DE3906259A1 - Verdichter mit variabler kapazitaet - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen Verdichter mit variabler Kapa­ zität mit veränderbarem Zeitpunkt für den Verdichtungsbeginn, um dadurch die Fördermenge oder Förderkapazität zu steuern, insbesondere einen Verdichter dieser Art, der einen genügend großen Stellbereich für die Fördermenge oder Förderkapazität aufweist.

Als konventionellen Flügelverdichter dieser Art mit variabler Kapazität ist mit der europäischen Patentanmeldung Nr. 88 11 11 175.1 ein Flügelverdichter vorgeschlagen, bei dem der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns in den beiden im Zylinder gebildeten Kompressionsräumen voneinander verschieden sind, das heißt, daß der Verdichtungshub im einen Kompressionsraum bezüglich des Verdichtungshubs im anderen Kompressionsraum zu einem verzöger­ ten Zeitpunkt beginnt, wodurch die minimale Fördermenge oder Förderkapazität des einen Kompressionsraums verringert wird und somit ein großer Stellbereich der Fördermenge oder Förder­ kapazität des Verdichters erzielt wird, wobei der Auslaßdruck während des Betriebs des Verdichters bei Teilkapazität auf einem genügend hohen Wert gehalten wird.

Der bekannte Verdichter weist ein Steuerelement mit zwei in einer äußeren Umfangskante an nahezu diametral gegenüberliegen­ den Stellen vorgesehenen ausgeschnittenen Teilen auf, wobei jedoch das eine ausgeschnittene Teil eine bezüglich der Dreh­ richtung des Rotors vordere Kante aufweist, die asymmetrisch zu einer vorderen Kante des anderen ausgeschnittenen Teiles liegt, so daß der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns des einen Kompressionsraums gegenüber dem des anderen Kompressionsraums verzögert ist. Die Lage der Kante des vorderen Endes eines jeden ausgeschnittenen Teils bestimmt den Zeitpunkt des Ver­ dichtungsbeginns des jeweiligen Kompressionsraumes. Demgemäß ist der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns des einen Kompres­ sionsraums im Vergleich zu dem des anderen Kompressionsraums dann verzögert, wenn der Verdichter sowohl bei maximaler Kapa­ zität als auch bei Teilkapazität betrieben wird, weshalb sich aufgrund der verringerten Fördermenge oder Förderkapazität im einen Kompressionsraum eine verringerte maximale Gesamtförder­ menge oder Gesamtförderkapazität des Verdichters während des Maximalförderbetriebs ergibt.

Weiterhin wird bei dem vorgeschlagenen Verdichter das Steuer­ element mittels eines Steuerdrucks gesteuert, der vom einen oder anderen der beiden Kompressionräume kommenden Hochdruck oder Auslaßdruck gebildet wird. Wird der den Steuerdruck bil­ dende Hochdruck von dem Kompressionsraum geliefert, dessen Fördermenge oder Förderkapazität bei Teildruckbetrieb des Ver­ dichters kleiner als die des anderen Kompressionsraums ist, wenn der Verdichter mit dem in der Position für die Teilkapa­ zität sich befindenden Steuerelement angefahren wird, so daß der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im einen Kompressionsraum gegenüber dem im anderen Kompressionsraum verzögert ist, so steigt der Steuerdruck nicht unverzüglich auf einen derart genügend hohen Wert an, bei dem das Steuerelement in Richtung höherer Fördermenge oder Förderkapazität des Verdichters nach dessen Start verdreht wird, woraus sich ein ungenügendes An­ fahrvermögen des Verdichters ergibt.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Verdichter mit variabler Kapazität bereitzustellen, der in der Lage ist, während des Teilkapazitätbetriebs den Verdichtungsbeginn im einen Kompres­ sionsraum im Vergleich zu dem im anderen Kompressionsraum zu verzögern, wohingegen bei Maximalkapazitätsbetrieb diese nahezu gleich sind, wodurch der Stellbereich der Kapazität des einen Kompressionsraums größer als der des anderen Kompressionsraums ist, und dadurch ein größerer Stellbereich der Kapazität des ganzen Verdichters erzielt wird.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, einen Verdichter mit variabler Kapazität bereitzustellen, der ein verbessertes Anlaufvermögen durch das Erzielen eines genügend großen Stell­ bereichs der Kapazität des Verdichters aufweist.

