DE4016865C2 - Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung, bei dem zur Leistungsverstellung der Verdichtungsbeginn änderbar ist, insbesondere einen solchen Flügelzellenverdichter, bei dem kein Rattern der Flügel im Teillastbetrieb und gleichzeitig kein übermäßiger Verschleiß der Flügelvorderenden im Vollastbetrieb auftritt.

Um Rattern der Flügel aufgrund von ungenügendem sie beauf­ schlagenden Flügelgegendruck zu verhindern und gleichzeitig einen Verschleiß in den Vorderenden der Flügel aufgrund von zu hohem Flügelgegendruck zu vermeiden, wurde bereits ein Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung vorge­ schlagen (eigene vorläufige JP-GM-Veröffentlichung (Kokai) Nr. 1-1 41 391), bei dem in einer Endfläche eines einem Rotor gegenüberstehenden druckkammerseitigen Seitenblocks eine Ringnut ausgebildet ist, die mit jeweils einer Flügelgegendruck­ kammer im Rotor in Verbindung bringbar ist, um den Flügelgegendruck Pk unter mittlerem Druck, der aus den Verdichtungsräumen durch die Spielräume zwischen den gegenüberstehenden Endflächen des druckkammerseitigen Seitenblocks und des Rotors zugeführt wird, in jede Flügelgegendruckkammer einzuführen, während sich der zugehörige Flügel beim Verdichtungshub aus einer Saughubstartlage in eine Zwischenlage bewegt.

Der vorstehend erwähnte mittlere Druck wird erzeugt aus dem Niederdruck in den Räumen zwischen den Flügeln, die sich während eines Saughubs bewegen und aus dem Hochdruck in den Räumen zwischen den Flügeln, die sich während eines Verdichtungshubs bewegen. Ölförderbohrungen sind in dem gleichen Seitenblock gebildet und mit jeder Flügelgegendruckkammer verbindbar, um Öl unter einem Druck, der aus dem Verdichtungsdruck Pd abgeleitet und höher als der mittlere Druck aus der Ringnut ist, in jede Flügelgegendruckkammer einzuleiten und eine Verringerung des Flügelgegendrucks Pk zu vermeiden, wenn die Flügelgegendruckkammer außer Verbindung mit der Ringnut gebracht wird und bis der Förderhub beendet ist.

Bei diesem vorgeschlagenen Verdichter wird das Öl aus den Ölförderbohrungen in die Flügelgegendruckkammer unter dem gleichen Druck eingeführt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob sich der Verdichter im Teil- oder im Vollastbetrieb befindet, nachdem die Flügelgegendruckkammern außer Ver­ bindung mit der Ringnut gebracht sind und bevor der Aus­ laßhub beendet ist.

Wenn jedoch bei einem solchen Flügelzellenverdichter der Verdichter in den Teillastbetrieb gebracht wird und die Flügelgegendruckkammer mit der Ringnut verbunden ist, fällt der Flügelgegendruck Pk stark ab und führt zu Rattern der Flügel (vgl. Fig. 8). Der Grund für den starken Abfall des Flügelgegendrucks Pk ist folgender:

Der vorstehend beschriebene Verdichter enthält ein Stellelement, um den Verdichtungsbeginn des Verdichters zu steuern, und das drehbar in einer ringförmigen Aussparung aufgenommen ist, die in der dem Rotor gegenüberstehenden Endfläche des saugkammerseitigen Seitenblocks gebildet ist. Das Stellelement hat zwei diametral entgegengesetzte Druckauffang-Ausstülpungen, die axial von der vom Rotor entfernten Endfläche vorspringen und verschiebbar in der ringförmigen Aussparung angeordnet sind. Die eine Endfläche des Stellelements steht im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Antriebswelle. Jede der Druckauffang-Ausstülpungen unterteilt den Innenraum der ringförmigen Aussparung in zwei Kammern, d. h. eine Hochdruckkammer und eine Niederdruckkammer. In jeder der Hochdruckkammern wird ein Steuerdruck Pc (Hochdruck) aus dem Verdichtungsdruck Pd gebildet, der aus den Verdichtungsräumen durch einen Drosselkanal zugeführt wird. In jede der Niederdruckkammern wird der Saugdruck Ps (Niederdruck) aus der Saugkammer eingeführt. Das Stellelement dreht sich aufgrund der Differenz aus dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps. Im vorstehend beschriebenen Verdichter fällt der Steuerdruck Pc im Teillastbetrieb des Verdichters auf eine Höhe nahe dem Saugdruck Ps. Folglich wird die auf das Stellelement durch den Steuerdruck Pc in Richtung des Rotors wirkende Kraft kleiner als die Kraft, die durch den Druck in den Verdichtungsräumen das Stellelement in die ringförmige Aussparung (in die entgegengesetzte Richtung von der einen Endfläche des Rotors) drückt, so daß das Stellelement sich in die ringförmige Aussparung hineinbewegt. Infolgedessen wird der Spielraum zwischen der einen Endfläche des Rotors und der anderen Endfläche des Stellelements größer als der Spielraum im Vollastbetrieb. Im Teillastbetrieb des Verdichters ist außerdem der Saughub länger als im Vollastbetrieb.

