DE69303975T2 - Schiefscheibenkühlverdichter - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schiefscheibenkühlverdichter bzw. einen Taumelscheiben-Kältemittelkompressor, welcher umfaßt:
• eine Zylinderblockanordnung, die mit mehreren axialen Zylinderbohrungen versehen ist, die rund um eine Achse der Zylinderblockanordnung mit einem Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Zylinderbohrungen angeordnet sind, sowie eine Taumelscheibenkammer, die im wesentlichen im mittleren Teil der Zylinderblockanordnung definiert ist;
• ein vorderes und ein hinteres Gehäuse, die fest mit dem vorderen bzw. dem hinteren Ende der Zylinderblockanordnung verbunden sind;
• mehrere zu einer Hin- und Herbewegung antreibbare Kolben, die gleitverschieblich in die einzelnen Zylinderbohrungen eingepaßt sind;
• eine axiale Antriebswelle, die in der Zylinderblockanordnung drehbar gelagert ist, um eine darauf ausgeübte externe Antriebskraft zu empfangen;
• eine Taumeischeibe, die drehfest auf der Antriebswelle montiert ist, so daß sie sich in der Taumelscheibenkammer zusammen mit der Antriebswelle dreht, wobei die Taumelscheibe in Wirkverbindung mit den zu einer Hin- und Herbewegung antreibbaren Kolben steht und diese bei ihrer Drehung zu einer Hin- und Herbewegung antreibt;
• eine in der Zylinderblockanordnung vorgesehene Gaseinlaßeinrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kältemittels vor der Kompression desselben von der Außenseite des Kompressors in die Taumelscheibenkammer der Zylinderblockanordnung;
• Einlaß- und Auslaßventileinrichtungen, wobei die Einlaßventileinrichtungen mit mindestens einem darin ausgebildeten Gaskanal versehen sind und in der Lage sind, einen Fluidpfad zu erzeugen, mit dessen Hilfe das gasförmige Kältemittel vor seiner Kompression aus der Taumelscheibenkammer zu jeder der Zylinderbohrungen verteilbar ist, und zwar nur während des Saughubs der einzelnen Kolben in den einzelnen Zylinderbohrungen, wobei die Ventileinrichtungen ferner mit Einrichtungen zum Blockieren des Fluidpfades während des Kompressionshubs jedes der Kolben in jeder der Zylinderbohrungen der Zylinderblockanordnung versehen sind.
• Ein Kompressor dieser Art ist in der US-PS 4,781,539 offenbart. Dieses Dokument zeigt einen typischen Taumelscheiben- Kältemittelkompressor mit doppelt-wirkenden Kolben und einem Zylinderblock, in dem mehrere axiale Zylinderbohrungen ausgebildet sind, um in diesen eine Hin- und Herbewegung der doppelt-wirkenden Kolben zu ermöglichen, die dadurch ein Ansaugen und eine Kompression des gasförmigen Kältemittels und ein Ausstoßen des komprimierten gasförmigen Kältemittels bewirken. Der Zylinderblock ist ferner mit einer darin ausgebilde ten Taumelscheibenkammer versehen, um es zu ermöglichen, daß sich eine auf der Antriebswelle montierte Taumelscheibe zu sammen mit der Antriebswelle dreht. Weiterhin sind ein vorderes und ein hinteres Gehäuse fest mit dem vorderen bzw. dem hinteren Ende des Zylinderblockes verbunden, und zwar über Ventilplatten, die mit Einlaß- und Auslaßventileinrichtungen versehen sind, welche flexible Ventilelemente umfassen.
• Ein anderer typischer Taumelscheiben-Kältemittelkompressor, der ähnlich wie der Kompressor gemäß US-ps 4,781,539 ausgebildet ist, ist in Fig. 4 und 5 gezeigt. Gemäß Fig. 4 und 5 umfaßt der Taumelscheiben-Kältemittelkompressor einen vorderen und einen hinteren Zylinderblock 33a bzw. 33b, die unter Verwendung mehrerer Schraubbolzen 35 zusammengebaut sind, sowie eine axiale Antriebswelle 34, die von den Zylinderblöcken 33a und 33b über Drehlager 41 drehbar gelagert ist. Die axial zusammengebauten Zylinderblöcke 33a und 33b sind mit mehreren Paaren von axial fluchtenden Zylinderbohrungen 42a und 42b versehen, von denen doppelt wirkende Kolben 36 gleitverschieblich aufgenommen werden, sowie mit einer Taumelscheibenkammer 48 zur Aufnahme einer Taumelscheibe 37. Die betreffenden Paare von Zylinderbohrungen 42a und 42b sind in gleichen Winkelabständen rund um die Achse der Antriebswelle 34 angeordnet, wie dies am besten in Fig. 5 dargestellt ist.
