DE19611004A1 - Taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkühlkom­ pressor. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine Verbesserung eines Axiallagers, das eine Axiallast der Tau­ melscheibe des Kompressors aufnimmt.

Zur Darstellung der Probleme, die der Erfindung zugrunde lie­ gen, wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die einen herkömmlichen Taumelscheibenkompressor zeigt, der in der Offenlegungs­ schrift der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 64-63669 offenbart ist. Der Kompressor umfaßt ein Paar vorderer und hinterer Zylinderblöcke 20A, 20B, die zur Bildung einer Zy­ linderblockbaugruppe zusammengesetzt sind, in der eine Viel­ zahl axialer Zylinderbohrungen ausgebildet ist, die jeweils in sich einen hin- und herbewegbaren Doppelkopfkolben aufneh­ men, und ein Paar vorderer und hinterer Gehäuse 14, 15, die so angeordnet sind, daß die entgegengesetzten axialen Stirn­ seiten der Zylinderblockbaugruppe verschlossen sind. Zum Hin- und Herbewegen in den jeweiligen Zylinderbohrungen werden die Kolben durch eine drehbare Taumelscheibe 22 angetrieben, die fest auf einer Antriebswelle 21 montiert ist, welche in der Zylinderblockbaugruppe drehbar gelagert ist. Die obigen Zy­ linderblöcke 20A, 20B und die Gehäuse 14, 15 werden mittels einer Vielzahl von Klemmbolzen 16 (nur ein Bolzen ist in der Zeichnung gezeigt) zusammengebaut. Der Kompressor umfaßt fer­ ner ein Paar vorderer und hinterer Axiallager 13, 13, die auf der Antriebswelle 21 zwischen dem Nabenabschnitt der Taumel­ scheibe 22 und dem jeweiligen vorderen und hinteren Zylinder­ block 20A, 20B angeordnet sind. Diese Axiallager 13, 13 wer­ den durch die Festziehkraft sicher in Lage gehalten, die durch die Bolzen 16 ausgeübt wird, welche die Zylinderblöcke 20A, 20B und die Gehäuse 14, 15 zusammenklemmen. Genauer ge­ sagt ist jedes Axiallager 13 gehalten, wobei der radial äuße­ re Abschnitt der inneren Laufschale 13a gegen einen ringför­ migen Sitz 22a gepreßt ist, der einstückig mit dem Nabenab­ schnitt der Taumelscheibe 22 ausgebildet ist und wobei der radial innere Abschnitt der äußeren Laufschale 13b gegen ei­ nen ähnlichen, ringförmigen Sitz 20a gepreßt ist, der ein­ stückig mit dem benachbarten Zylinderblock 20A oder 20B aus­ gebildet ist, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Wenn die Klemmbolzen 16 festgezogen sind, werden die obigen Abschnitte der inneren und äußeren Laufschale 13a, 13b in Preßkontakt mit den jeweiligen Sitzen 20a, 22a verformt, um das zulässige axiale Festziehmaß zu absorbieren oder aufzunehmen. Das be­ deutet, daß die Aufnahme oder Absorption des zulässigen Fest­ ziehmaßes durch Verformen der Lagerschalen erreicht wird. Das hierbei in Bezug genommene, zulässige Festziehmaß kann als ein axialer Abstand definiert werden, so daß die Gehäuse 14, 15 dazu gezwungen werden, sich gegenüber den Zylinderblöcken 20a, 20b axial nach innen zu bewegen, indem die Klemmbolzen 16 mit einem vorgegebenen Festziehdrehmoment festgezogen wer­ den, um die Kompressorbauteile zu verbinden.

Wenn bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Kompressor je­ doch das zulässige Festziehmaß groß gewählt wird, um die Fe­ stigkeit zu steigern, so daß die Taumelscheibe 22 durch die Axiallager 13, 13 axial gelagert wird, steigt der Widerstand aufgrund der festgezogenen Bolzen an,. wobei der Energiever­ brauch entsprechend, insbesondere beim Startvorgang und beim Betrieb mit geringer Drehzahl des Kompressors, ansteigt. Wenn andererseits das zulässige Maß klein gewählt wird, um den obigen Nachteil zu vermeiden, neigt die Taumelscheibe 22 wäh­ rend eines Betriebes mit hoher Drehzahl aufgrund der ungenü­ genden Lagersteifigkeit zum Versatz, wodurch schädliche Vi­ brationen und dadurch ein Geräusch mit hohen Frequenzen er­ zeugt werden. Den obigen Problemen begegnet man nicht nur bei der oben beschriebenen Anordnung des Kompressors, sondern auch bei Kompressoren mit anderen Aufbauten, bei denen ela­ stische Materialien verwendet werden, um das zulässige Fest­ ziehmaß aufzunehmen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Taumelschei­ benkompressor zu schaffen, der sowohl die Verbesserung des Energieverbrauchs während eines Betriebes mit geringer Dreh­ zahl als auch die Reduzierung der Vibrationen und der Geräu­ schentwicklung während eines Betriebes mit hoher Drehzahl er­ reicht, indem die Festigkeit der axialen Lagerung der Taumel­ scheibe gegen eine Last variiert wird, die darauf aufgrund eines Momentes aufgebracht wird, das durch einen Entladedruck des komprimierten Kühlgases verursacht wird.