Aus diesen Gründen wird bei diesem Verdichter im Teillastbetrieb der Druckabfall des mittleren Drucks, der in die Flügelgegendruckkammern eingeführt wird und in die Räume zwischen den Flügeln entweicht, die sich im Saughub bewegen, größer als im Vollastbetrieb, so daß der Flügelgegendruck Pk stark abfällt.

Eine Möglichkeit, einen derart starken Abfall des Flügel­ gegendrucks Pk zu verhindern, besteht darin, den Öffnungs­ querschnitt der Ölförderbohrungen zu vergrößern, um dadurch die zu fördernde Ölmenge zu erhöhen.

Bei diesem Verfahren jedoch wird der Flügelgegendruck extrem hoch, was zu einem Verschleiß der Flügelspitzen sowie zu erhöhter Leistungsanforderung zum Antreiben des Verdichters führt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Flügel­ zellenverdichters mit verstellbarer Leistung, der den Flü­ gelgegendruck auf einem geeigneten Pegel halten kann, um einerseits Rattern der Flügel im Teillastbetrieb zu verhindern und andererseits einen Verschleiß der Flügel­ spitzen während des Vollastbetriebs zu vermeiden.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird durch die Erfindung ein Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung ange­ geben mit einem Zylinder, einem darin drehbar aufgenommenen Rotor, einer Vielzahl von Flügeln, die in im Rotor gebil­ deten entsprechenden Flügelschlitzen aufgenommen sind, in den Flügelschlitzen jeweils durch die Flügel definierten Flügelgegendruckkammern, einer Hochdruckzone, in der vom Verdichter ein Hochdruck erzeugt wird, und einem Stellele­ ment, das im Zylinder drehbar angeordnet ist, um den Ver­ dichtungsbeginn und damit die Leistung des Verdichters zu verstellen.

Dieser Verdichter ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch Gegendruckzuführbohrungen, die das Stellelement durchsetzen und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehen, wobei die Gegendruckzuführbohrungen mit jeder der Flü­ gelgegendruckkammern in Verbindung bringbar sind, um den Hochdruck in der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruck­ kammer einzuleiten, wenn sich das Stellelement in einer Teillaststellung befindet und von jeder Flügelgegendruckkammer trennbar sind, um die Einführung des Hochdrucks aus der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruckkammer zu blockieren, wenn sich das Stellelement in einer Vollaststellung befindet.

In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist dabei vorge­ sehen, daß ein Ende der Gegendruckausgleichsbohrungen in eine dem Rotor gegenüberstehende Endfläche des Stellele­ ments mündet und dieses eine Ende der Gegendruckzuführbohrungen sich in einer radial inneren Lage relativ zu den Flügeln befindet und mit den Flügelgegendruckkammern kom­ muniziert, wenn sich das Stellelement in der Teillaststellung befindet, und sich in einer radial äußeren Lage rela­ tiv zu den Flügeln befindet und von den Flügelgegendruck­ kammern trennbar ist, wenn sich das Stellelement in der Vollaststellung befindet.

In spezieller Weiterbildung der Erfindung ist ferner vor­ gesehen, daß die Gegendruckzuführbohrungen einen im Zylinder gebildeten und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehenden Kanal und eine im Stellelement gebildete Bohrung, die mit den Flügelgegendruckkammern in Verbindung steht, umfassen, wobei die Bohrung so angeordnet ist, daß sie mit dem Kanal kommuniziert, wenn sich das Stellelement in der Teillaststellung befindet, und von dem Kanal getrennt ist, wenn sich das Stellelement in der Vollaststellung befin­ det.

Dabei kann der Kanal als Drossel ausgebildet sein.

Der Verdichter hat ferner einen druckkammerseitigen und einen saugkammerseitigen Seitenblock, die Teil des Zylinders sind, und eine Ringnut, die in einer dem Rotor gegenüberstehenden Endfläche des druckkammerseitigen Seitenblocks gebildet ist und wenigstens einen er­ weiterten Abschnitt zur Verbindung mit jeder Flügelgegen­ druckkammer hat, so daß Hochdruck in jede Flügelgegendruck­ kammer einleitbar ist, während ein jeweils zugeordneter Flügel sich während eines Verdichtungshubs aus einer Saug­ hubstartlage in eine Zwischenlage bewegt, wobei die Gegen­ druckzuführbohrungen in dem saugkammerseitigen Seitenblock angeordnet sind.

