CH627527A5

CH627527A5 - Compressor unit, consisting of a drive motor and a compressor having eccentrically guided, freely mobile pistons

Info

Publication number: CH627527A5
Application number: CH131678A
Authority: CH
Inventors: Siegfried Schoenwald
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1982-01-15
Also published as: DE2710734C3; DE2710734B2; AT355703B; SE437067B; FR2383331B1; SE7802192L; DK83278A; DK146662C; FR2383331A1; ATA153278A; DK146662B; IE46251B1; BE864757A; NL7800273A; GB1566687A; IT1092884B; JPS6047478B2; DE2710734A1; IE780495L; JPS53113310A

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verdichteraggregat der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass alle Teile des Aggregates über ein einziges Bauteil in ihrer Lage zueinander fixiert sein können. The object of the invention is to design a compressor unit of the type described in the introduction such that all parts of the unit can be fixed in their position relative to one another by means of a single component.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale. Die Fixierung des Führungsteiles und des Zylinderblockes in ihrer exzentrischen Stellung zueinander kann über die Achse und den mit ihr verbundenen Lagerzapfen erfolgen. Damit ist die Toleranzkette für die Anordnung dieser Teile bis auf die Fertigungstoleranzen der Achse und des Lagerzapfens verkürzt. The object is achieved according to the invention by the features contained in the characterizing part of claim 1. The guide part and the cylinder block can be fixed in their eccentric position with respect to one another via the axis and the bearing journal connected to it. This shortens the tolerance chain for the arrangement of these parts down to the manufacturing tolerances of the axis and the bearing journal.

Dadurch, dass der Antriebsmotor ein Aussenläufermotor sein kann, ergeben sich sowohl hinsichtlich der Befestigung des Ständers auf der Achse als auch hinsichtlich der Lagerung des Läufers konstruktive Vereinfachungen. The fact that the drive motor can be an external rotor motor leads to structural simplifications both with regard to the mounting of the stator on the axis and with regard to the mounting of the rotor.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Based on an embodiment shown in the drawing, the invention is explained in more detail below.

Mit 1 ist eine feststehende Achse bezeichnet. Auf dieser feststehenden Achse 1 ist mittels eines ersten und zweiten Kugellagers 2 und 3 der Läufer 4 eines als Aussenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors 5 gelagert. Der Läufer 4 ist mit einem Zylinderblock 6 gekuppelt. Das zweite Kugellager 3 trägt gleichzeitig auch den Zylinderblock 6. An dem Zylinderblock 6 sind gleichmässigüber dessen Umfang verteilt mehrere Kolbenräume 7 ausgebildet. In den Kolbenräumen 7 ist als Kolben jeweils eine Kugel 8 angeordnet. Zur Abstützung der Kugel 8 befindet sich in den Kolbenräumen 7 jeweils noch ein Abstützring 9. Die Mantelfläche eines topf-förmigen Gehäuses 10 bildet den Führungsteil für die Kugel 8. Das topfförmige Gehäuse 10 weist einen zylindrischen Lageransatz 11 auf. In dem Lageransatz 11 sind zwei weitere Kugellager 12 angeordnet, durch die das topfförmige Gehäuse 10 auf einem mit der feststehenden Achse 1 verbundenen Lagerzapfen 13 drehbar gelagert ist. Der Lagerzapfen 13 ist in axialer Richtung mit der feststehenden Achse 1 verbunden und mit seiner Mitte gegenüber der Mitte der feststehenden Achse 1 versetzt. Auf der feststehenden Achse 1 ist ferner der Ständer 14 des Antriebsmotors 5 fest angeordnet. Auf das topfförmige Gehäuse 10 ist ein Abdeckring 15 aufgesetzt. 1 is a fixed axis. The rotor 4 of a drive motor 5 designed as an external rotor motor is mounted on this fixed axis 1 by means of a first and second ball bearing 2 and 3. The rotor 4 is coupled to a cylinder block 6. The second ball bearing 3 also carries the cylinder block 6 at the same time. A plurality of piston spaces 7 are formed on the cylinder block 6 evenly distributed over its circumference. In the piston chambers 7, a ball 8 is arranged as a piston. To support the ball 8, there is a support ring 9 in the piston chambers 7. The outer surface of a pot-shaped housing 10 forms the guide part for the ball 8. The cup-shaped housing 10 has a cylindrical bearing shoulder 11. In the bearing projection 11 two further ball bearings 12 are arranged, through which the cup-shaped housing 10 is rotatably mounted on a journal 13 connected to the fixed axis 1. The bearing pin 13 is connected in the axial direction to the fixed axis 1 and its center is offset from the center of the fixed axis 1. On the fixed axis 1, the stator 14 of the drive motor 5 is also fixed. A cover ring 15 is placed on the pot-shaped housing 10.

