DE2144650A1

DE2144650A1 - Axialkolbenverdichter, insbesondere fuer gekapselte kleinkaeltemaschinen

Info

Publication number: DE2144650A1
Application number: DE19712144650
Authority: DE
Inventors: Hans Kristian Pedersen; Bendt Wegge Roener
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1971-09-07
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1973-03-22
Also published as: ES405602A1; JPS4834307A; DD98140A5; AR197196A1; DE2144650C3; DE2144650B2; DK133517C; IT964708B; FR2152089A5; CA978915A; BR7206129D0; DK133517B; SE381711B; JPS5121165B2; AU4466272A; GB1400041A

Description

DANFOSS A/S, Nordborg / Dänemark

Axialkolbenverdichter, insbesondere für gekapselte Kleinkältemaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Axialkolbenverdichter, insbesondere für gekapselte Kleinkältemaschinen,dessen Kolben über eine Pleuelstange und einen einseitig freienKurbelzapfen von einer Motorkurbelwelle antreibbar ist,wobei zwischen Pleuelstange und Kolben ein Kolbengelenk vorgesehen ist, der Pleuelkopf eine den Kurbelzapfenquerschnitt übersteigende Öffnung hat und zwischen Kurbelzapfen und Pleuelkopf ein Füllring gelegt ist.

Bei Axialkolbenverdichtern bereitet es häufig Schwierigkeiten, den Pleuelkopf der bereits mit dem Kolben gelenkig verbundenen Pleuelstange mit dem Kurbelzapfen der Motorkurbelwelle zu verbinden. Bei größeren Kolbenmaschinen wird der Pleuelkopf zweiteilig ausgebildet und die beiden Teile werden miteinander verschraubt. Bei kleineren Maschinen mit entsprechend kleineren Pleuelköpfen läßt sich eine solche Schraubverbindung aber nicht mehr anbringen.

Aus der US-Patentschrift 3 059 501 ist ein Axialkolbenverdichter für eine gekapselte Kleinkältemaschine bekannt, bei der der Pleuelkopf eine Öffnung aufweist, die größer ist als der größte Querschnitt der Motorkurbelwelle, der dirch den Übergang zwischen der Motorwelle und dem Kurbelzapfen gegeben ist, aber auch noch durch Ausgleichsgewichte u.a. vergrößert sein kann. Infolgedessen kann bei der Montage zunächst der Kolben in den Zylinder eingeführt

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und dann die gesamte Motorkurbelwelle durch die große öffnung des Pleuelkopfes bis in ihre endgültige Lage geschoben werden. Alsdann wird der Kurbeizapfen in die Mitte des Öffnungsteils mit dem größten Durchmesser gebracht und ein Füllring zwischen Kurbelzapfen und Pleuelkopf gelegt.Dies ergibt einen verhältnismäßig großen Pleuelkopf mit einem entsprechend großen Füllring. Die vergrößerte Masse führt zu einer erhöhten Unwucht, die nur durch zusätzliche Gegengewichte ausgeglichen werden kann. Außerdem leidet die Stabilität des Pleuelkopfes durch die große Öffnung. Da die Öffnung nicht kreisförmig ist, liegt etwa ein Viertel des Umfangs des Btlllringes frei; er wird durch eine Feder belastet, die durch einen Splint an einem Fortsatz des Pleuelkopfes abgestützt ist.

Au© der deutschen Patentschrift 1 137 523 ist ein Axialkolbenverdichter bekannt, bei dem der Kurbelzapfen in einen Gleitstein eingreift, der in einer unmittelbar mit dem Kolben verbundenen Führungshülse verschiebbar ist. Zur Veränderung der Totpunktlage ist in die Bohrung des Gleitsteines eine exzentrisch gebohrte Buchse eingesetzt, die in einer beliebigen Winkelstellung zum Gleitstein eingeschrumpft werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialkolbenverdichter der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der einen kleineren Pleuelkopf hat und trotzdem eine leichte Montage erlaubt.

Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnung im Pleuelkopf kleiner als der größte Querschnitt der Motorkurbelwelle ist und daß wenigstens ein Teil der Pleuelstange mit Hilfe eines Kippgelenks um eine Achse kippbar ist, die etwa senkrecht auf einer von Kolbenachse und Wellenachse definierten Ebene steht.

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Bei dieser Konstruktion wird der Pleuelkopf erst nach dem Einschieben des Kolbens in seinen Zylinder und nach dem Einsetzen der Welle über den Kurbelzapfen gekippt und mit Hilfe eines Füllringes gesichert. Die Kippbewegung erfordert nur einen geringen Spielraum, so daß die Öffnung im Pleuelkopf und damit der Pleuelkopf selbst klein gehalten werden können.

