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Motorgetriebener Tauchkolbenverdichter, insbesondere für gekapselte Kleinkältemaschinen
Der Anlauf von motorgetriebenen Tauchkolbenverdichtern wird häufig dadurch erschwert, dass sich während des Stillstandes des Verdichters ein über dem Saugdruck liegender Druck im Zylinderraum auf- baut. Bei einer Kältemaschine kann beispielsweise über eine Undichtigkeit des Druckventils Kältemittel- dampf in den Zylinderraum eindringen und den dort herrschenden Druck über den Saugdruck anheben.
Auch der Anlauf bei hohen Ansaugdrücken im Verdampfer erfordert gegenüber dem Betrieb mit kaltem
Verdampfer grössere Anzugsmomente des Motors.
Um besonders bei gekapselten Kleinkältemaschinen mit Kapillarrohrbetrieb den Anlauf zu erleich- tern und dadurch den Motor kleiner und billiger halten zu können, ist es bereits bekannt, das Saugventil- plättchen mit einer feinen Bohrung zu versehen oder im Ventilsitz des Saugventils einen feinen Ritz an- zubringen, damit sich der im Stillstand bildende Überdruck entspannen bzw. während des langsamen Anlaufes gegen die Saugseite teilweise vermindern kann. Dem gleichen Zweck dienen Bohrungen in der Zylinderwand, vorzugsweise in der Nähe des unteren Totpunktes. Alle diese Massnahmen haben durchwegs eine Verschlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades zur Folge bzw. sind nicht in jeder beliebigen Kolbenstellung zweckentsprechend wirksam.
Es ist ferner eine Konstruktion bekannt, bei der eine an beiden Enden offene, schraubenförmige Schmiernut in der Zylinderoberfläche vorgesehen ist, die gleichzeitig der Schmierölförderung und als Entlastungskapillare dient. Hiebei ist aber zum Abdichten eine spezielle Ringnut notwendig, in der Öl unter Druck steht, wozu eine Druckölschmiereinrichtung erforderlich ist, die eine ganze Reihe von Nachteilen besitzt. Beachtlich ist der erhöhte Aufwand infolge der zusätzlichen Druckölpumpe, ferner die vom Druck in den Hubraum bzw. aus dem Zylinder herausgepresste Ölmenge, der periodisch auftretende Druck im gesamten Schmiermittelsystem usw.
Umgekehrt lässt sich diese Anordnung nicht mit druckloser Schmierung betreiben, weil bei jedem Druckhub die von der Kolbenstirnfläche bis zum andern Ende durchgehende Nut durch den Verdichtungsdruck leergeblasen werden würde ; der Liefergradverlust liegt in der Grössenordnung von 10 bis 20 % des sonst erzielten Liefergrades.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekanntenEntlastungsvorrichtungenzu vermeiden und insbesondere mit einer drucklosen Schmierung, beispielsweise einer Tropf- oder Schleu- derölschmierung, auszukommen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in an sich bekannter Weise ein oder mehrere an der Kolbenstirnfläche beginnende Schmiernuten, die gleichzeitig als Entspannungskapillare dienen, an der Kolbenoberfläche vorgesehen sind, und dass diese Nuten an einem Punkt enden, der in der oberen Totpunktstellung des Kolbens etwas in den Zylinder eingetaucht ist.
Im Bereich der hohen Verdichtungsdrücke, also in der Nähe des oberen Totpunktes, sind die Nuten am hinteren Ende durch den Zylinder abgeschlossen. Der hohe Verdichtungsdruck vermag also nicht, das Schmieröl aus den Nuten zu treiben. Eine Öffnung der Schmiernuten geschieht nur im Bereich geringerer Drücke, die bei einer schnellen Kolbenbewegung zum Leerblasen der Nuten nicht ausreichen. Hinsichtlich der Schmierung arbeitet also das System einwandfrei.
