DE69834067T2

DE69834067T2 - Schiebscheibenverdichter

Info

Publication number: DE69834067T2
Application number: DE69834067T
Authority: DE
Inventors: c/o Zexel Corporation Hiroshi Higashimatsuyama-shi Kanai; c/o Zexel Corporation Shunichi Higashimatsuyama-shi Furuya
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: EP0881386A3; US6095761A; EP0881386B1; JP3790942B2; EP0881386A2; DE69834067T3; DE69834067D1; EP0881386B2; JPH10325389A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor.
Bes chreibung des Stands der Technik
Im Allgemeinen umfasst ein Taumelscheibenkompressor eine Taumelscheibe, die auf einer Antriebswelle befestigt ist, zur Drehung in Übereinstimmung mit der Antriebswelle, sowie eine Mehrzahl von Kolben, von denen jeder über ein Paar von im Wesentlichen halbkugelförmigen Gleitschuhen, die auf entsprechenden vorderen und hinteren Gleitflächen der Taumelscheibe gleiten, mit der Taumelscheibe verbunden ist, zur Bewegung innerhalb einer zylindrischen Bohrung in Übereinstimmung mit der Drehung der Taumelscheibe.
Jeder der Kolben besteht aus einem Körper mit einem ersten konkaven Teil, der zur gleitenden Auflage eines der Gleitschuhe geformt ist, einem vorderen Endteil, der mit einem zweiten konkaven Teil zur gleitenden Auflage des anderen Gleitschuhs geformt ist, und einem Brückenstück, das einstückig mit dem Körper und dem vorderen Endstück ausgebildet ist, um die beiden Teile miteinander zu verbinden.
Der erste und der zweite konkave Teil liegen einander axial gegenüber, d.h. in Richtung der Bewegung des Kolbens mit einem zwischen diesen liegenden Zwischenraum.
Das Gleitschuhpaar ist auf einander gegenüberliegenden Abschnitten der äußeren Umfangsfläche der Taumelscheibe angeordnet, derart, dass diese einander über die Taumelscheibe hinweg gegenüber liegen, um so eine gedachte Kugel zu bilden.
Wenn sich die Taumelscheibe dreht, bewegt sich entsprechend jeder der Kolben innerhalb einer der zugehörigen zylindrischen Bohrungen, wodurch Kühlgas innerhalb der zylindrischen Bohrung komprimiert wird.
In einem Taumelscheibenkompressor zur Verwendung in einem typischen Kühlzyklussystem, das einen Fluorchlorkohlenwasserstoff als ein Kühlmittel verwendet, hat eine gedachte Kugel, die durch ein Paar von Gleitschuhen gebildet wird, einen Durchmesser, der in etwa halb so groß ist wie ein äußerer Durchmesser eines jeden Kolbens.
Andererseits beträgt in einem Taumelscheibenkompressor für ein transkritisches Kühlsystem, das Kohlendioxid (CO₂) als ein Kühlmittel verwendet, die Leistungsmenge oder Kapazität des Kompressors in etwa ein Sechstel derjenigen des Kompressors, der den Fluorchlorkohlenwasserstoff verwendet, aufgrund von Unterschieden der Eigenschaften der beiden Kühlmittel. Daher hat jeder Kolben des Kompressors, der CO₂ verwendet einen äußeren Durchmesser, der kleiner ist als derjenige des Kolbens des Kompressors, der Fluorchlorkohlenwasserstoff verwendet. Genauer ausgedrückt kann ersterer weniger als die Hälfte des letzteren betragen.
Da jedoch der transkritische Kühlzyklus ein Hochdruckzyklus ist, bei dem eine auf Gleitschuhe durch Kompressionsdruck ausgeübte Belastung während jedes Kompressionsschlags nicht geringer ist als wenn der Fluorchlorkohlenwasserstoff komprimiert wird, ist es notwendig, dass die durch das Gleitschuhpaar gebildete gedachte Kugel einen Durchmesser hat, der im Wesentlichen demjenigen des äußeren Durchmessers des Kolbens gleich oder etwas größer als dieser ist, im Hinblick auf die Steifheit der Geitschuhe und die Gleitfähigkeit zwischen den Gleitschuhen und der Taumelscheibe.
Wenn die herkömmliche Konstruktion des Kolbens (bei dem sich das Brückenstück und das vordere Endstück in Bezug auf die äußere Umfangsfläche des Körpers nicht radial nach außen erstrecken) eingesetzt wird, ist es unvermeidlicherweise erforderlich, die Größe der Gleitschuhe zu verringern, wodurch es unmöglich gemacht wird, die erforderliche Steifheit und Gleitfähigkeit der Gleitschuhe zu erhalten.
