DE2724332A1

DE2724332A1 - Kolben-zylinder-anordnung fuer einen verdichter

Info

Publication number: DE2724332A1
Application number: DE19772724332
Authority: DE
Inventors: Erling Bent Kristensen; Hans Juergen Tankred
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1977-05-28
Filing date: 1977-05-28
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2392253B1; ES244278U; US4189984A; IT1108143B; CA1124695A; GB1597188A; SE437066B; BR7803381A; IT7868197A0; SE7805808L; DK224678A; FR2392253A1; ES244278Y

Description

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DA 448

DANFOSS A/S, Nordborg (Dänemark) Kolben-Zylinder-Anordnung für einen Verdichter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben-Zylinder-Anordnung für einen Verdichter, bei der ein Kolbenbolzen Bohrungen in einander gegenüberliegenden Kolbenwänden durchsetzt, am Kolbenumfang im Bereich der Bohrungen Vertiefungen verbleiben und der Zylinder über seine gesamte Länge den Kolben ringsum umgibt.

Derartige Kolben-Zylinder-Anordnungen sind allgemein üblich. Die Vertiefungen an den Bohrungsenden ergeben sich dadurch, daß der Kolbenbolzen eine etwas geringere Länge haben muß als es dem Kolbendurchmesser entspricht und daß die Bohrungsenden zur Vermeidung scharfer Kanten in der Regel schräg aufgeweitet werden. Der Kolbenhub ist so bemessen, daß der Kolben auch im unteren Totpunkt praktisch noch vollständig im Zylinder verbleibt. Derartige Verdichter haben sich beispielsweise bei Kältemaschinen bewährt. Sie zeichnen sich auch durch einen ruhigen Lauf aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die für einen vorgegebenen Hubraum und eine vorgegebene Zylinderlänge unter Beibehaltung der Vorteile, wie ruhiger Lauf, einen höheren Wirkungsgrad ermöglicht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolbenhub so groß 1st, daß die Vertiefungen Im unteren Totpunkt wenigstens teilweise aus dem Zylinder austreten, und daß In Kolben und/oder Kolbenbolzen Leckkanäle vorgesehen sind, die die Vertiefungen mit dem Raum an der Kolbenrückseite verbinden.

Der vergrößerte Kolbenhub führt bei gegebenem Hubraum zu einem verringerten Kolbendurchmesser und damit zu einem verringerten Kolbenumfang. Damit werden die Leckverluste proportional zur Durchmesserverkleinerung herabgesetzt und der Wirkungsgrad entsprechend erhöht. Wird aber lediglich der Kolbenhub vergrößert, treten explosionsartige Geräusche auf, die sehr störend sind, insbesondere bei Kältemittelverdichtern für Haushaltszwecke.

Es wurde festgestellt, daß diese explosionsartigen Geräusche auftreten, weil in die Vertiefungen gesickertes, unter Druck stehendes Gas mit einem Knalleffekt expandiert, wenn die Vertiefungen aus dem Zylinder austreten. Werden die Vertiefungen dagegen über Leckkanäle mit dem Raum an der KolbenrUckseite verbunden, kann sich in den Vertiefungen keine unter Druck stehende Gasblase bilden. Die durch die Leckkanäle bewirkte Erhöhung der Leckverluste ist minimal, auf jeden Fall um ein Vielfaches geringer als die Verringerung der Leckverluste durch die Verkleinerung des Kolbendurchmessers. Denn die Leckkanäle sind lediglich am hinteren Ende des Kolbens wirksam, beziehen sich nur auf den durch die Vertiefungen vorgegebenen Umfangsteil und können Überdies ihrerseits noch als Drosselkanäle ausgelegt sein. Denn zur Verhinderung der Explosionsgeräusche ist es nicht erforderlich, die Vertiefungen grundsätzlich auf dem Druckniveau des Raums an der KolbenrUckseite zu halten; es genügt, wenn der Druck In den Vertiefungen um ein entsprechendes Maß abgesenkt wird.

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Bei einer ersten Ausführungsform sind die Leckkanäle durch zwei Nuten gebildet, die am Kolbenumfang von den Vertiefungen zur Kolbenhinterkante verlaufen. Diese Nuten lassen sich sehr leicht herstellen. Sie haben darüber hinaus den Vorteil, daß, wenn sie als Drosselkanäle ausgebildet sind, einen mit dem Austreten des Kolbens aus dem Zylinder abnehmenden Drosselwiderstand haben und daher die gewünschte Druckabsenkung in der Vertiefung erst unmittelbar vor dem Austreten der Vertiefung aus dem Zylinder erfolgt, wodurch die zusätzlichen Leckverluste äußerst klein gehalten werden können.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Leckkanäle durch zwei Nuten gebildet, die längs der Bohrungen vom Kolbenumfang zum Innenraum des Kolbens verlaufen. Auch diese Nuten lassen sich sehr leicht herstellen. Zweckmäßigerweise sind sie am rückseitigen Teil der Bohrungen angeordnet, wo die vom Kolbenbolzen auf den Kolben zu übertragenden Kräfte minimal sind.

Bei einer dritten Alternative sind die Leckkanäle durch den Hohlraum eines rohrförmigen Kolbenbolzens und durch eine einzige Nut gebildet, die am Kolbenumfang von einer Vertiefung zur Kolbenhinterkante verläuft. Hier braucht am Kolbenumfang lediglich eine einzige Nut vorgesehen zu werden.