Ein erfindungsgemäßer Kompressor umfaßt ein Paar vorderer und hinterer Zylinderblöcke, die so zusammenwirken, daß sie eine Zylinderblockbaugruppe bilden, in der eine Vielzahl Zylinder­ bohrungen ausgebildet ist, die jeweils in sich einen Doppel­ kopfkolben aufnehmen, ein Paar vorderer und hinterer Gehäuse, die an axialen Stirnflächen der Zylinderbaugruppe angeordnet sind, eine Antriebswelle, die durch ein Radiallager in dem Zylinderblock gelagert ist, eine Taumelscheibe, die auf der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung montiert ist, um die Kolben in ihren jeweiligen Zylinderbohrungen hin- und herzu­ bewegen und ein Paar vorderer und hinterer, zusammengesetzter Axiallager, die zwischen dem Nabenabschnitt der Taumelscheibe und den jeweiligen benachbarten Zylinderblöcken angeordnet sind. Jedes der Verbundwerkstoffaxiallager hat zumindest zwei elastisch deformierbare Gleitlagerelemente und ein Axiallager ist in einem verformten Zustand zwischen ringförmigen Vor­ sprungssitzen gelagert, die auf dem Nabenabschnitt der Tau­ melscheibe und seinem benachbarten Zylinderblock ausgebildet sind. Die ringförmigen Sitze sind mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet, so daß das obige eine Axiallager an radial versetzen Positionen unterstützt ist. Dadurch wird das zulässige Festziehmaß durch eine solche elastische Verformung des Axiallagers aufgenommen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt je­ des Axiallager zwei Gleitlagerelemente in der Form eines Rin­ ges und ein Lagerelement ist aus kaltgerolltem Kohlen­ stoffstahl hergestellt, wobei ein Fluorkunststoff die Ober­ fläche überzieht. Das andere Lagerelement ist aus einem koh­ lenstoffreichen Chromlagerstahl hergestellt.

Das zulässige Festziehmaß beim Zusammenbau des Kompressors gemäß der Erfindung wird klein gewählt. Wenn der Kompressor zusammengebaut wird, um das zulässige Festziehmaß aufzuneh­ men, werden die Lagerringe von dem einen Axiallager in einer Tellerform verformt, die eine keglige Ebene zwischen zwei be­ nachbarten Lagerringen definiert. Bei einer solchen Anordnung hat eine Zentrifugalkraft, die durch einen Lagerring während des Betriebs des Kompressors entwickelt wird, eine Komponen­ te, die auf den einen Lagerring wirkt, um gegen den anderen Lagerring gedrückt zu werden.

Während eines Betriebs mit geringer Drehzahl, wenn die Zen­ trifugalkraft noch klein ist und daher die beiden Lagerringe dazu neigen, sich gegeneinander wie getrennte Körper zu ver­ drehen, ist die Taumelscheibe axial durch das Axiallager mit einer Steifigkeit gelagert, die der Summe der Reaktionskräfte der beiden getrennten Lagerringe entspricht. Wenn anderer­ seits während eines Betriebes mit hoher Drehzahl die beiden Lagerelemente dazu neigen, sich als eine einstückige Einheit unter dem Einfluß der angestiegenen Zentrifugalkraft zu dre­ hen, ist die Taumelscheibe axial mit einer Steifigkeit gela­ gert, die größer als die obige Steifigkeit ist, die der Summe der Reaktionskräfte der beiden getrennten Lagerringe ent­ spricht, wie detailliert bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert wird. Dadurch ist die Taumel­ scheibe steif gelagert und der Kompressor kann mit geringen Vibrationen und einer geringer Geräuschentwicklung bei einem Betrieb mit höherer Drehzahl betrieben werden, während der auf die Taumelscheibe aufgebrachte Widerstand gering ist, wo­ durch der Energieverbrauch während eines Betriebes mit gerin­ ger Drehzahl reduziert wird.