Ein typischer Taumelscheibenkompressor ist in EP-A-0 698 735 offenbart und weist auf:
einen Zylinderblock mit mehreren zylindrischen Bohrungen, die in axialer Richtung durch diesen verlaufen;
ein am Zylinderblock befestigtes Gehäuse, das im Inneren einen Kurbelkasten aufweist;
eine Antriebswelle, die sich durch den Kurbelkasten erstreckt;
eine im Inneren des Kurbelkastens enthaltene Taumelscheibe, die zur Drehung in Übereinstimmung mit der Antriebswelle an der Antriebswelle angebracht ist und jeweils auf der einen Seite dem Zylinderblock zugewandte und auf der anderen Seite von dem Zylinderblock abgewandte Gleitflächen aufweist;
eine Mehrzahl von Paaren von im Wesentlichen halbkugelförmigen Gleitschuhen, wobei jedes Paar von Gleitschuhen auf den entsprechenden Gleitflächen der Taumelscheibe gleiten kann;
eine Mehrzahl von in jeweiligen zylindrischen Bohrungen aufgenommenen Kolben, die jeweils über ein jeweiliges Paar der Gleitschuhpaare mit der Taumelscheibe verbunden und angeordnet sind, um bei einer Drehung der Taumelscheibe eine geradlinige Kolbenbewegung in der zugehörigen zylindrischen Bohrung zu erzeugen; und
eine Mehrzahl von Führungsnuten, die jeweils in axialer Richtung an einer inneren Umfangswand des Gehäuses so ausgebildet sind, dass die jeweiligen Führungsnuten sich entlang eines Pfads der geradlinigen Bewegung eines der entsprechenden Kolben erstrecken, wobei jeder der Kolben aufweist: einen Körper mit einem ersten in diesem geformten konkaven Teil zur Auflage des einen Gleitschuhs des zugehörigen Paars der Gleitschuhpaare, ein taumelscheibenseitiges Endstück mit einem zweiten konkaven Teil zur Auflage des anderen Gleitschuhs des zugehörigen Paars der Gleitschuhpaare und ein einstückig mit dem Körper und dem taumelscheibenseitigen Endstück ausgefprmtes Brückenstück, wobei das Brückenstück den Körper und das taumelscheibenseitige Endstück einstückig in einer derartigen Weise verbindet, dass der erste konkave Teil und der zweite konkave Teil unter Ausbildung eines Zwischenraums in Axialrichtung einander gegenüber liegen, wobei das Brückenstück sich radial nach außen in Bezug auf eine Umfangsfläche des Kolbenkörpers erstreckt und gleitend in einer entsprechenden Führungsnute eingepasst ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, einen Taumelscheibenkompressor bereitzustellen, der in der Lage ist, Gleitschuhe zu verwenden, die der Größe nach für eine angewandte Belastung und für die Einhaltung eines Gleitzustands der Gleitschuhe geeignet sind.
Dementsprechend ist, in einem ersten Aspekt, ein Taumelscheibenkompressor gemäß der Erfindung über den Kompressor des bisherigen Stands der Technik hinaus dadurch gekennzeichnet, dass eine gedachte Kugel (G), die von jedem der jeweiligen Gleitschuhpaare gebildet wird, einen Durchmesser (D1) aufweist, der einem äußeren Durchmesser (D2) des jeweiligen Kolbens mindestens im Wesentlichen gleich oder größer als dieser ist.
Dementsprechend kann, da die gedachte Kugel, die von jedem der jeweiligen Gleitschuhpaare gebildet wird, einen Durchmesser hat, der einem äußeren Durchmesser (D2) des jeweiligen Kolbens mindestens im Wesentlichen gleich oder etwas größer als dieser ist, eine hohe Steifheit des jeweiligen Gleitschuhs sichergestellt werden.
Vorzugsweise liegt eine innere Umfangsfläche des Brückenstücks an der selben Position oder an einer äußeren Position in einer radialen Richtung des Gehäuses, in Bezug auf eine äußere Umfangsfläche des Kolbenkörpers.
Auch ist, in einem zweiten Aspekt, ein Taumelscheibenkompressor gemäß der Erfindung über den Kompressor des bisherigen Stands der Technik hinaus dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Umfangsfläche des Brückenstücks an der selben Position oder an einer äußeren Position in einer radialen Richtung des Gehäuses, in Bezug auf eine äußere
Umfangsfläche des Kolbenkörpers liegt
Dementsprechend können, da die innere Umfangsfläche des Brückenstücks an der selben Position oder an einer äußeren Position in einer radialen Richtung des Gehäuses, in Bezug auf eine äußere Umfangsfläche des Kolbenkörpers, liegt, der erste und der zweite konkave Teil mit einer ausreichend großen Größe ausgebildet werden, so dass es ermöglicht wird, dass der jeweilige Gleitschuh eine entsprechend große Größe aufweist, wodurch die erforderliche Steifheit des Gleitschuhs sichergestellt wird.
