DE1401541A1 - Verdichter fuer Kompressionskaeltemaschinen - Google Patents

Description

• Verdichter für Kompressionskältema:schinen Hotationsverdichter kÖnnen wegen ihrer au2erordentlich',kleinen hin und her gehenden Massen mit besonders hohen Drehzahlen betrieben werden. Dadurch worden die Abmessungen und das Gewicht der Maschinen, bezogen auf die leistung (bzw. das Pöwdcxvolumeill) verhältnismäßie klein. Die Grenze der Drehzahlsteigerung wird iti all#gemeinen durch die Trägheit der Ventile bestimmt.
• Es sind m-iar ventillose, z.B. mit Schlitzeteuerung arbeitende Rotationsverdichter bekannt, doch treten bei den meisten dieser Naschinen beträchtliche Herctellungsschwierigkeiten auf, weil

  wesentliche Bauelemente, an derer\'?ormgehauigkeit und Maßhaltig-

  keit hohe Anforderungen gestellt werden müssen, von der Form

  He /Wc k

  einfacher geometrischer Körper abweichen. Diese Nachteile treten insbesondere bei kleinen Maschinen (wie sie beispielsweise für-Kleinkältemaschinen benötigt werden) in den Vordergrund, während bei größeren Maschinen Form- und Maßungenauigkeiten bis zu einem gewissen Grade durch besondere Dichtungselemente ausgeglichen werden können. Bei einem Verdichter für Kompressionskältenaschinen wird erfindungsgemäß ein ohne Ventile mit Schlitzsteuerung und einer über 3000 U/Pin liegenden Betriebsdrehzahl arbeitender Zellenverdichter verwendet, dessen Kolben und Zylinder als rotationssymnietrische Körper ausgeführt sind. Dadurch werden die geschilderten Nachteile verhindert und eine gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich einfachere Verdichterkonstruktion geschaffen. Der Steuerschlitz wird bei dem Verdichter nach der Erf indung vorzugsweise so angeordnet, daß die zur Fortleitung dec konprimierten Kältemittels dienenden Nuten oder Bohrungen in Kolben und im Zylinder bei einem mittleren Verdichtungsverhältnis sich in dem Augenblick überdecken, in der.ri in der Druckkammer des Zylinders der im Druckgassammler herrschende Druck erreicht ist. Auf diese Weise ergibt sich bei nur unerheblicherm 111chrbedarf für die Leistung bei abweichendem Druckverhältnis ein besonders einfacher Maschinenaufbau. Weitere für die Er-indung, wesentliche Merkmale werden in den. im folgenden beschriebenen AuSfUhrungsbeispiel behandelt.
• In den Figuren 1 und 2 ist im Schnitt und ciner Ansicht als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Motorverdichter dargestellt, der als gekapseltee Aggregat in einer Kleinkältemaschine verwendet werden kann. Die Welle 1 und der Kälben 2 des Verdichters sind aus einen Stück gefertigt. Die Welle' 1 läuft in einem' Lagerkörper 3, dessen flanschförmiger unterer Teil zugleich d.ie

  obere Begrenzung des Zylinderraumes bildet. Mit diesenVPlanach

  sind der Zylinder 4 und der untere Zylinderdeckel 5 veruchraubt. Auf dem oberen Teil der Welle 1 befindet sich der Läufer 6 des Motors. Der Ständer 7 des Motoro ist an einem oberen Plansch 8

  des Lagerkörpers befestigt. Zwei Schieber 9 befinden sich ra-l'.

  dial verschiebbar in Schlitzen des Kolbens. Sie werden4urch.

  die Fliehkraft, vor allem aber durch die Druckdifferenz zwische

  den einzelnen Zellen des Verdichtern an die Zylinderwand ge-

  drückt. In der Kammer 17 hinter dem Schieber 9 herrscht prak-#

  tisch der Gegendruck. Durch eine Bohrung 10 den Deckels: und

  durch die Bohrung 11 in der-Wolle wird dem,-lager 01 zugdfUhrt ,

  das zur Schmierung, Kühlung und Dichtung dient.

  Bei Drehung der Welle 1 in Ricjhtung' 'des Pfeile 12 iiIi.ea*"'',.a0.,##vo.>41"!.#:#"I"

  niedrigem Druck durch das Rohr 13).die Bohr"9"14 #d0

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  bis die Nut b:de6 Kolbens mit der Nut 19 den Zylinderdeckels zur Deckung mmt. Dann erfolgt der Druckausgleich zwischen Gas in d Zelle 18 des Zylinderr, und.einem Druckgassammler 22,(z.B. de 47en Motorverdichter umschließendeh nicht dargestellten Ka'le;#) durch die Nuten 18 und 19, durch die Bohrung 20 und das Ohe 21; anschließend wird das Gas auf dem gleichen Weg ausgese ben.
• ü4 Im allgemeiteA wird der Druck in der Zelle 17 unmittelbar vor #g:#eich, entweder höher oder niedriger als der Druck dem Druckau im Druckgafq$ Anhand der Fig. 3 wird gezeigt, daß und in welcher, ßenordnung der leistungebedarf des Verdichters durch diese uckausgleich steigt.
• r

  Im P-V-Diag erscheint der AnoaUgvorgang als horizontale'