• Der Antriebswelle 34 ist die oben erwähnte Taumelscheibe 37 zugeordnet, die fest auf dieser Welle gehaltert ist, so daß sie sich gemeinsam mit der Antriebswelle drehen kann. Die Taumelscheibe 37 ist in axialer Richtung durch ein Paar von Drucklagern 40 abgestützt, die zwischen inneren Schultern des vorderen und des hinteren Zylinderblockes 33a, 33b und der Taumelscheibe 37 selbst angeordnet sind. Jede Druckkraft, die in axialer Richtung auf die Taumelscheibe 37 und die Antriebswelle 34 einwirkt, während das gasförmige Kältemittel komprimiert wird, wird also von den Drucklagern 40 aufgefangen, und die Antriebswelle 34 und die Taumelscheibe 37 können sich somit gleichmäßig drehen.
• Jeder der doppelt-wirkenden Kolben 36 ist in seinem mittleren Teil mit einer darin vorgesehenen Aussparung 38 versehen, die sich bezüglich der Achse der Antriebswelle 34 radial nach innen öffnet, derart, daß sie der Taumelscheibe bei ihrer Drehung ein Hindurchlaufen durch jeden der Kolben 36 ermöglicht.
• In der Aussparung 38 jedes der doppelt-wirkenden Kolben 36 ist ein Paar von halbkugelförmigen Schuhen 39 angeordnet, über die die Taumelscheibe 37 und die doppelt-wirkenden Kolben 36 in Eingriff miteinander stehen, um aus der Drehbewegung der Taumelscheibe eine gleichmäßige Hin- und Herbewegung der doppelt-wirkenden Kolben 36 zu erzeugen. Somit führt bei einer vollständigen Umdrehung der Antriebswelle 34 und der Taumelscheibe 37 jeder der doppelt-wirkenden Kolben 36 einen kompletten Hub seiner Hin- und Herbewegung aus, um dadurch ein Ansaugen, eine Kompression und ein Ausstoßen des gasförmigen Kältemittels zu bewirken.
• Ein vorderes Gehäuse 44 und ein hinteres Gehäuse 45 sind an den Enden der in axialer Richtung zusammengebauten Zylinderblöcke 33a, 33b über eine vordere bzw. eine hintere Ventilplatte 43a, 43b dichtend befestigt und in ihrem Inneren mit einer vorderen und einer hinteren Ansaugkammer 46a, 46b bzw. einer vorderen und einer hinteren Auslaßkammer 47a, 47b versehen. Die Ansaugkammern 46a und 46b des vorderen und des hinteren Gehäuses 44, 45 stehen mit der Taumelscheibenkammer 48 über Kanäle 51a, 51b in Verbindung, die in dem vorderen und dem hinteren Zylinderblock 33a, 33b ausgebildet sind. Somit wird das gasförmige Kältemittel vor seiner Kompression, wenn es aus einem externen Klimasysystem zurückkehrt, von der Taumelscheibenkammer 48 aufgenommen und dann über die Kanäle 51a und 51b zu den Ansaugkammern 46a und 46b weiterbefördert. Das in die Ansaugkammern 46a und 46b eintretende gasförmige Kältemittel wird ferner über Ansaugöffnungen 49a und 49b, die in der vorderen bzw. der hinteren Ventilplatte 43a bzw. 43b ausgebildet sind, in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung der doppelt-wirkenden Kolben 36 in die betreffenden Zylinderbohrungen 42a bzw. 42b gesaugt.
• Das gasförmige Kältemittel wird in den betreffenden Zylinderbohrungen 42a und 42b durch die doppelt-wirkenden Kolben 36 komprimiert, und das komprimierte gasförmige Kältemittel wird aus den betreffenden Zylinderbohrungen 42a und 42 b durch Auslaßöffnungen 50a und 50b in der vorderen bzw. der hinteren Ventilplatte 43a bzw. 43b zu den Auslaßkammern 47a und 47b des vorderen bzw. des hinteren Gehäuses 44 bzw. 45 ausgestoßen. Das komprimierte gasförmige Kältemittel wird dann aus den Auslaßkammern 47a und 47b an das Klimasystem geliefert.
• Wenn man den internen Aufbau des vorstehend beschriebenen konventionellen Taumelscheiben-Kältemittelkompressors betrachtet, erkennt man jedoch, daß der interne Weg für das gasförmige Kältemittel, welcher sich von dem Gaseinlaß des Kompressors zu jeder der Zylinderbohrungen 42a bzw. 42b erstreckt, sehr lang ist, was zu einem Druckverlust in dem gasförmigen Kältemittel führt, und folglich wird der Kompressions-Wirkungsgrad des Taumelscheiben-Kältemittelkompressors abgesenkt, während es schwer gemacht wird, die Gesamtgröße des Kompressorgrundkörpers zu verringern.