Solange die Schmiernuten aus dem Zylinder herausragen, tritt Entlastung auf, weil sich der Druck
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aus dem Kolbenraum ins Freie ausgleichen kann. Dieser Ausgleich ist allerdings nicht im oberen Totpunkt möglich, weil hier die Nuten durch den Zylinder abgeschlossen sind. In diesem Bereich bestehen aber keine Anlaufschwierigkeiten, weil das möglicherweise unter Überdruck stehende Volumen nur sehr klein und die Gegenkraft schon nach kürzester Kolbenbewegung überwunden ist. Also funktioniert auch die An- I laufentlastung zufriedenstellend.
Die Erfindung bringt also zwei an sich heterogene Forderungen (kein Ausblasen der Schmiermittel- nut, freier Durchgang durch die Nuten beim Entlasten) durch die Wahl eines bestimmten Endpunktes der
Schmiermittelnut zum Ausgleich, ohne dass komplizierte Druckölvorrichtungen erforderlich sind.
Es empfiehlt sich, die Nuten schraubenförmig um den Kolben verlaufen zu lassen, wobei eine Nut in
Form eines Schraubenganges genügt. Die Schraubenbahn gibt der Nut eine so grosse Länge, dass keine Ge- fahr besteht, dass das Öl während des Betriebes aus der Schmiernut ausgeblasen wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- beispieles, das nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert ist.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Tauchkolben und Zylinder eines Kältemittelverdichters gemäss der Erfindung im Teilschnitt.
Der Tauchkolben 1 sitzt in üblicher Weise in einem Zylinder 2, der ein Saugventil 3 und ein Druck- ventil 4 aufweist. Der Tauchkolben ist über einen Schaft 5 an ein Gelenkstück 6 angeschlossen, über wel- ches er von einem Motor in Pfeilrichtung hin-und her angetrieben wird. In der veranschaulichten Stel- lung befindet sich der Tauchkolben im oberen Totpunkt, d. h. der Zylinderraum 7 entspricht gerade dem schädlichen Raum. Ausserhalb des Zylinders ist die Zuführung 8 für die Tropfschmierung der Kolbenober- fläche vorgesehen.
In den Kolben ist nun eine Nut 9 eingeschnitten, die in Form eines Schraubenganges von der Stirn- fläche des Kolbens bis zu einem Punkt 10 verläuft, der sich in der oberen Totpunktstellung des Kolbens wenige Millimeter innerhalb der Unterkante 11 des Zylinders befindet.
Im Betrieb wird die Schmiernut 9 periodisch ausserhalb des Zylinders mit Öl gefüllt, das sich dann in
Richtung auf die Kolbenstirnfläche bewegt. Dadurch ergibt sich eine ausgezeichnete Abdichtung, so dass kein merklicher Teil des zu komprimierenden Kältemittels über diesen Nebenpfad entweicht. Im Still- stand dagegen drückt-falls sich im Zylinderraum 7 ein höherer Druck als der Saugdruck aufbaut-das
Kältemittel das Öl aus der Nut 9 heraus, so dass diese als Entlastungskapillare wirken kann.
Der Abstand zwischen dem Endpunkt 10 der Nut 9 und der Unterkante des Zylinders sorgt für eine besonders gute Abdichtung bei den hohen Kompressionsdrücken im Bereich des oberen Totpunktes. Diese
Abdichtung verhindert natürlich auch eine Entlastung, falls der Kolben im oberen Totpunkt zur Ruhe kommt und sich dann im Zylinderraum 7 ein Überdruck ausbildet. Darin liegt aber kein Nachteil, weil Anlaufschwierigkeiten bei im oberen Totpunkt stehenden Kolben nicht bestehen.
Form, Querschnittsgrösse, Länge und Zahl der Nuten richten sich nach den jeweiligen Gegebenheiten. Die Abmessungen müssen so gewählt sein, dass einerseits im Betrieb kein Ausblasen des Öles erfolgen kann, anderseits der Abbau des Überdruckes in angemessener Zeit vor sich geht.