DE898916C - Von einer rotierenden Welle angetriebene Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenverdichter fuer Kaeltemaschinen - Google Patents

Description

• Von einer rotierenden Welle angetriebene Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenverdichter für Kältemaschinen Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kolbenmaschinen, die von :einer rotnzrendien Welle angetrieben -.erden, wie Kolbenpumpen und Kolb enverdich,ter, und betrifft eine besonders einfache und betriebssichere Ausbildung der Kraftübertragung von der rotierenden Welle auf die Kolben, welche nur wen,g:e bearbebete Teile erfordert und daher ge:eigr;et isst, die Gestehungskosten, zumindest für Klemnmaschinien, wesentlich herabzusetzen.
• Es siind bereits Kolbenmaschinen bekannt, bei denen :ei:ne :senkrecht zur Kolbenachse verlaufende Antriebswelle mit Hilfe seines stirnsleitigen Exzenters, z. B. eines exzentrischen Stirnzapfens, in eine Quernut eines ,axialen Kolbienansatzes eingreift, welsche als Kulisse dienst und die hin und her gehende K olhenbiewvegung bei Drehung der An-

  triebswelle vermittelt. Bei bekannten Konstruktionen

  dieser Art wird der Kolbenansatz meist dicker als

  der Kolbiein :selbst ausgeführt, um Beine hinreichende

  Länge für die Quernut zu erreichen. Hierdurch wird

  der Platzbedarf ,erhöht und überdies eine verhältnis--

  m,äßig komplizierte Gestalt des lflas#chirnengehäuses

  nioatw-endig. Es ist auch schon bekannt, die Quernut

  im nicht verdickten Verbindungsteil eines Düppel-

  kolbens anzuordnen, wobei aber die Nut mit Rück-

  sicht auf dein Kreisquerschnitt des Verbindüngs-

  teille,s zur Erzielung einer hinreichenden Nutenlänge

  verhältnismäßig tief und der :exzentrische Stirn-

  zapfen, der Antriebswellie entsprechend lang sein

  muß und daher :stärker beansprucht wird.