Zweckmäßigerweise ist der Kolbenhub annähernd gleich dem Durchmesser des Kolbens, wobei sich ein Hub von 80 bis 120 des Kolbendurchmessers empfiehlt. Dies ergibt eine sehr gute Verbesserung des Wirkungsgrades, ohne daß der Zylinder axial verlängert zu werden braucht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kolben»Zylinder-Anordnung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben gemäß der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht eines abgewandelten Kolbens,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 3,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbens und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie C-C der Fig. 5.

In einem Zylinder 1, der stirnseitig durch eine Ventilplatte 2 und einen Zylinderkopf 3 abgedeckt ist, wird ein Kolben 4 durch eine Pleuelstange 5 hin und her geschoben. Die Verbindung erfolgt über einen Kolbenbolzen 6, der durch zwei Bohrungen 7 und 8 in einander gegenüberliegenden Kolbenwänden gesteckt ist. Die Pleuelstange 5 weist ein Pleuellager 9 auf, das um den Kolbenbolzen 6 greift, und ein Kurbellager 10, das um einen Kurbelzapfen 11 greift. Letzterer ist Teil einer mit einem Ausgleichsgewicht 12 versehenen Motorwelle, die um die Achse 13 rotiert.

Da der Kolbenbolzen 6 innerhalb des Durchmessers des Kolbens 4 endet und außerdem an den Enden der Bohrungen 7 und 8 Aufweitungen 14 und 15 vorgesehen sind, ergeben sich Vertiefungen 16 und 17. Der Kolbenhub ist, wie Fig. 1 zeigt, so bemessen, daß diese Vertiefungen im unteren Totpunkt aus dem Zylinder austreten und daher mit dem Raum 29 hinter dem Zylinder in Verbindung kommen. Dieser große Kolbenhub erlaubt es bei gegebener Zylinderlänge und gegebenem Hubvolumen, den Kolbendurchmesser zu verkleinern, im vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Kolbenhub etwa gleich dem Kolbendurchmesser.

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Yon beiden Vertiefungen 16 und 17 führen drosselnde Leckkanäle 18 und 19 längs des Kolbenumfangs zur Kolbenhinterkante 20. Infolgedessen kann sich in den Vertiefungen 16 und 17 aufgrund des längs des Kolbenumfangs entlangsickernden Gases kein Druckgaspolster ausbilden, das, wenn es mit dem Raum 18 hinter dem Zylinder in Verbindung kommt, explosionsartig expandiert. Vielmehr sorgen die drosselnden Leckkanäle 18 und 19 dafür, daß dieser Druck bereits abgebaut wird, bevor die Vertiefungen 16 und 17 aus dem Zylinder 1 austreten. Es ist ersichtlich, daß der Drosselwiderstand dieser Kanäle umso mehr abnimmt, je weiter der Kolben sich dem unteren Totpunkt nähert.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht. Der Kolben 21 besitzt hier nur einen drosselnden Leckkanal, der am Kolbenumfang von der Vertiefung 16 zur Kolbenhinterkante 20 geführt ist. Die andere Vertiefung 17 steht mit der Vertiefung 16 über den Hohlraum 23 eines rohrförmigen Kolbenbolzens 24 in Verbindung. Auch auf diese Welse wird ein Druckaufbau in beiden Vertiefungen 16 und 17 verhindert.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 weist ein Kolben

25 an der Rückseite der beiden Bohrungen 7 und 8 Leckkanäle

26 und 27 auf, die von den Vertiefungen 17 und 16 am Kolbenumfang zum Innenraum 28 des Kolbens führen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Kolben-Zylinder-Anordnung für einen Verdichter, bei der ein Kolbenbolzen Bohrungen in einander gegenüberliegenden Kolbenwänden durchsetzt, am Kolbenumfang im Bereich der Bohrungen Vertiefungen verbleiben und der Zylinder über seine gesamte Länge den Kolben ringsum umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenhub so groß ist, daß die Vertiefungen (16, 17) im unteren Totpunkt wenigstens teilweise aus dem Zylinder (1) austreten, und daß in Kolben (4, 21, 25) und/oder Kolbenbolzen (24) Leckkanäle (18, 19; 22, 23; 26, 27) vorgesehen sind, die die Vertiefungen mit dem Raum (29) an der KolbenrUckseite verbinden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckkanäle (18, 19; 22, 23; 26, 27) Drosselkanäle sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckkanäle (18, 19) durch zwei Nuten gebildet sind, die am Kolbenumfang von den Vertiefungen (16, 17) zur Kolbenhinterkante (20) verlaufen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckkanäle (26, 27) durch zwei Nuten gebildet sind, die längs der Bohrungen (7, 8) vom Kolbenumfang zum Innenraum (28) des Kolbens (25) verlaufen.

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5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (26, 27) am rückseitigen Teil der Bohrungen (7, 8) verlaufen.

6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckkanäle durch den Hohlraum (23) eines rohrförmigen Kolbenbolzens (24) und durch eine einzige Nut (22) gebildet sind, die am Kolbenumfang von einer Vertiefung (16) zur Kolbenhinterkante (20) verläuft.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenhub annähernd gleich dem Durchmesser des Kolbens (4) 1st.

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