Vorzugsweise besitzt eine gedachte Kugel (G), die von jedem der jeweiligen Gleitschuhpaare gebildet wird, einen Durchmesser (D1), der einem äußeren Durchmesser (D2) des jeweiligen Kolbens mindestens im Wesentlichen gleich oder größer als dieser ist.
Der Taumelscheibenkompressor kann eine Mehrzahl von Führungsnuten umfassen, die jeweils in Axialrichtung an einer inneren Umfangswand des Gehäuses so ausgebildet sind, dass jede der jeweiligen Führungsnuten sich entlang eines Pfads der geradlinigen Bewegung eines der entsprechenden Kolben erstrecken; das Brückenstück kann gleitend in einer entsprechenden Führungsnute eingepasst sein; und ein Lager, das ein Ende der Antriebswelle stützt, und bei dem der Zylinderblock einen mittig gelegenen, aus einer das Lager aufnehmenden Kammer gebildeten Teil aufweist, der das Lager in sich aufnimmt, und mindestens einen Durchlass für die Schmiermittelzufuhr aufweist, der der Zufuhr von Schmiermittel, das in mindestens einer Führungsnute gesammelt wurde, zu der das Lager aufnehmenden Kammer dient.
Dementsprechend bewegt sich das Brückenstück des Kolbens innerhalb der Führungsnute entlang des Pfads der geradlinigen Bewegung des Kolbens, wodurch Schmiermittel von der Führungsnute über den Durchlass für Schmiermittelzufuhr der das Lager aufnehmenden Kammer zugeführt wird, was die Lebensdauer des Lagers verbessert.
Mindestens eine der Führungsnuten kann eine Führungsnute umfassen, die an der niedrigsten Stelle der inneren Umfangswand des Gehäuses gebildet ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein transkritisches Kühlungssytem bereitgestellt, das Kohlenstoffdioxid als ein Kühlmittel verwendet, und das einen Taumelscheibenkompressor gemäß des ersten oder des zweiten Aspekts der Erfindung einsetzt.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Längsschnitt – Ansicht, die die gesamte Anordnung eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Kapazität gemäß einer Ausführung der Erfindung darstellt;
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 1;
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Führungsnute und eine das Lager aufnehmende Kammer darstellt;
4 ist eine vergrößerte Seitenansicht, die einen Kolben, ein Gleitschuhpaar und eine Taumelscheibe darstellt; und
5 ist eine Ansicht, die eine von dem Gleitschuhpaar gebildete gedachte Kugel darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Die Erfindung wird nun im Detail beschrieben, unter Bezugnahme auf Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführung derselben darstellen.
1 stellt die gesamte Anordnung eines Taumelscheibenkompressors von variabler Kapazität dar, gemäß einer Ausführung der Erfindung. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 1. 3 stellt in einem vergrößerten Maßstab eine Führungsnute und eine das Lager aufnehmende Kammer dar, während 4 einen Kolben, eine Taumelscheibe und ein Gleitschuhpaar in einem vergrößerten Maßstab darstellt. 5 stellt eine von dem Gleitschuhpaar gebildete gedachte Kugel dar.
Der Taumelscheibenkompressor von variabler Kapazität besitzt einen Zylinderblock 1, dessen eines Ende an einem hinteren Kopfteil 3 über eine Ventilscheibe 2 befestigt ist, und dessen anderes Ende an einem vorderen Kopfteil (Gehäuse) 4 befestigt ist.
Der Zylinderblock 1 hat eine Mehrzahl von zylindrischen Bohrungen 6, die sich in axialer Richtung durch diesen hindurch in vorbestimmten Umfangsabständen um eine Antriebswelle 5 herum erstrecken. Jede der zylindrischen Bohrungen 6 hat einen Kolben 7, der gleitend in dieser aufgenommen ist.
Der vordere Kopfteil 4 definiert einen Kurbelkasten 8, in dem die Taumelscheibe 10 und weitere dieser zugehörige Komponenten aufgenommen werden. Die Taumelscheibe 10 ist auf der Antriebswelle 5 angebracht, zur Drehung in Übereinstimmung mit der Antriebswelle 5. Die Taumelscheibe 10 weist jeweilige Kolben 7 auf, die mit dieser über das Gleitschuhpaar 60, 70 verbunden sind, und der Kolben 7 bewegt sich innerhalb der zylindrischen Bohrung 6, wenn sich die Taumelscheibe 10 dreht.
