DE3906259C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge, 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 befindenden Kompressionsräumen, einem Paar von im Zylinder vorgesehenen Kältemittel-Einlaßöffnungen, die mit jeweils einem ersten bzw. zweiten Kompressionsraum verbunden sind, einem drehbar im Zylinder gelagerten Steuerelement, wobei das Steuerelement zwei in Umfangsrichtung, an diametral gegenüberliegenden Stellen sich erstreckende Ausschnitte aufweist, über welche die Einlaßöffnungen und jeweils der erste bzw. zweite Kompressionsraum miteinander verbindbar sind, wobei die Ausschnitte bezüglich jeweils dem ersten bzw. zweiten Kompressionsraum derart angeordnet sind, daß der Verdichtungshub in jedem Kompressionsraum dann beginnt, wenn der hintere zweier aufeinander folgender Flügel eine Kante eines vorderen Endes des entsprechenden Ausschnitts bezüglich der Drehrichtung des Rotors passiert, und wobei das Steuerelement zwischen einer Stellung für die Teilfördermenge und einer Stellung für die Maximalfördermenge zur Veränderung der Fördermenge des Verdichters drehbar ist.

Mit der nachveröffentlichten EP 03 01 312 A2 ist ein Flügelzellenverdichter dieser Art vorgeschlagen, bei dem der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns in den beiden im Zylinder gebildeten Kompressionsräumen voneinander verschieden sind, das heißt, daß der Verdichtungshub in einen Kompressionsraum bezüglich des Verdichtungshubs im anderen Kompressionsraum zu einem verzögerten Zeitpunkt beginnt, wodurch die minimale Fördermenge oder Förderkapazität des einen Kompressionsraums verringert wird und somit ein großer Stellbereich der Fördermenge oder Förderkapazität 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 gegenüberliegenden Stellen vorgesehenen Ausschnitten auf, wobei jedoch der eine Ausschnitt eine bezüglich der Drehrichtung des Rotors vordere Kante aufweist, die asymmetrisch zu einer vorderen Kante des anderen Ausschnitts 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 Ausschnitts bestimmt den Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns des jewweiligen Kompressionsraumes. Demgemäß ist der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns des einen Kompressionsraums im Vergleich zu dem des anderen Kompressionsraums dann verzögert, wenn der Verdichter sowohl bei maximaler Fördermenge als auch bei Teilkapazität betrieben wird, weshalb sich aufgrund der verringerten Fördermenge oder Förderkapazität in einen Kompressionsraum eine verringerte maximale Gesamtfördermenge oder Gesamtförderkapazität des Verdichters während des Maximalförderbetriebs ergibt.

Weiterhin wird bei dem bekannten Verdichter das Steuerelement mittels eines Steuerdrucks gesteuert, der vom ersten oder zweiten Kompressionsraum kommenden Hochdruck oder Auslaßdruck gebildet wird. Wird der den Steuerdruck bildende Hochdruck von dem Kompressionsraum geliefert, dessen Fördermenge bei Teillastbetrieb des Verdichters kleiner als die des anderen Kompressionsraums ist, beispielsweise wenn der Verdichter mit dem in der Position für die Teilkapazität sich befindenden Steuerelement angefahren wird, in welcher Position der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im einen Kompressionsraum gegenüber dem im anderen Kompressionsraum verzögert ist, dann steigt der Steuerdruck nicht unverzüglich auf einen derart genügend hohen Wert an, um das Steuerelement in Richtung höherer Fördermenge des Verdichers zu verdrehen, woraus sich ein ungenügendes Anfahrvermögen des Verdichters ergibt.

Mit der DE 36 23 825 A1 ist ein Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge bekannt, bei dem sich das geschilderte Problem nicht stellt, da bei diesem Verdichter kein unterschiedlicher Verdichtungsbeginn in den Kompressionsräumen stattfindet.

