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Kolbenmaschine, insbesondere Motorkompressor für hermetisch gekapselte Kleinkälte- maschinen
Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, insbesondere einen Motorkompressor für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen, mit einer einstückigen, zu beiden Seiten der Kurbel gelagerten Kurbelwelle, deren Hauptlager ungeteilt und mit dem Kolbenzylinder in einem Gehäuse vereinigt sind. Diese Ausführung unterscheidet sich vorteilhaft von den Kolbenmaschinen mit geteiltem Gehäuse oder mit unterteilten Hauptlagern der Kurbelwelle, da hiebei weniger Teile vorgefertigt werden müssen und der Zusammenbau der Kolbenmaschine einfacher ist.
Um das Ein- und Ausbauen der Kurbelwelle ohne Unterteilungen am Gehäuse und ohne geteilte Hauptlager zu ermöglichen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Hauptlager und die zugehörigen Lagerzapfen der Kurbelwelle mit so grossem Durchmesser auszuführen, dass der einen kleineren Durchmesser aufweisende, exzentrisch zu den Lagerzapfen angeordnete Kurbelzapfen zur Gänze innerhalb der Projektion der Lagerzapfenquerschnitte liegt. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der Hub des vom Kurbelzapfen aus angetriebenen Kolbens vom Durchmesser der Kurbelwelle abhängig und daher begrenzt ist. Um einen grösseren Hub zu erzielen, ist immer auch ein grösserer Wellendurchmesser notwendig.
Ausserdem muss zufolge des kleineren Durchmessers des Kurbelzapfens auch hiebei entweder die Kurbelwelle oder das Kurbelzapfenlager geteilt sein.
Bei einer weiteren bekannten Ausführung dieser Art werden zur Herstellung des Kurbeltriebes lose Exzenter verwendet, die vor Einbau der Kurbelwelle in das Gehäuse eingesetzt werden und in die die Kurbelwelle sodann hineingepresst wird. Hiebei ist zwar auch ein seitliches Einbauen der Kurbelwelle möglich ; die Verwendung von losen Exzentern stellt jedoch einen Mehraufwand dar und ist insbesondere beim Zusammenbau von Nachteil, da hiebei ein zusätzlicher komplizierter Arbeitsgang erforderlich ist.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden, dass die Kurbelwelle zwecks Einführung von aussen durch das erste Hauptlager zwischen dem Kurbelzapfen und den zentrischen Lagerzapfen Zwischenabschnitte aufweist, die in Axialrichtung mindestens so lang sind wie das erste Hauptlager und deren Querschnittsfläche innerhalb der Projektion des Kurbelzapfenquerschnitts auf dem Querschnitt der Lagerzapfen liegt, wobei die Kurbelwellenquerschnittsfläche an keiner Stelle den Bohrungsquerschnitt des ersten Hauptlagers überschreitet. Bei dieser Ausbildung ist bei sonst gleichen Vorteilen, insbesondere bei einteiliger, in ein einstückiges Gehäuse mit ungeteilten Hauptlagern seitlich einbaubarer Kurbelwelle, der Hub der Kolbenmaschine nicht begrenzt, da der Querschnitt des Kurbelzapfens hiebei ohneweiters ausserhalb des Querschnitts der Lagerzapfen liegen kann.
Wenn sich die Zwischenabschnitte innerhalb des ersten Hauptlagers befinden, kann man die gesamte Kurbelwelle radial versetzen und auf diese Weise nacheinander den vorderen Lagerzapfen, den Kurbelzapfen und den hinteren Lagerzapfen durch das erste Hauptlager schieben. Die Hauptlager können daher in vorteilhafter Weise entsprechend klein gehalten werden. Ausserdem braucht das Kurbelzapfenlager nicht geteilt sein und es ist möglich, sowohl die Wellenzapfen als auch den Kurbelzapfen mit gleichem Durchmesser auszuführen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch das mit dem Kolben verbundene bewegliche Lager ungeteilt sein, wenn sein Bohrungsdurchmesser höchstens gleich demjenigen des ersten Hauptlagers, mindestens jedoch gleich demjenigen des zweiten Hauptlagers ist. Hiebei wird vorzugsweise der vom ersten Hauptlager entfernt liegende Zwischenabschnitt der Kurbelwelle in Axialrichtung länger sein als das bewegliche Lager. Das Einführen des vorderen Lagerzapfens und des Kurbelzapfens der Kurbelwelle in das bewegliche Lager geschieht prinzipiell genau so wie das Einführen durch das erste Hauptlager. Dieses einfache Vorgehen macht die Zusammenfassung von Kolbenzylinder und Lagern in einem Bauteil ohne zusätzliche Massnahmen möglich.