Ferner hat der Verdichter wenigstens eine Ölförderbohrung, die in dem druckkammerseitigen Seitenblock gebildet ist und deren eines Ende in die eine Endfläche des druckkammerseitigen Seitenblocks an einer anderen Stelle als die Ringnut mündet, um Hochdruck in jede Flügelgegendruckkammer einzuleiten, wenn der erweiterte Abschnitt der Ringnut von der jeweiligen Flügelgegendruck­ kammer getrennt ist und bis der jeweils zugehörige Flügel einen Auslaßhub beendet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Flügelzellen­ verdichter mit verstellbarer Leistung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 2 einen Querschnitt II-II nach Fig. 1, wobei der Verdichter im Vollastbetrieb arbeitet;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, wobei der Verdichter im Teilastbetrieb arbeitet;

Fig. 4 eine Endansicht eines druckkammerseitigen Seitenblocks, entlang dem Pfeil IV-IV nach Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht eines saugkammerseitigen Seitenblocks und eines darin befind­ lichen Stellelements;

Fig. 6 einen Querschnitt VI-VI nach Fig. 1;

Fig. 7a und 7b Erläuterungen der Lagebeziehung zwischen einer Flügelgegendruck-Einführöffnung und einem Flügel;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verdichtungsdruck, der Drehzahl und dem Flü­ gelgegendruck des Verdichters zeigt;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel des Flügelzellenverdichters mit verstellbarer Leistung;

Fig. 10 eine Perspektivansicht eines Stellelements des Verdichters von Fig. 9;

Fig. 11 einen Querschnitt XI-XI nach Fig. 9, wobei der Verdichter im Vollastbetrieb arbeitet; und

Fig. 12 einen der Fig. 11 ähnlichen Querschnitt, wobei der Verdichter im Teillastbetrieb arbeitet.

Die Fig. 1-7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des Flügelzellenverdichters mit verstellbarer Leistung. Nach den Fig. 1 und 2 hat der Verdichter einen von einem Nocken­ ring 1 gebildeten Zylinder mit einer Innenumfangs-Nocken­ fläche 1a mit allgemein elliptischem Querschnitt sowie einen druckkammerseitigen Seitenblock 3 und einen saugkammerseitigen Seitenblock 4, die offene entgegengesetzte Enden des Nockenrings 1 abschließen, einen im Zylinder drehbar aufgenommenen zylindrischen Rotor 2, einen druckkammerseitigen Kopf 5 und einen saugkammerseitigen Kopf 6, die an äußeren Enden der jeweiligen druckkammerseitigen und saugkammerseitigen Seitenblöcke 3 und 4 befestigt sind, und eine Antriebswelle 7, auf der der Rotor 2 befestigt ist. Die Antriebswelle 7 ist in zwei Radiallagern 8 und 9, die in den jeweiligen Seitenblöcken 3 und 4 vorgesehen sind, dreh­ bar gelagert.

In einer oberen Wand des druckkammerseitigen Kopfs 5 ist eine Förderbohrung 5a gebildet, durch die ein Kältemitteldampf als Wärmemedium zu fördern ist, während in einer oberen Wand des saugkammerseitigen Kopfs 6 eine Saugbohrung 6a gebildet ist, durch die der Kältemitteldampf in den Verdichter angesaugt wird. Die Förderbohrung 5a und die Saugbohrung 6a stehen jeweils mit einer vom druckkammerseitigen Kopf 5 und vom druckkammerseitigen Seitenblock 3 definierten Förderdruckkammer 10 bzw. einer vom saugkammerseitigen Kopf 6 und vom saugkammerseitigen Seitenblock 4 definierten Saugkammer 11 in Verbindung.

Nach Fig. 2 ist ein Paar von Verdichtungskammern 12 an diametral entgegengesetzten Stellen zwischen der Innenum­ fangs-Nockenfläche 1a des Nockenrings 1, einer Außenum­ fangsfläche des Rotors 2 und der nockenringseitigen End­ fläche des druckkammerseitigen Seitenblocks 3 sowie einer Endfläche eines nockenringseitigen Stellelements 27 gebildet.

In der Außenumfangsfläche des Rotors 2 ist eine Vielzahl (fünf beim gezeigten Ausführungsbeispiel) von axial ver­ laufenden Flügelschlitzen 13 ₁-13 ₅ umfangsmäßig gleichbe­ abstandet ausgebildet, und in jedem Flügelschlitz ist radial verschiebbar ein Flügel 14 ₁-14 ₅ angeordnet.

Ein Paar von Kältemitteleinlässen 16 durchsetzt gegenüber­ liegende Seitenwände des Nockenrings 1 an diametral entge­ gengesetzten Stellen, wie Fig. 2 zeigt (dort ist nur ein Einlaß zu sehen). Die entgegengesetzten Seitenwände des Nockenrings 1 weisen zwei Auslaßventildeckel 17 auf, die jeweils integral mit einem Ventilanschlag 17a geformt und am Nockenring 1 mit Befestigungsbolzen 18 befestigt sind. Auslaßventile 19 sind zwischen den jeweiligen Seitenwänden des Nockenrings 1 und den Ventildeckeln 17 so angeordnet, daß sie von den Ventildeckeln 17 abgestützt sind. Ein Paar von Verbindungskanälen 20, von denen einer in Fig. 2 ge­ zeigt ist, sind zwischen den jeweiligen Seitenwänden des Nockenrings 1 und den Ventildeckeln 17 definiert und stehen mit den jeweiligen Kältemittelauslaßbohrungen 16 in Ver­ bindung, wenn die zugehörigen Förderventile 19 geöffnet sind. Ein Paar von Verbindungskanälen 21, von denen einer in Fig. 4 gezeigt ist, sind im druckkammerseitigen Seitenblock 3 ge­ bildet und stehen mit den jeweiligen Verbindungskanälen 20 in Verbindung.

