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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Steuerung eines Drehkolbenverdichters,
wobei der Drehkolbenverdichter für den Einsatz in der Klimaanlage eines
Automobils geeignet ist und dafür einen Mechanismus zum Einstellen der
Fördermenge aufweist. Solch eine Anlage wird durch den Oberbegriff des
Patentanspruches 1 beschrieben.
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Es sind verschiedene in einen Drehkolbenverdichter eingebaute
Einstellmechanismen zur Einstellung der Fördermenge eines solchen Verdichters bekannt.
Es ist durch die Anlage, von der die Erfindung ausgeht (US - A - 4 557 670),
bekannt, ein Steuerventil in einer Verbindungsleitung zwischen den Hochdruck-
und Niederdruckkammern eines Verdichters zu positionieren. Solch ein
Steuerventil weist elektrische EIN-AUS-Schaltelemente auf, deren Betrieb durch
Steuerelemente auf der Basis innerer und äußerer thermischer
Belastungsbedingungen gesteuert wird, wobei die inneren und äußeren thermischen
Belastungsbedingungen durch verschiedene Sensoren ermittelt werden, hier durch einen
Druck-Detektor und durch einen Temperatur-Detektor.
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In einem anderen Stand der Technik ist ein inneres Steuerungssystem
vorgesehen, bei welchem ein druckbetriebenes Steuerventil zum Einsatz kommt (US - A -
4 060 343). Dieses ist durch einen Einstellmechanismus verwirklicht, der ein
Einstellelement aufweist, um die Startposition für die Verdichtung mit Hilfe
von an der Rückseite dieses Einstellelementes vorgesehenen
Druck-Sperr-Teilstücken und mit Hilfe von einem Paar in einem Seitenblock vorgesehenen
bogenförmigen Führungsnuten einzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Steuerung einer
variablen Fördermenge eines Verdichters anzugeben, die ohne eine unangenehme
Verzögerung bei der Steuerung des Betriebs hervorzurufen zuverlässig und in ihrer
Konstruktion einfach ist und sich für die Bewerkstelligung einer feinen
Steuerung des Verdichters eignet.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils
des Patentanspruches 1 gelöst. Die Kombination der spezifischen Einstellmittel
mit den Druck-Sperr-Teilstücken und den bogenförmigen Führungsnuten und mit
den elektrischen EIN-AUS-Schaltelementen, welche den Hochdruck aus den unter
hohem Druck stehenden Druckkammern steuern, führt daher zur Fähigkeit einer
umfassenden Feinsteuerung eines Verdichters ohne eine unangenehme Verzögerung
bei der Steuerung des Betriebs zu verursachen.
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Aufgrund dieser Konstruktion werden beide, die inneren und äußeren Steuerungen
für die Fördermenge des Verdichters durch eine einzelne Steuereinrichtung
ausgeführt. Folglich ist die Anlage als Ganzes in ihrer Konstruktion vereinfacht.
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Viele andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden dem
Durchschnittsfachmann offenbart werden unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung
und die beigefügte Zeichnung, in der bevorzugte konstruktive, die Prinzipien
der Erfindung aufzeigende Ausführungsformen beispielhaft erläutert sind.
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Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den allgemeinen Aufbau eines
Kältekreislaufes mit einem hierin eingebauten Drehkolbenverdichter,
mit einer Steuereinrichtung für die Steuerung der variablen
Fördermenge des Verdichters nach der Lehre der Erfindung;
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 1;
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 1;
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII von Fig. 1;
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Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 1;
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Fig. 6 zeigt in einem Blockdiagramm die Steuerung gemäß einer
Ausführungsform; und
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Fig. 7 zeigt in einem Blockdiagramm die Steuerung gemäß einer anderen
Ausführungsform.
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Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Kältekreislaufes, in welchem ein
Drehkolbenverdichter (ein Verdichter mit variabler Fördermenge) eingebaut ist. Der
Verdichter weist ein Gehäuse 67 auf, das aus einem an einem Ende offenen
rohrförmigen Mantel 68 und einem Gehäuseteil 9a zusammengesetzt ist. Das
Gehäuseteil 9a ist durch Bolzen (nicht dargestellt) mit dem Mantel 68 verbunden, um
das offene Ende des Mantels 68 zu verschließen. Der Mantel 68 weist eine an
der Rückseite des Mantels 68 angeordnete Auslaßöffnung 13 auf. Die
Auslaßöffnung 13 erstreckt sich durch eine obere Wandung des Mantels 68 und
gewährleistet den Auslaß eines Kältemittelgases, welches als Medium für die
Wärmeübertragung dient. Das Gehäuseteil 9a weist zur Aufnahme von Kältemittelgas
eine Einlaßöffnung 12 auf, welche in einer oberen Wandung des Gehäuseteils 9a
ausgebildet ist. Die Auslaßöffnung 13 und die Einlaßöffnung 12 sind mit einer
Hochdruckkammer 11 und einer Niederdruckkammer 10 entsprechend
strömungsverbunden.