Die Taumelscheibe eines Kühlkompressors, die einem Moment zu widerstehen hat, das durch den Entladedruck des Kühlgases er­ zeugt wird, das auf den Kolben während seines Kompressionshu­ bes wirkt, ist für gewöhnlich aus einem Material hergestellt, das härter als das der Zylinderblöcke ist. Mit anderen Worten sind die Zylinderblöcke aus einem relativ weichen Material hergestellt. Um den Sitz am Zylinderblock vor einem Ver­ schleiß zu schützen, der durch die Relativdrehung der Gleit­ lagerelemente erzeugt wird, insbesondere während eines Be­ triebes des Kompressors mit hoher Drehzahl, kann der Sitz so ausgebildet sein, daß er mehr in Richtung der Taumelscheiben­ kammer vorsteht, wo der Strom des Kühlgases, in dem Schmieröl enthalten ist, am höchsten ist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform, die drei La­ gerelemente für das Axiallager verwendet, wobei ein Element in der Nähe des Zylinderblocks von der Relativdrehung abge­ halten wird, kann das mit dem Verschleiß zusammenhängende Problem mit Sicherheit verhindert werden. Die Verwendung des Gleitlagers anstelle des herkömmlichen Rollenlagers ist vor­ teilhaft, da die Lager weniger teuer in der Herstellung als die Rollenlager sind und da auch das den Rollenlagern eigene Geräusch nicht entwickelt wird. Die obige und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detail­ lierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich.

Fig. 1 ist eine axiale Querschnittsansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel eines Taumelscheibenkompressors zeigt, dessen Axiallager gemäß der Erfindung aufgebaut sind;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine obere Hälfte eines hinteren Axiallagers des Kompressors der Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels eines Taumelscheibenkompressors, die ein Axiallager zeigt, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 4 ist eine axiale Querschnittsansicht eines herkömmli­ chen Taumelscheibenkompressors.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Be­ zugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Da die Anord­ nung von Hauptkomponenten des in den Fig. 1 und 3 gezeig­ ten Kompressors im wesentlichen gleich wie des des herkömmli­ chen Kompressors der Fig. 4 ist, werden ähnliche Elemente oder Bauteile zu denen des herkömmlichen Kompressors mit ähn­ lichen Bezugszeichen bezeichnet und eine detaillierte Erläu­ terung deren Anordnung wird in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung weggelassen.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dort eine Antriebswelle 1 vorgesehen, die in einem Paar vorderer und hinterer Zylinder­ blöcke 2, 3 gelagert ist, und auf der eine Taumelscheibe 5 montiert ist, die sich zusammen mit ihr dreht. Das Paar Zy­ linderblöcke 2, 3 wirkt zusammen, um eine Zylinderblockbau­ gruppe zu bilden, in der eine Vielzahl Zylinderbohrungen de­ finiert sind, die jeweils einen gleitend hin- und herbewegba­ ren Doppelkopfkolben aufnehmen. Die axial entgegengesetzten Stirnseiten der Zylinderblockbaugruppe sind durch das vordere und hintere Gehäuse 7, 8 verschlossen. An entgegengesetzten Stirnseiten des Nabenabschnittes der Taumelscheibe 5 ist ein Paar vorderer und hinterer Axiallager 6A, 6B angeordnet. Im zusammengebauten Zustand des Kompressors sind die Axiallager 6A, 6B sicher zwischen dem Nabenabschnitt der Taumelscheibe 5 und den jeweiligen, benachbarten Zylinderblöcken 2, 3 durch die Wirkung der Festziehkraft gehalten, die durch eine Viel­ zahl Klemmbolzen 9 ausgeübt wird, welche festgezogen werden, um die Zylinderblöcke 2, 3 und die Gehäuse 7, 8 miteinander zu verklemmen. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Taumel­ scheibenkammer, die durch die Zylinderblöcke 2, 3 definiert ist.

Die Antriebswelle 1 hat einen abgestuften Aufbau, der einen ersten Abschnitt 1a, der in dem vorderen Zylinderblock 2 ge­ lagert ist, einen zweiten Abschnitt 1b, der hinter dem ersten Abschnitt 1a angeordnet ist und auf sich die Taumelscheibe 5 trägt, und einen dritten Abschnitt 1c umfaßt, der weiter hin­ ter dem zweiten Abschnitt 1b angeordnet ist und in dem hinte­ ren Gehäuse 3 gelagert ist. Wie in Fig. 1 zeigt ist, hat der erste Abschnitt 1a den größten und der dritte Abschnitt 1c den kleinsten Durchmesser der drei Antriebswellenabschnitte. Die Antriebswelle 1 ist an ihrem vorderen Abschnitt 1a radial durch ein Radial- oder Gleitlager 11 gelagert, das in einer Axialmittenbohrung in dem vorderen Zylinderblock 2 angeordnet ist. Auch an ihrem hinteren Abschnitt 1c ist die Antriebswel­ le 1 durch ein ähnliches Radiallager 12 gelagert, das in eine Axialmittenbohrung eingefügt ist, die in dem hinteren Zylin­ derblock 3 ausgebildet ist.