Wenn bei dieser Anordnung die Auslaßventile 19 öffnen, um dadurch die Kältemittelauslässe 16 zu öffnen, wird verdich­ teter Kältemitteldampf in den zugehörigen Verdichtungsräu­ men 12 durch die Kältemittelförderauslässe 16, die Verbin­ dungskanäle 20, 21 und die Verdichtungsdruckkammer 10 in dieser Reihenfolge abgegeben und in einen Kältemittelkreis­ lauf (nicht gezeigt) durch die Förderbohrung 5a gefördert.

Wie die Fig. 1 und 5 zeigen, hat der saugkammerseitige Seitenblock 4 eine dem Rotor 2 zugewandte Endfläche, in der eine ring­ förmige Aussparung 26 gebildet ist. In der ringförmigen Aussparung 26 ist ein als Ringkörper ausgebildetes Stell­ element 27 so aufgenommen, daß es in entgegengesetzte Um­ fangsrichtungen um seine Achse drehbar ist. Der Außenum­ fangsrand des Stellelements 27 ist mit zwei diametral ent­ gegengesetzten gebogenen Ausschnitten 28 ausgebildet, und seine eine Seitenfläche ist integral mit einem Paar von diametral entgegengesetzten Druckaufnahmenasen 30 versehen, die in Axialrichtung abstehen und als Druckaufnahmeelemente wirken. Die Druckaufnahmeelemente 30 sind in entsprechenden Druckarbeitskammern (nicht gezeigt) im Boden der gebogenen Aussparung 26 an diametral entgegengesetzten Stellen ver­ schiebbar so aufgenommen, daß der Innenraum jeder Druck­ arbeitskammer in zwei Kammern unterteilt ist, und zwar eine Hochdruck- und eine Niederdruckkammer, die beide nicht ge­ zeigt sind. Jedes vorspringende Druckaufnahmeelement 30 hat entgegengesetzte Seitenflächen, von denen die eine mit dem Saugdruck Ps (Niederdruck) in der Niederdruckkammer beauf­ schlagt ist, während die andere mit dem Steuerdruck Pc (Hochdruck) beaufschlagt ist, der aus dem vom Verdichtungsraum 12 durch einen nicht gezeigten Drosselkanal zugeführten Verdichtungsdruck Pd und dem Saug­ druck Ps aus der Saugkammer 11 gebildet ist. Der Steuer­ druck Pc wird von einer Regelventileinrichtung (nicht ge­ zeigt), z.B. der Einrichtung 32 von Fig. 9, geregelt, die den Steuerdruck Pc so regelt, daß der Saugdruck Ps auf einen vorbestimmten Pegel gebracht wird.

Das Stellelement 27 wird von einer Torsionsschraubenfeder 31 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2 und Fig. 3 beaufschlagt, wobei diese Feder (Fig. 1) auf einer Nabe des saugkammerseitigen Seitenblocks 4 so befestigt ist, daß sie in Axialrichtung durch die Saugkammer 11 verläuft und ihr eines Ende an einer vom Rotor fernen Seitenfläche des Stellelements 27 anliegt, während ihr anderes Ende an einer Endfläche der Nabe anliegt. Somit ist das Stellelement 27 aufgrund der Differenz zwischen der Summe aus Saugdruck Ps und Beauf­ schlagungskraft der Torsionsschraubenfeder 31 und dem Steu­ erdruck Pc zwischen zwei Endpositionen in entgegengesetzte Richtungen drehbar, und zwar in eine Vollaststellung gemäß Fig. 2, in der der Verdichtungsbeginn auf den frühe­ sten Zeitpunkt frühverstellt ist, um die maximale Förder­ menge oder Leistung des Verdichters zu erhalten, und eine Teillaststellung nach Fig. 3, in der der Verdichtungs­ beginn auf den spätesten Zeitpunkt spätverstellt ist, um die kleinste Fördermenge oder Leistung zu erhalten.

