DE3400468A1

DE3400468A1 - Wellenanordnung fuer einen verdichter

Info

Publication number: DE3400468A1
Application number: DE19843400468
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kawasaki Ikegami; Tsuneo Tokyo Monden; Masao Fuji Shizuoka Ozu
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1984-01-09
Publication date: 1984-07-26
Also published as: IT8419227A0; GB2133836A; GB8400119D0; US4508495A; DE3400468C2; IT1173073B; JPH0355233B2; JPS59133984A; GB2133836B

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig

TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA Kawasaki, Japan

Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europaischen Patentamt

Dr phil G Henkel. München Dipl.-Ing. J Pfenning. Berlin Dr rer. nat L Feiler. München Dip' -Ing W Hänzel; München Dipl.-Phys. K. H Meinig. Berlin Dr Ing. A Butenschön. Berlin

Möhlstraße37
D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex-0529802 hnkld Telegramm ellipsoid . Telefax (Gr ·2+3;:
089/981426

MSG-58P1225-3 9. Januar 1984

Wellenanordnung für einen Verdichter

Die Erfindung betrifft eine WeIlenanordnung für einen Verdichter.

Ein z.B. geschlossener oder gekapselter Verdichter umfaßt im allgemeinen ein geschlossenes äußeres Gehäuse, in welchem Elektromotor- und Verdichterabschnitte angeordnet sind und das zusätzlich eine drehbare Welle oder Wellenanordnung mit einem zylindrischen Wellenkörper und einer exzentrischen Kurbel enthält. Ein Läufer des Elektromotorabschnitts ist fest mit dem einen Endabschnitt des Wellenkörpers verbunden, während sich die exzentrische oder Exzenter-Kurbel

2g in einem Verdichtungsraum des Verdichterabschnitts befindet. Um die Exzenter-Kurbel herum ist eine ringförmige Exzenterrolle aufgesetzt.

üblicherweise wird die Exzenter-Kurbel entweder materialeinheitlich am Wellenkörper angeformt oder von ihm getrennt hergestellt und dann mittels eines SchrumpfSitzes, eines Preßsitzes, Verklebung o.dgl. am Wellenkörper befestigt.

Wenn die Exzenter-Kurbel am Wellenkörper angeformt wird, geschieht dies durch Gießen oder Schmieden. Die Zahl der hierfür verwendbaren Werkstoffe ist demzu~ folge-begrenzt, während die Herstellungskosten für diese Teile ziemlich hoch sind. Wenn diese. Kurbel

go andererseits getrennt vom Wellenkörper angefertigt

und dann z.B. mittels Schrumpfsitzes an ihm befestigt wird, können sich die Maße der Wellenanordnung durch Wärmeeinfluß, d.h. aufgrund der durch die Erwärmung . eingeführten Restspannung, verändern. Beim Einpressen

gc· der Kurbel besteht die Gefahr dafür, daß der Wellen-, körper oder die Exzenter-Kurbel aufgrund des Widerstands gegen den Einpreßdruck verformt wird und der Außenumfang des Wellenkörpers Beschädigungen erleidet.

ι -ς .

Im Fall einer Klebeverbindung o.dgl. besitzt die Exzenter-Kurbel geringe Festigkeit und damit geringe r- Betriebszuverlässigkeit.

Bei getrennter Fertigung dieser beiden Teile sind allerdings die Fertigungskosten niedriger als' bei einstückiger Ausbildung. Wünschenswert ist daher die Schaffung einer Wellenanordnung mit getrennt ausgebildeter Exzenter-Kurbel bei gleichzeitiger Vermeidung der bisherigen Mangel bezüglich der Anbringung der Kurbel am Wellenkörper. · .

. _ Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Ib

Wellenanordnung für einen Verdichter, bei welcher keine Maßabweichungen und keine Verformung im Fertigungsverlauf auftreten, die eine hohe mechanische Festigkeit besitzt und eine freie Werkstoffwahl ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wurde nun die Laser(strahl)behandlung oder -bearbeitung für den angegebenen Zweck untersucht. Von einem Laserstrahler (laser gun) ausgestrahlte Laserstrahlen sind parallele Strahlen ausgezeichneten Interferenzvermögens j sie können mittels reflektierender Spiegel auf eine beliebige, vom Laserstrahler ent-

fernte Stelle gerichtet und durch optische Linsen auf · 30

einen Fleck oder Punkt kleinster Abmessungen fokussiert werden. Die Lichtleistungsdichte an einem solchen Strahlfleck oder -punkt liegt im wesentlichen im Bereich von

