DE3611326A1 - Rollkolbenverdichter - Google Patents
RollkolbenverdichterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rollkolbenverdichter mit
einem in einem Zylinder umlaufenden Kolben, der von
einer gleichsinnig drehenden Welle getragen wird, und
mit Ein-und Auslaßöffnungen im Zylinder, die mit
Steuerorganen versehen sind.
Bei bekannten Rollkolbenverdichtern sind die Steuerorgane
als insbesondere federbelastete Klappen oder Ventile
ausgebildet, die mit einer praktisch geradlinigen
Bewegung den Durchlaßquerschnitt öffnen oder sperren.
Solche Steuerorgane sind wegen ihrer hin- und hergehen
den Bewegung nicht für schnelle Umschaltungen geeignet,
die bei hohen Drehzahlen erforderlich sind.
Deshalb ist
es die Aufgabe der Erfindung, Rollkolbenverdichter der
oben genannten Art so zu verbessern, daß sie auch für
hohe Drehzahlen geeignet sind. Dies ist besonders
wichtig für mechanisch angetriebene, mit einem Ver
brennungsmotor starr gekoppelte Rollkolbenverdichter,
die zur Aufladung des Verbrennungsmotors benutzt werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß als Steuerorgan ein
Drehschieber außerhalb des Zylinders in einer mit
Schlitzen versehenen Hülse angeordnet und mit der Welle
zu einer stetigen, synchronisierten Drehbewegung ver
bunden ist und daß die relative Lage von Drehschieber
und Hülse zueinander verstellbar ist. Mit Drehschieber
ist dabei ein walzenförmiger Körper gemeint, so daß an
seinem Umfang vorgesehene Durchlässe wechselnd mit den
Schlitzen in der Hülse kommunizieren, die auch inte
graler Bestandteil des Verdichtergehäuses sein kann. Die
der Veränderung der Durchlaßquerschnitte dienende Ver
stellung der relativen Lage erfolgt vor allem in axialer
Richtung.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen
Rollkolbenverdichters sind in den Ansprüchen 2 bis 26
definiert.
Mit der Erfindung werden insbesondere die bekannten
Auslaßventile, die als Rückschlagventile arbeiten, durch
Drehschieber ersetzt. Dies erlaubt hohe Drehzahlen von
weit mehr als 5000 Umdrehungen pro Minute, ohne daß ein
Flattern wie bei Ventilen eintritt oder durch eine hohe
Federspannung ein statischer Druckverlust zu befürchten
ist.
Ein druckseitig angeordneter Drehschieber kann bei der
Erfindung so gesteuert werden, daß er öffnet, sobald der
Druck im Zylinder auf den Gegendruck der Druckleitung
angestiegen ist. Der entsprechende Drehwinkel des Kol
bens beträgt z.B. etwa 160° im Falle eines Rollkolben
verdichters, der von 1000 hPa auf 2000 hPa verdichtet.
Im Totpunkt des Rollkolbens schließt der Drehschieber
dann wieder bei 360° = 0°. Wird ein höherer Gegendruck
eingestellt, so wird man den Drehschieber auch erst
später öffnen, z. B. nach einem Drehwinkel des Kolbens
von 200°.
Ein Drehschieber kann auch auf der Saugseite des Roll
kolbenverdichters angewendet werden. Dort erlaubt er
eine stufenlose Regelung der angesaugten Gasmenge bei
fester Drehzahl. Zum Beispiel kann der Drehschieber bei
einem Kurbelwinkel zwischen 0 und 25° der den Zylinder
tragenden Welle öffnen und bei einem Kurbelwinkel von
höchstens 360° schließen. Dabei ergibt sich die maximale
Fördermenge des Verdichters für den Schließwinkel von
360°, d. h. der Drehschieber bleibt praktisch ständig
offen. Bei kleineren Schließwinkeln, die eine kürzere
Füllungszeit ergeben, geht die angesaugte Gasmenge
zurück, so wie dies auch bei graduellen Schließen der
Drosselklappe in einem Kraftfahrzeug der Fall ist. Im
Vergleich zu der stark verlustbehafteten Drosselregelung
liefert die erfindungsgemäße Ausbildung als periodisch
intermittierende Füllmengenregelung aber einen wesent
lichen besseren Wirkungsgrad.
