DE2839662C2 - Vorrichtung zum Verschieben der Taumelscheibe eines mit zur Einstellung des Förderstroms axial verschiebbarer Taumelscheibe versehenen Taumelscheibenkompressors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschieben der Taumelscheibe eines mit zur Einstellung des Förderstroms axial verschiebbarer Taumelscheibe versehenen Taumelscheibenkompressors, der ein Gehäuse, im Gehäuse angeordnete Zylinder, in diesen hin- und herbewegbare Kolben und eine im Gehäuse gelagerte Antriebswelle zum Bewegen der auf die Kolben wirkenden Taumelscheibe aufweist.

Eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist aus der CH-PS 5 10 199 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung bewirkt eine axicle Verschiebung der Taumelscheibe, wodurch der Förderstrom über die veränderte Hubeinstellung der Kolben gesteuert werden kann. Die axiale Verschiebung der Taumelscheibe erfolgt hierbei durch einen besonderen Stellkplben, dem ein Steuerdruck zugeführt wird, der entweder von einer Pumpe erzeugt wird, deren Druck geregelt werden kann, oder der aus dem Auslaßdruck des Kompressors abgeleitet wird. Die Einstellung des Förderstromes erfolgt somit unabhängig vom Ansaugdruck und vom Gehäusedruck.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Verschieben der Taumelscheibe eines Taumeischeibenkompressors zur Einstellung des Förderstromes bekannt (US-PS 38 61 829), die den im strömungsmitteldicht ausgebildeten Kompressorgehäuse herrschenden Druck in Abhängigkeit vom Ansaugdruck steuert und damit den Förderstrom einstellt. Hierbei wird der Gehäusedruck über die Vorrichtung in die Kompressoransaugleitung abgesteuert; der Gehäusedruck kann also nicht durch Verbindung des Gehäuses mit dem Auslaßdruck erhöht werden. Die Taumelscheibe weist einen besonderen Stellkolben auf, der von einem konstanten, in einer Pumpe erzeugten Steuerdruck beaufschlagt wird und die Taumelscheibe in Richtung maximaler Fördermenge verstellt. Die Taumelscheibe ist nicht axial verschiebbar auf der Antriebswelle gelagert, sondern schwenkbar angeordnet.

Bei beiden bekannten Vorrichtungen ergibt sich infolge der Anordnung der besonderen Stellkolben und der Einrichtungen zur Erzeugung des auf den Stellkolben wirkenden Steuerdrucks ein erheblicher baulicher Aufwand. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art mit vereinfachtem Aufbau zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß sie den strömungsmitteldicht ausgebildeten Gehäuseinnenraum in Abhängigkeit vom Ansaugdruck entweder mit dem Ansaugdruck selbst oder mit dem Auslaßdruck beaufschlagt

Bei der Erfindung erfolgt somit die Einstellung des Förderstroms durch Modifizierung des Drucks im strömungsmitteldicht ausgebildeten Kompressorgehäuse, und zwar wird das Gehäuse sowohl mit dem Ansaugdruck, als auch dem Auslaßdruck des Kompressors beaufschlagt Wenn der Ansaugdruck ansteigt und dadurch ein Bedarf an zusätzlicher Kapazität angezeigt wird, beaufschlagt die Vorrichtung das Gehäuse mit dem Auslaßdruck, so daß der Förderstrom erhöht wird. Eine Verringerung des Ansaugdruckes deutet an, daß die Kapazität des Kompressors verringert werden muß. Die Vorrichtung beaufschlagt hierbei das Gehäuse mit dem Ansaugdruck, so daß der Gehäusedruck entlastet und der Förderstrom erniedrigt wird.