5 8 2
10 - 10 W/cm . Jeder zu bearbeitende Werkstoff kann damit geschmolzen und augenblicklich verdampft werden, . ■

wenn er sich nahe dem oder am Strahlfleck oder -punkt befindet. Insbesondere hat es sich gezeigt, daß der Nutzwert einer solchen Laser(strahl)behandlung in

einer Wärmebehandlung liegt, die besonders für Schweißzwecke geeignet ist. Vorteile der Laserbehandlung sind e folgende: 1. Der thermische Einfluß auf den bearbeiteten Werkstoff kann weitgehend unterdrückt und damit ein Verziehen oder Durchbiegen (deflection) des Werkstoffs verringert werden; 2. andere, neben der Bearbeitungsstelle des Werkstoffs befindliche, möglicherweise, wärmeempfindliche Elemente werden nicht beeinflußt; 3. jeder, normalerweise unzugängliche Abschnitt . oder Bereich des Werkstoffs (Werkstücks) kann geschweißt

werden, weil keine körperliche Berührung zwischen dem . Werkstoff und dem Laserstrahler erforderlich ist;

._ 4. es wird keine Röntgenstrahlung erzeugt; und. 5. das 15.

Bearbeitungsverfahren kann automatisiert werden.

Gegenstand der Erfindung ist damit eine Wellenanordnung . mit einem zylindrischen Wellenkörper, der in einem Außengehäuse eines Verdichters drehbar angeordnet und an seinem einen Endabschnitt mit einer Antriebseinheit für den Verdichter verbunden ist, einem zylindrischen Exzenterelement, das eine längs (parallel zu) seiner Achse verlaufende und exzentrisch zu dieser Achse

liegende durchgehende Bohrung, in welche der andere 25

Endabschnitt des Wellenkörpers eingesetzt ist, und weiterhin eine von seiner einen Stirnfläche zur anderen verlaufende Nut oder Ausnehmung aufweist, die einen Schmiermitteldurchgang bildet und mit ihrer Sohle nahe dem Wellenkörper liegt, wobei das Exzeriter-■ ·

element am anderen Ende des Wellenkörpers durch Laser-

.verschweißung der Sohle der Nut mit dem Wellenkörper befestigt und in einer Verdichtungskammer des Verdichters angeordnet ist, und mit einer in der Verdichtungskammer befindlichen und drehbar um das 35

Exzenterelement herum aufgesetzten, ringförmigen Exzenter-Rolle. Wie erwähnt, ist das Exzenterelement mit einer Nut versehen und durch Laserschweißung

ι . -ι.

der Sohle dieser Nut am Wellenkörper befestigt. Infolgedessen kann der thermische Einfluß auf Wellenkörper und Exzenterelement weitgehend unterdrückt werden, und bei der Laserbearbeitung tritt kein Verziehen oder Durchbiegen auf. Infolgedessen werden genaue Maße und zufriedenstellende mechanische Festigkeit der Wellenanordnung gewährleistet. Zudem erfahren Wellenkörper und Exzenterelement im Laufe der Fertigung keine Verformung. Außerdem dient die im Exzenterelement ausgebildete Nut oder Ausnehmung als Schmieröldurchgang, so daß die Wellenanordnung ausreichend geschmiert werden kann,

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Verdichter

mit einer Wellenanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Wellenanordnung,

·

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in

Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer für die

Herstellung der Wellenanordnung eingesetzten 30

Laserschweißvorrichtung und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Wellenanordnung gemäß einer Abwandlung der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht einen geschlossenen bzw. gekapselten Verdichter 12, der mit einer Wellenanordnung g 10 gemäß der Erfindung versehen ist und ein äußeres Gehäuse (Kapsel) 14, einen in diesem angeordneten Elektromotorabschnitt 16 als Antriebseinheit für die Wellenanordnung 10 und einen im Gehäuse 14 angeordneten, eine Verdichtungskammer 18 aufweisenden Verdichterab- · schnitt 20 umfaßt. Unter dem Verdichterabschnitt 20 ist im Gehäuse 14 ein Vorrat an Schmieröl '22 vorgesehen.-

Gemäß den Fig. 1 bis 3 umfaßt die Wellenanordnung einen zylindrischen Wellenkörper 24, der in einen Teil des Verdichterabschnitts 20 bildenden Lagern 26, 28 drehbar gelagert ist. Ein Läufer 30 des Elektromotorabschnitts 16 ist fest mit dem oberen Endabschnitt des Welienkörpers 24 verbunden, während sein Ständer _ 32 außerhalb des Läufers 30 am Gehäuse 14 befestigt ist. Der Wellenkörper 24 ist mit zwei Schmieröl-Bohrungen 25 versehen, die in den innerhalb der Lager 26, 28 befindlichen Bereichen ausgebildet sind.

