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Kompressor Vorstehende Erfindung betrifft einen Kompressor, wie er
speziell für Kälteerzeugung benutzt wird, wobei dessen charakteristische Anordnungsiner@kmale
darauf 'hinauslaufen, einerseits den Platzbedarf und den Selbstkostenpreis herabzusetzen
und andererseits dabei gleichzeitig den Wirkungsgrad zu erhöhen.
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Die gemäß Erfindung vorgesehene Anordnung gestattet in erster Linie
den Durchgang des Kälteerzeugungsmittels über sämtliche in Bewegung befindlichen
Einbauteile,wobei demKälteerzeugungsmittel ein minimaler Schmiermittelzusatz beigefügt
wird, der ausreicht, um für alle Betriebsgeschwindigkeiten eine wirksame und vollständige
Abkühlung sämtlicher Teile des Kompressors zu ge-
währleisten. Der Kompressor
ist im übrigen durch die Kombinationsanordnung von Pleuelstange und Kolben gekennzeichnet,
deren Besonderheit speziell dadurch hervortritt, daß der Kalben als ein Kugelsegmentstück
ausgebildet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit dem
Kompressor, der im übrigen eine einheitliche durchgehende Lagerung aufweist, eine
Schmiermittelabscheidevorrichtung verbunden, die einen integrierenden Bestandteil
des Gehäusemantels des Kompressors ausmacht.
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Der gemäß Erfindung entwickelte Kompressor ist hierin an zwei verschiedenen
Ausführungsbeispielen zur Darstellung gebracht, die im folgenden an Hand der Zeichnungen
nunmehr im einzelnen beschrieben werden. Hierbei ist
Fig. t eiin
Querschnitt des Kompressors längs einer durch dessen Rotationsachse hindurchgehenden
Ebene, Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. i, Fig. 3 eine Ansicht
ähnlich derjenigen von Fig. i, worin eine abgeänderte Ausführungsform des Kompressors
gezeigt ist, die sich speziell durch eine einheitlich durchgehende Lagerung sowie
eine Schmiermittelabscheidevorrichtwng (Ülabscheider) auszeichnet, welch letztere
als integrierender Bestandteil des Kompressorgehäusemantels angeordnet ist, Fig.
4 ein Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 3.
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Gemäß der in den Fig. i und 2 gezeigten Ausführungsform besteht der
Kompressor u. a. aus einem Gehäusekörper i, .der aus Gußeisen oder einem anderen
nicht porösen Material hergestellt sein kann und der das hintere Lager 2 abstutzt;
weiter ist ein das vordere Lager 4 abstützender vorderer Einsatzflansch 3 mit angeordnet,
der einerseits unter Zwischensetzung einer Dichtung 5 mit dem Gehäusekörper i verbunden
ist und der andererseits durch die Schrauben 6 an dem Gehäuseanschlußflansch des
Elektromotors 7 verstellbar befestigt ist.
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In dem vorderen und 'hinteren Lager 4 bzw. 2 dreht sich der Exzenter
8, der mit der Antriebswelle 9 durch einen Konusansatz io fest verbunden ist, welch
letzterer als Bestandteil der Welle 9 ausgebildet ist.
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Die Abdichtung des Kompressors ist einerseits von :der Antriebswelle
9 her gegen den Exzenter 8 hin durch einen auf der Welle 9 aufsitzenden Ring i i
sowie durch eine aus synthetischem Gummi oder einem ähnlichen Material bestehende
Belagscheihe 12 gewährleistet, welch letztere eine Dichtung zwischen dem Ring ii
und dem Motorgehäuseanschlußflansch 3 bildet, und andererseits durch eine Einbauanordnung,
die sich aus einer Kugel 13, einem Anschlagteil 14 für diese Kuge',1 und einer Feder
i5 zusammensetzt, wobei die Feder 15 den Ring i i dauernd mit dem Exzenter 8 in
Kontaktberührung hält.
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Weiter ist ein Schwungrad 16 mit vorgesehen, das durch Schrauben an
dem Exzenter 8 befestigt ist und das den Massenausgleich der in Bewegung befindlichen
Teile jederzeit sicherstellt.
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Durch den Exzenter 8 wird die aus der Pleuelstange 17 und dem Kolben
18 bestehende Kombinationsanordnung betätigt, die im folgenden noch näher beschrieben
wird; der Kolben 18 verschiebt sich dabei in der Zylinderlaufbüchse i9, (I:e entweder
in dem Gehäusekörper des Kompressors eingesetzt ist oder die bereits gießereimäßi.g
zusammen mit dem Gehäusekörper ausgebildet wird. In der Zylinderlaufbüchse i9 ist
unter Zwischensetzung der Dichtung 2i die eine Ventilklappe abstützende Deckelplatte
2o aufgenommen.
