren Kolbenbereichs 8-1A größer als der Ra
dius R2 des vorderen Kolbenbereichs 8-2B. Fig. 11 zeigt die
berechnete Axialkraft F0 infolge der Druckdifferenz, die
Summe der Axialkräfte infolge der Kompressionsreaktionskräfte
F1 + (-F2) und die endgültige Axialkraft FB während einer
vollständigen Umdrehung der Welle 5, wobei S0 (Querschnitts
bereich der Druckaufnahmefläche der Drehwelle 5) = 5,7 cm²,
S1 (Querschnittsbereich des ersten Kolbenbereichs 8-1A der
ersten Kompressionsstufe) = 3,1 cm² und S2 (Querschnitts
bereich des Kolbenbereich 8-2A der zweiten Kompressionsstufe) =
2,0 cm² ist. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, liegt der maxi
male Absolutwert der Axialkraft FB dieser Ausführungsform des
Kompressors bei etwa 80 kgf. Fig. 12 zeigt F0, F1 + (-F2) und
FB für die Bauweise des Einstufenkompressors des Standes der
Technik mit den gleichen Abmessungen wie bei der Ausführungs
form von Fig. 7. Wie leicht aus Fig. 12 ersichtlich ist, ver
ändert sich bei einer Drehung der Drehwelle 5 um 360° die
Axialkraft FB (= F0 + F1 + (-F2)) zwischen 0 kgf und 400 kgf.
Daher kann diese Ausführungsform der Erfindung die Axialkraft
auf 1/5 derjenigen Kraft verringern, die bei der Bauweise des
Standes der Technik erzeugt wird.
Bei der Zweistufenkompression der zweiten Ausführungsform der
Erfindung erfährt das Kältemittel eine Kompression in der er
sten Stufe auf einen mittleren Druck in der Arbeitskammer 38,
worauf eine Kompression in der zweiten Stufe auf den Auslaß
druck in der Arbeitskammer 39 folgt. Somit wird im Vergleich
mit der Einstufenkompression vom Einlaßdruck auf den Auslaß
druck eine verlängerte Dauer der Kompression vom Einlaßdruck
auf den Auslaßdruck gegenüber der Bauweise des Standes der
Technik erhalten. Demzufolge wird eine Verringerung der in
folge der Spalte zwischen dem Kolbenbereich 8-1A und 8-2A und
den Zylinderbohrungen 2a und 2b ausgetretenen bzw. verlorenen
Kältemittelmenge erreicht, wodurch die Kompressionsleistungs
fähigkeit verbessert wird, selbst wenn von einem Kältemittel
mit hohem Arbeitsdruck, wie Kohlendioxid, Gebrauch gemacht
wird.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen be
schränkt, und verschiedene Modifikation sind möglich. Bei den
obigen Ausführungsformen ist der Kompressor mit drei Kolben 8
ausgestattet. Jedoch können die Kolbens 8 auch in anderer An
zahl vorgesehen werden.
Bei der obigen ersten und zweiten Ausführungsform ist das
Verdichtungsverhältnis zwischen der vorderen und der hinteren
Kammer 38 und 39 identisch, während das Kolbenradiusverhält
nis R1/R2 zwischen den Kolbenbereichen 8-1 (8-1A) und 8-2 (8-2A)
in solcher Weise variiert, daß die Kompressionsreaktions
kräfte F1 und F2 hinsichtlich der Axialkraft F0 aufgehoben
werden, die durch Druckdifferenz zwischen den Arbeitskammern
38 und 39 bewirkt wird. Jedoch kann die Aufhebung der Axial
kraft auch durch unterschiedliche bzw. anderweitige Ausbil
dung des Kompressionsverhältnisses zwischen den Arbeitskam
mern 38 und 39 erreicht werden.
Weiter ist zwar bei den obigen Ausführungsformen der Kanal
zur Verbindung der hinteren Kammer 28 oder 28′ mit der vorde
ren Kammer 32 in den Zylinderblöcken 2 und 3 ausgebildet. Je
doch kann auch ein separates Rohr für die Bewirkung der glei
chen Funktion verwendet werden.
Weiter ist der Kolben 8 nicht darauf beschränkt, daß er eine
kreisförmige Querschnittsgestalt besitzt. Vielmehr kann ein
Kolben mit einer anderen Querschnittsgestalt, beispielsweise
einer elliptischen Gestalt, verwendet werden.
