DE4118934C2 - Kompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Kompressor, z. B. einem Flügelzellen- oder Drehkolbenverdichter, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem als Flügelzellenverdichter ausgebildeten Kompressor dieser Art (EP 0 265 774 A1 oder DE 27 00 521 A1) wird als Druckventil am Fluidauslaß ein Rundventil verwendet, das in einer die Wandung des Hubrings durchziehenden Axialbohrung eingesetzt ist. Die Axialbohrung ist entweder gänzlich in dem Hubring eingebracht oder teilweise in dem Hubring und in einem seitlich an dem Hubring angeschraubten Deckel ausgebildet, der sich über die gesamte Länge des Hubrings erstreckt. In der Axialbohrung sind in dem der Arbeitskammer am nächsten liegenden Wandbereich die Ventilöffnungen des Druckventils ausgebildet. Ein solches Rundventil ist fertigungstechnisch sehr kostenträchtig.

Um dies zu umgehen, werden Flügelzellenkompressoren fast ausschließlich mit Druckventilen ausgerüstet, die im Hubring radial zur Drehachse des Rotors angeordnet sind (DE 38 40 764 A1). Diese radiale Anordnung erfordert jedoch eine spezielle Abdeckung der Druckventile oder ein den Hubring komplett umschließendes Gehäuse, das den Druckraum des Kompressors bildet.

Aus der DE 36 19 167 A1 ist ein Flügelzellenkompressor bekannt, bei dem die Auslaßöffnung durch ein von außen in eine Seitenplatte des Pumpengehäuses geschraubtes Federzungenventil verschlossen wird. Nachteilig dabei ist, daß die Seitenplatte aufwendig zu bearbeiten ist und sowohl das Ventil, als auch die Seitenplatte speziell anzuschrauben sind.

Der erfindungsgemäße Kompressor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat durch die erfindungsgemäße Anordnung der Druckventile an den axialen Seitenflächen des Hubrings den Vorteil einer sehr einfachen und kostengünstigen Fertigung der Druckventile und des Kompressors. Spezielle Abdeckungen für die Druckventile oder ein den Hubring umschließendes Druckgehäuse entfallen. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf das Gewicht und das vom Kompressor benötigte Einbauvolumen aus. Eine spezielle Bearbeitung der Ventilsitzflächen entfällt, da die axialen Seitenflächen des Hubrings zum fluiddichten Aufsetzen der Stirndeckel ohnehin bearbeitet werden müssen. Die erfindungsgemäße Anordnung der Druckventile bietet außerdem die einfache Möglichkeit, diese zwischen dem Hubring und einem Stirndeckel einzuspannen, so daß ansonsten notwendige Schrauboperationen entfallen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kompressors möglich.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Flügelzellenverdichters für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß Schnittlinie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 ausschnittweise einen Längsschnitt des Gehäuses des Flügelzellenverdichters gemäß Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 2,