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Auf dem Gehäusekörper i ist mittels der Schraubenbolzen 23 und unter
Zwischenanordnung der Dichtung 24 ein aus Stahlblech gepreßter ausgebuckelter Kompressor@kopf
22 fest aufgesetzt; hierbei ist zwischen der Dichtung 24 und der Deckelplatte 2o
die Ventilklappe 25 eingebaut, welch letztere aus Federstahl besteht., Der Kompressorkopf
22 ist in zwei Kammern unterteilt, und zwar a) die Verdichtungskammer 26, von der
aus das Rohr 2; abzweigt, und b) die Abkühlkammer 28, an die die Rohre 29 und 3o
durch Verlöten angesetzt sind. Diese drei Rohre sind durch im folgenden noch zu
beschreibende Mittel mit dem Kühlkondensator verbunden.
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Die aus der Pleuelstange 17 und dem Kolben 18 bestehende Kombinationsanordnung,
die einbaumäßig einen einzigen in sich geschlossenen Konstruktionsteil darstellt,
und der Exzenter 8 sind die einzigen Einbauteile, die von der Antriebswelle jeweils
in Bewegung gesetzt werden.
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Gemäß der durch die Erfindung gegebenen charakteristischen Anordnungsweise
ist der Kolben 18 als ein Kugelsegmentstück ausgebildet, das als Ausschnitt einer
Kugel aufzufassen ist, deren Durchmesser gleich der Bohrung der Zylinderlaufbüchse
i9 ist; das Kugelsegmentstück wird dabei in der Weise erhalten, daß die demselben
entsprechende volle Kugel durch zwei parallele Ebenen abgeklappt wird, die jeweils
um den gleichen Abstand von einer Durchmesserebene dieser Kugel entfernt sind. Hieraus
ergibt sich, d.aß der Kolben 18 während seines Hubganges in jedem Augenblick mit
der Zylinderlaufbiichse i9 lediglich über den Umfang eines großen Kreises der Kugel
in Berührung steht, wobei diese Kontaktberührung einzig und allein die Abdichtung
gewährleistet. Auf diese Weise wird der Reibungsverlust auf ein Minimum herabgesetzt,
woraus sich wieder eine Verringerung der notwendigen Antriebsleiistung ergibt. Um
die Anordnung Pleuelstange/Kolben möglichst gewichtsarm zu halten, ist der Kolben
18 vorzugsweise innen ausgehöhlt.
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Die Schmierung der Gesamtanordnung aller in Bewegung befindlichen
Teile erfolgt in kontiTnuierlicher Weise unter einem Druck, der dem Ansaugdruck
entspricht, wobei das Schmiermittel in jedem Augenblick erneuert wird.
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Zu diesem Zweck wird das Kälteerzeugungsmittel in Mischung mit einer
geringfügigen Schmiermittelzusatzmenge zugeführt wobei das Schmiermittel, das beständig
erneuert wird" sämtliche in Bewegung befindlichen Kompressorteile erreicht; das
Kälteerzeugungsmittel, das bei einem angenähert der Entspannungstemperatur entsprechenden
Wärmegrad angesaugt wird, kühlt dabei seinerseits die in Bewegung befindlichen Teile
wirksam ab und hält das Schmiermittel auf einer Temperatur, die tief genug ist,
damit dasselbe seine :guten Schmiereigenschaften beibehält.
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Durch diese Art Schmierung wird das Schmiermittel sehr rationell auf
alle arbeitenden Bewegungsorgane verteilt, und dieselbe gestattet folglich, die
Schmlermittelzufuhr in den Strömungskreislauf mengenmäßig auf ein Minimum zu begrenzen.
Man erreicht auf diese Weise außerdem den Vorteil, d'aß die Wärmeaustauschvorgänge
irr dem
restlichen Teil des Strötntitigskreislattfes nicht beeinträchtigt
%\erden und claß der Gesamtwirkungsgrad der Kälteerzeugung als solcher erhöht wird,
indem alle ungünstigen Einflüsse ausgeschaltet werden, die sich daraus ergeben können,
daß dein Kälteerzetigutigskreislauf eine zti große Schmiermittelmenge zugeführt
wird.
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Der Kompressor arbeitet wie folgt: Durch die periodische Hinundherhewegung
des Kolbens 18 werden das ICiilteerzeugungsmittel und das Schmiermittel in inniger
:Mischung angesaugt und in die `'erdichtungskammer 26 gefördert, wobei vorstehende
Mischung der Einfachheit halber im folgenden 'kurz als Gas bezeichnet werden soll.
