-
Verdichter mit mehreren durch Exzenter angetriebenen Schubkolben,
insbesondere für Kleinkältemaschinen Der Bau und Vertrieb von Verdichtern erfordert
die Fertigung verschiedener Verdichtergrößen, die die verschiedenen für den jeweiligen
Verwendungszweck geeigneten Fördermengen zu liefern vermögen. Diese Forderung könnte
durch eine geeignete Abstufung der den einzelnem VerdichtergröBen zuzuordnenden
Zylinderdurchmesser erfüllt werden. Da jedoch die im Verdichterbau, insbesondere
bei der Fertigung von Kleinkälteanlagen erforderlichen Feinpassungen sehr kostspielige
Werkstatteinrichtungen bedingen, müssen im Interesse einer wirtschaftlichen Betriebsführung
diese Einrichtungen möglichst in vollem Umfange ausgenutzt werden. Diese Bedingung
würde jedbch zum mindesten bei den seltener gebrauchten Verdichtergrößen nicht erfüllt
werden können. Das Bes.tTeben wird somit dahin gehen, möglichist bei allen :in Frage
kommenden Verdichtergrößen dien Kolben zu verwenden, der für den kleinsten und meist
in der größten Stückzahl für Klein:kältemaschinen herzustellenden Verdichter geeignet
ist, zumal bei dieser Kolbengröße in der Regel die Herstellung der Passungen besonders
einfach ist und keine die Fertigung erschwerenden Kolbenringe benötigt werden.
-
Wenn man voraussetzt, daB sämtliche Verdichter einer Fertigungsreihe
zur Erzielung eines möglichst
geringen Leistungsgewichtes, (d. h.
zwecks möglichst weitgehender Werkstoffausnutzung) mit der durch die Haltbarkeit
der Schleifringdichtung gegebenen oberen Grenzdrehzahl betrsel>en werden, so läßt
sich zunächst durch Vergrößerung desi Hubes: aus einem Verdichter kleiner Leistung
ein solcher größerer Leistung entwickeln. Dieser Entwicklungsmöglichkeit ist jedoch
durch die höchstzulässige Kolbengeschwindigkeit einte ver'hältn'ismäßig enge Grenze
gesetzt. Andererseits führt die Herstellung von mehrzylind,rigen Verdichtern in
Reihenbauart bereits oberhalb der Zweizylinderanordnung zu unzulässig großen Baulängen,
die insbesondere nicht in den für Kleinkältea.nlagen zur Verfügung stehenden Maschinenfächern
usw. untergebracht werden können.
-
Daher ,ist man, um die Leistung unter Benutzung der für kleinere Verdichter
bereits vorhandenen Kolben noch weiter steigern zu können, zur Herstellung von Mehrzylindervendnchtern
in V-Form übergegangen. Ein bekannter Vierzylinderverdichter dieser Art wird durch
vier an der Welle angebrachte Exzenter angetrieben. Wenn die Baulänge dieses Verdichters
auch bereits erheblich kleiner ist als die der Vierzylinderreihenanwrdnung, so ist
sie doch andererseits noch beträchtlich größer als die des Zweszylinderverdichters.
Der durch den Abstand der Exzenter bedingte Abstand -der beiden in der Achsrichtung
hintereinanderliegenden Zylinder verhindert bei dieser V-Anordnung, daß in der beim
Zweizylinderverdichter bewährtem Weise benachbarte und nur durch eine dünne Zwischenwand
getrennte Zylinder in einem einzigen Zylinderblock vereinigt werden können.
