Kolbenmaschine, insbesondere Motorkompressor, für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, ins besondere einen Motorkompressor, für hermetisch gekapselte Kleinkältemaschinen, mit einer einstöcki gen, zu beiden Seiten der Kurbel gelagerten Kurbel welle.
Die Verwendung einstöckiger, zweifach gelager ter Kurbelwellen erforderte bisher irgendwelche Un terteilungen am Gehäuse, sei es, dass das Gehäuse selbst aus zwei Teilen besteht, deren jeder eines der Hauptlager enthält, sei es, dass die Hauptlager als ent- fernbare Einsätze ausgebildet und selbst geteilt sind. In jedem Fall wird also das Gehäuse erst fertig zu sammengebaut, nachdem die Kurbelwelle an Ort und Stelle gebracht war. Nachteilig hierbei ist es, dass eine ganze Reihe von Teilen vorgefertigt werden muss und dass die genaue Ausrichtung dieser Teile beim Zu sammenbau schwierig zu erreichen ist.
Aus diesem Grunde hat man vielfach, insbeson dere bei Motorkompressoren für hermetisch gekap- selte Kleinkältemaschinen, nur ein einziges längeres Lager für die Kurbelwelle vorgesehen. Hierfür ist kein geteiltes Lager erforderlich; man muss jedoch eine etwas ungleichmässige Druckverteilung im Lager in Kauf nehmen und kann ausserdem den rotierenden Teil des Motors erst nach dem Einbau der Kurbel welle auf dem durch das Lager gesteckten Wellenteil aufmontieren. Es kommt hinzu, dass man auch bei dieser Konstruktion Kolbenzylinder und Lager nicht zu einem einstöckigen Bauteil vereinigen kann, wenn man nicht besondere Massnahmen, z. B. Teilung des beweglichen Kurbellagers, trifft.
A11 diese Nachteile werden erfindungsgemäss auf einfache Weise dadurch überwunden, dass die beiden Hauptlager der Kurbelwelle ungeteilt und mit dem Kolbenzylinder in einem Gehäuse vereinigt sind und dass die Kurbelwelle zwecks Einführung von aussen durch das erste Hauptlager zwischen dem Kurbel zapfen und den zentrischen Lagerzapfen Zwischen abschnitte aufweist, die in Axialrichtung mindestens so lang sind wie das erste Hauptlager und deren Querschnittsfläche innerhalb der Projektion des Kur belzapfenquerschnitts auf dem Querschnitt der Lager zapfen liegt,
wobei die Kurbelwellenquerschnittsfläche an keiner Stelle den Bohrungsquerschnitt des ersten Hauptlagers überschreitet.
Bei dieser Konstruktion kann man die Kurbel welle von aussen her in das die beiden Hauptlager und den Kolbenzylinder aufweisende Gehäuse ein- führen. Wenn sich die Zwischenabschnitte innerhalb des ersten Hauptlagers befinden, kann man die ge samte Kurbelwelle radial versetzen und auf diese Weise nacheinander den vorderen Lagerzapfen, den Kurbelzapfen- und den hinteren Lagerzapfen durch das erste Hauptlager schieben. Es ist hierdurch bei einstöckigen Kurbelwellen erstmals möglich, dem ausserhalb der Lager befindlichen Wellenteil einen beliebigen Querschnitt zu geben, bei Motorkompressoren beispielsweise den drehbaren Teil des Motors vor dem Einbau der Kurbelwelle auf diese zu montieren.
Ferner ergeben sich fabrikato- rische Vereinfachungen, weil weniger Teile als bisher vorgefertigt werden müssen, weil die beiden Haupt lager in einem Durchgang gebohrt werden können und weil bei sämtlichen Maschinen der gleichen Serie die gleiche Passung gewährleistet ist, die hier nicht von dem Zusammenpressdruck eines geteilten Lagers abhängt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch das mit den Kolben verbundene bewegliche Lager ungeteilt sein, wenn sein Bohrungsdurchmesser höchstens gleich demjenigen des ersten Hauptlagers, mindestens jedoch gleich demjenigen des zweiten Hauptlagers ist. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, dass der vom ersten Hauptlager entfernt liegende Zwi schenabschnitt der Kurbelwelle in Axialrichtung län ger ist als das bewegliche Lager.
Das Einführen des vorderen Lagerzapfens und des Kurbelzapfens der Kurbelwelle in das bewegliche. Lager geschieht prinzipiell genauso wie das Ein- führen durch das erste Hauptlager. Dieses einfache Vorgehen macht die Zusammenfassung von Kolben zylinder und Lagern in einem Bauteil ohne zusätzliche Massnahmen möglich.