Gemäß der Erfindung ist ein Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität vorgesehen, mit einem Zylinder, einem drehbar in dem Zylinder enthaltenen Rotor, einer Vielzahl von radial gleitend vom Rotor geführten Flügeln, einem Paar von zwischen dem Zylin­ der und dem Rotor an diametral gegenüberliegenden Stellen sich befindenden Kompressionsräumen, einem Paar von im Zylinder vorgesehenen Kältemittel-Einlaßöffnungen, die mit jeweils einem entsprechenden der Kompressionsräume verbunden sind, einem drehbar im Zylinder gelagerten Steuerelement, wobei das Steuer­ element zwei in Umfangsrichtung, an diametral gegenüberliegenden Stellen sich erstreckende, ausgeschnittene Teile aufweist, über welche sich die Einlaßöffnungen und jeweils ein entspre­ chender der Kompressionsräume miteinander verbindbar sind, wobei die ausgeschnittenen Teile bezüglich jeweils einem ent­ sprechenden der Kompressionsräume derart angeordnet sind, daß der Verdichtungshub in jedem Verdichtungsraum dann beginnt, wenn der hintere zweier aufeinanderfolgender Flügel eine Kante des einen entsprechenden der ausgeschnittenen Teile bezüglich der Drehrichtung des Rotors passiert, und wobei das Steuer­ element zwischen einer Position für die Teilkapazität und einer Position für die Maximalkapazität zur Veränderung der Kapazität des Verdichters drehbar ist. Der erfindungsgemäße Flügelzellen­ verdichter mit variabler Kapazität ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß die Kante des vorderen Endes des einem der Kompressionsräume zugeordneten einen ausgeschnittenen Teils eine in Umfangsrichtung sich erstreckende, in dessen radial innerem Bereich vorgesehene Ausnehmung aufweist, und in dessen radial äußerem Bereich einen vorstehenden Abschnitt aufweist, wodurch die Verdichtung in dem einen der Kompressionsräume zu einem verzögerten Zeitpunkt als die Verdichtung in dem anderen Kompressionsraum beginnt, wenn das Steuerelement sich in der Position für die Maximalkapazität befindet.

Bevorzugt ist die Kante des vorderen Endes des einen ausge­ schnittenen Teils derart ausgebildet, daß der größte Teil dessen vorstehenden Abschnitts zwischen den einen der Kompressionsräume und der entsprechenden Öffnung der Kältemittel-Einlaßöffnungen greift, wenn sich das Steuerelement in der Position für die Maximalkapazität befindet, und daß nur ein kleiner Teil dessen vorstehenden Abschnitts zwischen den einen der Kompressionsräume und der entsprechenden Öffnung der Kältemittel-Einlaßöffnungen greift, wenn sich das Steuerelement in der Position für die Teilkapazität befindet.

Mit weiterem Vorzug weist der Flügelzellenverdichter mit vari­ abler Kapazität wenigstens ein Paar von ersten und zweiten, im Zylinder vorgesehenen Druckkammern auf, die derart ausgebildet sind, daß sie mit einem Niederdruck und einem Hochdruck beauf­ schlagt werden können, so daß sich das Steuerelement in Reaktion auf die Differenz zwischen dem Druck in der ersten Druckkammer und dem Druck in der zweiten Druckkammer dreht, und weist Druck­ versorgungsmittel zum Versorgen der zweiten Druckkammer mit dem Auslaßdruck der anderen der Kompressionsräume auf.

Besonders bevorzugt kann die erste Druckkammer im Verdichter mit Saugdruck versorgt werden.

Gemäß der Erfindung wird zudem ein Verdichter mit variabler Kapazität bereitgestellt mit einem Zylinder, einem Paar von zwischen dem Zylinder und dem Rotor an diametral gegenüberlie­ genden Stellen sich befindenden Kompressionsräumen, einem dreh­ bar im Zylinder gelagerten Steuerelement, wobei das Steuerele­ ment zwei in dessen äußerem Umfang vorgesehene ausgeschnittene Teile aufweist, die bezüglich jeweils einem entsprechenden der Kompressionsräume angeordnet sind, so daß der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns in jedem der Kompressionsräume durch die Umfangslage des entsprechenden Teils der ausgeschnittenen Teile bestimmt wird, wobei die ausgeschnittenen Teile zumindest in einer Anordnung und Umfangslage voneinander verschieden sind, so daß der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns in einem der Kom­ pressionssräume im Vergleich zu dem in dem anderen Kompressions­ raum verzögert ist, und wenigstens ein Paar von ersten und zweiten, im Zylinder vorgesehenen Druckkammern aufweist, wobei das Steuerelement in Reaktion auf die Differenz des Drucks in der ersten Druckkammer und des Drucks in der zweiten Druckkammer gedreht wird.

Der Verdichter mit variabler Kapazität gemäß der Erfindung ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß er Druckversorgungs­ mittel zum Versorgen der zweiten Druckkammer mit dem Auslaßdruck des anderen der Kompressionsräume aufweist.

Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Be­ schreibung, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird, klarer herausgestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verdichter mit variabler Kapazität gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß Fig. 1, entsprechend der Ansicht in Fig. 2, ein Steuer­ element in einer Position für eine Teilkapazität wiedergebend;

Fig. 4 zeigt einen hinteren Seitenblock und ein darin glei­ tend enthaltenes Steuerelement in perspektiver Ex­ plosivdarstellung;

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf das Steuerelement gemäß der Erfindung;

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI gemäß Fig. 1;

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII gemäß Fig. 1;

Fig. 8 zeigt eine Darstellung anhand dessen die Funktion der Kapazitätssteuereinrichtung des Verdichters er­ klärt wird; und

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf ein anderes Steuerelement, mit welchem das andere Druckversorgungssystem der Erfindung versehen werden kann.