Es ist nicht erforderlich, daß der Pleuelkopf allein durch die Kippbewegung aus der Bahn der Motorkurbelwelle gebracht wird. Denn das ohnehin vorhandene Kolbengelenk erlaubt eine Schwenkbewegung der Kolbenstange um eine zur Motorwelle parallele Achse. Vielfach genügt daher ein Kippwinkel, der den Peleuelkopf von der freien Stirnfläche des Kurbelzapfens bis in die Arbeitslage führt.

Vorteilhafterweise ist ferner wenigstens ein Teil der Pleuelstange mit Hilfe eines Drehgelenks um ihre eigene Achse drehbar. Auf diese Weise kanr der Pleuelkopf zu Beginn der Montage so gedreht werden, daß er sich mit seiner geringsten Abmessung, nämlich der Kopfhöhe, in den zur Wellenachse senkrechten Ebenen befindet. Es genügen daher sowohl kleine Kipp- als auch kleine Schwenkwinkel.

Für die einzelnen Gelenke können übliche Konstruktionen benutzt werden. Beispielsweise können Kolbengelenk und Kippgelenk durch einen Kreuzkopf gebildet sein. Besonders günstig ist es aber, wenn Kolbengelenk, Kippgelenk und Drehgelenk durch ein einziges, an sich bekanntes Kugelgelenk gebildet sind. Durch die Vereinigung der drei Gelenke ergibt sich eine erhebliche Platz- und Gewichtsersparni s.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung im Pleuelkopf zylindrisch und im wesentlichen vollständig von Füllring und Kurbelzapfen ausgefüllt. Der Pleuelkopf kann hierbei als

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einfacher Zylinder ausgebildet sein. Er läßt sich entsprechend leicht bearbeiten. Da die Öffnung im Pleuelkopf vollständig ausgefüllt ist, ist eine gute Kraftübertragung in jeder Richtung gewährleistet.

Günstig ist es, wenn die Kurbelzapfen-Aufnahmeöffnung im Füllring exzentrisch zu seinem Umfang angeordnet ist. Durch eine Verdrehung des Füllringes relativ zum Pleuelkopf läßt sich dann sehr einfach der tote Punkt des Kolbens einstellen.

Zur Arretierung der Exzenterlage können am Außenumfang des Füllringes und am Innenumfang des Pleuelkopfes Axialnuten vorgesehen sein, die paarweise durch einen Stift in Übereinstimmung haltbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausi'ührungsbeispiels. näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen gekapselten Axialkolbenverdicher,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf den Verdichter der Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößerter Teildarstellung den Verdichter während der Montage,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Verbindung zwischen Kurbelzapfen und Pleuelkopf und

Fig. 5 eine Draufsicht auf Fig. 4.

In Fig. 1 ist eine Kapsel 1 veranschaulicht, in der mit Hilfe von Federn 2 ein Motorverdieher 3 aufgehängt ist. Ein Tragkörper 4 dient zur Montage eines Stators 5 eines Elektromotors, weist ein Lager 6 für eine Motor-Kurbelwelle 7 auf und trägt einen Zylinder 8, in welchem ein Kolben 9 hin- und herbeweglich ist.

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Auf der Welle 7 sitzt ein Rotor 10. Die Welle trägt am oberen Ende einen Kurbelzapfen 11, dessen obere Stirnseite 12 frei ist. Eine Pleuelstange 13 ist über ein Kugelgelenk 14 mit dem Kolben verbunden. Ein zylindrisch ausgebildeter Pleuelkopf 15 umgibt den Kurbelzapfen 11 unter Zwischenfügung eines Füllringes 16. Letzterer ist in der Ausführungsform der Fig. 1-3 als Zylinderring ausgebildet. Sein Innendurchmesser 17 entspricht dem Zapfendurchmesser 11. Sein Außendurchmesser 18 entspricht der zylindrischen öffnung 19 des Pleuelkopfes 15. Schmiervorrichtungen u.dgl. sind aus Gründen der Vereinfachung fortgelassen.

