DE2809571A1

DE2809571A1 - Rotationskolben-kompressor, insbesondere kaeltemittelkompressor fuer fahrzeug-klimaanlagen

Info

Publication number: DE2809571A1
Application number: DE19782809571
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Ing Gaschler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1978-03-06
Publication date: 1979-09-13

Description

Rotationskolben-Kompressor insbesondere Kälte-
mittelkompressor für Fahrzeug-Klimaanlagen Die Erfindung betrifft einen Rotationskolben-Kompressor der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art.
Eine Kreiskolbenmaschine dieser Bauart ist Gegenstand der Patentanmeldung P 26 12 487.8, die im Falle der Patenterteilung älteres Recht darstellt. Die ältere Konstruktion löst die Aufgabe, einen universell verwendbaren Rotationskolben-Kompressor, insbesondere für den Einsatz als Kältemittelkompressor für Fahrzeug-Klimaanlagen, zu schaffen, der, um Gewicht und Bauraum zu sparen, möglichst leicht und klein sein sowie mit nur zwei Anschlüssen für die Zu-und Ableitung des Arbeitsmittels auskommen soll.
Bei der älteren Konstruktion wird dies unter anderem dadurch erreicht, daß in jedem Kolbenbogen Ansaugöffnungen vorgesehen sind, die die Arbeitsräume zur Arbeitsmittelzufuhr mit einem Innenraum des hohl ausgebildeten Kolbens verbinden. Der Einlaß-Hingsammelraum wird also hier gleichsam durch einen Hohlraum im Kolben gebildet.
Dies führt bei der älteren Konstruktion dazu, daß, sofern man nicht Drehschieber einsetzt, die gegensinnig zum Kolben rotieren,man am Kolbenumfang Ventile anordnen muß, die demgemäß auch unter den bei der Rotation des Kolbens auftretenden Kräften stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationskolben-Kompressor der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen, insoweit dem Gegenstand der älteren Anmeldung entsprechenden Art so auszubilden, daß die oben angeführte Aufgabe der Schaffung eines leichten und kleinen Rotationskolben-Kompressors unter Vermeidung des Vorhandenseins von Ventilen im Kolben gelöst wird Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche Die Erfindung erfordert also keine Ventile oder Drehschieber im Bereich des Kolbens, sondern sowohl die Zufuhr als auch die Abfuhr des Arbeitsmittels erfolgt über Ringsammelräume in einem der beiden Seitenteile des Gehäuses des Kompressors Damit braucht bei der Auslegung der Konstruktion des Kolbens auf die zur Zufuhr und Abfuhr des Arbeitsmittels zu treffenden Maßnahmen praktisch nicht Rücksicht genommen zu werden, da sich diese Maßnahmen allein auf den Bereich der einen Seitenwand erstrecken. Selbstverständlich muß dafür gesorgt werden, daß die Ringsammelräume über durch die Ventile freigegebene bzw gesperrte Kanäle in Verbindung gebracht werden können mit den Arbeitsräumen des Kompressors Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip gestattet auch, alle Ventile in vorteilhafter Weise gemäß Anspruch 4 vor dem Zusammensetzen der Gehäuseeinzelteile auf einem gemeinsamen ringscheibenförmigen Ventilträger zu montieren, der im zusammengebauten Zustand des Kompressors sich in einem der Ringsammelräume befindet Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert, von denen Figur 1 einen Axialschnitt durch einen Klimakompressor für die Klimaanlage eines Fahrzeugs wiedergibt, während Figur 2 den in Figur 1 mit II-II bezeichneten Querschnitt, Figur 3 die in Figur 1 mit III bezeichnete Ansicht und Figur 4 die in Figur 3 mit IV-IV bezeichnete Schnittansicht wiedergeben. Die Figuren 5 und 6 zeigen in Draufsicht und in einem Axialschnitt eine Ausführungsmöglichkeit für einen ringscheibenförmigen Ventilträger.
Betrachtet man zunächst die Figuren 1 bis 4, so läuft in dem aus den beiden Seitenteilen 1 und 2 sowie dem Mantel 3 bestehenden Gehäuse der auf der angetriebenen Exzenterwelle 4 befindliche Kolben 5 um. Selbstverständlich interessieren im Rahmen der Erfindung Einzelersten der Ausbildung von Lagern und dergleichen nicht. Von Interesse ist aber die Bildung von in diesem Ausführungsbeispiel fünf Arbeitsräusen 6 bis 10 durch einen entsprechenden Verlauf der Innenxand 11 des Gehäusemantels 3 in Verbindung mit vier Kolbenbögen 12 bis 15, die durch eine Epitrochoide bestimmt sind. Die Innenkontur 11 des Mantelteils 3 des Gehäuses verläuft entsprechend der äußeren Hüllkurve des Kolbens 5 bei den Bewegungen desselben.
