DE2012699A1 - Umlaufender Kompressor - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348 17. März 1970

PA fiT nalp Telefon

ct\ BJ iiaxc Stuttgart (0711) 356539

Telegramme Patentschutz Essllngennedcar

General Electric Company, I River Road, Schenectady, New York, 12 305, N. Y. / USA

Umlaufender Kompressor

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Kompressor, in welchem eine zylindrische Wand und quer ,zu dieser verlaufende Abschlußwände einen zylindrischen Kompressionsraum begrenzen, in dem ein Rotor exzentrisch umläuft, gegen dessen Umfang ein in einem radialen Schlitz der zylindrischen Wand gleitend geführter Schieber unter Federwirkung anliegt.

Um bei Kompressoren der obengenannten Art den Schieber ununterbrochen dichtend gegen den Umfang des Rotors anzudrücken, werden bei diesen bekannten Geräten eine Druckfeder oder mehrere solcher Federn verwendet, die zwischen dem äußeren Ende des Schiebers und einem geeigneten Befestigungspunkt angeordnet sind. Derartige Federn arbeiten bei kleineren Kompressoren befriedigend, bei. denen der Schieber nur einen verhältnismäßig kurzen Weg zurückzulegen hat, um die Berührung mitidem Rotor aufrechtzuerhalten. Bei den Kompressoren mit größerer Verdrängung, bei denen der Schieber bei jeder Umdrehung einen längeren Weg zurücklegen muß, müssen auch die auf den Schieber einwirkenden Federn eine größere Länge besitzen. Wenn für diese Federn nicht zusätzlicher Raum vorgesehen wird, wodurch die äußeren Abmessungen des Kompressors' vergrößert werden, können did Federn leicht überbeansprucht werden/ was zu Federbrüchen führt.

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Aus der USA-Patentschrift 3 423 013 ist es bekannt geworden , das vorgenannte Problem dadurch zu lösen, daß man diametral gegenüber dem Schieber einen durch die Zylinderwand hindurchgehenden Kolben anordnet und die äußeren Enden des Schiebers und des Kolbens durch einen Federbügel verbindet/ der sowohl den Schieber als auch den Kolben in allen Stellungen des Rotors gegen diesen andrückt. Diese bekannte Anordnung verteuert die Gestehungskosten des Kompressors, da der zusätzliche Kolben einen w erhöhten Aufwand erfordert, der u. a. auch darin besteht, daß der Kolben in der öffnung der Zylinderwand, in der er gleitend geführt ist, einwandfrei abgedichtet sein und bleiben muß.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine den Schieber des Kompressors beeinflussende Feder derart zu gestalten, daß sie ohne zusätzlichen Raum zu beanspruchen auch für Kompressoren großer Leistung und der.v^.. raäß größerer Schieberwege brauchbar ist.

Gemäß der Erfindung wird zu dem vorgenannten Zweck eine \ Spiralfeder vorgesehen, die sich mit ihrem inneren Endteil gegen einen Ansatz der einen Abschlußwand des Kompressionsraums abstützt und mit ihrem äußeren Endteil, unmittelbar auf den Schieber einwirkt, während ihr freier Mittelteil sich über etwa 360° von einem Punkt, an dem er gerade noch gegen den Ansatz anliegt und der sich auf derselben Seite des Ansatzes befindet wie der Schieber, bis zu einem Punkt erstreckt, der mit dem äußeren Ende des Schiebers fluchtet. Vorteilhaft vergrößert das erste sich über etwa 180° erstreckende Segment des freien Mittelteils der Spiralfeder von dem Pur'et an dem Ansatz aus allmählich seinen Radius, während das zweite Segment des freien Mittelteils, das sich ebenfalls über etwa 180° erstreckt, einen gleichbleibenden Radius besitzt.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kompressor für Kühlzwecke gemäß der Erfindung in einer Vorderansicht und teilweise in einem axialen Schnitt und

Fig. 2 den Kompressor in einem waagerechten Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1.

In der Zeichnung ist ein luftdicht abgeschlossenes Kompressorgehäuse 1 dargestellt, das den umlaufenden Kompressor 2 umschließt, der über eine Antriebswelle 3 mit einem Elektromotor 4 verbunden ist. Der Kompressor 2 enthält eine zylindrische Wand 6 mit einer zylindrischen Innenfläche, die zusammen mit der oberen Abschlußplatte 7 und der unteren Abschlußplatte 8 einen ringförmigen Kompressionsraum 10 bilden. In diesem läuft ein Rotor 11 um, der von einem auf der Welle 3 sitzenden Exzenter 12 in Drehung versetzt wird. In einem radialen Schlitz 15 der zylindrischen Wand 6 ist ein Schieber 14 gleitend geführt, der gegen den Umfang des Rotors 11 anliegt und den Kompressionsraum 10 in eine Hiederdruckseite 16 und eine Hochdruckseite

17 unterteilt. Die Abschlußplatten 7 und 8 besitzen Naben

18 und 19 auf ihrer Außenseite, durch welche Lagerflächen 20 und 21 für die Welle 3 gebildet werden.