Die Verbindung zwischen beweglichem Lager und Kolben kann mittels Pleuelstange erfolgen. Bekanntlich muss bei einem Pleuelantrieb die Mittelachse des Zylinders in bestimmter Winkelbeziehung zur Mittelachse der Kurbelwelle stehen. Diese Winkelbeziehung lässt sich wesentlich leichter erreichen, wenn die entsprechenden Bohrungen an einem einzigen Gehäuse vorgenommen werden können, als wenn bei einem geteilten Gehäuse die Winkelzuordnung erst beim Zusammenbau einjustiert werden muss.
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Es ist aber auch möglich, das bewegliche Lager als Kurbelschleife mit Gleitsteinführung auszubilden. Diese Konstruktion empfiehlt sich beispielsweise, wenn Ausrichtfehler, die im Betrieb auf Grund temperaturabhängiger Spannungen oder Verzerrungen auftreten, auszugleichen sind. Da geteilte Kurbelschleifenantriebe nicht herzustellen sind, ermöglicht es die erfindungsgemässe Konstruktion erstmals, einen Kurbelschleifenantrieb bei zweifach gelagerten Kurbelwellen anzuwenden.
Um in allen Fällen ein ungehindertes Einführen der Kurbelwelle zu ermöglichen, wird erfindunggemäss der Abstand zwischen den einander zugewandten Kanten der beiden Hauptlager grösser gewählt, als der Abstand der einander abgewandten Kanten von zuerst eingeführtem Lagerzapfen und Kurbelzapfen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Querschnitt der Zwischenabschnitte der Kurbelwelle dadurch vergrössert werden, dass nicht ein reiner Kreisquerschnitt benutzt wird, sondern dieser die volle Projektionsfläche des Kurbelzapfenquerschnitts auf den Lagerzapfenquerschnitt einnimmt, also der Querschnitt durch zwei Kreisbögen begrenzt ist. Diese Massnahme hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Kurbelwelle beim Drehen nur zweimal eingespannt werden muss, einmal in der Mittelachse der Lagerzapfen und einmal in der Mittelachse des Kurbelzapfens.
Bei einer speziellen- :. Ausführungsform der Erfindung weist das Motorlagerschild das erste Hauptlager auf und besteht mit dem Kolbenzylinder und zweitem Hauptlager aus einem ungeteilten Stück.
Auf diese Weise ergibt sich ein Motorkompressor, der aus einer Kleinstzahl von Teilen besteht und dementsprechend schnell und billig hergestellt werden kann.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Motorkompressor gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Kurbelwelle, Fig. 3 einen Schnitt durch die Kurbelwelle nach Fig. 2 längs der Linie III-III, Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Kurbelwelle und Fig. 5 in schematischen Darstellungen a-e das Einführen der Kurbelwelle in die beiden festen und das bewegliche Lager der Maschine.
Der Motorkompressor in Fig. 1 ist in der Kapsel 1 mit Hilfe von Federn 2 in üblicher Weise aufgehängt. Ein einziges Bauteil 3, insbesondere ein Gussstück, bildet das Lagerschild oder den Motorträger 4, den Kompressorzylinder 5 eventuell mit angegossenen Schalldämpferräumen sowie das erste Hauptlager 6 und das zweite Hauptlager 7 für die Motorkurbelwelle 8. Stator 9 und Rotor 10 sind von beliebiger Bauart und daher nur angedeutet. Der Zylinder ist oben durch eine Ventilkonstruktion 11 abgedeckt, die ebenfalls nur schematisch veranschaulicht ist. Der Kolben 12 ist mit dem Kurbelzapfen 13 der Welle 8 über einen Kurbelschleifentrieb 14 üblicher Bauart verbunden.
Die Motorkurbelwelle 8 ruht im ersten Hauptlager 6 mit dem als Lagerzapfen 15 bezeichneten Wellenende und in dem zweiten Hauptlager 7 mit dem vorderen Lagerzapfen 16. Zwischen dem Kurbelzapfen 13 und dem Lagerzapfen 15befindet sich ein Zwischenabschnitt 17, desgleichen zwischen dem Kurbelzapfen 13 und dem Lagerzapfen 16 ein Zwischenabschnitt 18. Die beiden zur Einführung der Kurbelwelle erforderlichen Zwischenabschnitte 17 und 18 können ferner die lediglich gestrichelt angedeuteten, aufgeschobenen Auswuchtgewichte 19 tragen. Der Kolben 12 kann vor dem Einsetzen der Kurbelwelle von unten durch eine entsprechende Aussparung 20 im Gehäuse 3 in seinen Zylinder 5 geschoben werden.