  Die ]Erfindung bietriffteine Kolbenmaschine der

  zuletzt bieschrüeben;en Bauweise, vermeidet aber die

  geschilderten @Tachteilie -der bekannten Kon:struktvonen dadurch, daß der die Quernut .aufweisende Kolbenansatz Biegen den Kolben in Richtung zur Kolbienachse abgesetzt ist und eine achsparallele Fläche bildet, in welcher die Quernut vorgesehen ist, und idaß die mit dem Exzenter in diesle Quernut eiangreifende Antriebs«ielle ungeschwächt in die Absetzung des Kolb:en;ansatzes hineinragt. Diese Konstrwkdon zeichnet sich durch günstigste Raumausnutzung, Einfachheit und Betriebssicherheit aus. Sie ist insbesondere für doppelt wirkende Kolbenmaschinen von Bedeutung, bei denen in an sich bekannter Weise zwei Kolben durch einen :gemeinsiamen Mittelteil miteinander verbunden sind; erfindumlgsgemiä,ß. isst diesier Mittelbeil, der vorzugsweise vollstiändmg innerhalb des durch geometrische Verlängerung der Kolhienmantelfiäohen gebildeten, Raumes legt, in Richtung zur Kolbenachse abgeflacht und bildest die achsparallele Fläche, in welcher die Quernut vorgesehen ist.
• Bei deiner zweckmäßigen Ausführungsfarm der Erinidwgg liegt die Stirnfläche der AntrIeebswelle an der achsparalledien Fläche des Kolbienans.atzes ran und verhindert dadurch Beine Kolbendrehung.
• Im. manchen Fällen kann @es nun vorkommen, daß @die während der Drehung der Antriebswelle veränderliche Berührungsfläche zwischen der Stirn:-fiäche der Antriebswelle und dem Kolbenansatz zu klein ist, unreine einwandfreie Drehverriegelung für den Kolben zu gewährleisten; wenn ,die Stirnfläche der Antriebswelle abwechselnd ,auf die Ränder der Quernut aufläuft bzw. von diesen abläuft, könnten hierbei unerwünschte Vibrationen auftreten. Dies isst biesonidexs @dann zu erwarben, wenn die Quernut zwecks Unterbringung ,eines Kulissensteines für den Exzenter der Antriebswelle relativ breit gemacht wird.
• In diesen Fällen wird gemäß der weiteren, Erfinidumg zur Verhinderung einer Drehung des Kolbens, insbesondere biet Verwendung eines Kulissensfieinas zurr Führung des Exzenters in der Quernut, eine zusätzlichiez, an einer achsparallelen, gegen den Kolben abgesetzten Fläche des Kolbenansatzes anlegender Kaustruktionsbeil vorgesehen. B.eispielsweioe kann man zwischen der Stirnfläche der Antriebis,.velle und der achsparallelen Fläche des Kolbenansatzes, -welche die Quernut trägt, eine die Quernut überbrückende Platte .anordnen. Es ist andererseits auch möglich, ,am Kolbenansatz noch eine. weitere Absetzung in Richtung zur Kolbenachse vorzusehen, die eine achsparallele Gleitfläche für einen die Drehung dies Kolbens verhindere8en, am Gehäa,-e be5estgtein zusätzlichen Konstruktionsteil bildet.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt darin, daß das Zylindiergehäus.e in an sich b ekahnter Weise mit einem Lager für die Antriebswelle .aus einem einzigen Stück nach. Art eines L- oder T-Riohr-Stückes, je nachdem, ob es sich um eine einfach ,oder doppelt wirkende Kolbenmaschine handelt, hergestellt werden kann, weil die Kraftübiertragungsvorrichtung vollkommen in dem Durchdringungsraum der beiden gekreuzten Rohr-

  zylinder untergebracht ist und wegen der Einfach-

  heit ihres Aufbaues nicht zugänglich zu sein braucht.

  Hierbei kann die Fertigung wesoiytlich vereinfacht

  und verbilligt werden, wenn man die Durchmesser

  von Kolben und Antriebswelle und damit auch idie

  Innendurchmiesser von Zylxndergehäuse und Lager

  der Antriebiswelle übereinstimmend wählt und das

  Zylindergehäuse nach Maßgabe des in dieses hinein-

  ragenden. Enüteiles der Antriebswelle bzw. Exzen-

  ters in Richtung der Antriebswelle ausnimmt.

  Kolbenverdichter werden insbesondere für Kälte-

  masichinen. verwendet, und die Bedeutung der vor-

  liegenden Erfindung liegt vor allem darin, @daß isie

  die Herstellung von billigen und betriebssicheren

  Kleinmasichinon dieser Art für die Ausstattung von

  Haushaltkühls;chrämkem ermöglicht.

  Die ErfInndung und weitere zweckmäßigere Maß-

  nahmen, welche im Rahmen derselben ange"vendet

  werden können, s ,olm nun an Ausführungsheispiel@ern;

  an Hand der Zeichnung genauer erläutert werden,

  in; der

  Fig. i einten Achsschinitt durch einen doppelt wir-

  kenden Kolbenverdichter für Kältemaschinen und

  Flg. a @eiuen Schnitt nach Linie II-II in Fig. i

  darstellt;

  F9-. 3 und 4 zeigen Beinen Dioppel'kolbien mirt

  einem Antrieb gemäß der Erfindung unter An-

  wendung eines Kulissensteines in Seitenansicht bzw.

  im teilweisen Achsschnitt in der Ebene der An-

  triebs@veJl@e;

  Fig. 5 und 6 stellen schließlich in gleicher Weise

  eine ;andere Ausführungsform .der Erfindung dar.

