DE4411437A1 - Axialkolbenkompressor mit Drehventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenkompressor mit mehreren Kolben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die JP-OS 59-145378 offenbart einen typischen Axialkolben­ kompressor mit mehreren Kolben, der in eine Klimaanlage ein­ gebaut werden kann, wie sie bei Fahrzeugen, wie z. B. Auto­ mobilen, verwendet werden kann. Dieser Kompressor umfaßt einen vorderen und einen hinteren Zylinderblock, die stirn­ seitig miteinander verbunden sind, um dazwischen eine Taumel­ scheibenkammer zu definieren, wobei die miteinander verbunde­ nen Zylinderblöcke jeweils dieselbe Anzahl von Zylinderboh­ rungen aufweisen, die in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander rings um die Mittelachse angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen des vorderen Zylinderblockes fluchten dabei mit den Zylinderbohrungen des hinteren Zylin­ derblockes, wobei zwischen den fluchtenden Zylinderbohrungen die Taumelscheibenkammer liegt. Von jedem Paar fluchtender Zylinderbohrungen wird ferner ein doppeltwirkender Kolben gleitverschieblich aufgenommen, und am vorderen und am hin­ teren Ende der zusammengebauten Zylinderblöcke sind ein vor­ deres bzw. ein hinteres Gehäuse angeordnet, wobei zwischen Zylinderblock und Gehäuse jeweils eine Ventilplattenanordnung vorgesehen ist. Das vordere und das hintere Gehäuse bilden in Verbindung mit der angrenzenden vorderen bzw. hinteren Ven­ tilplattenanordnung jeweils eine Ansaugkammer und eine Aus­ laßkammer. Eine drehbare Antriebswelle durchgreift das vor­ dere Gehäuse und die zusammengebauten Zylinderblöcke in axialer Richtung und ist drehfest mit einer Taumelscheibe verbunden, die in der Taumelscheibenkammer angeordnet ist und mit den doppeltwirkenden Kolben zusammenwirkt, um sie zur Hin- und Herbewegung in den fluchtenden Paaren von Zylinder­ bohrungen anzutreiben.

Die vordere und die hintere Ventilplattenanordnung haben im wesentlichen den gleichen Aufbau, und jede von ihnen umfaßt: ein scheiben- bzw. plattenförmiges Element mit einem Satz von Ansaugöffnungen und einem Satz von Auslaßöffnungen, wobei jede Öffnung mit einer angrenzenden Zylinderbohrung fluchtet. Ferner ist an der Innenseite der scheibenförmigen Elemente jeweils ein inneres Ventilzungenblech befestigt, an dem ein­ stückig angeformte Ventilzungen für die Ansaugventile vorge­ sehen sind. Jede der Ventilzungen ist zum Öffnen und Schließen der zugeordneten Ansaugöffnung des plattenförmigen Elements vorgesehen. Ein äußeres Ventilzungenblech ist an der Außenseite jedes der scheibenförmigen Elemente befestigt und besitzt einstückig ausgebildete Ventilzungen für die Auslaß­ ventile, wobei diese Ventilzungen wieder zum Öffnen und Schließen der betreffenden Auslaßöffnungen des scheibenför­ migen Elements angeordnet sind. Die vordere und die hintere Ventilplattenanordnung sind ferner mit Ansaugöffnungen ver­ sehen, die mit Kanälen fluchten, die im vorderen bzw. im hinteren Zylinderblock vorgesehen sind, wodurch die in den Gehäusen ausgebildeten Ansaugkammern in Verbindung mit der Taumelscheibenkammer stehen, der ein Fluid bzw. Kältemittel von einem Verdampfer der Klimaanlage über eine geeignete Einlaßöffnung zugeführt wird, die in bzw. an den zusammen­ gebauten Zylinderblöcken vorgesehen ist.

Bei dem Kompressor der vorstehend beschriebenen Art wird die Antriebswelle von der Maschine des Fahrzeugs, wie z. B. eines Automobils, angetrieben, so daß sich die Taumelscheibe in der Taumelscheibenkammer dreht, wobei die Drehbewegung der Taumelscheibe eine Hin- und Herbewegung der doppeltwirkenden Kolben in den Paaren von fluchtenden Zylinderbohrungen be­ wirkt. Wenn ein Kolben in seinem Paar von fluchtenden Zylin­ derbohrungen zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben wird, wird in einer der fluchtenden Zylinderbohrungen ein Saughub ausgeführt, während in der anderen Zylinderbohrung ein Kom­ pressionshub ausgeführt wird. Während des Saughubs wird die Ventilzunge des Ansaugventils geöffnet, während die Ventil­ zunge des Auslaßventils geschlossen wird, so daß das Kälte­ mittel über die Ansaugöffnung von der Ansaugkammer in die Zylinderbohrung gesaugt wird. Während des Kompressionshubes ist die Ventilzunge des betreffenden Ansaugventils geschlos­ sen, während die Ventilzunge des betreffenden Auslaßventils geöffnet wird, so daß das angesaugte Kältemittel komprimiert und aus der Zylinderbohrung über das Auslaßventil in die Aus­ laßkammer ausgestoßen wird.

