Kolbenkompressor für Kompressionskältemaschinen Die bekannten Kompressionskleinkältema- #:eIiinen, insbesondere solche der hermetisch #Iekapselten Bauart mit.
Schubkolben, sind konstruktiv in zwei Hauptgruppen unterteilt, eine mit Antrieb durch Kurbelwelle, Pleuel, Kolbenbolzen und Kolben und die andere in der sogenannten Kurbelsehleifenbauart, bei welcher der Pleuelantrieb durch einen meist zYlindrisehen Gleitkörper ersetzt ist, der in einer entsprechenden,
mit dem Kolben v er- einigten Fülirtin-sbfehse hin und her gleitet mlcl dadurch die umlaufende Bewegung des Kurbelzapfens in eine hin und her gehende des Kolbens verwandelt.
Der Antrieb des Kolbens mittels Kurbel welle und Pleuelstange setzt dabei im Inter- esse eines merüusehlosen Laufes und einer lan- #len Lebensdauer dieses Antriebes einige sehr ;>ellaue Bearbeitungen voraus.
So muss zum Beispic#1 der Kurbelzapfen oder ein entspre- ehendes Exzenter exakt im Durchmesser, exakt in der Exzentrizität, zylindriseli und #,cnau parallel zum Wellensehaft hergestellt *#in. Das gleiche gilt für die Bohrungen des Pleuels, also das grosse und das kleine Pleuel- atime, die den Kurbelzapfen bzw.
das Exzen ter und den Kolbenbolzen aufnehmen, wobei diese beiden Pleuelbohrungen ebenfalls par allel zueinander verlaufen müssen. Ferner muss die Bohrung für den Kolbenbolzen im Kolben möglichst genau und im Winkel zur Kolbenachse ausgeführt sein. Bei allen diesen Lagerstellen müssen ausserdem die Sitze mit einwandfreier Oberfläche entsprechend den Passungsnormen hergestellt sein.
Die Nicht einhaltung der vorgenannten Voraussetzungen oder eines Teils derselben bewirken nicht sel ten das gefürchtete Klemmen des Antriebes, was schliesslich neben einem hohen Kraftver brauch auch die Gefahr des Anfressens der Lagerstellen zur Folge hat.
Der Antrieb mit Kurbelschleife hingegen ist baulich viel einfacher, besonders in bezug auf die geringeren Anforderungen an die win- kelreehte Ausführung, da das Gleitstück als Zvlinder ausgeführt und damit eine Anord nung ähnlich einem räumlich beweglichen, kardanischen Gelenk erreicht. ist. Allerdings sind auch bei dieser Ausführung eine Anzahl genau bearbeitete Zapfen und Bohrungen er forderlich, wobei auch hier die Summe der Lagerflächen und die dadurch bedingten Itei- bungen immer noeli erheblich sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen Kolbenkompressor für Kompressions- kält.emasehinen mit über ein Exzenter ange triebenem Tauchkolben, welcher Antrieb eine weitere Vereinfachung des genannten Schub kolbenantriebes bildet, eine Verminderung der Lagerreibung zum Ziele hat und dadurch einen besseren Wirkungsgrad besitzt. Ausser dem soll dieser für Kleinkältemasehinen ge eignete Kolbenkompressor in seinem Antrieb weniger geräuschvoll sein als seine Vorgänger.
Gemäss der Erfindung werden diese Vor teile dadurch erreicht, dass das dem Exzenter zugekehrte Ende des Tauchkolbens mit einer Fussplatte versehen ist, mit welcher das die Kolbenbewegung erzeugende Exzenter unmit telbar in ständiger kraftschlüssiger Berührung steht, wobei der genannte Kraftsehluss nvi- schen Exzenter und Kolbenfussplatte durch eine dem Kolben zugeordnete Federung be wirkt ist, welche die Fussplatte gegen das Exzenter drückt.
