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Kältemittelkolbenverdichter mit gekühlter Zylinderwandung Die Erfindung
betrifft einen Kältemittelkolbenverdichter mit gekühlter Zylinderwandung.
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Es sind bereits Verdichter der erwähnten Art bekannt, bei denen eine
Kühlung der Zylinderlaufbahn durch Hilfseinspritzung von Kältemittel in die Saugleitung
oder in die Ansaugräume des Verdichters erfolgt. Die Wirkung dieser technischen
Maßnahme ist bei Vielzylindermaschinen unbedeutend, da eine gleichmäßige Verteilung
des eingespritzten Kältemittels auf die einzelnen Zylinder nicht möglich ist. Bei
stufenweiser Regelung des Förderstroms durch Abheben der Saugventilplatten einzelner
Zylinder versagt die Kühlung an den leerlaufenden Zylindern. Außerdem besteht die
Gefahr, daß unverdampfte Flüssigkeit in den Verdichtungsraum gelangt.
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Es sind auch Kältemittelkolbenverdichter bekannt, bei denen Druck-
und Saugventil jedes Zylinders konzentrisch ineinandergeschachtelt sind. Der Zylinder
bzw. die Zylinderbüchse sind mit Ansaugräumen umgeben, und der Kältemitteldampf
tritt von der Ausschiebseite in den Zylinder ein. Hierbei erfolgt zwar eine Kühlung
der oberen heißen Zylinderzone und der Ventile, gleichzeitig heizt sich der Dampf
jedoch entsprechend auf. Die Verdichtungsanfangstemperatur liegt daher höher als
bei Gleichstromverdichtern und damit auch die Endtemperatur der Verdichtung. Die
beim Einströmen erfolgte Kühlung wird durch stärkere Aufheizung gegen Ende des Verdichtungshubes
und durch Wärmeleitung von den Druckräumen her wieder aufgehoben.
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Ferner sind manche Ausführungsformen von Kältemittelkolbenverdichtern
mit wassergekühlten Zylinderdeckeln und Kühlwassermänteln im Gehäuse ausgerüstet.
Bei der Deckelkühlung kann jedoch praktisch keine über die Verringerung der Wärmeleitung
vom Druckraum an die Zylinder hinausgehende Senkung der mittleren Zylinderwandtemperatur
erfolgen. Eine Gehäusekühlung ist bei durch Sauggas gekühlten eingesetzten Zylinderbüchsen
wenig wirksam. Wenn der Dampf mit Temperaturen unterhalb der Kühlmitteltemperatur
in den Verdichter eintritt, kann die Kühlung in eine Aufheizung umschlagen.
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Schließlich ist eine Reihe von Konstruktionen nasser und trockener
Zylinderlaufbüchsen für die Zylinderkühlung bekannt. Nasse Zylinderbüchsen, d. h.
von einem meistens umgewälzten Kühlmittel auf mindestens einem Teil ihrer Länge
direkt berührte Büchsen, sind für Kältemittelverdichter ungünstig, da die Abdichtung
der Kühlmittelräume gegenüber Druck- und Saugräumen des Kältemittels problematisch
ist und ein Eindringen z. B. von Kühlwasser in die Kältemittelräume oder umgekehrt
unter allen Umständen vermieden werden muß. Trockene Laufbüchsen, wie sie im Motorenbau
üblich sind, können für Kälteverdichter mit durch Sauggas gekühlten Zylinderbüchsen
ebenfalls nicht verwendet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kältemittelkolbenverdichters
mit einer möglichst tief gesenkten Temperatur der Zylinderwandung, welche nur durch
das Kondensationsverhalten des Kältemitteldampfes begrenzt sein soll. Da: die Notwendigkeit
einer Zylinderkühlung nicht bei jedem Verwendungszweck eines Kolbenverdichters gegeben
ist, soll gemäß der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung der Verdichter wahlweise
mit oder ohne Zylinderkühlung lieferbar sein oder auf einfache Weise nachträglich
mit einer Zylinderkühlung versehen werden können. Die Lösung der erwähnten Aufgabenstellung
erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß bei einem Kältemittelkolbenverdichter mit einem
in ein vorzugsweise als Saugraum ausgebildetes Gehäuse eingesetzten Zylinder und
einer diesen auf mindestens einem Teil seiner Länge umgebenden, ein umgewälztes
Kühlmedium führenden Büchse, die Büchse als Doppelmantel ausgebildet ist und einen
beiderseits abgeschlossenen Hohlraum und mit diesem gasdicht verbundene, achsparallele,
durch Bohrungen im flanschartigen Rand des Zylinders geführte Zu- und Ableitungen
für das Kühlmedium aufweist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im Zusammenhang
mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kältemittelkolbenverdichters im Schnitt längs der Achse
eines Zylinders, wobei der übersichtlichkeit halber der Ventilmechanismus nicht
dargestellt ist, F i g. 2 einen Teilausschnitt von F i g. 1 einschließlich des Ventilmechanismus
in vergrößerter Darstellung, F i g. 3 einen Schnitt durch den Zylinder längs der
Linie III von F i g. 1.
