DE2831878A1 - Mit einer hubkolben-brennkraftmaschine verbundener hubkolbenverdichter mit abdichtung der beiden kurbelraeume zueinander - Google Patents

Description

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SACHS SYaATECHNIK ÖMBH - -. - 8720. SCHWEINFURT.

- UND GEBRAÜCHSMtfSTERHILFSANMELDUNG

Mit einer Hubkolben-Brennkraftmaschine verbundener Hubkolbenverdichter, mit. Abdichtung der. beiden Kur.be!räume, .zueinander

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einer Hubkolben-Brenn-. kraftmaschine verbundenen Hubkolbenverdichter, insbesondere als Antriebseinheit für eine Wärmepumpe oder ^Kältemaschine, wobei die Kurbelräume von Brennkraftmaschine und Verdichter eine gemeinsame Trennwand, aufweisen, die von der Kurbelwelle durchsetzt ist sowie deren Lager aufnimmt und die beiden Kurbelräume mittels einer Dichtung gegeneinander abgedichtet sind.

Bei den bekannten Wärmepumpen sind die Brennkraftmaschinen von den Verdichtern als räumlich getrennte Aggregate ausgebildet und der Antrieb des Verdichters erfolgt entweder über Keilriemen oder Über eine Wellenkupplung. Eine derartige Bauweise ist relativ teuer in der Herstellung, erfordert einen großen Bauraum und besitzt ein hohes Gewicht.

Ferner ist es bekannt, einen Kältekompressor mit einem mehrzylindrigen Dieselmotor direkt zu kuppeln, wobei ein Dieselmotorzylinder durch einen Kältekompressorzylinder ersetzt ist. Ein Hinweis für die Ausbildung der Abdichtung des Kompressorkurbelraumes gegenüber dem Brennkraftmaschinen~Kurbelraum kann dieser Konstruktion nicht entnommiSFi werden. Ebenso kann diese bekannte Konstruktion keine Anregung für die Anordnung der Kurbelwellenabdichtung geben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine .einwandfreie Abdichtung zwischen dem Kurbelraum der Brennkraftmaschine und dem Kurbelraum des Verdichters zu schaffen, die einfach im Aufbau, billig'in der Herstellung ist, eine leichte'Montage ermöglicht und unabhängig vom Axialspiel der Kurbelwelle eine einwandfreie Funktion gewährleistet. · .

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dichtung aus einem federbelasteten Gleitring und einem Gegenring besteht, wobei der Gegenring drehfest, aber axial verschiebbar auf der Kurbelwelle angeordnet ist und sich in axialer Richtung an einem gehäusefesten Bauteil abstützt, wodurch die von der Feder über den Gleitring auf den Gegenring ausgeübte Kraft kompensiert wird. Eine einwandfreie Abdichtung zwischen den beiden Kurbelräumen wird dadurch gewährleistet. Insbesondere die axiale Verschiebbarkeit des Gegenringes auf der Kurbelwelle ermöglicht es, eine durchgehende Kurbelwelle für Verdichter und Brennkraftmaschine zu verwenden, wobei die Abdichtung auch bei geringem axialem Spiel einwandfrei ist.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist die von Gleitring und Gegenring gebildete Dichtung mit öl beaufschlagt. Hierdurch wird eine sehr gute Abdichtung erzielt, da die Dichtelemente flüssigkeitsbeaufschlagt sind und somit die problematische Abdichtung gegenüber Gas umgangen wird.

