DE4016865A1 - Fluegelzellenverdichter mit verstellbarer leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung, bei dem zur Leistungsverstellung der Verdichtungsbeginn änderbar ist, insbesondere einen solchen Flügelzellenverdichter, bei dem kein Rattern der Flügel und gleichzeitig kein übermäßiger Verschleiß in den Flügelvorderenden auftritt.

Um Rattern der Flügel aufgrund von ungenügendem sie beauf­ schlagenden Flügelgegendruck zu verhindern und gleichzeitig einen Verschleiß in den Vorderenden der Flügel aufgrund von zu hohem Flügelgegendruck zu vermeiden, wurde bereits ein Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung vorge­ schlagen (eigene vorläufige JP-GM-Veröffentlichung (Kokai) Nr. 1-1 41 391), bei dem in einer Endfläche eines einem Rotor gegenüberstehenden Seitenblocks eine mittige Ringnut ausgebildet ist, die mit jeweils einer Flügelgegendruck­ kammer im Rotor in Verbindung bringbar ist, um aus dem Ver­ dichtungsdruck Pd erzeugten Druck durch diese Nut in jede Flügelgegendruckkammer einzuführen, während sich der zuge­ hörige Flügel beim Verdichtungshub aus einer Saughubstart­ lage in eine Zwischenlage bewegt. Ölförderbohrungen sind in dem gleichen Seitenblock gebildet und mit jeder Flügelge­ gendruckkammer verbindbar, um Öl unter einem Druck, der aus dem Verdichtungsdruck Pd abgeleitet und höher als der Druck aus der Ringnut ist, in jede Flügelgegendruckkammer einzu­ leiten und eine Verringerung des Flügelgegendrucks Pk zu vermeiden, wenn die Flügelgegendruckkammer außer Verbindung mit der Ringnut gebracht wird und bis der Förderhub beendet ist.

Bei diesem vorgeschlagenen Verdichter wird das Öl aus den Ölförderbohrungen in die Flügelgegendruckkammer unter dem gleichen Druck eingeführt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob sich der Verdichter im Teil- oder im Volleistungsbetrieb befindet, nachdem die Flügelgegendruckkammern außer Ver­ bindung mit der Ringnut gebracht sind und bevor der Aus­ laßhub beendet ist.

Wenn jedoch bei einem solchen Flügelzellenverdichter der Verdichter in den Teilleistungsbetrieb gebracht wird, in dem der Verdichtungsdruck Pd niedrig ist, so daß die Lei­ stung den Minimalwert annimmt (Fig. 8), fällt der Flügel­ gegendruck Pk stark ab und führt zu Rattern der Flügel. Der Grund für den starken Abfall des Flügelgegendrucks Pk ist folgender: Auf einen weiteren Seitenblock, der auf der dem einen Seitenblock entgegengesetzten Seite des Rotors ange­ ordnet ist, wirkt an einer vom Rotor fernen Endfläche stän­ dig der Saugdruck Ps. Wenn der Verdichter daher im Teil­ leistungsbetrieb läuft, in dem der Verdichtungsdruck Pd niedrig ist, wird der Rotor vom andereren Seitenblock in Richtung zum einen Seitenblock beaufschlagt. Dadurch wird der Spielraum zwischen dem einen Seitenblock und dem Rotor kleiner, so daß das Öl in verminderter Menge aus den Öl­ förderbohrungen in die Flügelgegendruckkammern eingeführt wird, was in einem starken Abfall des Flügelgegendrucks Pk resultiert.

Eine Möglichkeit, einen derart starken Abfall des Flügel­ gegendrucks Pk zu verhindern, besteht darin, den Öffnungs­ querschnitt der Ölförderbohrungen zu vergrößern, um dadurch die zu fördernde Ölmenge zu erhöhen. Wenn jedoch der Rotor in Richtung zum einen Seitenblock beaufschlagt ist, kann bei diesem Verfahren die tatsächliche Ölmenge trotz der größeren Ölförderbohrungen nicht in gewünschtem Maß erhöht werden. Wenn bei vergrößertem Öffnungsquerschnitt der Öl­ förderbohrungen der Rotor in Richtung zum anderen Seiten­ block beaufschlagt ist, wird der Flügelgegendruck extrem hoch, was zu einem Verschleiß in den Flügelspitzen sowie zu erhöhter Leistungsanforderung zum Antreiben des Verdichters führt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Flügel­ zellenverdichters mit verstellbarer Leistung, der den Flü­ gelgegendruck auf einem geeigneten Pegel halten kann, um einerseits Rattern der Flügel im Teilleistungsbetrieb zu verhindern und andererseits einen Verschleiß in den Flügel­ spitzen während des Volleistungsbetriebs zu vermeiden.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird durch die Erfindung ein Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung ange­ geben mit einem Zylinder, einem darin drehbar aufgenommenen Rotor, einer Vielzahl von Flügeln, die in im Rotor gebil­ deten entsprechenden Flügelschlitzen aufgenommen sind, in den Flügelschlitzen jeweils durch die Flügel definierten Flügelgegendruckkammern, einer Hochdruckzone, in der vom Verdichter ein Hochdruck erzeugt wird, und einem Stellele­ ment, das im Zylinder drehbar angeordnet ist, um den Ver­ dichtungsbeginn und damit die Leistung des Verdichters zu verstellen.