  Gemäß den Mg. i und a ist an das Zylinder-

  igeh,äusie i dies Üappelt wirkenden Kolbenverdichters

  in der Mitte !ein mufenfärmiger Teil z angesetzt,

  der zur Lagerung der Antriebswelle 3 dient. Das

  Gehäuse i und der Fortsatz a werden zweckmäßig

  in einem Stück - gegossen und mit gleicher lichter

  Weite der Bohrung ausgeführt, so daß dieser Bau-

  teil ins wesentlichen die Gesitalt eines T-Rohr-

  Stückes aufweist. Der Dioppelkolbien 4, welcher vor-

  zugsweisieebenfalls .auseinem einzigen Stück be-

  steht, hat im wesentlichen die Form eines Voll-

  zylinders, laus dem seitlich und symmetrisch ein

  Zyllludersegment herausgearbeitet ist, so daß die

  beiden eigentlichen Kolben 4a und 4b durch .das in

  der Mitte verbleibeid@e Zylindersegment 4c mitein-

  ander verbunden sind. In -der Mitte des Zylinder-

  segmienbes 4a ist eine quer zur Kolbenachse ver-

  laufende durchgehende Nut 5 -eingearbeitet. Der

  Kolben: kann, falls -erwünscht, auch mit Kolben-

  ringen ausgestattet werden.

  An der achsparallelen ebenen Fläche 6 des

  Segmientes 4c liegt die Stirnfläche 3a der Antriebs-

  welle 3 auf. Hierdurch wird ohne weitere Vorkeh-

  rungen etine Drehung dies Kolbens im Zylinder-

  gehäuse i verhindert. Die Antriebswelle 3 ist ferner

  mit .einem exzentrischen Stirnzapfen 3v ausgestattet,

  welcher in die Quemuit 5 des Segmentes, 4c eingreift

  und dpe . rotierende Bewegung der Antriebswelle 3

  in die hin und her gehende Bewegung des Kolbens

  umsietzt, indem ier nach Art eines Kulissensteines

  in, der Tals Kulisse wirkenden Quernut 5 igleitet. Im

  dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durch-

  miessier .des Zapfenss 3b halb so ;groß wie der Durch-

  messer :der Antriehswelle 3 gewählt, und seine EY-

  zen.trizitä.t sentspricht !einem Viertel des Durchmessers

  der AntrIebswelle. Das Zylindergebäuse i muß des-

  halb durch das Lager 2 bis zur Tiefe des Stirn-

  zapfens 3b mit ;gleichbleibender lichter Weite aus-

  gebohrt codier in: anderer Weise ausgenommen.

  werden'.

  Um einen möglichst gedrängten Aufbau zu er-

  zielen, wird man die Länge des Segmentes 4c nur

  so groß bemessen, :daß die Welle 3 in den Totlagen

  der Kolben von dien zugekehrten hinteren Stirn-

  Rächen der Kolben 4a und 4b keinen größeren Ab-

  stand aufweist, als für sein reibungsloses Spiel er-

  forderlIch ist, :d. h. die Läin;ge :dies :ausgeschnittenen

  Zylnidersiegmientes .soll ,allgemein im wesentlichen

  dem Durchmesser der Antriebswelle 3 plus dem

  zweifachen Betrag der Exzentrizitäit dies Zapfens 3b

  entsprechen.

  Eis ist ohne weiteres ersichtlich, daß die erfin-

  dungsgemäße Konstruktion nicht nur-eine sehr .ein-

  fache und daher bill@gie Ausführung von Kolben,

  Zylinidergehäust -und Lagerung der Antriebswelle

  ermöglicht, sonidern auch den Zusammenbau sehr

  vereinfachst, weil .nach Einbringen dies Kolbens ¢ in

  den Zylinder i bloß die Antreb:swclle 3 in das La-

  ger 2 ieinmsgesichoiben zu werden braucht und, die kraft-

  übertragende Kupplung dabei lohne weitere Maß-

  nahmen hergestellt wird.