  .Gerade 0 *#IDie (annähernd* po.lytrope) Verdichtung wird durch

  die Kurve -1 i2 3 4 dargestellt. Der Auslaßechlitz werde

  .bei..dem Vollän V gaUffnet. In der Zelle 17 den Verdichters

  x 3

  wird altio.4ii#-'-.Druck pe uhmittelbar vor der Überdeckung der

  luten iß im 41ben und 19 im Deckel erreicht. Ist dieser Druck

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  Gegendruck p. = p. ausgeschoben. Die Chraffierten Flächen 4 und 2 - 3 - 8 sind dann durch den druckausgleichbedingten Leistungsmehrbedarf proportional.
• Bei mäßigen Änderungen des Druckverhältnisses kann -namentlich bei kleineren Vordichtern- darauf verzichtet werden, die Lage des Steuerschlitzes während des Betriebes dem Verdichtungsverhältnis anzupassen. Vielmehr genügt es meist, den Steuerschlitz so anzuordnen, daß bei einem mittlbren (dem am häufigsten auftretenden) Verdichtungsverhältnis die Nuten 18 (im Kälben) und 19 (im Zylinderdeckel) oich in dem Augenblick überdecken, in dem in der Zelle 17 des Zylinders der im Druckgassammler 22 herrschende Druck erreicht ist. Der meist unerhebliche Leistungsmehrbedarf bei abweichendem Druckverhältnis kann dann im Interesse eines einfachen Aufbaus der Maschine in Kauf genommon werden.
• Es ist aber auch möglich, den ganzen Deckel oder auch nur diejenige Partie des Deckels, welche die Nut 19 enthält, so konzentrisch zur Wolle 1 drehbar anzuordnen, daß die Lage der Nut 1 9 dem jeweiligen Druckverhältnis optimal angepaßt werden kann. Bei Anordnung der Nut 18 gemäß Fig. 2 ist darauf zu achten, daß die Nut 18 in allen Stellungen des Kolbens von dem Schieber 9 überdeckt wird, damit keine Verbindung zwischen der Zelle 17 und der Kammer 23 hinter dem Schieber entsteht. Durch diese Forderung wird die Länge (radiale Erstreck ung) der Nut 18 begrenzt, gleichzeitig also auch die Breite (radiale Erstrekkung) der Dichtfläche zwischen der Nut 19 und der Zelle 17, welche in Fig. 2 durch das Maß 24 gekennzeichnet ist. Die hieraus sich ergebende konstruktive Schwierigkeit läßt sich umgehen, wenn die Nut 18 -wie in Fig. 3 dargestellt- in spitzem-Winkel zu dem Schieber 9 verläuft. Dann kann die Nut 18 so lang werden, daß die Nut 19 in ausreichendem Abstand vom Außendurchmesser des Kolbens verläuft. Die Nut 18 sollte aber nicht länger als unbedingt erforderlich werden, und sie sollte auch keinen zu großen Querschnitt haben, weil sie Bestandteil des IlochädlicAen Raumes" des Zylinders ist.
• Abweichend von dem oben behandelten Ausführungsbeispiel kann man auch einen der Nut 18 entsprechenden Kanal in einer Seitenfläche jedes '-Schiebers'vorsehen. Dann muß die Ilut 19 konzentrisch zum Zylinder verlaufen.
• Die Nut 19 kann ferner wahlweise im Zylinderdeckel, an eiitsprechender Stelle des Plansches 3 (Fig. 1) oder in beiden Planflächen vorgesehen werden. Dann sind entsprechende Nuten (ähnl. Nut 18) im Kolben erforderlich. Die Nut 18, namentlich in der in Fig. 3 angedeuteten Lage, kann durch eine Dohrun,-ersetzt werden.
• Der ganze Zylinderdeckel oder der Zylinder oder ein Teil des Zylinderdeckels, in dem sich die Nut 19 befindet, kann konzentrisch zur Wülle verstellbar' sein, damit die Öffnungszeit des Auslaßechlitzes dem VerdichtungsverhältniG optimal angepaßt werden kann.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Verdichter für Kompressionakältemaschinen, gekennzeichnet durch die Verwendung einen ohne Ventile mit Schlitzsteuerung und einer über 3000 U/nin liegenden Betriebsdrehzahl arbeitenden Zellenverdichteru, dessen Kolben und Zylinder als rotationssymmetrische Körper ausgeführt sind.
2. 2. Verdichter nach-Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung den Steueruchlitzes, daß die zur Fortleitung des komprimierten Kält#mittels-dienenden. Nuten oder Bohrungen im Kolben und im Zylinder bei einem-mittleren (dem am häufigsten auftretendeii)-Verdichtungsverhältnis sich in den Augenblick überdecken, in-dem in der Druckkammer des Zylindern der im Druckgassammler herrschende Diuck erreicht ist. 3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder, der Zylinderdeckel oder"*indestens der »eckelteilb welcher die Nut oder Bohrung enthält, konzentrisch zur Welle drehbar angeordnet ist, so daß die Iage der Anachlußetelle der Hut bzw. der Bohrung den jeweiligen Druckverhältnin optimal angepaßt werden kann. 4. Verdichter nach Anspruch It 2 oder 3, dadurch gekotinzeichnetp' daß die Nut im Kolben in einen spitzen *Winkel zuM-8 chieber,# vor-. 1a--u,f t. 5. Vordichter nach Anspruch 1 oder einen där folgenden, d adurch# gekennzeichnet, daß in einer Beitenfläche jedeu.Ochieberti -ei ne Nut vorgesehen ist, und daß die damit zusammenarbeitende Xylin dernut konzentrisch zur Zylinderbohrung liegt. Verdichter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zusammenarbeitenden Nuten des Kolbens und Zylinders im Bereich einer oder beider Planflächen dieser Zylinderteile liegen.