DE2710734B2

DE2710734B2 - Verdichteraggregat, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem Verdichter mit exzentrisch geführten, frei beweglichen Kolben

Info

Publication number: DE2710734B2
Application number: DE2710734A
Authority: DE
Inventors: Siegfried 8740 Bad Neustadt Schoenwald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1979-02-08
Also published as: ATA153278A; IT1092884B; GB1566687A; BE864757A; FR2383331B1; DE2710734C3; AT355703B; DK83278A; JPS53113310A; IE780495L; DE2710734A1; SE7802192L; NL7800273A; DK146662B; DK146662C; IE46251B1; FR2383331A1; CH627527A5; IT7820659A0; SE437067B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verdichteraggregat, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem Verdichter mit exzentrisch geführten, frei beweglichen Kolben, bei dem ein zylindrische Kolbenräume enthaltender Zylinderblock drehbar auf einer feststehenden Achse angeordnet und starr mit dem Läufer als Antriebsmotor gekuppelt ist, die exzentrische Führung der Kolben durch ein drehbar angeordnetes Führungsteil erfolgt, dessen Drehachse gegenüber der Drehachse des Zylinderblockes versetzt ist und bei dem an der Achse mit Ein- und Auslaßöffnungen in Verbindung stehende Steuerschlitze vorgesehen sind.

Ein solches Verdichteraggrfjgel ist durch das Buch »Die Kleinkältemasdime« van Plank/Kuprianoff, Springer-Verlag, 1948, Afatdduag 116. bekannt Bei diesem bekannten Aggregat ktebsFührangsteil für die Kolben ein großes Kugellager vorgesehen, an dessen Innenring die Kolben über an ihren Enden angebrachte Rollen abgestützt sind. Das große Kugellager ist in einem mit dem Gehäuse des Antriebsmotors verbundenen Gehäuseteil exzentrisch gegenüber der feststehenden Achse angeordnet

Da die feststehende Achse und das Kugellager in der exzentrischen Lage genau zueinander fixiert sein müssen, ist eine entsprechend genaue Bearbeitung des Motorgehäuses und des Gehäuseteiles notwendig. Es kommt hinzu, daß das für die Führung der Kolben notwendig große Kugellager relativ teuer ist. Die Montage der Rollen an den Kolbenenden erfordert einen nicht unerheblichen Aufwand. Da diese Rollen sowohl die Fliehkräfte als auch die bei der Kompression des zu verdichtenden Mediums auftretenden Kräfte aufnehmen müssen, unterliegen deren Lagerstellen einem verstärkten Verschleiß. Die Achse selbst wird bei diesem Verdichteraggregat an ihrem einen Ende durch ein mit dem Motorgehäuse verbindbares Zwischenteil und an ihrem anderen Ende in einer Bohrung des mit dem Motorgehäuse verbundenen Gehäuseteiles gehalten. Durch diesen Aufbau bedingt, entsteht eine lange Toleranzkette.

Durch die US-PS 32 67 675 ist ferner ein Verdichter bekannt, bei dem als Führungsteil für die Kolben ein topfförmiges Gehäuse vorgesehen ist, welches auf einem gegenüber der Antriebswelle des Zylinderblokkes versetzten Lagerzapfen gelagert ist Die exakte exzentrische Zuordnung der Antriebswelle und des Lagerzapfens wird über ein Gehäuseteil erreicht in dessen einer Seitenwand die Antriebswelle gelagert und an dessen anderer Seitenwand der Lagerzapfen befestigt ist Die exakte Ausrichtung von Antriebswelle und Lagerzapfen setzt wiederum eine genaue Bearbeitung des Gehäuseteiles voraus. Da die Lagerstelle für die Antriebswelle und die Befestigungsstelle für den Lagerzapfen an verschiedenen Seitenwänden vorgesehen sind, können diese beiden Stellen nicht in einem Arbeitsgang ausgebildet werden. Die Bearbeitung in mehreren Arbeitsgängen geht jedoch zu Lasten der Genauigkeit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verdichteraggregat nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß alle Teile des Aggregates über ein einziges Bauteil in ihrer Lage zueinander Fixiert sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Ständer des Antriebsmotors fest auf der Achse angeordnet sowie das Führungsteil als topfförmiges Gehäuse ausgebildet und auf einem mit der Achse in axialer Richtung verbundenem, gegenüber der Achsmitte versetzt angeordneten Lagerzapfen gelagert ist. Die Achse wird somit zum Zentralteil des Verdichteraggregates, über das sich alle Kräfte schließen und durch das alle Teile in ihrer Lage zueinander festgelegt sind. Die Fixierung des Führungsteiles und des Zylinderblockes in ihrer exzentrischen Stellung zueinander erfolgt über die Achse und den mit ihr verbundenen Lagerzapfen. Damit ist die Toleranzkette für die Anordnung dieser Teile bis auf die Fertigungstoleranzen der Achse und des Lagerzapfens verkürzt.