Mit der EP 2 20 801 A1 ist ein Verdichter bekannt, bei dem der Verdichtungsbeginn im einen Kompressionsraum gegenüber dem anderen Kompressionsraum zwar verzögert ist, jedoch wird die Steuerscheibe in Abhängigkeit der Druckdifferenz von Saugdruck und Umgebungsdruck verstellt, so daß auch hier die oben geschilderte Problematik nicht besteht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verdichter mit variabler Fördermenge bereitzustellen, der in der Lage ist, während des Betriebs bei Teilfördermenge den Verdichtungsbeginn im einen Kompressionsraum im Vergleich zu dem im anderen Kompressionsraum zu verzögern, wohingegen beim Betrieb für die Maximalfördermenge diese nahezu gleich sind, wodurch der Stellbereich der Fördermenge des einen Kompressionsraums größer als der des anderen Kompressionsraums ist, und dadurch ein größerer Stellbereich der Fördermenge des ganzen Verdichters erzielt wird. Außerdem soll der Verdichter ein verbessertes Anlaufvermögen aufweisen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kante des vorderen Endes des einen Ausschnitts, der dem ersten Kompressionsraum zugeordnet ist, eine in Umfangsrichtung sich erstreckende, in denen radial innerem Bereich vorgesehene Ausnehmung mit einer ersten Steuerkante aufweist, und in dessen radial äußerem Bereich einen Vorsprung mit einer zweiten Steuerkante aufweist, und daß die Kante des vorderen Endes des anderen Ausschnitts des Steuerelements, der dem zweiten Kompressionsraum zugeordnet ist, in dessen radial innerem Bereich keinen Ausschnitt aufweist, wodurch die Verdichtung im ersten Kompressionsraum zu einem gegenüber der Verdichtung in dem zweiten Kompressionsraum verzögerten Zeitpunkt beginnt, wenn das Steuerelement sich in der Position für die Teilfördermenge befindet.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der dem ersten Kompressionsraum zugeordnete Ausschnitt zwischen den ersten Kompressionsraum und eine entsprechend geformte Kältemitteleinlaßöffnung greift, wobei für den Verdichtungsbeginn im ersten Kompressionsraum die erste Steuerkante wirksam wird, wenn das Steuerelement sich in der Position für die Teilfördermenge befindet, und die zweite Steuerkante wirksam wird, wenn das Steuerelement sich in der Position für die Maximalfördermenge befindet.

Mit weiterem Vorzug weist der Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge wenigstens ein Paar von ersten und zweiten, im Zylinder vorgesehenen Druckkammern auf, 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 zwischen dem Druck in der ersten Druckkammer und dem Druck in der zweiten Druckkammer dreht, und weist Druckversorgungsmittel zum Versorgen der zweiten Druckkammer mit dem Auslaßdruck des zweiten Kompressionsraums auf.

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

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verdichter mit variabler Fördermenge 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 Steuerelement in einer Position für eine Teilkapazität wiedergebend;

Fig. 4 zeigt einen hinteren Seitenblock und ein darin gleitend enthaltenes Steuerelement in perspektiver Explosivdarstellung;

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 Fördermengensteuereinrichtung des Verdichters erklärt wird; und

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf ein bekanntes Steuerelement.

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

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, besteht der Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge im wesentlichen aus einem Zylinder, der durch einen Kurvenring 1 gebildet wird, der eine innere Kurvenumfangsfläche 1a mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist, einem vorderen Seitenblock 3 und einem hinteren Seitenblock 4, die offene einander 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 vorgesehen sind, gelagert.

In einer oberen Wand des vorderen Kopfes 5 ist eine Auslaßöffnung 5a vorgesehen, durch welches Kältemittelgas als thermisches Medium ausgegeben werden kann, wohingegen in einer oberen Wand des hinteren Kopfes 6 eine Saugöffnung 6a vorgesehen ist, durch welche das Kältemittelgas in den Verdichter angesaugt wird. Die Auslaßöffnung 5a und die Saugöffnung 6a 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 Kurvenumfangsfläche 1a 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 Kompressionsräumen 12₁, 12₂ gebildet.