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Das Gehäuse 67 enthält einen Kompressorkörper 69, welcher im wesentlichen
einen Zylinder 1, ein Paar Seitenblöcke 7a, 7b, die mit dem Zylinder 1
verbunden sind und die offenen Enden des Zylinders 1 verschließen, einen im
wesentlichen zylindrischen, in dem Zylinder 1 drehbar gelagerten Rotor 2 und zur
Drehung des letzteren eine mit dem Rotor 2 verbundene Antriebswelle 4
aufweist. Die Antriebswelle 4 ist drehbar mit Hilfe eines Paares von
Radiallagern 14a gelagert (nur eines ist hier in Verbindung mit dem Seitenblock 7a
dargestellt), welche in den entsprechenden Seitenblöcken 7a, 7b angeordnet
sind.
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Wie Fig. 2 zeigt, weist der Zylinder 1 eine ellipsenförmige Innenwandung auf,
die in Verbindung mit der äußeren Umfangswandung des Rotors 2 ein Paar
Betriebsräume 3a, 3b begrenzt, welche einander diametral gegenüber symmetrisch
angeordnet sind.
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Der Rotor 2 weist eine Mehrzahl (vier in der dargestellten Ausführungsform)
von radialen Schlitzen 5, die entlang des Umfanges in gleichen
Winkelintervallen beabstandet sind, und Schieber 6 auf, welche in den entsprechenden
Schlitzen 5 bewegbar eingeschoben sind.
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Der Seitenblock 7a weist ein Paar sich diametral symmetrisch
gegenüberliegenden Einlaßlöchern 16a, 16b auf, wie dies in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist.
Die Einlaßlöcher 16a, 16b sind an entsprechenden Positionen gelegen, an
welchen die Druckkammern 8, welche durch bzw. zwischen den Zylinder 1, den Rotor
2, die Schieber 6 und die Seitenblöcke 7a, 7b begrenzt werden, ihr größtes
Volumen aufweisen. Die Einlaßlöcher 16a, 16b erstrecken sich durch die Dicke
des Seitenblockes 7a, so daß die Druckkammern 8 über die Einlaßlöcher 16a, 16b
mit einer zwischen dem Gehäuseteil 9a und dem Seitenblock 7a begrenzten
Niederdruckkammer 10 strömungsverbunden sind.
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Der Zylinder 1 weist ein Paar von Auslaßlöchern 17a, 17b auf, welche sich
durch seine gegenüberstehenden Bereiche der Umfangswandung erstrecken und
hierdurch die Druckkammern 8 mit einer durch den Mantel 68 begrenzten
Hochdruckkammer 11 strömungstechnisch verbinden. An den Auslaßlöchern 17a, 17b
sind ein Paar Auslaßventile 20a, 20b und diesen zugeordnete Anschläge 21a,
21b angeordnet.
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In einer Oberfläche des Seitenblocks 7a ist, wie in Fig. 5 dargestellt, eine
ringförmige Nut 23 gegenüber dem Rotor 2 ausgebildet. Die Nut 23 weist ein
Paar von bogenförmigen Bypass-Öffnungen 70, 70 auf, welche einander diametral
gegenüberliegend symmetrisch zur Verbindung der Druckkammern 8 und der
Niederdruckkammer 10 angeordnet sind. Der offene Bereich der Bypass-Öffnungen 70,
70 wird durch ein ringähnliches Einstellelement 22 eingestellt, welches
drehbar in der ringförmigen Nut 23 eingepaßt und in beide Richtungen winkelig
drehbar ist. Das Einstellelement 22 weist ein Paar Ausnehmungen 24a, 24b auf, die
sich bogenförmig entlang des äußeren Umfangsrandes des Einstellelementes 22
erstrecken und einander diametral gegenüberliegend symmetrisch angeordnet sind.