Dieser Verdichter ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch Gegendruckausgleichsbohrungen, die das Stellelement durchsetzen und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehen, wobei die Gegendruckausgleichsbohrungen mit jeder der Flü­ gelgegendruckkammern in Verbindung bringbar sind, um den Hochdruck in der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruck­ kammer einzuleiten, wenn sich das Stellelement in einer ersten Stellung befindet, in der der Verdichtungsbeginn spätverstellt ist, und von jeder Flügelgegendruckkammer trennbar sind, um die Einführung des Hochdrucks aus der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruckkammer zu blockieren, wenn sich das Stellelement in einer zweiten Stellung befin­ det, in der der Verdichtungsbeginn frühverstellt ist.

In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist dabei vorge­ sehen, daß ein Ende der Gegendruckausgleichsbohrungen in eine dem Rotor gegenüberstehende Endfläche des Stellele­ ments mündet und dieses eine Ende der Gegendruckausgleichs­ bohrungen sich in einer radial inneren Lage relativ zu den Flügeln befindet und mit den Flügelgegendruckkammern kom­ muniziert, wenn sich das Stellelement in der ersten Stel­ lung befindet, und sich in einer radial äußeren Lage rela­ tiv zu den Flügeln befindet und von den Flügelgegendruck­ kammern trennbar ist, wenn sich das Stellelement in der zweiten Stellung befindet.

In spezieller Weiterbildung der Erfindung ist ferner vor­ gesehen, daß die Gegendruckausgleichsbohrungen einen im Zylinder gebildeten und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehenden Kanal und eine im Stellelement gebildete Bohrung, die mit den Flügelgegendruckkammern in Verbindung steht, umfassen, wobei die Bohrung so angeordnet ist, daß sie mit dem Kanal kommuniziert, wenn sich das Stellelement in der ersten Stellung befindet, und von dem Kanal getrennt ist, wenn sich das Stellelement in der zweiten Stellung befin­ det.

Dabei kann der Kanal einen Drosselkanal umfassen.

Der Verdichter hat ferner einen ersten und einen zweiten Seitenblock, die Teil des Zylinders sind, und eine Ringnut, die in einer dem Rotor gegenüberstehenden Endfläche des ersten Seitenblocks gebildet ist und wenigstens einen er­ weiterten Abschnitt zur Verbindung mit jeder Flügelgegen­ druckkammer hat, so daß Hochdruck in jede Flügelgegendruck­ kammer einleitbar ist, während ein jeweils zugeordneter Flügel sich während eines Verdichtungshubs aus einer Saug­ hubstartlage in eine Zwischenlage bewegt, wobei die Gegen­ druckausgleichsbohrungen in dem zweiten Seitenblock ange­ ordnet sind.

Ferner hat der Verdichter wenigstens eine Ölförderbohrung, die in dem ersten Seitenblock gebildet ist und deren eines Ende in die eine Endfläche des ersten Seitenblocks an einer anderen Stelle als die Ringnut mündet, um Hochdruck in jede Flügelgegendruckkammer einzuleiten, nachdem der erweiterte Abschnitt der Ringnut von der jeweiligen Flügelgegendruck­ kammer getrennt ist und bis der jeweils zugehörige Flügel einen Auslaßhub beendet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellen­ verdichter mit verstellbarer Leistung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 2 einen Querschnitt II-II nach Fig. 1, wobei der Verdichter im Volleistungsbetrieb arbeitet;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, wobei der Verdichter im Teilleistungsbetrieb arbei­ tet;

Fig. 4 eine Endansicht eines vorderen Seitenblocks, entlang dem Pfeil IV-IV nach Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht eines hinteren Seitenblocks und eines darin befind­ lichen Stellelements;

Fig. 6 einen Querschnitt VI-VI nach Fig. 1;

Fig. 7a und 7b Erläuterungen der Lagebeziehung zwischen einer Flügelgegendruck-Einführöffnung und einem Flügel;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verdichtungsdruck, der Drehzahl und dem Flü­ gelgegendruck des Verdichters zeigt;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel des Flügelzellenverdichters mit verstellbarer Leistung;

Fig. 10 eine Perspektivansicht eines Stellelements des Verdichters von Fig. 9;

Fig. 11 einen Querschnitt XI-XI nach Fig. 9, wobei der Verdichter im Volleistungsbetrieb arbeitet; und

Fig. 12 einen der Fig. 11 ähnlichen Querschnitt, wobei der Verdichter im Teilleistungsbetrieb arbeitet.