Die Anordnung der Dichtung auf der Kurbelwelle kann wahlweise im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine oder im Kurbelgehäuse des Verdichters sein. Zweckmäßigerweise ist die Abdichtung im Bereich des in der Trennwand befindlichen Kurbelwellenlagers vorgesehen, wobei die Kurbelwelle eine axial verlängerte Lagerfläche besitzt, auf der der Gegenring drehfest, aber axial verschieblich geführt ist. Dabei ist, wie die Erfindung zeigt, die von Gleitring und Gegenring gebildete Dichtung für die Kurbelwelle vorteilhafterweise einseitig von dem im Verdichterkreislauf befindlichen Kältemaschinenöl beaufschlagt, wenn die Abdichtung im Kurbelraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

Da der im Kältemittelkreislauf angeordnete Verdichter eine separate Schmierung mit Kältemaschinenöl erfordert, ist es entsprechend einem Merkmal der Erfindung besonders zweckmäßig, daß auf dem Kurbelwellenzapfen im Kurbelraum des Verdichters eine Ölpumpe angeordnet ist, die verdichterseitig die von Gleitring und Gegenring gebildete Dichtung mit öl beaufschlagt. Auf diese Weise wird eine sehr einfache Versorgung der Wellendichtung mit Kältemaschi^ nenöl erzielt, wobei infolge des höheren Druckes .im Kurbelraum des Verdichters die ölvorlage an der Dichtung verdichterseitig

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vorzusehen ist, um eine einwandfreie Abdichtung zwischen den beiden Kurbelräumen zu erzielen.

Eine sehr einfache und kostensparende Konstruktion wird erfindungsgemäß erhalten, wenn der Gegenring mit dem Innenzahnrad einer Zahnradölpumpe verbunden ist oder wenn der Gegenring einstükkig mit dem Zahnrad der ölpumpe ausgebildet ist.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur drehfesten Verbindung des Gegenringes mit der Kurbelwelle mindestens ein in Achsrichtung der Kurbelwelle verlaufender Stift angeordnet, der in eine entsprechende Aussparung des Gegenringes eingreift. Diese drehfeste Mitnahme des Gegen'ringes auf der Kurbelwelle gestattet auf einfache Weise die axiale Verschieblichkeit des Gegenringes. Zur Aufnahme des bzw. der Mitnahmestifte sind diese, wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, in einer mit einem zylindrischen Ansatz versehenen Scheibe befestigt, wobei diese . Scheibe drehfest mit dem Kurbelwellenzapfen verbunden ist.

Die Kurbelwelle wird sehr einfach in ihrem Aufbau, wenn entsprechend der Erfindung die mit dem zylindrischen Ansatz versehene Scheibe den Hubzapfen trägt, auf welchem das Pleuel des Verdichters gelagert ist. Der» Kurbelzapfen kann auf diese Weise relativ klein im Durchmesser gehalten werden," so daß auch die aus Gleitring und Gegenring bestehende Dichtung mit kleinem Durchmesser ausgebildet werden kann und dadurch mit relativ günstiger, geringer Gleitgeschwindigkeit arbeitet. Die Befestigung der Scheibe auf dem Kurbelwellenzapfen erfolgt durch eine zentrale, in Achsrichtung verlaufende Schraube. Außerdem ist es, wie die Erfindung zeigt, vorteilhaft, daß eine formschlüssige. Verbindung zwischen der Scheibe und dem-⁴Kurbelwellenzapfen angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist der zum Kurbelraum des Verdichters durch Gleitring und Gegenring abgedichtete Dichtungsraum über einen Kanal mit d.em Kurbelraum der Brennkraftmaschine verbunden. Durch diesen Kanal wird dem Dichtungsraum Schmieröl zugeführt, so daß die aus Gegenring und Gleitring gebildete Dichtung beidseitig mit öl beaufschlagt ist.

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Weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der im nachfolgenden beispielsweise dargestellten Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung der aus Hubkolben-Brennkraftmaschine und Kolbenverdichter bestehenden Antriebseinheit mit im Kurbelraum der Brennkraftmaschine angeordneter Wellenabdichtung.;

Fig. 2 die schematische Darstellung der Antriebseinheit, wobei die zwischen den Kurbelräumen angeordnete Wellenabdichtung verdichterseitig auf der Kurbelwelle angeordnet ist;

Fig. 3 eine aus einer Einzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine und einem Einzylinder-Hubkolbenverdichter bestehende Antriebseinheit für eine Wärmepumpe und

Fig. 4 die Abdichtung zwischen den Kurbelräumen der Brennkraftmaschine und des Verdichters in vergrößerter Darstellung.