Detaillierte Beschreibung

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen, im einzelnen beschrieben. Bei allen Figuren werden gleiche Elemente und Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen einen Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, besteht der Flügel­ zellenverdichter mit variabler Kapazität im wesentlichen aus einem Zylinder, der durch einen Kurvenring (1) gebildet wird, der eine innere Kurvenumfangsfläche (1 a) mit einem im wesent­ lichen elliptischen Querschnitt aufweist, einem vorderen Seiten­ block (3) und einem hinteren Seitenblock (4), die offene ein­ ander abgewandte Enden des Kurvenrings (1) verschließen, einem zylindrischen Rotor (2), der innerhalb des Zylinders drehbar aufgenommen ist, einem vorderen Kopf (5) und einem hinteren Kopf (6), die an den äußeren Enden der jeweiligen vorderen und hinteren Seitenblöcke (3 und 4) festgelegt sind, und einer Antriebswelle (7), an welcher der Rotor (2) festgelegt ist. Die Antriebswelle (7) ist drehbar in einem Paar von Radiallagern (8 und 9), die in den jeweiligen Seitenblöcken (3 und 4) vor­ gesehen sind, gelagert.

In einer oberen Wand des vorderen Kopfes (5) ist eine Auslaß­ öffnung (5 a) vorgesehen, durch welche Kältemittelgas als ther­ misches Medium ausgegeben werden kann, wohingegen in einer oberen Wand des hinteren Kopfes (6) eine Saugöffnung (6 a) vor­ gesehen ist, durch welche das Kältemittelgas in den Verdichter angesaugt wird. Die Auslaßöffnung (5 a) und die Saugöffnung (6 a) sind jeweils mit einer zwischen dem vorderen Kopf (5) und dem vorderen Seitenblock (3) vorgesehenen Auslaßdruckkammer (10) und einer zwischen dem hinteren Kopf (6) und dem hinteren Seitenblock (4) vorgesehenen Saugkammer (11) verbunden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind zwischen der inneren Kurvenum­ fangsfläche (1 a) des Kurvenrings (1), der äußeren Umfangsfläche des Rotors (2), einer dem Kurvenring (1) zugewandten Stirnfläche des vorderen Seitenblocks (3) und einer dem Kurvenring (1) zugewandten Stirnfläche eines Steuerelements (27) an diametral einander gegenüberliegenden Stellen ein Paar von Kompressions­ räumen (12 ₁, 12 ₂) gebildet.

Die äußere Umfangsfläche des Rotors (2) ist mit einer Vielzahl (fünf bei der dargestellten Ausführungsform) von axialen Flügel­ schlitzen (13) in in Umfangrichtung gleichen Abständen versehen, und in jedem dieser ist ein Flügel (14 ₁-14 ₅) radial gleitend eingepaßt.

Im hinteren Seitenblock (4) sind, wie in den Fig. 1 und 6 dargestellt, Kältemittel-Einlaßöffnungen (15, 15) an diametral einander gegenüberliegenden Stellen vorgesehen. Diese Einlaß­ öffnungen (15, 15) sind an solchen Stellen angeordnet, daß sie verschlossen werden, wenn eine Kompressionskammer, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln (14 ₁-14 ₅) gebildet wird, ihr maximales Volumen annimmt. Diese Einlaßöffnungen (15, 15) er­ strecken sich in axialer Richtung durch den hinteren Seitenblock (4), und über die die Saugkammer (11) und die Kompressionsräume (12 ₁ und 12 ₂) miteinander verbunden sind.

Mehrere, z. B. zwei Paare von Kältemittel-Auslaßöffnungen (16 ₁, 16 ₂) mit jeweils zwei Öffnungen sind in seitlich einander gegen­ überliegenden Seitenwänden des Kurvenrings (1) an einander diametral gegenüberliegenden Stellen gebildet, wie in den Fi­ guren 1 und 2 dargestellt, wohingegen die Fig. 2 nur eine Aus­ laßöffnung (16 ₂) zeigt. Der Kurvenring (1) weist seitlich ein­ ander gegenüberliegende Seitenwände auf, die jeweils mit einem Auslaßventildeckel (17, 17) versehen sind, die jeweils einen integrierten Ventilanschlag (17 a) aufweisen und die mittels Befestigungsschrauben (18) am Kurvenring (1) befestigt sind. Jeder der Auslaßventildeckel (17, 17) weist ein Auslaßventil (19 ₁, 19 ₂ auf, das derart angeordnet ist, daß das Ventil (19 ₁, 19 ₂) zwischen der äußeren Öffnung der Kältemittel-Auslaßöffnung (16 ₁, 16 ₂) und dem Ventilanschlag (17 a) verformbar ist. Demnach öffnet das Auslaßventil (19 ₁, 19 ₂) in Reaktion auf den Auslaß­ druck Pd, und öffnet dabei die Kältemittel-Auslaßöffnung (16 ₁, 16 ₂). Weiterhin sind in den Kurvenring (1) ein Paar von Durch­ lässen (20 ₁, 10 ₂) eingebracht, die jeweils dann mit einem kor­ respondierenden Durchlaß der Kältemittel-Auslaßöffnungen (16 ₁, 16 ₂) verbunden sind, wenn das Auslaßventil (19 ₁, 19 ₂) öffnet. Im vorderen Seitenblock (3) sind ein Paar von Durchlässen (21 ₁, 21 ₂) vorgesehen, die jeweils mit den Durchlässen (20 ₁, 20 ₂) verbunden sind.