Die Fig. 1-7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des Flügelzellenverdichters mit verstellbarer Leistung. Nach den Fig. 1 und 2 hat der Verdichter einen von einem Nocken­ ring 1 gebildeten Zylinder mit einer Innenumfangs-Nocken­ fläche 1 a mit allgemein elliptischem Querschnitt sowie einen vorderen Seitenblock 3 und einen hinteren Seitenblock 4, die offene entgegengesetzte Enden des Nockenrings 1 ab­ schließen, einen im Zylinder drehbar aufgenommenen zylind­ rischen Rotor 2, einen vorderen Kopf 5 und einen hinteren Kopf 6, die an äußeren Enden der jeweiligen vorderen und hinteren Seitenblöcke 3 und 4 befestigt sind, und eine Antriebswelle 7, auf der der Rotor 2 befestigt ist. Die Antriebswelle 7 ist in zwei Radiallagern 8 und 9, die in den jeweiligen Seitenblöcken 3 und 4 vorgesehen sind, dreh­ bar gelagert.

In einer oberen Wand des vorderen Kopfs 5 ist eine Förder­ bohrung 5 a gebildet, durch die ein Kältemitteldampf als Wärmemedium zu fördern ist, während in einer oberen Wand des hinteren Kopfs 6 eine Saugbohrung 6 a gebildet ist, durch die der Kältemitteldampf in den Verdichter angesaugt wird. Die Förderbohrung 5 a und die Saugbohrung 6 a stehen jeweils mit einer vom vorderen Kopf 5 und vom vorderen Seitenblock 3 definierten Förderdruckkammer 10 bzw. einer vom hinteren Kopf 6 und vom hinteren Seitenblock 4 defi­ nierten Saugkammer 11 in Verbindung.

Nach Fig. 2 ist ein Paar von Verdichtungskammern 12 an diametral entgegengesetzten Stellen zwischen der Innenum­ fangs-Nockenfläche 1 a des Nockenrings 1, einer Außenum­ fangsfläche des Rotors 2 und der nockenringseitigen End­ fläche des vorderen Seitenblocks 3 sowie einer Endfläche eines nockenringseitigen Stellelements 27 gebildet.

In der Außenumfangsfläche des Rotors 2 ist eine Vielzahl (fünf beim gezeigten Ausführungsbeispiel) von axial ver­ laufenden Flügelschlitzen 13 ₁-13 ₅ umfangsmäßig gleichbe­ abstandet ausgebildet, und in jedem Flügelschlitz ist radial verschiebbar ein Flügel 14 ₁-14 ₅ angeordnet.

Ein Paar von Kältemitteleinlässen 16 durchsetzt gegenüber­ liegende Seitenwände des Nockenrings 1 an diametral entge­ gengesetzten Stellen, wie Fig. 2 zeigt (dort ist nur ein Einlaß zu sehen). Die entgegengesetzten Seitenwände des Nockenrings 1 weisen zwei Auslaßventildeckel 17 auf, die jeweils integral mit einem Ventilanschlag 17 a geformt und am Nockenring 1 mit Befestigungsbolzen 18 befestigt sind. Auslaßventile 19 sind zwischen den jeweiligen Seitenwänden des Nockenrings 1 und den Ventildeckeln 17 so angeordnet, daß sie von den Ventildeckeln 17 abgestützt sind. Ein Paar von Verbindungskanälen 20, von denen einer in Fig. 2 ge­ zeigt ist, sind zwischen den jeweiligen Seitenwänden des Nockenrings 1 und den Ventildeckeln 17 definiert und stehen mit den jeweiligen Kältemittelauslaßbohrungen 16 in Ver­ bindung, wenn die zugehörigen Förderventile 19 geöffnet sind. Ein Paar von Verbindungskanälen 21, von denen einer in Fig. 4 gezeigt ist, sind im vorderen Seitenblock 3 ge­ bildet und stehen mit den jeweiligen Verbindungskanälen 20 in Verbindung.

