DE2854049A1 - Taumelscheibenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenverdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Verdichter ist in der US-PS 38 61 829 beschrieben. Bei ihm ist die Schrägscheibe um die Achse der Antriebswelle verkippbar, um so die Größe des Kolbenhubs abändern zu können. In der US-PS 38 61 829 erfolgt die Änderung der Neigung der Schrägscheibe bezüglich der Achse der Antriebswelle in Abhängigkeit vom Druck im Kurbelgehäuse, der seinerseits in gewünschter Weise eingestellt wird. Die Schrägscheibe ist an einem Punkt schwenkbar gelagert, welcher von der Achse der Antriebswelle versetzt ist, und auf diese Weise wird erreicht, daß bei der minimalen Fördervolumen zugeordneten Stellung der Schrägscheibe im wesentlichen ein Totraum Null erhalten wird.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Taumelscheibenverdichter mit einstellbarem Fördervolumen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß sowohl der Aufbau des Verdichters •selbst einfacher ist als auch die Steuerung vereinfacht ist.

Bei dem bekannten Verdichter ist die Schrägscheibe so verschwenkbar gelagert, daß sie aus einer Stellung, in der sie senkrecht auf der Achse der Antriebswelle steht (diese Stellung entspricht dem Hub Null), in eine andere Stellung bewegbar ist, in der die Schrägscheibe einen beachtlichen Winkel zu dieser Normalebene aufweist (Stellung maximalen Hubs). Bei dem bekannten Verdichter erfolgt die Steuerung des Hubes durch den im Inneren des Kurbelgehäuses herrschenden Druck. Im Kurbelgehäuse baut sich normalerweise ein Druck auf, was darauf zurückzuführen ist, daß gasförmiges Strömungsmittel

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an den Kolben vorbeileckt. Die Stellung der Schrägscheibe hängt von der Resultierenden der auf sie einwirkenden Kräfte ab. Ein erster Satz von Kräften ist auf den im Kurbelgehäuse herrschenden Druck zurückzuführen, mit welchem die Unterseite eines jeden der Kolben beaufschlagt ist. Durch einfache Änderung des Druckes im Kurbelgehäuse läßt sich jede Zwischenstellung der Schrägscheibe zwischen der Stellung maximalen Hubes und der Stellung mit Hub Null erreichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Taumelscheibenverdichter ist die Schrägscheibe von einer drehbaren Antriebsplatte getragen, die ihrerseits auf einem verschiebbaren Stift gelagert ist, welcher sich durch die Antriebswelle hindurcherstreckt. Dieser Stift bewegt sich in einem Schlitz nach vorne und hinten, und damit wird erreicht, daß die gesamte Schrägscheibe und die gesamte Antriebsplatte auf den Zylinderblock zu und von diesem weg bewegt werden. Auf diese Weise wird dann auch die Größe des Kolbenhubes geändert. Die Antriebsplatte hat ein Nockenfolgeteil, welches mit einer Nockenfläche zusammenarbeitet und so sicherstellt, daß für alle eingestellten Größen der Verdrängung eine unveränderliche obere Totlage der Kolben erhalten wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Taumelscheibenverdichter;

Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch den Verdichter von Fig. 1 längs der Linie 2-2;

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Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Verdichters längs

der Linie 3-3 von Fig. 1; und Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil des Verdichters längs

der Linie 4-4 von Fig. 1 .

In Fig. 1 ist ein Taumelscheibenverdichter gezeigt, welcher ein topfförmiges Gehäuse 10 aufweist. Letzteres hat ein offenes Ende 12, das abgesehen von weiter unten genauer beschriebenen Kanälen zum Abgeben von Schmiermittel durch eine Ventilplatte 14 und einen Stirndeckel 16 verschlossen ist. Das gegenüberliegende, in Fig. 1 rechts gelegene Ende des Gehäuses 10 weist eine durchgehende Bohrung 18 und einen in axialer Richtung verlaufenden Vorsprung 20 auf. Im letzteren ist eine Dichtpackung 22 angeordnet, an welcher eine Dichtplatte 23 befestigt ist. Das Gehäuse 10 umgibt somit ein Strömungsmitteldicht verschlossenes Volumen, das nachstehend als Kurbelraum 11 bezeichnet wird.