Bei einer derartigen Anordnung wird durch das Öffnen der Aus­ laßventile (19 ₁ oder 19 ₂), die dabei die Kältemittel-Auslaß­ öffnungen (16 ₁ oder 16 ₂) öffnen, verdichtetes Kältemittelgas aus den zugeordneten Kompressionsräumen (12 ₁ oder 12 ₂) über die Kältemittel-Auslaßöffnungen (16 ₁ oder 16 ₂), die Durchlässe (20 ₁, 21 ₁ oder 20 ₂ oder 21 ₂) und die Auslaßdruckkammer (10), in der angegebenen Reihenfolge, durch die Auslaßöffnung (5 a) ausgegeben.

Wie in den Fig. 1 und 4 dargestellt, hat der hintere Seiten­ block (4) eine dem Rotor (2) zugewandte Stirnfläche, in der eine ringförmige Aussparung (25) vorgesehen ist. Ein Paar von Druckarbeitskammern (26, 26) sind im Grund der ringförmigen Aussparung (25) an diametral gegenüberliegenden Seiten angeord­ net.

Ein Steuerelement (27), in Form eines Ringes, ist in der ring­ förmigen Aussparung (25) derart aufgenommen, daß es um seine eigene Achse in entgegengesetzten Umfangsrichtungen drehbar ist. Ein äußerer Umfangsrand des Steuerelements (27) ist mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden, gekrümmten ausgeschnittenen Teilen (28 ₁, 28 ₂) versehen, und seine eine Seitenfläche ist einstückig mit einem Paar von druckaufnehmenden Vorsprüngen (29, 29) versehen, die axial abstehen und als druck­ aufnehmende Elemente wirken.

Wie in der Fig. 5 dargestellt, weisen die beiden ausgeschnittenen Teile (28 ₁, 28 ₂) voneinander verschiedene Formen auf, so daß der Beginn des Zeitpunkts des Verdichtungshubs (Verdichtungs­ beginn) in der einen Kompressionskammer (12 ₁) gegenüber dem Zeitpunkt des Beginns des Verdichtungshubs in der anderen Kom­ pressionskammer (12 ₂) verzögert ist, wenn sich das Steuerelement (27) in einer für eine Teilkapazität erforderlichen Lage be­ findet, wodurch der Stellbereich der Fördermenge oder Förder­ kapazität der einen Kompressionskammer (12 ₁) größer als der der anderen Kompressionskammer (12 ₂) ist. Im besonderen sind diese ausgeschnittenen Teile (28 ₁, 28 ₂) an nahezu diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet, wobei die Kante (28 ₁₀) eines ausgeschnittenen Teiles (28 ₁), in Bezug auf die Drehrich­ tung des Rotors (2), eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Ausnehmung (28 ₁₁) aufweist, die in der inneren Hälfte vorgesehen ist, wobei die äußere Hälfte als vorstehender Abschnitt (28 ₁₂) übersteht, wohingegen die Kante (28 ₂₀) des anderen ausgeschnit­ tenen Teils (28 ₂) in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors (2) gerade, genauer gesagt als Schräge ausgebildet ist.

Das Steuerelement (27) mit seinen, wie oben angegeben, unter­ schiedlich ausgebildeten ausgeschnittenen Teilen (21 ₁, 21 ₂), ist gleitend in der ringförmigen Aussparung (25) um seine eigene Achse drehbar aufgenommen, so daß das eine ausgeschnittene Teil (28 ₁) zum Ändern des Zeitpunkts des Beginns des Verdich­ tungshubes in der einen Kompressionskammer (12 ₁) dient, und das andere ausgeschnittene Teil (28 ₂) den Zeitpunkt des Beginns des Verdichtungshubs in der anderen Kompressionskammer (12 ₂) ändert.

Der Innenraum einer jeden Druckarbeitskammer (26, 26) ist in eine erste Druckkammer (Niederdruckkammer) (26 ₁) und eine zweite Druckkammer (Hochdruckkammer) (26 ₂) durch den druckaufnehmenden Vorsprung (29) unterteilt. Jede der ersten Druckkammern (26 ₁, 26 ₂) ist über die entsprechenden Kältemittel-Einlaßöffnungen (15) mit der Saugkammer (11) verbunden und wird mit Kältemittel­ gas mit einem Saugdruck oder einem Niederdruck Ps versorgt.