Daß die Taumelscheibe 5 sicher ein ansteigendes Moment auf­ nimmt, das mit einem Anstieg des Entladedruckes des auf den Kolbenkopf wirkenden Kühlgases entwickelt wird, ist die Tau­ melscheibe aus einem Material hergestellt, das härter als das der Zylinderblöcke 2, 3 ist.

Die Axiallager 6A, 6B umfassen innere Gleitlagerringe 61, 63, die auf der zu dem Nabenabschnitt der Taumelscheibe 5 benach­ barten Seite angeordnet sind, und äußere Gleitlagerringe 62, 64, die auf der den jeweiligen Zylinderblöcken 2, 3 benach­ barten Seite angeordnet sind. Diese Lager 6A, 6B sind in zu­ sammengesetzter Bauweise. D.h., daß die inneren Lagerringe 61, 63 aus SPCC (JIS) oder einem kaltgerollten Kohlen­ stoffstahl mit einem Fluorkunststoffüberzug auf der Oberflä­ che hergestellt sind und daß die äußeren Lagerringe 62, 64 aus SUJ2 (JIS) oder einem kohlenstoffreichen Chromlagerstahl hergestellt sind.

Die Oberflächen des vorderen Zylinderblocks 2 und des Naben­ abschnittes der Taumelscheibe 5, die die entgegengesetzten Seiten des Axiallagers 6A berühren, sind als flache Sitzflä­ chen 2a, 5a ausgebildet, um die gesamten Axialflächen der La­ gerringe 61, 62 aufzunehmen. Dadurch wird das Axiallager 6A fest zwischen diesen Sitzflächen 2a, 5a gehalten. Zur weite­ ren Stabilität zum Halten des Lagers kann die Anordnung so sein, daß der äußere Ring 62 daran gehindert wird, sich ge­ genüber der Sitzfläche 2a zu drehen.

Andererseits ist das hintere Axiallager 6B so angeordnet, daß es elastisch verformbar ist, um eine Axiallast aufzunehmen, die durch das Festziehen der Klemmbolzen 9 erzeugt wird.

D. h., daß der Nabenabschnitt der Taumelscheibe 5 an seiner hinteren Seite mit einem einstückigen, ringförmigen Sitz 5b mit einem solchen Durchmesser ausgebildet ist, daß der innere Ring 63 an seinem radial äußeren Abschnitt gegen den Sitz 5b gepreßt wird. Der hintere Zylinderblock 3 ist an einem seiner Abschnitte in der Nähe der Taumelscheibe 5 mit einem einstüc­ kigen, ringförmigen Sitz 3b mit einem solchen Durchmesser ausgebildet, daß der äußere Ring 64 an seinem radial inneren Abschnitt gegen den Sitz 3b gepreßt wird. Dadurch ermöglicht das Vorsehen der ringförmigen Sitze 5b, 3b mit unterschiedli­ chen Durchmessern, daß das Axiallager 6B elastisch deformiert wird, indem die Klemmbolzen 9 festgezogen werden, um den Kom­ pressor zusammenzubauen. Wie detailliert in einem späteren Abschnitt erläutert wird, kann die axiale Länge, um die der ringförmige Sitz 3b in Richtung der Taumelscheibenkammer 10 vorsteht, in Abhängigkeit des Betrags an Raum bestimmt wer­ den, der durch das Austauschen der herkömmlichen Rollenlager gegen die Flachgleitlager gemäß der Erfindung eingespart wird.

Wenn die Zylinderblöcke 2, 3 und die Gehäuse 7, 8 durch die Klemmbolzen 9 zusammengeklemmt werden, wird das hintere Axiallager 6B elastisch in eine Tellerform verformt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die eine obere Hälfte des Lagers 6B zeigt, weil der innere und äußere Ring 63, 64 von entgegenge­ setzten Seiten durch die ringförmigen vorspringenden Sitze 5b, 3b gepreßt werden, die an radial versetzten Lagen ausge­ bildet sind. Dadurch wird das zulässige Festziehmaß durch ei­ ne solche elastische Verformung der Lagerringer 63, 64 aufge­ nommen. In diesem verformten Zustand des Axiallagers 6B bil­ den die gegenüberliegenden Berührungsflächen der Lagerringe 63, 64 zwischen sich eine keglige Fläche 60a, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Wenn die Antriebswelle 1 während des Kompressorbetriebes ge­ dreht wird, entwickelt der sich dann mit der Taumelscheibe 5 drehende äußere Lagerring 64 eine Zentrifugalkraft F, die wie folgt ausgedrückt wird.