Das Einstellelement 22 weist zusätzlich ein Paar von integralen
zungenähnlichen Druck-Sperr-Teilstücken 26a, 26b auf, die sich von einer seiner
gegenüberliegenden Oberflächen aus erstrecken und diametral gegenüber
symmetrisch angeordnet sind. Die Druck-Sperr-Teilstücke 26a, 26b sind gleitend in
einem Paar von bogenförmigen Führungsnuten 27a, 27b eingepaßt. Durch die
Druck-Sperr-Teilstücke 26a, 26b werden die Führungsnuten 27a, 27b jeweils in
eine erste und eine zweite Druckkammer 28a, 28a'; 28b, 28b' unterteilt, welche
auf gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Druck-Sperr-Teilstücke 26a,
26b angeordnet sind. Die ersten Druckkammern 28a, 28b sind über die
Einlaßöffnungen 16a, 16b und die Bypass-Öffnungen 70 mit der Niederdruckkammer 10
strömungsverbunden. Eine der zweiten Druckkammern (PC-Kammer) 28a' ist mit der
Hochdruckkammer 11 über eine Öffnung 34 strömungsverbunden. Die zweiten
Druckkammern 28a', 28b' sind untereinander über einen Verbindungskanal 30
strömungsverbunden. Die Öffnung 34 ist zwischen der zweiten Druckkammer 28a' und der
Hochdruckkammer 11 angeordnet.
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Ein Dichtungselement 29 von spezifischem Aufbau ist über einen mittleren
Bereich einer Oberfläche des Einstellelementes 22 und auch an den
gegenüberliegenden Rändern jedes Druck-Sperr-Teilstückes 26a, 26b angebracht. Durch
dieses Dichtungselement 29 sind hermetische Dichtungen zwischen den ersten
und zweiten Druckkammern 28a, 28a'; 28b, 28b' und zwischen dem mittleren
Bereich des Einstellelementes 22 und einem mittleren Bereich der ringförmigen
Nut 23 in dem Seitenblock 7a vorgesehen.
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Das Einstellelement 22 wird durch Vorspannelemente, die hier eine Feder 25
aufweisen, angetrieben sich in eine Richtung zu drehen (entgegen dem
Uhrzeigerlauf in Fig. 5), um den offenen Bereich der Bypass-Öffnungen 70 zu
vergrößern. Die Feder 25 ist um einen mittleren zylindrischen Vorsprung 7a'
herum angebracht, welcher sich vom Seitenblock 7a ausgehend auf die
Niederdruckkammer 10 hin erstreckt. Die Feder 25 ist an ihrem einen Ende mit dem
mittleren Vorsprung 7a' und mit dem anderen Ende mit dem Einstellelement 22
verbunden.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die zweite Druckkammer 28b' mit der
Niederdruckkammer 10 über einen ersten Hochdruck-Führungskanal 32, in welchem ein
Magnetventil (EIN-AUS-Schaltmittel) 71 angeordnet ist, strömungsverbunden.
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Das Ventil 71 wird auf Erregung geöffnet und weist ein Gehäuse 72, eine in dem
Gehäuse 72 angeordnete Erregerspule 45, ein bewegbares Nadelventilelement 47
zum Öffnen und Schließen des ersten Hochdruck-Führungskanals 32 und eine
Ventilfeder 73 auf, um das Nadelventilelement 47 in eine Richtung zu drücken, um
das Ventil zu schließen. Als Antwort auf die Erregung und Abregung der
Erregerspule 45 öffnet und schließt das Nadelventilelement 47 des Magnetventils 71
den ersten Hochdruck-Führungskanal 32. Hierdurch wird wahlweise die
Strömungsverbindung zwischen der Niederdruckkammer 10 und der Hochdruckkammer 11 über
den ersten Hochdruck-Führungskanal 32, die zweite Druckkammer 28b', den
Verbindungskanal 30, die zweite Druckkammer 28a und die Öffnung 34 hergestellt
und (bzw.) blockiert.
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Der Drehkolbenverdichter stellt einen Teil der Kälteanlage oder des
Kältekreislaufes, wie in Fig. 1 dargestellt, dar. Hierbei ist die Auslaßöffnung 13
des Verdichters über eine Verbindung 75 mit dem Einlaß eines Verflüssigers 74
verbunden, dessen Auslaß mit dem Einlaß eines Expansionsventils 79
nacheinander über eine Verbindung 76, ein Reservoir 77 und eine Verbindung 78
verbunden ist. Der Auslaß des Expansionsventiles 79 ist über eine Verbindung 80
mit dem Einlaß eines Verdampfers 81 verbunden. Der Auslaß des Verdampfers 81
ist über eine Verbindung 82 mit der Einlaßöffnung 12 des Verdichters
verbunden. Das Expansionsventil 79 ist über ein Kappilarrohr 84 mit einem
Temperatursensor-Röhrchen 83 verbunden, welches dicht auf der Verbindung 82 auf der
Auslaßseite des Verdampfers 81 liegt.
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In Fig. 6 ist ein Blockdiagramm dargestellt, welches die Steuerung zeigt.
Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 55 ein Sensormittel zur Ermittlung beider, der
äußeren und der inneren thermischen Belastungsbedingungen eines Klimasystems,
welches eine Energiequelle für den Verdichter aufweist. Die Sensorelemente 55
weisen äußere Sensorelemente 55a zur Ermittlung der äußeren thermischen
Belastungsbedingungen und innere Sensorelemente 55b zur Ermittlung der inneren
thermischen Belastungsbedingungen auf. Die äußeren Sensorelemente 55a weisen
einen Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56, einen Beschleunigungsschalter
57 und einen Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 auf. Der
Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56 ist in einer Vorrichtung zur Kühlung eines Motors (nicht
dargestellt) angeordnet und ist so ausgeführt, daß er eingeschaltet wird,
wenn die Temperatur des Motorkühlwassers einen voreingestellten Wert
übersteigt. Der Beschleunigungsschalter 57 ist angrenzend an ein Gaspedal (nicht
dargestellt) angeordnet und ist so ausgeführt, daß er eingeschaltet wird,
wenn der Tritt- oder Niederdrückwinkel einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Der Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56 und der Beschleunigungsschalter
57 haben entsprechend feststehende Kontakte 56a, 57a, welche geerdet sind.
Bewegbare Kontakte 56b, 57b dieser Schalter 56, 57 sind, logisch invertiert,
mit der Eingangsseite eines ODER-Gatters oder einer ODER-Schaltung 60
verbunden. Ein Paar Gleichstromquellen DC5V ist über Widerstände mit
Anschlußpunkten verbunden, die entsprechend zwischen dem
Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56 und der ODER-Schaltung 60 und zwischen dem
Beschleunigungsschalter 57 und der ODER-Schaltung 60 liegen. Der Verdampfer-Auslaß-Schalter 58
ist angrenzend an den Auslaß des Verdampfers 81 angeordnet und ist so
ausgeführt, daß er eingeschaltet wird, wenn der Druck Pe des Kältemittelgases
am Auslaß des Verdampfers einen voreingestellten Wert übersteigt. Der
Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 weist einen geerdeten feststehenden Kontakt 58a
und einen bewegbaren Kontakt 58b, der mit der Eingangsseite eines ersten
UND-Gatters oder einer UND-Schaltung 61 verbunden ist, auf.
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Die inneren Sensorelemente 55b weisen einen Pc-Druckschalter 59 auf, der in
einer geeigneten Position angeordnet ist, welche mit den zweiten Druckkammern
(Pc-Kammer) 28a', 28b' strömungsverbunden ist. Der Pc-Druckschalter 59 ist so
ausgeführt, daß er eingeschaltet wird, wenn der Druck Pc in den zweiten
Druckkammern 28a', 28b' einen voreingestellten Wert übersteigt. Der
Pc-Druckschalter 59 weist einen geerdeten feststehenden Kontakt 59a und einen bewegbaren
Kontakt 59b, der mit der Eingangsseite eines zweiten UND-Gatters oder einer
UND-Schaltung 62 über einen nicht näher bezeichneten Inverter verbunden ist,
auf. Ein Paar Gleichstromquellen DC5V ist über Widerstände mit entsprechenden
Anschlußpunkten zwischen dem Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 und der ersten
UND-Schaltung 61 und zwischen dem Pc-Druckschalter 59 und der zweiten UND-
Schaltung 62 verbunden.
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Die Steuerung weist zusätzlich ein Steuerungsmittel 63, aus einem Oszillator
64, einer logischen Schaltung oder einer LOGIK-Einheit 65, eine Treiber-
Schaltung 66, einer Gleichstromquelle DC12V und den Gleichstromquellen DC5V
auf. Der Oszillator 64 erzeugt ein Impulssignal um mit Hilfe des
Magnetventils 71 zu ermöglichen, daß dieses die Strömungsverbindung zwischen der
Niederdruckkammer 10 und der Hochdruckkammer 11 abwechselnd herstellt und blockiert.
Der Oszillator 64 ist jeweils mit der Eingangsseite der ersten und zweiten UND-
Schaltung 61, 62 verbunden.
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Die logische Schaltung oder LOGIK-Einheit 65 umfaßt die erste und zweite UND-
Schaltung 61, 62 und die ODER-Schaltung 60. Die Ausgangsseiten der
UND-Schaltungen 61, 62 sind mit der Eingangsseite der ODER-Schaltung 60 verbunden.
Diese Schaltungen 60-62 sind zur Steuerung des Magnetventils 71 auf der Basis
der inneren und äußeren thermischen Belastungsbedingungen, die durch die
Sensorelemente 55 ermittelt werden, vorgesehen.
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Die Treiber-Schaltung 66 weist einen ersten Transistor Tr1, einen zweiten
Transistor Tr2, einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2,
einen dritten Widerstand R3, eine Diode D und einen Kondensator C auf.