Der mit dem Lagerzapfen 13 verbundene Teil der feststehenden Achse 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet. Dieser Teil der Achse kann auch in einer anderen rotationssymmetrischen Form, z.B. zylinderförmig, ausgeführt sein. In dem Lagerzapfen 13 und dem kegeligen Teil der feststehenden Achse 1 ist jeweils eine Einlass- und Auslassöffnung 16 und 17 vorgesehen. In dem Zylinderblock 6 ist im Boden jedes Kolbenraumes 7 eine Durchtrittsöffnung 18 ausgebildet, die vom Boden des Kolbenraumes 7 bis zu den im kegeligen Teil der feststehenden Achse 1 vorgesehenen Steuerschlitzen führt. The part of the fixed axis 1 connected to the bearing journal 13 is conical in the embodiment shown. This part of the axis can also have another rotationally symmetrical shape, e.g. be cylindrical. In the bearing pin 13 and the conical part of the fixed axis 1, an inlet and outlet opening 16 and 17 are provided. A passage opening 18 is formed in the cylinder block 6 in the bottom of each piston chamber 7, which leads from the bottom of the piston chamber 7 to the control slots provided in the conical part of the fixed axis 1.

Der komplette Verdichter ist in ein Blechgehäuse 23 eingebaut. Da dieses Blechgehäuse 23 keinerlei inneren Kräfte des Verdichters aufnehmen muss, werden keine grossen Anforderungen an die Stabilität des Blechgehäuses 23 gestellt. Ein solches Gehäuse kann daher in Leichtbauweise ausgeführt werden. In das Blechgehäuse 23 ist Schmieröl 24 eingefüllt, welches über einen mit der Einlassöffnung 16 verbundenen Schlitz 25 angesaugt wird. Um ein Auslaufen des Öles 24 während der Stillstandzeit des Verdichters zu verhindern, ist in dem Schlitz 25 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Sperrventil angeordnet oder die an die Einlassöffnung 16 anschliessende Leitung ist syphonartig nach oben geführt. The complete compressor is installed in a sheet metal housing 23. Since this sheet metal housing 23 does not have to absorb any internal forces from the compressor, no great demands are placed on the stability of the sheet metal housing 23. Such a housing can therefore be designed in a lightweight construction. Lubricating oil 24 is filled into the sheet metal housing 23 and is sucked in via a slot 25 connected to the inlet opening 16. In order to prevent oil 24 from escaping while the compressor is at a standstill, a shut-off valve (not shown in the drawing) is arranged in the slot 25 or the line connecting to the inlet opening 16 is led upwards in a siphon-like manner.