F = mrω²

wobei ω die Winkelgeschwindigkeit des Lagerrings 64 dar­ stellt, r den Abstand von der axialen Mitte der Antriebswelle 1 zu dem Mittelpunkt der kegligen Fläche 60a und m die Masse des Lagerrings 64. Wie durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist, hat diese Zentrifugalkraft eine Komponente Ft, die im wesent­ lichen parallel zu der kegligen Fläche 60a ausgerichtet ist, und eine Komponente Fn, die im wesentlichen senkrecht bezüg­ lich der kegligen Fläche 60a ausgerichtet ist. Sie wirkt da­ durch so, daß der äußere Lagerring 64 gegen den inneren La­ gerring 63 gezwängt wird. Daher verstärkt sich die Kraft Fn, die den äußeren Lagerring 64 gegen die inneren Lagerring 63 zwängt, mit einem Anstieg der Drehgeschwindigkeit der An­ triebswelle 1.

Wenn die Antriebswellendrehzahl während eines Startvorgangs oder eines Betriebs mit geringer Drehzahl des Kompressors niedrig ist und daher die Zentrifugalkraft F und damit ihre Komponente Fn klein ist, neigen die beiden Lagerringe 63, 64 dazu, sich relativ zueinander wie getrennte Körper zu drehen. Wenn andererseits die Kompressordrehzahl angestiegen ist und die Komponente Fn stärker wird, um entsprechend den Lagerring 64 fester gegen den Ring 63 zu drücken, neigen die beiden La­ gerringe dazu, sich weniger relativ zu drehen. D.h., daß die Lagerringe 63, 64 dann dazu neigen, sich als ein einstückige Einheit unter dem Einfluß der angestiegenen Zentrifugalkraft F des äußeren Rings 64 zu drehen.

Es ist allgemein bekannt, daß ein einzelnes elastisches Ele­ ment, das aus einem gewissen Material mit einer vorgegebenen Dicke hergestellt ist, bei einer elastischen Verformung um einen vorgegebenen Betrag eine Reaktionskraft entwickelt, die größer als die Summe der Reaktionskräfte ist, die durch eine Vielzahl voneinander getrennter elastischer Elemente erzeugt werden, die aus demselben Material hergestellt sind und die jeweils identische Dicken haben, deren Summe der Dicke des obigen einzelnen elastischen Elements entspricht. Wenn daher während eines Betriebes mit geringer Drehzahl der innere und äußere Lagerring 63, 64 dazu neigen, sich als getrennte Kör­ per relativ zueinander zu drehen wird die Taumelscheibe 5 axial mit einer relativ geringen Steifigkeit gelagert, die der Summe der Reaktionskräfte der beiden getrennten Lagerrin­ ger 63, 64 entspricht. Dadurch wird der auf die Taumelscheibe 5 während des Betriebes mit geringer Geschwindigkeit des Kom­ pressors aufgebrachte Widerstand niedrig gehalten.

Entsprechend den Ergebnissen der durch die Erfinder durchge­ führten Experimente, um den sich ergebenden elastischen Koef­ fizienten K aus den elastischen Koeffizienten K1 und K2 je­ weils des inneren und des äußeren Lagerrings 63 und 64 unter den Bedingungen des Betriebs bei geringer Drehzahl zu finden, wurde herausgefunden, daß K im allgemeinen ausgedrückt werden kann als:

K = 1/{(1/K1) + (1/K2)}

Wenn andererseits während eines Betriebs mit hoher Drehzahl der innere und äußere Lagerring 63, 64 dazu neigen, sich als einstückige Einheit unter dem Einfluß der angestiegenen Zen­ trifugalkraft F zu drehen, wird die Taumelscheibe 5 axial mit einer Steifigkeit gelagert, die größer als die obige Steifig­ keit ist, die der Summe der Reaktionskräfte der beiden ge­ trennten Lagerringe 63, 64 entspricht. Da die Taumelscheibe 5 dadurch steif gelagert ist, kann der Kompressor mit geringen Vibrationen und Geräuschen bei einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden.