-
Diese Nachteile werden .dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung
jeweils einer der beiden aneinander angelenkten und an der Innenseite mit einer
Exzenterlauffläche versehenen Schubs.tangenköpfe an ihrem äußeren. Umfang einte
Lagerfläche für den zweiten Schubstangengkopf aufweist, und daß die Schubstange,
deren Kopf unmittelbar auf dem Exzenter gelagert ist, dturch eine im äußeren Schubstangenkopf
angebrachte Aussparung hindurchgefühst ist. Somit könnten bei einem V-Verdichter
mit mehreren hintereinanderl.iegenden Zylinderpaaren die gleiche Antmiebswelle,
die gleichen Zylinderdeckel mit ihren Dichtungen und Ventilen, die gleichen Spurlager
und der gleiche Gehäuseboden verwendet werden. wie bei einem Verdichter mit der
entsprechenden Anzahl von einzelnen Zylindern in Reihenbauart, denn die Baulänge,
die Achslagerabmessungen und Zylinderabstände sind. die gleichen.
-
Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
die Schubstangenkräfte unter Vermeidung von ausgekröpften Schubstangen unmittelbar
an den Gleitflächen abgefangen werden. Durch die zur Durchführung der einen Schubstange
erforderliche Aussparung werden die Auflagerflächen nicht wesentlich geschwächt,
wenn die Aussparung, in der Drehrichtung gesehen, vor der dem ausgesparten Schubstangenkopf
zugehörigen Kolbenstange angebracht wird. In diesem Falle ]>rauchen nämlich die
in der Umgebung der Aussparung be findlichen Flächenteile keine Auflagerk räfte
aufzunehmen. Die Mittellinien der beiden am gleichen Exzenter angreifenden Schubstangen
können in die durch die Mittelachsen der zugehörigen Kolben bestimmte Ebene verlegt
werden.
-
Bei einer bekannten Verdichterbauart werden zwar auch zwei mit ihren
Mittelachsen in einer Ebene angeordnete Kolben durch ein einziges Exzenter angetrieben,.
Auf diesem Exzenter sind jedoch zwei Schubstangenköpfe nebeneinander gelagert. Diese
Anordnung führt zu den Nachteilen, daß das Exzenter sehr breit sein muß und daß
sehr ungünstige Kippmomente entstehen, weil die Mittelachsen der Kolben kaum noch
die zugehörigen: Auflagerflächen schneiden.
-
Ein weiterhin bekanntgewordener Verdichter besitzt den Nachteil, daß
zum Antrieb der beiden Kolben auf dem Antriebsexzenter ein Gleitstück gelagert ist,
auf dem die Lagerenden der beiden Kolben quer verschieblich geführt sind. Die hierzu
erforderlichen Geradführungen bedingen einen besonders umfangreichen Fertigungsaufwand,
zumal noch die Zylinder mit besonderen Befestigungsmitteln in genau passender Lage
im Verd'ichtergehäuse festgelegt werden, müssen.
-
Schließlich ist auch ein Verdichter bekanntgeworden, bei dem die Schubstangen
der mit ihren Mittelachsen in einer Ebene senkrecht zur Antriebswelle angeordneten
Kolben gelenkig miteinander durch Zapfen verbunden sind, die in dem Hohlraum eines
gehäuseartig erweiterten Kurbelzapfens gelagert sind. Auch diese Anordnung besitzt
den Nachteil, daß die resultierende Kraftwirkungslii,nie weit außerhalb des Schubstangenquerschnittes
bzw. der Auflagerflächen liegt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die. eine
Stirnseite des Antriebsmittels zugänglich sein muß. Diese Ausführungsform kann daher
nur bei einem Zweizylinder-V-Verdichter und nicht bei einem Verdichter mit mehreren
hi.ntereinanderliegenden Zylinderpaaren angewendet werden.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt entlang der Linie 1-I der
Abb. 2 und Abb. 2 einen Ouerschnitt eines Vierzyl@inderverd;ichters in V-Form entlang
der Linie II-II der Abb. i ; Abb.3 ist ein Schrägbild eines scherenartigen Schubstangengelenkes
gemäß der Erfindung.