Die für eine stetige synchronisierte Drehbewegung der
Drehschieber gewünschte Kopplung mit der Verdichterwelle
kann vorteilhaft in der Weise erfolgen, daß der Dreh
schieber und die Welle durch eine Verzahnung miteinander
verbunden sind. Als verzahnende Glieder sind in erster
Linie Zahnräder, Zahnketten oder Zahnriemen geeignet.
Dabei kann man mit unrunden Zahnrädern periodisch
ungleichförmige Drehschieberbewegungen erhalten, die
ein schnelles Schließen nach einer langen Zeit mit
großem Durchlaßquerschnitt ermöglichen. Hierdurch wer
den die kleinen Drosselverluste minimiert, die auch bei
Füllmengenregulierung noch auftreten.
Eine andere Verbesserung der Regelung der Saugleistung
ergibt sich dadurch, daß der Drehschieber zur Verände
rung des Durchlaßquerschnitts gegenüber der Hülse nicht
nur in axialer Richtung verstellbar, sondern auch noch
um einen kleineren Winkel als ±90° drehbar angeordnet
ist, z. B. um 80°, weil man damit die zeitliche Ver
änderung des Öffnungsquerschnitts den momentanen Saug
volumenstrom während der Drehung noch besser erfassen
kann.
Es kann günstig sein, wenn die Hülse an der dem Dreh
schieberantrieb gegenüberliegende Stirnseite betätigt
wird, weil man damit nicht in dem Bereich der Betäti
gungsglieder des Drehschiebers gelangt. Als ein Ausfüh
rungsbeispiel wird später aber auch eine Möglichkeit
dargestellt, die Verstellung am Drehschieber angreifen
zu lassen und sie gemeinsam mit dessen Antrieb raum
sparend an einer Seite vorzusehen. Ferner ist eine
Vereinfachung der Steuerung der Hülse oder des Dreh
schiebers möglich, wenn diese unter der Wirkung einer
Rückstellfeder stehen. Mit der Rückstellfeder kann z. B.
die Ansaugmenge des Rollkolbenverdichters auf einen für
einen Verbrennungsmotor als Leerlauf geeigneten
Mindestwert geregelt werden. Dabei kann man eine
Koppelung mit dem Gaspedal und eine Leerlauf-Einstell
schraube vorsehen.
Im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit und die
Trockenlaufeigenschaften ist eine Paarung von Kunststoff
und Metall günstig, wobei vorzugsweise die Hülse aus
Kunststoff besteht und einen Drehschieber aus Metall
umgibt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Kunst
stoffhülse mit Spiel im Gehäuse einzubauen, damit sie
sich örtlich ausdehnen kann, wenn an einer Reibstelle
eine Temperaturspitze entsteht.
Der Drehschieber kann auch so ausgebildet werden, daß er
gegenüberliegende Öffnungen aufweist und diametral durch
strömt wird. Dabei muß die Drehzahl des Drehschiebers
die Hälfte oder ein Drittel der Wellendrehzahl betragen.
Bei Rollkolbenverdichtern mit zwei in Umfangsrichtung
versetzten Kolbenteilen, wie sie für eine gleichmäßige
Förderung günstig sind, kann die Erfindung so verwirk
licht werden, daß ein gemeinsamer Drehschieber für beide
Kolbenteile vorgesehen ist, dessen Durchlaßöffnungen in
axialer Umfangsrichtung versetzt sind. Der Versatz kann
z. B. 90° betragen.
Bei einem Verbrennungsmotor soll die Regelmöglichkeit
durch den Drehschieber auch beim Kaltstart des Verbren
nungsmotors verfügbar bleiben. Dazu soll, solange der
Verbrennungsmotor noch kalt ist, nicht nur die bei Teil
last eintretende Abkühlung der Ansaugluft kompensiert
werden, sondern ihr nach Möglichkeit zusätzliche Wärme
zugeführt werden. Diese Aufgabe kann durch einen zu
schaltbaren inneren Drosselbypaß gelöst werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in
Fig. 1 in einem Längsschnitt parallel zur Welle des
Rollkolbenverdichters und in Fig. 2 in einem Quer
schnitt dargestellt ist.
Die Fig. 3 zeigt in einem Schnitt längs der Drehschie
berachse Antrieb und Verstellung eines Drehschiebers von
der gleichen Seite.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist schematisiert ein Antrieb
zur periodisch ungleichförmigen Bewegung des Drehschie
bers dargestellt.