Das Gas tritt jeweils durch die Miindurtgsöffnttng 31 in den Gehäusekörper des Kompressors
ein und geht dann durch das Filter 32 hindurch, das sich aus 1>ralitgefleclitlagen
zusammensetzt" die in einer an dem hinteren Lager 2 vorgesehenen Aushöhlung 33 eingelegt
sind; hierauf dringt das Gas weiter durch die Nliitidungsöffnungett 34 des Lagers
2 hindurch und zirkuliert alsdann in der Ringnot 35 eben dieses Lagers, wo sich
der Gasstrom erstmals teilt; hierbei gelangt eine geringfügige Gasmenge in die Nut
36, wodurch die Schmierung des Lagers 2 sichergestellt wird, bevor sich das Gas
in den Gehäusekörper des Kompressors ausbreitet.
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Der Rest des Gases geht durch die Mündungsöffnungen 37 hindurch, schmiert
dabei die Kugel 13 und den -\tisclilagteil 14 und wird hierauf erneut in zwei ungleiche
Ströme aufgespalten, von denen der eine durch die Kanäle 38 in die Ringnut 39 der
Pleuelstange 17 eindringt. um sich alsdann über die Nitt 4o in den Kompressor zu
verbreiten, so daß auf diese Weise der mit dein Exzenter 8 in Berührung stehende
Pleuelkopf seinerseits geschmiert wird; der restliche Gasstrom dringt durch den
Bohrungskanal 41 hindurch und teilt sich abermals, indem ein Teil des Gases durch
die Mündungsöffnung 42 in die Ringnut 43 des vorderen Lagers 4 eindringt, uni von
da über die Nut 44 eben dieses Lagers, das dabei geschmiert wird, in den Gehäusekörper
des Kompressors zu entweichen während der andern Teil des Gases in die Kammer 45
der eindringt, welch letztere von -dem Gas umspült und dabei geschmiert wird, worauf
dieser Teil dk:s Gases durch die 1\lündtttigsöfftiung46 in deti (ic-Icä usekörper
de: Kompressors zurückkehrt.
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Das auf diese Weise in dein Gehäusekörper des Kompressors verbreitete
Gas wird durch den Kolben 18 angesaugt, tritt dabei durch die Eintritt#;öffnungen
47 der Zvlinderlaufbüchse ig Hindurch und dringt dadurch in das Innere des Zylinders
ein.
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Der Förder- oder Druckkreislauf vollzieht sich dann in folgender Weise:
Das durch den Kolben komprimierte Gas wird durch die Mündungsöffnung 48 hindurchgedrückt
und hebt dabei die Ventilklappe 25 an, die jeweils beim Rückhub des Kolbens die
Abdichtung zwischen dem Ansaugkreislauf und dem Druckkreislauf gewährleistet. Das
unter Druck stehende Gas dringt in die Verdichtungskammer 26 ein, geht von da weiter
in das Rohr 27 und tritt hierauf -in einen ersten Kühlkondensator ein, wo -las Gas
zum Teil verflüssigt wird; alsdann kehrt das zum Teil verflüssigte Gas über das
Rohr 29 in die Abkühlungskammer 28 zurück, verdampft hier unter Wärmeaustausch mit
der Verdichtungskammer- 26, wodurch die letztere abgekühlt wird, und verläßt dann
die Verdichtungskammer 26 wieder durch das Rohr 30, tun in einen zweiten Kühlkondensator
abgeführt zu werden, wodurch der Kälteerzeugungskreislauf fortgesetzt wird.
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Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist die
Antriebswelle 9 durch ein einheitlich durchgehendes Lager 49 abgestützt, das eine
Kammer 5o überquert, die den Behälter für das Schmiermittel darstellt. Am Ende der
Welle 9 ist sowohl das Schwt;ngrad 16 als auch der Exzenter 8 durch Verkeilung befestigt,
wobei auf dem Exzenter 8 die Pleuelstange 17 aufmontiert ist" die ihrerseits mit
dem Kolben 18 zu einem einheitlichen Konstruktionsteil starr verbunden ist; der
Kolben 18 ist dabei in der gleichen Weise als Kugelsegmentstück ausgebildet, wie
dies für die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform beschrieben wurde.
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An dem oberen Teil des Gehäusekörpers 1 d°8 Kompressors ist als integrierender
Bestandteil desselben die Schmiermittelabscheidevorrichtung (ölabscheider) aufgesetzt;
dieselbe enthält ein Filter aus Drahtgeflechtlagen, wovon ein Teil 51 zwischen der
äußeren Wandung -des Gehäusekörpers und einer röhrenförmigen Scheidewand 52 eingesetzt
ist, während der andere Teil 53 des Filters den Mittelteil der Vorrichtung einnimmt
und mit dem Teil 51 über die an der Scheidewand 52 vorgesehenen Durchtrittsöffnungen
54 und 55 in durchgängiger Verbindung steht.