Bei diesem Typ von Kompressor enthält das Kältemittel einen Schmiermittelnebel, und die beweglichen Teile des Kompressors werden im Betrieb von dem Schmiermittelnebel geschmiert. Außerdem wird der Schmiermittelnebel auch an den Elementen der Ansaug- und der Auslaßventile wirksam und dient als Flüs­ sigkeitsdichtung, wenn die betreffenden Ventilzungen ihre Schließstellung einnehmen.

Wenn der Kompressionshub in einer Zylinderbohrung beendet ist, wird das betreffende Auslaßventil geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt unvermeidlich ein kleiner Teil des kom­ primierten Kältemittels in dem kleinen Raum zwischen dem Kolbenkopf und der Ventilplattenanordnung sowie in der in dieser ausgebildeten Auslaßöffnung. Außerdem klebt das Ven­ tilelement des betreffenden Ansaugventils, da es mit Schmier­ mittel benetzt ist, an seinem Ventilsitz. Unmittelbar nach Beginn der Bewegung des doppeltwirkenden Kolbens von seinem oberen Totpunkt in Richtung auf seinen unteren Totpunkt kann das Ventilelement des Ansaugventils folglich nicht sofort öffnen, und es kann nicht sofort neues Kältemittel über das Ansaugventil in die Zylinderbohrung gesaugt werden, da der Rest des komprimierten Kältemittels einen Druck aufweist, der höher ist als der Druck in der Ansaugkammer, und da die Adhäsionskraft an der Ventilzunge und die Federkraft der­ selben zunächst überwunden werden müssen, ehe Kältemittel aus der Ansaugkammer über die Ansaugöffnung in die Zylinderboh­ rung strömen kann. Zu Beginn eines Saughubes dehnt sich folg­ lich zunächst lediglich der restliche Teil des komprimierten Kältemittels in der Zylinderbohrung aus, und somit kann das Einleiten von neuem Kältemittel aus der Ansaugkammer in die Zylinderbohrung erst stattfinden, wenn ein ausreichender Differenzdruck zwischen den Drücken in der Zylinderbohrung und in der Ansaugkammer erzeugt ist.

Bei dem konventionellen Kompressor der vorstehend beschrie­ benen Art ist daher die bei einem Saughub praktisch erreich­ bare Förderleistung niedriger, als das theoretisch mögliche Ansaugvolumen für das Kältemittel, insbesondere, weil ein Rest des komprimierten Kältemittels in der Zylinderbohrung verbleibt. Folglich ist es unmöglich, die theoretisch mög­ liche Leistung des Kompressors zu erreichen.

Die US-PS 5 232 349 offenbart einen Axialkolbenkompressor mit mehreren Kolben, der so aufgebaut ist, daß während des Saug­ hubes das theoretische Ansaugvolumen für das Kältemittel im wesentlichen erreicht werden kann. Bei diesem Kompressor sind die als Ansaugventile dienenden Zungenventile durch ein ein­ ziges Ansaug-Drehventil ersetzt, welches gleitbeweglich in einer zylindrischen Kammer des Zylinderblockes angeordnet und drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Ventil­ plattenanordnung ist bei diesem Kompressor folglich nur mit Auslaßöffnungen und entsprechenden Auslaßventilelementen ver­ sehen, während die Ansaugöffnungen und die Ansaugventilele­ mente weggelassen sind. Das Drehventil ist in seiner Mantel­ fläche mit einer bogenförmigen Nut versehen, die in Verbin­ dung mit der Ansaugkammer steht. Das Drehventil ist ferner mit einem diametral durchgehenden Kanal versehen. Anderer­ seits ist der Zylinderblock mit darin ausgebildeten radialen Kanälen versehen, wobei jeder dieser radialen Kanäle in Ver­ bindung mit einer zugeordneten Zylinderbohrung steht, an deren einem Ende die Auslaßöffnung vorgesehen ist. Die inneren Enden der radialen Kanäle öffnen sich an der Innen­ wand der zylindrischen Kammer in dem Zylinderblock, in der das Drehventil gleitbeweglich - drehbar und im begrenztem Umfang axial beweglich - angeordnet ist.