In den Fig. 2 und 3 ist eine Kurbelwelle in Seitenansicht und im Querschnitt gezeigt, wie sie erfindungsgemäss verwendet werden kann. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4, in der für gleiche Teile die gleichen, aber mit einem Apostroph versehenen Bezugszeichen verwendet sind, unterscheidet sich von
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abschnitte durch zwei Kreisbögen begrenzt ist.
Damit das anschliessend an Hand der Fig. 5 geschilderte Verfahren zum Einführen der Kurbelwelle in die verschiedenen Lager einwandfrei vor sich geht, ist auf folgende Abmessungen Rücksicht zu nehmen.
Der Querschnitt der Kurbelwelle vom Lagerzapfen 16 bis zum Lagerzapfen 15 darf an keiner Stelle den
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gleichen Durchmesser, der auch dem Durchmesser des ersten Hauptlagers 6 entspricht. In Fig. 4 nimmt der Durchmesser der Zapfen 15, 13 und 16 in der genannten Reihenfolge ab. In gleicher Weise sind die Querschnittsabmessungen für die durch das Kurbelzapfenlager 14 zu führenden Teile der Kurbelwelle mit Bezug auf dieses Lager 14 zu wählen. Wie die Schnittansichten der Fig. 3 und 4 zeigen, liegen die Querschnittsflächen der Zwischenabschnitte 17 und 18 innerhalb der Projektionen der angrenzenden Zapfenquerschnittsflächen aufeinander. Überdies hat der Zwischenabschnitt 17 eine grössere axiale Länge als das erste Hauptlager 6, und der Zwischenabschnitt 18 hat eine grössere axiale Länge als das erste Hauptlager 6 und das Kurbelzapfenlager 14.
Sodann ist der freie Raum zwischen den beiden Hauptlagern 6 und 7, also der Abstand zwischen ihren einander zugewandten Kanten, grösser, als der Abstand zwischen den einander abgewandten Kanten des Lagerzapfens 16 und des Kurbelzapfens 13.
In Fig. 5 ist das erste Hauptlager 6, das zweite Hauptlager 7 und das bewegliche Lager 14 nur schematisch veranschaulicht. Die Kurbelwelle 8 soll von aussen durch das erste Hauptlager 6 eingeführt wer-
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den. Dies geschieht in den folgenden Arbeitsschritten. Zunächst a wird der Lagerzapfen 16 in das Lager 6 eingeführt. Dann b schiebt man die Kurbelwelle weiter, bis der Zwischenabschnitt 18 sich im Lager 6 befindet. Nachdem die Welle in dieser Stellung nach unten versetzt und ausserdem das bewegliche Lager 14 in die richtige Stellung gebracht wurde, schiebt man c den Kurbelzapfen. M in das stationäre Lager 6 und den Lagerzapfen 16 in das bewegliche Lager 14.
Hernach d wird die gesamte Kurbelwelle wiederum um ein Stück nach links verschoben, wobei die Zwischenabschnitte 17 und 18 in die Lager 6 bzw. 14 gelangen. In dieser Stellung kann die Kurbelwelle wieder um ein Stück angehoben werden. Nach entsprechender Aufwärtsbewegung des Lagers 14 ist es schliesslich e möglich, die Kurbelwelle in ihre Endstellung zu bringen, in der der Lagerzapfen 16 sich im Lager 7, der Kurbelzapfen 13 im Lager 14 und der Lagerzapfen 15 im Lager 6 befinden.
Wenn man Auswuchtgewichte 19 auf die Zwischenabschnitte 17 und 18 aufsetzen will, muss man diese beim Einführen der Kurbelwelle in die entsprechenden Lager mit auffädeln.
Die so geschaffene Maschine zeichnet sich durch Billigkeit, ruhigen Lauf, einfache Herstellung und vor allem durch die Tatsache aus, dass alle wesentlichen stationären Teile in einem einzigen Gussstück vereinigt sein können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolbenmaschine, insbesondere Motorkompressor, für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen, mit einer einstückigen, zu beiden Seiten der Kurbel gelagerten Kurbelwelle, deren Hauptlager ungeteilt und mit dem Kolbenzylinder in einem Gehäuse vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbel-
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jektion des Kurbelzapfenquerschnitts auf dem Querschnitt der Lagerzapfen liegt, wobei die Kurbelwellenquerschnittsfläche an keiner Stelle den Bohrungsquerschnitt des ersten Hauptlagers (6) überschreitet.