In der beiliegenden Zeichnung sind v er- schiedene Ausführungsbeispiele des Erfin- 2lungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Kol benkompressor nach dem ersten Ausführungs beispiel, Fig.2 eine Teilansielit des zweiten Aus- führungsbeispiels, teilweise geschnitten, Fig. 3 eine Teilansielit des dritten Ausfüh rungsbeispiels, Fig. 4 ein Detail des vierten Ausführungs beispiels in schaubildlicher Darstellung und Fig. 5 wieder einen Vertikalschnitt durch einen Teil_ des fünften Ausführungsbeispiels.
Der Aufbau der in den Fig.1 bis 5 dar gestellten verschiedenen Kolbenkompressoren ist im wesentlichen einheitlich. Sie besitzen alle einen Zylinder 1, einen Zylinderkopf und einen zwischen beiden angeordneten Ven tilkörper a'. Innerhalb des Zylinders 1 ist ein Kolben 4 frei axial verschiebbar angeordnet.
In Fig.1 ist der Kolben 4 an seinem aus dem Zylinder ragenden Ende zur Bildung einer Fussplatte mittels eines Gewindestopfens 5 verschlossen, dessen Kopfplatte 6a eine ge härtete Oberfläche besitzt. Ferner weist der Kolben 1 auf der Seite dieses Gewindestop fens 5 einen ringsum verlaufenden Bund 6 auf, Bei den Beispielen nach Fig. \?, 3 und 5 ist dieser Bund 6 durch den vorstellenden Teil einer den Kolben an seiner untern Stirn seite verschliessenden Fussplatte gebildet.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besitzt diese Fussplatte quadratischen Grundriss. Die dem Kolben 4 abgekehrte Stirnfläche der genann ten Fussplatten ist, ebenso wie die Kopfplatte 6a, oberflächengehärtet. -Mit 7 ist ein auf einer Antriebswelle 8 an geordnetes Exzenter bezeichnet, das mit sei ner Peripherie unmittelbar an der Kopfplatte <I>6a</I> in Verlängerung der Kolbenachse anliegt.
Die Oberfläche dieses Exzenters ist ebenfalls gehärtet. Eine um den Kompressorzylinder 1 gewundene Schraubenfeder 9 ist an ihrem Oberende am ZZ-linder 1 und mit ihrem Unter ende auf dem Bund 6 des Kolbens 1 abge stützt. Sie clrüekt den Kolben 1 mit ihrer Vorspannung auf das Exzenter 7.
Bei Di-e- lilln- der Antriebswelle 8 und damit des Ex zenters 7 gleitet die gehärtete Peripherie des Exzenters auf der gehärteten Oberfläche der Kopfplatte 6a, wodurch der Kolben 4 im Zy linder 1 in Pfeilrichtung auf und ab bewegt wird. Der Umfang des Exzenters 7 ist kreis förmig, wodurch die Kolbenbewegung eine stets gleiehförmige bleibt.
Beim Beispiel nach Fig-. 2 ist die Rüekliol- federung für den Kolben 1 durch zwei Haar nadelfedern 9a gebildet, deren eine Schenkel enden unter den Befestigungssehrauiben 10 für den Zylinder 1 festgeklemmt sind. Die andern Schenkel dieser Federn 9a sind je durch eine Bohreng 11. in der Kolbenwand hindureh- geführt. Der Kurbelzapfen 1.7 der Exzenter welle 18 ist hier mit einer auf dem ersteren drehbaren Stahlbüchse 1.9 versehen, die bei Drehen der Welle 18 mit ihrem Umfang auf Gier anliegenden Fläche der Fussplatte abrollt.
In der Fi-. 3 sind als Federelemente zwei horizontal angeordnete Blattfedern 9b ver wendet, die mit ihren einen Enden je an einem feststehenden Teil 1.5 des Kompressors, z. B. an der Aggregatkapsel, befestigt sind. Ihre freien Enden 12 sind leicht aufwärts g-ebog,en und liegen auf der obern Stirnfläche des durch die Fussplatte gebildeten Bundes 6 auf. Der Antrieb des Kolbens 4 erfolgt hier über einen mittels Kugeln auf der Eszenterscheibe ge lagerten Stahlring 7a.
