DE3128385C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor für Kühlfluide der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei geschlossenen Kompressoren mit einer senkrechten Kurbel­ welle, wie sie in Haushaltskühlmaschinen verwendet werden, ist das untere Ende der Kurbelwelle mit einem konischen Rohr versehen, bei dem der Konus nach oben divergiert. Das konus­ artige Rohr taucht in den Ölsumpf im unteren Teil des Gehäu­ sebodens ein. Dieses Rohr wirkt wie eine Pumpe, die das Öl in das Innere der Längsbohrung der Kurbelwelle fördert. An dieser Längsleitung sind Schmierstellen für den Lagerzapfen und den Kurbelzapfen vorgesehen. Diese Schmierstellen werden durch Querkanäle von der konzentrischen senkrechten Leitung aus versorgt. Das Öl, das den oberen Austritt der Leitung erreicht, wird durch die Zentrifugalkraft gegen die Kappe des Gehäuses gerichtet und fließt von da aus von den Seiten­ wänden des Gehäuses im Rücklauf zum Gehäuseboden zurück. Diese Maßnahme hat den Zweck, sowohl für eine Abkühlung des Öls durch Wärmeaustausch mit der Umgebung durch die Wandung des Gehäuses zu sorgen, als auch das Gehäuse auf einer Temperatur zu halten, die etwa gleich ist der im Gehäuse aufgehängten Motorkompressorgruppe. Diese Temperaturaan­ gleichung ist zweckmäßig, weil üblicherweise an der Gehäuse­ außenwand ein Thermostatschalter angebracht ist, der die Steuerung des Elektromotors des Kompressors bewirkt. Dieser Thermostatschalter öffnet sich bei Erreichen einer zu hohen Temperatur, die durch z. B. Heißlaufen entsteht. Der Thermo­ statschalter fühlt zwar in Wirklichkeit nur die Temperatur des Gehäuses, diese ist aber in etwa proportional der Temperatur im Inneren des Gehäuses.

Aus der US-PS 34 51 615 ist ein gattungsgemäßer Kompressor mit einer senkrecht im Gehäuse angeordneten Kurbelwelle be­ kannt, die eine Längsbohrung zur Förderung von Öl aus dem Gehäuseboden in den oberen Teil des Gehäuses aufweist. Diese Längsbohrung geht in einen zur Achse der Kurbelwelle exzen­ trischen Abschnitt über und mündet am oberen Ende der Kur­ belwelle. Vom exzentrischen Abschnitt der Längsbohrung geht eine Querbohrung aus, die in einer in die Kurbelwelle einge­ frästen seitlichen Facette mündet. Die Querbohrung ist im oberen Endteil der Kurbelwelle ein wenig unterhalb der Aus­ mündung der Längsbohrung am oberen Ende der Kurbelwelle an­ geordnet. Bei einer derartigen Ausführung werden die Öl­ spritzer auch gegen die obere Kappe des Gehäuses gerichtet, wodurch sich ein effektiver Temperaturausgleich ergibt. Ein Nachteil dieser Vorrichtung sind die erheblichen Herstel­ lungskosten infolge der umfassenden Bohr- und Fräsarbeiten, die am Kopf der Kurbelwelle ausgeführt werden müssen.

Ein aus der DE-OS 22 32 430 bekannter Axialkolbenverdichter für gekapselte Kleinkältemaschinen enthält eine vertikal im Gehäuse verlaufende Motorkurbelwelle, die eine Innenbohrung mit einer exzentrisch in der oberen Stirnfläche der Kurbel­ welle ausmündenden Schrägbohrung aufweist. Bei diesem be­ kannten Verdichter ist zur Erzeugung einer gewünschten För­ derbahn ein zusätzlich auf dem oberen Kurbelwellenende an­ geordneter und besonders ausgestalteter Füllring erforder­ lich.

Ferner ist aus der US-PS 35 72 978 ein Axialkolbenkompressor bekannt, bei dem die in der vertikalen Kurbelwelle angeord­ nete Längsbohrung zur Förderung von Öl am oberen Wellenende in eine nach zwei Seiten geöffnete Querbohrung mündet. Bei dieser Anordnung ist der Ölstrom vornehmlich auf die Seiten­ wände des Gehäuses gerichtet, so daß der obere Abschnitt des Gehäuses nicht ausreichend mit Öl beaufschlagt wird und so­ mit kein optimaler Temperaturausgleich zwischen Gehäuse und den im Inneren des Gehäuses angeordneten Bauteilen erfolgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kompressor mit einem effektiven Temperaturausgleich zu schaffen, bei dem die Herstellung des Ausgangskanals durch eine kostengün­ stige Bearbeitung des oberen Wellenendes vereinfacht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Form der Nut ist einfach und ökonomisch, aber besonders wirksam. Um Ölspritzer infolge der Zentrifugalkraft gegen die obere Kappe des Gehäuses des Kompressors zu leiten, genügt es, daß dieser Strahl mit einem ansteigenden Ast vom Grund der Nut gelenkt wird.

Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompressors dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Kompressor;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des oberen Teils der Kurbelwelle des Kompressors;

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf diese Kurbelwelle;

Fig. 4 eine Teilansicht nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein hermetisch geschlossener Kompressor für Kühlflüssigkeiten dargestellt, wie er üblicherweise z. B. in Haushaltskühlschränken verwendet wird. Der Kompressor ist in einem Blechgehäuse 10 untergebracht, das von üblicher Bauart ist und in horizontalem Schnitt einen ovalen oder elliptischen Querschnitt und im vertikalen Schnitt oben und unten eine gewölbte Form hat. Der obere Teil des Gehäuses 10 wird von einer Kalotte 12 gebildet. Die Kalotte 12 geht in einen zylindrischen Teil über, der mit einem unteren Behälter 14 verschweißt ist. Der Bodenteil des Behälters 14 enthält einen Ölsumpf 16.

In dem Gehäuse 10 ist das Gehäuse 18 des Kompressors elastisch aufgehängt. Das Gehäuse 18 enthält oben einen Zylinder 20 mit horizontaler Achse, in dem ein Kolben 22 hin- und hergleitet. Der Kolben 22 ist mittels einer Pleuel­ stange 24 mit dem Kurbelzapfen 26 der Kurbelwelle 28 ver­ bunden, die eine senkrechte Achse hat. Das Gehäuse 18 trägt in seinem Unterteil den Stator 30 des Elektromotors, dessen Rotor mit 32 bezeichnet ist. Der Rotor 32 ist auf eine untere rohrförmige Verlängerung 34 der Kurbelwelle 28 auf­ gekeilt.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 zu entnehmen ist, umfaßt die Kurbelwelle 28 einen unteren Lagerzapfen 36 und einen oberen Lagerzapfen 38. Zwischen den beiden Lagerzapfen 36 und 38 weist die Kurbelwelle 28 von unten nach oben einen Kurbel­ zapfen 40 und ein Gegengewicht 42 auf.

In Fig. 1 ist der untere Lagerzapfen 36 drehbar in einer flanschartigen Buchse 44 des Gehäuses 18 gelagert.

In seinem oberen Teil ist das Gehäuse 18 mit einem Lager­ schild 46 versehen, das eine Bohrung 48 für den oberen Lagerzapfen 38 aufweist. Der untere rohrförmige Teil 34 der Kurbelwelle 28 hat einen Innenzylinder 50, der koaxial zur Rotationsachse der Kurbelwelle 28 ist. Im untersten Teil des Innenzylinders 50 ist ein rohrförmiges Element 52 eingesetzt, das einen unteren, nach unten konvergierenden Teil mit einem Endloch 54 aufweist. Das rohrförmige Element 52 taucht in den Ölsumpf 16 ein.

Bei der Drehung der Kurbelwelle 28 steigt Öl, das durch das Loch 54 eingedrungen ist, in dem konischen rohr­ förmigen Teil 52 hoch in den Innenzylinder 50, weil die Zentrifugalkraft in dem konischen Teil 52 eine nach oben gerichtete Kraft ausübt. An der Oberseite des Innenzylinders 50 befindet sich eine exzentrische zylindrische vertikale Leitung 56, die sich durch den unteren Lagerzapfen 36, den Kurbelzapfen 26 und den oberen Lagerzapfen 38 erstreckt und am oberen Teil der Kurbelwelle 28 ausmündet in einer Art, die noch später beschrieben wird.

Die obere Zone des Innenzylinders 50 steht mit der Außenwand des rohrförmigen Teils 34 mittels einer Querbohrung 58 in Verbindung. Von dieser Querbohrung 58 aus erstreckt sich eine spiralförmige Nut 60, die den unteren Lagerzapfen 36 mit Schmiermittel versorgt. Ebenfalls zum Zwecke der Schmierung erstrecken sich von der Vertikalleitung 56 zwei Querbohrungen 62 und 64, die in die Oberflächen des Kurbel­ zapfens 40 und des oberen Lagerzapfens 38 einmünden.

