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Zweizylinder-Kompressor, insbesondere für Kältemaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweizylinder-Kompressor, insbesondere für Kältemaschinen, mit Kurbelschleifenantrieb und zu beiden Seiten des Kurbelschleifenantriebes angebrachten, auf einer gemeinsamen Achse liegenden Zylindern, die mit dem Zylindergehäuse aus einem Stück bestehen und in denen die zu beiden Seiten der Gleitbuchse koaxial liegenden und an Fortsätzen der Gleitbuchse starr befestigten Kolben gleiten. Bei derartigen Zweizylinder-Kompressoren ergeben sich fertigungstechnisch erhebliche Schwierigkeiten infolge von Fluchtungsungenauigkeiten zwischen Kolben und Zylindern, wo- durch es zu einem übermässigen Verschleiss von Kolben und Zylindern kommt. Die Gleiteigenschaften der Kolben können unter Umständen so verschlechtert werden, dass es zu Kolbenverreibungen kommen kann.
Die Fluchtungsungenauigkeiten können dabei in jeder beliebigen, durch die gemeinsame Kolben-
Zylinderachse gelegten Ebene liegen.
Aus diesem Grunde ist man bei Zweizylinder-Kompressoren bestrebt, entweder die beiden Zylinder mit dem Zylindergehäuse aus einem Stück herzustellen, wodurch die Innenflächen beider Zylinder ge- meinsam bearbeitet werden können ; die zu beiden Seiten der Gleitbuchse koaxial liegenden Kolben (auch Doppelkolben genannt) können dabei aber aus Einbaugründen nicht aus einem Stück bestehen und müssen daher getrennt ausgeführt werden. Oder aber es besteht der Doppelkolben aus einem Stück, dann sind die Zylindergetrennt am Zylindergehäuse befestigt bzw. als Zylinderbüchse im Zylindergehäuse eingesetzt.
Um bei letzterer Bauweise den einstückigen Doppelkolben in die Zylinder einbauen zu können, sind auch zweiteilige Zylindergehäuse in Vorschlag gebracht worden, wobei die Teilung des Zylindergehäuses sowohl senkrecht zur Kolbenlängsachse, als auch in einer in der Kolbenlängsachse gelegenen und durch die Kolbenmitte hindurchgehenden Ebene vorgenommen wurde. Diese geteilten Zylindergehäuseausbildungen verursachen eine zeitraubende und teure Bearbeitung dergeteiltenZylinderhälften sowieerhöhteMontage- arbeiten und konnten deshalb in der Praxis nicht durchdringen.
Ferner wurde bei Doppelkolbenkompressoren mit Kurbelschleifenantrieb und getrennt angeordneten Zylindern zur Vermeidung eines übermässigen Verschleisses von Kolben und Zylinder vorgeschlagen, mindestens einen der beiden Kolben an der Gleitbuchse anzulenken, so dass dieser eine gewisse Beweglichkeit besitzt. Ein fertigungstechnisch einfacherer und gleichzeitig mehr Freiheitsgrade bezüglich der Kolbenauslenkung aufweisender Vorschlag geht dahin, mindestens einen der Kolben an der Gleitbuchse mittels eines elastischen Verbindungsgliedes derart zu befestigen, dass der Kolben in jeder Richtung radial zur Kolbenachse verschiebbar und gegenüber dieser Achse um einen begrenzten Winkel auslenkbar ist. Das federnde Verbindungsglied, z.
B. ein Federstab, eine Schraubenfeder u. dgl., ist dabei so angeordnet, dass seine Achse mit der Achse des Kolbens zusammenfällt. Da sich jedoch wegen der elastischen Verbindung des bzw. der Kolben mit der Gleitbuchse eine bezüglich Fertigungsgenauigkeit erwünschte gemeinsame Bearbeitung beider Kolben nicht durchführen lässt und auch sonst noch fertigungstechnische Schwierigkeiten bei der Befestigung des elastischen Kolbens vorhanden sind, ist man dazu übergegangen, die elastische Verbindung während der Fertigung durch eine starre Verbindung zu überbrücken, die dann nach gemeinsamer Bearbeitung beider Kolben wieder aufgetrennt wird. Diese bekannten, mit einem auslenkbaren Kolben ausgestatteten Doppelkolben sind aber verhältnismässig kompliziert im Aufbau und teuer in der Herstellung.
Demgegenüber geht die Erfindung von jener Zweizylinder-Kompressorenbauweise mit Kurbelschleifenantrieb aus, bei der einerseits die auf einer gemeinsamen Achse liegenden Zylinder nicht getrennt
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ausgebildet sind, sondern mit dem Zylindergehäuse aus einem Stück bestehen, und anderseits die zu beiden Seiten der Gleitbuchse koaxial liegenden Kolben an Fortsätzen der Gleitbuchse starr befestigt sind.