Entsprechend den Ergebnissen der Experimente, die durch die Erfinder durchgeführt wurden, um den sich ergebenden elasti­ schen Koeffizienten K aus den elastischen Koeffizienten K1, K2 von jeweils dem inneren und äußeren Lagerring 63, 64 unter den Bedingungen des Betriebes mit hoher Drehzahl herauszufin­ den, ist erkannt worden, daß K im allgemeinen ausgedrückt werden kann als:

K = K1 + K2

Es kann überlegt werden, daß die obigen beiden Gleichungen von der Tatsache ableitbar sind, daß der elastische Koeffizi­ ent eines im allgemeinen elastischen Plattenelementes im all­ gemeinen im Verhältnis zur dritten Potenz seiner Dicke an­ steigt.

Bei dem Kompressor des oben beschriebenen Ausführungsbei­ spiels, das die getrennten Axiallager 6A, 6B hat, sind der innere und äußere Lagerring 61, 62 des vorderen Axiallagers 6A relativ zueinander drehbar, so daß die Neigung zur Rela­ tivdrehung des inneren Lagerrings 61 und seinem benachbarten Nabenabschnitt der Taumelscheibe 5 und auch zwischen dem äu­ ßeren Lagerring 62 und dem Zylinderblock 2 gering ist. Die Lagerringe 63, 64 des hinteren Axiallagers 6B neigen eben­ falls dazu, eine Relativdrehung während eines Betriebs mit geringer Drehzahl des Kompressors zu machen, wie zuvor be­ schrieben wurde, und daher ist die relative Drehung zwischen dem inneren Ring 63 und seinem benachbarten Nabenabschnitt der Taumelscheibe 5 sowie auch zwischen dem Ring 64 und dem Zylinderblock 3 gering. Daher werden die auf dem Zylinder­ block ausgebildeten Sitze 2a, 3b, die aus einem relativ wei­ chen Material hergestellt sind, während des Betriebes mit ge­ ringer Drehzahl weniger für Verschleiß anfällig.

Während eines Betriebes mit hoher Drehzahl des Kompressors neigen jedoch der innere und äußere Ring 63, 64 des hinteren Axiallagers 6B dazu, sich als eine einstückige Einheit unter dem Einfluß der angestiegenen Zentrifugalkraft des äußeren Rings 64 zu drehen, so daß der äußere Lagerring 64 dazu neigt, sich relativ zu dem Sitz 3b des hinteren Zylinder­ blocks 3 zu drehen.

Da jedoch das Kühlgas, das aus einem externen Kühlkreislauf eingeführt wird, zunächst in die Taumelscheibenkammer 10 strömt und die Strömungsrate des Gases im Mittenbereich der Taumelscheibenkammer 10 am höchsten ist, wo die Axiallager angeordnet sind, kann das hintere Axiallager 6b erfolgreich mit Schmieröl geschmiert werden, das in dem Kühlgas enthalten ist. Die Reibung zwischen dem äußeren Lagerring 64 und dem Sitz 3b des hinteren Zylinderblocks 3 wird durch eine solche Schmierung herabgesetzt und der Zylinderblock wird dadurch vom Verschleißen während des Betriebes mit hoher Geschwindig­ keit abgehalten.

Nebenbei haben die Experimente, die durch die Erfinder durch­ geführt worden sind, wobei Kompressoren mit unterschiedlichen Abmessungen der Sitze 2a, 3b aber unter derselben Bedingung des Volumens der Taumelscheibenkammer 10 verwendet wurden, gezeigt, daß die besten Schmierergebnisse mit Kompressoren erhalten wurden, bei denen der Sitz 3b um ungefähr 3 mm oder mehr in Richtung der Taumelscheibenkammer 10 vorsteht. Da­ durch kann der Sitz 3b des hinteren Zylinderblocks 3 vor Ver­ schleiß geschützt werden, indem der Sitz geeignet ausgebildet wird.

Die Verwendung des Flachgleitlagers anstelle der herkömmli­ chen Rollenlager für die Axiallager 6A, 6B trägt zur Reduzie­ rung des axialen Einbauraums für die Lager bei. Diese Redu­ zierung des Raumes macht es wiederum offensichtlich möglich, den Kompressor in den axialen Abmessungen kleiner zu bauen. Es sollte bemerkt werden, daß die Reduzierung der axialen Ab­ messung des Kompressors jedoch durch die Abmessung des Vor­ sprungs des obigen, ringförmigen Sitzes 3b beschränkt ist. D.h., daß je länger der Sitz 3b in Richtung der Taumelschei­ benkammer 10 vorsteht, desto geringer wird der Raum zum Ein­ bau der Axiallager 6A, 6B.