Durch die Dichtplatte 23 erstreckt sich eine Antriebswelle 24 hindurch, mit welcher eine Riemenscheibe 25 verbunden ist. Der Antrieb des Verdichters kann aber auch direkt auf die Antriebswelle 24 erfolgen. Bei Verwendung in Kraftfahrzeugen wird der Verdichter normalerweise durch einen Keilriemen mit V-förmigem Querschnitt angetrieben, der über die Riemenscheibe 25 und eine nicht gezeigte treibende Riemenscheibe im Motorraum des Kraftfahrzeuges läuft, welche zum Antreiben eines Hilfsaggregates dient. Wie schon angedeutet, ist es für gewissene Anwendungen vorteilhafter, die Antriebswelle 24 direkt anzutreiben, wobei eine Kupplung vorgesehen sein kann oder auch nicht.

An ihrem in Fig. 1 links .gelegenen Ende ist die Antriebswelle 24

in einem Radiallager 26 und einem Drucklager 28 gelagert. Am rechtsgelegenen Ende der Antriebswelle 24 ist eine Stützplatte 30 befestigt, welche zusammen mit der Antriebswelle 24 umläuft und ihrerseits in einem Radiallager 32 gelagert ist und durch ein Drucklager 34 abgestützt ist.

Über einen großen Teil ihrer Längserstreckung ist die Antriebswelle 24 mit einer in axialer Richtung verlaufenden Bohrung 36 versehen. Innerhalb der Bohrung 36 ist ein zylindrischer Gleitkopf 38 angeordnet, durch welchen sich ein transversaler Stift 40 hindurcherstreckt. Die einander gegenüberliegenden Enden des transversalen Stiftes 40 stehen nach außen durch zwei Schlitze 41 und 42 über, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden der Antriebswelle 24 ausgebildet sind. Der transversale Stift 40 trägt eine als Nockenplatte ausgebildete Antriebsplatte 44, die mit zwei nach vorne verlaufenden Ohren 46 versehen ist. In den letzteres ist der transversale Stift 40 festgelegt. Die Antriebsplatte 44 hat ferner einen nach oben verlaufenden Plattenabschnitt 48, der zwei Nockenfolgeteile darstellende Rollen 50 trägt. Die beiden Rollen 50 sind von einem Stift 52 getragen, welcher sich durch Öffnungen in einer Mehrzahl von Ansätzen 54 hindurcherstreckt· Die Ansätze 54 stehen nach hinten von der Rückseite der Antriebsplatte 44 über. Diese Anordnung ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Auf einem Abschnitt der Vorderseite der Stützplatte 30 ist durch spanendes Bearbeiten eine Nockenfläche 56 erzeugt worden. Die Rollen 50 werden durch Federn 58 in Anlage an der Nockenfläche 56 gehalten, die ihrerseits an einem Stift 60 festgelegt sind. Der Stift 60 sitzt seinerseits in der Stützplatte 30. Das Arbeiten des durch die Nockenfläche 56 und die Nockenfolgeglieder darstellenden Rollen 50 gebilde-

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ten Nockentriebes wird weiter unten noch genauer beschrieben.