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Die Gleichstromquelle DC12V ist über die Diode D mit den Kollektoren des ersten
und zweiten Transistors Tr1, Tr2 verbunden. Der Emitter des ersten Transistors
Tr1 ist direkt geerdet wohingegen der Emitter des zweiten Transistors Tr2 über
die Basis des ersten Transistors Tr1 und den ersten Widerstand R1 geerdet ist.
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Die Ausgangsseite der ODER-Schaltung 60 ist mit der Basis des zweiten
Transistors Tr2 über den Kondensator C und den zweiten Widerstand R2, welche
parallelgeschaltet sind, verbunden. Der dritte Widerstand R3 ist mit einem
Anschlußpunkt zwischen dem zweiten Transistor Tr2, dem Kondensator C und dem
zweiten Transistor Tr1, Tr2 und zusätzlich einem Anschluß des ersten
Widerstandes R1 verbunden.
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Die Erregerspule 45 des Magnetventils 71 weist einen Anschluß auf, der mit
einem Anschlußpunkt zwischen der Gleichstromquelle DC12V und der Diode D
verbunden ist. Der andere Anschluß der Erregerspule 45 ist mit der Diode D
und auch mit einem Anschlußpunkt zwischen dem ersten und zweiten Transistor
Tr1, Tr2 verbunden.
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Der Betrieb des Drehkolbenverdichters der vorangehend beschriebenen
Konstruktion wird im folgenden ausführlicher beschrieben.
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Die Antriebswelle 4 wird durch den Motor des Fahrzeugs angetrieben, um den
Rotor 2 im Uhrzeigerlauf in Fig. 2 zu drehen, woraufhin sich die Schieber 6
radial aus den radialen Schlitzen 5 passend zur Zentrifugalkraft und der auf
die Schieber 6 wirkenden Gegenkraft heraus erstrecken. Durch die Umdrehung
des Rotors 2 gleiten die Schieber 6 entlang der Innenwandung des Zylinders 1
entlang während zwischen den Schiebern 6 die Größe der Druckkammern 8
nachfolgend zu- und abnimmt. Bei einem Einlaßtakt, bei welchem die Größe der
Druckkammern 8 zunimmt, wird Kältemittelgas in die Druckkammern 8 durch die
Einlaßlöcher 16a, 16b hineingezogen. Bei dem nachfolgenden Verdichtungsakt,
bei welchem die Druckkammern 8 ihre Größe verringern, wird das Kältemittelgas
in den Druckkammern 8 verdichtet. Bei dem nachfolgenden Auslaßtakt werden die
Auslaßventile 20a, 20b durch den Druck des verdichteten Kältemittelgases
belastet, um sich zu öffnen, woraufhin das Kältemittelgas vom Verdichter
nacheinander durch die Auslaßlöcher 17a, 17b, die Hochdruckkammer 11 und die
Auslaßöffnung 13 ausgestoßen wird. Das verdichtete, so ausgestoßene
Kältemittelgas zirkuliert dann in der Kälteanlage.
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Während der Verdichter in Betrieb ist, wird der Druck in der Niederdruckkammer
10 als geringer Druck Ps den ersten Druckkammern 28a, 28b durch die
Einlaßlöcher 16a, 16b zugeführt. Gleichzeitig wird der Druck in der Hochdruckkammer
11 als ein hoher Druck Pd den zweiten Druckkammern 28a', 28b' über die
Öffnung 34 zugeführt. Durch diese Anordnung werden die Druck-Sperr-Teilstücke 26a,
26b gleichzeitig einer ersten Kraft und einer zweiten Kraft unterworfen. Die
erste Kraft führt dazu, das Einstellelement 22 in Richtung des Pfeiles B in
Fig. 5 zu bewegen und so den offenen Bereich der Bypass-Öffnungen 70 zu
vergrößern (die erste Kraft ist eine Kombination des Druckes in den ersten
Druckkammern 28a, 28b und der Kraft der Feder 25). Die zweite Kraft führt
dazu, das Einstellelement 22 in Richtung des Pfeiles A in Fig. 5 zu bewegen und
so den offenen Bereich der Bypass-Öffnungen 70 zu verringern (die zweite Kraft
ist der Druck in den zweiten Druckkammern 28a', 28b'). Folglich wird als
Antwort
auf eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Kraft das
Einstellelement 22 in eine Richtung bewegt, um den offenen Bereich der Bypass-Öffnungen
70 einzustellen, wodurch der Start-Zeitpunkt der Verdichtung und folglich die
Fördermenge des Verdichters gesteuert wird. Der Druck der ersten Druckkammern
28a, 28b und der Druck in den zweiten Druckkammern 28a', 28b' wird durch das
Magnetventil 71 verändert, welches wirksam ist, um abwechselnd den ersten
Hochdruck-Führungskanal 32 zu öffnen und zu schließen, um hierdurch eine
Strömungsverbindung zwischen der Niederdruckkammer 10 und den zweiten Druckkammern 28a',
28b' herzustellen und zu blockieren. Durch die Veränderung des Druckes wird
das Einstellelement 22 in die passende Richtung gedreht, um hierdurch den
offenen Bereich der Bypass-Öffnungen 70 zu variieren. Es ist daher
offensichtlich, daß eine stetige einstellbare Steuerung der Fördermenge des Verdichters
durch eine korrekte Steuerung des Betriebs des Magnetventils 71 möglich ist.
