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.
Piston compressor for compression refrigeration machines The well-known small compression refrigeration units, especially those of the hermetically encapsulated design.
Thrust pistons, are structurally divided into two main groups, one with drive by the crankshaft, connecting rod, piston pin and piston and the other in the so-called crank arm construction, in which the connecting rod drive is replaced by a mostly cylindrical sliding body, which is in a corresponding,
Fülirtin-sbfehse united with the piston slides back and forth, thereby transforming the circumferential movement of the crank pin into a reciprocating movement of the piston.
The drive of the piston by means of a crankshaft and connecting rod requires some very rough machining in the interests of smooth running and a long service life of this drive.
For example # 1, the crank pin or a corresponding eccentric must be made exactly in diameter, exactly in the eccentricity, zylindriseli and #, cnau parallel to the shaft shank * # in. The same applies to the bores of the connecting rod, i.e. the large and the small connecting rod atime that the crank pin resp.
record the eccentric and the piston pin, these two connecting rod bores must also run parallel to each other. Furthermore, the bore for the piston pin in the piston must be designed as precisely as possible and at an angle to the piston axis. In all of these bearings, the seats must also be manufactured with a perfect surface in accordance with the fitting standards.
Failure to comply with the aforementioned prerequisites or part of them does not infrequently result in the dreaded jamming of the drive, which ultimately results in not only high power consumption but also the risk of the bearing points being corroded.
The drive with a slider crank, on the other hand, is structurally much simpler, especially with regard to the lower requirements for the right-angled design, since the sliding piece is designed as a cylinder and thus achieves an arrangement similar to a spatially movable cardanic joint. is. However, a number of precisely machined pins and bores are also required in this embodiment, the sum of the bearing surfaces and the resulting divisions always being significant.
The present invention relates to a piston compressor for compression kält.emasehinen with an eccentric driven plunger, which drive forms a further simplification of the said thrust piston drive, aims to reduce bearing friction and thus has a better efficiency. In addition, this piston compressor, which is suitable for small refrigeration machines, should be less noisy in its drive than its predecessor.
According to the invention, these advantages are achieved in that the end of the plunger facing the eccentric is provided with a footplate, with which the eccentric generating the piston movement is in constant frictional contact, with the aforementioned force failure between the eccentric and the piston footplate a suspension associated with the piston is acting, which presses the footplate against the eccentric.
Various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the accompanying drawing. It shows:
1 shows a vertical section through the piston compressor according to the first embodiment example, FIG. 2 shows a part view of the second embodiment example, partially in section, FIG. 3 shows a part view of the third embodiment example, FIG. 4 shows a detail of the fourth embodiment example in diagrammatic form Representation and FIG. 5 again shows a vertical section through part of the fifth exemplary embodiment.
The structure of the various piston compressors provided in FIGS. 1 to 5 is essentially uniform. They all have a cylinder 1, a cylinder head and a valve body a 'arranged between the two. A piston 4 is arranged freely axially displaceably within the cylinder 1.
In Figure 1, the piston 4 is closed at its end protruding from the cylinder to form a footplate by means of a threaded plug 5, the head plate 6a has a hardened surface GE. Furthermore, the piston 1 on the side of this threaded plug 5 has a collar 6 running all around. In the examples according to FIGS. 3 and 5, this collar 6 is formed by the protruding part of a footplate closing the piston at its lower end face .
In the embodiment according to FIG. 4, this footplate has a square plan. The face of the mentioned foot plates facing away from the piston 4 is, like the head plate 6a, surface-hardened. With 7 an eccentric arranged on a drive shaft 8 is referred to, which rests with its periphery directly on the head plate <I> 6a </I> as an extension of the piston axis.
The surface of this eccentric is also hardened. A coil spring 9 wound around the compressor cylinder 1 is supported at its upper end on the ZZ-linder 1 and with its lower end on the collar 6 of the piston 1. It presses the piston 1 with its preload on the eccentric 7.
With the drive shaft 8 and thus the eccentric 7, the hardened periphery of the eccentric slides on the hardened surface of the head plate 6a, whereby the piston 4 in the cylinder 1 is moved up and down in the direction of the arrow. The circumference of the eccentric 7 is circular, whereby the piston movement always remains equidistant.
In the example according to FIG. 2, the Rüekliol- suspension for the piston 1 is formed by two hairpin springs 9a, one of the legs of which end under the fastening rings 10 for the cylinder 1 are clamped. The other legs of these springs 9a are each guided through a bore 11 in the piston wall. The crank pin 1.7 of the eccentric shaft 18 is provided here with a rotatable steel sleeve 1.9 on the former, which rolls with its circumference on yaw surface of the footplate when the shaft 18 rotates.
In the fi. 3 are two horizontally arranged leaf springs 9b ver used as spring elements, each with their one ends on a fixed part 1.5 of the compressor, for. B. are attached to the unit capsule. Their free ends 12 are slightly curved upwards and lie on the upper end face of the collar 6 formed by the footplate. The drive of the piston 4 takes place here via a steel ring 7a superimposed by means of balls on the Eszenterscheibe.
The example shown in FIG. -1 has a spring formed from four coil springs 9c arranged in a circle around the cylinder 1. The one ends of these springs 9c are supported on the overhead face of the collar 6 formed by the footplate, which footplate has a square plan for this purpose. The other end of the 1, named springs are supported on radially from standing, on the outer wall of the cylinder 1 on, wordneten flaps 16, these springs 9c running approximately axially parallel to the Kol benachse.
The example according to FIG. 5 differs from the one shown in FIG. 1 because the eccentric 7 is arranged on the left side of the piston axis A, whereby when the drive shaft rotates, apart from the stroke movement of the piston, the the latter is achieved about its own axis, which runs in the indicated arrow direction when the shaft 8 is turned to the left.
As a result, the running properties of the piston 4 in the cylinder 1 are significantly improved. Tests have shown that with a combined lifting and rotating movement, as a result of the constant, even change of all sliding points between the piston and cylinder wall, one-sided wear of the running surface is excluded, which significantly extends the service life of these parts.
[-in this success not to diminish, however, it is necessary to design the support of the coil spring 9 on the collar 6 of the piston differently so that the endwindings of the spring do not experience additional wear due to the rotation of the piston. For this purpose, a sliding washer 13 is inserted between the piston collar 6 and the spring 9, as shown on the right-hand side of FIG. 5, or, as the left-hand side of this figure shows, a pressure ball bearing 14.
Here, the frictional engagement between the spring 9 and the sliding ring <B> 1.31 </B> or ball bearing 1-1 is greater than the frictional moment of the latter on the collar 6, which, although by appropriate preloading of the spring 9 or other known ones Measures, e.g. B. the mutual coupling of the spring ends with the cylinder 1 and the part 13 or 14 can take place. This design ensures that the rotary movement at the lower end of the piston is absorbed in a manner that also guarantees high operational reliability and a long service life.
The illustrated and described piston compressor has a piston drive which, as a result of the omission of a connecting rod, is rela tively insensitive to Winkel inauigkei th and therefore eliminates jamming of the piston in the cylinder. As a result of the hardened surfaces on the eccentric itself, as is the case at the relevant contact point of the piston, normal lubrication is required, making excessive wear of the parts impossible.
The suspension, which ensures constant, positive contact between the piston and the eccentric, is relatively easy to manufacture and does not require any highly qualified materials, as the rotational speeds that occur with these piston compressors, which are dependent on the useful frequency and always remain the same, are of the order of magnitude Move between 1500 and 3000 rpm.