Wie in 4 dargestellt, besteht der Kolben 7 aus einem Körper 71, der mit einem konkaven Teil (erster konkaver Teil) 71a zur gleitenden Auflage eines Gleitschuhs 70 ausgebildet ist, einem vorderen Endteil 72, der mit einem konkaven Teil (zweiter konkaver Teil) 72a zur gleitenden Auflage des anderen Gleitschuhs 60 ausgebildet ist, und einem Brückenstück 73, das einstückig mit dem Körper 71 und dem vorderen Endteil 72 ausgebildet ist, um die beiden Teile 71, 72 miteinander zu verbinden.
Die konkaven Teile 71a und 72a liegen einander in einer Bewegungsrichtung des Kolbens 7 mit einem zwischen diesen gebildeten Zwischenraum 74 gegenüber.
Das Brückenstück 73 ist in solcher Weise ausgebildet, dass es von einer Umfangsfläche des Körpers 71 radial nach außen vorspringt, in Richtung der inneren Umfangsfläche des vorderen Kopfteils 4 (siehe 4).
Der Gleitschuh 60 (70) hat einen konvexen Teil 60a (70a), der gleitend in den konkaven Teil 72a (71a) eingepasst ist, sowie einen flachen Teil 70b (60b), der in gleitendem Kontakt mit einer Gleitfläche 10a (10b) der Taumelscheibe 10 steht.
Wie in 5 dargestellt, ist der Biegeradius r1 des konvexen Teils 70a des Gleitschuhs 70 gleich dem Biegeradius r2 des konvexen Teils 60a des Gleitschuhs 60 und die konvexen Teile 70a, 60a haben einen identischen Krümmungsmittelpunkt C gemeinsam. Die Gleitschuhe 60, 70 sind in solcher Weise angeordnet, dass sie die Taumelscheibe 10 einfassen, um so eine gedachte Kugel G zu bilden, die den Krümmungsmittelpunkt C als deren Mittelpunkt aufweist.
Eine das Lager aufnehmende Kammer 22 ist in einem mittig gelegenen Teil einer vorderen Endseite des Zylinderblocks 1 gebildet. Die das Lager aufnehmende Kammer 22 ist zu dem Kurbelkasten 8 hin offen. Innerhalb der das Lager aufnehmenden Kammer 22 werden ein Radiallager 24 und ein Axiallager 25 aufgenommen. Die Lager 24, 25 stützen drehbar ein hinteres Ende der Antriebswelle 5.
Der hintere Kopfteil 3 definiert eine Auslasskammer 12 und eine Ansaugkammer 13, die die Auslasskammer 12 umgibt. Des Weiteren ist der hintere Kopfteil 3 mit einem Ansaugschlitz 3a und einem Ablassschlitz 3b ausgebildet. Der Ansaugschlitz 3a steht mit einer Ansaugkammer 13 in Verbindung, während der Ablassschlitz 3b mit einer Ablasskammer 12 in Verbindung steht.
Die Ventilscheibe 2 ist mit jeweiligen Kühlmittel-Auslassschlitzen 16 ausgebildet, zur Verbindung jeweils zwischen einer Kompressionskammer innerhalb einer entsprechenden zylindrischen Bohrung 6 und der Auslasskammer 12, sowie mit jeweiligen Kühlmittel-Einlassschlitzen 15, zur Verbindung jeweils zwischen einer Kompressionskammer innerhalb einer entsprechenden zylindrischen Bohrung 6 und der Auslasskammer 12. Die Kühlmittel-Auslassschlitze 16 und die Kühlmittel-Einlassschlitze 15 sind in festgelegten Umfangsabständen um die Antriebswelle 5 herum angeordnet. Die Kühlmittel-Auslassschlitze 16 werden mittels jeweiliger Auslassventile 17, die als einheitliches Element ausgebildet sind, geöffnet und geschlossen. Das einheitliche Element der Auslassventile 17 ist an einer nach hinten gerichteten Endfläche der Ventilscheibe 2 mittels einer Schraube 19 und einer Mutter 20 zusammen mit einem Ventilanschlag 18 befestigt. Andererseits werden die Kühlmittel-Einlassschlitze 15 mittels jeweiliger Ansaugventile 21, die als ein einheitliches Element ausgebildet und zwischen der Ventilscheibe 2 und dem Zylinderblock 1 angeordnet sind, geöffnet und geschlossen.
Der vordere Kopfteil 4 hat einen mittig gelegenen Teil seiner vorderen Endes, der mit einer das Lager aufnehmenden Kammer 23 ausgebildet ist, durch die sich ein Vorderende der Antriebswelle 5 erstreckt. Die das Lager aufnehmende Kammer 23 nimmt in sich ein Radiallager 26 und ein Verschlusselement 27 auf. Das Radiallager 26 trägt drehbar das Vorderende der Antriebswelle 5.