-
Der als Ausführungsbeispiel dargestellte Verdichter besteht aus zwei
gegeneinander gen ei@gten Zylinderblöcken io und i i, die zusammen, mit einem Gehäuse
12 und den Lagern 13 und 14 einer Antriebswelle 15 ein Gußstück bilden. In dem Zylinderblock
io befinden sich zwei Zylinderräume 16 und 17,
während der Zylinderblock i
i zwei weitere Zylinderräume 18 und i9 enthält. In den Zylinderräumen sind vier
Kolben 20, 21, 22 und 23 gut passend längs verschieblich geführt, an denen vier
Schubstangen 24, 25, 26 und 27 durch Kolbenbolzen angelenkt sind. Die antriebsseitigen
Köpfe 30 und 33 der Schubstangen 24 und 27 sind an ihren Innenflächen
als
Gleitlager ausgebildet, die mit zwei an der Antrie@bswelle 15 angebrachten Exzentern
28 und 29 zusammenarbeiten, und besitzen eine zylindrische Außenw-andfläclie, auf
der die Schul>s@tangenköpfe 31 und 32 der Schul(:tatt.gen 25 und 26 schwenkbar gelagert
sind.
-
Das Exzenter 28 treibt somit Tiber die Schubstangen 24 und 25 die
Kolben 20 und 21 an, während zum Antrieb der Ko.ll),en 22 und 23 das Exzenter 29
dient. Diese Anordnung ermöglicht eine bisher nur bei Reihenverdichtern mit Exzenterantrieb
erreichte bauliche Zusammendrängung der jeweils in axialer Richtung benachbarten
Zylindcrl)ohrumgen (vgl. Wandstärke a in Abb. i). Abgesehen von der unmittelbar
hiermit in Zusammenhang stehenden Wcrkstoffersparnis und der gegenüber den bekannten
V-Verdichtern mit Exzenterantrieb erzielten Verminderung der Baumaße, insbesondere
der Baulänge, wird der Vorteil erreicht, daß bei einem Verdichter gemäß der Erfindung-
mit mehreren längs der Wellenachse hintereinanderliegenden V-förmigen Zylinderpaaren
die Exzenterwelle 15, 28, 29, die Zylinderdeckel 34 und 35 mit ihren Ventilen und
Deckeldichtungen., der Gehäuseboden 36 und die Gleitringdic'htung 37 die gleichen
Abmessungen haben wie die entsprechenden Teile der mit den gleichen Kolben ausgerüsteten
Reihenmaschine. Lediglich das Gehäusegußstück io, 11, 12 und, die scherenartig gegeneinander
schwenkbar gelagerten Schubs,tangelipaare 24, 25 und 26, 27 bedingen eine Sonderanfertigung.
Diese weitgehende Übereinstimmung der Bauteile der beiden miteinander zu vergleichenden
`@erdichtergrößen führt zu einer erheblich leichteren Fertigung und zu einer wesentlich
einfacheren Lagerhaltung sowie Ersatzteilbeschaffung.
-
Wie aus Abb. 3 besonders deutlich hervorgleht, ist der auf dem Schubstangenkopf
30 schwenkbar gelagerte Schubstangenkopf 31 mit einer Aussparung 41 versehen,
durch die die Schubstange 24 hindurchgeführt ist. Eine wesentliche Schwächung der
tragenden Gleitlagerflächen wird hierdurch nicht hervorgerufen, da sich die Aussparung
(in der Richtung des die Exzenterdnchrichtung anzeigenden Pfeiles b gesehen) vor
der Schubstange 25 befindet und infolgedessen keine wfsentlichen Altflagerkräfte
aufzunehmen hat. Aus dem gleichen, Grunde ist es auch zulässig, die äußere Umfangsfläche
des Schubstangenkopfes 30 in der Nähe der zugehörigen Schubstange 24 mit
Ausnehmungen 40 zu versehen, so daß diese den Bearbeitungswerkzeugen unzugänglichen
Flächenteile unbearbeitet bleiben können. Damit der Schubstangenkopf 31 infolge
der Aussparung41 keine Festigkeitiseinbuße erleidet, ist seine Wandung in dem Bereich
der Aussparung stärker bemessen als an den übbfigen Wandungsteilen. Das andere Schubstangenpaar
26, 32 und 27, 33 besitzt genau die gleiche Gestalt.