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Der Verdampfer-Auslaß-Schalter 58, welcher angrenzend an den Auslaß des
Verdampfers 81 angeordnet ist, wird eingeschaltet, wenn der Auslaßdruck Pe des
Verdampfers größer ist als ein vorbestimmter Wert, beispielsweise als
2,0 kg/cm². In diesem Fall liegt an der Ausgangsseite der ersten UND-Schaltung
61 der LOGIK-Einheit 65 kein Signal an. Folglich empfängt die
Treiber-Schaltung 66 kein Treiber-Signal von der LOGIK-Einheit 65 mit dem Ergebnis, daß das
Magnetventil 71 in seiner geschlossenen Position verbleibt, wodurch der erste
Hochdruckführungskanal 32 blockiert ist. Der Druck Pd in der Hochdruckkammer
11 wird durch die Öffnung 34 in die zweiten Druckkammern 28a', 28b' geführt,
um den Druck Pc in diesen zweiten Druckkammern zu erhöhen. Wenn der Druck Pc
die kombinierte Kraft aus dem Druck in den ersten Druckkammern 28a, 28b und
der Kraft der Feder 25 übertrifft, gibt die Feder 25 nach, wodurch es dem
Einstellelement 22 möglich ist, sich in Richtung des Pfeiles A in Fig. 5 zu
drehen bis das Einstellelement 22 seine durch die gestrichelten Linien
dargestellte Winkelposition einnimmt, in welcher die Bypass-Öffnungen 70
vollständig durch das Einstellelement 22 geschlossen sind. Unter diesen Bedingungen
wird die gesamte Menge des Kältemittelgases, welches den Druckkammern 8 durch
die Einlaßlöcher 16a, 16b zugeführt worden ist, verdichtet und dann
ausgestoßen. Der Verdichter arbeitet nun mit voller Leistung mit einer maximalen
Fördermenge.
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Wenn der Druck Pc übermäßig hoch ist, beispielsweise größer als 10 kg/cm², wird
der Pc-Druckschalter 59 eingeschaltet, um ein EIN-Signal zu erzeugen, welches
an die zweite UND-Schaltung 62, logisch invertiert, abgegeben wird. Da
Impulssignale (EIN-AUS-Signale für das Magnetventil 71) durch den Oszillator 64 der
zweiten UND-Schaltung 62 zugeführt werden, gibt die zweite UND-Schaltung 62
periodische Spannungssignale über die ODER-Schaltung 60 an die
Treiber-Schaltung 66 so lange ab, wie der Pc-Druckschalter 59 eingeschaltet ist. Die so
zugeführten periodischen Spannungssignale haben zur Folge, daß der erste und
zweite Transistor Tr1, Tr2 angesteuert oder eingeschaltet werden, um dadurch
entsprechend abwechselnd die Erregerspule 45 zu erregen und entregen. Als
Antwort hierauf öffnet und schließt das Magnetventil 71 abwechselnd den ersten
Hochdruck-Führungskanal 32. Dies ermöglicht, daß der Druck in den zweiten
Druckkammern 28a', 28b' (d. h., der Pc-Druck) zur Niederdruckkammer 10 über
den ersten Hochdruck-Führungskanal 32 entspannt wird. Daraufhin nimmt der
Pc-Druck ab. Wenn der Pc-Druck geringer wird als ein vorbestimmter Wert,
beispielsweise als 10 kg/cm², wird der Pc-Druckschalter 59 ausgeschaltet. Dann
wird das AUS-Signal, logisch invertiert, der zweiten UND-Schaltung 62
zugeführt, welche daraufhin die Zuführung der Impulssignale des Oszillators 64
zu der Treiber-Schaltung 66 beendet. Bei der Abwesenheit der Zuführung von
Signalen wird das Magnetventil 71 in der geschlossenen Position gehalten,
wodurch der erste Hochdruck-Führungskanal 32 blockiert wird.