Da zusätzlich die Antriebswelle 1 radial an ihrem Abschnitt mit dem größten Durchmesser durch ein Radialgleitlager 11 ge­ lagert ist, kann die Welle fest gelagert werden, ohne daß sie während der Drehung abgelenkt wird. Weiterhin liegt der Vor­ teil bei der Verwendung der Gleitlager 6A, 6B darin, daß sie weniger kostspielig in der Herstellung als die Rollenlager sind und auch die den Rollenlagern eigenen Geräusche nicht entwickelt werden.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Nun wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel eines Kompressors gemäß der Erfindung zeigt, wobei ähnliche Elemente oder Bauteile zu denen des ersten Ausführungsbeispiels mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind, die unter Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 verwendet werden.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem er­ sten Ausführungsbeispiel darin, daß das hintere zusammenge­ setzte Axiallager 6B drei Lagerelemente hat, die einen axial inneren Ring 65, der auf der zu dem Nabenabschnitt der Tau­ melscheibe 5 benachbarten Seite angeordnet ist, ein mittleren Gleitring 66 und ein axial äußeren Ring 67 umfaßt, der auf der zu dem hinteren Zylinderblock 3 benachbarten Seite vorge­ sehen ist. Der innere und äußere Lagerring 65, 67 ist aus SUJ2 (JIS) oder einem kohlenstoffreichen Chromlagerstahl her­ gestellt, während der mittlere Gleitring 66 aus SPCC (JIS) oder einem kaltgerollten Kohlenstoffstahl mit einer Fluor­ kunststoffbeschichtung auf der Oberfläche hergestellt ist. Der äußere Lagerring 67 wird durch einen Zapfen 3c so gehal­ ten, daß der Ring an einer Drehung relativ zum hinteren Zy­ linderblock 3 gehindert ist. Als eine Abwandlung des Ausfüh­ rungsbeispiels kann die Anordnung so sein, daß der innere La­ gerring 65 auch an einer Drehung relativ zur Taumelscheibe 5 gehindert ist.

Da die drei Ringe 65, 66, 67 getrennte Körper sind, sind je­ weils zwei benachbarte Ringe, d. h., der innere Ring 65 und der mittlere Ring 66, und derselbe mittlere Ring 66 und der äußere Ring 67, jeweils zueinander verdrehbar sind. Wenn die Zylinderblöcke 2, 3 und die (nicht gezeigten) Gehäuse durch die (nicht gezeigten) Klemmbolzen verklemmt sind, werden die­ se drei Ringe wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wegen der Anordnung des axialen Versatz es der ringförmigen Sitze 5b, 3b elastisch verformt.

Während eines Betriebes des Kompressor mit einer geringer Drehzahl neigen der innere Ring 65 und der mittlere Ring 66 und derselbe mittlere Ring 66 und der äußere Ring 67 dazu, sich relativ zueinander zu drehen, wie detailliert unter Be­ zugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist, und die drei Ringe 65, 66, 67 lagern die Taumelscheibe 5 axial mit einer Festigkeit, die der Summe der Reaktionskräfte der jeweiligen Ringe entspricht.

Während eines Betriebes mit einer hohen Drehzahl wird der mittlere Gleitring 66 fester gegen den inneren Lagerring 65 aufgrund einer angestiegenen Zentrifugalkraft des letzteren Gleitrings gepreßt. Daher neigen diese beiden Ringe 65, 66 dazu, sich als ein einstückiger Ring mit weniger Relativdre­ hung zu drehen, und der mittlere Ring 66 dreht sich relativ zu dem äußeren Lagerring 67, der von der Drehung abgehalten wird. Entsprechend wird die Taumelscheibe 5 axial mit einer Steifigkeit gelagert, die größer als lediglich die ist, die der Summe der Reaktionskräfte der jeweiligen Ringe ent­ spricht. Dadurch kann die Taumelscheibe 5 axial mit einer größeren Steifigkeit während eines Betriebes mit hoher Dreh­ zahl als bei einem Betrieb des Kompressors mit geringer Dreh­ zahl gelagert werden.

Da der äußere Lagerring 67 dieses Ausführungsbeispiels so ge­ halten ist, daß er sich nicht relativ zu dem hinteren Zylin­ derblock 3 dreht, ist der Sitz 3b verschleißfrei. Dadurch kann der Kompressor dieses Ausführungsbeispiels eine verbes­ serte Betriebshaltbarkeit bieten.