Die äußere Umfangsfläche des Rotors 2 ist mit einer Vielzahl (fünf bei der dargestellten Ausführungsform) von axialen Flügelschlitzen 13 in in Umfangrichtung gleichen Abständen versehen, und in jedem dieser ist ein Flügel 14₁-14₅ radial gleitend eingepaßt.

Im hinteren Seitenblock 4 sind, wie in den Fig. 1 und 6 dargestellt, Kältemittel-Einlaßöffnungen 15 an diametral einander gegenüberliegenden Stellen vorgesehen. Diese Einlaßöffnungen 15 sind an solchen Stellen angeordnet, daß sie verschlossen werden, wenn eine Kompressionskammer, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 14₁-14₅ gebildet wird, ihr maximales Volumen annimmt. Diese Einlaßöffnungen 15 erstrecken sich in axialer Richtung durch den hinteren Seitenblock 4, und über sie sind die Saugkammer 11 und der erste und zweite Kompressionsraum 12₁ und 12₂ miteinander verbunden.

Mehrere, z. B. zwei Paare von Kältemittel-Auslaßöffnungen 16₁, 16₂ mit jeweils zwei Öffnungen sind in seitlich einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Kurvenrings 1 an einander diametral gegenüberliegenden Stellen gebildet, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, wohingegen die Fig. 2 nur eine Auslaßöffnung 16₂ zeigt. Der Kurvenring 1 weist seitlich einander gegenüberliegende Seitenwände auf, die jeweils mit einem Auslaßventildeckel 17 versehen sind, die jeweils einen integrierten Ventilanschlag 17a aufweisen und die mittels Befestigungsschrauben 18 am Kurvenring 1 befestigt sind. Jeder der Auslaßventildeckel 17 weist ein Auslaßventil 19₁, 19₂ auf, das derart angeordnet ist, daß das Ventil 19₁, 19₂ zwischen der äußeren Öffnung der Kältemittel-Auslaßöffnung 16₁, 16₂ und dem Ventilanschlag 17a verformbar ist. Demnach öffnet das Auslaßventil 19₁, 19₂ in Reaktion auf den Auslaßdruck Pd, und öffnet dabei die Kältemittel- Auslaßöffnung 16₁, 16₂. Weiterhin sind in den Kurvenring 1 ein Paar von Durchlässen 20₁, 20₂ eingebracht, die jeweils dann mit einem korrespondierenden Durchlaß der Kältemittel- Auslaßöffnungen 16₁, 16₂ verbunden sind, wenn das Auslaßventil 19₁, 19₂ öffnet. Im vorderen Seitenblock 3 sind ein Paar von Durchlässen 21₁, 21₂ vorgesehen, die jeweils mit den Durchlässen 20₁, 20₂ verbunden sind.

Bei einer derartigen Anordnung wird durch das Öffnen der Auslaßventile 19₁ oder 19₂, die dabei die Kältemittel-Auslaßöffnungen 16₁ oder 16₂ öffnen, verdichtetes Kältemittelgas aus dem zugeordneten ersten und zweiten Kompressionsraum 12₁, oder 12₂ über die Kältemittel-Auslaßöffnungen 16₁ oder 16₂, die Durchlässe 20₁, 21₁ bzw. 20₂ oder 21₂ und die Auslaßöffnung 5a ausgegeben.

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

Ein Steuerelement 27, in Form eines Ringes, ist in der ringförmigen 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 Ausschnitten 28₁, 28₂ versehen, und seine eine Seitenfläche ist einstückig mit einem Paar von druckaufnehmenden Vorsprüngen 29 versehen, die axial abstehen und als druckaufnehmende Elemente wirken.

