DE2409877A1

DE2409877A1 - Kolbenverdichter fuer klimaanlagen

Info

Publication number: DE2409877A1
Application number: DE2409877A
Authority: DE
Inventors: Kwang Hyun Park
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1974-03-01
Publication date: 1974-09-12
Also published as: SE383189B; JPS501413A; FR2220020A1; JPS5338801B2; US3885460A; IT1003657B; GB1412539A; FR2220020B1; AU6569674A; DE2409877B2; DE2409877C3; CA1015721A; AU472098B2

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 1.3·1974 We/Sv - G- i5

MOIOSS 0OHK)HATIOH Detroit, Michigan, TJ SA.

Kolbenverdichter für Klimaanlagen

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter für Klimaanlagen und insbesondere eine aus Kolbenring und Kolbenringnut bestehende Anordnung für derartige Kompressoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Kolben leicht in den Zylinderblock einbaubar ist.

Die Lösung'dieser Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen.

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DR. G. MANITZ ■ DIPL.-ING." M. FINSTERWALD DIPL.-ING. W. GRÄMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART 50 (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270 TEL. (089) 2242!!. TELEX 06-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 6! POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht eines Doppelkolbens iii teilweise weggebrochener Darstellung,

Jig. 2 eine vergrößerte Darstellung der aus Kolbenring und Kolbenringnut gebildeten Anordnung vor dem Einsetzen des Kolbenrings,

Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, welche diejenige Stellung der Kolbenringkonfiguration zeigt, welche erreicht ist, wenn der Kolbenring in die Kolbenringnut eingesetzt ist, und

Fig. 4 einen Teilschnitt des Kompressor-Zylinderblocks mit dem eingesetzten Doppelkolben.

In der Zeichnung ist mit den Bezugsζeichen 10 und 12 jeweils die vordere und die hintere Hälfte des Zylinderblocks bezeichnet, und zwar des Zylinderblocks eines Axialverdichters, dessen Zylinder gemäß der Zeichnung in einer Boxer-Anordnung stehen. Die Kompressorzylinderblöcke 10 und 12 weisen Zylinderbohrungen 14 und 16 auf, in denen ein Doppelkolben 18 angeordnet ist. Das Paar der Zylinderblöcke 10 und 12 ist in einer (nicht dargestellten) äußeren Schale angeordnet, während der Doppelkolben 18 in Reaktion auf die Drehung einer (nicht dargestellten) Welle hin- und hergeht, welche mit den Bohrungen 20 und 22 fluchtet. Ein zentraler Teil auf der einen Seite des Kolbens ist weggeschnitten, wie es bei 24 dargestellt ist, so daß der äußere Rand einer (nicht dargestellten) Taumelscheibe umfaßt wird, so daß die Drehung der Taumelscheibe das Hin- und Hergehen des Kolbens in einer Art verursacht, wie es in dem Patent von Ransom und Partner beschrieben ist. In den Kolbenelementen sind Kugellagersitze 25 und 28 vorgesehen, so daß darin angeordnete (nicht dargestellte) Kugellager sich gegen die Taumelscheibe absüfczen können.

Die erfindungsgemäße Anordnung könnte auch in Kompressoren, mit einem einzigen Kolben verwendet werden.

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Der Doppelkolben 18, der vorzugsweise aus Aluminiumguß hergestellt ist, hat Dichtungsringnuten 30 und 32, welche benachbart zu den gegenüberliegenden Kolbenköpfen 34- und 36 jeweils angeordnet sind. Da die Ringnuten 30 und 32 spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, -wird nachfolgend nur die rechte Nut beschrieben, wobei die Erläuterung/sinngemäß auch für die linke Nut 32 gelten.

Gemäß 3?ig. 2 weist die Nut 30 vordere 38 und hintere 40 sich radial erstreckende und auf Abstand voneinander angeordnete Nutenseitenwände' sowie einen Boden 42 auf. Der Boden 42 weist· im Umfangsbereich Ausnehmungen 44 und 46 auf, und zwar in Portsetzung der radialen Nutenseitenwände 38 und 40. Die Nutenausnehmungen 44 und 46 haben jeweils axial nach innen und nach oben geneigte innere Seitenwände 48 und 50, welche.zwischen sich den Hutenboden 42 festlegen. Der' Nutenboden 42 hat jeweils vordere 32 und hintere 54 V-förmige oder in Abschnitte unterteilte Umfangserhebungen. Gemäß Fig. 2 sind die Erhebungen 52 und 54 asymmetrisch auf dem Nutenboden 42 in bezug auf die mittlere Querebene 56 derart angeordnet, daß die vordere Erhebung 52 gerade vor und benachbart zu der Mittelebene angeordnet ist, während die hintere Erhebung 54 etwa in der Mitte zwischen der transversalen Mittelebene 56 und der rückwärtigen radialen Seitenwand 40 der Nut 30 angeordnet ist.