Bei der Montage wird so vorgegangen, daß der Kolben 9 von der Innenseite her in den Zylinder 8 eingeschoben wird. Die Pleuelstange 13 und der Pleuelkopf 16 haben die in Fig. 2 gestrichelt veranschaulichte Lage, in der ein ungehindertes Einführen der Motorkurbelwelle 7 in das Lager 6 möglich ist. Hierbei ist der Pleuelkopf gegenüber seiner Arbeitslage um 90° verdreht, so daß er etwa hochkant zur Oberseite des Tragkörpers 4 steht. Die Pleuelstange ist gegenüber ihrer Arbeitslage seitlich verschwenkt. Nach dem Einführen der Motorkurbelwelle werden die folgenden Arbeitsschritte vollzogen :

a) die Pleuelstange wird nach oben gekippt (Fig. 3 zeigt diese Kippneigung);

b) der Kolbenkopf 15 wird um 90° gedreht (Fig. 3 zeigt eine Zwischenstellung dieser Drehbewegung);

c) die Pleuelstange 13 wird so weit ver_schwenkt, bis sich die Öffnung 19 des Pleuelkopfes 15 über dem Kurbelzapfen 11 befindet;

d) die Pleuelstange 13 wird nach unten verschwenkt, bis der Pleuelkopf 15 seine Arbeitslage auf dem Kurbelzapien 11 erreicht hat;

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e) der Füllring 16 wird in den Zwischenraum zwischen Kurbelzapfen 11 und Pleuelkopf 15 eingesetzt.

Nunmehr kann die Pleuelstange nur noch ihre normale Bewegung in der durch die Kolbenachse vorgegebenen Ebene durchführen.

Es sei darauf hingewiesen, daß in der Praxis die Arbeitsschritte b) - d) einander überlappen können, wodurch sich teilweise noch kleinere Schwenk- und Drehwinkel ergeben. Fig. 3 läßt erkennen, daß der Pleuelkopf 15 schon während des Drehens zur Seite geschwenkt und während des weiteren Drehens nach unten gekippt werden kann.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 ist ein Füllring 20 mit exzentrischer Aufnahmeöffnung 21 für den Kurbelzapfen 11 vorgesehen. Am Umfang des Füllringes sind zwölf Nuten 22 mit halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen* Ais Pleuelkopf ist eine Nut 23 mit halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen. Ein Stift 24 arretiert eine bestimmte Winkelstellung des exzentrischen Füllringes 20, so daß der Abstand der Mittelachse des Kurbelzapfens 11 zur Stirnkante des Kolbens 9 eingestellt werden kann.

In den veranschaulichten Ausführungsbeispielen sind die Abmessungen so getroffen, daß zunächst der Kolben 9 und dann die Motorkurbelweile 7 eingeführt werden. Es ist aber auch möglich, zunächst die Motorkurbelwelle 7 einzusetzen und dann den Kolben mit entsprechend seitlich abgeschwenkter Pleuelstange 13 in den Zylinder 8 einzuschieben.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, als Kolbengelenk ein Gelenk mit einer normalen Kolbenachse zu verwenden und die Kipp- und Drehgelenke getrennt davon in der Pleuelstange 13 oder in dem das Kolbengelenk mit dem Kolben verbindenden Fuß unterzubringen. In allen Fällen ist nach der Montage des Pleuel-

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kopfes 15 auf dem Kurbelzapfen 11 sichergestellt, daß nur die für den Betrieb benötigten Gelenke wirksam sind.

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Claims

2H4650 Patentansprüche;

1. Axialkolbenverdichter, insbesondere für gekapselte Kleinkältemaschinen, dessen Kolben über eine Pleuelstange und einen einseitig freien Kurbelzapfen von einer Motorkurbelwelle antreibbar ist, wobei zwischen Pleuelstange und Kolben ein Kolbengelenk vorgesehen ist, der Pleuelkopf eine den Kurbelzapfenquerschnitt übersteigende Öffnung hat und zwischen Kurbelzapfen und Pleuelkopf ein Füllring gelegt ist§ dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (19) im Pleuelkopf (15) kleiner als der größte Querschnitt der Motorkurbelwelle (7) ist und daß wenigstens ein Teil der P-leuelstange (13) mit Hilfe eines Kippgelenks (14) um eine Achse kippbar ist, die etwa senkrecht auf einer von Kolbenachse und Wellenachse definierten Ebene steht.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Pleuelstange (13) mit Hilfe eines Drehgelenks (14) um ihre eigene Achse drehbar ist.

3. Verdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kolbengelenk, Kippgelenk und Drehgelenk durch ein einziges, an sich bekanntes Kugelgelenk (14) gebildet sind.

4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (19) im Pleuelkopf zylindrisch und im wesentlichen vollständig von Füllring (16,20) und Kurbelzapfen (11) ausgefüllt ist.

5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelzapfen-Aufnahmeöffnung (21) im Füllring (20) exzentrisch zu seinem Umfang angeordnet ist.

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6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung der Exzenterlage am Außenumfang des Füllringes (20) und am Innenumfang des Pleuelkopfes (15) Axialnuten (22,23) vorgesehen sind, die paarweise durch einen Stift (24) in Übereinstimmung haltbar sind.

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