Die in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte Antriebseinheit besteht aus einer zweizylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 und einem zweizylindrigen Hubkolbenverdichter 2 mit einer gemeinsamen Kurbelwelle 3. Zwischen dem Kurbelraum der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 und dem des Hubkolbenverdichters 2 ist eine gemeinsame Trennwand 4 vorgesehen, welche ein Lager 5 für die Kurbelwelle 3 trägt. Zur Abdichtung der beiden Kurbelräume gegeneinander ist die Dichtung 6 im Bereich der Trennwand 4 vorgesehen.

In Fig. 1 befindet'-'-sich die Dichtung 6 im Kurbelgehäuseraum der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1, wobei der dem Kurbelraum des Verdichters 2 zugewandte Dichtungsraum 7 mit dem Kurbelraum des Hubkolbenverdichters 2 in Verbindung steht. Dabei ist es ohne weiteres möglich, diesem Dichtungsraum 7 das auch zur Schmierung des Hubkolbenverdichters 2 verwendete öl zuz.ufuhren.

Im Gegensatz zu Fig. 1 ist bei der Ausführung nach Fig. 2 die Wellendichtung 6 im Kurbelgehäuseraum des Hubkolbenverdichters 2 angeordnet. Die Dichtung 6 sitzt hier ebenfalls auf der verlän-

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gerten Lagerstelle der Kurbelwelle 3 und weist einen dem Kurbelraum der Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 zugekehrten Dichtungsraum 8 auf, der mit dem Brennkraftmaschinen-Kurbelraum in Verbindung steht.

Die Antriebseinheit für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine nach Fig. 3 besteht aus einem Einzylinder-Dieselmotor als Hubkolben-Brennkraftmaschine 10 und einem Einzylinder-Hubkolbenverdichter 11. Die Hubkolben-Brennkraftmaschine 10 und der Hubkolbenverdichter 11 sind in einem gemeinsamen Motorzylinderblock 12 angeordnet und wirken auf die gemeinsame Kurbelwelle 13. Zwischen dem Kurbelraum 14 der Hubkolben-Brennkraftmaschine. 10 und dem Kurbelraum 15 des Hubkolbenverdichters 11 befindet sich-die Trennwand 16, welche außerdem das Lager 17 für die Kurbelwelle 13 trägt. Das zweite Kurbelwellenlager 18 befindet sich am schwungradseitigen Ende der Kurbelwelle 13 im Brennkraftmaschinengehäuse. Zur leichten Montage ist der Zylinderblock 12 mit einem Kurbelgehäuse-Unterteil versehen, welches in der Lagerebene am Motorzylinderblock 12 angeflanscht ist.

Wie in Fig. 4 in vergrößerter Darstellung gezeigt, besteht die Wellenabdichtung aus dem drehfest in der Trennwand 16 gelagerten Gleitring 20, welcher unter der Einwirkung der Feder 21 gegen den drehfest mit der Kurbelwelle 13 verbundenen Gegenring 22 gedrückt wird. Die Trennwand 16 ist im Motorzylinderblock 12 und im Kurbelgehäuse-Unterteil 19 integriert. Der Gegenring 22 ist einteilig mit dem außenverzahnten Innenrad 23 der ölpumpe ausgebildet, wobei dieses Innenrad 23 im Außenzahnrad 26 läuft. Fest mit der Trennwand 16 und auch gegen diese abgedichtet ist die Hülse 25 vorgesehen, in welcher der Gleitringträger 24 geführt und abge-

dichtet ist und die'Feder 21 sich einerseits an der Hülse 25 und andererseits am Gleitringträger 24 abstützt. Der Gleitring 20 ist im Gleitringträger 24 befestigt und legt sich, bedingt durch die Kraft der Feder 21, in axialer Richtung an den Gegenring 22 an, der sich wiederum an einem gehäusefesten Bauteil 38 abstützt. Auf dem mit relativ kleinem Durchmesser versehenen Kurbelwellenzapfen 27 ist der Gegenring 22 axial verschiebbar angeordnet, jedoch gegenüber der Kurbelwellenzapfen-Oberfläche abgedichtet, Zur drehfesten Verbindung des Gegenringes 22 mit der Kurbelwelle 13 ist im Gegenring 22 eine Aussparung 28 vorgesehen, in welche ein