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Wenn der Auslaßdruck Pe des Verdampfers 81 geringer wird als ein
vorbestimmter Wert, beispielsweise als 2,0 kg/cm², wird der Verdampfer-Auslaß-Schalter
58 ausgeschaltet. Solange wie der AUS-Schaltzustand des Verdampfer-Auslaß-
Schalters 58 andauert, sendet die erste UND-Schaltung 61 periodische
Spannungssignale über die ODER-Schaltung 60 an die Treiber-Schaltung 66 und zwar
synchron zu den Impulssignalen, die sie vom Oszillator 64 empfängt. Aufgrund des
Empfanges der Spannungssignale wird der erste und zweite Transistor Tr1, Tr2
periodisch eingeschaltet, wodurch abwechselnd die Erregerspule 45 erregt und
abgeregt wird. Als Folge hierauf öffnet und schließt das Magnetventil 71
abwechselnd den ersten Hochdruck-Führungskanal 32. Dieser Betrieb des Ventils
ermöglicht ist, daß der Pc-Druck in den zweiten Druckkammern 28a', 28b' in
Richtung der Niederdruckseite oder der Niederdruckkammer 10 entspannt wird.
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Durch diese Druckentlastung fällt der Pc-Druck mit dem Ergebnis, daß das
Einstellelement 22 veranlaßt wird, sich in Richtung des Pfeiles B in Fig. 5 zu
drehen bis die Ausnehmungen 24a, 24b in Deckung mit den entsprechenden Bypass-
Öffnungen 70 gebracht sind. Die Bypass-Öffnungen 70 sind folglich geöffnet wie
dies durch die durchgezogenen Linien in Fig. 5 dargestellt ist. Folglich wird
es dem Kältemittelgas, welches den Druckkammern 8 über die Einlaßlöcher 16a,
16b zugeführt worden ist, ermöglicht, durch die Bypass-Öffnungen 70 in die
Niederdruckkammer 10 zu strömen. Da die Bypass-Öffnungen 70 offen sind, wird
der Start-Zeitpunkt für die Verdichtung verzögert und folglich die Menge des
in den Druckkammern 8 eingeschlossenen Kältemittelgases verringert. Daher ist
die Leistung oder die Fördermenge des Verdichters verringert.
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Aus dem Vorangehenden wird deutlich, daß eine Verzögerung bei der Steuerung
des Betriebs vermeidbar ist, weil die Fördermenge des Verdichters in solch
einer Weise gesteuert wird, daß der Auslaßdruck Pe des Verdampfers im
Kältemittelkreislauf immer auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
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Der Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56 wird eingeschaltet, wenn das
Kühlwasser des Motors wärmer wird als ein vorbestimmter Wert. Da die
EIN-AUS-Signale des Motor-Kühlwasser-Temperaturschalters 56, logisch invertiert, an die
ODER-Schaltung 60 in der LOGIK-Einheit 65 abgegeben werden, gibt die ODER-
Schaltung 60 stetig ein Spannungssignal an die Treiber-Schaltung 66 so lange
ab, wie der Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56 den EIN-Schaltzustand
beibehält. Als Folge dieses so zugeführten Spannungssignales wird der erste und
der zweite Transistor Tr1, Tr2 eingeschaltet (bzw. angesteuert), um dadurch
die Erregerspule 45 zu erregen, woraufhin das Magnetventil 71 den ersten
Hochdruck-Führungskanal 32 öffnet. Der Pc-Druck wird nun über den ersten
Hochdruck-Führungskanal 32 zur Niederdruckkammer 10 hin entspannt. Durch diese
Druckentlastung fällt der Pc-Druck und der Start-Zeitpunkt für die
Verdichtung wird daher in der gleichen Weise verzögert wie demonstriert, wenn der
Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 ausgeschaltet ist. Als Ergebnis wird die
Fördermenge des Verdichters verringert und die Belastung für den Motor wird
entsprechend ebenfalls verringert. Durch diese Verringerung der Belastung ist
es möglich ein überhitzen des Motors zu vermeiden.
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Für den Fall, daß die Temperatur des Motorkühlwassers geringer ist als ein
vorbestimmter Wert, wird der Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56
ausgeschaltet. Da das AUS-Signal des Motor-Kühlwasser-Temperaturschalters 56,
logisch invertiert, an die ODER-Schaltung 60 abgegeben wird, führt die ODER-
Schaltung 60 der Treiber-Schaltung 66 kein Spannungssignal so lange zu, wie
der Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56 seinen AUS-Schaltzustand
beibehält. Unter dieser Bedingung gewährleistet das Magnetventil 71 eine
Blockierung des ersten Hochdruck-Führungskanals 32.