Dadurch, daß als Antriebsmotor ein Außenläufermotor vorgesehen ist, ergeben sich sowohl hinsichtlich der Befestigung des Ständers auf der Achse als auch hinsichtlich der Lagerung des Läufers konstruktuve Vereinfachungen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher erläutert.

Mit 1 ist eine feststehende Achse bezeichnet. Auf dieser feststehenden Achse 1 ist mittels eines ersten und zweiten Kugellagers 2 und 3 der Läufer 4 eines als Außenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors 5 gelagert. Der Läufer 4 ist mit einem Zylinderblock 6 gekuppelt. Das zweite Kugellager 3 trägt gleichzeitig auch den Zylinderblock 6. An dem Zylinderblock 6 sind gleichmäßig über dessen Umfang verteilt mehrere Kolbenräume 7 ausgebildet. In den Kolbenräumen 7 ist als Kolben jeweils eine Kugel 8 angeordnet. Zur Abstützung der Kugel 8 befindet sich in den Kolbenräumen 7 jeweils noch ein Abstützring 9. Die Mantelfläche eines topfförmigen Gehäuses 10 bildet den Führungsteil für die Kugel 8. Das topfförmige Gehäuse 10 weist einen zylindrischen Lageransatz U auf. In dem Lageransatz 11 sind zwei weitere Kugellager 12 angeordnet, durch die das topfförmige Gehäuse 10 auf einem mit der feststehenden Achse 1 verbundenen Lagerzapfen 13 drehbar gelagert ist. Der Lagerzapfen 13 ist in axialer Richtung mit der feststehenden Achse 1 verbunden und mit seiner Mitte gegenüber der Mitte

der feststehenden Achse 1 versetzt. Auf der feststehenden Achse 1 ist ferner der Ständer 14 des Antriebsmotors 5 fest angeordnet Auf das topfförmige Gehäuse 10 ist ein Abdeckring 15 aufgesetzt

Der mit dem Lagerzapfen 13 verb indene Teil der feststehenden Achse 1 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet Dieser Teil der Achse kann auch in einer anderen rotationssymmetrischen Form, z. B. zylinderförmig, ausgeführt sein. In dem Lagerzapfen 13 und dem kegeligen Teil der feststehenden Achse 1 ist jeweils eine Einlaß- und Auslaßöffnung 16 und 17 vorgesehen. In dem Zylinderblock 6 ist im Boden jedes Kolbenraumes 7 eine Durchtrittsöffnung 18 ausgebildet, die vom Boden des Kolbenraumes 7 bis zu den im kegeligen Teil der feststehenden Achse 1 vorgesehenen Steuerschlitzen führt

Der komplette Verdichter ist in ein Blechgehäuse 23 eingebaut Da dieses Blechgehäuse 23 keinerlei inneren Kräfte des Verdichters aufnehmen muli, werden keine großen Anforderungen an die Stabilität des Blechgehäuses 23 gestellt. Ein solches Gehäuse kann daher in Leichtbauweise ausgeführt werden. In das Blechgehäuse 23 ist Schmieröl 24 eingefüllt, welches über einen mit der Einlaßöffnung 16 verbundenen Schlitz 25 angesaugt wird. Um ein Auslaufen des Öles 24 während der Stillstandzeit des Verdichters zu verhindern, ist in dem Schlitz 25 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Sperrventil angeordnet oder die an die Einlaßöffnung 16 anschließende Leitung ist syphonartig nach oben geführt.