In den Fig. 7 und 8 zeigen Abwicklungen des Dreh
schiebers Durchlaßquerschnitte und ihre Veränderungen
durch Verstellung von Drehschieber und Hülse.
Der in Fig. 1 und 2 gezeichnete Rollkolbenverdichter ist
in Tandembauweise ausgeführt, denn in seinem Gehäuse 1,
das aus Leichtmetallguß besteht, trägt die Welle 2 zwei
um 180° gegeneinander versetzte Kolbenteile 3 und 4
eines Rollkolbens 5. Die beiden Kolbenteile 3 und 4
umfassen in gleicher Ausführung zylindrische Rohrstücke
6 aus nichtrostendem Stahl mit einer Wandstärke von z. B.
1,2 mm und einem Durchmesser von 145 mm. Die Rohrstücke
6 sind mit einer dünnwandigen Schale 7 an einem Naben
körper 8 gehalten, der mit einem Kugellager 10 auf
einem gekröpften Abschnitt 9 der Welle 2 befestigt ist,
so daß der Kolbenteil 3 elastisch an die Wand 11 des
Zylinders 1 gepreßt wird. Die Saugleitung des Verdich
ters beträgt 500 m3/h.
Die Welle 2 trägt, wie in Fig. 1 auf der rechten Seite
zu sehen ist, außerhalb des Gehäuses 1 eine Riemenschei
be 12 für einen Keilriemen, mit dem die Verbindung zu
einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor hergestellt
wird. Auf einem vor der Riemenscheibe 12 liegenden
Wellenstumpf 14 sitzt eine weitere Riemenscheibe 15, auf
der ein Zahnriemen 16 läuft. Der Zahnriemen 16 stellt
die Verbindung zu einem in einer Einlaßöffnung 17 ange
ordneten Drehschieber 20 her, der als saugseitiges
Regelorgan in dem Gehäuse 1 gelagert ist.
Der Drehschieber 20 ragt in einen von dem Gehäuse 1
gebildeten Rohrstutzen 21 mit einem Kugellager 22, das
eine Zahnriemenscheibe 23 trägt. An der Zahnriemen
scheibe 23 ist der Flansch 25 einer Hohlwelle 26 biege
weich befestigt, die in den Rohrstutzen 21 hineinragt.
Dort greift sie mit einem Kopfstück 28 an ihrem freien
Ende, das mit einer Bogenverzahnung 29 versehen ist, in
Nuten 30 einer weiteren Hohlwelle 31, die das Hauptstück
des Drehschiebers 20 bildet.
Die Hohlwelle 31 besteht aus Metall, z. B. aus nicht
rostendem Stahl. Sie ist an der der Zahnriemenscheibe
23 und der Keilriemenscheibe 12 abgekehrten Stirnseite
des Gehäuses 1 mit einem nach innen vorspringenden
Flansch 34 versehen, an dem eine Schiebestange 35 mit
einem Kugellager 50 angreift. Mit der Stange 35 kann
eine axiale Verschiebung der Hohlwelle 31 gegenüber
einer Hülse 36 aus Kunststoff erreicht werden, die die
Hohlwelle 31 des Drehschiebers 20 dicht umgibt. Da
sowohl in der Hülse 36 als auch in der Hohlwelle 31
mindestens teilweise schräg verlaufende Schlitze 37, 38
vorgesehen sind, z. B. dreieck- oder trapezförmige, kann
durch die axiale Verschiebung der Hohlwelle 31 ein
unterschiedlicher Durchlaßquerschnitt je nach der
Winkellage des Drehschiebers 20 eingestellt werden. Auf
diese Weise kann die Ansaugmenge und damit die Förder
leistung des Rollkolbenverdichters in weiten Grenzen
variiert werden.