Nach Fig. 1 ist in der Verdichtungsdruckkammer 10 im Boden derselben ein druckkammerseitiger Ölsumpf 10a gebildet, während im saugkammerseitigen Kopf 6 ein saugkammerseitiger Ölsumpf 10b an einer Stelle unter der Saugkammer 11 und von dieser durch eine integral mit dem saugkammerseitigen Kopf 6 gebildete Trennwand 11b getrennt vorgesehen ist. Der druckkammerseitige Ölsumpf 10a und der saugkammerseitige Ölsumpf 10b stehen miteinander über Verbindungskanäle 3a, 1b, 4a in Verbindung, die jeweils durch den druckkammerseitigen Seitenblock 3, den Nockenring 1 und den saugkammerseitigen Seitenblock 4 an derem unteren Abschnitten verlaufen.

Nach den Fig. 1 und 4 hat der druckkammerseitige Seitenblock 3 eine dem Rotor 2 zugewandte Endfläche, in der eine um die An­ triebswelle 7 verlaufende Ringnut 22 gebildet ist. Die Ringnut 22 ist mit jeder der Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀, die durch die jeweiligen Flügel 14 ₁-14 ₅ in den Flügelschlitzen 13 ₁-13 ₅ definiert sind, in Überdeckung bringbar. Die Ringnut 22 hat ein Paar von erweiterten Ab­ schnitten 22a an diametral entgegengesetzten Stellen sowie ein Paar von verengten Abschnitten 22b zwischen den erwei­ terten Abschnitten 22a ebenfalls an diametral entgegenge­ setzten Stellen. Die erweiterten Abschnitte 22a entsprechen hinsichtlich ihrer Umfangslage den jeweiligen Verdichtungs­ räumen 12, so daß sie jeweils mit jeder Flügelgegendruck­ kammer 13 ₁₀-13 ₅₀ in Verbindung stehen, während sich der Flügel während des Verdichtungshubs aus einer Saughubstart­ lage in eine Zwischenlage bewegt. Der Ringnut 22 wird aus den Verdichtungsräumen 12 durch Spielräume zwischen den gegenüberstehenden Endflächen des druckkammerseitigen Seitenblocks 3 und des Rotors 2 verdichtetes Medium unter mittlerem Druck zwischen dem Verdichtungsdruck Pd und dem Saugdruck Ps zu­ geführt. Dann wird das Verdichtungsgas mit mittlerem Druck aus der Ringnut 22 in die Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ als Flügelgegendruck Pk zugeführt.

Zwei Paare von Ölförderbohrungen 23 sind in dem druckkammerseitigen Seitenblock 3 an umfangsmäßig entgegengesetzten Stellen ausgebildet, wobei die Enden des einen Paars in die eine Endfläche des Rotors 2 an einer Stelle münden, die radial außerhalb eines der verengten Abschnitte 22b liegt, und die Enden des anderen Paars jeweils in die eine Endfläche des Rotors 2 an einer Stelle radial außerhalb des anderen verengten Abschnitts 34b münden. Die anderen Enden der Öl­ förderbohrungen 23 stehen mit dem vorderen Ölsumpf 10a der Verdichtungsdruckkammer 10 durch einen Ölkanal 3b im druckkammerseitigen Seitenblock 3 und einen Drosselkanal 24 in Verbin­ dung. Somit kommunizieren die Ölförderbohrungen 23 mit jeder der Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀, nachdem die Flügelgegendruckkammer 13 ₁-13 ₅ außer Verbindung mit der Ringnut 22 gebracht und bis der Förderhub beendet ist. Den Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ wird Öl aus den Ölförder­ bohrungen 23 zugeführt, dessen Druck geringfügig niedriger als der Verdichtungsdruck Pd, aber höher als der mittlere Druck aus der Ringnut 22 ist.

Im druckkammerseitigen Seitenblock 3 ist eine druckkammerseitige Lagerkammer 3c gebildet und nimmt das vordere Lager 8 auf. Die druckkammerseitige Lagerkammer 3c steht mit der Saugkammer 11 durch eine Radialbohrung 7b in der Antriebswelle 7, eine Axialbohrung 7a in der Antriebswelle 7 und einen im saugkammerseitigen Seitenblock 4 gebildeten Kanal 4d in Verbindung und ist außerdem mit einem der Verdichtungsräume 12 durch den im druckkammerseitigen Sei­ tenblock 3 gebildeten Kanal 3d verbunden. Wenn daher eine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 14 ₁-14 ₅ defi­ nierte Verdichtungskammer sich im Saughub befindet, wird ein Teil des Kältemitteldampfs in der Saugkammer 11 in die Verdichtungskammer 12 durch den Kanal 4d, die Axialbohrung 7a, die Radialbohrung 7b, die vordere Lagerkammer 3c und den Kanal 3d in dieser Reihenfolge angesaugt, um das vor­ dere Lager 8 zu schmieren.

Im saugkammerseitigen Seitenblock 4 ist eine hintere Lagerkammer 4b gebildet und nimmt das hintere Lager 9 auf. Die saugkammerseitige Lagerkammer 4b steht mit dem saugkammerseitigen Ölsumpf 10b durch einen Kanal 4c im saugkammerseitigen Seitenblock 4 und einen Drossel­ kanal 25 in Verbindung. Somit wird im saugkammerseitigen Ölsumpf 10b befindliches Öl unter Verdichtungsdruck Pd in die saugkammerseitige Lagerkammer 4b durch den Drosselkanal 25 und den Kanal 4c zugeführt, um das saugkammerseitige Lager 9 zu schmieren.