Wenn bei dieser Anordnung die Auslaßventile 19 öffnen, um dadurch die Kältemittelauslässe 16 zu öffnen, wird verdich­ teter Kältemitteldampf in den zugehörigen Verdichtungsräu­ men 12 durch die Kältemittelförderauslässe 16, die Verbin­ dungskanäle 20, 21 und die Verdichtungsdruckkammer 10 in dieser Reihenfolge abgegeben und in einen Kältemittelkreis­ lauf (nicht gezeigt) durch die Förderbohrung 5 a gefördert.

Wie die Fig. 1 und 5 zeigen, hat der hintere Seitenblock 4 eine dem Rotor 2 zugewandte Endfläche, in der eine ring­ förmige Aussparung 26 gebildet ist. In der ringförmigen Aussparung 26 ist ein als Ringkörper ausgebildetes Stell­ element 27 so aufgenommen, daß es in entgegengesetzte Um­ fangsrichtungen um seine Achse drehbar ist. Der Außenum­ fangsrand des Stellelements 27 ist mit zwei diametral ent­ gegengesetzten gebogenen Ausschnitten 28 ausgebildet, und seine eine Seitenfläche ist integral mit einem Paar von diametral entgegengesetzten Druckaufnahmenasen 30 versehen, die in Axialrichtung abstehen und als Druckaufnahmeelemente wirken. Die Druckaufnahmeelemente 30 sind in entsprechenden Druckarbeitskammern (nicht gezeigt) im Boden der gebogenen Aussparung 26 an diametral entgegengesetzten Stellen ver­ schiebbar so aufgenommen, daß der Innenraum jeder Druck­ arbeitskammer in zwei Kammern unterteilt ist, und zwar eine Hochdruck- und eine Niederdruckkammer, die beide nicht ge­ zeigt sind. Jedes vorspringende Druckaufnahmeelement 30 hat entgegengesetzte Seitenflächen, von denen die eine mit dem Saugdruck Ps (Niederdruck) in der Niederdruckkammer beauf­ schlagt ist, während die andere mit dem Steuerdruck Pc (Hochdruck) in der Hochdruckkammer beaufschlagt ist, der aus dem vom Verdichtungsraum 12 durch einen nicht gezeigten Drosselkanal zugeführten Verdichtungsdruck Pd und dem Saug­ druck Ps aus der Saugkammer 11 gebildet ist. Der Steuer­ druck Pc wird von einer Regelventileinrichtung (nicht ge­ zeigt), z.B. der Einrichtung 32 von Fig. 9, geregelt, die den Steuerdruck Pc durch Verdünnen mit dem Saugdruck Ps so regelt, daß der Saugdruck Ps auf einen vorbestimmten Pegel gebracht wird.

Das Stellelement 27 wird von einer Torsionsschraubenfeder 31 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2 und Fig. 3 beaufschlagt, wobei diese Feder (Fig. 1) auf einer Nabe des hinteren Seitenblocks 4 so befestigt ist, daß sie in Axialrichtung durch die Saugkammer 11 verläuft und ihr eines Ende an einer vom Rotor fernen Seitenfläche des Stellelements 27 anliegt, während ihr anderes Ende an einer Endfläche der Nabe anliegt. Somit ist das Stellelement 27 aufgrund der Differenz zwischen der Summe aus Saugdruck Ps und Beauf­ schlagungskraft der Torsionsschraubenfeder 31 und dem Steu­ erdruck Pc zwischen zwei Endpositionen in entgegengesetzte Richtungen drehbar, und zwar in eine Volleistungsstellung gemäß Fig. 2, in der der Verdichtungsbeginn auf den frühe­ sten Zeitpunkt frühverstellt ist, um die maximale Förder­ menge oder Leistung des Verdichters zu erhalten, und eine Teilleistungsstellung nach Fig. 3, in der der Verdichtungs­ beginn auf den spätesten Zeitpunkt spätverstellt ist, um die kleinste Fördermenge oder Leistung zu erhalten.

Nach Fig. 1 ist in der Verdichtungsdruckkammer 10 im Boden derselben ein vorderer Ölsumpf 10 a gebildet, während im hinteren Kopf 6 ein hinterer Ölsumpf 10 b an einer Stelle unter der Saugkammer 11 und von dieser durch eine integral mit dem hinteren Kopf 6 gebildete Trennwand 11 b getrennt vorgesehen ist. Der vordere Ölsumpf 10 a und der hintere Ölsumpf 10 b stehen miteinander über Verbindungskanäle 3 a, 1 b, 4 a in Verbindung, die jeweils durch den vorderen Sei­ tenblock 3, den Nockenring 1 und den hinteren Seitenblock 4 an derem unteren Abschnitten verlaufen.