Andererseits ist eine zweite Druckkammer (26 ₂) über einen Dros­ seldurchlaß (40) und einen Durchlaß (41), die beide im hinteren Seitenblock (6), wie in Fig. 7 dargestellt, vorgesehen sind, und einer, wie in den Fig. 1 und 7 dargestellt, im Kurvenring (1) vorgesehenen Steuerdruckversorgungsöffnung (42) mit dem Durchlaß (20 ₂) verbunden. Die beiden Druckarbeitskammern (26 ₂ und 26 ₂) sind, wie in Fig. 7 dargestellt, über einen, zwischen ihnen im hinteren Kopf (6) vorgesehenen, Durchlaß (43) mitein­ ander verbunden. Wenn nun die Kältemittel-Auslaßöffnungen (16 ₂) durch Öffnen der Auslaßventile (19 ₂) öffnen, so wird verdich­ tetes Kältemittelgas aus dem anderen Kompressionsraum (12 ₂) durch die Kältemittel-Auslaßöffnungen (16 ₂), den Durchlaß (20 ₂), die Steuerdruckversorgungsöffnung (42), den Durchlaß (41) und den Drosseldurchlaß (40) in die eine zweite Druckkammer (26 ₂) eingeleitet, wobei ein Teil des in die Kammer (26 ₂) eingelei­ teten Kältemittelgases über den Durchlaß (43) in die andere zweite Druckarbeitskammer (26 ₂) eingeleitet wird und dabei ein Steuerdruck Pc in den beiden zweiten Druckarbeitskammern (26 ₂, 26 ₂) gebildet wird. Demnach wird der in den Kammern (26 ₂, 26 ₂) herrschende Steuerdruck Pc vom Auslaßdruck Pd erzeugt, der ausschließlich von der anderen Kompressionskammer (12 ₂) stammt.

Die andere zweite Kompressionskammer (26 ₂) ist über einen sich zwischen der Kammer (26 ₂) und der Saugkammer (11) erstreckenden Durchlaß (30) und eine Steuerventileinrichtung (31), die beide, wie in Fig. 1 und 8 dargestellt, im hinteren Seitenblock (4) vorgesehen sind, mit der Saugkammer (11) verbindbar.

Die Steuerventileinrichtung (31) ist in Reaktion auf den in der Saugkammer (11) herrschenden Niederdruck oder Saugdruck Ps betätigbar, und sie weist einen flexiblen Balg (31 a) als druck­ empfindliches Element, ein Ventilgehäuse (31 b), einen Kugel­ ventil- oder Kugelverschlußkörper (31 c) und eine den Kugelven­ tilkörper (31 c) in seine Schließrichtung zwingende Schrauben­ feder (31 d) auf. Der Balg (31 a) ist in der Saugkammer (11) angeordnet und wird in Reaktion auf den darin herrschenden Druck Ps ausgedehnt und komprimiert. Das Ventilgehäuse (31 b) ist in den Ventilaufnahmeraum (44) eingepaßt, der im hinteren Seitenblock (4) vorgesehen und mit dem Durchlaß (30) verbunden ist. Wenn bei einer derartigen Anordnung der Saugdruck Ps in der Saugkammer (11) oberhalb eines vorher mittels eines Ein­ stellschraubelements (31 e) festgesetzten Wertes ist, befindet sich der Balg (31 a) in einem zusammengezogenen Zustand, wodurch der Kugelventilkörper (31 c) in eine, ein in das Ventilgehäuse (31 b) eingebrachtes zentrales Loch (31 f) verschließende Stellung gedrückt wird. Ist jedoch der Saugdruck Ps unterhalb des ein­ gestellten Wertes, so befindet sich der Balg (31 a) im ausge­ dehnten Zustand, wodurch der Kugelventilkörper (31 c) in eine, das zentrale Loch (31 f) öffnende Stellung gedrückt wird. Demnach wird die andere zweite Druckkammer (26 ₂) über den Durchlaß (30), den Ventilaufnahmeraum (44), ein Paar von radialen Öff­ nungen (31 g), die im Ventilgehäuse (31 b) vorgesehen sind, einer im Ventilgehäuse (31 b) gebildeten Kammer (31 h) und das zentrale Loch (31 f) mit der Saugkammer (11) verbunden.

Wie in den Fig. 1 und 6 dargestellt, wird das Steuerelement (27) über eine Torsionsfeder (38), wie in Fig. 6 dargestellt, in Richtung des Uhrzeigersinns gedrückt, wobei die Feder (38) um eine axial in Richtung der Saugkammer (11) sich erstreckende Nabe (4 a) des hinteren Seitenblocks (4) festgelegt ist, und das eine Ende der Feder (38) mit der einen, dem Rotor (2) ab­ gewandten Stirnfläche des Steuerelements (27) und das andere Ende mit einer Stirnfläche der Nabe (4 a) verbunden ist.

Auf diese Weise ist das Steuerelement (27) in entgegengesetzten Richtungen in Reaktion auf die Differenz zwischen der Summe des in den ersten Druckkammern (26 ₁, 26 ₁) herrschenden Saug­ drucks Ps und der Federkraft der Torsionsfeder (38), und dem in den zweiten Druckkammern (26 ₂, 26 ₂) herrschenden Steuerdruck Pc drehbar. Genauergesagt steuert die Steuerventileinrichtung (31) den Steuerdruck Pc in den zweiten Druckkammern (26 ₂, 26 ₂) derart, daß der Saugdruck Ps auf den eingestellten Wert gebracht wird, wobei das Steuerelement (27) in entgegengesetzte Rich­ tungen zwischen zwei Endpositionen gedreht wird, d. h. zwischen einer, wie in Fig. 2 dargestellten Stellung für die maximale Kapazität zum Erhalt der maximalen Fördermenge oder maximalen Förderkapazität des Verdichters und einer, wie in Fig. 3 dar­ gestellten Position für eine Teilkapazität, zum Erhalt der minimalen Fördermenge oder minimalen Förderkapazität.