In Rahmen der Erfindung interessiert besonders die Ausbildung der Zufuhr und der Abfuhr des Arbeitsmittels für den Kompressor. In Figur 7 erkennt man auf dem in Figur 1 rechten Seitenteil 2 den Saug-oder Einlaßstutzen 16 sowie den Auslaßstutzen 17 für das Arbeitsdrittel; an diesen Stutzen sind im Betrieb des Kompressors verständlicherweise Leitungen oder dergleichen dicht angeschlossen. Die beiden Stutzen 16 und 17 münden in je einen Ringsammelraum 18 bzw.
19 (siehe insbesondere Figur 1) ein, die in axialer Richtung nebenoinander liegen, durch die Dichtungsscheibe 20 gegeneinander abgedichtet sind und von denen der Ringsammelraum 18 demgemäß einen 3inlaß-Ringsammelraum, dagegen der Raum 19 einen Auslaß-Ringsammelraun darstellt. Wie Figur 1 erkennen läßt, durchsetzt der Auslaßstutzen 17 gleichsam den Einlaß-Ringsammelraum 18 dicht, so daß er in den Auslaß-Ringsammelraum 19 einmündet.
Die beiden Ringsammelräume 18 und 19 sind durch Unterteilung einer einzigen Kammer 21 mittels der Dichtungsscheibe 20 gewonnen; die Kammer 21 ihrerseits setzt sich zusammen aus einander zugekehrten Ausnehmungen 22 und 23 in dem Seitenteil 2 sowie der ringförmigen Abdeckung 24, die mit dem Seitenteil 2 verschraubt ist Am Boden der Ausnehmung 22 und damit des Auslaß-Ringsammelraums 19 befindet sich der allen Einlaß- und Auslaßventilen gemeinsame ringscheibenförmige Ventilträger 25, dessen Form im folgenden noch anhand der Figuren 5 und 6 erläutert wird. Wie Figur 4 erkennen läßt, ragt der Ventilträger 25 mit Vorsprüngen in Ausnehmungen 26 des Seitenteils 2 unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung hinein.
Der Ventilträger bildet örtliche Rohrstutzen 27, die unter dichtem bschluß gegen den Auslaß-Ringsammelraum 19 über den Kanal 28 eine Verbindung zwischen einem der Arbeitsräume 6 bis 10 einerseits und der Einlaß-Ringsammelleitung 18 andererseits herstellen, wenn infolge eines Unterdrucks in dem betreffenden Arbeitsraum das Einlaßventil 29 geöffnet wird. Dieses Ventil besteht, wie übrigens auch die Auslaßventile 30, im wesentlichen aus einer federnden Zunge 29' - beim Auslaßventil ist diese Zunge mit 30' bezeichnet -, und in dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel weisen diese Zungen tangential in entgegengesetzten Richtungen, so daß sie mittels derselben Befestigungsmittel 31 am Ventilträger 25 festgelegt werden können.
in dem Kanal 28 entsprechender Verbindungskanal zwischen dem Auslaß-Ringsammelraum 19 einerseits und einem der Arbeitsräume des xompressors andererseits ist in Figur 4 mit 32 bezeichnet. Sobald rend der Verringerung des Volumens dieses Arbeitsraums der Druck -n ihm genügend hoch ansteigt, öffnet sich automatisch das Auslaßventil 30, und das komprimierte Arbeitsmedium kann in den Auslaß-Ringsammelraum 19 und von diesem in den Auslaßstutzen 17 ausgestoßen ;;erden .
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, sind derartige Paare von Ein- und Auslaßventilen in der Anzahl der Arbeitsräume 6 bis 10 entsprechender Anzahl gleichmäßig über den Umfang des Ventilträgers 25 verteilt angeordnet. Ihr Aufbau ist identisch mit dem eben anhand der Ventile 29 und 30 beschriebenen und braucht daher nicht nochmals erläutert zu werden. Unmittelbar unter dem Auslaßstutzen 17 liegt das in Figur 1 deutlich erkennbare Auslaßventil 33. Auch hier erkennt man eine rohrstutzenartige Ausbildung 34 des Ventilträgers 25, die formschlüssig in der Ausnehmung 35 des Seitenteils 2 gehalten ist. Die Ausnehmungen 26 und 35 sowie die Längen der rohrstutzenartigen Bereiche, die in diese Ausnehmungen hineinragen, sind so aufeinander abgestimmt, daß das Seitenteil 2 eine ebene Auflagefläche 36 für den Kolben 5 bildet.
Die Figuren 5 und 6 lassen die Gestalt des Ventilträgers 25 vor seinem Einbau und vor seiner Bestückung mit den zungenförmigen Ventilkörpern erkennen.
Setzt man die durch den Pfeil 37 in Figur 2 angedeutete Bewegungsrichtung des Kolbens 5 voraus, so liegt der jeweilige Einlaßkanal 28 in der in Bewegungsrichtung des Kolbens ersten, dagegen der jeweilige Auslaßkanal 32 in der in Bewegungsrichtung des Kolbens zweiten Hälfte des jeweiligen sichelförmigen Arbeitsraumes. Dies trägt den gegensinnigen Änderungen der Volumen der beiden Hälften jedes Arbeitsraums durch den Kolben Rechnung.
Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch bei Kompressoren mit einer anderen Zahl von Arbeitsräumen mit Vorteil einsetzen.
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Claims