Durch Modifizierung des Gehäusedrucks in der vorstehend beschriebenen Weise kann die Taumelscheibe zwischen zwei festen Stellungen entlang der Achse der Antriebswelle verschoben werden, d. h. »schwimmen«. Dadurch wird der obere Totpunkt der Kolben bewegt, so daß in der am weitesten zurückgezogenen Stellung ein beträchtliches Freivolumen vorliegt. In dieser Stellung der Taumelscheibe ist somit der Förderstrom am geringsten. In der am weitesten vorgeschobenen Stellung der Taumelscheibe ist das vorherrschende Freivolumen am geringsten, so daß der höchstmögliche Förderstrom erreicht wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich somit eine einwandfreie Einstellung des Förderstroms des Taumeischeibenkompressors erzielen, ohne daß hierzu ein besonders hoher baulicher Aufwand erforderlich ist. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß kein gesonderter Stellzylinder zum Verschieben der Taumelscheibe vorgesehen wird, sondern daß diese über den Gehäusedruck verschoben wird und zum anderen dadurch, daß das Gehäuse sowohl mit dem Ansaugdruck, als auch dem Auslaßdruck beaufschlagt werden kann. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüsteten Kompressoren weisen daher Kostenvorteile gegenüber den bekannten Kompressoren auf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist im Unteranspruch beschrieben.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüsteter Kompressor nicht bis hinab zur Kapazität Null betrieben werden kann. Er kann jedoch so gebaut werden, daß er innerhalb eines Bereiches zwischen ungefähr 100% und 15% der Kapazität arbeitet. Wenn eine Kapazität unter 15% benötigt wird, kann eine Kupplung verwendet werden, um unter diesen Bedingungen den Kompressor anzutreiben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Taumelscheibenkompressor;

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Kompressor von F i g. 1 gemäß Linie H-II, wobei ein Teil der Ventilplatte

weggebrochen ist;

F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie Ill-III von F i g. 1;

F i g. 4 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung zum Verschieben der Taumelscheibe, welche an einer Seite des Kompressorgehäuses angeordnet ist

Zunächst wird auf F i g. 1 Bezug genommen. Hier ist ein Kompressor gezeigt, der ein Gehäuse 10 besitzt Dieses ist im wesentlichen glockenförmig und weist ein großes offenes Ende bei 12 auf. Dieses ist (mit Ausnahme der ölverteilangskanäle, die unten beschrieben werden) durch ^ine Ventilplattenanordnung 14 und ein Kopfteil 16 verschlossen. Das gegenüberliegende Ende des Kompressors (in F i g. 1 auf der rechten Seite) besitzt eine Bohrung 18 sowie einen axial verlaufenden Vorsprung 20. Hierdurch wird Raum für eine Dichtung 22 gebildet Das Gehäuse 10 umschließt somit in strömungsmitteldichter Weise einen Innenraum 11.

Eine Antriebswelle 24 erstreckt sich durch eine Dichtungsplatte 26, welche am Vorsprung 20 befestigt ist. Sie kann mit einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einer Riemenscheibe oder einem Direktantrieb (nicht gezeigt), ausgestattet sein. Bei der Anwendung im Automobilbau wird der Kompressor normalerweise durch einen V-Riemen von einer Zubehör-Antriebsriemenscheibe innerhalb des Motorabteils angetrieben. Bei bestimmten Anwendungsfällen wird jedoch ein Direktantrieb gewünscht, mit oder ohne Kupplungsteil.

Die Antriebswelle 24 ist mit einem Lagerflansch 28 an einem Ende versehen, welcher ein Schublager 30 und ein Radiallager 32 berührt. Letzteres ist in einer öffnung im Gehäuse 10 angeordnet. Das andere Ende der Antriebswelle, welches mit 34 bezeichnet ist, ist in einer Gegenbohrung 36 gelagert, welche im Zylinderblock 38 ausgebildet ist. Letzterer wird innerhalb des Gehäuses an dessen linkem Ende gehaltert. Ein Radiallager ist innerhalb der Gegenbohrung 36 angeordnet und lagert das Ende der Antriebswelle.