Fig. 4 die gleiche Darstellung wie in Fig. 2 eines Flügelzellenverdichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts V in Fig. 4.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte zweiflutige Flügelzellenverdichter als Beispiel eines Kompressors hat ein Gehäuse 10, das - wie aus dem Längsschnitt des Gehäuses 10 in Fig. 2 zu erkennen ist - im wesentlichen aus drei Teilen zusammengesetzt ist, nämlich einem linken Stirndeckel 11, einem rechten Stirndeckel 12 und einem dazwischenliegenden Hubring 13. Auf dem rechten Stirndeckel ist eine Kappe 14 aufgesetzt, in welcher ein Druckraum 15 und ein Saugraum 16 ausgebildet sind, die jeweils mit einem Druckanschluß 17 und einem Sauganschluß 18 in Verbindung stehen. Der Hubring 13 begrenzt mit seiner Innenwand 19 und mit den planen inneren Deckelflächen des linken und rechten Stirndeckels 11, 12 eine Gehäusekammer 20. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besitzt die Innenwand 19 im Querschnitt einen etwa elipsenförmigen Verlauf und bildet die sog. Hubkurve des Flügelzellenverdichters. In der Gehäusekammer 20 ist ein zylindrischer Rotor 21 angeordnet, dessen Durchmesser bis auf ein geringes Laufspiel der Länge der kleineren Achse der Elipse entspricht. Auf diese Weise werden zwischen der Mantelfläche des Rotors 21 und der Innenwand 19 des Hubrings 13 zwei sichelförmige Arbeitsräume 22, 23 ausgebildet. Die Arbeitsräume 22, 23 sind durch zwei hier nicht zu sehende Dichtleisten gasdicht voneinander getrennt, die im Hubring 13 diametral angeordnet sind und sich über die gesamte Länge von Rotor 21 und Hubring 13 erstrecken. Die Länge des Rotors 21 ist so bemessen, daß er mit nur geringem Spiel an den planen Deckelflächen der beiden Stirndeckel 11, 12 vorbeidreht. Der Rotor 21 sitzt auf einer Rotorwelle 24, die im Ausführungsbeispiel einstückig mit diesem ist und in Lagern in den beiden Stirndeckeln 11, 12 gelagert ist. Die Rotorwelle 24 wird beispielsweise von der Brennkraftmaschine oder einem Elektromotor angetrieben.

Im Rotor 21 sind mehrere, hier fünf, etwa radial verlaufende Schlitze 25 angeordnet, in denen jeweils ein Flügel 26 gleitend geführt ist. Von den fünf Schlitzen 25 sind in Fig. 1 nur vier zu sehen. Mit ihren aus dem Rotor 21 vorstehenden Außenkanten liegen die Flügel 26 an der Innenwand 19 des Hubrings 13 an und teilen die Arbeitsräume 22, 23 in einzelne Zellen mit sich änderndem Volumen auf. Jede der beiden sichelförmigen Arbeitsräume 22, 23 hat mindestens eine Saug- oder Niederdruckzelle 27 bzw. 28 und eine Kompressions- oder Hochdruckzelle 29 bzw. 30. In Drehrichtung (Pfeil 40) des Rotors 21 am Anfang eines jeden Arbeitsraumes 22, 23 ist ein Fluideinlaß 31 bzw. 32 vorgesehen, der mit dem Saugraum 16 verbunden ist. Dem Saugraum 16 wird über den Sauganschluß 18 Kältemittel aus der Klimaanlage zugeführt. In Drehrichtung (Pfeil 40) des Rotors 21 gesehen am Ende eines jeden Arbeitsraums 22, 23 sind jeweils zwei Fluidauslässe angeordnet, von denen in Fig. 1 nur ein Fluidauslaß 33 und ein Fluidauslaß 34 und in Fig. 2 nur die beiden Fluidauslässe 34 und 34' zu sehen sind. Die Fluidauslässe 33, 34 sind über je ein noch im einzelnen zu beschreibendes Druckventil 35 mit dem Druckraum 15 verbunden. Die Druckventile 35 sind alle gleich ausgebildet, so daß hier nur das den Fluidauslaß 34 steuernde Druckventil 35 beschrieben wird. Das Druckventil 35 ist mit seiner Ventilöffnung 36 in die eine Stirnseite des Hubrings 13 gelegt und über eine in der Hubringwandung eingebrachte Bohrung 37 mit dem Fluidauslaß 34 verbunden. Der die Ventilöffnung 36 umschließende erforderliche Ventilsitz 38 (Fig. 2) für ein Ventilglied 39 ist auf der dem Stirndeckel 12 zugekehrten Stirnfläche des Hubrings 13 vorhanden und entsteht gleichzeitig bei der notwendigen Bearbeitung der Stirnfläche des Hubrings 13 zwecks gasdichtem Aufsetzens des Stirndeckels 12 auf den Hubring 13. In dem Stirndeckel 12 ist eine Ventilkammer 41 eingebracht, die so angeordnet ist, daß sie eine Verbindung zwischen der Ventilöffnung 36 und dem Druckraum 15 herstellt. Von der Ventilkammer 41 ist das Ventilglied 39 aufgenommen, das unter Federkraft auf dem Ventilsitz 38 aufliegt und die Ventilöffnung 36 verschließt.