ANSPRüCHE Rotationskolben-Kompressor der innenachsigen Bauart mit Kämmeingriff und außenliegenden Kurvenerzeugungspunkten, insbesondere Kältenittelkompressor für Fahrzeug-Klimaanlagen, mit mindestens einem in einem feststehenden, aus einem mittleren Umfangsteil und zwei Seitenteilen bestehenden Gehäuse umlaufenden Kolben, der auf einer antreibenden Exzenterwelle drehbar gelagert ist und über ein Zahnradritzel mit einem feststehenden, innenverzahnten Zahnkranz in Kämmeingriff steht, wobei das Kolbenprofil aus einer Anzahl N durch eine Epitrochoide bestimmten Bögen besteht und die Innenkontur des Umfangsteils des Gehäuses nach der äußeren Hüllkurve des Kolbens verläuft und eine Anzahl N + 1 Bögen aufweist, die die bei dem Umlauf des Kolbens von den Kolbenbögen nacheinander beaufschlagten Arbeitsräume des Kompressors bilden, die über ihnen individuell zugeordnete, durch den Druck in ihnen betätigte Ein- und Auslaßventile in Verbindung stehen mit einem Ein- bzw. Auslaß-Ringsammelraum, von denen der Auslaß-Ringsammelraum mit den Auslaßventilen in einem der Seitenteile vorgesehen ist und in die ein Ein- bzw.

Auslaßstutzen für ein Arbeitsmittel einmünden, die an dem einen Seitenteil angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Einlaß-Ringsammelraum (18) mit den Einlaßventilen (29) in dem einen Seitenteil (2) vorgesehen ist.
2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsammelräume (18,19) in axialer Richtung nebeneinander liegen.
3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsammelräume (18,19) durch mittels einer Dichtung (20) erfolgende Unterteilung einer Kammer (21) gebildet sind, die durch einander zugekehrte umlaufende Vertiefungen (22,23) in dem einen Seitenteil (2) und einer an ihm befestigten Abdekkung (24) gewonnen sind.
4. Kompressor nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ventile (29,30) auf einem in einem der Ringsammelräume (18,19) befindlichen ringscheibenförmigen Ventilträger (25) angeordnet sind.
5. Kompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (25) den einen Ringsammelraum (19) dicht durchsetzende Leitungsstutzen (27,34) besitzt, die in den anderen Ringsammelraum (18) einmünden und die diesem zugeordneten Ventile (30) tragen.
6. Kompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (29,30) als Ventilkörper elastische Zungen (29',30') aufweisen, und daß die jeweils einem Einlaß- und einem Auslaßventil zugehörigen beiden Zungen (29',30') durch dieselben Befestigungsmittel (31) an dem Ventilträger (25) gehalten sind.
7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zungen (29',30'), ausgehend von den gemeinsamen Befestigungsmitteln (31), in entgegengesetzte, bezüglich des Ventilträgers (25) tangentiale Richtungen weisen.
8. Kompressor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilträger (25) am Boden des dem Kolben (5) benachbarten der beiden Ringsammelräume (19) angeordnet und in Vertiefungen (26,35) des Seitenteils (2) formschlüssig gehalten ist.
9. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Einlaßkanal (28) in der in Bewegungsrichtung des Kolbens (5) ersten, dagegen der jeweilige Auslaßkanal (32) in der in Bewegungsrichtung des Kolbens (5) zweiten Hälfte des jeweiligen sichelförmigen Arbeitsraums (6-10) liegt.