• Da sowohl das vordere als auch das hintere Gehäuse 44 bzw. 45 jeweils mit einer Ansaugkammer und einer Auslaßkammer 46a, 47a und 46b, 47b versehen sind, ist es in beiden Gehäusen schwierig, für die Anordnung von reibungsarmen, lasttragenden Lagern für die Antriebswelle 34 ausreichend Platz zu finden, ohne eine Verlängerung der Gehäuse vorzusehen. Die reibungsarmen Lager und die Drucklager 40 und 41 müssen daher in den zusammengebauten Zylinderblöcken 33a und 33b vorgesehen werden. Die zusammengebauten Zylinderblöcke sind jedoch selbst nur mit einer begrenzten Platzmenge versehen, um darin reibungsarme Lager und Drucklager einzubauen. Folglich werden zwei unterschiedliche Arten von Lagern, nämlich ein Paar von reibungsarmen Drehlagern 41 und ein weiteres Paar von Drucklagern 40, individuell innerhalb des begrenzten Platzangebotes innerhalb der zusammengebauten Zylidnerblöcke 33a und 33b angeordnet, um die Antriebswelle 34 und die Taumelscheibe 37 abzustützen Folglich kann weder der Abstand zwischen den beiden Drucklagern 40 noch derjenige zwischen den beiden Drehlagern 41 lang genug sein, um die Antriebswelle 34 und die Taumelscheibe 37 über einen weiten Bereich von Drehzahlen der Antriebswelle 34 und der Taumelscheibe 37 stabil abzustützen. Infolge dessen besteht bei der Antriebswelle 34 und der Taumelscheibe 37 die Gefahr, daß diese vibrieren, wenn der Kompressor einer hohen Belastung ausgesetzt wird. Dies führt zu einer Reduzierung der Zuverlässigkeit des Taumelscheiben-Kältemittelkompressors.
Zusammenfassung der Erfindung
• Daher besteht ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Taumelscheiben-Kältemittelkompressor anzugeben, der einen solchen internen Aufbau besitzt, daß sich die Möglichkeit ergibt, die Länge des Ansaugweges für das gasförmige Kältemittel von dem Gaseinlaß zu den einzelnen Zylinderbohrungen zu verkürzen und damit den Druckverlust während der Ansaugphase für das gasförmige Kältemittel zu reduzieren.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Taumelscheiben-Kältemittelkompressor anzugeben, der intern konstruktiv derart ausgebildet ist, daß er in der Lage ist, rotierende Elemente, wie zum Beispiel eine Antriebswelle und eine Taumelscheibe, über einen weiten Betriebsbereich von einem Betrieb mit geringer Last bis zu einem Betrieb mit hoher Last stabil abzustützen, um auf diese Weise einen zuverlässigen Betrieb des Kompressors sicherzustellen.
• Die oben angegebenen Ziele werden mit Hilfe eines Kompressors der eingangs angegebenen Art gelöst, welcher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ventileinrichtungen eine Kombination eines auf der Antriebswelle montierten einlaßseitigen Drehventils, welches mit der Antriebswelle zu einer gemeinsamen Drehbewegung antreibbar ist, mit auslaßseitigen Zungenventilen umfassen, die in dem vorderen und dem hinteren Gehäuse vorgesehen sind.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Zylinderblockeinrichtungen in ihrer Mitte mit einer hohlzylindrischen Wand versehen, die eine zentrale Bohrung definiert, in der die Antriebswelle montiert ist, wobei die hohlzylindrische Wand mit mehreren Ansaugöffnungen versehen ist, die angrenzend an die mehreren Zylinderbohrungen vorgesehen sind, wobei die Ansaugöffnungen während der gemeinsamen Drehung der Drehventileinrichtungen und der Antriebswelle mit dem Gaskanal der Drehventileinrichtungen fluchten.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel umfassen die Drehventileinrichtungen vorzugsweise ein hohlzylindrisches Element, welches einen äußeren zylindrischen Umfangsteil und einen in Umfangsrichtung verlaufenden Aussparungsteil aufweist, wobei die Drehventileinrichtungen gleitverschieblich in die zentrale Bohrung der Zylinderblockeinrichtungen eingepaßt sind, wobei der äußere bzw. der äußerste zylindrische Umfangsteil der Drehventileinrichtungen die Sperreinrichtungen bildet und wobei der in Umfangsrichtung verlaufende Aussparungsteil den Gaskanal der Drehventileinrichtungen bildet.
• Bezüglich dieses letzteren bevorzugten Ausführungsbeispiels, d.h. der speziellen Ausbildung der Drehventileinrichtungen, ist zu beachten, daß die US-PS 2,671,606 bereits einen speziellen Typ von Kompressor für Luft und andere gasförmige Fluide offenbart, bei dem ein hohles Drehventilelement eine Ansaug- und eine Auslaßkammer definiert, die sich zu axial entgegengesetzten Enden des Ventilelements öffnen.