Wenn bei dem bekannten Kompressor gemäß US-PS 5 232 349 in den einzelnen Zylinderbohrungen ein Ansaughub ausgeführt wird, steht die betreffende Zylinderbohrung über ihren radialen Kanal und die bogenförmige Nut des Drehventils mit der Ansaugkammer in Verbindung, so daß Kältemittel zu der Zylinderbohrung fließen kann. Während des Saughubs wird die Verbindung zwischen der Zylinderbohrung und der Ansaugkammer aufgrund einer vorgegebenen Bogenlänge der bogenförmigen Nut aufrechterhalten. Wenn der Ansaughub beendet ist, d. h. wenn der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht, wird die Verbin­ dung zwischen der Zylinderbohrung und der Ansaugkammer unter­ brochen. Anschließend wird dann der Kompressionshub eingelei­ tet, in dessen Verlauf der Kolben von seinem unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt bewegt wird. Wenn der Kompressions­ hub beendet ist, d. h. wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, verbleibt unvermeidlich ein Teil des komprimierten Kältemittels in einem kleinen Volumen der Zylinderbohrung, welches durch den Kolbenkopf und die Ventilplattenanordnung definiert ist. Unmittelbar nach Beendigung des Kompressions­ hubes, d. h. unmittelbar, nach dem sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt in Richtung auf seinen unteren Totpunkt zu bewegen beginnt, wird die betreffende Zylinderbohrung jedoch über den diametral durchgehenden Kanal in dem Drehventil mit der diametral gegenüberliegenden Zylinderbohrung verbunden, in der der Ansaughub gerade beendet ist. Folglich kann der Rest des komprimierten Kältemittels aus der betreffenden Zylinderbohrung in die diametral gegenüberliegende Zylinder­ bohrung entweichen, in der kein Kompressionshub stattfindet. Sobald für die betreffende Zylinderbohrung über den betref­ fenden radialen Kanal eine Verbindung mit der Ansaugkammer und der bogenförmigen Nut des Drehventils hergestellt wird, kann folglich Kältemittel aus der Ansaugkammer in die betref­ fende Zylinderbohrung gesaugt werden, da der Rest des kompri­ mierten Kältemittels bereits entwichen ist. Folglich ist das praktisch erreichte Ansaugvolumen für das Kältemittel während des Saughubes im wesentlichen gleich dem theoretisch mögli­ chen Ansaugvolumen, und somit ist es möglich, die theoretisch mögliche Leistung des Kompressors im wesentlichen zu reali­ sieren.

In den US-Patentanmeldungen 131 449, 132 116, 131 452 und 131 453, die in Zusammenhang mit dem US-Patent 5 232 349 stehen, ist ferner ein Axialkolbenkompressor mit mehreren Kolben offenbart, bei dem ein als Ansaugventil dienendes Drehventil derart ausgebildet ist, daß in ähnlicher Weise während des Ansaughubes im wesentlichen das theoretisch mögliche Ansaugvolumen für das Kältemittel erreicht werden kann.

Bei den vorstehend erwähnten, bekannten Kompressoren mit einem Ansaugventil in Form eines Drehventils bleibt jedoch noch ein Problem zu lösen. Diese Kompressoren sind nämlich so ausgebildet, daß die Taumelscheibenkammer mit der Ansaugkam­ mer und/oder der Auslaßkammer über geeignete Steuerventile verbunden werden kann, so daß der Druck in der Taumelschei­ benkammer variabel ist, wodurch der Hub der Kolben einstell­ bar ist. Ein Lecken des komprimierten Kältemittels am inneren Ende der radialen Kanäle führt jedoch zu einem erhöhten Druck in dem Zwischenraum zwischen der Mantelfläche des Drehventils und der Innenfläche der zylindrischen Kammer, von der das Drehventil aufgenommen wird. Folglich kann ein Teil des Leck­ stroms des Kältemittels in die Taumelscheibenkammer gelangen, wodurch der Druck in der Taumelscheibenkammer ansteigt, so daß die Hublänge der Kolben auf unkontrollierbare Weise ge­ ändert wird.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeig­ ten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Axialkolbenkompressor mit mehreren Kol­ ben dahingehend zu verbessern, daß ein Leckstrom des kompri­ mierten Fluids in die Taumelscheibenkammer verhindert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Kompressor durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorzugsweise umfaßt das als Ansaugventil dienende Drehventil des Kompressors in Ausgestaltung der Erfindung eine darin vorgesehene sektorförmige Nut, der das zu komprimierende Fluid zugeführt wird und die so angeordnet ist, daß sie nach­ einander in Verbindung mit den radialen Kanälen derjenigen Zylinderbohrungen gelangt, in denen der Saughub stattfindet, wobei die ringförmige, nutartige Kanalanordnung für das Auf­ fangen des Leckstroms an der Mantelfläche des Drehventils in einer Zone vorgesehen ist, die zwischen der Taumelscheiben­ kammer und der sektorförmigen Nut liegt. Die ringförmigen, nutartigen Kanaleinrichtungen können rings um die Mantel­ fläche des Drehventils eine geschlossene Schleife bilden, die über einen Nutabschnitt in der Mantelfläche des Drehventils mit der sektorförmigen Nut in Verbindung steht. Vorzugsweise können die ringförmigen, nutartigen Kanaleinrichtungen auch so ausgebildet sein, daß sie zusammen mit der sektorförmigen Nut eine geschlossene Schleife rings um die Mantelfläche des Drehventils bilden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungs­ form eines mehrere Kolben aufweisenden Axialkolben­ kompressors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kompressor gemäß Fig. 1 längs der Linie II-II in dieser Figur;