Des Weiteren ist der Zylinderblock 1 mit einem Verbindungsdurchgang ausgebildet, der nicht dargestellt ist, zur Verbindung zwischen der Ansaugkammer 13 und dem Kurbelkasten 8. Ein Druckkontrollventil, nicht dargestellt, ist an einem mittleren Teil des Verbindungsdurchgangs zur Regelung des Drucks innerhalb der Ansaugkammer 13 und des Drucks innerhalb des Kurbelkastens 8 angebracht.
Die Antriebswelle 5 hat einen axialen Flansch 40, der starr auf einem vorderen Abschnitt derselben befestigt ist, um Drehmoment von der Antriebswelle 5 auf die Taumelscheibe 10 zu übertragen. Der axiale Flansch 40 wird drehbar auf einer Innenwand des vorderen Kopfteils 4 von einem Aciallager 33 getragen, das zwischen dem axialen Flansch 40 und der Innenwand des vorderen Kopfteils angeordnet ist. Der axiale Flansch 40 und die Taumelscheibe 10 sind miteinander über ein Verbindungsstück 41 verbunden. Die Taumelscheibe 10 kann sich in Bezug auf eine gedachte Ebene, senkrecht zu der Antriebswelle 5, neigen.
Das Verbindungsstück 41 besteht aus einem Ausleger 42, der sich von einer Oberfläche der Taumelscheibe 10 aus erstreckt, einem Bolzen 43, der an einem Ende des Auslegers 42 befestigt ist und einem Vorsprung 40a, der mit einem durch diesen hindurch ausgebildeten Schlitz 44 auf dem axialen Flansch 40 ausgebildet ist. Der Bolzen 43 greift in den Schlitz 44 ein.
Die Taumelscheibe 10 ist auf der Antriebswelle 5 über eine Scharnierkugel 9 angebracht, die axial gleitend auf die Antriebswelle 5 montiert ist.
Auf der Antriebswelle 5 ist eine Spiralfeder 46 zwischen dem Axialflansch 40 und der Scharnierkugel 9 montiert, um die Scharnierkugel 9 in Richtung einer Verminderung der Neigung der Taumescheibe 10 zu zwingen, während eine Spiralfeder 47 auf der Antriebswelle 5 zwischen der Scharnierkugel 9 und dem Zylinderblock 1 angebracht ist, um das Scharnier 9 in Richtung einer Erhöhung der Neigung der Taumelscheibe 10 zu zwingen.
Die Taumelscheibe 10, der Axialflansch 40 und ein Teil eines jeden Kolbens 7 werden in dem Kurbelkasten 8 aufgenommen, wie in 1 dargestellt. Der Kurbelkasten 8 hat eine innere Umfangswand, die mit mehreren Führungsnuten 61 ausgebildet ist, die sich jeweils entlang eines Pfads der geradlinigen Bewegung des jeweiligen Kolbens 7 erstrecken, an festgelegten Abständen entlang der Umfangsfläche. Jede der Führungsnuten 61 hat das Brückenstück 73 eines entsprechenden Kolbens 7 gleitend in diese eingepasst.
Wie am besten aus 3 zu ersehen ist, umfasst die Führungsnute 61 eine Nute 61a und eine Vertiefung zum Sammeln von Schmiermittel 61b. Die Vertiefung zum Sammeln von Schmiermittel 61b ist so ausgebildet, dass sie sich von einem zylinderblockseitigen Ende der Nute 61a aus in rechten Winkeln zu der Nute 61a erstreckt.
Eine Führungsnute 61, die sich am Boden des Kurbelkastens 8 befindet (d.h. die an der niedrigsten Stelle angeordnete Führungsnute 61, wie in 1 dargestellt), hat eine Vertiefung zum Sammeln von Schmiermittel 61b, die mit der das Lager aufnehmenden Kammer 22 über einen Durchlass für Schmiermittelzufuhr 62, der innerhalb des Zylinderblocks 1 gebildet ist, in Verbindung steht, wie in 2 und 3 dargestellt.
Als Nächstes wird der Betrieb des Taumelscheibenkompressors von variabler Kapazität, der wie oben konstruiert ist, beschrieben.
Das Drehmoment eines Motors, nicht dargestellt, der in einem Kraftfahrzeug, nicht dargestellt, installiert ist, wird auf die Antriebswelle 5 übertragen um diese in Drehung zu versetzen. Das Drehmoment wird von der Antriebswelle 5 auf die Taumelscheibe 10 über den axialen Flansch 40 und das Verbindungsstück 41 übertragen, um eine Drehung der Taumelscheibe 10 zu erzeugen.