Der Verdichter arbeitet wie folgt: The compressor works as follows:

Durch den Läufer 4 wird der Zylinderblock 6 angetrieben. Die in den Kolbenräumen 7 angeordneten Kugeln 8 liegen infolge der Fliehkraft immer an der Mantelfläche des topfför-migen Gehäuses 10 an. Da das topfförmige Gehäuse 10 The cylinder block 6 is driven by the rotor 4. The balls 8 arranged in the piston chambers 7 are always in contact with the outer surface of the pot-shaped housing 10 due to the centrifugal force. Since the cup-shaped housing 10

2 2nd

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

gegenüber dem Zylinderblock 6 exzentrisch angeordnet ist, werden die Kugeln 8 in den Kolbenräumen 7 hin- und herbewegt. Hierbei wird durch die Kugeln 8 über die Einlassöffnung 16 das zu verdichtende Medium angesaugt und anschliessend bei der weiteren Drehung des Zylinderblocks 6 verdichtet und durch die Auslassöffnung 17 wieder ausge-stossen. is arranged eccentrically with respect to the cylinder block 6, the balls 8 are moved back and forth in the piston chambers 7. In this case, the medium to be compressed is sucked in through the balls 8 via the inlet opening 16 and then compressed as the cylinder block 6 rotates further and is expelled again through the outlet opening 17.

Durch die zwischen Kugeln 8 und der Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses 10 bestehende Reibung wird das topfförmige Gehäuse 10 mitgenommen. Zwischen den Kugeln 8 und der Mantelfläche erfolgt praktisch nur eine durch die Exzentrizität bedingte relative Bewegung. Da die Kugeln 8 in allen Richtungen drehbeweglich sind, sind keine gesonderten Rollkörper wie bei dem bekannten Verdichter erforderlich. Durch die Corioliskräfte und die exzentrische Anordnung von Zylinderblock 6 und topfförmigem Gehäuse 10 entstehen Querkräfte, die zu einer entsprechend starken Flächenpressung zwischen den Kugeln 8 und den Seitenwandungen der Kolbenräume 7 führen. Zur Herabsetzung dieser Flächenpressung sind Abstützringe 9 vorgesehen, durch die die Auflagefläche der Kugeln 8 vergrössert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Abstützringe 9 an ihrer den Kugeln 8 zugewandten Seite eine Abschrägung oder Ausrundung aufweisen und somit in den Zwischenraum zwischen den The pot-shaped housing 10 is entrained by the friction existing between balls 8 and the outer surface of the pot-shaped housing 10. Between the balls 8 and the lateral surface there is practically only a relative movement caused by the eccentricity. Since the balls 8 are rotatable in all directions, no separate rolling elements are required as in the known compressor. The Coriolis forces and the eccentric arrangement of the cylinder block 6 and cup-shaped housing 10 result in transverse forces which lead to a correspondingly high surface pressure between the balls 8 and the side walls of the piston chambers 7. To reduce this surface pressure, support rings 9 are provided, through which the contact surface of the balls 8 is increased. This is achieved in that the support rings 9 have a bevel or rounding on their side facing the balls 8 and thus in the space between the

3 627527 3 627527

Kugeln 8 und den Wänden der Kolbenräume 7 hineinragen. Infolge der Fliehkraft werden die Abstützringe 9 mit ihrer Abschrägung bzw. Ausrundung in den Zwischenraum gepresst, so dass sie die Querkräfte der Kugeln 8 weitgehend s aufnehmen. Um die Massenkräfte klein zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Kugeln 8 aus einem leichten, aber widerstandsfähigen Material, beispielsweise aus Aluminiumoxyd-Sinterkeramik hergestellt sind. Es ist auch möglich, Hohlkugeln zu verwenden. Balls 8 and the walls of the piston chambers 7 protrude. As a result of the centrifugal force, the support rings 9 are pressed into the intermediate space with their bevel or rounding, so that they largely absorb the transverse forces of the balls 8. In order to keep the inertia forces low, it is advantageous if the balls 8 are made from a light but resistant material, for example from aluminum oxide sintered ceramic. It is also possible to use hollow balls.