Ein Nockenteil 42 wird über eine Kugelverkeilung von der Antriebswelle angetrieben. Dabei ist eine Reihe von über den Umfang verteilten Kugelelementen 55 (vgl. Fig.3) innerhalb komplementärer Nuten 45 bzw. 47 angeordnet, die auf der Außenfläche der Antriebswelle 24 und auf der Innenfläche einer Bohrung 46 ausgebildet sind, welche sich durch das Nockenteil 42 erstreckt. Auf diese Weise kann von der Antriebswelle auf das Nockenteil Drehmoment übertragen werden; außerdem ist eine axiale »Schwimmbewegung« des Nokkenteiles auf der Antriebswelle hin- und her möglich. Eine Hülse 37 mit radialen Löchern sorgt für den richtigen Abstand der Kugeln und verhindert, daß diese sich aus dem Ringraum zwischen dem Außendurchmesser der Aiiifiebsweiie 24 und dem Innendurchmesser der Bohrung 46 heraus bewegen. Das Schublager 41, welches auf dem Hülsenabschnitt 75 des Nockenteiles angeordnet ist. berührt den mittleren Abschnitt des Zylinderblocks 38, wenn sich das Nockenteil in die äußerste linke Position (in der Sicht von Fig. 1) bewegt.

Ein zylindrischer Kolben 48 ist in einer axialen Bohrung 49 verschiebbar, welche sich teilweise durch die Antriebswelle 24 erstreckt. Ein Querstift 51 ist am Kolben befestigt und verläuft durch gegenüberliegende Schlitze 53 (von denen nur einer gezeigt ist) in der Antriebswelle 24. Er ist an den zylindrischen Hülsenabschnitt 55 des Nockenteiles gesteckt. Eine Feder 57 liegt zwischen dem Kolben 48 und dem blinden Ende 59 der Bohrung 4«) und drückt auf diese Weise das Nockenteil nach links (in der Sicht der Fig. 1).

Auf dem Nockenteil 42 ist eine Taumelscheibe 50 montiert Diese wird von drei Lagersätzen getragen. Dabei handelt es sich um ein vorderes Schublager 52, ein hinteres Schublager 54 und ein Radiallager 56. Ein Ausgleichsring 58, der am vorderen Abschnitt des Nokkenteils 52 angebracht ist ist dort mit Maschinenschrauben 43 befestigt (vgl. F i g. 3). Das vordere Schublager 52 liegt zwischen dem Ausgleichsring 58 und der Taumelscheibe 50. Die Taumelscheibe 50 ist gegen Verdrehung durch ein Kugelteil 60 gesichert, welches zwischen zwei Kissen 62 (siehe F i g. 3) angeordnet ist, die in einer von den Teilen 63 und 64 in der Nähe des unteren Gehäuseabschnittes gebildeten Bahn bewegbar sind. Durch diese Anordnung erhält die Taumelscheibe Freiheitsgrade sowohl um ihre senkrechte als auch um ihre horizontale Achse; es wird jedoch verhindert daß sich die Taumelscheibe relativ zum Gehäuse verdreht- Andererseits ermöglichen die Lager 52, 54 und 56, welche die Taumelscheibe auf dem Nockenteil tragen, daß sich das Nokkenteil frei gegenüber der Taumelscheibe dreht. Eine Drehung des Nockenteiles führt somit zu einer Taumelbewegung der Taumelscheibe. Die Taumelscheibe schwenkt um die Achse des Zapfens 61, der sich durch das Kugelteil 60 erstreckt und dieses befestigt; außerdem schwingt sie in der Bahn rückwärts und vorwärts, die von den Teilen 63 und 64 gebildet wird.