Wenn die Taumelscheibe 10 gedreht wird, gleiten die Gleitschuhe 60, 70 entlang der Gleitflächen 10a, 10b der Taumelscheibe 10. Aufgrund des Winkels, den die Taumelscheibe 10 mit der gedachten Ebene, senkrecht zu der Antriebswelle 5, bildet, wird das von der Taumelscheibe 10 übertragene Drehmoment in die Kolbenbewegung eines jeden Kolbens 7 umgewandelt. Wenn sich der Kolben 7 innerhalb der ihm zugeordneten zylindrischen Bohrung 6 bewegt, verändert sich das Volumen einer Kompressionskammer innerhalb der zylindrischen Bohrung 6. Als Ergebnis werden Ansaugen, Kompression und Abgabe von Kühlgas in der Kompressionskammer nacheinander durchgeführt, in einer Menge, die der Neigung der Taumelscheibe 10 entspricht. Während des Ansaugschlags des Kolbens 7 öffnet sich das entsprechende Ansaugventil 21, um unter niedrigem Druck stehendes Kühlgas aus der Ansaugkammer 13 in die Kompressionskammer innerhalb der zylindrischen Bohrung 6 abzuziehen. Während des Ausstoßschlags des Kolbens 7 öffnet sich das entsprechende Ablassventil 17, um unter hohem Druck stehendes Kühlgas aus der Kompressionskammer in die Ablasskammer 12 zu leiten.
In Übereinstimmung mit der Kolbenbewegung des Kolbens 7 innerhalb der zylindrischen Bohrung 6 bewegt sich das Brückenstück 73 des Kolbens 7 entlang der Nute 61a der Führungsnute 61 in der Bewegungsrichtung des Kolbens 7. Wenn sich das Brückenstück 73 bewegt, wird Schmiermittel, das innerhalb der Nute 61a eingefangen ist, von dem Brückenstück 73 in der Vertiefung zum Sammeln von Schmiermittel 61b gesammelt und der das Lager aufnehmenden Kammer 22 über den Durchlass für Schmiermittelzufuhr zugeführt. Das Schmiermittel in der das Lager aufnehmenden Kammer 22 wird dem Radiallager 24 und dem Axiallager 25 zugeführt und anschließend in die Kurbelkammer 8 zurückgeführt. Auf diese Weise werden das Radiallager 24 und das Axiallager 25 geschmiert.
Wenn die thermische Belastung auf den Kompressor abnimmt, so dass der Druck in der Ansaugkammer 13 absinkt, schließt sich das Druckregelventil, um die Verbindung zwischen dem Kurbelkasten 8 und der Ansaugkammer 13 zu unterbrechen. Als Ergebnis erhöht sich der Druck innerhalb der Kurbelkammer 8, indem vorbeifließendes Gas aus den Kompressionskammern in den Kurbelkasten 8 abgeht, so dass die Neigung der Taumelscheibe 10 verringert wird. Dementsprechend verringert sich die Schlaglänge des Kolbens 7, so dass die Leistungsmenge oder Kapazität des Kompressors reduziert wird.
Wenn sich andererseits die thermische Belastung auf den Kompressor erhöht, öffnet sich das Druckregelventil, um die Verbindung zwischen dem Kurbelkasten 8 und der Ansaugkammer 13 herzustellen. Als Ergebnis entweicht das vorbeifließende Gas, das aus den Kompressionskammern in den Kurbelkasten 8 geströmt war, in die Ansaugkammer 13, so dass sich der Druck innerhalb des Kurbelkastens 8 verringert und so die Neigung der Taumelscheibe 10 zunimmt, wodurch die Schlaglänge des Kolbens 7 erhöht wird, so dass sich die Leistungsmenge oder Kapazität des Kompressors erhöht.
In Übereinstimmung mit dem Taumelscheibenkompressor von variabler Kapazität erstreckt sich das Brückenstück 73 des Kolbens 7 von der Umfangsfläche des Körpers 71 desselben radial nach außen und greift gleitend in die gegenüberliegende Führungsnute 61 ein, die in der innenliegenden Umfangswand des vorderen Kopfteils 4 in solcher Weise gebildet ist, dass sie sich in die Richtung der Bewegung des Kolbens 7 erstreckt, so dass es möglich ist, den Durchmesser D1 der von den Gleitschuhen 60, 70 gebildeten, gedachten Kugel im wesentlichen gleich oder größer als einen Außendurchmesser D2 des in 4 abgebildeten Kolbens 7 zu machen. Dies ermöglicht es, die Gleitschuhe 60, 70 so zu bilden, dass diese die erforderliche Starrheit aufweisen, und macht daher den Taumelscheibenkompressor von variabler Kapazität gemäß dieser Ausführung geeignet für einen Kühlkompressor zur Verwendung in einem transkritischen Kühlzyklus-System, das z.B. Kohlenstoffdioxid als Kühlmittel einsetzt.