Die Verbindung zwischen beweglichem Lager und Kolben kann mittels Pleuelstange erfolgen. Be kanntlich muss bei einem Pleuelantrieb die Mittelachse des Zylinders in bestimmter Winkelbeziehung zur Mittelachse der Kurbelwelle stehen. Diese Winkel beziehung 1'ässt 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.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, das bewegliche Lager als Kurbelschleife mit Gleitstein- führung auszubilden. Diese Konstruktion empfiehlt sich beispielsweise, wenn Ausrichtfehler, die im Be trieb 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 ein ungehindertes Einführen zu ermöglichen, wird der Abstand zwischen den einander zugewandten Kanten der beiden Hauptlager grösser gewählt, als der Abstand der einander abgewandten Kanten von zu erst eingeführtem Lagerzapfen und Kurbel.
Es trägt zu einer Querschnittsvergrösserung der Zwischenabschnitte der Kurbelwelle bei, wenn nicht ein reiner Kreisquerschnitt benutzt wird, sondern wenn die volle Projektionsfläche des Kurbelquer schnitts auf den Lagerzapfenquerschnitt ausgenutzt wird, 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 Mittel achse des Kurbelzapfens.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfin dung ist ein Motorkompressor daduch charakterisiert, dass das Motorlagerschild das erste Hauptlager auf weist und mit Kolbenzylinder und zweitem Haupt lager aus einem ungeteilten Stück besteht. Auf diese Weise ergibt sich ein Motorkompressor, der aus einer Kleinstzahl von Teilen besteht und dementsprechend schnell und billig hergestellt werden kann.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugsnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Fig. Feinen Längsschnitt durch einen Motorkom pressor gemäss der Erfindung, Fig.2 eine bei diesem Ausführungsbeispiel ver wendete Kurbelwelle, Fig. 3 einen Schnitt durch die Kurbelwelle nach Fig. 2 längs der Linie 111-III,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausfüh rungsform 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 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 evtl. mit angegossenen Schall dämpferräumen sowie das erste Hauptlager 6 und das zweite Hauptlager 7 für die Motorkurbelwelle B. 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 Kurbelschleifenantrieb 14 üblicher Bauart verbunden.
Die Motorkurbelwelle 8 ruht im ersten Haupt lager 6 mit dem als Lagerzapfen 15 bezeichneten Wellenende und in dem zweiten Hauptlager 7 mit dem vorderen Lagerzapfen 16. Zwischen dem Kurbel zapfen 13 und dem Lagerzapfen 15 befindet sich ein Zwischenabschnitt 17, desgleichen zwischen dem Kurbelzapfen 13 und dem Lagerzapfen 16 ein Zwi schenabschnitt 18. Die beiden zur Einführung der Kurbelwelle erforderlichen Zwischenabschnitte 17 und 18 können ferner die lediglich strichpunktiert angedeuteten, aufgeschobenen Unwuchtgewichte 19 tragen. Der Kolben 12 kann vor dem Einsetzen der Kurbelwelle von unten durch eine entsprechende Aus sparung 20 im Gehäuse 3 in seinen Zylinder 5 geschoben werden.
In den Fig. 2 und 3 ist eine Kurbelwelle in Seiten ansicht und im Querschnitt gezeigt. Das Ausführungs beispiel der Fig. 4, in der für gleiche Teile die glei chen, aber mit einem Apostroph versehenen Bezugs zeichen verwendet sind, unterscheidet sich von den jenigen der Fig. 2 und 3 dadurch, dass der Kurbel zapfen 13' einen etwas grösseren Durchmesser hat als der Lagerzapfen 16' und der Lagerzapfen 15' wiederum einen etwas grösseren Durchmesser als der Kurbelzapfen 13', dass die Mittelachsen der Lagerzapfen und des Kurbelzapfens etwas weiter auseinandergerückt sind, somit eine grössere Kurbel auslenkung entsteht,
und dass die Querschnittsfläche der Zwischenabschnitte durch zwei Kreisbögen be grenzt ist.
Damit das anschliessend anhand der Fig.5 ge schilderte 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 Bohrungsquerschnitt des ersten Hauptlagers 6 über schreiten. In Fig. 3 haben alle Zapfen 13, 15, 16 den 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 Kur belzapfenlager 14 zu führenden Teile der Kurbel welle 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 angren zenden Zahfenquerschnittsflächen aufeinander.
Über dies 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 Kurbelzapfen lager 14, sodann ist der freie Raum zwischen den beiden Hauptlagern 6 und 7, also der Abstand zwi schen 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 werden. Dies geschieht in den folgenden Arbeits schritten. 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 13 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 Aufwärts bewegung 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 Kur belzapfen 13 im Lager 14 und der Lagerzapfen 15 im Lager 6 befinden.