• Die Antriebswelle des Kompressors erstreckt sich in axialer Richtung durch einen zentralen Teil der Zylinderblockeinrichtungen und wird von Lagereinrichtungen drehbar abgestützt, die in der Lage sind, sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufzunehmen, die auf die Antriebswelle und die Taumelscheibe wirken, wobei die Lagereinrichtungen in den Gehäuseeinrichtungen angeordnet sind.
• Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben-Kältemittelkompressor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
• Fig. 3A eine Seitenansicht eines in den Kompressor gemäß Fig. 1 eingebauten Drehventils;
• Fig. 3B einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 3A;
• Fig. 3C eine perspektivische Ansicht des Drehventils gemäß Fig. 3A und 3B;
• Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben-Kältemittelkompressor gemäß dem Stande der Technik; und
• Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeisspiels
• Gemäß Fig. 1 ist ein Taumelscheiben-Kältemittelkompressor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer im wesentlichen zylindrischen Zylinderblockanordnung versehen, die einen vorderen und einen hinteren Zylinderblock 1 bzw. 2 aufweist, wobei sich eine Antriebswelle 4 durch die Zylinderblöcke hindurch erstreckt, um in einem axial mittleren Teil der Zylinderblockanordnung eine Taumelscheibe 3 zu haltern.
• Ein vorderes Gehäuse 5 ist über eine Ventilplatte 20a fest mit einem vorderen Ende des vorderen Zylinderblockes 1 verbunden, und ein hinteres Gehäuse 6 ist über eine hintere Ventilplatte 20b fest mit einem hinteren Ende des hinteren Zylinderblockes 2 verbunden. Der vordere und der hintere Zylinderblock 1 und 2, das vordere und das hintere Gehäuse 5 und 6 und die vordere und die hintere Ventilplatte 20a und 20b sind dabei mittels Schraubbolzen 7 und 8 in axialer Richtung luftdicht zusammengebaut.
• Die Zylinderblockanordnung mit dem vorderen und dem hinteren Zylinderblock 1 und 2 ist mit mehreren Paaren von vorderen und hinteren, axial fluchtenden Zylinderbohrungen 14a und 14b versehen. Bei der dargestellten Zylinderblockanordnung sind fünf Paare von Zylinderbohrungen 14a und 14b im wesentlichen in gleichen Winkelabständen rund um die Achse der Antriebswelle 4 angeordnet. Die Anzahl der Paare von Zylinderblöcken (richtig: Zylinderbohrungen!) 14a und 14b kann jedoch nach Bedarf geändert werden. In den betreffenden Paaren von Zylinderbohrungen 14a und 14b werden doppelt wirkenden Kolben 11 gleitverschieblich angeordnet, um ein Ansaugen, eine Kompression und ein Ausstoßen des gasförmigen Kältemittels zu bewirken.
• Die Zylinderblockanordnung ist in einem axial mittleren Teil derselben ferner mit einer geschlossenen Taumelscheibenkammer 19 versehen, um in dieser die Taumelscheibe aufzunehmen, die sich gemeinsam mit der Antriebswelle 4 dreht. Die Taumelscheibenkammer 19 kann fluidmäßig mit einer externen Hilfseinheit (nicht gezeigt) über eine Gaseinlaßöffnung 26 verbunden werden, und daher fließt das zu komprimierende gasförmige Kältemittel über die Hilfseinheit und die Gaseinlaßöffnung 26 in die Taumelscheibenkammer 19.
• Die doppelt-wirkenden Kolben 11 stehen mit der Taumelscheibe 3 über halbkugelförmige Schuhe 13 in Eingriff und werden in Abhängigkeit von einer Drehung der Taumelscheibe 3 und der Antriebswelle 4 zu einer Hin- und Herbewegung in den axial fluchtenden Zylinderbohrungen 14a und 14b angetrieben. Die halbkugelförmigen Schuhe 13 sind gleitbeweglich in Bohrungen 12a und 12b mit sphärischer Fassung montiert, die in radialen Vertiefungen 12 der betreffenden doppelt-wirkenden Kolben 11 ausgebildet sind.
• Das vordere und das hintere Gehäuse 5 und 6 sind mit einer vorderen bzw. einer hinteren Auslaßkammer 22a bzw. 22b versehen. Die vordere Auslaßkammer 22a ist mit sämtlichen vorderen Zylinderbohrungen 40a verbindbar, um komprimiertes gasförmiges Kältemittel aufzunehmen, wenn die vorderen Auslaßöffnungen 21a durch die vorderen Ventile 23ageöffnet werden, und die hintere Auslaßkammer 22b kann mit sämtlichen hinteren Zylinderbohrungen 14b kommunizieren, um komprimiertes gasförmiges Kältemittel aufzunehmen, wenn die hinteren Auslaßöffnungen 21b durch die hinteren Auslaßventile 23b geöffnet werden. Die vorderen und die hinteren Auslaßventile 23a und 23b sind vorzugsweise als Zungenventile aus elastischem Material hergestellt; beispielsweise kann eine dünne Metallplatte jeweils die Funktion eines Rückschlagventils haben, welches ein umgekehrtes Strömen des komprimierten gasförmigen Kältemittels aus den Auslaßkammern 22a und 22b zu den vorderen bzw. den hinteren Zylinderbohrungen 40a und 40b verhindert. Die Bewegung der zungenförmigen Auslaßventile 23a und 23b zum Öffnen der Auslaßöffnungen 21a und 21b ist durch einen vorderen bzw. einen hinteren Fänger 24a bzw. 24b begrenzt.