Der in Tandembauweise ausgeführte Rollkolbenverdichter
besitzt eine zentrale Trennwand 40 zwischen den beiden
Kolbenteilen 3 und 4. In diesem Bereich ist im Gehäuse 1
ein Ventil 42 angeordnet, das von einem Magneten 43
betätigt werden kann. Mit dem Ventil 42 wird ein innerer
Drosselbypaß zwischen den beiden Zylinderteilen zuge
schaltet, die durch eine Längsbohrung 46 und Querboh
rungen 47 und 48 miteinander verbunden sind. Mit diesem
Bypaß kann der Kaltstart eines Verbrennungsmotors mit
Rollkolbenverdichter erleichtert werden. Solange der
Bypaß offengehalten wird, entsteht eine hin- und her
gehende verlustbehaftete Luftströmung, die eine Erwär
mung der Ansaugluft bewirkt. Alternativ kann der Bypaß
auch so angeordnet werden, daß er voneinander entfernt
liegende Bereiche am Umfang des Zylinders 1 miteinander
verbindet.
In Fig. 2 ist der Trennschieber 49 zu sehen, der neben
dem Drehschieber 20 liegt und unter der Wirkung von
Federn 30 an dem Kolben 5 anliegt, so daß der Einlaß 17
von der mit Rückschlagventilen 52 versehenen Druck
leitung 53 trennt. Ferner ist in Fig. 2 gestrichelt
eine federnde Dichtleiste 54 angedeutet, die die Hülse
36 gegenüber dem Gehäuse 1 abdichtet.
In Fig. 3 ist in einem Schnitt längs der Achse des
Drehschiebers 20 eine andere Art der Betätigung des
Drehschiebers 20 dargestellt. Hierbei greifen Antrieb
und Verstellung auf der gleichen Seite des Drehschie
bers an. Dazu ist an dem Gehäuse 1 des Rollkolbenver
dichters mit zwei voneinander distanzierten Kugellagern
60 und 61 ein Rohrstück 62 gelagert, das auf seiner dem
Gehäuse 1 zugekehrten Seite zu einem Zahnrad 63 erwei
tert ist. An dem Zahnrad 63 greift der Zahnriemen 16 an,
der zur Welle 2 des Rollkolbenverdichters führt. Das
andere Ende des Rohrstückes 62 ist zu einem Flansch 65
ausgeformt. Dort ist mit Schrauben 66 ein Gegenflansch
67 befestigt, der durch Einschnitte 68 und 69 gegen
über der Achsrichtung flexibel gestaltet ist. Der
Flansch 67 trägt ein zum Gehäuse 1 weisendes hohles
Wellenstück 70, in das ein Gegenstück 72 mit einer am
Ende gelegenen Bogenverzahnung 73 eingesetzt ist. Die
Bogenverzahnung 73 greift wiederum in die Nuten 30 der
Hohlwelle 31 des Drehschiebers 20.
Durch den Flansch 67 ragt ein Stab 80, der in der Hohl
welle 31 mit einem Kugellager 81 festgelegt ist. Der
Stab 80 dient zur Verstellung des Drehschiebers 20 in
Längsrichtung. Er ist dazu mit einem kugeligen Betäti
gungsknopf 83 an dem dem Drehschieber 20 abgekehrten
Ende versehen. Auf den Betätigungsknopf 83 wirkt das
nicht dargestellte Gestänge des Gaspedals. Somit sind
bei der Ausführungsform nach Fig. 3 der Antrieb des
Drehschiebers 20 und seine axiale Verstelleinrichtung am
gleichen Ende vorgesehen und konstruktiv auf engstem
Raum zusammengefaßt.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist schematisiert dargestellt,
daß die Betätigung des Drehschiebers 20 durch die Welle 2
des Rollkolbenverdichters auch so ausgeführt werden
kann, daß die Hohlwelle 31 des Drehschiebers 20 perio
disch ungleichförmig umläuft. Damit kann die Zeit für
den voll geöffneten Durchlaßquerschnitt des Schiebers 20
vergrößert werden gegenüber der Zeit in geschlossener
Stellung, so daß ein besonders großer Durchsatz und ein
schnelles Schließen erreicht wird.
Nach Fig. 4 werden zur Erzeugung der ungleichförmigen,
aber periodischen Bewegung zwei elliptische Zahnräder 85
und 86 verwendet, die miteinander kämmen. Das Zahnrad 85
sitzt exzentrisch, nämlich mit seinem einen Brennpunkt,
auf der Hohlwelle 31 des Drehschiebers 20, das Zahnrad
86 ebenso exzentrisch auf einer Zwischenwelle 87. Die
Zwischenwelle 87 ist mit einem Vorgelegezahnrad 88 ver
bunden, das mit einem kleineren Vorgelegezahnrad 89
kämmt. Das Zahnrad 89 sitzt auf der Welle 2 des Roll
kolbenverdichters. Je nach den Abmessungen der Ovali
sierung und dem Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 88
und 89 kann die Drehgeschwindigkeit im Verhältnis bis
1 : 2 variiert werden.