Bei dem hier dargestellten Druckventil 35 wird das Ventilglied 39 von dem vorderen Zungenteil einer Federzunge 42 gebildet, die mit ihrem hinteren Zungenteil auf der Stirnfläche des Hubrings 13 festgespannt ist. Hierzu trägt der Stirndeckel 12 auf seiner der Stirnfläche des Hubrings 13 zugekehrten planen Deckelfläche eine bis zu der Ventilkammer 41 hin reichende Ausnehmung 43. Im Bereich der Ausnehmung 43 ist in die Stirnfläche des Hubrings 13 eine Zentrierbohrung 44 eingebracht. In die Zentrierbohrung 44 wird formschlüssig der Zentrierzapfen 45 eines in der Ausnehmung 43 teilweise einliegenden Hubfängers 46 eingesetzt, der nahe dem von der Ventilkammer 41 abgekehrten Ende des Hubfängers 46 auf dessen Unterseite senkrecht vorsteht. Zwischen dieser Unterseite des Hubfängers 46 und der Stirnfläche des Hubrings 13 wird der hintere Zungenteil der Federzunge 42 eingelegt. Am Grunde der Ausnehmung 43 im Stirndeckel 12 steht ein Führungszapfen 47 rechtwinklig vor, auf dem eine Anpreßfeder 48 aufgesetzt ist. Die Anpreßfeder 48 stützt sich einerseits im Grunde der Ausnehmung 43 und andererseits auf dem Hubfänger 46 ab, wodurch die zwischen der gegenüberliegenden Unterseite des Hubfängers 46 und der Stirnfläche des Hubrings 13 eingelegte Federzunge 42 festgespannt wird. Der Hubfänger 46 steht über die Ausnehmung 43 vor und ragt mit einem an dem Hubfänger 46 einstückig ausgebildeten Arm 461 in die Ventilkammer 41 hinein. Der Hubfängerarm 461 ist mit Abstand vom Ventilsitz 38 des Druckventils 35 angeordnet und so geformt, daß er sich in etwa der Lage des vorderen Teils der Federzunge 42 bei maximaler Ventilöffnung anpaßt, so daß sich die Federzunge 42 formschlüssig an den Hubfängerarme 461 anlegt.