Nach den Fig. 1 und 4 hat der vordere Seitenblock 3 eine dem Rotor 2 zugewandte Endfläche, in der eine um die An­ triebswelle 7 verlaufende Ringnut 22 gebildet ist. Die Ringnut 22 ist mit jeder der Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀, die durch die jeweiligen Flügel 14 ₁-14 ₅ in den Flügelschlitzen 13 ₁-13 ₅ definiert sind, in Überdeckung bringbar. Die Ringnut 22 hat ein Paar von erweiterten Ab­ schnitten 22 a an diametral entgegengesetzten Stellen sowie ein Paar von verengten Abschnitten 22 b zwischen den erwei­ terten Abschnitten 22 a ebenfalls an diametral entgegenge­ setzten Stellen. Die erweiterten Abschnitte 22 a entsprechen hinsichtlich ihrer Umfangslage den jeweiligen Verdichtungs­ räumen 12, so daß sie jeweils mit jeder Flügelgegendruck­ kammer 13 ₁₀-13 ₅₀ in Verbindung stehen, während sich der Flügel während des Verdichtungshubs aus einer Saughubstart­ lage in eine Zwischenlage bewegt. Der Ringnut 22 wird aus den Verdichtungsräumen 12 durch Spielräume zwischen den gegenüberstehenden Endflächen des vorderen Seitenblocks 3 und des Rotors 2 verdichtetes Medium unter mittlerem Druck zwischen dem Verdichtungsdruck Pd und dem Saugdruck Ps zu­ geführt. Dann wird das Verdichtungsgas mit mittlerem Druck aus der Ringnut 22 in die Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ als Flügelgegendruck Pk zugeführt.

Zwei Paare von Ölförderbohrungen 23 sind in dem vorderen Seitenblock 3 an umfangsmäßig entgegengesetzten Stellen ausgebildet, wobei die Enden des einen Paars in die eine Endfläche des Rotors 2 an einer Stelle münden, die radial außerhalb eines der verengten Abschnitte 34 b liegt, und die Enden des anderen Paars jeweils in die eine Endfläche des Rotors 2 an einer Stelle radial außerhalb des anderen verengten Abschnitts 34 b münden. Die anderen Enden der Öl­ förderbohrungen 23 stehen mit dem vorderen Ölsumpf 10 a der Verdichtungsdruckkammer 10 durch einen Ölkanal 3 b im vor­ deren Seitenblock 3 und einen Drosselkanal 24 in Verbin­ dung. Somit kommunizieren die Ölförderbohrungen 23 mit jeder der Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀, nachdem die Flügelgegendruckkammer 13 ₁-13 ₅ außer Verbindung mit der Ringnut 22 gebracht und bis der Förderhub beendet ist. Den Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ wird Öl aus den Ölförder­ bohrungen 23 zugeführt, dessen Druck geringfügig niedriger als der Verdichtungsdruck Pd, aber höher als der mittlere Druck aus der Ringnut 22 ist.

Im vorderen Seitenblock 3 ist eine vordere Lagerkammer 3 c gebildet und nimmt das vordere Lager 8 auf. Die vordere Lagerkammer 3 c steht mit der Saugkammer 11 durch eine Radialbohrung 7 b in der Antriebswelle 7, eine Axialbohrung 7 a in der Antriebswelle 7 und einen im hinteren Seitenblock 4 gebildeten Kanal 4 d in Verbindung und ist außerdem mit einem der Verdichtungsräume 12 durch den im vorderen Sei­ tenblock 3 gebildeten Kanal 3 d verbunden. Wenn daher eine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 14 ₁-14 ₅ defi­ nierte Verdichtungskammer sich im Saughub befindet, wird ein Teil des Kältemitteldampfs in der Saugkammer 11 in die Verdichtungskammer 12 durch den Kanal 4 d, die Axialbohrung 7 a, die Radialbohrung 7 b, die vordere Lagerkammer 3 c und den Kanal 3 d in dieser Reihenfolge angesaugt, um das vor­ dere Lager 8 zu schmieren.

Im hinteren Seitenblock 4 ist eine hintere Lagerkammer 4 b gebildet und nimmt das hintere Lager 9 auf. Die hintere Lagerkammer 4 b steht mit dem hinteren Ölsumpf 10 b durch einen Kanal 4 c im hinteren Seitenblock 4 und einen Drossel­ kanal 25 in Verbindung. Somit wird im hinteren Ölsumpf 10 b befindliches Öl unter Verdichtungsdruck Pd in die hintere Lagerkammer 4 b durch den Drosselkanal 25 und den Kanal 4 c zugeführt, um das hintere Lager 9 zu schmieren.