Ein luftdicht abgeschlossener Kompressor der vorgenannten Art stellt vorteilhaft einen Teil eines Kühlsystems dar, in welchem er über eine Saugleitung 22 unter niedrigem Druck stehendes oder gasförmiges Kühlmittel aus dem System absaugt, und zwar über eine Auslaßöffnung 23 eines Ventils 24, die mit der Niederdruckseite 16 des Kompressionsraums 10 in Verbindung steht. Das auf hohen Druck gebrachte Kühlmittel wird sodann über die von einem weiteren Ventil beherrschte Auslaßöffnung 25 der Hochdruckseite 17 des Kompressionsraums 10 in das Innere des Gehäuses 1 abge- _ leitet.

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Un zu vermeiden, daß das unter hohem Druck stehende Kühlmittel von der Hochdruckseite 17 zur Niederdruckseite 16 während des Umlaufs des Rotors 11 im Sinne des Uhrzeigers hindurchrinnt, ist es erforderlich, daß die vordere Kante 26 des Schiebers 14 dauernd dichtend gegen den Umfang des Rotors 11 anliegt, gleichgültig in welcher Stellung sich der Rotor in dem Kompressionsraum 10 befindet. Das bedeutet, daß der Schieber 14 während jedes Umlaufs des Rotors 11 sich zwischen einer Stellung, in der er in den Kom- ^ pressionsraum IO hineinragt, wie dies in der Zeichnung dar-■ gestellt ist, und einer Stellung, in welcher die Vorderkante 26 des Schiebers 14 mit der Innenseite der zylindrischen Wand 6 fluchtet, hin- und herbewegen muß. Der Schieber 14 wird von einer Spiralfeder 30 dauernd geger den Rotor 11 angedrückt, die auf der Unterseite oder unterhalb des Kompressors angeordnet ist. Sie besteht aus einem inneren Endteil 31 in Gestalt einer ringförmigen Windung, die sich federnd in einen Schlitz 32 am Umfang der Habe 19 der unteren Abschlußplatte 8 einlegt. Die Feder 30 besitzt weiterhin einen freien Mittelteil 33, der eine Länge von nahezu 360° besitzt und demgemäß die Gestalt einer einzigen Windung aufweist, die sich von dem Berührungspunkt A mit der Nabe 19, der etwa auf dem Radius des Schiebers . 14 liegt, bis zu einem Punkt C am äußeren Ende des Schiebers 14 erstreckt. Der freie Mittelteil 33 der Feder 30 verläuft in einer waagerechten Ebene, d. h. in einer Ebene, die sich rechtwinklig zur Achse der Welle 3 und des Rotors 11 und parallel zum Arbeitsweg des Schiebers 14 erstreckt. Das äußere Ende der Feder 30 besteht aus einem nach oben gerichteten Arm 34 mit einer bogenförmigen Hand 36, die sich in einen bogenförmigen Schlitz 37 am äußeren Ende des Schiebers 14 zwischen dessen Ober- und Unterkante einlegt.

Der freie Mittelteil 33 der Feder 30 ist derart gestaltet, daß diese in allen Lagen des Schiebers während des Betrie bes des Kompressors eine längsgerichtete Kraft auf den

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Schieber ausübt, die nur geringfügige seitliche Komponenten auf v/eist. Su diesem Zweck erweitert sich- der freie Mittelteil 33 der Feder 30 spiralförmig nach außen mit einem allmählich zunehmenden Radius vom Punkt A bis zu einem Punkt B, der vom Punkt A um.180° entfernt oder mit anderen Worten vom Punkt A aus gesehen auf der anderen Seite der Welle 3 diametral gegenüber liegt. Die restliche Hälfte des freien Mittelteils 33 der Feder 30, die sich vom Punkt B bis zum Punkt C erstreckt, an welchem der aufwärts.gerichtete Arm 34 der Feder ansetzt, besitzt einen gleichbleibenden Radius.