Fig. 3 eine Abwicklung der Mantelfläche eines Drehventils des Kompressors gemäß Fig. 1 und 2 und der Innenwand einer zentralen zylindrischen Kammer in einem Zylinderblock des Kompressors, in der das Drehventil angeordnet ist; und

Fig. 4 eine der Darstellung gemäß Fig. 3 ähnliche Abwicklung für ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Axialkolbenkompressor mit mehreren Kolben, bei dem die vorliegende Erfindung realisiert ist und der in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, wie z. B. ein Automobil, verwendet werden kann. Der Kompressor umfaßt einen Zylinderblock 10, ein vorderes Gehäuse 12 und ein hin­ teres Gehäuse 14, wobei die beiden Gehäuse 12, 14 mit dem vorderen und dem hinteren Ende jeweils über dazwischenlie­ gende O-Ringe 16 bzw. 18 sicher und hermetisch dichtend ver­ bunden sind. Der Zylinderblock 10 und die Gehäuse 12, 14 sind mit Hilfe von sechs Schrauben 19 (siehe Fig. 2) zu einer Ein­ heit zusammengebaut. Beim Ausführungsbeispiel besitzt der Zylinderblock 10, wie Fig. 2 zeigt, sechs Zylinderbohrungen 20A, 20B, 20C, 20D, 20E und 20F, die in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind, wobei jede der Zylinderbohrungen der Aufnahme eines gleitverschieb­ lichen Kolbens 22 dient. In dem vorderen Gehäuse 12 ist eine Taumelscheibenkammer 24 ausgebildet, während das hintere Ge­ häuse 14 eine zentral angeordnete Ansaugkammer 26 und eine diese umgebende ringförmige Auslaßkammer 28 aufweist, wobei die beiden Kammern 26, 28 durch eine ringförmige Wand 14a getrennt sind, die einstückig mit dem hinteren Gehäuse 14 ausgebildet ist und von der Innenwand desselben nach innen vorsteht. Beim Ausführungsbeispiel stehen die Ansaugkammer 26 und die Auslaßkammer 28 in Verbindung mit einem Verdampfer bzw. einem Kondensator der Klimaanlage, so daß ein von dem Verdampfer geliefertes Fluid bzw. Kältemittel der Ansaugkam­ mer 26 zugeführt wird, während komprimiertes Kältemittel aus der Auslaßkammer 28 zu dem Kondensator ausgegeben wird.