Schließlich ist der Kompressor der Erfindung nicht auf die
Verwendung bei einem Kühlsystem, das von Kohlendioxid als
Kältemittel Gebrauch macht, beschränkt. Denn die Erfindung
kann auch für ein Kühlsystem verwendet werden, das von einer
beliebigen Art eines Kältemittels mit einem erhöhten Arbeits
druck Gebrauch macht.
Claims (5)
1. Taumelscheiben-Kompressor umfassend:
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4);
eine Drehwelle (5), die zur Verbindung mit einer äußeren Drehbewegungsquelle geeignet und bestimmt und vom Gehäuse (1, 2, 3, 4) drehbar abgestützt ist;
Axiallager (11, 12) im Gehäuse (1, 4) zur Aufnahme einer Axi alkraft, die in der Drehwelle (5) entsteht;
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) zum drehbaren Halten der Axiallager (11, 12) und der Drehwelle (5), die vom Gehäuse (1, 4) abge stützt sind;
wobei das Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit Zylinderbohrungen (2a, 3a) ausgebildet ist, die sich in Axialrichtung erstrecken; einen Doppelkopfkolben (8) mit axial beabstandeten Kolbenab schnitten (8-1, 8-2) der zur axialen Hin- und Herbewegung der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) in den jeweiligen Zylinderbohrun gen (2a, 3a) angeordnet ist;
eine im Gehäuse ausgebildete Taumelscheibenkammer (38a);
eine Taumelscheibe (6), die in der Taumelscheibenkammer (38a) angeordnet und mit der Drehwelle (5) derart fest verbunden ist, daß die Taumelscheibe (6) mit dem Kolben (8) in Berüh rung bzw. im Eingriff steht, um die Drehbewegung der Dreh welle (5) in eine axiale Hin- und Herbewegung der Kolbenab schnitte (8-1, 8-2) umzusetzen;
erste und zweite Arbeitskammern (38, 39), die in den Zylin derbohrungen (2a, 3a) mittels der jeweiligen Kolbenabschnit ten (8-1, 8-2) ausgebildet sind;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Einlaßanschluß (24) zur Aufnahme einer in der ersten und der zweiten Ar beitskammer (38, 29) einer Komprimierung zu unterziehenden Flüssigkeit, wobei der Einlaßanschluß (24) mit der Taumel scheibenkammer (38a) in Verbindung steht, und;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Auslaßanschluß (40), der die komprimierte Flüssigkeit abgibt, nachdem sie der Komprimierung in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) unterzogen worden ist;
eine Anordnung der Drehwelle (5) und der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) derart, daß die Axialkraft an der Drehwelle (5) in folge der Differenz zwischen dem Druck in der Taumelscheiben kammer (38a) und dem Außenluftdruck außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3, 4) infolge der Kräfte im wesentlichen aufgehoben ist, die im Kolben (8) infolge des Drucks in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) entstehen.
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4);
eine Drehwelle (5), die zur Verbindung mit einer äußeren Drehbewegungsquelle geeignet und bestimmt und vom Gehäuse (1, 2, 3, 4) drehbar abgestützt ist;
Axiallager (11, 12) im Gehäuse (1, 4) zur Aufnahme einer Axi alkraft, die in der Drehwelle (5) entsteht;
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) zum drehbaren Halten der Axiallager (11, 12) und der Drehwelle (5), die vom Gehäuse (1, 4) abge stützt sind;
wobei das Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit Zylinderbohrungen (2a, 3a) ausgebildet ist, die sich in Axialrichtung erstrecken; einen Doppelkopfkolben (8) mit axial beabstandeten Kolbenab schnitten (8-1, 8-2) der zur axialen Hin- und Herbewegung der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) in den jeweiligen Zylinderbohrun gen (2a, 3a) angeordnet ist;
eine im Gehäuse ausgebildete Taumelscheibenkammer (38a);
eine Taumelscheibe (6), die in der Taumelscheibenkammer (38a) angeordnet und mit der Drehwelle (5) derart fest verbunden ist, daß die Taumelscheibe (6) mit dem Kolben (8) in Berüh rung bzw. im Eingriff steht, um die Drehbewegung der Dreh welle (5) in eine axiale Hin- und Herbewegung der Kolbenab schnitte (8-1, 8-2) umzusetzen;
erste und zweite Arbeitskammern (38, 39), die in den Zylin derbohrungen (2a, 3a) mittels der jeweiligen Kolbenabschnit ten (8-1, 8-2) ausgebildet sind;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Einlaßanschluß (24) zur Aufnahme einer in der ersten und der zweiten Ar beitskammer (38, 29) einer Komprimierung zu unterziehenden Flüssigkeit, wobei der Einlaßanschluß (24) mit der Taumel scheibenkammer (38a) in Verbindung steht, und;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Auslaßanschluß (40), der die komprimierte Flüssigkeit abgibt, nachdem sie der Komprimierung in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) unterzogen worden ist;
eine Anordnung der Drehwelle (5) und der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) derart, daß die Axialkraft an der Drehwelle (5) in folge der Differenz zwischen dem Druck in der Taumelscheiben kammer (38a) und dem Außenluftdruck außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3, 4) infolge der Kräfte im wesentlichen aufgehoben ist, die im Kolben (8) infolge des Drucks in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) entstehen.
2. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 1, wobei derjenige
Kolbenabschnitt (8-2), der diejenige (38) der ersten und
zweiten Arbeitskammern (38, 39) bildet, die der äußeren Dreh
bewegungsquelle benachbart angeordnet ist, in der Richtung
quer zur Achse des Kolbens (8) einen Querschnitt aufweist,
der größer ist als der desjenigen Kolbenabschnitts (8-1), der
die andere (39) der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38,
39) bildet, die in einem Abstand von der äußeren Drehbewe
gungsquelle angeordnet ist.
3. Taumelscheiben-Kompressor umfassend:
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4);
eine Drehwelle (5), die zur Verbindung mit einer äußeren Drehbewegungsquelle geeignet und bestimmt und vom Gehäuse (1, 2, 3, 4) drehbar abgestützt ist;
Axiallager (11, 12) im Gehäuse (1, 4) zur Aufnahme einer Axi alkraft, die in der Drehwelle (5) entsteht;
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) zum drehbaren Halten der Axiallager (11, 12) und der Drehwelle (5), die vom Gehäuse (1, 4) abge stützt sind;
wobei das Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit Zylinderbohrungen (2a, 3a) ausgebildet ist, die sich in Axialrichtung erstrecken;
einen Doppelkopfkolben (8) mit axial beabstandeten Kolbenab schnitten (8-1, 8-2) der zur axialen Hin- und Herbewegung der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) in den jeweiligen Zylinderbohrun gen (2a, 3a) angeordnet ist;
eine im Gehäuse ausgebildete Taumelscheibenkammer (38a);
eine Taumelscheibe (6), die in der Taumelscheibenkammer (38a) angeordnet und mit der Drehwelle (5) derart fest verbunden ist, daß die Taumelscheibe (6) mit dem Kolben (8) in Berüh rung bzw. Im Eingriff steht, um die Drehbewegung der Dreh welle (5) in eine axiale Hin- und Herbewegung der Kolbenab schnitte (8-1, 8-2) umzusetzen;
erste und zweite Arbeitskammern (38, 39), die in den Zylin derbohrungen (2a, 3a) mittels der jeweiligen Kolbenabschnit ten (8-1, 8-2) ausgebildet sind;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Einlaßanschluß (24) zur Aufnahme einer in der ersten und der zweiten Ar beitskammer (38, 29) einer Komprimierung zu unterziehenden Flüssigkeit, wobei der Einlaßanschluß (24) mit der Taumel scheibenkammer (38a) in Verbindung steht, und;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Auslaßanschluß (40), der die komprimierte Flüssigkeit abgibt, nachdem sie der Komprimierung in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) unterzogen worden ist;
wobei die ersten Arbeitskammern (39) mit einem Abstand von der äußeren Drehbewegungsquelle angeordnet sind, während die zweiten Arbeitskammer (38) in der Nähe der äußeren Drehbewe gungsquelle angeordnet sind;
wobei die ersten Arbeitskammern (39) zur Komprimierung des Mediums am Einlaßanschluß (24) auf einen mittleren Druck vorgesehen sind;
wobei die zweiten Arbeitskammern (38) zur Komprimierung des Mediums in der ersten Arbeitskammer (39) auf einen Auslaß druck am Auslaßanschluß (40) vorgesehen sind;
eine Anordnung der Drehwelle (5) und der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) derart, daß die Axialkraft an der Drehwelle (5) in folge der Differenz zwischen dem Druck in der Taumelscheiben kammer (38a) und dem Außenluftdruck außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3, 4) infolge der Kräfte im wesentlichen aufgehoben ist, die im Kolben (8) infolge des Drucks in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) entstehen.