Bei bekannten Ausführungen dieser Art sind zum Zwecke der Einbaumöglichkeit des Doppelkolbens in die Zylinder die Kolben. direkt auf die Fortsätze der Gleitbuchse aufgeschraubt. Die solcherart auf den Fortsätzen der Gleitbuchse aufgeschraubten Kolben können somit gemeinsam bearbeitet werden, wodurch fürs erste eine hinreichende Fluchtungsgenauigkeit erreicht wird. Es ist jedoch nach dem ersten Abschrauben der Kolben von den Gleitbuchsenfortsätzen - was erforderlich ist, um die Kolben in die Zylinder einführen zu können - und dem darauf erfolgten Wiederaufschrauben der Kolben Åauf die Gleitbuchsenfortsätze keine Gewähr mehr gegeben, dass die Kolben- und Zylinderachsen fluchten, da der Anpressdruck der auf ihren Sitz geschraubten Kolben nicht mehr genau derselbe ist.
Ausserdem ist das Festziehen der aufgeschraubten Kolben innerhalb der Zylinder nur schwierig und nicht ohne besondere Hilfseinrichtungen zu bewerkstelligen. Ferner tritt in Ermangelung entsprechender Zentrierflächen durch die im Betrieb auftretenden Wärmespannungen ein Verziehen der Kolben ein. Insbesondere nach mehrmaligem Ausbau der Kolben sind die auftretenden Fluchtungsungenauigkeiten so gross, dass es zu Kolbenverreibungen in den Zylindern kommt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese bei direkt auf die Gleitbuchsenfortsätze aufgeschraubten Kolben vorhandenen Nachteile zu beseitigen und darüber hinaus einen einfacheren und billigeren Aufbau des Doppelkolbens zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Kolben an den Fortsätzen der Gleitbuchse einerseits durch Passflächen zentriert und anderseits durch Schrauben befestigt sind.
Dadurch, dass die Kolben durch entsprechend breite und hohe Passflächen an den Fortsätzen der Gleit- buchse zentriert sind und die zentrisch in diese Fortsätze eingeschraubten und im Verhältnis zum Kolbendurchmesser nur einen kleinen Durchmesser aufweisenden Schrauben ausschliesslich der Befestigung der Kolben dienen, ist auch nach mehrmaligem Aus- und Einbau der Kolben gewährleistet, dass die Einheit Kolben-Zylinder exakt fluchtet. Ferner bietet beim Einbau der Kolben in die Zylinder das Festschrauben der Kolben keine Schwierigkeit, da nach dem Aufschieben der Kolben auf die Passflächen der Gleitbuchsenfortsätze die Schrauben von aussen gut zugänglich sind und daher ohne Beschädigung des Kolbenbodens festgezogen werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist im Hinblick auf die während des Betriebes am Kolbenboden und an den Gleitflächen der Kolben auftretende Erwärmung darin gelegen, dass die im Kolbeninneren gelegenen Zentrierflächen eine gute Wärmeabfuhr gewährleisten, wodurch ein Verziehen der Kolben vermieden wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Passflächen an den Fortsätzen der Gleitbuchse stufenförmig ausgebildet, und die Schnittkanten dieser Passflächen sind zur Vermeidung von Kantenpressungen hinterdreht. Ferner sind die Fortsätze der Gleitbuchse zylinderförmig oder leicht konisch ausgebildet und durch Rippen verstärkt. Durch diese stabile Ausbildung bzw. Steifigkeit der Fortsätze wird das Verziehen der Kolben zufolge Wärmespannungen weiter vermindert ; darüber hinaus wird die Festigkeit und die genaue Bearbeitungsmöglichkeit des Doppelkolbens erhöht.
Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben, die in Fig. 1 eine im wesentlichen geschnittene Darstellung des erfindungsgemässen Doppelkolbens von oben betrachtet zeigt, wobei ein Kolben der besseren Übersichtlichkeit halberin der von der Gleitbuchse abgehobenen Lage dargestellt ist. Die Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.