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Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel eines Verdichters
umfaßt ein Kurbelgehäuse 1, welches zusammen mit einem Saugraumgehäuse 2
aus einem Stück gefertigt ist. Das Kurbelgehäuse 1 und das Saugraumgehäuse 2 weisen
koaxiale Bohrungen 3 bzw. 4 auf, in welche eine Zylinderbüchse 5 eingeschoben
ist. Die Zylinderbüchse 5 weist in ihrem oberen Teil einen Flansch 6 auf und legt
sich mit diesem gasdicht gegen eine entsprechende Absetzung der Bohrung
4. Am Außenumfang des oberen Teils der Zylinderbüchse 5 sind axiale Bohrungen
7 bzw. 7a angebracht, von denen die Bohrungen 7a mit einem Gewinde zur Aufnahme
von Zylinderkopfschrauben 8 versehen sind. Die Zylinderbüchse 5 ist an ihrem
oberen Ende 9 auf einen größeren Durchmesser ausgedreht und weist einen ringförmigen
Absatz 10 auf.
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Ein als Zylinderkopf dienender Saugventileinsatz 11 ist durch
einen Ring 12 auf dem Absatz 10 festgehalten und zentriert. An seinem Umfang
weist der Saugventileinsatz 11 radiale Bohrungen 13 auf, welche über an sich bekannte
Federplattenventile 14 mit dem oberen Totpunktraum T des Zylinders in Verbindung
stehen.
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Der Saugventilkörper 11 weist eine zu der Zylinderbüchse koaxiale
Bohrung 15 mit einer als Ventilsitz dienenden unteren Absetzung
16 auf, in welcher ein als Kolben ausgebildeter Auslaßventilkörper 17 geführt
und durch Druckfedern 18 gegen den Ventilsitz 16 gepreßt wird. In dem Auslaßventilkörper
17 sind neben Federplattenventilen 19 auch radiale Bohrungen 20 vorgesehen,
welche beim Auftreten von Flüssigkeit im Totpunktraum T nach Anhebung des Saugventilkörpers
17 in Verbindung mit dem Ventilsitz 16 einen Ablaufweg freilegen und damit Flüssigkeitsschläge
verhindern.
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Neben den zum Durchtritt der Zylinderkopfschrauben 8 dienenden
Bohrungen weist erfindungsgemäß der Spannring 12 noch zumindest zwei zusätzliche
Bohrungen 21 auf, welche koaxial zu je einer korrespondierenden Bohrung 7
der Zylinderbüchse 5 stehen. Die Bohrungen 21 nehmen eine Zuleitung
22
bzw. Ableitung 23 auf, welche, durch je eine der korrespondierenden Bohrungen
7 nach unten austretend, in eine hohle zylindrische Büchse 24 einmünden und
mit dieser an ihrer Eintrittsstelle verschweißt sind. Die Zuleitung 22 reicht hierbei
vorzugsweise bis zum unteren Ende der hohlen Büchse und ist schief abgeschnitten.
Die Innenfläche der hohlen Büchse 24 besitzt im kalten Zustand etwas Spiel
gegenüber der Außenfläche der Zylinderbüchse. Der Außendurchmesser der Büchse
24 ist kleiner als der kleinste Innendurchmesser der Bohrung 4 ausgeführt,
so daß der Zylinder 5 mit der Büchse 24 in das Gehäuse 1 und 2 einsetzbar
und aus diesem herausziehbar ist. In ihrem oberen Teil sind die Bohrungen 21 des
Spannringes 12 auf einen größeren Durchmesser aufgebohrt und mit einem Gewinde 25
versehen, welches eine Schraubkupplung 26 aufnimmt. Die Zu-und Ableitungen
22 bzw. 23 werden durch diese Schraubkupplungen 26 unter Verwendung
konischer Ringdichtungen 27 gasdicht durch den Zylinderkopf nach außen geführt.
Mittels eines Flanschrohres 28, einer Ringdichtung 29 sowie einer tlberwurfmutter
30 kann der Anschluß der zylindrischen Büchse 24 an ein umlaufendes Kühlmittel erfolgen.
Dabei sind die Zu- und Ableitungen 22 bzw. 23 mit der hohlen Büchse 24 unlösbar
verbunden, und die lösbaren Kupplungen 26, 27 für die Anschlußleitungen 28 sind
außerhalb des flanschartigen Randes des Zylinders vorgesehen. Aus Gründen eines
guten Kühlmittelumlaufs ragt die Zuleitung 22 in das Innere der hohlen Büchse 24,
vorzugsweise im wesentlichen über deren Länge, hinein.
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Der gesamte über das Ansauggehäuse 2 hinausragende Teil der
Zylinderbüchse sowie des Ventiltriebs sind in bekannter Weise mittels eines Deckels
31 gekapselt, welcher in seinem oberen Teil einen Anschlag 32 für die Druckfedern
18 aufweist. Ebenfalls in an sich bekannter Weise ist in der Zylinderbüchse 5 ein
Kolben 33 angeordnet, welcher über eine Kolbenstange 34 mit einer (nicht
gezeigten) Kurbelwelle verbunden ist.