  Am -oberen Ende :der Antriebswelle 3 isst im dar-

  gestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung der

  Rotor 7 seines Elektromotors aufgekeilt,- vorzugs-

  weiEie der Kurzs.chlußläufer -eines Asynchronmotors,

  dessen. Stator 8 am Gehäuse 9 befestIgt ist und von

  dein Leitungen io gespiesst wird. Die Stirnseite des

  Lagertellies 2 wird zweckmäßig zugleich als Spur-

  lager verwendet, indem der Rotor 7 mit seinem

  Lagerring i i versehen wird. Hierdurch wird ver-

  mieden-, daß das Gewicht -des Rotors 7 ausschließ-

  lich :auf dem Segment 4c bzw. .den Kolben lastet,

  was eine ieinsseitigie Abnutzung derselben zur Folgte

  hätte. Eine solche Spurla,gerung kann natürlich

  auch ans anderer Stelle vorgesehen werden, beispiels-

  weLze indem man sowohl den Durchmesser der An-

  triebs@velle 3 im Bereich des Lagers 2 als auch -die

  lichte Weite des Lagers 2 ,absetzt und die abge-

  setzten Sitirnfiächen ,als Spurla,gier verwendet.

  Gegeneine Axialvers,chiebun.g nach,oben braucht

  die Welle 3, da sie ins der normalen Betriebslage

  durch das Rotor- und Eigengewicht mach unten ge-

  drückt wird, nur durch einen Anschlag, z. B. in

  Form einer ian :einem Bügel 13 befasitigten Rund-

  kopfschraube 12, ;gesichert zu werden.