Das auf der gegenüberliegenden Hubringstirnfläche angeordnete Druckventil 35 zur Steuerung des Fluidauslasses 34' ist identisch aufgebaut, wobei die Ventilöffnung 36' wiederum in der zugeordneten Stirnfläche des Hubrings 13 ausgebildet und über eine in der Hubringwandung verlaufende Bohrung 37' mit dem Fluidauslaß 34' in Verbindung steht. Die Ventilkammer 41' dieses Druckventils 35, die in dem linken Stirndeckel 11 in Form einer Sackbohrung ausgebildet ist, ist über eine in der Wandung des Hubrings 13 eingebrachte Axialbohrung 49 mit der Ventilkammer 41 des im rechten Stirndeckel 12 angeordneten Druckventils 35 verbunden und hat somit ebenfalls Anschluß zu der Druckkammer 15. Die Druckventile 35 für die beiden Fluidauslässe 33 des Arbeitsraums 23 sind identisch ausgebildet.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Gehäuse eines Flügelzellenverdichters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Druckventile geringfügig modifiziert. Soweit gleiche Bauteile mit denen in Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Modifikation besteht darin, daß der Hubfänger 46 mit Hubfängerarm 461, wie sie in Fig. 1-3 zu sehen ist, entfallen ist, die Federzunge 42 des Druckventils 35 vielmehr unmittelbar zwischen dem Stirndeckel 12 bzw. 11 und der zugeordneten Stirnseite des Hubrings 13 eingespannt ist. Der nach wie vor vorhandene Hubfängerarm 50 ist einstückig an dem Stirndeckel 12 bzw. 11 ausgeformt und hat die gleiche Ausbildung und Lage wie zu Fig. 1-3 beschrieben. Die Ausnehmung 43 im Stirndeckel 12 bzw. 11 ist wesentlich flacher ausgeführt und nimmt nur noch das hintere Zungenende der Federzunge 42 auf. In der Stirnfläche des Hubrings 13 und in der diesem zugekehrten Deckelfläche des Stirndeckels 12 bzw. 11 sind zwei miteiander fluchtende Sackbohrungen 51, 52 eingebracht, die gemeinsam einen Zentrierstift 53 aufnehmen. Vom Grund der Ausnehmung 43 steht wiederum der Führungszapfen 47 rechtwinklig vor und schließt hier bündig mit der Deckelfläche des Stirndeckels 12 bzw. 11 ab. Auf dem Führungszapfen 47 sitzt die Anpreßfeder 48, die sich am Stirndeckel 12 bzw. 11 und auf dem hinteren Zungenende der Federzunge 42 abstützt und damit die Federzunge 42 an die Stirnfläche des Hubrings 13 anpreßt. Im übrigen ist Aufbau und Funktionsweise des Druckventils identisch wie zu Fig. 1-3 beschrieben.

Die Erfindung ist nicht auf den beschriebenen Flügelzellenverdichter beschränkt. So kann sie bei allen Kompressoren mit rotierendem Kolben verwendet werden, bei welchen durch die Unsymmetrie zwischen Kolben und Hubring während der Kolbenrotation Arbeitsräume mit Nieder- und Hochdruckzellen ausgebildet werden.

Claims (12)

1. Kompressor, z. B. Flügelzellen- oder Drehkolbenverdichter, mit einem eine Gehäusekammer einschließenden dreiteiligen Gehäuse, bestehend aus einem Hubring und zwei diesen stirnseitig abdeckenden Stirndeckeln, mit einem im Hubring drehbaren Rotor, der mit der Innenwand des Hubrings mindestens einen von den Stirndeckeln axial begrenzten Arbeitsraum mit in Drehrichtung sich verändernder radialer Breite einschließt, in welchem sich während der Rotordrehung mindestens eine Niederdruckzelle und mindestens eine Hochdruckzelle ausbilden, die in Drehrichtung hintereinanderliegen, mit mindestens einem im Hubring am Arbeitsraumanfang befindlichen Fluideinlaß, mit mindestens einem im Hubring am Arbeitsraumende befindlichen Fluidauslaß und mit mindestens einem den Fluidauslaß zu einem Druckraum mit Druckanschluß hin abschließenden Druckventil, das mindestens eine Ventilöffnung mit Ventilsitz und ein auf dem Ventilsitz aufliegendes, in Ventilschließrichtung federbelastetes Ventilglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnung (36) des Druckventils (35) in eine Stirnseite des Hubrings (13) gelegt und über eine in die Hubringwandung eingebrachte Bohrung (37) mit dem Fluidauslaß (34) verbunden ist, daß der Ventilsitz (38) auf der dem Stirndeckel (12) zugekehrten Stirnfläche des Hubrings (13) ausgebildet ist und daß in dem Stirndeckel (12) eine das Ventilglied (39) aufnehmende Ventilkammer (41) eingebracht ist, die im Druckraum (15) mündet.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (39) vom unter Federspannung auf dem Ventilsitz (38) aufliegenden vorderen Zungenteil einer Federzunge (42) gebildet ist, die mit ihrem hinteren Zungenteil auf der Stirnfläche des Hubrings (13) festgespannt ist.