In der bevorzugten Ausführungsform liegt der Außendurchmesser der zylindrischen Kolbenwandfläche 58 in der Größenordnung von etwa 3»81 ein (1,497 inches), während der Durchmesser des Nutenbodens 42 in der Größenordnung von etwa 3j68 cm (1,445 inches) liegt, so daß die Tiefe der Nut in der Größenordnung von etwa 0,635 mm (0,025 inches) liegt. Da der Durchmesser der Scheitel der Erhebungen 52 und 54 etwa 3j75 om (1,476 inches) beträgt, ist ersichtlich, daß die Höhe der Erhebungen über dem Nutenboden 42 etwa 0,381 mm (0,015 inches) beträgt und die Scheitel um etwa 0,254 mm (0,010 inches) unterhalb der zylindrischen Wände 58 des Kolbens zurückgesetzt sind. Deshalb sind jeweils

die Scheitel der Erhebungen 52 und 54 vorzugsweise auf mehr als der Hälfte, genauer gesagt, auf etwa drei Fünftel des radialen Abstandes zwischen dem ITutenboden 42 und dem Außenumfang oder Durchmesser 58 des Kolbens angeordnet. In der beschriebenen Ausfuhrurigsform liegt der axiale Abstand zwischen dem Scheitel der vorderen Erhebung 52 zur Seitenwand 38 in der Größenordnung von etwa 1,52 mm (0,060 inches), während der axiale Abstand von dem Scheitel der rückwärtigen Erhebung 54 zu der rückwärtigen Seitenwand 40 etwa 1,09 mm (0,043 inches) beträgt.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein ringförmiger, kontinuierlicher, dichtungsscheibenähnlicher Dichtungsring für jede der Kolbenringnuten JO und 52 vorgesehen ist, so daß dann, wenn die Ringe 60 und 62 in ihre entsprechenden Nuten eingeschnappt sind, wie es in der Fig. 2 für die Nut 30 dargestellt ist, der Dichtungsring 60 einen im wesentlichen bogenförmigen Querschnitt aufweist, wobei seine Enden 63 und 64 um einen definierten Abstand von der zugehörigen radialen Nutenstirnwand 38 und 40 jeweils entfernt liegen. Jeder Schnappring 60 hat in der bevorzugten Ausführungsform eine Stärke von etwa 0,63 mm (0,025 inches), so daß seine äußere konvexe Umfängsflache 66 zunächst außerhalb der Kolbenfläche 58 liegt.

Wenn die Dichtungsrihgenden 63 und 64 in die Nut 30 gerollt sind, so kommen sie in eine Stellung, in welcher sie jeweils der Nutenseitenwand 38 und 40 gegenüberliegen, während ihre innere Umfangsfläche 68 von den Erhebungen 52 und 54 um ein ausreichendes Ausmaß durchdrungen wird, um dazwischen eine Dichtung zu-gewährleisten. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die relative Dicke des Dichtringes 60 (0,63 mm) (0,025 inches)) in bezug auf die radiale Höhe der auf Abstand, voneinander angeordneten Erhebungen 52 und 54 (0,581 mm (0,015 inches)) derart gewählt ist, daß eine Durchdringung der Kämme 72 und 74 der Erhebungen 52 und 54 jeweils gewährleistet ist,

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und zwar bei einer durchschnittlichen Umfangsstelle, die etwa auf der Hälfte durch die Dichtringe liegt, wie es in der Fig.5 für den Dichtungsring 60 nach entsprechender Anordnung des Dichtungsrings dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung, bei xvelcher eine maximal zulässige Toleranz der Konzentrizität etwa 0,12? mm (0,005 inches) betragt, ist ersichtlich, daß der Dichtungsring GO durch die Erhebungen und 54- auf der einen Seite starker und auf der anderen Seite schwächer durchdrungen wird, nachdem er durch eine Reihe von Axialwalzen an seine Stelle gebracht wurde, von denen eine bei 70 dargestellt ist, wobei die Bezugsfläche während des Rollvorgangs der AuiSendxirchmesser 50 des Kolbens 18 ist. Mit den oben genannten '.Toleranzen dringen die Kämme 72 und 74-in der Größenordnung von 0,25 mm (0,010 inches) bis etwa 0,5 (0,020 inches) in die Dichtungsringe SO ein, so daß dadurch gewährleistet ist, daß der Innenumfang 68 'abgedichtet ist, ohne daß die Effektivität des AuBenumfangs 66 des Dichtungsringes beeinträchtigt wird.

Weiterhin gestatten während des Rollens auf die gewünschte Größe die vordere Ausnehmung 44 und die asymmetrische Anordnung der Erhebung 52 neben der Mittelebene 56, daß das vordere Ringende 63 weiter unten in die Nutenausnehmung 44- einschnappen kann, urn eine Vorderkante an beiden Koofenden 34- und 36 des Doppelkolbens zu schaffen, damit ein leichter Einbau in die entsprechenden Zylinderbohrungen 14· und 16 ermöglicht wird. Weiterhin ist 'ersichtlich, daß die in der Fig.2 dargestellten anfänglichen axialen Abmessungen für die beschriebene Ausführungsform etwa 3}ö1 Kim (0,150 inches) betragen, während die axiale Abmessung der Hut JO zwischen den radialen Wänden und 4-0 etwa 4-,Ob mm (0,160 inches) beträgt, so daß dadurch ein Abstand zwischen den Ringenden 63 und 64- und ihren entsprechenden Butenseitenwänden Jo und 4-0 gebildet ist. Dieser anfängliche Abstand gestattet es dem Ring, daß er ausreichen-

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des Spiel hat, um in die in der Fig. 5 dargestellte Stellung gerollt au werden, in welcher die Ringenden 65 und 6^ll· gegenüber von den radialen ITutenseitenwänden 5-3 und 40 angeordnet sind.