Das in Fig. -1 gezeigte Beispiel besitzt eine aus vier im Kreis um den Zylinder 1 herum abgeordnete Schraubenfedern 9c gebildete Fe derung. Die einen Enden dieser Federn 9c stützen sieh auf der obenliegenden Stirnseite des durch die Fussplatte gebildeten Bundes 6 ab, welche Fussplatte zu diesem Zwecke qua dratischen Grundriss besitzt. Die andern En den der 1,enannten Federn sind an radial ab stehenden, an der Aussenwand des Zylinders 1 an,wordneten Lappen 16 abgestützt, wobei diese Federn 9c ungefähr achsparallel zur Kol benachse verlaufen.
Das Beispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich .gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten da durch, da.ss das Exzenter 7 links seitlich der Kolbenachse A angeordnet ist, wodurch bei drehender Antriebswelle, ausser der Hubbewe- InnI@ des Kolbens, eine Rotation des letzteren um seine eigene Achse erzielt wird, die bei Linksdrehung der Welle 8 in der angedeuteten Pfeilrichtung verläuft.
Hierdurch werden die Laufeigenschaften des Kolbens 4 im Zylinder 1 wesentlich v er- bes@ert. Versuche haben ergeben, dass bei einer kombinierten Hub- und Drehbewegung in folge des andauernd gleichmässigen Wechsels säm.tlieher Gleitstellen zwischen Kolben- und Zylinderwand eine einseitige Abnützung der Laufflielie ausgeschlossen ist, wodurch die Lebensdauer dieser Teile wesentlich verlängert wird.
[-in diesen Erfolg nicht zu schmälern, ist es allerdings notwendig, die Abstützung der Schraubenfeder 9 auf den Bund 6 des Kol bens anders zu gestalten, damit die Endwin dungen der Feder keine zusätzliche Abnüt zung durch die Drehbewegung des Kolbens erfahren. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Kolbenbund 6 und der Feder 9 eine Gleit selteibe 13 eingelegt, wie dies auf der rechten Seite der Fig. 5 dargestellt ist, oder, wie die linke Seite dieser Figur zeigt, ein Druck kugellager 14.
Hierbei ist der Reibungsschluss zwischen der Feder 9 und dem Gleitring <B>1.31</B> oder Kugellager 1-1 grösser als das Reibungs- moment der letzteren auf dem Bund 6, was #,owohl durch entsprechende Vorspannung der Feder 9 oder sonstige bekannte Massnahmen, z. B. die gegenseitige Kopplung der Feder enden mit dem Zylinder 1 und dem Teil 13 oder 14, erfolgen kann. Diese Ausführung bie tet Gewähr dafür, dass die Drehbewegung am untern Kolbenende in einer Weise aufgenom- men wird, die gleichfalls eine hohe Betriebs sicherheit und lange Lebensdauer verbürgt.
Der dargestellte und beschriebene Kolben kompressor besitzt einen Kolbenantrieb, der zufolge Verzichtes auf eine Pleuelstange rela tiv unempfindlich gegen Winkelungenauigkei ten ist und deshalb Klemmerscheinungen des Kolbens im Zylinder ausscheidet. Zufolge der gehärteten Oberflächen am Exzenter selbst wie an der betreffenden Anliegestelle des Kol bens ist, eine normale Schmierung vorausge setzt, eine übermässige Abnutzung der Teile verunmöglicht.
Die den ständigen, kraftschlüssigen Kon takt zwischen Kolben und Exzenter bewir kende Federung ist relativ einfach in der Herstellung und erfordert keine hochqualifi- zierten Materialien, da die bei diesen Kolben kompressoren auftretenden, von der Nutzfre quenz abhängigen und stets gleich bleibenden Drehzahlen sich in der Grössenordnung zwi schen 1500 und 3000 U/min bewegen.