Oberhalb des oberen Lagerzapfens 38 weist die Kurbel­ welle 28 einen Kopf 66 auf, der sich oberhalb des Lager­ schildes 46 erhebt und nahe dem oberen Kalottenteil 12 des Gehäuses endet. Der Kopf 66 hat eine gewölbte Oberfläche 68 und eine zylindrische Seitenfläche 70 (Fig. 2 und 4).

Wie aus den Fig. 2 und 4 weiter ersichtlich ist, er­ streckt sich die Leitung 56 durch den Kopf 66 und mündet in dessen Oberfläche 69.

In den Fig. 3 und 4 ist die Rotationsachse der Kurbel­ welle 28 mit X-X bezeichnet und die exzentrische Achse der Leitung 56 mit X₁-X₁. Die beiden Achsen X-X und X₁-X₁ liegen in einer gemeinsamen Ebene P.

In dem Kopf 66 ist in dessen Oberfläche 68 eine Nut 72 angeordnet, die die Einmündung der Leitung 56 schneidet. Die Nut 72 ist vorteilhaft mittels eines Scheibenfräsers in der Eintauchmethode hergestellt, wobei die Bewegung des Fräsers in dem Kopf 66 parallel zu den Achsen X-X und X₁-X₁ erfolgt. Der verwendete Fräser ist ein rechtwinkliger Profilfräser mit drei Schneiden. Auf diese Weise erhält man eine Nut 72 mit einem Grund 74 in Form eines Kreisbogens und zwei ebenen parallelen Seitenwänden 76 und 78. In Fig. 3 ist mit R die Drehrichtung der Kurbelwelle 28 angezeigt. In Hinsicht auf diese Drehrichtung und in Übereinstimmung mit der Mündung der Leitung 56 ist die Seitenwand 76 die vordere und die Seitenwand 78 die hintere. Die beiden Seiten­ wände 76 und 78 der Nut 72 bilden bezüglich der Ebene P einen Winkel α, so daß die hintere Seitenwand 78 mit der Peripherie 70 des Kopfes 66 eine spitze Kante 80 (Fig. 3) bildet, die nach vorne im Sinne der Drehrichtung R gerichtet ist. Der Winkel α ist vorteilhaft etwa 30°. Die Anordnung der Nut 72 ist derart, daß die Kante 80 in der Ebene P endet.

Es ist zweckmäßig, daß die hintere Seitenwand 78 die Bohrung der Leitung 56 tangiert, und zwar in einer Zone, die dahinter in Bezug auf die Drehrichtung R liegt. Die Nut 72 hat eine Breite W, deren Größe etwa zwischen dem Wert der Exzentrizität E und dem Durchmesser D der exzentrischen Leitung 56 liegt. Der Grund 74 der Nut 72, der mit einem Fräser hergestellt worden ist, hat die Form eines Kreis­ bogens.

In der Fig. 4 ist mit F der Fluß des Öls bezeichnet, der aus der Mündung der Leitung 56 emporsteigt. Infolge der Zentrifugalkraft wird dieser Ölfluß an der mehr exzentri­ schen Wandung der Mündung der Leitung 56 konzentriert. Wenn der Fluß F den Schnittpunkt mit der Nut 74 erreicht, weicht er in seiner Richtung infolge der Zentrifugalkraft in Richtung des Nutteils 72a maximaler Exzentrizität gegenüber der Achse X-X ab. Der übrige Teil 72b der Nut 72, der an der gegenüberliegenden Seite der Mündung der Lei­ tung 56 liegt, hat keine funktionelle Bedeutung und könnte auch weggelassen werden. Er ist nur entstanden durch die Herstellung der Nut 72 mit einem Scheibenfräser.

Wie schon erwähnt, hat die gefräste Nut 72 einen bogen­ förmigen Grund 74. Der Grund bräuchte nicht bogenförmig zu sein, er muß nur eine aufsteigende Neigung zu der seitlichen Oberfläche in seinem nützlichen Teil 74a haben. Bei einem Radius des Fräsers von 20 mm ist der ansteigende Teil 74a vergleichbar mit einer kurzen geneigten Ebene, deren Länge etwa 2 mm ist. Der abgelenkte Ölfluß im Nutteil 72a ist mit G bezeichnet. Dieser ansteigende Fluß G bleibt infolge der Zentrifugalkraft an der hinteren Seitenwand 78 der Nut 72 hängen. Wenn der Ölfluß die scharfe Kante 80 erreicht, ver­ wandelt er sich in einen Spritzer oder freien Strahl S, der infolge der Neigung des Grundteils 74a schräg nach oben gerichtet ist. Die scharfe Kante 80 begünstigt die Los­ lösung des Strahles S. Die scharfe Kante 80 befindet sich an einem mehr exzentrischen Punkt in Hinsicht auf die Achse X-X, wo die Zentrifugalkraft maximal ist. Die optimale Neigung des Grundteils 74a gegenüber der Horizontalen ist mit dem Winkel ß in Fig. 4 bezeichnet, der eine Größe von etwa 16 bis 18° hat. Mit einer Neigung dieser Größenordnung erhält man infolge der Zentrifugalkraft eine korrekte Richtung des Ölstrahls gegen die Kappe der Kalotte 12 im wesentlichen über den ganzen Drehzahlbereich bei der Um­ drehung der Kurbelwelle 28.

Wie schon ausgeführt, ist die Breite W der Nut 72 kleiner als der Durchmesser D der Ausmündung der Leitung 56. Der bevorzugte Wert dieser Breite W ist das 0,7-fache des Durchmessers D. In diesem Fall findet das Ende der Leitung 56 eine weite seitliche Ausmündung in der Zone, in welcher die Zentrifugalkraft maximal ist, und zwar in einer Zone, die vor der scharfen Kante 80 in bezug auf die Drehrichtung R liegt. Diese unmittelbare Ausmündung begünstigt den Ab­ fluß des Öls in dem Strahl S, wenn die transportierte Öl­ menge bei der Rotation der Kurbelwelle 28 mit Grenzdrehzahl am höchsten ist.

Claims (7)

1. Geschlossener Kompressor für Kühlfluide mit einem Gehäuse, in dem ein Kolbenkompressor mit einer senkrechten Kurbelwelle an­ geordnet ist, die eine interne Leitung zur Förderung von Öl aus einem unten liegenden Ölsumpf des Gehäuses aufweist, wo­ bei diese Leitung in ihrem oberen Teil hinsichtlich der Rota­ tionsachse der Kurbelwelle exzentrisch ausgebildet ist und an dem oberen Ende der Kurbelwelle mündet, und wobei im Bereich dieses Endes ein im wesentlichen quer zur senkrechten Leitung verlaufender Ausgangskanal angeordnet ist, der sich vom Aus­ gang der exzentrischen Leitung (56) zur äußeren Umfangsfläche (70) des oberen Endteils (66) der Kurbelwelle (28) erstreckt in einem Bereich, in dem der Ausgang und die Umfangsfläche sehr nahe beieinanderliegen, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Ausgangskanal von dem Nutteil (72a) einer Nut (72) im oberen Ende (68) der Kurbelwelle (28) gebildet ist und
• - daß der Nutteil (72a) einen Grundteil (74a) aufweist, der zur Umfangsfläche (70) hin ansteigt und dessen in bezug auf die Drehrichtung (R) der Kurbelwelle (28) hintere Seitenwand (78) im wesentlichen tangential zum Ausgang der Leitung (56) verläuft und eine gemeinsame diametrale Ebene (P), die die Rotationsachse (X-X) der Kurbelwelle (28) und die Achse (X₁- X₁) der exzentrischen Leitung (56) enthält, mit einem spitzen Winkel (α) schneidet, wobei eine in die Drehrichtung (R) weisende scharfe Kante (80) entsteht.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) etwa 30° beträgt.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutteil (72a) im Schnitt eine Breite (W) hat, deren Größe etwa zwischen dem Wert der Exzentrizität (E) und dem Durch­ messer (D) der Leitung (56) liegt.

4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (W) des Nutteils (72a) etwa das 0,8-fache des Durchmessers (D) der Leitung (56) ist.

5. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundteil (74a) des Nutteils (72a) einen Winkel (β) zur Horizontalen von 16-18° bildet.

6. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutteil (72a) mit seinem Grundteil (74a) den Teil einer kreisbogenförmigen Nut bildet, der durch Verwendung eines Scheibenfräsers entstanden ist.

7. Kompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Radius des Bogens in dem Grund (74) der Nut (72) etwa 20 mm beträgt, und
• - daß der Mittelpunkt des Bogens zwischen der Achse (X-X) der Kurbelwelle (28) und der Achse (X₁-X₁) der exzentrischen Leitung (56) liegt.