Ein Paar von Gegendruckausgleichsbohrungen 29 sind als Gegendruckausgleichseinrichtung das Stellelement 27 an diametral entgegengesetzten Stellen durchsetzend vorge­ sehen, so daß, wenn sich das Stellelement 27 in der Teil­ leistungsstellung befindet, in der der Flügelgegendruck Pk aufgrund des verminderten Verdichtungsdrucks Pd relativ niedrig ist, die Ausgleichsbohrungen 29 jeweils mit jeder Flügelgegendruckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀ in Verbindung stehen und diesen Öl aus dem hinteren Ölsumpf 10 b zuführen zum Aus­ gleich der Verminderung des Flügelgegendrucks Pk, während in der Volleistungsstellung des Stellelements 27, in der der Flügelgegendruck Pk aufgrund des erhöhten Verdichtungs­ drucks Pd relativ hoch ist, die Ausgleichsbohrungen 29 jeweils durch Innenenden der Flügel 14 ₁-14 ₅ blockiert sind. Die Gegendruckausgleichsbohrungen 29 stehen mit dem hinte­ ren Ölsumpf 10 b durch die hintere Lagerkammer 4 b, den Kanal 4 c und den Drosselkanal 25 in Verbindung.

Nachstehend wird der Betrieb des so aufgebauten Flügel­ zellenverdichters erläutert.

Im Betrieb des Verdichters wird Kältemitteldampf aus der Saugkammer 11 in jede im Saughub befindliche Verdichtungs­ kammer, die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 14 ₁-14 ₅ definiert ist, durch den Kältemitteleinlaß 15 und den Ausschnitt 28 des Stellelements 27 zugeführt. Wenn der nachlaufende Flügel (z.B. der Flügel 14 ₂) am Vor­ derende 28 a des Ausschnitts 28 vorbeiläuft, wird die Ver­ dichtungskammer zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Flügeln 14 ₁ und 14 ₂ außer Verbindung mit dem Einlaß 15 ge­ bracht und beginnt den Verdichtungshub.

Wenn das Stellelement 27 die Volleistungsstellung entspre­ chend Fig. 2 für den Volleistungsbetrieb des Verdichters hat, wird der Saughub ausgeführt, während sich der nach­ laufende Flügel 14 ₂ aus einer Stellung a ₁ in eine Stellung a ₂ bewegt. Wenn dagegen das Stellelement 27 die Teillei­ stungsstellung nach Fig. 3 für den Teilleistungsbetrieb des Verdichters hat, wird der Saughub ausgeführt, während sich der nachlaufende Flügel 14 ₂ aus der Stellung a ₁ in eine Stellung a ₂′ bewegt. Daher wird der Verdichtungsbeginn spätverstellt, während das sich Stellelement 27 aus der Volleistungsstellung in die Teilleistungsstellung dreht, wodurch die Fördermenge bzw. die Verdichterleistung kon­ tinuierlich vermindert wird.

Bei umlaufendem Rotor 2 wird jeder Flügel 14 ₁-14 ₅ von einer Fliehkraft und von dem Flügelgegendruck Pk innerhalb der Flügelgegendruckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀, der aus den erweiterten Abschnitten 22 a der Ringnut 22 eingeführt wird, beauf­ schlagt, so daß die Spitze des Flügels 14 ₁-14 ₅ in Gleit­ kontakt mit der Innenumfangsfläche 1 a des Nockenrings 1 gehalten wird.

Wenn die Flügelgegendruckkammer (z.B. die Kammer 13 ₁₀) jeweils außer Verbindung mit dem erweiterten Abschnitt 22 a der Ringnut 22 gebracht wird und dann mit den Ölförderboh­ rungen 23 kommuniziert, wird unter dem Verdichtungsdruck Pd stehendes Öl im vorderen Ölsumpf 10 a in die Flügelgegen­ druckkammer 13 ₁₀ durch den Drosselkanal 24, den Ölkanal 3 b und die Ölförderbohrung 23 in dieser Reihenfolge eingelei­ tet, wodurch der Flügelgegendruck Pk innerhalb der Flügel­ gegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ erhöht wird. Daher werden die Flügel 14 ₁-14 ₅ in kraftschlüssigem Kontakt mit der Innen­ umfangsfläche 1 a des Nockenrings 1 gehalten, und zwar durch den erhöhten Flügelgegendruck Pk in Verbindung mit der sie beaufschlagenden Fliehkraft.