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Stift 29 eingreift, wobei dieser Stift 29 in einer mit einem zylindrischen Ansatz 30 versehenen Scheibe 31 befestigt ist. Diese Scheibe 31 ist fest mit der Kurbelwelle 13 durch die in Achsrichtung verlaufende Schraube 32 verbunden. Zur drehfesten Anordnung der Scheibe 31 auf dem Kurbelwellenzapfen 27 ist die formschlüssige Verbindung 34 vorgesehen. Das Pleuel des Hubkolbenverdichters ist fliegend auf dem Hubzapfen 33 gelagert, während dieser Hubzapfen 33 auf der Scheibe 31 befestigt bsw, einteilig mit dieser Scheibe 31 ausgeführt ist. Da der Kurbelwellenzapfen 27 mit einem relativ kleinen Durchmesser versehen ist, kann die aus Gleitring 20 und Gegenring 22 bestehende Wellendichtung ebenfalls klein im Durchmesser gehalten werden, wodurch die Gleitgeschwindigkeit an der Dichtung niedrig ist. "-"

Der verdichterseitige Dichtungsraum 35 wird vom Schmieröl bzw. vom Kältemaschinenöl beaufschlagt, welches von der aus Innenzahnrad 23 und Außenzahnrad 26 bestehenden Ölpumpe gefördert wird. Die aus Gleitring und Gegenring bestehende Wellenabdichtung läuft somit im Schmieröl und es wird eine Plussigkeitsabdichtung zwischen dem Kurbelraum 15 des Verdichters und dem Kurbelraum 14 der Brennkraftmaschine erzielt, wobei eine einwandfreie Abdichtung des Kurbelraumes 15 gewährleistet ist, obwohl sich in diesem unter Druck stehendes Kältemittel im gasförmigen Zustand befindet.

Im Bereich des Lagers 17 für die Kurbelwelle 13 befindet sich in der Trennwand l6 der Kanal 37, welcher den Kurbelraum 14 der Brennkraftmaschine mit dem Dichtungsraum 36 verbindet. Durch diesen Kanal 37 gelangt das zur Schmierung der Brennkraftmaschine verwendete Schmieröl in den Dichtungsraum 36, so daß die aus Gleitring 20 und Gegenring 22 bestehende Wellendichtung beidsei-

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tig von flüssigem Schmiermittel beaufschlagt ist. -

Ein Axialspiel der Kurbelwelle I3 bewirkt lediglich, daß sich der Gegenring 22 bzw. der mit dem Innenzahnrad 23 der Ölpumpe einstückig ausgebildete Gegenring axial auf dem Kurbelwellenzapfen verschiebt, jedoch keine Axialbewegung zum Gleitring 20 ausführt. Dies ist dadurch gewährleistet, daß sich der Gegenring 22 bzw. der mit dem Zahnrad 23 der Ölpumpe einstückig ausgebildete Gegenring in axialer Richtung am fest mit der Trennwand 16 verbundenen Bauteil 38 anlegt. Hierbei bilden das feststehende Bauteil 38 und

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der mit der Kurbelwelle 13 rotierende Gegenring 22 ein Axiallager, wobei die Lagerbelastung im wesentlichen durch die Kraft der Feder 21 hervorgerufen wird, welche über den Gleitringträger 24 und den Gleitring 20 auf den Gegenring 22 wirkt.

