DE2710734C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verdichteraggregat,
bestehend ?.us einem Antriebsmotor und einem Verdichter mit exzentrisch geführten, frei beweglichen
Kolben, bei dem ein zylindrische SLolbenräume 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 Verdichteraggregat ist durch das Buch »Die Kleinkältemaschine« von Plank/Kuprianoff,
Springer-Verlag, 1948, Abbildung 116, bekannt
Bei diesem bekannten Aggregat ist als Führungsteil 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
ίο 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 vorgese-
'5 hen sind, können diese beiden Stellen nicht in einem
Arbeitsgang ausgebildet werden. Die Bearbeitung in mehreren Arbeitsgängen geht jedoch zu Lasten der
Genauigkeit
Verdichteraggregat nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß alle Teile des
Aggregates über ein einziges Bauteil in ihrer Lage zueinander fixiert sind.
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
1(1 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 konstruktive
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
Γ)0 zweiten Kugellagers 2 und 3 der Läufer 4 eines als
Außenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotor 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
v' 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
Wl Mantelfläche eines topfförmigen Gehäuses 10 bildet den
Führungsteil für die Kugel 8. Das topfförmige Gehäuse 10 weist einen zylindrischen Lageransatz 11 auf. In dem
Lageransatz 11 sind zwei weitere Kugellager 12 angeordnet, durch die das topfförmige Gehäuse 10 auf
hl 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 verbundene Teil der feststehenden Achse 1 ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel kegelföimig ausgebildet Dieser Teil der Achse kann auch in einer anderen rotatioassymmetrischen
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 muß, werden keine großen Anforderungen an die Stabilität des Siechgehäuses
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.
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
|5 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 Kolbenräuirr 7 hineinragen.
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
jo 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.
)") Gleichzeitig werden diese Flächen geschmiert Außerdem wird überschüssiges öl beim Verdichten über den
mit der Auslaßöffnung 17 verbundenen Steuerschütz 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.
Claims (2)
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
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