Die Taumelscheibe 50 treibt die Kolben 70 an, die in Zylindern 72 hin- und herbewegt werden können. Die Zylinder sind im Zylinderblock 38 ausgebildet. Dabei wird Gas oder Dampf, welches bzw. welcher in die Gasarbeitsräume 71 eingelassen wird, komprimiert. Verbindungsstangen 76 sind jeweils mit einem ersten Kugelende 77 ausgebildet, welches in einem komplementären Sockel 78 in der Taumelscheibe angeordnet ist, sowie mit einem zweiten Kugelende 80, welches von einem komplementären Sockel 82 im Basisabschniu der Kolben 70 umgeben ist.

Wie am besten in F i g. 2 zu erkennen ist, ist die Ventilplatte 14 mit mehreren Ausstoßöffnungen 90 versehen, und zwar eine für jeden Zylinder. Diese sind von klappenartigen Auslaßventilen 92 bedeckt (nur ein typisches Ventil ist gezeigt). Eine Reihe von Ansaugöffnungen 94, die in Gruppen in der Nähe von jedem Zylinder angeordnet sind, sind von Ansaugventilen 96 überdeckt. Ein Abschnitt der Ventilplatte ist weggebrochen, um eines der Ansaugventile 96 zu zeigen, c'ie zwischen der Unterseite der Ventilplatte 14 und der oberen Fläche des Zylinderblockes 38 befestigt sind. Das Kopfteil 16 ist mit einer Rippe 100 versehen, die eine kontinuierliche Wand durch den Raum bildet, der von der Umfangswand 17 des Kopfteiles 16 eingeschlossen wird. Dadurch wird der Kopf in eine erste, innere Kammer 102, welche in Strömungsmittelverbindung mit allen Ansaugöffnungen 94 steht, und eine zweite, äußere Kammer 104 eingeteilt, welche in Strömungsmittelverbindung mit den Auslaß-

5'. öffnungen 90 steht. In dem Abschnitt von Fig.2, der weggebrochen ist, um das Ansaugventil zu zeigen, würde die Rippe 100 der gestrichelten Linie folgen, die mit 101 bezeichnet ist.
Ansauggas wird in die Kammer 102 über einen Kanal

bo 106 von einem Anschlußstück 108 eingelassen, das somit in Strömungsniittelverbindung mit allen Ansaugöffnungen 94 steht. Andererseits kann aufgrund der Auslaßöffnungen 90, die mit der Kammer 104 in Verbindung stehen, das Ausstoßgas durch einen Kanal 110 zu einem

e>5 Ansthlußstück Umgeleitet werden.

Ein Ölunterbrecher 31 dreht sich mit der Welle 24 in dichtender Berührung mit der Fläche der Ventilplatte 14. Das geneigte Loch 33 deckt sich intermittierend mit

dem Loch 35, wodurch öl aus dem Auslaß-Hohlraum 104 in den Gehäuseinnenraum 11 zurückkehren kann

Die Einstellung des Förderstromes des Kompressors erfolgt über eine Vorrichtung 122 zur axialen Verschiebung der Taumelscheibe. Diese bewirkt, daß entweder Strömungsmittel unter Auslaßdruck in den Gehäuseinnenraum eingeführt oder Strömungsmittel daraus in die Ansaugzone abgezogen wird. Die Vorrichtung ist in den F i g. 2 und 4 gezeigt und umfaßt eine Kammer 114, die entlang einer Seite des Kompressorgehäuses 10 ausgebildet ist. Diese nimmt einen gasgefüllten, abgedichteten Balg 120 auf, der dem Ansaugdruck asugesetzt ist. Dem Balg 120 ist eine Ventilanordnung 122 zugeordnet, welche einen Schieber 124 umfaßt. Dieser besitzt im Abstand angeordnete Stege 125a und 1256 sowie eine dazwischenliegende Nut 126. Der Schieber ist innerhalb einer Blindbohrung 128 bewegbar, die mit im Abstand angeordneten Nuten 130,132 versehen ist. Diese Nuten stehen über die Kanäle 134, 136 im Gehäuse (vgl. Fig. 2) mit dem Auslaß- bzw. Ansaugdruck in Verbindung. Der Schieber berührt den Balg 120 an einem Ende und am anderen Ende eine Feder 138. Diese Feder steht unter Kompression und drückt den Schieber (in der Sicht von F i g. 4) nach links. Ein Kanal 140 und ein quer gebohrtes Loch 141 verbinden den Ringraum zwischen den Stegen 125a und 125b mit der Kammer 142. In dieser ist die Feder 138 am rechten Ende des Schiebers untergebracht. Die Kammer 142 ist über den Kanal 144 mit dem Kurbelgehäuse 11 verbunden.