Wie in der Fig. 5 dargestellt, weisen die beiden Ausschnitte 28₁, 28₂ voneinander verschiedene Formen auf, so daß der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im ersten Kompressionsraum 12₁ gegenüber dem Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im zweiten Kompressionsraum 12₂ verzögert ist, wenn sich das Steuerelement 27 in der Lage für Teilfördermenge befindet, wodurch der Stellbereich der Fördermenge des ersten Kompressionsraums 12₁ größer als der des zweiten Kompressionsraums 12₂ ist. Im besonderen sind diese Ausschnitte 28₁, 28₂ an nahezu diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet, wobei die Kante 28₁₀ eines Ausschnittes 28₁, in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors 2, einen in Umfangsrichtung sich erstreckenden Ausschnitt 28₁₁ aufweist, die in der inneren Hälfte vorgesehen ist, wobei die äußere Hälfte als Vorsprung 28₁₂ übersteht, wohingegen die Kante 28₂₀ des anderen ausgeschnittenen Teils 28₂ in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors 2 gerade, genauer gesagt als Schräge ausgebildet ist.

Bei dem in der Fig. 9 wiedergegebenen Steuerelement 27, welches den Stand der Technik zeigt, sind die beiden Ausschnitte 28₁ und 28₂ von gleicher Form und an diametral einander gegenüberliegenden Stellen asymmetrisch versetzt angeordnet, um einen unterschiedlichen Verdichtungsbeginn in den Kompressionskammern zu bewirken.

Das erfindungsgemäße Steuerelement 27 weist dagegen, wie oben angegeben, unterschiedlich ausgebildete Ausschnitte 28₁, 28₂ auf. Es ist gleitend in der ringförmigen Aussparung 25 um seine eigene Achse drehbar aufgenommen, wobei der einen Ausschnitt 28₁ zum Ändern des Zeitpunkts des Beginns des Verdichtungshubes im ersten Kompressionsraum 12₁ dient, und der andere Ausschnitt 28₂ den Zeitpunkt des Beginns des Verdichtungshubs im zweiten Kompressionsraum 12₂ ändert.

Der Innenraum einer jeden Druckarbeitskammer 26 ist in eine erste Druckkammer (Niederdruckkammer) 26₁ und eine zweite Druckkammer (Hochdruckkammer) 26₂ durch den druckaufnehmenden Vorsprung 29 unterteilt. Jeder der ersten Druckkammern 26₁, 26₂ ist über die entsprechenden Kältemittel-Einlaßöffnungen 15 mit der Saugkammer 11 verbunden und wird mit Kältemittelgas mit einem Saugdruck oder einem Niederdruck Ps versorgt.

Andererseits ist eine zweite Druckkammer 26₂ über einen Drosseldurchlaß 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 20₂ verbunden. Die beiden Druckarbeitskammern 26₂ und 26₂ sind, wie in Fig. 7 dargestellt, über einen, zwischen ihnen im hinteren Kopf 6 vorgesehenen, Durchlaß 43 miteinander verbunden. Wenn nun die Kältemittel-Auslaßöffnungen 16₂ durch Öffnen der Auslaßventile 19₂ öffnen, so wird verdichtetes Kältemittelgas aus dem zweiten Kompressionsraum 12₂ durch die Kältemittel- Auslaßöffnungen 16₂, den Durchlaß 20₂, die Steuerdruckversorgungsöffnung 42, den Durchlaß 41 und den Drosseldurchlaß 40 in die eine zweite Druckkammer 26₂ eingeleitet, wobei ein Teil des in die Kammer 26₂ eingeleiteten Kältemittelgases über den Durchlaß 43 in die andere zweite Druckarbeitskammer 26₂ eingeleitet wird und dabei ein Steuerdruck Pc in den beiden zweiten Druckarbeitskammern 26₂ gebildet wird. Demnach wird der in den Kammern 26₂ herrschende Steuerdruck Pc vom Auslaßdruck Pd erzeugt, der ausschließlich vom zweiten Kompressionsraum 12₂ stammt.