• Die Auslaßventile 23a und 23b werden geöffnet, wenn der in den Zylinderbohrungen 14a und 14b herrschende Druck aufgrund der Kompression des gasförmigen Kältemittels bis auf einen vorgegebenen Pegel ansteigt, und werden elastisch geschlossen, wenn sich die vordere und die hintere Zylinderbohrung 14a bzw. 14b in der Ansaugphase befinden, um gasförmiges Kältemittel in diese Bohrungen anzusaugen.
• Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 1 deutlich wird, sind weder das vordere Gehäuse 5 noch das hintere Gehäuse 6 des Taumelscheiben-Kältemittelkompressors gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Ansaugkammer zur Aufnahme des gasförmigen Kältemittels vor der Kompression desselben versehen.
• Weiterhin nehmen das vordere und das hintere Gehäuse 5 und 6 darin reibungsarme Lager und Drucklager 9a bzw. 9b auf, um die Antriebswelle 9 drehbar zu lagern. Im einzelnen bestehen die Lager 9a und 9b aus konventionellen Kegellagern, die in der Lage sind, sowohl eine radiale Last als auch eine (axiale) Druckbelastung aufzunehmen. Da die Lager 9a und 9b außerhalb des vorderen und des hinteren Zylinderblockes 5 und 6 angeordnet sind, ist der axiale Abstand zwischen den beiden Kegellagern 9a und 9b groß genug, um die Antriebswelle stabil zu lagern.
• Die Antriebswelle wird durch eine externe Antriebsquelle, d.h. einen Fahrzeugmotor, über eine Antriebsübertragungs-Einrichtung angetrieben. Die Antriebsenergie wird auf ein äußeres Ende der Antriebswelle 4 übertragen, welches sich in Fig. 1 am äußersten linken Ende befindet.
• Auf der Antriebswelle 4 sind zwei Drehventile 15 montiert und axial zu beiden Seiten der Taumelscheibe 3 angeordnet. Die beiden Drehventile 15, welche jeweils die Form eines zylindrischen Elements haben, wie dies am besten in Fig. 3C dargestellt ist, sind auf ihre Antriebswelle 4 passend aufgesetzt und mit der Taumelscheibe 3 über geeignete Verbindungseinrichtungen, wie zum Beispiel die in Fig. 1 gezeigten Keile 3a, einstückig verbunden. Die Drehventile 15 drehen sich daher gemeinsam mit der Antriebswelle 4 und der Taumelscheibe 3. Das Drehventil 15 auf der Vorderseite (das linke Ventil) ist vorgesehen, um das Ansaugen des gasförmigen Kältemittels in jede der vorderen zylinderbohrungen 14a in Verbindung mit der Hin- und Herbewegung der doppelt-wirkenden Kolben 11 zu steuern, und das hintere Ventil 15 ist vorgesehen, um das Ansaugen des gasförmigen Kältemittels aus der Taumelscheibenkammer 19 in jede der hinteren Zylinderbohrungen 14b in Verbindung mit der Hin- und Herbewegung der doppelt-wirkenden Kolben 11 zu steuern. Das Paar von Drehventilelementen 15 steuert also die richtige Verteilung des gasförmigen Kältemittels von der Taumelscheibenkammer 19 zu den einzelnen vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 14a und 14b zeitlich in vorgegebener Weise synchron zur Ansaugphase der betreffenden Zylinderbohrungen 14a und 14b.
• Um während der Drehbewegung des Paares von Drehventilen 15 eine derartige geeignete Verteilung des gasförmigen Kältemittels von der Taumelscheibenkammer 19 auf die vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 19a und 19b zu erreichen, ist jedes der Drehventile 15 mit einem nachstehend noch zu beschreibenden Ansaugkanal 17 in Form eines Ausschnitts versehen, welcher an der äußeren Oberfläche des zylindrischen Drehventils 15 vorgesehen ist. Der vordere und der hintere Zylinderblock 1 und 2 sind ferner mit mehreren bohrungsartigen Ansaugöffnungen 16 versehen, die darin derart ausgebildet sind, daß sie sich zu den betreffenden vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 14a und 14b öffnen (vgl. Fig. 1 und 2). Während der Drehung der Drehventile 15 wird also dann, wenn die Ansaugkanäle 17 des vorderen und des hinteren Drehventils 15 fluchtend zu den betreffenden Ansaugöffnungen 16 der Zylinderblöcke 1 und 2 ausgerichtet werden, zwischen der Taumelscheibenkammer 19 und den vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 14a und 14b eine Fluidverbindung hergestellt, so daß das gasförmige Kältemittel von der Taumelsaheibenkammer 19 in die zylinderbohrungen 14a und 14b fließen kann.