Wie oben erwähnt, kommuniziert die Kammer 114, in welcher der Balg 120 angeordnet ist, mit der Ansaugkammer 102. Sie ist deshalb jederzeit vom Ansaugdruck umgeben. Auslaßdruck ist an der Nut 130 verfügbar, während Ansaugdruck an der Nut 132 liegt. Wenn der Ansaugdruck anwächst und dabei einen Bedarf zusätzlieher Kapazität anzeigt, wirkt der erhöhte Druck auf den Balg und kontrahiert dessen Länge. Der Ventilschieber 124 bewegt sich unter der Kraft der Feder 138 nach links, so daß Gas unter Auslaßdruck aus der Nut 130 in die Nut 126 und das quergebohrte Loch 141, von dort über den Kanal 140, die Kammer 142 und den Kanal 144 in das Gehäuseinnere 11 fließt. Durch den Druckanstieg im Gehäuseinneren wird die gesamte Taumelscheibe auf der Antriebswelle nach links verschoben (unterstützt durch die Feder 57). Dies beruht auf den zusätzlichen Kräften, welche auf die Rückseite des Kolbens wirken. Ein Gleichgewichtspunkt wird dann erreicht, wenn der Ansaugdruck in Ordnung ist; an diesem Punkt stabilisiert sich die Taumelscheibe.

Eine Verringerung des Ansaugdruckes deutet an, daß die Kapazität des Kompressors verringert werden muß. Der niedrigere Ansaugdruck führt dazu, daß der Balg 12G expandiert, was den Schieber 124 nach rechts bewegt. Dies eröffnet einen Gasweg vom Gehäuseinneren 11 in die Ansaugkammer 102 über die folgende Route: Kanal 144; Kammer 142; Kanal 140; Nut 126; Nut 132; Kanal 136. Wenn der Druck im Gehäuseinneren absinkt, wird die Kraft auf die Rückseite der Kolben 70 entlastet; die Taumelscheibe »schwimmt« nach rechts (gegen die Kraft der Feder 57), wodurch das freie Volumen vergrößert und die Kapazität verringert wird, bis die Kräfte am Gleichgewichtspunkt ausgeglichen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verschieben der Taumelscheibe eines mit zur Einstellung des Förderstromes axial verschiebbarer Taumelscheibe versehenen Taumeischeibenkompressors, der ein Gehäuse mit einem strömungsmitteldicht ausgebildeten Gehäuseinnenraum aufweist, im Gehäuse angeordnete Zylinder, in diesen hin- und herbewegbare Kolben und eine im Gehäuse gelagerte Antriebswelle zum Bewegen der auf die Kolben wirkenden Taumelscheibe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Gehäuseinnenraum in Abhängigkeit vom Ansaugdruck entweder mit dem Ansaugdruck selbst oder mit dem Auslaßdruck beaufschlagt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vom Ansaugdruck beaufschlagten, zusammenziehbaren und ausdehnbaren BaJg (120) aufweist, der einen Schieber (124) steuert, welcher in Abhängigkeit von der Kontraktion bzw. Expansion des Balges (120) entweder einen mit dem Auslaßdruck oder einen mit dem Ansaugdruck in Verbindung stehenden Kanal (134,136) mit dem Gehäuseinnenraum verbindet.