Ein Paar von Gegendruckzuführbohrungen 29 sind als Gegendruckausgleichseinrichtung das Stellelement 27 an diametral entgegengesetzten Stellen durchsetzend vorge­ sehen, so daß, wenn sich das Stellelement 27 in der Teillaststellung befindet, in der der Flügelgegendruck Pk aufgrund des verminderten Verdichtungsdrucks Pd relativ niedrig ist, die Zuführbohrungen 29 jeweils mit jeder Flügelgegendruckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀ in Verbindung stehen und diesen Öl aus dem saugkammerseitigen Ölsumpf 10b zuführen zum Aus­ gleich der Verminderung des Flügelgegendrucks Pk, während in der Vollaststellung des Stellelements 27, in der der Flügelgegendruck Pk aufgrund des erhöhten Verdichtungs­ drucks Pd relativ hoch ist, die Zuführbohrungen 29 jeweils durch Innenenden der Flügel 14 ₁-14 ₅ blockiert sind. Die Gegendruckzuführbohrungen 29 stehen mit dem saugkammerseitigen Ölsumpf 10b durch die saugkammerseitige Lagerkammer 4b, den Kanal 4c und den Drosselkanal 25 in Verbindung.

Nachstehend wird der Betrieb des so aufgebauten Flügel­ zellenverdichters erläutert.

Im Betrieb des Verdichters wird Kältemitteldampf aus der Saugkammer 11 in jede im Saughub befindliche Verdichtungs­ kammer, die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Flügeln 14 ₁-14 ₅ definiert ist, durch den Kältemitteleinlaß 15 und den Ausschnitt 28 des Stellelements 27 zugeführt. Wenn der nachlaufende Flügel (z.B. der Flügel 14 ₂) am Vor­ derende 28a des Ausschnitts 28 vorbeiläuft, wird die Ver­ dichtungskammer zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Flügeln 14 ₁ und 14 ₂ außer Verbindung mit dem Einlaß 15 ge­ bracht und es beginnt der Verdichtungshub.

Wenn das Stellelement 27 die Vollaststellung entsprechend Fig. 2 für den Vollastbetrieb des Verdichters hat, wird der Saughub ausgeführt, während sich der nachlaufende Flügel 14 ₂ aus einer Stellung a₁ in eine Stellung a₂ bewegt. Wenn dagegen das Stellelement 27 die Teillaststellung nach Fig. 3 für den Teillastbetrieb des Verdichters hat, wird der Saughub ausgeführt, während sich der nachlaufende Flügel 14 ₂ aus der Stellung a₁ in eine Stellung a₂′ bewegt. Daher wird der Verdichtungsbeginn spätverstellt, wenn sich das Stellelement 27 aus der Vollaststellung in die Teillaststellung dreht, wodurch die Fördermenge bzw. die Verdichterleistung kontinuierlich vermindert wird.

Bei umlaufendem Rotor 2 wird jeder Flügel 14 ₁-14 ₅ von einer Fliehkraft und von dem Flügelgegendruck Pk innerhalb der Flügelgegendruckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀, der aus den erweiterten Abschnitten 22a der Ringnut 22 eingeführt wird, beauf­ schlagt, so daß die Spitze des Flügels 14 ₁-14 ₅ in Gleit­ kontakt mit der Innenumfangsfläche 1a des Nockenrings 1 gehalten wird.

Wenn die Flügelgegendruckkammer (z.B. die Kammer 13 ₁₀) jeweils außer Verbindung mit dem erweiterten Abschnitt 22a der Ringnut 22 gebracht wird und dann mit den Ölförderboh­ rungen 23 kommuniziert, wird unter dem Verdichtungsdruck Pd stehendes Öl im vorderen Ölsumpf 10a in die Flügelgegen­ druckkammer 13 ₁₀ durch den Drosselkanal 24, den Ölkanal 3b und die Ölförderbohrung 23 in dieser Reihenfolge eingelei­ tet, wodurch der Flügelgegendruck Pk innerhalb der Flügel­ gegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ erhöht wird. Daher werden die Flügel 14 ₁-14 ₅ in kraftschlüssigem Kontakt mit der Innen­ umfangsfläche 1a des Nockenrings 1 gehalten, und zwar durch den erhöhten Flügelgegendruck Pk in Verbindung mit der sie beaufschlagenden Fliehkraft.