Der zweite Kompressionsraum 12₂ ist der, bei welchem die Kante des vorderen Endes des zugehörigen Ausschnittes des Steuerelementes in dessen radial innerem Bereich keine Ausnehmung aufweist und bei welchem der Verdichtungsbeginn bei Teillast weniger weit verzögert ist als beim ersten Kompressionsraum 12₁.

Die andere zweite Druckkammer 26₂ ist über einen sich zwischen der Kammer 26₂ 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 31a als druckempfindliches Element, ein Ventilgehäuse 31b, einen Kugelventil- oder Kugelverschlußkörper 31c und eine den Kugelventilkörper 31c in seine Schließrichtung zwingende Schraubenfeder 31d auf. Der Balg 31a ist in der Saugkammer 11 angeordnet und wird in Reaktion auf den darin herrschenden Druck Ps ausgedehnt und komprimiert. Das Ventilgehäuse 31b ist in den Ventilausnahmeraum 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 Einstellschraubelements 31e festgesetzten Wertes ist, befindet sich der Balg 31a in einem zusammengezogenen Zustand, wodurch der Kugelventilkörper 31c in eine, ein in das Ventilgehäuse 31b eingebrachtes zentrales Loch 31f verschließende Stellung gedrückt wird. Ist jedoch der Saugdruck Ps unterhalb des eingestellten Wertes, so befindet sich der Balg 31a im ausgedehnten Zustand, wodurch der Kugelventilkörper 31c in eine, das zentrale Loch 31f öffnende Stellung gedrückt wird. Demnach wird die andere zweite Druckkammer 26₂ über den Durchlaß 30, den Ventilaufnahmeraum 44, ein Paar von radialen Öffnungen 31g, die im Ventilgehäuse 31b vorgesehen sind, einer im Ventilgehäuse 31b gebildeten Kammer 31h und das zentrale Loch 31f 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 4a des hinteren Seitenblocks 4 festgelegt ist, und das eine Ende der Feder 38 mit der einen, dem Rotor 2 abgewandten Stirnfläche des Steuerelements 27 und das andere Ende mit einer Stirnfläche der Nabe 4a 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 26₁ herrschenden Saugdrucks Ps und der Federkraft der Torsionsfeder 38, und dem in den zweiten Druckkammern 26₂ herrschenden Steuerdruck Pc drehbar. Genauergesagt steuert die Steuerventileinrichtung 31 den Steuerdruck Pc in den zweiten Druckkammern 26₂ derart, daß der Saugdruck Ps auf den eingestellten Wert gebracht wird, wobei das Steuerelement 27 in entgegengesetzte Richtungen zwischen zwei Endstellungen gedreht wird, d. h. zwischen einer, wie in Fig. 2 dargestellten Stellung für die maximale Fördermenge zum Erhalt der maximalen Förderkapazität des Verdichters und einer, wie in Fig. 3 dargestellten Stellung für eine Teilfördermenge, zum Erhalt der 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 26₁ über die Kältemittel-Einlaßöffnungen 15 eingeleitet, wohingegen der Hochdruck oder Auslaßdruck Pd vom zweiten Kompressionsraum 12₂ durch die Kältemittel-Auslaßöffnungen 16₂, den Durchlaß 20₂, die Steuerdruckversorgungsöffnung 42, den Durchlaß 41 und den Drosseldurchlaß 40 in die eine zweite Druckkammer 26₂ gefördert wird, von der der Druck weiter durch den Durchlaß 43 zur anderen zweiten Druckkammer 26₂ gefördert wird, und dabei der Steuerdruck Pc in den beiden zweiten Druckkammern 26₂ herrscht. Als Ergebnis hiervon dreht sich das Steuerelement 27 in Reaktion auf die Differenz zwischen der Summe des in den ersten Druckkammern 26₁ herrschenden Drucks Ps und der Federkraft der Torsionsfeder 38 (wie in Fig. 3 dargestellt, in Richtung der Position für die Teilfördermenge wirkend, oder, wie in Fig. 6 dargestellt, in Richtung des Uhrzeigersinns wirkend) und dem in den zweiten Druckkammern 26₂ herrschenden Steuerdruck Pc (wie in Fig. 2 dargestellt, in Richtung der Stellung der maximalen Fördermenge wirkend oder, wie in Fig. 6 dargestellt, in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn wirkend) zwischen der Stellung für die Teilfördermenge oder der Stellung für die maximale Fördermenge, in entgegengesetzte Richtungen.