Es wird nun die Arbeitsweise des Verdichters gemäß des oben erwähnten erfindungsgemäßen Aufbaus beschrieben.

Wird der Verdichter gestartet, so wird der in der Saugkammer (11) herrschende Saugdruck Ps in die ersten Druckkammern (26 ₁, 26 ₁) über die Kältemittel-Einlaßöffnungen (15, 15) eingeleitet, wohingegen der Hochdruck oder Auslaßdruck Pd von der anderen Kompressionskammer (12 ₂) durch die Kältemittel-Auslaßöffnungen (16 ₂), den Durchlaß (20 ₂), die Steuerdruckversorgungsöffnung (42), den Durchlaß (41) und den Drosseldurchlaß (40) in die eine zweite Druckkammer (26 ₂) gefördert wird, von der der Druck weiter durch den Durchlaß (43) zur anderen zweiten Druckkammer (26 ₂) gefördert wird, und dabei der Steuerdruck Pc in den beiden zweiten Druckkammern (26 ₂ und 26 ₂) gebildet wird. Als Ergebnis hiervon dreht sich das Steuerelement (27) in Reaktion auf die Differenz zwischen der Summe des in den ersten Druckkammern (26 ₁) herrschenden Drucks Ps und der Federkraft der Torsions­ feder (38) (wie in Fig. 3 dargestellt, in Richtung der Position für die Teilkapazität wirkend, oder, wie in Fig. 6 dargestellt, in Richtung des Uhrzeigersinns wirkend) und dem in den zweiten Druckkammern (26 ₂) herrschenden Steuerdruck Pc (wie in Fig. 2 dargestellt, in Richtung der Position der maximalen Kapazität wirkend oder, wie in Fig. 6 dargestellt, in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn wirkend) zwischen der Position für die Teil­ kapazität oder der Position für die maximale Kapazität, in entgegengesetzte Richtungen.

Wird der Verdichter mit einer niederen Drehzahl betrieben, so weist der Saugdruck Ps einen Wert auf, bei dem die Steuerventil­ einrichtung (31), wie in Fig. 1 dargestellt, geschlossen ist, und folglich der Druck in den zweiten Druckkammern (26 ₂, 26 ₂) auf einem hohen Druckniveau gehalten wird. Als Ergebnis hiervon übersteigt der in den zweiten Druckkammern (26 ₂, 26 ₂) herr­ schende Steuerdruck Pc die Summe des in den ersten Druckkammern (26 ₁, 26 ₁) herrschenden Drucks Ps und der Federkraft der Tor­ sionsfeder (38), wodurch das Steuerelement (27) in die Position für die maximale Kapazität gedreht wird.

In der Position für die maximale Kapazität sind die Kanten (28 ₁₀, 20 ₂₀) der vorderen Enden der ausgeschnittenen Teile (28 ₁, 28 ₂) in einer bezüglich der Drehrichtung des Rotors (2) maximalen hinteren Position. In diesem Fall beginnt der Ver­ dichtungshub in einem, z. B. zwischen den beiden aufeinanderfol­ genden Flügeln (14 ₄, 14 ₅) gebildeten Kompressionsraum (12 ₂) dann, wenn der hintere Flügel (14 ₅) die schräg vorwärtsgerich­ tete Kante (28 ₂₀) des anderen ausgeschnittenen Teiles (28 ₂) überstreicht, d. h. die Position A der Fig. 2 überstrichen wird. Andererseits beginnt der Verdichtungshub in dem einen, z. B. zwischen den beiden Flügeln (14 ₁ und 14 ₂) gebildeten Kompres­ sionsraum (12 ₁) dann, wenn der hintere Flügel (14 ₂) die Position B der Fig. 2 unmittelbar nach dem Überstreichen der Kante (20 ₁₂′) des vorspringenden Abschnitts (28 ₁₂) des ausgeschnittenen Teils (28 ₁) passiert. Im speziellen ist in der Position für die maxi­ male Kapazität der Freiraum zwischen der inneren Kurvenumfangs­ fläche (1 a) des Kurvenrings (1) und der äußeren Umfangsfläche des Rotors (2) im Bereich des vorspringenden Abschnitts (28 ₁₂) so groß, daß der größte Teil des vorspringenden Abschnitts (28 ₁₂) zwischen den einen Kompressionsraum (12 ₁) und die Ein­ laßöffnung (15) eingreift. Demgemäß kann sich im Kompressions­ raum (12 ₁) befindendes Kältemittelgas nur schwer durch den zwischen der Ausnehmung (28 ₁₁) und der Flügelkante (14 ₂) ent­ stehenden Schlitz in die Einlaßöffnung (15) austreten. Demzu­ folge beginnt der Verdichtungshub in der einen Verdichtungs­ kammer (12 ₁) sobald die Flügelkante (14 ₂) die oben genannte Position B erreicht hat.