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In der zwischen dem Arbeitszylinder des Kompressors und dem ölabscheider
angeordneten Trennungswandung 56 sind Mündungsöffnungen 57 ausgespart; diese Mündungsöffnungen
sind finit Blattventilen 58 versehen, deren jeweils eitlem öffnen der Ventile entgegenwirkende
Federn 59 auf einer Tellerkappe 6o abgestützt sind, die ihrerseits in der durch
die 'Scheidewand 62 abgegrenzten Kammer 61 einbaumäßig untergebracht ist. 7_w ischen
der Tellerkappe 6o und der Scheidewand 62 ist eine weitere Feder 63 eingesetzt,
deren Spannkraft diejenige der Blattventilfedern 59 übersteigt. und die Kammer 61
steht über die --Mi-indungsöffnungen 64 mit der die Drähtgeflechtlagen 51 enthaltenden
Ringkammer in durchgängiger -\'erbindung.
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Wenn das den Kompressor speisende Strömungsmittel über das Ansatzrohr
65 zugeführt wird, dann wird das in der Behälterkammer 5o enthaltene Schmiermittel
längs der Kanäle 66 in den Kanal 67 mit angesaugt, von wo das Gas und das Schmiermittel
in inniger Mischung zunächst in die Kammer 68 gelangen und von,da -dann weiter durch
die Ölnut 69 in den oberen Teil des Zylinders; von hier aus dringt die öl-Gas-Mischung
durch die Mündungsöffnungen 57 in den ölabscheider (Schmiermittelabscheider
)
ein, wobei unter normalen Ztifuhrverhältnissen lediglich die Blattventile 58 angehoben
werden, während bei einem etwaigen Überschuß an Schmiermittel sowohl die Blattventile
58 als auch die Tellerkappe 6o angehoben werden. Die Mischung aus Gas und Schmiermittel
dringt nun über die Durchtrittsöffnungen 55 in die von den Dralitgeflechtlagen 5
i besetzte Kammer des Ölabscheiders ein, wo das Gas von dem Schmiermittel getrennt
wird,, welch letzteres dabei zum Teil in den Drahtgeflechtlagen 51 zurückgehalten
wird; die Entölung kommt jedoch erst in den Drahtgeflechtlagen 53 völlig zum Abschluß"
und sobald dies geschehen ist, wird das von jedem Schmierinittelzusatz befreite
Gas über das Ansatzrohr 70 wieder dem Kälteerzeugungskreislauf zugeführt.
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1)a der Förderdruck größer als der Ansaugdruck ist, fließt das durch
den Ölabscheider zurückgehaltene Schmiermittel über das Kapillarrohr 71 ab, wodurch
das Schmiermittel in die Behälterkammer 5o zurückgeführt wird.
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Vorstehende Anordnung bietet sonach einerseits den Vorteil, die Zirkulation
des Öles oder des sonstigen Schmiermittels lediglich auf (1^n Kompressor allein
zu beschränken, ohne daß dabei ein Zutritt des Schmiermittels in den eigentlichen
Kältekreislauf stattfinden 'ann; andererseits wird bei dieser Anordnung die Abkühlungsoberfläche
des Gehäusemantels vergrößert, da ein Teil des tatsächlichen Innenraumvolumens des
Gehäusemantels für Entölungszwecke benutzt wird: außerdem wird auch eine größere
Abkühlung der Ventilklappen erreicht. Zusätzlich vorgesehene Kühlrippen 72 tragen
weiterhin zu dem beabsichtigten Kälteeffekt bei.
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Die Benutzung eines als Kugelseginentstück ausgebildeten Kolbens,
welche Anordnung ein typisches Merkmal der Erfindung ist, gewährleistet ein geräuschloses
Arbeitsspiel des Kompressors und stellt eine absolute Abdichtung zwischen dein Kolben
und dem Zylinder sicher. Vorstehende Anordnung gestattet außerdem, wie die Erfahrung
gezeigt hat, die Verwendung von einfachem Eisenblech an Stelle von Gußeisen oder
Gußstahl als Konstruktionsmaterial für den,Gehäusemantel, wodurch der Selbstkostenpreis
erheblich herabgesetzt wird.
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Ein gemäß vorstehender Erfindung aufgebauter Kompressor für Kälteerzeugung,
dessen Platzbedarf denjenigen eines Parallelepipedons der Al>-messungen
10 X 15 X 9 cm nicht überschreitet, wiegt insgesamt nicht mehr als 2"i kg
und verbraucht bei Erhalt einer gleich großen Anzahl von Kälteeinheiten keine über
1%io PS liegende Druckleistung, im Gegensatz zu Druckleistungen von 1!s oder 1/g,
wie sie bei -den bislang bekannten Kompressoren dieser Art erforderlich sind.