Eine Ventilplattenanordnung 30 ist zwischen der hinteren Stirnfläche des Zylinderblockes 10 und dem hinteren Gehäuse 14 angeordnet und definiert zusammen mit den Köpfen der Kol­ ben 22, die gleitverschieblich von den Zylinderbohrungen 20A bis 20F aufgenommen werden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, Kompressionskammern 32A, 32B, 32C, 32D, 32E und 32F. Die Ventilplattenanordnung 30 umfaßt ein plattenförmiges Element 34, ein Zungenventilblech 34, welches auf der Außenseite des plattenförmigen Elements 34 angebracht ist, und ein Rück­ halteplattenelement 38, welches auf der Außenseite des Zungenventilblechs 36 angebracht ist. Das scheiben- bzw. plattenförmige Element 34 kann aus einem geeigneten Metall­ material, wie z. B. Stahl, hergestellt sein und besitzt sechs Auslaßöffnungen 40, die in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander derart angeordnet sind, daß jede der Auslaßöffnungen 40 in einem stirnseitigen Öffnungsbereich der jeweils zugeordneten Zylinderbohrung 20A bis 20F liegt. In Fig. 2 ist jede der Auslaßöffnungen 40 mit einer gestrichel­ ten Linie angedeutet. Das Zungenventilblech 36 kann aus Federstahl, Phosphorbronze oder dergleichen hergestellt wer­ den und besitzt sechs Auslaßventil-Zungenelemente 42, die einstückig mit dem Blech 36 ausgebildet sind und sich in radialer Richtung erstrecken und in Umfangsrichtung derart ausgerichtet sind, daß jede von ihnen jeweils mit einer zu­ geordneten Auslaßöffnung 40 fluchtet, so daß jedes der Zungenelemente 42 aufgrund seiner Federwirkung die zugeord­ nete Auslaßöffnung 40 öffnen und schließen kann. Das Rück­ halteplattenelement 38 kann aus einem geeigneten Metallma­ terial, wie z. B. Stahl, hergestellt sein und ist vorzugs­ weise mit einer dünnen Gummischicht versehen. Das Rückhalte­ plattenelement 38 umfaßt sechs Fängerelemente 44, die ein­ stückig angeformt und in radialer Richtung sowie in Umfangs­ richtung derart positioniert sind, daß sie mit den einzelnen Ventilzungen 42 fluchten. Jedes der Fängerelemente 44 besitzt eine schräge Stützfläche für das zugeordnete Zungenelement 42, so daß dieses beim Öffnen nur um einen vorgegebenen Win­ kel ausgelenkt werden kann, der durch die schräge Stützfläche des Fängerelements 44 definiert ist.

Eine Antriebswelle 46 erstreckt sich derart durch das vordere Gehäuse 12, daß ihre Drehachse mit der Längsachse des vorde­ ren Gehäuses 12 zusammenfällt, wobei ein Ende der Antriebs­ welle 46 nach außen durch eine Öffnung in einem Halsteil 12a des vorderen Gehäuses 12 vorsteht und in Antriebsverbindung mit einem Antriebsmotor des Fahrzeugs steht, so daß die An­ triebswelle 46 zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Die An­ triebswelle 46 ist durch ein erstes Radiallager 48 in der Öffnung des Halsteils 12a und durch ein zweites Radiallager 50 drehbar gelagert, welches in einem zentralen Kanal ange­ ordnet ist, der in dem Zylinderblock 10 ausgebildet ist. Eine Dreh-Dichtungseinheit 52 ist in der Öffnung des Halsteils 12a angeordnet, um die Taumelscheibenkammer 24 nach außen abzu­ dichten.

Auf der Antriebswelle 46 ist eine Antriebsplatte 54 drehfest montiert. Zwischen der Antriebsplatte 54 und der Innenwand des vorderen Gehäuses 12 ist ein Drucklager 56 angeordnet. Eine Buchse 58 sitzt gleitverschieblich auf der Antriebswelle 46 und weist zwei davon abstehende, einander diametral gegen­ überliegende Zapfen 60 auf. In Fig. 1 ist nur einer der Zapfen 60 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Eine Taumelscheibe 62 wird durch die beiden Zapfen 60 schwenkbar gehaltert. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Taumelscheibe 62 ring­ förmige ausgebildet und besitzt eine Mittelöffnung, welche von der Antriebswelle 46 durchgriffen wird. Die Antriebs­ platte 54 ist mit einer Verlängerung 54a versehen, in der ein länglicher Führungsschlitz 54b ausgebildet ist. Die Taumel­ scheibe 62 ist mit einem einstückig angeformten Bügel 62a versehen, der von ihr absteht und einen Führungszapfen 62b trägt, der von dem Führungsschlitz 54b aufgenommen wird, so daß die Taumelscheibe 62 gemeinsam mit der Antriebsplatte 54 zu einer Drehbewegung antreibbar und dabei um die Zapfen 60 schwenkbar ist. Eine Taumelplatte 64 sitzt gleitverschieblich auf einer hohlen Nabe 66, welche axial von der Taumelscheibe 62 absteht und einstückig mit dieser ausgebildet ist, wobei zwischen der Taumelscheibe 62 und der Taumelplatte 64 ein Drucklager 68 angeordnet ist.

Die Buchse 58 ist mittels einer die Antriebswelle 46 umgeben­ den, als Druckfeder dienenden Schraubenfeder 70 ständig gegen die Antriebsplatte 54 vorgespannt, wobei die Feder 70 zwi­ schen der Buchse 58 und einem Ring 72 eingespannt ist, der sicher an der Antriebswelle 40 befestigt ist. Die Buchse 58 wird also federnd gegen die Antriebsplatte 54 vorgespannt.