Während des Betriebes des Kompressors biegt sich die Feder 30 aus ihrer am meisten zusammengezogenen Lage gemäß.Fig. 2, während der sich der Schieber 14 in seiner am weitesten innenliegenden Stellung befindet, zu ihrer am meisten ausgedehnten Lage durch, wobei der Exzenter 12 sich um 180° gedreht und der Schieber 14 sich in seine am weitesten außen liegende Stellung bewegt hat. Pas Durchbiegen des freien Mittelteils 33 der Feder 30 während dieses Zeitintervalle erzeugt zwei gegeneinander gerichtete Wirkungen. Die von dem Mittelteil 33 dargestellte Kurve zwischen den Punkten A und B krümmt sich stärker, wobei der Punkt B und der Teil B-C der Feder mit Bezug auf Fig. 2 eine leichte Drehbewegung im Sinne des Uhrzeigers vollführen. Diese beiden Bewegungen werden dadurch ausgeglichen, daß sich der Teil der Feder 30 zwischen den Punkten B und C entsprechend grade richtet, was eine Bewegung des Punktes C entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zur Folge hat. Diese entgegengesetzt gerichteten Verformungen der beiden Federteile heben sich gegenseitig auf, so daß der Punkt C sich gradlinig zum Schieber 14 ausgerichtet bewegt, so daß die von der Hand 36 des Federarms 34 auf den Schieber 14 ausgeübte Kraft ihre Richtung nicht ändern kann. Mit anderen Worten ist während des Betriebes des Kompressors die auf den'Schieber 14 ausgeübte Federkraft immer auf diesen ausgerichtet und demgemäß auch auf seine während des Betriebes vollführte

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hin- und hergehende Bewegung. Offensichtlich führt der

Schieber 14 auf seinem Rückweg eine stärkere Krümmung des

Teiles B -C der Feder 30 herbei, während der Teil A-B eine gewisse Streckung erfährt.

Während der innere Endteil 31 der Feder 30, der um die Nabe 19 herumliegt/ an dieser befestigt sein kann, ist es vorzuziehen, daß er gegenüber der Nabe 19 nur eine Greifwirkung ausübt und sich demgemäß gegenüber der Nabe 19 verdrehen kann, um das Instellungbringen der Feder 30 gegenüber dem Schieber 14 zu erleichtern. Wenn der innere Endteil 31 der Feder frei um die Nabe 19 verdreht v/erden kann, kann die Feder 30 gegenüber dem Schieber 14 diejenige Stellung einnehmen, in der sie so gut wie keine seitlichen Kräfte auf den Schieber ausübt. Verständlicherweise wird nicht bei allen verwendeten Federn der Punkt A genau auf die Mittelebene des Schiebers 14 ausgerichtet sein? er wird sich jedoch immer auf derselben Seite der Nabe 19 befinden, wie der Schieber 14.

Die besondere Gestaltung der Feder 30 bringt es demgemäß mit sich, daß sie in der Lage 1st, den Schieber 14 auch über größere Wege zu transportieren, wie dies bei Kompressoren größerer Leistung erforderlich ist, ohne daß sie hierbei unzulässig beansprucht würde. Trotz dieser großen Beanspruchbarkeit erfordert die Feder jedoch keinen zusätzlichen Raum, und sie ruft daher keine Vergrößerung der äußeren Abmessungen des Kompressors hervor.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   (l·/ Umlaufender Kompressor, in welchem eine zylindrische Wand und quer zu dieser verlaufende Abschlußwände einen zylindrischen Kompressionsraum begrenzen, in dem ein Rotor exzentrisch umläuft, gegen dessen Umfang ein in einem radialen Schlitz der zylindrischen Wand gleitend geführter Schieber unter Federwirkung anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spiralfeder (30) sich mit ihrem inneren Endteil (31) gegen einen Ansatz (19) der einen Abschlußv/and (3) abstützt und mit ihrem äußeren Endteil (34) unmittelbar auf den Schieber (14) einwirkt, während ihr freier ilittelteil/slch über etwa 360° von einem Punkt (A), an dem er gerade noch gegen den Ansatz (19) anliegt und der sich auf derselben Seite des Ansatzes (19) befindet wie der Schieber (14) , bis zu einem Punkt erstreckt, der mit dem äußeren Ende des Schiebers (14) fluchtet.
2. 2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste sich über etwa 180° erstreckende Segment des freien Mittelteils (33) der Spiralfeder (30) von dem Punkt (A) an dem Ansatz (19) aus allmählich seinen Radius vergrößert, während das andere Segment des freien Mittelteils (33), das sich ebenfalls über etwa 180° erstreckt, einen gleichbleibenden Radius besitzt.
3. 3. Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Hittelteil (33) der Feder (30) in einer Ebene liegt, die rechtwinklig zu der Drehachse des Rotors (11) verläuft. ...
4. 4. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Endteil (31) der Spiralfeder (30) sich in einen Ringschlitz (32) am Umfang einer an der einen Abschlußwand (8) ausgebildeten Nabe (19) einlegt.

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5. 5. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Endteil (34) der Spiralfeder (30) auf die Außenkante des Schiebers (14) an einem Punkt einwirkt, der in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Kante des Schiebers (14) liegt. ·

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