Wenn der Verdichter in den Teilleistungsbetrieb gebracht wird, wird jede Gegendruckausgleichsbohrung 29 in eine relativ zum Flügel radial innen liegende Stellung gebracht, wie in Fig. 7(a) gezeigt ist, während das Stellelement 27 in die Teilleistungsstellung gedreht wird, in der die Ge­ gendruckausgleichsbohrung 29 mit der Flügelgegendruckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀ in Verbindung steht, so daß im hinteren Ölsumpf 10 b befindliches Öl durch den Drosselkanal 25, den Ölkanal 4 c, die hintere Lagerkammer 4 b und die Gegendruckaus­ gleichsbohrung 29 in die Flügelgegendruckkammer gelangt. Während des Teilleistungsbetriebs wird also Öl in die Flü­ gelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ aus dem Ausgleichsbohrungen 29 eingeleitet, so daß der Flügelgegendruck Pk auf einem erforderlichen hohen Pegel gehalten wird, wie in Fig. 8 durch die Strichlinie gezeigt ist, die dem Verdichtungs­ druck Pd = 8 kg/cm² entspricht, so daß ein Rattern der Flügel 14 ₁-14 ₅ selbst dann vermieden wird, wenn der Rotor 2 in Richtung zum vorderen Seitenblock 3 beaufschlagt ist und den Ölstrom durch den Zwischenraum zwischen den gegenüber­ stehenden Endflächen des Rotors 2 und des vorderen Seiten­ blocks 3 während des Teilleistungsbetriebs blockiert.

Wenn dagegen, wie Fig. 7(b) zeigt, der Verdichter im Voll­ leistungsbetrieb arbeitet, wobei das Stellelement 27 die Volleistungsstellung einnimmt, liegt die Gegendruckaus­ gleichsbohrung 29 relativ zu dem Flügel 14 ₁ in einer radial äußeren Lage und wird dementsprechend vom Flügel 14 ₁ blockiert, so daß Öl aus dem hinteren Ölsumpf 10 b nicht in die Flügelgegendruckkammern eingeführt werden kann. Infol­ gedessen werden die Flügel 14 ₁-14 ₅ nicht mit einem über­ mäßig hohen Gegendruck Pk und damit einer extrem hohen Druckkraft gegen die Innenumfangsfläche 1 a des Nockenrings 1 beaufschlagt, wodurch ein starker Verschleiß der Vorder­ enden der Flügel 14 ₁-14 ₅ vermieden wird.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wer­ den zwar sowohl die Ölförderbohrungen 23 als auch die Ge­ gendruckausgleichsbohrungen 29 verwendet, es ist aber auch möglich, nur die Letztgenannten zu verwenden und die Erst­ genannten wegzulassen.

Ferner kann jede Gegendruckausgleichsbohrung 29 eine in Umfangsrichtung längliche Öffnung anstelle einer einzigen runden Öffnung wie beim Ausführungsbeispiel haben.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Verdich­ ters mit verstellbarer Leistung.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß im Nockenring ein Drosselkanal 33 gebildet ist, der mit der Verdichtungs­ druckkammer 10 durch die Verbindungskanäle 20, 21 verbunden ist, und daß anstelle der Gegendruckausgleichsbohrungen 29 ein Paar von Druckeinführbohrungen 34 als Gegendruckaus­ gleichseinrichtung im Stellelement 27 an in Umfangsrichtung entgegengesetzten Stellen vorgesehen ist. Wie Fig. 10 zeigt, hat jede Druckeinführbohrung 34 eine in Umfangsrich­ tung längliche oder gebogene Öffnung 34 a, die in der dem Rotor 2 zugewandten Endfläche des Stellelements 27 durch Plansenken gebildet ist, sowie eine Bohrung 34 b, die in Radialrichtung von der gebogenen Öffnung 34 a schräg ver­ läuft und in die vom Rotor 2 ferne Endfläche des Stellele­ ments 27 und in die hintere Lagerkammer 4 b mündet. Die ge­ bogene Öffnung 34 a jeder Druckeinführbohrung 34 ist relativ zu dem Drosselkanal 33 so angeordnet, daß bei in der Teil­ leistungsstellung befindlichem Stellelement 27 die Druck­ einführbohrung 34 mit dem Drosselkanal 33 in Verbindung steht, so daß der Verdichtungsdruck Pd durch sie in die hintere Lagerkammer 4 b gelangen kann, wogegen in der Volleistungsstellung des Stellelements 27 die Druckeinführ­ bohrung 34 durch die gegenüberstehende Endfläche des Nockenrings 1 blockiert und damit vom Drosselkanal 33 ge­ trennt ist. Wenn bei dieser Anordnung der Druckeinführboh­ rung 34 der Verdichter im Teilleistungsbetrieb arbeitet, wird verdichteter Kältemitteldampf in jede Flügelgegen­ druckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀ durch den Drosselkanal 33, die Druck­ einführbohrung 34, die hintere Lagerkammer 4 b, einen Spiel­ raum zwischen der Antriebswelle 7 und dem Stellelement 27 und einen Spielraum zwischen dem Rotor 2 und dem Stellele­ ment 27 in dieser Reihenfolge eingeführt. Somit kann auch das zweite Ausführungsbeispiel ebenso wie das erste ein Rattern der Flügel 14 ₁-14 ₅ im Teilleistungsbetrieb des Ver­ dichters und außerdem einen übermäßigen Verschleiß der Vor­ derenden der Flügel 14 ₁-14 ₅ im Volleistungsbetrieb des Ver­ dichters verhindern.