Wenn der Verdichter in den Teillastbetrieb gebracht wird, wird jede Gegendruckzuführbohrung 29 in eine relativ zum Flügel radial innen liegende Stellung gebracht, wie in Fig. 7(a) gezeigt ist, während das Stellelement 27 in die Teillaststellung gedreht wird, in der die Ge­ gendruckzuführbohrung 29 mit der Flügelgegendruckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀ in Verbindung steht, so daß im saugkammerseitigen Ölsumpf 10b befindliches Öl durch den Drosselkanal 25, den Ölkanal 4c, die saugkammerseitige Lagerkammer 4b und die Gegendruck­ zuführbohrung 29 in die Flügelgegendruckkammer gelangt. Während des Teillastbetriebs wird also Öl aus den Zuführbohrungen 29 in die Flügelgegendruckkammern 13 ₁₀-13 ₅₀ eingeleitet, so daß der Flügelgegendruck Pk auf einem erforderlichen hohen Pegel gehalten wird, wie in Fig. 8 durch die Strichlinie gezeigt ist, die dem Verdichtungs­ druck Pd = 0,8 MPas entspricht, so daß ein Rattern der Flügel 14 ₁-14 ₅ selbst dann vermieden wird, wenn der Rotor 2 in Richtung zum druckkammerseitigen Seitenblock 3 beaufschlagt ist und den Ölstrom durch den Zwischenraum zwischen den gegenüber­ stehenden Endflächen des Rotors 2 und des druckkammerseitigen Seiten­ blocks 3 während des Teillastbetriebs blockiert.

Wenn dagegen, wie Fig. 7(b) zeigt, der Verdichter im Vollastbetrieb arbeitet, wobei das Stellelement 27 die Vollaststellung einnimmt, liegt die Gegendruckzuführbohrung 29 relativ zu dem Flügel 14 ₁ in einer radial äußeren Lage und wird dementsprechend vom Flügel 14 ₁ blockiert, so daß Öl aus dem saugkammerseitigen Ölsumpf 10b nicht in die Flügelgegendruckkammern eingeführt werden kann. Infol­ gedessen werden die Flügel 14 ₁-14 ₅ nicht mit einem über­ mäßig hohen Gegendruck Pk und damit einer extrem hohen Druckkraft gegen die Innenumfangsfläche 1a des Nockenrings 1 beaufschlagt, wodurch ein starker Verschleiß der Vorder­ enden der Flügel 14 ₁-14 ₅ vermieden wird.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wer­ den zwar sowohl die Ölförderbohrungen 23 als auch die Ge­ gendruckzuführbohrungen 29 verwendet, es ist aber auch möglich, nur die Letztgenannten zu verwenden und die Erst­ genannten wegzulassen.

Ferner kann jede Gegendruckzuführbohrung 29 eine in Umfangsrichtung längliche Öffnung anstelle einer einzigen runden Öffnung wie beim Ausführungsbeispiel haben.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Verdich­ ters mit verstellbarer Leistung.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß im Nockenring ein Drosselkanal 33 gebildet ist, der mit der Verdichtungs­ druckkammer 10 durch die Verbindungskanäle 20, 21 verbunden ist, und daß anstelle der Gegendruckzuführbohrungen 29 ein Paar von Gegendruckzuführbohrungen 34 im Stellelement 27 an in Umfangsrichtung entgegengesetzten Stellen vorgesehen sind. Wie Fig. 10 zeigt, hat jede Gegendruckzuführbohrung 34 eine in Umfangsrich­ tung längliche oder gebogene Nut 34a, die in der dem Rotor 2 zugewandten Endfläche des Stellelements 27 durch Plansenken gebildet ist, sowie eine Bohrung 34b, die in Radialrichtung von der gebogenen Nut 34a schräg ver­ läuft und in die vom Rotor 2 ferne Endfläche des Stellele­ ments 27 und in die saugkammerseitige Lagerkammer 4b mündet. Die ge­ bogene Nut 34a jeder Gegendruckzuführbohrung 34 ist relativ zu dem Drosselkanal 33 so angeordnet, daß bei in der Teil­ leistungsstellung befindlichem Stellelement 27 die Gegendruckzuführbohrung 34 mit dem Drosselkanal 33 in Verbindung steht, so daß der Verdichtungsdruck Pd durch sie in die saugkammerseitige Lagerkammer 4b gelangen kann, wogegen in der Vollaststellung des Stellelements 27 die Gegendruckzuführbohrung 34 durch die gegenüberstehende Endfläche des Nockenrings 1 blockiert und damit vom Drosselkanal 33 ge­ trennt ist. Wenn bei dieser Anordnung der Gegendruckzuführbohrung 34 der Verdichter im Teillastbetrieb arbeitet, wird verdichteter Kältemitteldampf in jede Flügelgegen­ druckkammer 13 ₁₀-13 ₅₀ durch den Drosselkanal 33, die Gegendruckzuführbohrung 34, die saugkammerseitige Lagerkammer 4b, einen Spiel­ raum zwischen der Antriebswelle 7 und dem Stellelement 27 und einen Spielraum zwischen dem Rotor 2 und dem Stellele­ ment 27 in dieser Reihenfolge eingeführt. Somit kann auch das zweite Ausführungsbeispiel ebenso wie das erste ein Rattern der Flügel 14 ₁-14 ₅ im Teillastbetrieb des Ver­ dichters und außerdem einen übermäßigen Verschleiß der Vor­ derenden der Flügel 14 ₁-14 ₅ im Vollastbetrieb des Ver­ dichters verhindern.