Der Verdichter arbeitet wie folgt: Durch den Läufer 4 wird der Zylinderblock 6 angetrieben. Die in den Kolbenräumen 7 angeordneten Kugeln 8 liegen infolge der Fliehkraft immer an der Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses 10 an. Da das topfförmige Gehäuse 10 gegenüber dem Zylinderblock 6 exzentrisch angeordnet ist, werden die Kugeln 8 in den Kolbenräumen 7 hin- und herbewegt. Hierbei wird durch die Kugeln 8 über die Einlaßöffnung 16 das zu verdichtende Medium angesaugt und anschließend bei der weiteren Drehung des Zylinderblockes 6 verdichtet und durch die Auslaßöffnung 17 wieder ausgestoßen.

Durch die zwischen Kugeln 8 und der Mantelfläche des topfförmigen Gehäuses 10 bestehende Reibung wird das topfförmige Gehäuse 10 mitgenommen. Zwischen den Kugeln 8 und der Mantelfläche erfolgt praktisch nur eine durch die Exzentrizität bedingte ■'> relative Bewegung. Da die Kugeln 8 in allen Richtungen drehbeweglich sind, sind keine gesonderten Rollkörper wie bei dem bekannten Verdichter erforderlich. Durch die Corioliskräfte und die exzentrische Anordnung von Zylinderblock 6 und topfförmigem Gehäuse 10 entstein hen Querkräfte, die zu einer entsprechend starken Flächenpressung zwischen den Kugeln 8 und den Seitenwandungen der Kolbenräume 7 führen. Zur Herabsetzung dieser Flächenpressung sind Abstützringe 9 vorgesehen, durch die die Auflagefläche der Kugeln

i^r> 8 vergrößert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Abstützringe 9 an ihrer den Kugeln 8 zugewandten Seite eine Abschrägung oder Ausrundung aufweisen und somit in den Zwischenraum zwischen den Kugeln 8 und den Wänden der Kolbenräume 7 hineinragen.

-'ti Infolge der Fliehkraft werden die Abstützringe 9 mit ihrer Abschrägung bzw. Ausrundung in den Zwischenraum gepreßt, so daß sie die Querkräfte der Kugeln 8 weitgehend aufnehmen. Um die Massenkräfte klein zu halten ist es vorteilhaft, wenn die Kugeln 8 aus einem

.'"> leichten, aber widerstandsfähigen Material, beispielsweise aus Aluminiumoxyd-Sinterkeramik hergestellt sind. Es ist auch möglich, Hohlkugeln zu verwenden.

Beim Ansaugen des Mediums über die Ansaugöffnung 16 wird über den Schlitz 25 jeweils auch etwas öl

ίο mit angesaugt. Das angesaugte öl verteilt sich infolge der Fliehkraft in den Kolbenräumen 7 und auf die Kugeln 8. Das Öl verteilt sich auch auf die Wände der Kolbenräume 7 und dichtet somit die Spalte zwischen den Kugeln und den Wänden der Kolbenräume 7.

ι > Gleichzeitig werden diese Flächen geschmiert. Außerdem wird überschüssiges öl beim Verdichten über den mit der Auslaßöffnung 17 verbundenen Steuerschlitz 20 wieder ausgeschoben. Hierbei dringt das öl auch zwischen den Zylinderblock 6 und die kegelige Fläche der feststehenden Achse 1. Das öl dichtet auch hier vorhandene Spalten ab und schmiert gleichzeitig die aufeinandergleitenden Flächen des Zylinderblockes 6 und des kegelförmigen Ansatzes der feststehenden Achse 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verdichteraggregat, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem Verdichter mit exzentrisch geführten, frei beweglichen Kolben, bei dem ein zylindrische Kolbenräume enthaltender Zylinderblock drehbar auf einer feststehenden Achse angeordnet und starr mit dem Läufer des Antriebsmotors gekuppelt ist, die exzentrische Führung der Kolben durch ein drehbar angeordnetes Führungsteil erfolgt, dessen Drehachse gegenüber der Drehachse des Zylinderblockes versetzt ist und bei dem an der Achse mit Ein- und Auslaßöffnungen in Verbindung stehende Steuerschlitze vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (14) des Antriebsmotors (5) fest auf der Achse (1) angeordnet sowie das Führungsteil als topfförmiges Gehäuse (10) ausgebildet und auf einem mit der Achse (1) in axialer Richtung verbundenen, gegenüber der Achsmitte versetzt angeordneten Lagerzapfen (13) gelagert ist

2. Verdichteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor (5) ein Außenläufermotor vorgesehen ist