Die Antriebsplatte 44 lagert mittels dreier Lagersätze eine Schrägscheibe 64: ein vorderes Drucklager 66, ein Radiallager 68 und ein hinteres Drucklager 70. Die Schrägscheibe 64 hat eine Mehrzahl von Lagerpfannen 72, in welchen jeweils das als Gelenkkopf 73 ausgebildete eine Ende einer Kolbenstange 74 Aufnahme findet. Die gegenüberliegenden Enden der Kolbenstangen sind ebenfalls als Gelenkköpfe ausgebildet und finden in ähnlichen Lagerpfannen 76 Aufnahme, die in der Rückseite der Kolben 80 ausgebildet sind. Die Schrägscheibe 6 4 ist durch ein kardanisches Gelenk gegen Drehung gesichert. Zu diesem Gelenk gehört ein Stift 82, der in einem Kugelgelenk 83 befestigt ist. Letzteres ist seinerseits vom einen Ende eines Arms getragen. Das gegenüberliegende Ende des Armes 84 ist von einem Zapfen 86 getragen, dessen Achse senkrecht auf der Achse des Stiftes 82 steht. Der Zapfen 86 ist mit einer Verlängerung 88 eines Zylinderblockes 90 verbunden.

Der vordere Abschnitt der Antriebsplatte 44 trägt einen Auswuchtring 62, durch welchen die Drehkräfte so gut wie möglich auf die Drehachse der Antriebswelle zentriert werden. Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind Antriebsplatte 44 und Auswuchtring 62 durch Maschinenschrauben 63 miteinander verbunden. Die Antriebsplatte 44 besteht in Wirklichkeit aus zwei Teilen 65 und 67, die ebenfalls durch die Maschinensehrauben 63 zusammengehalten werden. Die Schrägscheibe 64 besteht aus Teilen 69 und 71, welche durch Maschinensehrauben 73' zusammengehalten werden.

Der Zylinderblock 90 ist in das weite Ende des Gehäuses 10 einge-

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paßt, und in ihm ist eine Mehrzahl von Zylindern 9 2 ausgebildet, in welchen die Kolben 80 hin- und herbewegbar sind. Der zentrale Abschnitt des Zylinderblockes 90 weist eine Gegenbohrung 9 4 auf, in welcher das links gelegene Ende der Antriebswelle 24 Aufnahme findet. Der zentrale Abschnitt des Zylinderblockes 90 hat ferner eine Bohrung 96, die mit der Gegenbohrung 9 4 in Verbindung steht und einen Schmiermittel-Durchsatzregler 9 8 aufnimmt, der weiter unten noch genauer beschrieben wird.

Die Ventilplatte 14 ist auf das weite Ende des Gehäuses 10 und die obenliegende Stirnfläche des Zylinderblockes 90 aufgesetzt. Sie hat Einlaßöffnungen 100 und Auslaßöffnungen 102, welche durch in der Zeichnung nicht wiedergegebene Ventilkörper verschließbar sind. Der Stirndeckel 16 begrenzt eine Auslaßkammer 104, welche mit den Auslaßöffnungen 102 in Verbindung steht, sowie eine mittig angeordnete Einlaßkammer 106, welche mit den über den Kolben 80 liegenden Arbeitsräumen 15 über die Einlaßöffnungen 100 in Verbindung steht.

Dadurch, daß man den im Kurbelraum 11 herrschenden Druck ändert, läßt sich auch die Stellung der Schrägscheibe 6 4 ändern und zwischen der Stellung maximalen Kolbenhubes und der Stellung mit Kolbenhub Null in jede gewünschte Zwischenstellung. Die Einrichtung zur Steuerung des Druckes im Kurbelraum 11, die in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist, kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Nur beispielsweise sei auf die Einrichtung nach der US-PS 61 829 verwiesen. Einzelheiten der Drucksteuerung im Kurbelraum stellen keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.

Die Schrägscheibe 64 und die ihr zugeordnete Antriebsplatte 44 sind

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durch eine Feder 108 in die Stellung maximalen Hubes (maximale Auslenkung aus der vertikalen Stellung) vorgespannt. Die unter Druck stehende Feder 108 drückt den Gleitkopf 3 8 in Fig. 1 nach rechts. Wächst der Druck im Kurbelraum 11, so drücken die auf die Rückseite der Kolben 80 einwirkenden Kräfte die Schrägscheibe 64 in eine der Vertikalen näherkommende Stellung, wobei der Schwenkpunkt nach links gleitet, wenn die Rollen 50 auf der Nockenfläche 56 laufen. Hierdurch wird natürlich der Kolbenhub und damit das Fördervolumen verkleinert.