Zum Antreiben der Kolben 22 in den Zylinderbohrungen 20A bis 20F zu einer Hin- und Herbewegung steht die Taumelplatte 64 mit den Kolben 22 über sechs Verbindungsstangen 74 in An­ triebsverbindung, welche an ihren Enden kugelförmige Schuhe 74a, 74b aufweisen, die von kugelförmigen Vertiefungen in der Taumelplatte 64 bzw. in den zugeordneten Kolben 22 aufgenom­ men werden. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich beim An­ trieb der Taumelscheibe 62 zu einer Drehbewegung durch die Antriebswelle 46 eine Taumelbewegung der Taumelplatte, so daß die einzelnen Kolben 22 in ihren zugeordneten Zylinderboh­ rungen 20A bis 20F zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden. Die Taumelscheibenkammer 24 kann in Verbindung mit der Ansaugkammer 26 und/oder der Auslaßkammer stehen, und zwar über geeignete Steuerventile (nicht gezeigt), mit deren Hilfe der Druck in der Taumelscheibenkammer 24 variabel ist, wodurch der Hub für die Kolben 22 einstellbar ist.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist gemäß der Erfindung in einer zylindrischen Kammer 78, die durch einen Teil des zentralen Kanals des Zylinderblockes 10 gebildet wird, ein Drehventil 76 gleitbeweglich angeordnet. Das Drehventil 76 ist drehfest mit dem inneren Ende der Antriebswelle 46 verbunden. Zu die­ sem Zweck ist das Drehventil 76, wie Fig. 1 zeigt, mit einer zentralen Öffnung 80 versehen, die beispielsweise einen quadratischen Querschnitt hat, während die Antriebswelle 46 mit einem zapfenförmigen Element 82 versehen ist, das über das innere Ende der Antriebswelle 46 vorsteht und in die zentrale Öffnung 80 paßt. Auf diese Weise wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Drehventil 76 und der Antriebswelle 46 geschaffen. Dabei zeigt Fig. 1 für das Drehventil 76 ein Drucklager 84, welches in einer zentralen Aussparung in der ringförmigen Wand 14a des hinteren Gehäuses 14 angeordnet ist.

Das Drehventil 76 ist ferner mit einer zentralen Bohrung 86 versehen, die sich in Richtung auf die Ansaugkammer 26 öffnet und mit dieser über einen zentralen Durchlaß des Drucklagers 84 in Verbindung steht. Wie am besten aus Fig. 2 deutlich wird, ist in dem Drehventil 76 ein Ansaugkanal in Form einer sektorförmigen Nut 88 ausgebildet, die mit der zentralen Bohrung 86 in Verbindung steht. Die sektorförmige Nut 88 steht also über die zentrale Bohrung 86 mit der Ansaugkammer 26 in Verbindung. Das Drehventil 76 ist ferner mit einem ge­ schlossenen, ringförmigen, nutartigen Kanal 90 versehen, wel­ cher in seiner zylindrischen Mantelfläche ausgebildet und in der Nähe seines inneren Endes angeordnet ist. Wie am besten aus Fig. 3 deutlich wird, wo eine Abwicklung der Mantelfläche des Drehventils dargestellt ist, umfaßt der ringförmige, nut­ artige Kanal 90 einen davon abstehenden bzw. abzweigenden Nutbereich 92, der sich zu der sektorförmigen Nut 88 öffnet.

Wie am besten aus Fig. 2 deutlich wird, ist der Zylinderblock 10 mit sechs darin ausgebildeten radialen Kanälen 94A, 94B, 94C, 94D, 94E und 94F versehen, von denen jeder jeweils von einer der Kompressionskammern 32A bis 32F zu der zylindri­ schen Kammer 78 des Zylinderblockes 10 führt. In Fig. 3 ist zusätzlich eine Abwicklung der Innenwand der zylindrischen Kammer 78 gezeigt, um die gegenseitige Lage der Elemente des Drehventils 76 und der radialen Kanäle 94A bis 94F des Zylin­ derblockes 10 zu verdeutlichen.