Jeder der Ringe 50 und 62 ist aus einem Fluorkohlenstoffharz hergestellt, welches in der beschriebenen Ausführungsforin Polytetrafluorethylen (PfFE) ist, das durch Graphit auf etwa 10 Gew.-/« des Ringes aufgefüllt ist. Die Ringe arbeiten in der Weise, daß eine Dichtung zwischen der Zylinderwand und dem Kolben vorhanden ist, um so weit wie möglich den Durchgang von kühlenden Auspuffgasen um den Außenumfang des Kolbens herum zu verhindern.

Obwohl die Ringe 60 und 62 vor dem Zusammenbau vorzugsweise einen rechteckigen Ouerschnitt aufweisen, wenn sie einzeln gegossen wurden, hat sich gezeigt, da3 in der tatsächlichen Produktion die Ringe hergestellt werden können, indem sie von einem rohrförmigen Element abgeschnitten werden. Im Ergebnis können diese Ringe eine leicht vorgebildete konische Form aufweisen, wie es in der Fig.1 dargestellt ist, und dann ist es wichtig, daß die Ringe derart zusammengebaut werden, dal die konische Fläche 66 vom Kolbenkonf nach außen weist. Der Grund dafür besteht darin, daß dann, wenn die Dichtungsringe eine derart vorgeformte konische Forra aufweisen, die Erhebungen 52 und 54 leichter in die in der Fig. 2 dargestellte Konfiguration gebracht v/erden können, bei. welcher die innere Umfangs fliehe 68 außen konkav ist und die Außenumfangsflache S3 außen konvex ist.

Es ist ersichtlich, da^;j bei der beschriebenen Ausführungsforn die Dichtungsringe einen Innendurchmesser aufweisen, der in dem Zustand vor dem Zusammenbau gemäß Fig. 1.etwa 5O,ri5 mn (1,215 inches) beträgt und einen Außendurchmesser von etwa 54,67 mm (1,565 inches) haben, während der Kolben einen Außendurchmesser von etwa 5ö₅O2 mm (1,497 inches) hat und der I\utenboden einen Durchmesser von etwa 56,75 mm (1,446 inches) auf-

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BAD ORIGJNAL

Während die oben beschriebene Ausführungsforra der Erfindung eine besonders bevorzugte Ausführun^sform ist, sei .jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch in Form anderer Ausführungsformen verwirklicht werden kann.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansi>rüche

Kolbenverdichter mit einem Kolben, der im Bereich seines Kopfes eine Umfangsnut für einen Dichtring aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Nut (30) eine vordere (44) und eine hintere (46) ringförmige Ausnehmung aufweist, die jeweils an den Enden eines Bodens (42) angeordnet ist, daß weiter-. hin vordere und hintere V-förmige Erhebungen (52,54) asymmetrisch auf dem Boden (42) angeordnet sind, daß die vordere Erhebung (52) vor und benachbart zu der transversalen Mittelebene (56) der Nut (30) angeordnet ist, und die rückwärtige Erhebung (54) etwa in der Mitte zwischen der transversalen Mittelebene (56) und der rückwärtigen Seitenwand (40) der Nut angeordnet ist, daß die Scheitel der Erhebungen (52, 54) radial zwischen dem Boden (52) der Nut und dem Außenumfang (58) des Kolbens liegen, daß der Dichtring (60) aus JPluorkohlenstoffharz elastisch auf die Erhebungen (52, 54) einschnappbar ist und dann fest in der Nut sitzt derart, ee daß sein Innenumfang von den Erhebungen durchdrungen ist derart, daß die Ränder des Ringes in die ringförmigen Ausnehmungen (44,46) in der Nut eindringen, so daß auf dem Ring (im Axialschnitt gesehen) eine äußere Bogenform entsteht, die im wesentlichen bündig mit dem Kolbenumfang liegt, und daß die asymmetrische Stellung der vorderen Erhebung (52) gewährleistet, daß der vordere Rand (63) des Dichtungsringes in der entsprechenden vorderen ringförmigen Ausnehmung (44) aufgenommen wird, und zwar in ausreichendem Maß, um einen Abstand zwischen dem Vorderteil des Ringurnfangs und dem Kolbenumfang zu bilden.
2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die vordere und die hintere ringförmige Ausnehmung (44, 46) ihre Außenseiten (38, 40) als eine Fortsetzung der vorderen und der rückwärtigen Seitenwände der Nut (30) ausgebildet

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haben und daß ihre Innenwand (46,48) nach innen und nach oben •in axialer Richtung geneigt ist, wobei der Boden der Hut (42) zwischen den zwei geneigten Innenwänden (46,48) festgelegt ist.

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