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Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Mit einer Hubkolben-Brennkraftmaschine verbundener Hubkolbenverdichter, insbesondere als Antriebseinheit für.eine Wärmepumpe oder Kältemaschine, wobei die Kurbelräume von Hubkolben-Brennkraftmaschine und Hubkolbenverdichter eine gemeinsame Trennwand aufweisen, die von der Kurbelwelle durchsetzt ist sowie deren Lager aufnimmt und die beiden Kurbelräume mittels einer Dichtung gegeneinander abgedichtet sind, dad. gek., daß die Dichtung aus einem federbelasteten (Feder 21) Gleitring (6, 20) und einem Gegenring (22) besteht, wobei der Gegenring (22) drehfest, aber axial verschiebbar auf der Kurbelwelle (3, 13) angeordnet ist und sich in axialer Richtung an einem gehäusefesten Bauteil (.38) abstützt.
2. 2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dad, gek., daß die Gleitringdichtung. (Gleitring 6, 20 und Gegenring 22) am Umfang ungeteilt ist und der entsprechende Teil der Kurbelwelle (3j 13) gebaut ist.
3. 3. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß die von Gleitring (.6, 20) und Gegenring· (22) gebildete Dichtung mit öl beaufschlagt ist.
4. 4. Antriebseinheit nach, den Ansprüchen 1 bis 3, dad, gek., daß die von Gleitring (.6, 20) und Gegenring (22) gebildete Dichtung für die Kurbelwelle- (3, 13) im Kurbelraum der Brennkraftmaschine- Cl) angeordnet ist und einseitig vom im Verdichterkreislauf befindlichen Kältemaschinenöl beaufschlagt ist.

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5. 5. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß auf dem Kurbelwellenzapfen (27) im Kurbelraum (15) des Hubkolbenverdichters(11) eine ölpumpe angeordnet ist, die verdichterseitig die von Gleitring (20) und Gegenring (22) gebildete Dichtung mit öl beaufschlagt.
6. 6. Antriebseinheit nach, den Ansprüchen 1 bis 5_S dad. gek., daß der Gegenring (22) mit dem Zahnrad (23) der ölpumpe verbunden ist»

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7. 7. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 5, dad. gek., daß < der Gegenring (22) einstückig mit dem Zahnrad (23) der ölpumpe ausgebildet ist.
8. 8. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 7, dad. gek., daß zur drehfesten Verbindung des Gegenringes (22) mit der Kurbelwelle (13) mindestens ein in Achsrichtung der Kurbelwelle (13) verlaufender Stift (29) angeordnet ist, der in eine entsprechende Aussparung (28) des Gegenringes (22) eingreift.
9. 9. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 8, dad. gek., daß der Stift bzw. die Stifte (29) in einer mit einem zylindrischen Ansatz (30) versehenen Scheibe (31) befestigt ist/sind, wobei diese Scheibe (31) drehfest mit dem Kurbelwellenzapfen (27) verbunden ist.
10. 10. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 9, dad. gek., daß die mit dem zylindrischen Ansatz (30) versehene, mit dem Kurbelwellenzapfen (27) verbundene Scheibe (31) den Hubzapfen (33) trägt, auf welchem das Pleuel des Hubkolbenverdichters (11) gelagert ist.
11. 11. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 10, dad. gek., daß · die Befestigung der Scheibe (31) auf dem Kurbelwellenzapfen (27) durch eine zentrale, in Achsrichtung verlaufende Schraube (32) erfolgt.
12. 12. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 11, dad, gek., daß eine formschlüssige Verbindung (34) zwischen der Scheibe· (31) und dem Kurbelwellenzapfen (2.7) angeordnet ist.

    13· Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 12, dad. gek., daß der zum Kurbelraum (15) des Hubkolbenverdichters- (11) durch Gleitring (.20) und Gegenring (22) abgedichtete Dichtungsraum (36) über einen Kanal (37) mit dem Kurbelraum- (I¹O der Hubkolben-Brennkraftmaschine (10) in Verbindung steht,

    l4. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 13. dad. gek., daß durch den Kanal- (.37) dem Dichtungsräum (.36) Schmieröl zugeführt wird.

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