Es ist ein Taumelscheibenkompressor mit einem verbesserten Axiallager 6A, 6B offenbart. Das Lager ist zwischen dem Na­ benabschnitt der Taumelscheibe 5 und einem Zylinderblock 2, 3 des Kompressors angeordnet, um die Taumelscheibe 5 axial zu lagern. Das Axiallager 6A, 6B ist in zusammengesetzter Bauart und umfaßt zumindest zwei elastisch verformbare Gleitlagere­ lemente 61, 62; 63, 64; 65, 66, 67, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Die Taumelscheibe 5 und der Zy­ linderblock 2, 3 haben Sitzabschnitte 2a, 2b, 5a, 5b in der Form von ringförmigen Vorsprüngen mit unterschiedlichen Durchmessern, um zwischen sich das Axiallager 6A, 6B zu la­ gern, so daß das Lager zwischen den ringförmigen Sitzen 2a, 2b; 5a, 5b in einem elastisch verformten Zustand gehalten ist. Beim Betrieb wird eines der Gleitlager 6A, 6B fester ge­ gen das äußere Lagerelement unter dem Einfluß einer anstei­ genden Zentrifugalkraft bei einem Anstieg der Betriebsge­ schwindigkeit des Kompressors gepreßt. Dadurch neigen die Gleitlagerelemente 61, 62; 63, 64; 65, 66, 67 dazu, sich re­ lativ zueinander wie getrennte Körper zu drehen und sich als eine einstückige Einheit in Abhängigkeit der Betriebsdrehzahl des Kompressors zu drehen.

Claims (8)

1. Taumelscheibenkompressor mit einem Paar Zylinderblöcke, die jeweils äußere Stirnseiten umfassen, die durch Gehäuse verschlossen sind, einem Befestigungselement zum gemeinsamen Festziehen der Zylinderblöcke und der Gehäuse, einer An­ triebswelle, die drehbar durch Radiallager in einer Mitten­ bohrung gelagert ist, die durch die Zylinderblöcke gebildet ist und sich entlang deren Achse erstreckt, einer Taumel­ scheibe, die auf der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser montiert ist, Kolben, die in Wirkverbindung mit der Taumelscheibe stehen, um sich in Zylinderbohrungen hin- und herzubewegen, einem ersten und einem zweiten, beweglichen Sitz, die jeweils auf Oberflächen der Taumelscheibe vorgese­ hen sind, und einem ersten und zweiten, festen Sitz, die je­ weils an Stirnflächen der Zylinderblöcke vorgesehen sind, und dem ersten und zweiten, beweglichen Sitz gegenüberliegen, ei­ nem ersten Axiallager und einem zweiten Axiallager, die je­ weils zwischen dem ersten beweglichen Sitz und dem ersten fe­ sten Sitz sowie zwischen dem zweiten beweglichen Sitz und dem zweiten festen Sitz verklemmt sind, wobei der Kompressor da­ durch gekennzeichnet ist, daß die Axiallager jeweils zumin­ dest zwei Ringe (61, 62; 63, 64; 61, 62; 65, 66, 67) umfas­ sen, um ein ersten Gleitlager (6B) und ein zweites Gleitlager (6A) zu bilden, wobei das erste Gleitlager (6B) so angeordnet ist, daß es in einer axialen Richtung bezüglich der Antriebs­ welle (1) verformt wird.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bewegliche Sitz (5b) und der erste feste Sitz (3b) jeweils ringförmige Rippen umfaßt, die unterschiedliche Durchmesser haben, wobei eine Drehung der Antriebswelle (1) eine elastische Verformung in eine im wesentlichen keglige Form der Ringe (63, 64; 65, 66, 67) des ersten Gleitlagers (6B) verursacht.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement einen Klemmbolzen (9) umfaßt, wobei das erste Gleitlager (6B) auf der Grundlage eines zulässigen Festziehmaßes des ersten Gleitlagers (6B) elastisch defor­ miert wird, mit dem die Zylinderblöcke und die Gehäuse zusam­ men befestigt werden.

4. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sowohl der zweite, bewegliche Sitz (5a) als auch der zweite, feste Sitz (2a) flach sind, um zwi­ schen sich das zweite Gleitlager (6A) steif zu halten.

5. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das erste Gleit­ lager (6A) oder das zweite Gleitlager (6B) drei Ringe (65, 66, 67) umfaßt.

6. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das erste Gleit­ lager (6B) oder das zweite Gleitlage (6A) den Ring (62, 64; 62, 67) umfaßt, der mit dem gegenüberliegenden Zylinderblock in einer nicht drehbaren Weise in Berührung ist.

7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (62, 64; 62, 67) mittels eines Zapfens (3c) daran gehindert wird, sich zu drehen, der den Ring (62, 64; 62, 67) mit dem gegenüberliegenden, festen Sitz (2a, 5a) verbindet.

8. Kompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Gleitlager (6A, 6B) den Ring (61, 63; 61, 65) umfaßt, der in Berührung mit der Taumelscheibe (5) ist, wobei der Ring (61, 63; 61, 65) mit einem Fluorkohlenstoffkunststoff beschichtet ist.