io Beim Ansaugen des Mediums über die Ansaugöffnung 16 wird über den Schlitz 25 jeweils auch etwas Öl mit angesaugt. Das angesaugte Öl verteilt sich infolge der Fliehkraft in den Kolbenräumen 7 und auf die Kugeln 8. Das Öl verteilt sich auch auf die Wände der Kolbenräume 7 und dichtet somit die ls Spalte zwischen den Kugeln und den Wänden der Kolbenräume 7. Gleichzeitig werden diese Flächen geschmiert. Ausserdem wird überschüsiges Öl beim Verdichten über den mit der Auslassöffnung 17 verbundenen Steuerschlitz 20 wieder ausgeschoben. Hierbei dringt das Öl auch zwischen den 20 Zylinderblock 6 und die kegelige Fläche der feststehenden Achse 1. Das Öl dichtet auch hier vorhandene Spalten ab und schmiert gleichzeitig die aufeinandergleitenden Flächen des Zylinderblockes 6 und des kegelförmigen Ansatzes der feststehenden Achse 1. io When the medium is sucked in via the suction opening 16, some oil is also sucked in via the slot 25. The sucked-in oil is distributed as a result of the centrifugal force in the piston spaces 7 and on the balls 8. The oil also distributes on the walls of the piston spaces 7 and thus seals the gap between the balls and the walls of the piston spaces 7. At the same time, these surfaces are lubricated . In addition, excess oil is pushed out again during compression via the control slot 20 connected to the outlet opening 17. Here, the oil also penetrates between the 20 cylinder block 6 and the conical surface of the fixed axis 1. The oil seals gaps here and simultaneously lubricates the sliding surfaces of the cylinder block 6 and the conical extension of the fixed axis 1.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

627527 PATENT CLAIMS

1. Compressor unit, consisting of a drive motor and a compressor with eccentrically guided, freely movable pistons, in which a cylinder block containing cylindrical piston chambers is rotatably arranged on a fixed axis and rigidly coupled to the rotor of the drive motor, the eccentric guidance of the pistons by a rotatable one arranged guide part takes place, the axis of rotation of which is offset with respect to the axis of rotation of the cylinder block and in which control slots are provided on the axis connected to inlet and outlet openings, characterized in that the stator (14) of the drive motor (5) is fixed on the axis ( 1) and the guide part is in the form of a pot-shaped housing (10) with a cylindrical bearing boss (11) and is mounted on a bearing journal (13) which is axially connected to the axis (1) and is offset with respect to the center of the axis.

2. Compressor unit according to claim 1, characterized in that the drive motor (5) is an external rotor motor.

Such a compressor unit is known from the book "The Small Refrigerator" by Plank / Kuprianoff, Springer-Verlag 1948, Figure 116. In this known unit, a large ball bearing is provided as a guide part for the pistons, on the inner ring of which the pistons are supported by rollers attached to their ends. The large ball bearing is arranged eccentrically with respect to the fixed axis in a housing part connected to the housing of the drive motor.

Since the fixed axis and the ball bearing must be fixed exactly to each other in the eccentric position, a correspondingly precise machining of the motor housing and the housing part is necessary. In addition, the large ball bearing required for guiding the pistons is relatively expensive. The assembly of the rollers on the piston ends requires considerable effort. Since these rollers have to absorb both the centrifugal forces and the forces occurring during the compression of the medium to be compressed, their bearings are subject to increased wear. In this compressor unit, the axis itself is held at one end by an intermediate part which can be connected to the motor housing and at its other end in a bore in the housing part which is connected to the motor housing. Due to this structure, a long tolerance chain is created.

From US-PS 32 67 675 a compressor is also known in which a pot-shaped housing is provided as a guide part for the pistons, which is mounted on a bearing journal offset from the drive shaft of the cylinder block. The exact eccentric assignment of the drive shaft and the bearing pin is achieved via a housing part, in one side wall of which the drive shaft is mounted and on the other side wall of the bearing pin. The exact alignment of the drive shaft and bearing journal in turn requires precise machining of the housing part. Since the bearing point for the drive shaft and the fastening point for the bearing journal are provided on different side walls, these two points cannot be formed in one operation. However, machining in several work processes is detrimental to accuracy.