• An dieser Stelle ist zu beachten, daß jeder der doppelt-wirkenden Kolben 11, die sich in einem entsprechenden Paar von axialen Zylinderbohrungen 14a und 14b hin- und herbewegen, am in radialer Richtung innersten Ende der Aussparung 12 mit einem Paar von abgeschrägten Bereichen 12c und 12d versehen ist. Die abgeschrägten Bereiche 12c und 12d sind in der Lage, dazu beizutragen, daß eine gleichmäßige Strömung des gasförmigen Kältemittels von der Taumelscheibenkammer 19 zu den Ansaugkanälen 19 der Drehventile 15 bewirkt wird. Die Schulter der Taumelscheibe kann mit geeigneten vertieften Bereichen 3b (Fig. 1) versehen sein, um einen gleichmäßigen Strom des gasförmigen Kältemittels von der Taumelscheibenkammer 19 zu den Ansaugkanälen 17 der Drehventile 15 zusätzlich zu fördern.
• Der Aufbau und die Arbeitsweise der oben angesprochenen Drehventile 15 werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3a bis 3c erläutert werden.
• Das Drehventil 15 in Form eines zylindrischen hohlen Elements mit einer axialen Bohrung 29 ist mit einem Ansaugkanal 17 in Form eines sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ausschnitts zwischen zwei axialen Kanten 31 und 32 versehen. Die Umfangswinkel des Ansaugkanals 17 sind jedoch nicht auf 180º beschränkt und können geändert werden, wenn dies unter dem Gesichtspunkt der Ausbildung des Kompressors erforderlich ist.
• Das Drehventil 15 ist ferner an seinem einen axialen Ende mit einem ringförmigen Rand bzw. Kragen 28 versehen. Der ringförmige Kragen 28 stützt sich an dem Zylinderblock 1 bzw. 2 ab, wenn das Drehventil 15 auf die Antriebswelle 4 aufgepaßt und mit dieser verkeilt ist, und folglich wird die axiale Position des Drehventils 15 auf der Antriebswelle 4 in einer solchen Weise bestimmt, daß ein Ende des Ansaugkanals 17 des Drehventils 15 angrenzend an mindestens eine der vorderen Zylinderbohrungen 14a bzw. der hinteren Zylinderbohrung 14b der Zylinderblöcke 1 bzw. 2 angeordnet ist.
• Das andere axiale Ende des Drehventils 15 ist derart an der Taumelscheibe 3 befestigt, daß ein offenes Ende des Ansaugkanals 17 des Drehventils 15 ständig mit der Taumelscheibenkammer 19 kommuniziert. Der äußerste Umfang bzw. die Mantelfläche 30 des Drehventils 15 ist vorzugsweise mit einer Schicht eines gleitfähigen Materials, wie zum Beispiel einem Kunstharz oder einem Polymermaterial, beschichtet.
• Wenn sich das Paar von auf der Antriebswelle 4 montierten Drehventilen 15 gemeinsam mit der Antriebswelle 4 und der Taumelscheibe 3 dreht, gelangen die Ansaugkanäle 17 der beiden Drehventile 15 nacheinander in fluchtende Ausrichtung bezüglich entsprechender Paare von vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 14a und 14b.
• In dieser Stufe führt im Verlauf einer vollständigen Umdrehung der Antriebswelle 4 und der Taumelscheibe 3 jeder der doppelt-wirkenden Kolben 11 in dem betreffenden Paar von vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 14a und 14b eine vollständige Hin- und Herbewegung aus, und somit erreicht der doppelt-wirkende Kolben 11 für das Paar von vorderen und hinteren Zylinderbohrungen 14a und 14b seinen Ansaug-, Kompressions- und Auslaßhub. Die Ansaugkanäle 17 der beiden passend auf die Antriebswelle 4 aufgesetzten Drehventile 15 müssen also in Umfangsrichtung derart angeordnet werden, daß die Saugkanäle 17, die sich zwischen den Kanten 31 und 32 erstrecken, kontinuierlich fluchtend bezüglich der Ansaugöffnung 16 des Zylinders 14a, 14b bzw. des Paares von Zylinderbohrungen 14a und 14b ausgerichtet sind, in denen die Ansaugphase stattfindet. Während jeder der doppelt-wirkenden Kolben 11 seinen Ansaughub ausführt, steht der Ansaugkanal 17 jedes der beiden Drehventile 15 in Verbindung mit jeder Zylinderbohrung des Paares von Zylinderbohrungen 14a und 14b, um auf diese Weise ein Fließen des gasförmigen Kältemittels aus der Taumelscheibenkammer 19 durch jeden Ansaugkanal 17 und jede Ansaugöffnung 16 hindurch in die Zylinderbohrungen 14a und 14b zu gestatten. Jedes der Drehventile 15 unterbricht die Verbindung zwischen jeder der Zylinderbohrungen 14a und 14b einerseits und der Taumelscheibenkammer 19 andererseits, wenn der betreffende doppelt-wirkende Kolben 11 seinen Kompressionshub ausführt. Der äußerste Umfang 30 bzw. die Mantelfläche jedes der Drehventile 15 schließt nämlich die Ansaugöffnung 16 jedes Paares von Zylinderbohrungen 14a und 14b, wie dies am besten in Fig. 3B dargestellt ist.