Wenn das Drehventil 76 durch die Antriebswelle 46 in der in Fig. 2 und 3 durch einen Pfeil R angedeuteten Richtung ge­ dreht wird, gelangen die radialen Kanäle 94A bis 94F nachein­ ander über die zentrale Bohrung 86 und die sektorförmige Nut 88 in Verbindung mit der Ansaugkammer 26. Während der Drehung der Antriebswelle 46 werden außerdem die Kolben 22 in den Zylinderbohrungen 20A bis 20F zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben, so daß in jeder der Zylinderbohrungen 20A bis 20F alternierend Saug- und Kompressionshübe ausgeführt wer­ den. Während des Saughubes, d. h. während der Bewegung des betreffenden Kolbens 22 von seinem oberen Totpunkt in Rich­ tung auf seinen unteren Totpunkt, wird das Kältemittel von der Ansaugkammer über die zentrale Bohrung 86, die sektorför­ mige Nut 88 und die entsprechenden radialen Kanäle 94A bis 94F in die betreffenden Kompressionskammern 32A bis 32F ge­ saugt. Während des Kompressionshubs, d. h. während der Bewe­ gung des betreffenden Kolbens 22 von seinem unteren Totpunkt in Richtung auf seinen oberen Totpunkt, wird das Kältemittel in den betreffenden Kompressionskammern 32A bis 32F kompri­ miert und dann aus diesen über das betreffende Zungenventil 42 in die Auslaßkammer 28 ausgestoßen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Situation findet in den Kompres­ sionskammern 32D, 32E und 32F gerade ein Saughub statt. Ins­ besondere steht der Saughub bei der Kompressionskammer 32D in der betrachteten Situation unmittelbar vor seinem Ende. Bei der Kompressionskammer 32E läuft gerade die mittlere Phase eines Saughubs ab, und bei der Kompressionskammer 32 hat der Saughub gerade begonnen. Außerdem läuft gemäß Fig. 3 in den Kompressionskammern 32A, 32B und 32C jeweils gerade ein Kom­ pressionshub ab. Im einzelnen steht der Kompressionshub für die Kompressionskammer 32A unmittelbar vor seinem Ende; für die Kompressionskammer 32B ist etwa die Mitte des Kompres­ sionshubes erreicht, und für die Kompressionskammer 32 hat der Kompressionshub gerade begonnen. In dieser Situation er­ gibt sich an den Öffnungen der radialen Kanäle 94A und 94B der Kompressionskammern 32A und 32B ein Leckstrom des kompri­ mierten Kältemittels, da der Kältemitteldruck in diesen Kom­ pressionskammern aufgrund des Kompressionshubes ansteigt. Das Leckgas strömt in den Spalt zwischen der Mantelfläche des Drehventils 76 und der Innenwand der zylindrischen Kammer 78. Aufgrund des Vorhandenseins des ringförmigen, nutartigen Kanals 90 in der zylindrischen Mantelfläche des Drehventils 76 kann jedoch verhindert werden, daß der Leckstrom des Kältemittels zu der Taumelscheibenkammer 24 fließt. Derjenige Teil des Leckstroms des Kältemittels, der sich in Richtung auf die Taumelscheibenkammer 24 bewegt, wird nämlich von dem nutförmigen Kanal 90 aufgefangen und daraus über den abzwei­ genden Nutbereich 92 zu der sektorförmigen Nut 88 geleitet. Während des Betriebes des Kompressors erfolgt folglich kein unkontrollierter Druckanstieg in der Taumelscheibenkammer, so daß eine korrekte Einstellung einer gewünschten Hublänge für die Kolben durchgeführt werden kann.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die vor­ liegende Erfindung vorzugsweise bei Axialkolbenkompressoren mit mehreren Kolben realisiert wird, wie sie beispielsweise in der US-PS 5 232 349 offenbart sind sowie in den damit zu­ sammenhängenden US-Patentanmeldungen 131 449, 132 116, 131 452 und 131 453.

Fig. 4 zeigt eine Modifikation des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiels. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 erstreckt sich der nutförmige Kanal 90′ nicht voll­ ständig rund um die Mantelfläche des Drehventils 76. Der nut­ förmige Kanal 90′ reicht vielmehr von einem Ende einer läng­ lichen Öffnung der sektorförmigen Nut 88 bis zum anderen Ende derselben, wobei jedoch die Enden des nutförmigen Kanals 90′ mit der sektorförmigen Nut 88 über Nutbereiche 92′ in der Mantelfläche des Drehventils 76 in Verbindung stehen, die von den Enden der länglichen Öffnung der sektorförmigen Nut 88 ausgehen. Aufgrund dieser Ausgestaltung wirkt der nutförmige Kanal 90′ mit der sektorförmigen Nut 88 und den Nutbereichen 92′ derart zusammen, daß rund um die Mantelfläche des Dreh­ ventils 76 wieder ein Kanal in Form einer ringförmigen, ge­ schlossenen Schleife gebildet wird. Der Leckstrom des kompri­ mierten Kältemittels, der aus den Kompressionskammern, in denen gerade ein Kompressionshub stattfindet, über die radia­ len Kanäle in den Spalt zwischen der Mantelfläche des Dreh­ ventils 76 und der Innenfläche der zylindrischen Kammer 78 gelangt, kann also am Erreichen der Taumelscheibenkammer 24 gehindert werden, da eine geschlossene Schleife vorhanden ist, die durch den nutförmigen Kanal 90′, die sektorförmige Nut 88 und die Nutbereiche 92′ gebildet wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele wird für den Fachmann deutlich, daß, ausgehend von diesen Ausführungsbeispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen bestehen, ohne daß dabei der Grundgedanke der Erfindung verlassen werden müßte.