Claims (6)

1. Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung, mit einem Zylinder, einem darin drehbar aufgenommenen Rotor (2), einer Vielzahl von Flügeln (14 ₁-14 ₅), die in im Rotor gebildeten entsprechenden Flügelschlitzen (13 ₁-13 ₅) auf­ genommen sind, in den Flügelschlitzen jeweils durch die Flügel definierten Flügelgegendruckkammern (13 ₁₀-13 ₅₀), einer Hochdruckzone, in der vom Verdichter ein Hochdruck erzeugt wird, und einem Stellelement (27), das im Zylinder drehbar angeordnet ist, um den Verdichtungsbeginn und damit die Leistung des Verdichters zu verstellen, gekennzeichnet durch Gegendruckausgleichsbohrungen (29), die das Stellelement (27) durchsetzen und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehen, wobei die Gegendruckausgleichsbohrungen mit jeder Flügelgegendruckkammer (13 ₁₀-13 ₅₀) in Verbindung bringbar sind, um den Hochdruck in der Hochdruckzone in jede Flügel­ gegendruckkammer einzuleiten, wenn sich das Stellelement (27) in einer ersten Stellung befindet, in der der Verdich­ tungsbeginn spätverstellt ist, und von jeder Flügelgegen­ druckkammer trennbar sind, um die Einführung des Hochdrucks aus der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruckkammer zu blockieren, wenn sich das Stellelement (27) in einer zwei­ ten Stellung befindet, in der der Verdichtungsbeginn früh­ verstellt ist.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Gegendruckausgleichsbohrungen (29) in eine dem Rotor (2) gegenüberstehende Endfläche des Stellelements (27) mündet und dieses eine Ende der Gegendruckausgleichs­ bohrungen sich in einer radial inneren Lage relativ zu den Flügeln (14 ₁-14 ₅) befindet und mit den Flügelgegendruck­ kammern (13 ₁₀-13 ₅₀) kommuniziert, wenn sich das Stellele­ ment (27) in der ersten Stellung befindet, und sich in einer radial äußeren Lage relativ zu den Flügeln befindet und von den Flügelgegendruckkammern trennbar ist, wenn sich das Stellelement (27) in der zweiten Stellung befindet.

3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckausgleichsbohrungen einen im Zylinder gebildeten und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehen­ den Kanal (33) und eine im Stellelememt (27) gebildete Boh­ rung (34 a, 34 b), die mit den Flügelgegendruckkammern (13 ₁₀-13 ₅₀) in Verbindung steht′ umfassen′ wobei die Boh­ rung so angeordnet ist, daß sie mit dem Kanal (33) kommu­ niziert, wenn sich das Stellelement (27) in der ersten Stellung befindet, und von dem Kanal getrennt ist, wenn sich das Stellelement in der zweiten Stellung befindet.

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal einen Drosselkanal (33) umfaßt.

5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Seitenblock (3, 4), die Teil des Zylinders sind, und eine Ringnut (22), die in einer dem Rotor (2) gegenüberstehenden Endfläche des ersten Seiten­ blocks (3) gebildet ist und wenigstens einen erweiterten Abschnitt (22 a) zur Verbindung mit jeder Flügelgegendruck­ kammer (13 ₁₀-13 ₅₀) hat, so daß Hochdruck in jede Flügel­ gegendruckkammer einleitbar ist, während ein jeweils zuge­ ordneter Flügel (14 ₁-14 ₅) sich während eines Verdichtungs­ hubs aus einer Saughubstartlage in eine Zwischenlage bewegt, wobei die Gegendruckausgleichsbohrungen in dem zweiten Seitenblock (4) angeordnet sind.

6. Verdichter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine Ölförderbohrung (23), die in dem ersten Seitenblock (3) gebildet ist und deren eines Ende in die eine Endfläche des ersten Seitenblocks (3) an einer anderen Stelle als die Ringnut (22) mündet, um Hochdruck in jede Flügelgegendruckkammer (13 ₁₀-13 ₅₀) einzuleiten, nachdem der erweiterte Abschnitt (22 a) der Ringnut (22) von der jewei­ ligen Flügelgegendruckkammer getrennt ist und bis der jeweils zugehörige Flügel (14 ₁-14 ₅) einen Förderhub be­ endet.