• Aus der vorstehenden Bechreibung wird deutlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Ansaugkammern für das gasförmige Kältemittel vor der Kompression desselben in den Gehäusen des Taumelscheiben-Kältemittelkompressors weggelassen werden. Da nämlich die Taumelscheibenkammer als Kältemittel-Aufnahmekammer wirken kann und da die Drehventile, die auf der Antriebswelle montiert sind, und sich gemeinsam mit dieser drehen, die Verteilung des gasförmigen Kältemittels von der Taumelscheibenkammer in die vorderen und die hinteren Zylinderbohrungen des Kompressors steuern, kann der Ansaugweg für das gasförmige Kältemittel im Inneren des Kompressorskörpers merklich verkürzt werden. Somit wird der Druckverlust beim Ansaugen des gasförmigen Kältemittels verringert, um auf diese Weise das Erhitzen des gasförmigen Kältemittels vor der Kompression zu verhindern, und außerdem kann der Kompressionswirkungsgrad des Kompressors erhöht werden.
• Ferner ist die Verwendung von Drehventilen geeignet, nicht nur zu einer Reduzierung des Druckverlustes im Vergleich zu konventionellen Zungenventilen beizutragen, sondern auch zu einem gleichmäßigen Ansaugen des gasförmigen Kältemittels. Folglich kann eine Reduzierung des Geräusches erreicht werden, welches durch die Ansaugbewegung der Zungenventile des konventionellen Taumelscheiben-Kältemittelkompressors erzeugt wurde.
• Da bei den Drehventilen ferner kein Brechen durch physikalische Ermüdung eintritt, was eine wichtige Ursache für das Brechen konventioneller Zungenventile darstellt, können die Drehventile eine Lebensdauer haben, die weit größer ist als diejenige des konventionellen Zungenventils.
• Weiterhin sind bei dem Taumelscheiben-Kältemittelkompressor gemäß der Erfindung zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle zwei Kegel(rollen)-Lager in dem vorderen bzw. dem hinteren Gehäuse angeordnet, die an dem vorderen bzw. an dem hinteren Ende der Zylinderblockanordnung befestigt sind. Die Kegellager sind in der Lage, die Druckkräfte aufzunehmen, die über die Taumelscheibe auf die Antriebswelle einwirken. Daher kann die Anzahl der Lager des Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem konventionellen Taumelscheibenkompressor, welcher sowohl ein Paar von reibungsarmen Radiallagern als auch ein Paar von Drucklagern verwendet, klein sein, und folglich wird der Zusammenbau des Taumelscheibenkompressors vereinfacht. Es ist somit möglich, die Herstellungskosten für den Taumelscheiben-Kältemittelkompressor zu verringern und die Betriebszuverlässigkeit des Kompressors zu erhöhen.
• Da die beiden Kegellager auf der Außenseite der Zylinderblockanordnung angeordnet sind, ist ferner der Abstand zwischen den beiden Lagern groß genug, um, wie gefordert, die Antriebswelle, wenn sie sich mit hoher Drehzahl dreht, stabil abzustützen Somit kann über eine lange Betriebszeit des Taumelscheibenkompressors ein ruhiger Betrieb des Kompressors gewährleistet werden.
• Es ist zu beachten, daß sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und Änderungen ergeben können, ohne daß er den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird, verlassen müßte.