Gleiche Übersetzungsverhältnisse gibt es auch bei der
Ausführungsform nach Fig. 5. Hier ist das ovale Zahn
rad 85 ebenso wie das ovale Zahnrad 86 nicht im Brenn
punkt einer den Zahnradumfang bestimmenden Ellipse
gelagert, sondern jeweils im Mittelpunkt des Zahnrads.
Die maximale Geschwindigkeit des Drehschiebers 20 ver
hält sich hier zur minimalen Geschwindigkeit wie das
umgekehrte Verhältnis der Zahnrad-Radien.
Weitere unrunde Zahnradformen sind möglich, beispiels
weise die Kombination eines exzentrischen Kreisrads mit
einem ovalen Zahnrad. Hierbei würde das 1 : 2 Vorgelege
entfallen.
In Fig. 6 ist dargestellt, daß eine periodisch ungleich
förmige Bewegung des Drehschiebers 20 auch mit einem
Koppelviereck erreicht werden kann. Das Koppelviereck
umfaßt eine Kurbel 90, die mit der Hohlwelle 31 des
Drehschiebers 20 verbunden ist. Die Kurbel 90 ist mit
einer Verbindungsstange 91 mit einer zweiten Kurbel 92
verbunden, die auf einer das Zahnrad 88 tragenden
Zwischenwelle 93 sitzt. Das Zahnrad 88 kämmt mit dem
Vorgelegezahnrad 89. Dieses Getriebe ermöglicht in der
Form eines Antiparallelkurbelgetriebes Verhältnisse der
minimalen zur maximalen Drehschiebergeschwindigkeit von
etwa 1 : 3,5.
Die Fig. 7 zeigt eine Abwicklung der Hülse 36 und des
Drehschiebers 20 mit z. B. 40 mm Durchmesser für den Fall,
daß der Drehschieber 20 mit der halben Drehzahl der
Welle 2 angetrieben wird. Hülse 36 und Drehschieber 20
werden vom saugseitigen Gasstrom quer durchströmt. Sie
haben am Umfang jeweils zwei Schlitze 37 mit Versatz um
180°, nämlich im Drehschieber 20 die beiden dreieckför
migen Schlitze 37, 37 a und in der Hülse 36 die Schlitze
38 und 34. Der mit dem Zylinder 1 verbundene Schlitz 38
der Hülse 36 hat eine ähnliche Dreieckform wie die
Schlitze 37, 37 a des Drehschiebers 20. Das Dreieck 38
ist jedoch auf den Kopf gestellt. Der mit der Saug
leitung 17 verbundene Schlitz 39 der Hülse 36 ist
dagegen rechteckig.
In der gezeichneten Drehwinkelstellung des Drehschie
bers 20 überdecken sich seine Schlitze 37, 37 a nicht mit
den Schlitzen 38, 39 der Hülse 36. Eine Querströmung
der Ansaugluft ist unterbunden. Wird der Drehschieber 20
um z. B. 30° gedreht (d. h. Kurbelwinkel 60° der Welle 2),
dann wandert der Schlitz 37 in Richtung des Pfeiles 95
nach oben in die gestrichelt gezeichnete Lage. Dabei
werden die beiden kleinen, eng schraffierten Durchlaß
querschnitte 99, 100 frei und eine kleine Luftströmung
kann einsetzen, wie sie etwa beim Leerlauf des Ver
brennungsmotors notwendig ist. Die Luftströmung wird
nach kurzer weiterer Drehung durch die schrägen Kanten
der Dreiecke 37 a und 38 wieder abgeschnitten.
Beim Verschieben des Drehschiebers 20 nach links um den
Hub 98 von z. B. 40 mm kommen die Schlitze 37, 37 a in die
Positionen 37′, 37 a′. Sie überdecken sich dann mit den
Schlitzen 38, 39 in viel größerem Umfang, denn es ent
stehen die weitgestrichelten Durchströmquerschnitte 101,
102. Sie bleiben außerdem über einem großen Drehwinkel
bereich offen. Die axiale Verschiebung 98 des Drehschie
bers 20 bewirkt somit eine starke Zunahme der Saug
leistung des Verdichters und führt zum Anstieg des
Ladedrucks in der Verbindungsrohrleitung 53 zum Ver
brennungsmotor hin.