Diese Position B liegt diametral gegenüber der oben erwähnten Position A, bei welcher der Verdichtungshub in der anderen Kompressionskammer (12 ₂) beginnt. Demnach ist in der Position für die maximale Kapazität der Zeitpunkt des Beginns des Ver­ dichtungshubs in der einen Kompressionskammer (12 ₁) nahezu der gleiche wie der in der anderen Kompressionskammer (12 ₂), und folglich ist die (maximale) Fördermenge oder Förderkapazität der einen Kompressionskammer (12 ₁) nahezu gleich der (maximalen) Fördermenge oder Förderkapazität der anderen Kompressionskammer (12 ₂).

Wird der Verdichter dagegen mit einer hohen Drehzahl betrieben, weist der Saugdruck Ps einen derart niederen Wert auf, daß die Steuerventileinrichtung (31) offen ist und somit der Steuerdruck Pc von der anderen zweiten Druckkammer (26 ₂) in die Saugkammer (11) übertritt, so daß der, in den zweiten Druckkammern (26 ₂, 26 ₂) herrschende Steuerdruck Pc von der Summe des in den ersten Druckkammern (26 ₁, 26 ₁) herrschenden Drucks Ps und der Feder­ kraft der Torsionsfeder (38) übertroffen wird, und dadurch das Steuerelement (27) von der in der Fig. 2 gezeigten Position für die maximale Kapazität in die in der Fig. 3 gezeigte Position für die Teilkapazität gedreht wird.

In der Position für die Teilkapazität befinden sich die Kanten (28 ₁₀, 20 ₂₀) der vorderen Enden der ausgeschnittenen Teile (28 ₁, 28 ₂) bezüglich der Drehrichtung des Rotors (2) in einer maximalen vorderen Position. In diesem Fall beginnt der Ver­ dichtungshub in der, z. B. zwischen den beiden aufeinanderfolgen­ den Flügeln (14 ₄ und 14 ₅) gebildeten anderen Kompressionskammer (12 ₂) dann, wenn der hintere Flügel (14 ₅) die Kante (28 ₂₀) des vorderen Endes des anderen ausgeschnittenen Teils (28 ₂) über­ streicht, d. h. die Position C der Fig. 3 passiert wird. Anderer­ seits beginnt der Verdichtungshub der einen, z. B. zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Flügeln (14 ₁ und 14₂) gebildeten Kompressionskammer (12 ₁) nicht, bevor der hintere Flügel (14 ₂) einen Grund der Ausnehmung (28 ₁₁) des einen ausgeschnittenen Teils (28 ₁) überstreicht, d. h. die Position D der Fig. 3 passiert wird. Im speziellen ist in der Position für die Teilkapazität der Freiraum zwischen der inneren Kurvenumfangsfläche (1 a) des Kurvenrings (1) und der äußeren Umfangsfläche des Rotors (2) im Bereich des vorstehenden Abschnitts (28 ₁₂) so kurz, daß nur ein kleiner Teil des vorstehenden Abschnitts (28 ₁₂) zwischen die andere Kompressionskammer (12 ₂) und die Einlaßöffnung (15) eingreift, so daß das sich in der anderen Kompressionskammer (12 ₂) befindende Kältemittelgas durch den zwischen der Aus­ nehmung (28 ₁₁) und dem hinteren Flügel (14 ₂) entstehenden Spalt in die Einlaßöffnung (15) austreten kann, sogar dann, wenn der hintere Flügel (14 ₂) die Kante (28 ₁₂′) des vorstehenden Ab­ schnitts (28 ₁₂) bereits passiert hat, solange bis der hintere Flügel (14 ₂) den Grund (28 ₁₁′) der Ausnehmung (28 ₁₁) des einen ausgeschnittenen Teiles (28 ₁) erreicht. Demzufolge ist der Zeitpunkt des Beginns des Verdichtungshubs in der einen Kom­ pressionskammer (12 ₁) verglichen mit dem Zeitpunkt des Beginns des Verdichtungshubs in der anderen Kompressionskammer (12 ₂) um einen der Umfangslänge der Ausnehmung (28 ₁₁) entsprechenden Zeitabschnitt verzögert. Demzufolge ist in der Position für die Teilkapazität die minimale Fördermenge oder Förderkapazität der einen Kompressionskammer (12 ₁) kleiner als die der anderen Kompressionskammer (12 ₂), wobei der verstellbare Bereich der Fördermenge oder Förderkapazität der einen Kompressionskammer (12 ₁) größer als der der anderen Kompressionskammer (12 ₂) ist.

Weiterhin wird in dem erfindungsgemäßen Verdichter ein Hochdruck oder Auslaßdruck Pd lediglich von der anderen Kompressionskammer (12 ₂) durch die Auslaßöffnung (16 ₂), den Durchlaß (20 ₂), die Steuerdruckversorgungsöffnung (42), den Durchlaß (41) und den Drosseldurchlaß (40) in die eine zweite Druckkammer (26 ₂) ge­ leitet, von der er ebenfalls in die andere zweite Druckkammer (26 ₂) durch den Durchlaß (43) geleitet wird, und dadurch der Steuerdruck Pc in den beiden zweiten Druckkammern (26 ₂ und 26 ₂) herrscht. Demnach wird der Steuerdruck Pc lediglich von der anderen Kompressionskammer (12 ₂) erzeugt, die eine größere Fördermenge oder Förderkapazität als die andere Kompressions­ kammer (12 ₁) besitzt. Demgemäß kann der Steuerdruck Pc unver­ züglich auf einen ausreichend hohen Wert nach dem Anlaufen des Verdichters erhöht werden, wodurch das Anlaufvermögen des Ver­ dichters verbessert wird.