Am unteren Endabschnitt des Wellenkörpers 24 ist eine zylindrische Exzenter-Kurbel (oder -Nocken) 34 befestigt, die eine durchgehende, sich parallel und exzentrisch zu ihrer (Mittel-)Achse erstreckende . Bohrung 36 aufweist, in welche der untere Endabschnitt

_ΟΛ des Wellenkörpers 24 eingesetzt ist. Die Exzenter-Kurbel 34 ist außerdem mit einer parallel zur Achse des Wellenkörpers 24 verlaufenden, sich von<der oberen zur unteren Stirnfläche der Kurbel 34 erstreckenden Nut 38 versehen, die sich zudem vom Außen-.

_o_ umfang der Kurbel 34 bis in die Nähe des Wellenkörpers

24 erstreckt. Dies bedeutet, daß die Sohle(nflache) 40 der Nut 38 in der Nähe der durchgehenden Bohrung 36 liegt. Die Nut 38 bildet einen Durchgang, der von

ι -S-

■ Schmieröl durchströmbar ist. Die Exzenter-Kurbel

ist am unteren Endabschnitt des Wellenkörpers 24 bec festigt, indem die Sohle der Nut 38 an z.B. drei'

Stellen durch Laserschweißung mit dem Wellenkörper . 24 verbunden ist.

Auf die Exzenter-Kurbel 34 ist eine ringförmige _ Exzenter-Rolle 42 drehbar aufgesetzt. Kurbel 34 und Rolle 42 befinden sich in der Verdichtungskainmer des Verdichterabschnitts 20 und drehen sich in Abhängigkeit von der Drehung des Wellenkörpers 24, um in der Verdichterkammer ein Kühl- oder Kältemittel ■

, _ zu verdichten. Bei der Drehung der Wellenanordnung 15

10 wird Schmieröl 22 zwischen Wellenkörper 24 und Lager 28 durch die Innenbohrung des Wellenkörpers und die untere Bohrung 25 sowie zwischen Exzenter-Kurbel 34 und -Rolle 42 durch die Nut 38 und außerdem zwischen Wellenkörper und Lager 26 über die Innenbohrung und die obere Schmieröl-Bohrung 25 eingeführt.

Die Herstellung der Wellenanordnung mit dem beschriebenen Aufbau findet wie folgt statt:

Ein Wellenkörper 24 und eine Exzenter-Kurbel 34 werden getrennt angefertigt; diese beiden Teile brauchen dabei nicht aus demselben Werkstoff zu bestehen, vielmehr können hierfür für den jeweiligen Zweck besonders

geeignete Werkstoffe gewählt werden. Sodann werden 30

in der Exzenter-Kurbel 34 die durchgehende Bohrung 36 und die Nut 38 ausgebildet. Der Durchmesser der Bohrung 36 wird geringfügig größer gewählt als der Durchmesser des Wellenkörpers 24. Letaterejr wird

dann einfach in die Bohrung 36 eingesetzt und in 35

dieser vorläufig festgelegt. Anschließend wird die Exzenter-Kurbel 34 am Wellenkörper 24 befestigt, indem die Sohle der Nut 38 mittels Laserstrahls mit

- /federn Wellenkörper 24 verschweißt wird»

g Das Laser(strahl)schweißen kann z.B. mittels der an sich-bekannten CO^-Laser-Schweißvorrichtung gemäß Fig. 4 erfolgen. Diese Vorrichtung umfaßt einen Laserstrahler 44,ein Laserstrahl-Übertragungssystem 46, ein. optisches System 48 zum Fokussieren des Lasex-Strahls, einen Arbeitstisch 52 mit Drehgestell 50, eine Steuereinheit 54 und eine elektrische Stromversorgungseinheit 56. Der Laserstrahler 44 strahlt Laserstrahlen durch Zirkulieren von gasförmigem CO₂ in • einem Unterdruck- bzw. Vakuumbehälter und Entladung • von einer Anode zwischen einem Totalreflexionsspiegel und einem gegenüberstehenden Teilreflexionsspiegel aus. Der Wellenkörper 24 und die vorläufig daran befestigte Exzenter-Kurbel 34 werden im Drehgestell 50 eingespannt. Sodann werden vom Laserstrahler 44 ausgesandte Laserstrahlen über das übertragungssystem 46 zum optischen System 48 geleitet und hierdurch fokussiert. Die Laserstrahlen werden auf die Sohlen-(n-flache) 40 der Nut 38 geworfen, und.zwar durch die Nut 38 hindurch von der Außenseite der Kurbel 34 her. _ Die Laserstrahlen werden, so fokussiert oder gebündelt, daß sie auf der Sohle 40 einen Durchmesser von etwa 2 mm besitzen. Die Sohle 40 der Nut 38 und der Wellenkörper 24 werden dabei örtlich erwärmt, so daß ihre mit den Laserstrahlen beaufschlagten Bereiche in

kurzer Zeit angeschmolzen werden. Nach Beendigung 30

der Laserstrahlbestrahlung kühlen die angeschmolzenen Bereiche unter gegenseitiger Verschweißung ab.

Da Wellenkörper 24 und Exzenter-Kurbel 34 beim Laser- __ schweißen (nur) örtlich erwärmt werden, tritt - außer an den Schweißstellen - keine thermische Beeinflussung auf. Infolgedessen erfahren weder Wellenkörper 24 noch Kurbel 34 beim Laserschweißen ein Durchbiegen

oder Verziehen (deflection). Da der Wellenkörper 24 vergleichsweise locker in die durchgehende Bohrung r- 36 eingesetzt ist, erfahren Wellenkörper 24 und Exzenter-Kurbel -34 beim Einsetzen des ersteren in die . Bohrung 36 keinerlei Verformung. Obgleich es denkbar ist, obere und untere Umfangsrandabschnitte der durchgehenden Bohrung 36 mittels Laserstrahls mit dem Wellenkörper 24 zu verschweißen, ohne die Nut . 38 in der Kurbel 34 vorzusehen, könnten die Schweißstellen Erhebungen bilden, welche die Drehung der Wellenanordnung 10 behindern würden. Dies würde eine Nachbearbeitung erfordern und ist daher unerwünscht. Erfindungsgemäß wird dagegen der Bereich der Sohle der Nut 38 mit dem Wellenkörper 24 verschweißt, so daß eine Behinderung der Drehung der Wellenanordnung 10 durch die Schweißstelle(n) vermieden wird.

Anschließend wird zur Vervollständigung der Wellenanordnung 10 die Exzenter-Rolle 42 auf die Exzenter-Kurbel 34 aufgesetzt. ·

Bei der Wellenanordnung 10 mit dem beschriebenen Auf_oc bau ist also die Exzenter-Kurbel (bzw. der -Nocken)

34 durch Laser(strahl)schweißung am Wellenkörper 34 befestigt, so daß Maßabweichungen und Verformung vermieden werden und ausreichende mechanische Festigkeit gewährleistet wird. Außerdem ist die Kurbel 34 _ mit einer Nut 38 versehen, die als Schmieröldurchgang

dient.und damit die Wirksamkeit der Schmierung der Wellenanordnung 10 verbessert. ·

Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich. Beispielsweise kann gemäß Fig. 5 die Nut 38 so ausgebildet sein, daß sie schräg zur Achsrichtung des Wellenkörpers 24 verläuft.

Claims

Patentansprüche

1. Wellenanordnung für einen Verdichter mit einem äußeren Gehäuse (14), einer in letzterem angeordneten Antriebseinheit (1.6) für die Wellenanordnung (10) und einem im äußeren Gehäuse vorgesehenen und eine Verdichtungskammer umfassenden Verdichterabschnitt (20), bestehend aus

einem im äußeren Gehäuse (14) angeordneten und am einen Endabschnitt mit der Antriebseinheit verbundenen, zylindrischen Wellenkörper (24), einem zylindrischen, eine parallel und exzentrisch zu - " '

seiner Achse verlaufende durchgehende Bohrung (36), in welche der Wellenkörper (24) eingesetzt ist, auf-. weisenden Exzenterelement (34), das am anderen Endabschnitt des Wellenkörpers angebracht und innerhalb der Verdichtungskammer (18) angeordnet ist, und einer

in der Verdichtungskammer angeordneten, drehbar auf das Exzenterelement (34) aufgesetzten, ringförmigen Exzenter-Rolle (42) zum Verdichten von Kühl- oder Kältemittel in der Verdichtungskammer bei der Drehung

des Wellenkörpers (24), dadurch gekennzeichnet, 25

daß

das Exzenterelement (34) eine von seiner einen Stirnfläche zur anderen verlaufende Nut (38) aufweist, . die einen Schmieröldurchgang bildet und eine dem

Wellenkörper (24) benachbarte Sohlenfläche (40) auf-30

weist, und daß das Exzenterelement (34) durch die Sohlenfläche (40) der Nut (38) hindurch mittels Laser(strahl)schweißung mit dem Wellenkörper (24) verschweißt ist.

2. Wellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Nut (38) in Axialrichtung des Wellenkörpers (24) verläuft.

3. Wellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (38) gegenüber der Achsrichtung des Wellen-

u körpers (24) schräg verlaufend ausgebildet ist.

4. Wellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohlenfläche der Nut (38) an mehreren Stellen durch Laser(strahl)schweißung mit dem Wellenkörper

(24) verschweißt ist.