Wie insbesondere aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, besteht der erfindungsgemässe Doppelkolben aus den zu beiden Seiten der Gleitbuchse 3 koaxial gegenüberliegenden Kolben 4, die in ihrer Mitte durchbohrt sind und im Inneren eine vorzugsweise zylindrische Ausnehmung 4'und am Kolbenboden eine Ausnehmung 4" besitzen. Die Innenfläche der Ausnehmung 4'bildet zusammen mit der rechtwinkelig dazu liegenden Ringfläche 4" Passflächen, die gemeinsam bearbeitet werden und zusammen mit den am Fortsatz 3'der Gleitbuchse 3 befindlichen Passflächen 3" die genaue Zentrierung der Kolben gewährleisten. Diese Passflachen 3" sind am äusseren Ende des durch Rippen 3"'versteiften Fortsatzes 3'als stufenförmige Ausdrehung ausgebildet.
Die Befestigung der Kolben 4 an den Fortsätzen 3'der Gleitbuchse 3 erfolgt durch die Schrauben 5, deren Köpfe 5'in den Ausnehmungen 4"'der Kolbenböden versenkt angeordnet sind. Die Passflächen 3"der stufenförmigen Ausdrehungen werden gemeinsam bearbeitet, wobei die Schnittkanten 18 dieser Passflächen 3" zur Vermeidung von Kantenpressungen hinterdreht sind. Die bis auf die äussere Mantelfläche bereits fertig bearbeiteten Kolben 4 werden dann auf den Fortsätzen 3'der Gleitbuchse 3 mittels Drehdornen befestigt und gemeinsam fertig bearbeitet (vorzugsweise überschliffen).
Dabei bilden die Kolben 4 zusammen mit der Gleitbuchse 3 eine starre Einheit und ermöglichen dadurch eine sehr genaue Bearbeitung.
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Der Ein- und Ausbau der Kolben 4 in die Zylinder 6' (Fig. 2) geschieht dadurch, dass zuerst nur die
Gleitbuchse 3 mit ihren Fortsätzen 3'seitlich in das Zylindergehäuse 6 eingeführt wird und dann die Kol- ben 4 von aussen her in die Zylinder 6'eingeschoben werden, bis die Passflächen 4', 4"der Kolben 4 auf den Passflächen 3" der Fortsätze 3'aufliegen. Hierauf werden die Kolben 4 mit den Fortsätzen 3'der
Gleitbuchse 3 durch die Schrauben 5 fest verbunden.
In Fig. 2 ist der erfindungsgemässe Doppelkolben in seiner im Zylindergehäuse 6 eingebauten Lage dargestellt, wobei der aus dieser Figur ersichtliche Zweizylinder-Kompressor an sich bekannter Bauart ist.
Die Zylinder 6'bestehen mit dem Zylindergehäuse 6 aus einem Stück und werden von der Ventil- platte 7 und den Zylinderdeckeln 7'abgeschlossen. Die Antriebswelle 1 samt Kurbelzapfen 10 und Ge- gengewicht 9 ist im Wellenlager 8 gelagert, das am oberen Teil des Zylindergehäuses mittels Schrauben
11 befestigt ist. Durch eine am unteren Ende des Zylindergehäuses 6 vorgesehene Öffnung 6" ragt das Öl- zuführungsrohr 17. Der Antrieb des Kompressors erfolgt durch einen aus Stator 13 und Rotor 12 bestehenden Elektromotor, der über die Antriebswelle 1, deren Kurbelzapfen 10 und den Gleitstein 2 die Gleitbuchse 3 samt Kolben 4 antreibt. Die zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnete Trennhaube 14 bildet zusammen mit dem Blechgehäuse 15 und dem Deckel 16 eine gasdichte Kapsel.
Die Erfindung kann im Rahmen des erfindungsgemässen Grundprinzips abgewandelt werden, indem z. B. die Passflächen konisch bzw. mehrstufig ausgebildet sein können. Auch ist die Anordnung und Ausbildung der Passflächen direkt am unteren Rand des Kolbenmantels denkbar, wozu die Fortsätze an der Gleitbuchse entsprechend breiter ausgeführt werden müssten. Ausserdem ist die Erfindung nicht auf Zwei- zylinder-Kompressoren für Kältemaschinen beschränkt, sondern die erfindungsgemässe Bauweise kann auch bei Pumpen und ähnlichen Aggregaten angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zweizylinder-Kompressor, insbesondere für Kältemaschinen, mit Kurbelschleifenantrieb und zu beiden Seiten des Kurbelschleifenantriebes angebrachten, auf einer gemeinsamen Achse liegenden Zylindern, die mit dem Zylindergehäuse aus einem Stück bestehen und in denen die zu beiden Seiten der Gleitbuchse koaxial liegenden und an Fortsätzen der Gleitbuchse starr befestigten Kolben gleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (4) an den Fortsätzen (3') der Gleitbuchse (3) einerseits durch Passflächen (3") zentriert und anderseits durch Schrauben (5) befestigt sind.