  Das Zyllndergiehäuse i ist beidseitig durch Ventil-

  platten. 14 mit federbelasteten Ventilen, z. B. selbst-

  federnden, Zungen-oder PlattenventIlen 15, abge-

  schliüssen. Die Ventilplatten 14 und @die. Zylinder-

  köpfe 16 sind ;gemeinsam mittels der Schrauben 17

  am Zylindergehäuse i befestigt. Von den Zylinder-

  köpfen: 16 sind :die Rohrleitungen 18 abgezweigt,

  welsche das verdichtete Kältemittel dem Konden-

  satoix zuführen.. Die vom Verdampfter kommenden

  Saugleltungen 19 führen zu dien kolbien:gesiteuerten Einlässen 20.
• D,ex Antriebsmotor und ider Verdichter sind, wie an sich bekannt, in einem gemeinsamen Gehäuse 9 gekapselt, welches aus -einer unteren Schale 9a und einer ioberen Schiale 9b besteht. Zwischen dem Moitorra,um und idem Verdichterraum ist :eine Tragwanne oder Verstrebung 9c eingefügt, an der auch der Stator 8 dies Motors und der Verdichter befestigt sind. Die Gehäuseteile 9a, 9b, 9e sind durch Schrauben 21 gemeinsam zusammengehalten und eventuell verschweißt.
• Das Zylindergehäuse i taucht in einen Ölsumpf und ist an der Unterseite mit ieiiner Bohrung 31 verseben., durch welche das Öl in den zwischen, den Kolben Neigenden Raum eintreten kann. Der die Kolbiein 4- iund 4b verbindende Konstruktionsteil ist mit einer Umfangsausnehmumg 32 ausgestattet, durch welche das Öl zur Nut 5 bzw. zum Zapfen 3b und in den soberhalb dies Konstruktionsteiles 4c liegenden Hohlraum gelangt, von wo sei durch @dein .ähnlich einer Ölpumpe, wirkenden untersten Teil der Welle 3, welcher in die Ausnehmu;ng des D,oppielkolbiemis 4 hineinragt, über eine spiralförmige Ausnehmung 33 der Welle 3 in: das Lager 2 bis zum Spurlager i i befördert wird. Ein Verspritzen des Öls im Moitorraum wird :durch dien Schirm 3 4 verhindert.
• Der in dien Fig. 3 und 4 dargestellte Dioppelkolben besteht aus deinem zylindrischen Körper, dessen Mittelteil ¢ gegen die beiden die Kolben, bildenden Enidteile 4a, 4b :durch seine geringfügig abgesetzt Isst. Der Mittelteil ¢ ist ferner an seiner Oberseite siegmientförmig ausgenommen, so daß er eitle achsp.aralliele Fläche 6 bildet, in deren Mitte eine Quernut 5 vorgesehen ist. Die senkrecht zur Kolbienachse verlaufende- Antriebswelle 3 ragt ungeschwächt In den durch die Absetzung dies Teiles 4 gebildieten Hohlraum hinein und trägt an ihrer Stirnseite einen exzentrischen Zapfenaa, welcher durch einen Kulissenstein 27 In. der Quernut 5 geführt ist. Zwischen der Stirnseite der Antriebswelle 3 und edier iachsparallelen Fläche 6 ist gemäß der Erfindung eine die Quernut 5 überbrückende Platte 28 vorgesehen, -welche gewährleistet, daß die Stirnfläche der Anitriebswelle nicht mit dien Rändern der Quernut in Berührung kommt, sondern stets zu beiden Seiten Üer Quernut auf ebenen Grundflächen aufliegt.
• Die Platte 28 kann mit :einer Kreisbohrung versehen und mittels dieser lose ,auf den Exzenter 3a der Antriebswelle .aufgeschoben sein. Es ist auch möglich, die Platte 28 und dien Kulissenstein: 27 aus einem Stück a nzufertiige@n. Schließlzsch kann man die Platte 28 ,auch mit deinem der Bewegungshahn des Exzenters !entsprechenden Längsschlitz versehen und am Kolbenansatz 4 befestigen.
• Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführu,nigsform der Erfindung ist der Kolbeviansatz q. auf :der dem Antrieb diametral gegenüberliegenden Seite ebenfalls mit seiner Absetzung versehen, welche einte achsparallele Fläche 4o bildet. An dieser Fläche liegt die Stirnfläche seines in das Gehäuseinnere vorspringenden Ko@nsitrriktion,scteil@es 29 derart an,

  daß.dadurch eine Drehung des Kolbens 4 verhindert

  wird. Eine besondere Vereinfachung der Herstel-

  lünjg wird 'hierbei erhalten, wenn: minn das Ge-

  häuse i aus einem Stück mit dem Lager 2 für die

  Antriebsmnelle :ausbildet und die Bohrung für die

  Antriebswelle durchgehend ausführt, so daß auf der

  entgegengesetzten Seite des Kolbeuansatzes 4 eine

  kreisförmigie Öffnung entsteht, in die .dann der vor-

  stehende, mit der Fläche 40 des; Kolbleniansatzes 4

  zusammenmirkende Konstrukdonstieil29 @e'n,geschti-

  ben werden kann.

  Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 tund 6

  ist die Stirrfl,äche ider Antriebswelle 3 ietwas ange-

  hoben, so daß sie nicht mit denn Rändern der Quer-

  nut bzw. der Kulisse in Berüh'ru g'kommt, wodurch

  tonerwünschte Vibrationien vermieden werden.