Claims (5)

1. Kompressor, umfassend:

- eine Zylinderblockanordnung (1, 2), die mit mehreren axialen Zylinderbohrungen (14a, 14b) versehen ist, die rund um eine Achse der Zylinderblockanordnung mit einem Abstand in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Zylinderbohrungen angeordnet sind, sowie eine Taumelscheibenkammer (19), die im wesentlichen im mittleren Teil der Zylinderblockanordnung definiert ist;

- ein vorderes und ein hinteres Gehäuse (5, 6), die fest mit dem vorderen bzw. dem hinteren Ende der Zylinderblockanordnung (1, 2) verbunden sind;

- mehrere zu einer Hin- und Herbewegung antreibbare Kolben (11), die gleitverschieblich in die einzelnen Zylinderbohrungen (14a, 14b) eingepaßt sind;

- eine axiale Antriebswelle (4), die in der Zylinderblockanordnung drehbar gelagert ist, um eine darauf ausgeübte externe Antriebskraft zu empfangen;

- eine Taumelscheibe (3), die drehfest auf der Antriebswelle (4) montiert ist, so daß sie sich in der Taumelscheibenkammer (19) zusammen mit der Antriebswelle (4) dreht, wobei die Taumelscheibe in Wirkverbindung mit den zu einer Hin- und Herbewegung antreibbaren Kolben (11) steht und diese bei ihrer Drehung zu einer Hin- und Herbewegung antreibt;

- eine in der Zylinderblockanordnung (1, 2) vorgesehene Gaseinlaßeinrichtung (26) zum Zuführen eines gasförmigen Kältemittels vor der Kompression desselben von der Außenseite des Kompressors in die Taumelscheibenkammer (19) der Zylinderblockanordnung;

- Einlaß- und Auslaßventileinrichtungen (15, 23a, 23b), wobei die Einlaßventileinrichtungen (15) mit mindestens einem darin ausgebildeten Gaskanal (17) versehen sind und in der Lage sind, einen Fluidpfad zu erzeugen, mit dessen Hilfe das gasförmige Kältemittel vor seiner Kompression aus der Taumelscheibenkammer (19) zu jeder der Zylinderbohrungen (14a, 14b) verteilbar ist, und zwar nur während des Saughubs der einzelnen Kolben (11) in den einzelnen Zylinderbohrungen, wobei die Ventileinrichtungen (15) ferner mit Einrichtungen (30) zum Blockieren des Fluidpfades während des Kompressionshubs jedes der Kolben (11) in jeder der Zylinderbohrungen (14a, 14b) der Zylinderblockanordnung (1, 2) versehen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen eine Kombination eines auf der Antriebswelle montierten einlaßseitigen Drehventils (15), welches mit der Antriebswelle zu einer gemeinsamen Drehbewegung antreibbar ist, mit auslaßseitigen Zungenventilen (23a, 23b) umfassen, die in dem vorderen und dem hinteren Gehäuse (5, 6) vorgesehen sind.

2. Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die Zylinderblockanordnung (1, 2) in ihrer Mitte mit einer hohlzylindrischen Wand versehen ist, die eine zentrale Bohrung definiert, in der die Antriebswelle (4) montiert ist, wobei die hohlzylindrische Wand mit mehreren Ansaugöffnungen (16) versehen ist, die angrenzend an die einzelnen Zylinderbohrungen (14a, 14b) ausgebildet sind, und wobei die Ansaugöffnungen (16) während der gemeinsamen Drehung des Drehventils mit der Antriebswelle mit dem Gaskanal in dem Drehventil (15) fluchten.

3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehventileinrichtung (15) ein hohlzylindrisches Element mit einem äußersten zylindrischen Umfangsbereich (30) und einem in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungsbereich (17) umfaßt, wobei die Drehventileinrichtung (15) gleitverschieblich in die zentrale Bohrung der Zylinderblockanordnung (1, 2) eingepaßt ist, wobei der äußerste zylindrische Umfangsbereich (30) der Drehventileinrichtung (15) die Blockiereinrichtungen bildet, und wobei der sich in Umfangsrichtung erstreckende Vertiefungsbereich (17) den Gaskanal der Drehventileinrichtung (15) bildet.

4. Kompressor nach Anspruch 1, bei dem das vordere und das hintere Gehäuse (5, 6) dichtend an den axialen Enden der Zylinderblockanordnung (1, 2) befestigt sind, wobei jedes dieser Gehäuse darin nur eine Auslaßkammer (22a oder 22b) für das gasförmige Kältemittel nach dessen Kompression aufweist und wobei die Auslaßkammern des vorderen und des hinteren Gehäuses während des Auslaßhubes jedes der hin- und herbeweglichen Kolben in Fluidverbindung mit den einzelnen Zylinderbohrungen stehen.

5. Kompressor nach Anspruch 1, bei dem sich die Antriebswelle axial durch einen zentralen Teil der Zylinderblockanordnung (1, 2) hindurch erstreckt und durch zwei Lagereinrichtungen (9a, 9b) drehbar gelagert ist, die ständig sowohl die radialen als auch die axialen Kräfte aufnehmen, die auf die Antriebswelle und die Taumelscheibe (3) einwirken, wobei die Lagereinrichtungen (9a, 9b) in dem vorderen und dem hinteren Gehäuse (5, 6) angeordnet sind.