Claims (5)

1. Flügelzellenverdichter mit verstellbarer Leistung, mit einem Nockenring (1), einem druckkammerseitigen und einem saugkammerseitigen Seitenblock (3, 4), die gegenüberliegende offene Enden des Nockenrings (1) schließen, einem im Nockenring (1) drehbar aufgenommenen Rotor (2), einer Vielzahl von Flügeln (14 ₁-14 ₅), die verschiebbar in im Rotor gebildeten entsprechenden Flügelschlitzen (13 ₁-13 ₅) aufgenommen sind, mit in den mit Flügelschlitzen (13 ₁-13 ₅) jeweils durch die Flügel (14 ₁-14 ₅) definierten Flügelgegendruckkammern (13 ₁₀-13 ₅₀), einer Hochdruckzone, in der vom Verdichter ein Hochdruck erzeugt wird, und einem Stellelement (27), das in einer ringförmigen Aussparung (26) drehbar aufgenommen ist, die in einer dem Rotor (2) zugewandten Endfläche des saugkammerseitigen Seitenblocks (4) ausgebildet ist, um den Verdichtungsbeginn des Verdichters zu verstellen, und mit einer Ringnut (22), die in einer dem Rotor (2) zugewandten Endfläche des druckkammerseitigen Seitenblocks (3) gebildet ist, wobei der Ringnut (22) aus den Verdichtungsäumen (12) durch Spielräume zwischen den gegenüberliegenden Endflächen des druckkammerseitigen Seitenblocks (3) und des Rotors (2) Verdichtungsgas unter mittlerem Druck zugeführt wird und die Ringnut (22) mit den Flügelgegendruckkammern (13₁₀-13₅₀) in Verbindung bringbar ist, um das Verdichtungsgas unter mittlerem Druck aus der Ringnut (22) in die Flügelgegendruckkammern (13₁₀-13₅₀) einzuführen, gekennzeichnet durch Gegendruckzuführbohrungen (29), die das Stellelement (27) durchsetzen und mit der Hochdruckzone in Verbindung stehen, wobei die Gegendruckzuführbohrungen (29) mit jeder der Flügelgegendruckkammern (13 ₁₀-13 ₅₀) in Verbindung bringbar sind, um den Hochdruck in der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruckkammer (13₁₀-13₅₀) einzuleiten, wenn sich das Stellelement (27) in einer Teillaststellung befindet, und die Gegendruckzuführbohrungen (29) von jeder der Flügelgegendruckkammern (13₁₀-13₅₀) trennbar sind, um die Einführung des Hochdrucks aus der Hochdruckzone in jede Flügelgegendruckkammern (13₁₀-13₅₀) zu blockieren, wenn sich das Stellelement (27) in einer Vollaststellung befindet.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Gegendruckzuführbohrungen (29) immer mit der Hochdruckzone in Verbindung steht und das andere Ende derselben sich in einer radial inneren Lage relativ zum unteren Teil der Flügel (14 ₁-14 ₅) befindet, um mit den Flügelgegendruckkammern (13 ₁₀-13 ₅₀) in Verbindung zu stehen, wenn sich das Stellele­ ment (27) in der Teillaststellung befindet, und sich in einer radial äußeren Lage relativ zu dem unteren Teil der Flügel (14₁-14₅) befindet, um von den Flügelgegendruckkammern (13₁₀-13₅₀) trennbar zu sein, wenn sich das Stellelement (27) in der Vollaststellung befindet.

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckzone einen Ölsumpf (10b) enthält, der sich im Boden des Verdichters an der Seite des saugkammerseitigen Seitenblocks (4) befindet, und einen Kanal (4c), der eine saugkammerseitige Lagerkammer (4b) mit dem Ölsumpf (10b) durch einen Drosselkanal (25) verbindet, wobei das eine Ende der Bohrung (29) durch die Lagerkammer (4b), den Kanal (4c) und den Drosselkanal (25) immer mit dem Ölsumpf (10b) in Verbindung steht.

4. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckzone einen Kanal (33) enthält, der im Nockenring (1) gebildet ist und mit einer Verdichtungsdruckkammer (10) in Verbindung steht, und die Gegendruckzuführbohrungen (34) je eine längliche Nut (34a) haben, die in der dem Rotor (2) zugewandten Endfläche des Stellelements (27) gebildet ist und die mit dem Kanal (33) in Verbindung ist, wenn das Stellelement (27) in der Teillaststellung ist, und von dem Kanal (33) getrennt ist, wenn das Stellelement (27) in der Vollaststellung ist, und je eine Bohrung (34b) haben, die das Stellelement (27) durchsetzt und die Nut (34a) mit einer Lagerkammer (4b) vebindet.

5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (33) als Drossel ausgebildet ist.