Wenn man Auswuehtgewichte 19 auf die Zwi schenabschnitte 17 und 18 aufsetzen will, muss man diese beim Einführen der Kurbelwelle in die ent sprechenden Lager mit auffädeln.
Die so geschaffene Maschine zeichnet sich durch Billigkeit, ruhigen Lauf, einfache Herstellung und vor allem durch die Tatsache aus, dass alle wesent lichen stationären Teile in einem einzigen Gussstück vereinigt sein können.
Piston machine, in particular motor compressor, for hermetically sealed small refrigeration machines The invention relates to a piston machine, in particular a motor compressor, for hermetically sealed small refrigeration machines, with a single-piece crankshaft mounted on both sides of the crank.
The use of single-storey, double-bearing crankshafts has previously required any subdivisions on the housing, be it that the housing itself consists of two parts, each of which contains one of the main bearings, or that the main bearings are designed as removable inserts and are themselves divided are. In any case, the housing is only assembled ready after the crankshaft has been put in place. The disadvantage here is that a number of parts must be prefabricated and that the exact alignment of these parts is difficult to achieve when assembling.
For this reason, in particular in the case of motor compressors for hermetically sealed small refrigeration machines, only a single, longer bearing has been provided for the crankshaft. No split warehouse is required for this; However, you have to accept a somewhat uneven pressure distribution in the camp and can also mount the rotating part of the motor only after the crankshaft has been installed on the shaft part inserted through the bearing. In addition, even with this construction, the piston cylinder and bearing cannot be combined into a single-story component if special measures are not taken, e.g. B. division of the movable crank bearing meets.
According to the invention, these disadvantages are overcome in a simple manner in that the two main bearings of the crankshaft are undivided and combined with the piston cylinder in one housing and that the crankshaft has intermediate sections for the purpose of insertion from the outside through the first main bearing between the crank pin and the central bearing pin , which are at least as long in the axial direction as the first main bearing and whose cross-sectional area lies within the projection of the crank pin cross-section on the cross-section of the bearing pin,
the crankshaft cross-sectional area at no point exceeding the bore cross-section of the first main bearing.
With this construction, the crankshaft can be inserted from the outside into the housing containing the two main bearings and the piston cylinder. When the intermediate sections are within the first main bearing, you can move the entire crankshaft radially and in this way push the front bearing pin, the crank pin and the rear bearing pin through the first main bearing. This makes it possible for the first time with single-deck crankshafts to give the shaft part located outside the bearings any desired cross-section, for example in the case of motor compressors the rotatable part of the motor can be mounted on the crankshaft before it is installed.
Furthermore, there are manufacturing simplifications because fewer parts than before have to be prefabricated, because the two main bearings can be drilled in one pass and because the same fit is guaranteed on all machines of the same series, which is not affected by the compression of a split one here Warehouse depends.
In a further embodiment of the invention, the movable bearing connected to the piston can also be undivided if its bore diameter is at most equal to that of the first main bearing, but at least equal to that of the second main bearing. It is only necessary here to ensure that the intermediate section of the crankshaft which is remote from the first main bearing is longer in the axial direction than the movable bearing.
The insertion of the front journal and the crankpin of the crankshaft into the movable one. Storage is basically the same as the introduction through the first main bearing. This simple procedure makes it possible to combine the piston cylinder and bearings in one component without any additional measures.
The connection between the movable bearing and the piston can be made by means of a connecting rod. It is known that in a connecting rod drive, the central axis of the cylinder must have a certain angular relationship to the central axis of the crankshaft. This angle relationship 1 'can be achieved much more easily if the corresponding bores can be made in a single housing than if, in the case of a divided housing, the angle assignment only has to be adjusted during assembly.
In some cases it can be useful to design the movable bearing as a slider crank with a sliding block guide. This construction is recommended, for example, when alignment errors that occur during operation due to temperature-dependent stresses or distortions need to be compensated. Since split crank slider drives cannot be produced, the construction according to the invention makes it possible for the first time to use a crank slider drive with double-bearing crankshafts.
In order to enable unhindered insertion, the distance between the mutually facing edges of the two main bearings is chosen to be greater than the distance between the mutually opposite edges of the first inserted bearing pin and crank.
It helps to enlarge the cross-section of the intermediate sections of the crankshaft if a pure circular cross-section is not used, but if the full projection area of the crank cross-section is used on the journal cross-section, i.e. the cross-section is limited by two arcs of a circle. This measure also has the advantage that the crankshaft only needs to be clamped twice when rotating, once in the central axis of the bearing pin and once in the central axis of the crank pin.
In a special embodiment of the invention, a motor compressor is characterized by the fact that the motor end shield has the first main bearing and consists of a single piece with a piston cylinder and a second main bearing. This results in a motor compressor which consists of a very small number of parts and which can accordingly be manufactured quickly and cheaply.