  Die beschriebenen Ausgestaltungen der Erfin-

  dung können in ;analoger Weisse .auch bei einfach

  wirkenden Kolbenmaschinen .angewendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Von; .einier rotierenden Welle angetrieberie Kolbenmaschhve, insbesondere Kolbeniverdichter für Kältemaschinen, bei welcher die senkrecht zur Kolbenachse verlaufende Antriebswelle mit Hilfe eines stirnseitigen Exzenters, z. B. eines exzentrischen Stirnzapfens, in eine Quernut eines axialen Kolbenansatzes eingreift, dadurch ge- kennzeichnet, daß :dieser Kolbenansatz (4c) ge- gen dien Kolhen (4a) in Richtung zur Kolben- achse abgesetzt ist und eine achsparalladie Fläche (6) bildest, in. welcher die Quernut (5) vorge- sehen ist, und daß die mit edlem Exzenter (3b) In @diese Quernut eingreifende Antriebswelle (3) ungeschwächt in die Absetzung des Kolbenan- satzes hineinragt. 2. Kolb.enn iascbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kolben (4a, 4b) in an sich bekannter Weise durch einen gemeinsamen Mittelheil (4c) verbunden sind, wo- bei dieser Mittelteil, !der vorzugsweise vollstän- idig innerhalb: das durch geometrische Verlänge- rung .der Kolbenmantelflächeni gebädeten Raumes liegt, in Richtung zur Kolbenachse abgeflacht ist und die achsparallele Fläche (6) bildet, in welcher die Quernut (5) vorgesehen ist. 3. Kolbenmaschina; nach Anspruch i vder 2, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3) mit ihmer Stü-nfl,äche (3a) an :der achs- parallelen Fläche (6) des Kolbenansatzes (4c) anliegt und dadurch .eine Kolbendrehung ver- hindert. 4. Kolbenmaschine nach Anspruch i oder 2, ,dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer Drehung des Kolbs (4a, 4b), insbesondere bei Verwendung eines Kulis,siensheines (27) zur Führung des Exzenters (3a) in der Qti--rnut (5), ein zusätzlicher, an einer achsparallelen, gegen den, Kolben :abgesetzten Fläche (6) dies Kolben- ansatzes (4) anliegender Konstruktionsteil (28) vorgesehen ist. 5. Kolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch ;gekennzeichnet, daß zwischen -der Stirnfläche der Antriebswelle (3) und der achsparallelen Fläche (6) des Kolbenansatzes (4), welche die Quernut (5) trägt, eine die Quernut über- brückende Platte (28) vorgesehen ist. 6. Kolbenmaschinie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (28) mit einer Kreisbohrung versehen und mittels dieser lose auf den Exzenter (3a) der Antrd;ebsw@elle (3) auf- ;geschoben. ist. 7. Kolbenmas-chin e nach Anspruch 5, dadurch gehennzeichnet, daß die die Quernvut (5) ab- deckende Platte (28) und der Kulissenstein (7) aus .einem Stück hergestellt sind. B. Kolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (28) mit einem der Bew J@ngshahn dies Exzenters (3a) entspre- chernden Längsschlitz versehern und ,am Kolben- ansatz (4) befestigt ist. 9. Kolbenmaschine nach Anspruch i, dadurch ;gekennzeichnet, .da;ß der Kolbenansatz (4) noch eine weitere Absetzung in Richtung zur Kolhen- achse aufweist, die eine achsparallele Gleitfläche (4o) für einten die Drehung des Kolbens (4-,4b) verhindernden, am Gehäuse (i) befestigten Kon- struktilonsfieäl (29) bildet und vorzugsweise der Antriebsseite diametral gegenüberliegt. io. Kolb,ennvascbine nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, -dadurch gekennzeichnet, ,daß das Zylindergiehäus,e (i) und ein Lager (2) für die Anltrieblswelle (3) in an sich bekannter Weise aus einem Stück nach Art eines L- -oder T-Riöhr-Stückes bestehen; wobei die Durchmiesser von Kolben (4a und 4b) und Antriebswelle (3) und damit auch die Innendurchmesser von Zy- lindergehäuse (i) und Logier (2) der Antriebs,- welle übereinstimmen und das Zylindergehäuse mach Maßgabe .des in -dieses hineinragenden Endteiles der Antriebswelle (3) bzw. Exzenters (3b) in Richtung der Antriebswelle aus enGm- men isst. i i. K ,olbienmaschinie nach Anspruch 9 mit aus ,einem Stück hergestelltem Gehäuse, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Gehäuse (i) in Richtteig senkrecht zur IGolbienachse Beine durchgehende Biohrung aufweist, welche auf der einen Seite der Kolbemch,se zur Lagerung :der Antriebs- welle (3) -und auf der anderem Seite zur Ein- führung -des die Drehung des Kolbens (4a, 4b) verhindernden Konstruktüonstei1es (29) dient.