Wird der Verdichter mit einer niederen Drehzahl betrieben, so weist der Saugdruck Ps einen Wert auf, bei dem die Steuerventileinrichtung 31, wie in Fig. 1 dargestellt, geschlossen ist, und folglich der Druck in den zweiten Druckkammern 26₂ auf einem hohen Druckniveau gehalten wird. Als Ergebnis hiervon übersteigt der in den zweiten Druckkammern 26₂ herrschende Steuerdruck Pc die Summe des in den ersten Druckkammern 26₁ herrschenden Drucks Ps und der Federkraft der Torsionsfeder 38, wodurch das Steuerelement 27 in die Stellung für die maximale Fördermenge gedreht wird.

In der Stellung für die maximale Fördermenge sind die Kanten 28₁₀, 28₂₀ der vorderen Enden der Ausschnitte 28₁, 28₂ in einer bezüglich der Drehrichtung des Rotors 2 maximalen hinteren Position. In diesem Fall beginnt der Verdichtungshub im zweiten, z. B. zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Flügeln 14₄, 14₅ gebildeten Kompressionsraum 12₂ dann, wenn der hintere Flügel 14₅ die schräg vorwärtsgerichtete Kante 28₂₀ des anderen Ausschnittes 28₂ überstreicht, d. h. die Position A der Fig. 2 überstrichen wird. Andererseits beginnt der Verdichtungshub im ersten, z. B. zwischen den beiden Flügeln 14₁ und 14₂ gebildeten Kompressionsraum 12₁ dann, wenn der hintere Flügel 14₂ die Position B der Fig. 2 unmittelbar nach dem Überstreichen der Steuerkante 28₁₂′ des Vorsprungs 28₁₂ des Ausschnittes 28₁ passiert. Dies deshalb, weil das Kältemittelgas nur schwer durch den zwischen der Stirnseite des Flügels 14₂ und der Ausnehmung 28₁₁ entstehenden Schlitz in die Einlaßöffnung 15 austreten kann. Bedingt durch die Form der Kältemittel-Einlaßöffnung 15 greift in dieser Stellung des Steuerelements nur der Vorsprung 28₁₂ zwischen den ersten Kompressionsraum 12₁ und die Einlaßöffnung 15.

Demgemäß bestimmt im wesentlichen die Steuerkante 28₁₂′ den Verdichtungsbeginn. Demzufolge beginnt der Verdichtungshub im ersten Kompressionsraum 12₁ sobald die Flügelkante 14₂ die oben genannte Position B erreicht hat.

Diese Position B liegt diametral gegenüber der oben erwähnten Position A, bei welcher der Verdichtungshub im zweiten Kompressionsraum 12₂ beginnt. Demnach ist in der Stellung für die maximale Fördermenge der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im ersten Kompressionsraum 12₁ nahezu gleich wie der im zweiten Kompressionsraum 12₂, und folglich ist die maximale Fördermenge des ersten Kompressionsraums 12₁ nahezu gleich der maximalen Fördermenge des zweiten Kompressionsraums 12₂.

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 26₂ in die Saugkammer 11 übertritt, so daß der, in den zweiten Druckkammern 26₂ herrschende Steuerdruck Pc von der Summe des in den erten Druckkammern 26₁ herrschenden Drucks Ps und der Federkraft der Torsionsfeder 38 übertroffen wird, und dadurch das Steuerelement 27 von der in der Fig. 2 gezeigten Stellung für die maximale Fördermenge in die in der Fig. 3 gezeigte Stellung für die Teilfördermenge gedreht wird.