Further features emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. They show: FIG. A fine longitudinal section through a motor compressor according to the invention, FIG. 2 a crankshaft used in this exemplary embodiment, FIG. 3 a section through the crankshaft according to FIG. 2 along the line III-III.
Fig. 4 is a section through another Ausfüh approximate shape of the crankshaft and Fig. 5 in schematic representations a-e the introduction of the crankshaft in the two fixed and the movable bearings of the machine.
The motor compressor in Fig. 1 is suspended in the capsule with the aid of springs 2 in the usual way. A single component 3, in particular a cast piece, forms the end shield or the motor mount 4, the compressor cylinder 5, possibly with cast sound absorber chambers, and the first main bearing 6 and the second main bearing 7 for the engine crankshaft B. Stator 9 and rotor 10 are of any type and therefore only indicated. The cylinder is covered at the top by a valve structure 11, which is also only shown schematically.
The piston 12 is connected to the crank pin 13 of the shaft 8 via a slider crank drive 14 of conventional design.
The engine crankshaft 8 rests in the first main bearing 6 with the shaft end designated as the bearing pin 15 and in the second main bearing 7 with the front bearing pin 16. Between the crank pin 13 and the bearing pin 15 there is an intermediate section 17, as well as between the crank pin 13 and the Bearing pin 16 an inter mediate section 18. The two intermediate sections 17 and 18 required for the introduction of the crankshaft can also carry the imbalance weights 19 that are only indicated by dash-dotted lines. The piston 12 can be pushed into its cylinder 5 from below through a corresponding recess 20 in the housing 3 before the onset of the crankshaft.
In Figs. 2 and 3, a crankshaft is shown in side view and in cross section. The embodiment example of Fig. 4, in which the same parts are used, but with an apostrophe reference characters are used, differs from those of Figs. 2 and 3 in that the crank pin 13 'a slightly larger diameter has a slightly larger diameter than the bearing pin 16 'and the bearing pin 15' than the crank pin 13 ', so that the central axes of the bearing pin and the crank pin are slightly further apart, thus resulting in a greater crank deflection,
and that the cross-sectional area of the intermediate sections is limited by two arcs of a circle.
In order that the procedure for inserting the crankshaft into the various bearings, which is subsequently described with reference to FIG. 5, proceeds properly, the following dimensions must be taken into account. The cross section of the crankshaft from the bearing journal 16 to the bearing journal 15 must not exceed the bore cross section of the first main bearing 6 at any point. In FIG. 3, all pins 13, 15, 16 have the same diameter, which also corresponds to the diameter of the first main bearing 6. In Fig. 4, the diameter of the pins 15 ', 13' and 16 'decreases in the order mentioned.
In the same way, the cross-sectional dimensions for the crankshaft through the cure belzapfenlager 14 to lead parts of the crankshaft with reference to this bearing 14 to choose. As the sectional views of FIGS. 3 and 4 show, the cross-sectional areas of the intermediate sections 17 and 18 lie on top of one another within the projections of the adjacent tooth cross-sectional areas.
About this, the intermediate section 17 has a greater axial length than the first main bearing 6, and the intermediate section 18 has a greater axial length than the first main bearing 6 and the crank pin bearing 14, then the free space between the two main bearings 6 and 7, so the distance between their mutually facing edges is greater than the distance between the opposite edges of the bearing pin 16 and the crank pin 13.
In FIG. 5, the first main bearing 6, the second main bearing 7 and the movable bearing 14 are only illustrated schematically. The crankshaft 8 is to be introduced from the outside through the first main bearing 6. This is done in the following work steps. First (a) the journal 16 is inserted into the bearing 6. Then (b) the crankshaft is pushed further until the intermediate section 18 is in the bearing 6. After the shaft has been moved downwards in this position and the movable bearing 14 has also been brought into the correct position, (c) the crank pin 13 is pushed into the stationary bearing 6 and the bearing pin 16 into the movable bearing 14.
Thereafter (d) the entire crankshaft is again shifted a little to the left, the intermediate sections 17 and 18 reaching the bearings 6 and 14, respectively. In this position the crankshaft can be raised again a little. After a corresponding upward movement of the bearing 14, it is finally (e) possible to bring the crankshaft into its end position in which the bearing pin 16 is in the bearing 7, the cure belzapfen 13 in the bearing 14 and the bearing pin 15 in the bearing 6.
If you want to put Aufuehtgewichte 19 on the inter mediate sections 17 and 18, you have to thread them into the appropriate bearing when inserting the crankshaft.
The machine created in this way is characterized by cheapness, smooth running, simple manufacture and, above all, by the fact that all essential stationary parts can be combined in a single casting.