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4);
eine Drehwelle (5), die zur Verbindung mit einer äußeren Drehbewegungsquelle geeignet und bestimmt und vom Gehäuse (1, 2, 3, 4) drehbar abgestützt ist;
Axiallager (11, 12) im Gehäuse (1, 4) zur Aufnahme einer Axi alkraft, die in der Drehwelle (5) entsteht;
ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) zum drehbaren Halten der Axiallager (11, 12) und der Drehwelle (5), die vom Gehäuse (1, 4) abge stützt sind;
wobei das Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit Zylinderbohrungen (2a, 3a) ausgebildet ist, die sich in Axialrichtung erstrecken;
einen Doppelkopfkolben (8) mit axial beabstandeten Kolbenab schnitten (8-1, 8-2) der zur axialen Hin- und Herbewegung der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) in den jeweiligen Zylinderbohrun gen (2a, 3a) angeordnet ist;
eine im Gehäuse ausgebildete Taumelscheibenkammer (38a);
eine Taumelscheibe (6), die in der Taumelscheibenkammer (38a) angeordnet und mit der Drehwelle (5) derart fest verbunden ist, daß die Taumelscheibe (6) mit dem Kolben (8) in Berüh rung bzw. Im Eingriff steht, um die Drehbewegung der Dreh welle (5) in eine axiale Hin- und Herbewegung der Kolbenab schnitte (8-1, 8-2) umzusetzen;
erste und zweite Arbeitskammern (38, 39), die in den Zylin derbohrungen (2a, 3a) mittels der jeweiligen Kolbenabschnit ten (8-1, 8-2) ausgebildet sind;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Einlaßanschluß (24) zur Aufnahme einer in der ersten und der zweiten Ar beitskammer (38, 29) einer Komprimierung zu unterziehenden Flüssigkeit, wobei der Einlaßanschluß (24) mit der Taumel scheibenkammer (38a) in Verbindung steht, und;
einen im Gehäuse (1, 2, 3, 4) ausgebildeten Auslaßanschluß (40), der die komprimierte Flüssigkeit abgibt, nachdem sie der Komprimierung in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) unterzogen worden ist;
wobei die ersten Arbeitskammern (39) mit einem Abstand von der äußeren Drehbewegungsquelle angeordnet sind, während die zweiten Arbeitskammer (38) in der Nähe der äußeren Drehbewe gungsquelle angeordnet sind;
wobei die ersten Arbeitskammern (39) zur Komprimierung des Mediums am Einlaßanschluß (24) auf einen mittleren Druck vorgesehen sind;
wobei die zweiten Arbeitskammern (38) zur Komprimierung des Mediums in der ersten Arbeitskammer (39) auf einen Auslaß druck am Auslaßanschluß (40) vorgesehen sind;
eine Anordnung der Drehwelle (5) und der Kolbenabschnitte (8-1, 8-2) derart, daß die Axialkraft an der Drehwelle (5) in folge der Differenz zwischen dem Druck in der Taumelscheiben kammer (38a) und dem Außenluftdruck außerhalb des Gehäuses (1, 2, 3, 4) infolge der Kräfte im wesentlichen aufgehoben ist, die im Kolben (8) infolge des Drucks in der ersten und der zweiten Arbeitskammer (38, 39) entstehen.
4. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 3, bei der der
Kolbenabschnitt (8-2), der eine der zweiten Arbeitskammern
(38) bildet, in Richtung quer zur der Achse des Kolbens (8)
einen Querschnitt aufweist, der kleiner als der des Kolbenab
schnitts (8-1) ist, der die erste Arbeitskammer (39) bildet.
5. Taumelscheiben-Kompressor nach Anspruch 3, wobei das Ge
häuse (1, 2, 3, 4) mit einem Verbindungskanal (33) zum Ein
führen des in den ersten Arbeitskammern (34) verdichteten
Fluids in die zweiten Arbeitskammern (38) ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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ID=26568379
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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