Claims (4)

1. Axialkolbenkompressor mit mehreren Kolben,
mit einer Antriebswelle,
mit einem mit Zylinderbohrungen versehenen Zylinder­ block, der die Antriebswelle umgibt, in dem eine zen­ trale zylindrische Kammer ausgebildet ist und in dem radiale Kanäle ausgebildet sind, von denen jeder jeweils eine der Zylinderbohrungen mit der zylindrischen Kammer verbindet,
mit jeweils einem gleitverschieblichen Kolben in jeder der Zylinderbohrungen,
mit einem Gehäuseelement, welches mit dem Zylinderblock verbunden ist und zusammen mit dem Zylinderblock eine Taumelscheibenkammer definiert,
mit Umwandlungseinrichtungen, die in der Taumelscheiben­ kammer angeordnet sind, um eine Drehbewegung der An­ triebswelle in eine Hin- und Herbewegung der Kolben in den einzelnen Zylinderbohrungen umzuwandeln, derart, daß darin alternierend Saug- und Kompressionshübe ausgeführt werden, und
mit einem Drehventil, welches drehbar und gleitver­ schieblich von der zentralen zylindrischen Kammer des Zylinderblockes aufgenommen wird, um mit den radialen Kanälen des Zylinderblockes in der Weise zusammenzu­ wirken, daß nacheinander ein zu komprimierendes Fluid denjenigen Zylinderbohrungen zugeführt wird, in denen ein Saughub stattfindet, und zwar über die betreffenden radialen Kanäle, und daß ferner die radialen Kanäle zu den Zylinderbohrungen, in denen ein Kompressionshub stattfindet, nacheinander geschlossen werden, wobei ein Leckstrom des komprimierten Fluids, welcher aus Öffnun­ gen der radialen Kanäle derjenigen Zylinderbohrungen, in denen ein Kompressionshub stattfindet, in einen Zwi­ schenraum zwischen der Mantelfläche des Drehventils und der Innenfläche der zentralen zylindrischen Kammer des Zylinderblocks austritt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil (76) in seiner Mantelfläche nutförmige Kanaleinrichtungen (90, 92; 90′, 92′, 88) in Form einer geschlossenen Schleife aufweist, um den Leckstrom des komprimierten Fluids auf­ zunehmen und dessen Abfließen in die Taumelscheiben­ kammer (24) zu verhindern.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehventil (76) eine darin vorgesehene sektorförmige Nut (88) aufweist, der das zu komprimierende Fluid zu­ führbar ist, daß die sektorförmige Nut (88) derart ange­ ordnet ist, daß sie nacheinander in Verbindung mit den radialen Kanälen (94A bis 94F) zu denjenigen Zylinder­ bohrungen (20A bis 20F) steht, in denen gerade ein Saug­ hub stattfindet, und daß die nutförmigen Kanaleinrich­ tungen (90, 92; 90′, 92′, 88) in einer Zone der Mantel­ fläche des Drehventils (76) vorgesehen sind, die zwi­ schen der Taumelscheibenkammer (24) und der sektorför­ migen Nut (88) liegt.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nutförmigen Kanaleinrichtungen (90) eine geschlos­ sene Schleife rund um die Mantelfläche des Drehventils (76) umfassen, die mit der sektorförmigen Nut (88) über einen Nutbereich (92) in Verbindung steht, der in der Mantelfläche des Drehventils ausgebildet ist und sich zwischen der sektorförmigen Nut (88) und den eine ge­ schlossene Schleife bildenden Kanaleinrichtungen (90) erstreckt.

4. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nutförmigen Kanaleinrichtungen (90′, 92′) mit der sektorförmigen Nut (88) zusammenwirken, um eine ge­ schlossene Schleife rings um die Mantelfläche des Dreh­ ventils (76) zu bilden.