In Fig. 8 ist die Drehrichtung des Drehschiebers 20 um
gekehrt. Die Richtung des Pfeiles 95 zeigt in der Ab
wicklung nach unten. Der Beginn der Schlitzüberdeckung,
d. h. der Durchströmung, geht aus von den schrägen Seiten
der Dreiecke 37 (Schlitz im Drehschieber 20) und 38
(Schlitz in der Hülse 36). Die Überdeckung und damit die
Strömung endet zu dem Zeitpunkt, wo die annähernd achs
parallelen Dreieckseiten sich überfahren.
Als besonderer Vorteil wird erreicht, daß die Öffnungs
fläche etwas später ihren Maximalwert erreicht als der
theoretisch annähernd sinusförmige Verlauf des Volumen
stromes im Rollkolbenverdichter beim Ansaugen. Auf
diese Weise wird der Trägheit der realen Luftsäule
Rechnung getragen in dem Sinne, daß die Drosselverluste
im freien Schlitzquerschnitt, d. h. in der Überdeckung
der Durchlässe 38 und 37 minimiert sind. Für diese
Lösung ist Voraussetzung, daß der zeitliche Beginn der
Öffnung (bei 0° z. B.) unabhängig von der axialen
Stellung des Drehschiebers 20 ist. Dem Verschiebehub 98
(40 mm) muß deshalb eine Verdrehung in Umfangsrichtung
zwischen Drehschieber 20 und seiner Zahnriemenscheibe 23
überlagert werden (z. B. um ±85°), so daß die Verstellung
insgesamt in Richtung des Pfeiles 96 verläuft. Zu diesem
Zweck sind die Zähne des Bogenzahnzwischenstücks 29 zum
Drehschieber 20 hin um 45° zur Achse gedreht. Die Füll
mengensteuerung erfolgt durch Drücken oder Ziehen am
entgegengesetzten Ende (bei 45° Schränkung ist die Ge
fahr der Selbsthemmung durch Zahnreibung am geringsten).
Die Form des Dreiecks- oder Trapezschlitzes 37 ist so
gewählt, daß die lange Schräge mit der Verschiebungsein
richtung des Drehschiebers 20 zusammenfällt. Die Gegen
seite ist entweder achsparallel, kann aber auch davon
abweichen. In Umfangsrichtung überdecken die Schlitze 37
etwa 64% (2×32%), die Stege den Restwinkel 36% (2×
18%) der Hohlwelle 31 des Drehschiebers.
In Umfangsrichtung sind die Schlitze 37 um z. B. 20% der
ursprünglichen Dreiecksbreite gekürzt, um auf dem Umfang
des Drehschiebers 20 möglichst breite Schlitze 37 anord
nen zu können. Die Kürzung verkleinert zwar die bei an
nähernder Vollöffnung erreichbare Flächenänderungsge
schwindigkeit kurz vor dem Absperren der Strömung; da
die Strömung aber dann bereits von sich aus (Sinuslinie)
stark nachgelassen hat, ist der dadurch entstehende
Drosselverlust bescheiden.
Der axiale Hub des Drehschiebers 20 kann um z. B. 15%
größer sein als die Länge des ursprünglichen Dreiecks
schlitzes. Hierdurch entsteht ein besonders großer
Durchtrittsquerschnitt bzw. geringe Drosselverluste bei
Vollast.
Claims (26)
1. Rollkolbenverdichter mit einem in einem Zylinder
umlaufenden Kolben, der von einer gleichsinnig drehen
den Welle getragen wird, und mit Ein- und Auslaßöff
nungen im Zylinder, die mit Steuerorganen versehen
sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Steuerorgan ein Drehschieber (20) außerhalb des
Zylinders (1) in einer mit Schlitzen (37) versehenen
Hülse (36) angeordnet und mit der Welle (2) zu einer
stetigen, synchronisierten Drehbewegung verbunden ist
und daß die relative Lage von Drehschieber (20) und
Hülse (36) zueinander verstellbar ist.
2. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (20) und die Welle (2) formschlüs
sig, insbesondere durch eine Verzahnung in Form von
Zahnrädern, Zahnketten, Zahnriemen miteinander verbunden
sind.
3. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
formschlüssige Verbindung den Drehschieber (20) in der
Schließrichtung schneller bewegt als in der Öffnungs
richtung.
4. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
formschlüssige Verbindung mindestens ein unrundes,
vorzugsweise ovales Zahnrad (85, 86) umfaßt.
5. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
formschlüssige Verbindung zwei miteinander kämmende
elliptische Zahnräder (85, 86) aufweist.
6. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
formschlüssige Verbindung ein ebenes Koppelviereck (90,
91, 92) mit einem Untersetzungsgetriebe (88, 89) auf
weist.
7. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Drehschieber (20) mit einer axialen Verstellmöglichkeit
zur Veränderung des Durchlaßquerschnitts gegenüber der
Hülse (36) versehen ist.
8. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die
den Drehschieber (20) umgebende Hülse (36) in axialer
Richtung verstellbar ist.
9. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die
axial verstellbare Hülse (36) um einen kleineren Winkel
als ±90° drehbar angeordnet ist.
10. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 7, 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (36) an der dem Drehschieberantrieb abgekehrten
Stirnseite des Zylinders (1) betätigt wird.
11. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülse (36) oder der Drehschieber (20) unter der
Wirkung einer Rückstellfeder stehen.
12. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (20) aus Metall besteht und in einer
Hülse (36) aus Kunststoff umläuft, der faserverstärkt
ist und einen Zusatz von Gleitmittel, vorzugsweise
Graphit oder Molydänsulfid aufweist.
13. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (36) im Zylinder (1) mit einem Durchmesserspiel
von mindestens 0,1 mm angeordnet ist.
14. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Spalt zwischen Hülse (36) und Zylinder (1) eine
Abdichtung, insbesondere eine Dichtleiste, angeordnet
ist.
15. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (20) gegenüberliegende Öffnungen
(37) aufweist und diametral durchströmt wird.
16. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehzahl des Drehschiebers (20) die Hälfte oder ein
Drittel der Wellendrehzahl beträgt.
17. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis
16 mit zwei in Umfangsrichtung versetzten Kolbenteilen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
gemeinsamer Drehschieber (20) für beide Kolbenteile
(3, 4) vorgesehen ist, dessen Durchlaßöffnungen (37) in
Umfangsrichtung versetzt sind.
18. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze (37) in der Hülse (36) sowie im Dreh
schieber (20) Dreiecks- oder Trapezform mit gegebenen
falls geschwungenen Seiten aufweisen.
19. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Seite der Dreiecks- oder Trapezform mit der Verschie
bungsrichtung des Drehschiebers (20) bei Stillstand
zusammenfällt.
20. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abmessungen der Schlitze (37) in Umfangsrichtung
annähernd doppelt so groß wie die der dazwischenliegen
den Stege sind.
21. Rollkolbenverdichter nach Anspruch 18, 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, daß in
einem saugseitig angeordneten Drehschieber (20) und in
der ihn umgebenden Hülse (36) gleich große Dreiecks
schlitze (37) angeordnet sind, deren Spitzen gegenein
ander zeigen, und daß die Überdeckung auf einen für den
Leerlaufbetrieb eines Verbrennungsmotors geeigneten
Mindestwert begrenzt ist, der temperaturabhängig ver
änderbar sein kann.
22. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze (37) in Form eines Dreiecks mit abge
schnittenen oder gerundeten Spitzen ausgeführt sind.
23. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß der axiale Verstellweg von Drehschieber (20)
und/oder Hülse (36) größer als die axialen Abmessungen
eines Dreiecksschlitzes (37) ist.
24. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehschieber (20) mit einer Bogenzahnkupplung
(73) zur Übertragung der Drehbewegung angetrieben wird,
die koaxial zu einer Schubstange (80) für eine Axial
verstellung sitzt (Fig. 3).
25. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zähne der Bogenzahnkupplung (29, 73) um etwa 45°
gegenüber der Achse geschrägt sind.
26. Rollkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1
bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zuschaltbarer innerer Drosselbypaß (46) vorhan
den ist, der Ortsbereiche im Zylinder (1) miteinander
verbindet, die am Umfang versetzt sind oder versetzt
laufenden Kolbenteilen (3, 4) zugeordnet sind.
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