Des Weiteren bewegt sich das Brückenstück 73 des Kolbens 7 in der Nute 61a der Führungsnute 61 in der Bewegungsrichtung des Kolbens 7, wodurch Schmiermittel in der Vertiefung zur Sammlung von Schmiermittel 61a gesammelt und der das Lager aufnehmenden Kammer 22 über den Durchlass für Schmiermittelzufuhr 62 zugeführt wird. Dies ermöglicht es, das Radiallager 24 und das Axiallager 25 innerhalb der das Lager aufnehmenden Kammer 22 zu schmieren, wodurch die Lebensdauer der beiden Lager 24 und 25 verbessert wird.
Obwohl in der obigen Ausführung nur eine einzige Führungsnute 61 unter der Mehrzahl von Führungsnuten 61, nämlich diejenige, die sich am Boden des Kurbelkastens 8 befindet, mit der das Lager aufnehmenden Kammer 22 in Verbindung gebracht wird, ist dies nicht etwa limitativ, sondern jede der Mehrzahl von Führungsnuten 61 kann mit der das Lager aufnehmenden Kammer 22 in Verbindung gebracht werden.
Um jedoch die erforderliche Antriebskraft für die Zufuhr von Schmiermittel auf ein Minimum zu beschränken, ist es zu bevorzugen, die in der obigen Ausführung dargestellte Konstruktion zu verwenden.
Des Weiteren ist es möglich, ein Kontrollventil (nicht dargestellt) an einem mittleren Abschnitt des Durchlasses für Zufuhr von Schmiermittel 62 vorzusehen, um so nur einen Schmiermittelfluss in Richtung der das Lager aufnehmenden Kammer 22 zu erlauben. Darüberhinaus ist es auch möglich, in fortschreitender Weise eine Querschnittsfläche des Durchlasses für Schmiermittelzufuhr in Richtung der das Lager aufnehmenden Kammer 22 zu reduzieren. Ersteres gewährleistet eine verläßliche Zufuhr von Schmiermittel zu der das Lager aufnehmenden Kammer 22, während letzteres die Effizienz der Schmiermittelzufuhr verbessert.
Obwohl in der obigen Ausführung ein Fall beschrieben wird, in dem die Erfindung auf einen Taumelscheibenkompressor von variabler Kapazität angewandt wird, ist dies nicht etwa limitativ, sondern die Erfindung kann auch auf einen Taumelscheibenkompressor von unveränderlicher Kapazität angewandt werden.

Claims

Taumelscheibenkompressor umfassend: einen Zylinderblock (1) mit mehreren zylindrischen Bohrungen (6), die in axialer Richtung durch diesen verlaufen, ein am Zylinderblock (1) befestigtes Gehäuse (4), das im Inneren einen Kurbelkasten (8) aufweist, eine Antriebswelle (5), die sich durch den Kurbelkasten (8) erstreckt, eine im Inneren des Kurbelkastens (8) enthaltene Taumelscheibe (10), die zur Drehung in Übereinstimmung mit der Antriebswelle (5) an der Antriebswelle (5) angebracht ist und jeweils auf der einen Seite dem Zylinderblock (1) zugewandte und auf der anderen Seite von dem Zylinderblock (1) abgewandte Gleitflächen (10a, 10b) aufweist, mehrere Paare im wesentlichen halbkugelförmiger Gleitschuhe (60, 70), wobei jedes Gleitschuhpaar (60, 70) auf den entsprechenden Gleitflächen (10a, 10b) der Taumelscheibe (10) gleiten kann, mehrere in jeweiligen zylindrischen Bohrungen (6) aufgenommene Kolben (7), die jeweils über ein jeweiliges Paar der Gleitschuhpaare (60, 70) mit der Taumelscheibe (10) verbunden und angeordnet sind, um bei einer Drehung der Taumelscheibe (10) eine geradlinige Kolbenbewegung in der zugehörigen zylindrischen Bohrung (6) zu erzeugen, wobei jeder Kolben (7) umfasst: einen Körper (71) mit einem ersten darin geformten konkaven Teil (71a) zur Auflage des einen Gleitschuhes des zugehörigen Gleitschuhpaares (60, 70), ein taumelscheibenseitiges Endstück (72) mit einem zweiten konkaven Teil (72a) zur Auflage des anderen Gleitschuhes des zugehörigen Gleitschuhpaares (60, 70) und ein einstückig mit dem Körper (71) und dem taumelscheibenseitigen Endstück (72) gebildetes Brückenstück (73), das den Körper (71) einstückig in einer derartigen Weise mit dem taumelscheibenseitigen Endstück (72) verbindet, dass der erste konkave Teil (71a) und der zweite konkave Teil (72a) unter Ausbildung eines Zwischenraums in Axialrichtung einander gegenüber liegen, wobei das Brückenstück (73) sich radial nach außen in Bezug auf eine Umfangsfläche des Kolbenkörpers (71) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch jedes Gleitschuhpaar (60, 70) gebildete, gedachte Kugel (G) einen Durchmesser (D1) besitzt, der zumindest im wesentlichen gleich oder größer als ein Außendurchmesser (D2) eines jeden Kolbens (7) ist.
Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, bei dem sich eine innenliegende Umfangsfläche des Brückenstücks (73) bezüglich einer außenliegenden Umfangsfläche des Körpers (71) des Kolbens (7) an der gleichen Position oder an einer in radialer Richtung des Gehäuses (4) weiter außenliegenden Position befindet.
Taumelscheibenkompressor umfassend: einen Zylinderblock (1) mit mehreren zylindrischen Bohrungen (6), die in axialer Richtung durch diesen verlaufen, ein am Zylinderblock (1) befestigtes Gehäuse (4), das im Inneren einen Kurbelkasten (8) aufweist, eine Antriebswelle (5), die sich durch den Kurbelkasten (8) erstreckt, eine im Inneren des Kurbelkastens (8) enthaltene Taumelscheibe (10), die zur Drehung in Übereinstimmung mit der Antriebswelle (5) an der Antriebswelle (5) angebracht ist und jeweils auf der einen Seite dem Zylinderblock (1) zugewandte und auf der anderen Seite von dem Zylinderblock (1) abgewandte Gleitflächen (10a, 10b) aufweist, mehrere Paare im wesentlichen halbkugelförmiger Gleitschuhe (60, 70), wobei jedes Gleitschuhpaar (60, 70) auf den entsprechenden Gleitflächen (10a, 10b) der Taumelscheibe (10) gleiten kann, mehrere in jeweiligen zylindrischen Bohrungen (6) aufgenommene Kolben (7), die jeweils über ein jeweiliges Paar der Gleitschuhpaare (60, 70) mit der Taumelscheibe (10) verbunden und angeordnet sind, um bei einer Drehung der Taumelscheibe (10) eine geradlinige Kolbenbewegung in der zugehörigen zylindrischen Bohrung (6) zu erzeugen, wobei jeder Kolben (7) umfasst: einen Körper (71) mit einem ersten darin geformten konkaven Teil (71a) zur Auflage des einen Gleitschuhes des zugehörigen Gleitschuhpaares (60, 70), ein taumelscheibenseitiges Endstück (72) mit einem zweiten konkaven Teil (72a) zur Auflage des anderen Gleitschuhes des zugehörigen Gleitschuhpaares (60, 70) und ein einstückig mit dem Körper (71) und dem taumelscheibenseitigen Endstück (72) gebildetes Brückenstück (73), das den Körper (71) einstückig in einer derartigen Weise mit dem taumelscheibenseitigen Endstück (72) verbindet, dass der erste konkave Teil (71a) und der zweite konkave Teil (72a) unter Ausbildung eines Zwischenraums in Axialrichtung einander gegenüber liegen, wobei das Brückenstück (73) sich radial nach außen in Bezug auf eine Umfangsfläche des Kolbenkörpers (71) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine innenliegende Umfangsfläche des Brückenstücks (73) bezüglich einer außenliegenden Umfangsfläche des Körpers (71) des Kolbens (7) an der gleichen Position oder an einer in radialer Richtung des Gehäuses (4) weiter außenliegenden Position befindet.
Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch jedes Gleitschuhpaar (60, 70) gebildete, gedachte Kugel (G) einen Durchmesser (D1) besitzt, der zumindest im wesentlichen gleich oder größer als ein Außendurchmesser (D2) eines jeden Kolbens (7) ist.
Taumelscheibenkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren derartig in Axialrichtung in einer innenliegenden Umfangswand des Umfangs des Gehäuses (4) geformten Führungsnuten (61), dass die Führungsnuten (61) sich jeweils entlang der geradlinigen Bewegung des zugehörigen Kolbens (7) erstrecken, wobei das Brückenstück (73) in einer entsprechenden Führungsnute (61) gleitend eingepasst ist, und einem Lager (25), das ein Ende der Antriebswelle (5) stützt, und bei dem der Zylinderblock (1) einen mittig gelegenen, aus einer das Lager aufnehmenden Kammer (22) gebildeten Teil aufweist, der das Lager (25) in sich aufnimmt, und zumindest einen Schmiermittelzufuhrdurchlass (62) zur Zufuhr von in zumindest einer Führungsnute (61) gesammelten Schmiermittel zu der das Lager aufnehmenden Kammer (22) aufweist.
Taumelscheibenkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Führungsnuten (61) eine an einer niedrigsten Stelle der innenliegenden Umfangswand des Gehäuses (4) gebildete Führungsnute (61a) umfasst.
Transkritisches Kühlungssystem mit Kohlendioxid als Kühlmittel, das einen Taumelscheibenkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet.