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Von einem Elektromotor angetriebener Verdichter mit radial arbeitenden
Kolben Die Erfindung betrifft von einem Elektromotor angetriebene Drehkolbenmaschinen,
die insbesondere als Verdichter für Kleinkältemaschinen bestimmt sind.
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Kompressionskältemaschinen mit sehr kleinen Leistungen haben den Nachteil,
daß eine relativ verwickelte Bauart deren Herstellungspreis unnötig vergrößert und
daß die vielen beweglichen Teile die Betriebssicherheit vermindern. Um auch den
Stromverbrauch auf ein Mindestmaß herabzudrücken, müssen die unumgänglichen Reibungsstellen,
wie Lager u. dgl., soweit wie möglich vermindert werden, denn es ist bekannt, daß
beispielsweise Wellen, die in mehr als zwei Lagern laufen, leicht zusätzliche Reibungsarbeit
erzeugen oder zur genauen Einstellung viel Zeit beanspruchen.
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Der zur Verdichtung der Kältegase notwendige Kolbenverdichter wurde
bisher mittels Kupplungen, Riemen, Zahnräder oder Kurbeln angetrieben, Bauarten,
die teuer sind, lärmend arbeiten oder besonderer Beaufsichtigung bedürfen. Es bestehen
zwar Zellenverdichter, auf deren Welle unmittelbar der Rotor des antreibenden Elektromotors
sitzt; derartige Verdichter haben jedoch für ganz kleine Leistungen, für welche
die nachstehend beschriebene Bauart bestimmt ist, einen zu geringen Wirkungsgrad,
der um so mehr sinkt, je größer das Druckverhältnis wird.
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Eine Drehkolbenmaschine, bei welcher die beweglichen Teile auf ein
Mindestmaß beschränkt sind und die auch für ganz kleine Kälteleistungen noch einen
guten Wirkungsgrad ergibt und sich außerdem durch sehr billige Herstellung auszeichnet,
-ist nachstehend beschrieben. Gemäß der Erfindung enthält die Welle des antreibenden
Elektromotors, auf welcher der Rotor sitzt, quer durch ihre Achse gehende Zylinderbohrungen,
in welchen sich Kolben bewegen, die das Arbeitsmittel unter Vermeidung besonderer
Steuerorgane durch Kanäle hindurch befördern, die in der Rotorwelle und in dem diese
Welle umgebenden, als Lager ausgebildeten Statorgehäuse .vorgesehen sind.
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Dadurch, daß die Rotorwelle unmittelbar die Zylinderbohrung erhält,
werden Kupplungen, Lager oder andere Maschinenteile erspart, ebenso =werden Leitungen,
Ventile und Schieber unnötig, weil die Rotorwelle unmittelbar in dem Statorgehäuse
läuft, in welches die Zu- und Abführungsleitungen für das zu verdichtende Gas münden.
Der Umstand, daß die Zu- und Abführungsleitungen, in dem die Rotorwelle umhüllenden
Gehäuse vorgesehen sind, erlaubt, die Querschnitte für diese Leitungen reichlich
zu bemessen, um große Drehzahlen der Kolbenverdichter zu ermöglichen, entgegengesetzt
den bisher bekannten Anodnungen, bei denen die Zylinder sich um .eine feststehende
Welle drehten, welche, um große Reibungsarbeit zu verhindern, im Durchmesser möglichst
klein gehalten
werden mußte und so die Kanalabmessungen in derselben
beschränkte.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt: Abb. i ist ein senkrechter Mittelschnitt durch einen stehenden Verdichter;
Abb. z ist ein wagerechter Querschnitt nach Linie A-B in Abb. i ; Abb.3 ist ein
wagerechter Schnitt nach Linie C-D in Abb. i.
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In einem Gehäuse i ist der Stato@r 2 eines Elektromotors angeordnet,
dessen Rotor q. auf einer Welle 3 sitzt. Die Welle besitzt einen verstärkten Teils,
in welchem eine Querbohrung 6 sich befindet.. In dieser Bohrung ist ein Kolben 7
angeordnet. Der verstärkte Teil 5 der Welle 3 kann aus einem Stück mit der Welle
bestehen oder in bekannter Weise an die Welle angeflanscht werden, sofern man beide
Teile aus verschiedenen Materialien herstellen will. Di!e Stange 7' des Kolbens
trägt eine Rolle 8, die an dem Innenring 9 eines Kugellagers 9' oder an einem in
anderer Weise leicht laufend gelagerten Ring anliegt. Die Mittelachse des Ringes
fällt mit der Mittelachse der Maschinenwelle 3 nicht zusammen.
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Der aus der Bohrung 6 herausragende -Teil 7' des Kolbens ist schwerer
als der innerhalb der Bohrung befindliche Teil 7. Auf dem Teil s der Welle
3 ist eine Büchse io fest angeordnet, die in einem Lager 16 des Gehäuses i drehbar
ist. Das Lager 16 kann aus einem Stück mit dem Gehäuse i oder aus einem eingesetzten
Stück aus anderem .Material bestehen. Die Büchse io bildet also einen Teil der Welle
und enthält den Steuerkanal i i, durch den das Druckmittel in den Zylinder gelangen
und aus dem Zylinder austreten kann.
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In dem Lager 16 ist ein Kanal 12 für die Zuleitung und ein Kanal 13
für die Ableitung des Druckmittels vorgesehen. Auf der Welle 3 ist ein Kugellager
i ¢ angeordnet, dessen Außenring mit geringem Spiel in das Lager 16 paßt. Durch
,eine Feder 15 wird das Lager i¢ und die Welle 3,5 samt der Büchse io nach dem Druckkanal
13 hin gedrückt. Hierdurch wird eine gute Abdichtung der Büchse io gegenüber dem
Lager 16 auf der Druckseite erzielt. Die Wirkungsweise ist folgende: Infolge der
Drehung der Maschinenwelley3 wird der Kolben 7 bei einer gewissen Winkelgeschwindigkeit
nach außen geschleudert, da der aus dem Zylinder herausragende Kolben schwerer ist
als der übrige Teil des Kolbens. Der Kolben kann auch zwecks zwangläufiger Bewegung
mit einer Nase versehen sein, die in einer Nut gleitet. Die Nut verläuft in Form
eines Kreises um die Achse der Kolbenbahn. Der Kolben wird mit Hilfe der Nut nach
außen bewegt, während der Ring 9 die Bewegung des Kolbens nach innen veranlaßt.
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Wenn der Kolben frei, in seinem Zylinder gelagert ist, so legt sich
die Laufrolle 8 unter Wirkung der Fliehkraft an den Innenring 9 des Kugellagers
9' an. Der Ring 9 könnte gegebenenfalls auch feststehend in dem Maschinengehäuse
angeordnet sein. Bei seiner Bewegung nach außen saugt der Kolben durch den Kanal
i i, der sich in der Büchse io befindet, Kältemittel in den Zylinder 6 ein, welche
durch den Saugkanal 12 zu dem Kanal i i gelangt. Infolge der Drehung der Welle 3
wird alsdann die Verbindung des Zylinders 6 mit dem Saugkanal 12 unterbrochen, während
der Kolben 7 durch den Ring 9 nach innen geschoben wird und die in dem Zylinder
6 eingeschlossene Luft verdichtet. Bei weiterer Drehung der Maschinenwelle 3 gelangt
der Kanal i i zur Deckung mit der Druckleitung 13, so daß das verdichtete Kältemittel
durch die Druckleitung abströmen kann.
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Die Maschine kann auch mit mehreren Zylindern versehen werden; diese
sind alsdann übereinander angeordnet; die Zylinderachsen sind gegeneinander versetzt.