Claims (5)

1. Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität, mit einem Zylinder, einem drehbar in dem Zylinder enthaltenen Rotor, einer Vielzahl von radial gleitend vom Rotor geführten Flügeln, einem Paar von zwischen dem Zylinder und dem Rotor an diametral gegenüberliegenden Stellen sich befin­ denden Kompressionsräumen, einem Paar von im Zylinder vorgesehenen Kältemittel-Einlaßöffnungen, die mit jeweils einem entsprechenden der Kompressionsräume verbunden sind, einem drehbar im Zylinder gelagerten Steuerelement, wobei das Steuerelement zwei in Umfangsrichtung, an diametral gegenüberliegenden Stellen sich erstreckende, ausgeschnit­ tene Teile aufweist, über welche die Einlaßöffnungen und jeweils ein entsprechender der Kompressionsräume mitein­ ander verbindbar sind, wobei die ausgeschnittenen Teile bezüglich jeweils einem entsprechenden der Kompressions­ räume derart angeordnet sind, daß der Verdichtungshub in jedem Verdichtungsraum dann beginnt, wenn der hintere zweier aufeinander folgender Flügel eine Kante eines vor­ deren Endes des einen der entsprechenden der ausgeschnit­ tenen Teile bezüglich der Drehrichtung des Rotors passiert, und wobei das Steuerelement zwischen einer Position für die Teilkapazität und einer Position für die Maximalkapa­ zität zur Veränderung der Kapazität des Verdichters drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante des vorderen Endes des einem der Kompressionsräume zugeordneten einen ausgeschnittenen Teils eine in Umfangsrichtung sich er­ streckende, in dessen radial innerem Bereich vorgesehene Ausnehmung aufweist, und in dessen radial äußerem Bereich einen vorstehenden Abschnitt aufweist, wodurch die Verdich­ tung in dem einen der Kompressionsräume zu einem verzöger­ ten Zeitpunkt als die Verdichtung in dem anderen Kompres­ sionsraum beginnt, wenn das Steuerelement sich in der Position für die Maximalkapazität befindet.

2. Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante des vor­ deren Endes des einen ausgeschnittenen Teils derart aus­ gebildet ist, daß der größte Teil dessen vorstehenden Abschnitts zwischen den einen der Kompressionsräume und der entsprechenden Öffnung der Kältemittel-Einlaßöffnungen greift, wenn sich das Steuerelement in der Position für die Maximalkapazität befindet, und daß nur ein kleiner Teil dessen vorstehenden Abschnitts zwischen den einen der Kompressionsräume und der entsprechenden Öffnung der Kältemittel-Einlaßöffnungen greift, wenn sich das Steuer­ element in der Position für die Teilkapazität befindet.

3. Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel­ zellenverdichter wenigstens ein Paar von ersten und zwei­ ten, im Zylinder vorgesehenen Druckkammern aufweist, die derart ausgebildet sind, daß sie mit einem Niederdruck und einem Hochdruck beaufschlagt werden können, so daß sich das Steuerelement in Reaktion auf die Differenz zwi­ schen dem Druck in der ersten Druckkammer und dem Druck in der zweiten Druckkammer dreht, und Druckversorgungsmit­ tel zum Versorgen der zweiten Druckkammer mit dem Auslaß­ druck der anderen der Kompressionsräume aufweist.

4. Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckkammer im Verdichter mit Saugdruck versorgt wird.

5. Flügelzellenverdichter mit variabler Kapazität mit einem Zylinder, einem Paar von zwischen dem Zylinder und dem Rotor an diametral gegenüberliegenden Stellen sich befin­ denden Kompressionsräumen, einem drehbar im Zylinder ge­ lagerten Steuerelement, wobei das Steuerelement zwei in dessen äußerem Umfang vorgesehene ausgeschnittene Teile aufweist, die bezüglich jeweils einem entsprechenden der Kompressionsräume derart angeordnet sind, so daß der Zeit­ punkt des Verdichtungsbeginns in jedem der Kompressions­ räume durch die Umfangslage des entsprechenden Teils der ausgeschnittenen Teile bestimmt wird, wobei die ausge­ schnittenen Teile zumindest in einer Anordnung und Umfangs­ lage voneinander verschieden sind, so daß der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns in einem der Kompressionsräume im Vergleich zu dem in dem anderen Kompressionsraum verzögert ist, und mit wenigstens einem Paar von ersten und zweiten, im Zylinder vorgesehenen Druckkammern versehen ist, wobei das Steuerelement in Reaktion auf die Differenz des Drucks in der ersten Druckkammer und des Drucks in der zweiten Druckkammer gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß Druckversorgungsmittel zum Versorgen der zweiten Druck­ kammer mit dem Auslaßdruck des anderen der Kompressions­ räume vorgesehen sind.