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Der Beschleunigungsschalter 57 wird eingeschaltet, wenn der Niederdrück- oder
Trittwinkel einen vorbestimmten Wert übersteigt. Da die Signale vom
Beschleunigungsschalter 57, logisch invertiert, an die ODER-Schaltung 60 in der LOGIK-
Einheit 65 abgegeben werden, sendet die ODER-Schaltung 60 stetig
Spannungssignale an die Treiber-Schaltung 66 so lange, wie der
Beschleunigungsschalter 57 seinen EIN-Schaltzustand beibehält. In diesem Fall wird der erste und
zweite Transistor Tr1, Tr2 eingeschaltet (bzw. angesteuert), um dadurch die
Erregerspule 45 zu erregen. Aufgrund der Erregung der Erregerspule 45 öffnet
das Magnetventil 71 den ersten Hochdruck-Führungskanal 32, woraufhin der Pc-
Druck über den ersten Hochdruck-Führungskanal 32 zur Niederdruckkammer 10 hin
entspannt wird. Diese Druckentlastung verringert den Pc-Druck. Weiterhin wird
bei einem so geöffneten ersten Hochdruck-Führungskanal 32 der Start-Zeitpunkt
für die Verdichtung entsprechend verzögert und die Menge des in den
Druckkammern 8 eingeschlossenen Kältemittelgases wird daher ebenfalls verringert, und
zwar in der selben Weise wie "beschrieben", wenn der
Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 ausgeschaltet ist. Da die Fördermenge des Verdichters verringert ist,
ist die Belastung für den Motor ebenfalls verringert. Dies ist vorteilhaft für
den Teil der Motorleistung, die nun entsprechend zu der verringerten
Motorbelastung für die Fortbewegung des Fahrzeugs genutzt werden kann.
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Wenn der Niederdrückwinkel des Gaspedals geringer ist als ein vorbestimmter
Wert, wird der Beschleunigungsschalter 57 ausgeschaltet. Solange wie der AUS-
Schaltzustand des Beschleunigungsschalters 57 beibehalten wird, gibt die
ODER-Schaltung 60 kein Spannungssignal an die Treiber-Schaltung 66 ab.
Folglich gewährleistet das Magnetventil 71 eine Blockierung des ersten Hochdruck-
Führungskanals 32.
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Fig. 7 zeigt eine veränderte Anlage zur Steuerung der variablen Fördermenge
eines Verdichters gemäß einer anderen Ausführungsform. Die Steuerung ist im
wesentlichen identisch mit der Steuerung der vorangegangenen Ausführungsform
mit der Ausnahme, daß der Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 wie er in der
vorangegangenen Ausführungsform benötigt wurde zur Reduzierung der Kosten
weggelassen worden ist und ein Steuerventil 67' mit einem auf Druck reagierenden Balg
vorgesehen ist. Durch die so aufgebaute Steuerung wird die Steuerung der
Fördermenge des Verdichters grundlegend von innen durch das pneumatisch
betriebene Steuerventil 67' aber teilweise von außen durch einen elektrischen
Schaltkreis, welcher den Schalter 58 aufweist, erreicht.
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Andere strukturelle Details und die Funktion der Steuerung sind die gleichen
wie sie für die Steuerung, welche in Fig. 6 dargestellt ist, aufgezeigt worden
sind, so daß eine Beschreibung nicht notwendig erscheint. Aufgrund dieser
Ahnlichkeit sind die gleichen oder entsprechende Teile der Fig. 6 und 7 mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Obwohl die vorangegangenen Ausführungsformen in Verbindung mit einem
Drehkolbenverdichter beschrieben werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf
solche Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung genauso
hilfreich, wenn sie in einem Verdichter anderen Typs zum Einsatz kommt.
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Weiterhin kann anstelle des Oszillators 64 ein Last-Steuer-System eingesetzt
werden. Das System ist wirksam infolge des Druckes Ps der Niederdruckseite,
welcher im Bereich von 1,7-2,0 kg/cm² variiert. Sobald der Druck Ps sich dem
Wert von 1,7 kg/cm² annähert, wird die Öffnungsdauer des Magnetventils 71 auf
nahezu 100% verlängert, wodurch der Verdichter mit reduzierter Leistung
arbeitet. Im Gegensatz dazu wird die Öffnungszeit (-dauer) des Ventils bis auf
0% verringert, wenn der Einlaßdruck Ps nahezu den Wert 2,0 kg/cm² erreicht,
wodurch der Verdichter mit voller Leistung arbeitet.
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Obwohl die Sensorelemente 55 in den dargestellten Ausführungsformen einen
Motor-Kühlwasser-Temperaturschalter 56, einen Beschleunigungsschalter 57,
einen Verdampfer-Auslaß-Schalter 58 und einen Pc-Druckschalter 59 aufweisen, ist
die vorliegende Erfindung nicht auf diese Schalter beschränkt. Vielmehr ist es
möglich, einen dieser Schalter wegzulassen oder zu modifizieren. Auch das
Hinzufügen eines anderen Sensors ist möglich.