3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des maximalen Hubs der Federzunge (42) ein Hubfänger (461; 50) vorgesehen ist, der mit Abstand vom Ventilsitz (38) in die Ventilkammer (41) hineinragt.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubfänger einstückig an dem Stirndeckel (12) ausgeformt ist.

5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirndeckel (12) im Bereich des hinteren Zungenteils der Federzunge (42) auf seiner, der Stirnfläche des Hubrings (13) zugekehrten, planen Innenfläche eine bis zur Ventilkammer (41) hin reichende Ausnehmung (43) aufweist, in welcher der hintere Zungenteil der Federzunge (42) einliegt, daß am Grunde der Ausnehmung (43) ein Führungszapfen (47) etwa rechtwinklig wegsteht, und daß auf dem Führungszapfen (47) eine Anpressfeder (48) sitzt, die sich einerseits am Grunde der Ausnehmung (43) und andererseits an der Federzunge (42) abstützt.

6. Kompressor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stirndeckel (12) und in der Stirnfläche des Hubrings (13) miteinander fluchtende Sackbohrungen (51, 52) eingebracht sind, die gemeinsam einen Zentrierstift (53) formschlüssig aufnehmen.

7. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubfänger (46) als separates Bauteil mit in die Ventilkammer (41) hineinragendem Arm (461) ausgebildet ist.

8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirndeckel (12) auf seiner der Stirnfläche des Hubrings (13) zugekehrten planen Innenfläche eine bis zur Ventilkammer (41) hin reichende Ausnehmung (43) aufweist, in welcher der Hubfänger (46) einliegt, daß am Grunde der Ausnehmung (43) ein Führungszapfen (47) etwa rechtwinklig wegsteht, daß auf dem Führungszapfen (47) eine Anpressfeder (48) sitzt, die sich einerseits am Grunde der Ausnehmung (43) und andererseits an dem Hubfänger (46) abstützt, und daß die Federzunge (42) mit ihrem hinteren Zungenteil zwischen der Stirnfläche des Hubrings (13) und dem Hubfänger (46) einliegt.

9. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubfänger (46) einen senkrecht abstehenden Zentrierzapfen (45) trägt, der in eine Zentrierbohrung (44) in der Stirnseite des Hubrings (13) paßgenau hineinragt.

10. Kompressor nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stirndeckel (12) eine den Druckraum (15) mit Druckanschluß (17) enthaltende Kappe (14) fluiddicht aufgesetzt ist, daß der Druckraum (15) zum Stirndeckel (12) hin offen ist und daß die Ventilkammer (41) als eine Durchgangsbohrung in dem Stirndeckel (12) ausgebildet ist.

11. Kompressor nach Anpsruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (14) noch einen Saugraum (16) mit Sauganschluß (18) aufweist, die zum Stirndeckel (12) hin offen ist und über eine Bohrung in dem Stirndeckel (12) mit dem Fluideinlaß (32) in Verbindung steht.

12. Kompressor nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleich ausgebildetes weiteres Druckventil (35) vorgesehen ist, dessen Ventilöffnung (36') in die andere Stirnseite des Hubrings (13) gelegt und über eine in der Hubringwandung eingebrachte Bohrung (37') mit einem weiteren Fluidauslaß (34') im Hubring (13) verbunden ist und dessen Ventilsitz (38') auf der anderen Stirnfläche des Hubrings (13) ausgebildet ist, und daß in dem anderen Stirndeckel (11) eine das Ventilglied (39) des weiteren Druckventils (35) aufnehmende Ventilkammer (41') eingebracht ist, die über mindestens eine in der Hubringwandung verlaufende Axialbohrung (49) mit der Ventilkammer (41) des an der gegenüberliegenden Stirnseite des Hubrings (13) angeordneten Druckventils (35) verbunden ist.