In der Stellung für die Teilfördermenge befinden sich die Kanten 28₁₀, 28₂₀ der vorderen Enden der Ausschnitte 28₁, 28₂ bezüglich der Drehrichtung des Rotors 2 in einer maximalen vorderen Stellung, wie in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Fall beginnt der Verdichtungshub in dem, z. B. zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Flügeln 14₄ und 14₅ gebildeten zweiten Kompressionsraum 12₂ dann, wenn der hintere Flügel 14₅ die Kante 28₂₀ des vorderen Endes des anderen Ausschnitts 28₂ überstreicht, d. h. die Stellung C der Fig. 3 passiert wird. Andererseits beginnt der Verdichtungshub des ersten, z. B. zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 14₁ und 14₂ gebildeten Kompressionsraums 12₁ nicht, bevor der hintere Flügel 14₂ die Kante 28₁₁′ des Ausschnitts 28₁₁ überstreicht, d. h. die Stellung D der Fig. 3 passiert wird. Bedingt durch die Form der Einlaßöffnung 15 ist in dieser Stellung des Steuerelements der Verdichtungsbeginn durch die Steuerkante 28₁₁′ der Ausnehmung 28₁₁ bestimmt. Das sich im ersten Kompressionsraum 12₁ befindende Kältemittelgas kann nämlich unbehindert durch die zwischen der Ausnehmung 28₁₁ und dem hinteren Flügel 14₂ entstehende Öffnung in die Einlaßöffnung 15 austreten. Die Verdichtung beginnt somit erst, wenn der hintere Flügel 14₂ die Kante 28₁₂′ des Vorsprungs 28₁₂ bereits passiert hat, und die Kante 28₁₁′ des Ausschnitts 28₁₁ passiert. Demzufolge ist der Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im ersten Kompressionsraum 12₁ verglichen mit dem Zeitpunkt des Verdichtungsbeginns im zweiten Kompressionsraum 12₂ um einen der Umfangslänge dem Ausschnitt 28₁₁ entsprechenden Zeitabschnitt verzögert. Demzufolge ist in der Stellung für die Teilfördermenge die Fördermenge des ersten Kompressionsraums 12₁ kleiner als die des zweiten Kompressionsraums 12₂; d. h. der Stellbereich der Fördermenge des ersten Kompressionsraums 12₁ ist größer als der des zweiten Kompressionsraums 12₂.

Weiterhin wird in dem erfindungsgemäßen Verdichter ein Hochdruck oder Auslaßdruck Pd lediglich vom zweiten Kompressionsraum 12₂ durch die Auslaßöffnung 16₂, den Durchlaß 20₂, die Steuerdruckversorgungsöffnung 42, den Durchlaß 41 und den Drosseldurchlaß 40 in die eine zweite Druckkammer 26₂ geleitet, von der er ebenfalls in die andere zweite Druckkammer 26₂ durch den Durchlaß 43 geleitet wird, und dadurch der Steuerdruck Pc in den beiden zweiten Druckkammern 26₂ herrscht. Demnach wird der Steuerdruck Pc lediglich vom zweiten Kompressionsraum 12₂ erzeugt, der in der Teillaststellung des Steuerelements eine größere Fördermenge als der erste Kompressionsraum 12₁ besitzt. Demgemäß kann der Steuerdruck Pc unverzüglich auf einen ausreichend hohen Wert nach dem Anlaufen des Verdichters erhöht werden, wodurch das Anlaufvermögen des Verdichters verbessert wird.