Das Schmieren des Verdichters erfolgt durch einen Kreislauf, in welchen der Durchsatzregler 98 geschaltet ist. Das von dem abgegebenen Gas abgetrennte Öl wird in einem Sumpf 110 des Stirndeckels 16 gesammelt. Da sich dieses Öl unter dem Förderdruck des verdichteten Gases befindet, strömt es durch einen Kanal 112 in einen Kanal 114, welcher im Stirndeckel 16 und der Ventilplatte 14 ausgebildet ist. Der Durchsatzregler 9 8 besteht aus zwei Teilen: einem stationären Reglerteil 116, in welchem ein schräg zur Achse der Antriebswelle geneigter Kanal 118 ausgebildet ist, und ein umlaufendes Reglerteil 120, welches einen L-förmigen Kanal 122 aufweist. Die beiden Kanäle 118 und 122 stehen während jedes Umlaufes der Antriebswelle 24 über einen kleinen Winkel miteinander in Verbindung,, und innerhalb dieser Zeit strömt eine kleine Ölmenge in die Bohrung 36, von wo aus sie auf die verschiedenen bewegten Teile des Verdichters verteilt wird. Durch eine Feder 124 wird das stationäre Reglerteil 116 in Anlage an dem umlaufenden Reglerteil gehalten.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   .j Taumelscheibenverdichter mit einer Mehrzahl von Arbeitsräumen zum Verdichten von Gas, in welchen jeweils ein Kolben verschiebbar ist und welche mit Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen in Verbindung stehen; mit einer Antriebswelle; mit einer von der Antriebswelle angetriebenen Nooke; mit einer durch die Nocke auf einer Nutationsbahn um die Achse der Antriebswelle bewegten Schrägscheibe; und mit Verbindungskörpern, welche zwischen der Schrägscheibe und den einzelnen Kolben angeordnet sind und den Kolben eine hin- und hergehende Bewegung erteilen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40) zum verschwenkbaren Lagern von Schrägscheibe (6 4) und Nocke (44) bezüglich der Achse der Antriebswelle (24), wobei der Schwenkpunkt bei einem Punkt längs der Achse der Antriebswelle (24) liegt; und durch ein der Nocke (44) zugeordnetes Nockenfolgeglied (50) und eine in axialer Richtung feststehende Nockenfläche (56) , welche zusammen mit dem Nockenfolgeglied (50) dazu dient, den Schwenkpunkt der Schrägscheibe (6 4) in Längsrichtung der Achse der Antriebswelle (24) zu verlagern und so den Hub zu verändern.

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   OftlGINAt INSPECTED
2. 2. Verdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (108),durch welche die Schrägscheibe (64) in Richtung maximalen Hubs vorgespannt ist.
3. 3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kurbelgehäuse (11) geschlossen ausgebildet ist und der in ihm aufgebaute Strömungsmitteldruck die Unterseite eines jeden der Kolben (80) entgegen dem Reaktionsdruck des in den Arbeitsräumen (15) verdichteten Gases beaufschlagt.
4. 4. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (24) mit einer in axialer Richtung verlaufenden Bohrung (36) und zwei einander gegenüberliegenden gestreckten Öffnungen (41,42) versehen ist, daß in der axialen Bohrung (36) ein Gleitkopf (38) angeordnet ist, daß sich ein transversaler Stift durch den Gleitkopf (38) und die einander gegenüberliegenden Öffnungen (41,42) hindurcherstreckt und daß die Nocke (44) schwenkbar von den Enden des transversalen Stiftes (40) getragen ist.
5. 5. Verdichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (58), durch welche das Nockenfolgeglied (50) in Anlage an die Nockenfläche (56) vorgespannt ist.
6. 6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Nockenfläche (56) so gewählt ist, daß man unabhängig von der Größe des Hubes der Kolben eine vorgegebene obere Endstellung der Kolben (80) erhält.

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