Claims (4)

1. Flügelzellenverdichter mit variabler Fördermenge, mit einem Zylinder, einem drehbar in dem Zylinder enthaltenen Rotor (2), einer Vielzahl von radial gleitend vom Rotor (2) geführten Flügeln (14₁-14₅), einem Paar von zwischen dem Zylinder und dem Rotor (2) an diametral gegenüberliegenden Stellen sich befindenden Kompressionsräumen (12₁ und 12₂), einem Paar von im Zylinder vorgesehenen Kältemittel- Einlaßöffnungen (15), die mit jeweils einem ersten bzw. zweiten Kompressionsraum (12₁ bzw. 12₂) verbunden sind, einem drehbar im Zylinder gelagerten Steuerelement (27), wobei das Steuerelement (27) zwei in Umfangsrichtung, an diametral gegenüberliegenden Stellen sich erstreckende Ausschnitte (28₁ und 28₂) aufweist, über welche die Einlaßöffnungen (15) und jeweils der erste bzw. zweite Kompressionsraum (12₁ bzw. 12₂) miteinander verbindbar sind, wobei die Ausschnitte (28₁ und 28₂) bezüglich jeweils dem ersten bzw. zweiten Kompressionsraum (12₁ bzw. 12₂) derart angeordnet sind, daß der Verdichtungshub in jedem Kompressionsraum (12₁ und 12₂) dann beginnt, wenn der hintere zweier aufeinander folgender Flügel (14) eine Kante (28₁₀ bzw. 28₂₀) eines vorderen Endes des entsprechenden Ausschnitts (28₁ bzw. 28₂) bezüglich der Drehrichtung des Rotors (2) passiert, und wobei das Steuerelement (27) zwischen einer Stellung für die Teilfördermenge und einer Stellung für die Maximalfördermenge zur Veränderung der Fördermenge des Verdichters drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (28₁₀) des vorderen Endes des einen Ausschnitts (28₁), der dem ersten Kompressionsraum (12₁) zugeordnet ist, eine in Umfangsrichtung sich erstreckende, in dessen radial innerem Bereich vorgesehene Ausnehmung (28₁₁) mit einer ersten Steuerkante (28₁₁′) aufweist, und in dessen radial äußeren Bereich einen Vorsprung (28₁₂) mit einer zweiten Steuerkante (28₁₂′) aufweist, und daß die Kante (28₂₀) des vorderen Endes des anderen Ausschnitts (28₂) des Steuerelements (27), der dem zweiten Kompressionsraum zugeordnet ist, in dessen radial innerem Bereich keinen Ausschnitt aufweist, wodurch die Verdichtung im ersten Kompressionsraum (12₁) zu einem gegenüber der Verdichtung in dem zweiten Kompressionsraum (12₂) verzögerten Zeitpunkt beginnt, wenn das Steuerelement (27) sich in der Posistion für die Teilfördermenge befindet.

2. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten Kompressionsraum (12₁) zugeordnete Ausschnitt (28₁) zwischen den ersten Kompressionsraum und eine entsprechend geformte Kältemittel- Einlaßöffnung (15) greift, wobei für den Verdichtungsbeginn im ersten Kompressionsraum (12₁) die erste Steuerkante (28₁₁′) wirksam wird, wenn das Steuerelement (27) sich in der Position für die Teilfördermenge befindet, und die zweite Steuerkante (28₁₂′) wirksam wird, wenn das Steuerelement (27) sich in der Position für die Maximalfördermenge befindet.

3. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelzellenverdichter wenigstens ein Paar von ersten und zweiten, im Zylinder vorgesehenen Druckkammern (26₁ und 26₂) aufweist, die derart ausgebildet sind, daß sie mit einem Niederdruck und einem Hochdruck beaufschlagt werden können, so daß sich das Steuerelement (27) in Reaktion auf die Differenz zwischen dem Druck in der ersten Druckkammer (26₁) und dem Druck in der zweiten Druckkammer (26₂) dreht, und Druckversorgungsmittel zum Versorgen der zweiten Druckkammer (26₂) mit dem Auslaßdruck des zweiten Kompressionsraumes (12₂) aufweist.

4. Flügelzellenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckkammer (26₁) im Verdichter mit Saugdruck versorgt wird.