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.Anordnung für Ölpumpen in Kompressionskältemaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf Kompressionskältemaschinen, bei denen die Motorkompressoreinheit
in einer Kapsel stehend angeordnet ist und die gemeinsame Achse eine Ölpumpe zur
Schmierung der Lagerstellen sowie der beweglichen Teile des Kompressors und zur
Kühlung der Einheit antreibt.
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Es ist bekannt, die Ölpumpe am unteren Ende der senkrechten Achse
kurz oberhalb des Ölsumpfes anzuordnen und das von ihr geförderte Öl durch die hohle
Achse hindurch den Lagerstellen und dem oberhalb des Motors angeordneten Verdichter
zuzudrücken, und es außerdem aus dem oberen Ende der Achse austreten zu lassen und
zu verteilen, damit es abwärts fließend den bespülten Teilen Wärme entzieht. Bei
dieser Anordnung arbeitet die Ölpumpe praktisch nur als Druckpumpe.
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Bei den an sich geringen Leistungen derartiger kleiner, zumeist als
Rollkalbenpumpen ausgebildeter Ölpumpen ist es zweckmäßiger, die Pumpen so anzuordnen,
daß ihre Arbeit sich möglichst gleichmäßig auf Saugen und Drücken-verteilt. Man
hat daher bei Motorkompressoren der genannten Art, bei denen der Kompressor oberhalb
des Motors angeordnet ist, die Ölpumpe zwischen Motor und Kompressor angebracht
und sie als Rollkolben ausgebildet, bei welcher der Kolben von einem in die gemeinsame
Motor- und Kompressorkurbelwelle eingeschnittenen Exzenter gebildet wird. Bei dieser
Anordnung wird das Öl vom Ölsumpf durch ein besonderes Saugrohr außen am Lagerschild
zugeführt
und tritt von außen her neben einem auf dem Exzenter laufenden Schieber in den ölpumpenraum
ein und wird in einen an der anderen Seite des Schiebers verlaufenden Druckkanal
zur weiteren Verteilung gedrückt. Diese Art des Anschlusses von Saug- und Druckleitung
ist allen bekannten Rollkolbenpumpen eigentümlich.
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Diese Ölsaugleitung, die bei senkrechter Anordnung der Motor-Kompressorachse
außen um den Stator herumgeführt werden muß, hat verschiedene Nachteile. Einmal
wird durch sie der Raumbedarf erhöht, und außerdem stellt sie eine den Wirkungsgrad
der Pumpe beeinträchtigende, verhältnismäßig lange Rohrleitung dar. Schließlich
erschwert eine solche zusätzliche Rohrleitung die Montage und bildet mit ihren Anschlüssen
eine Fehlerquelle.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Motorkompressoren mit
Ölpumpe in der beschriebenen Anordnung diese Mängel zu beseitigen. Die Lösung dieser
Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Welle von unten her bis in die Höhe
des Exzenters hohl ist und als Saugleitung für das Öl dient und daß der Pumpenraum
durch eine oder mehrere radiale oder annähernd radiale Bohrungen mit der Wellenbohrung
verbunden ist.
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Bei einer solchen Zuführung des Öles zur Pumpe wird im Gegensatz zur
üblichen festen Anordnung der Saugleitung bei Rollkolbenpumpen die Ölsaugbohrung
bei der Drehung der Welle und damit des Exzenters ständig über den Druckkanalanschluß
hinweggeführt. Bei geeigneter Wahl der Winkellage der Bohrungen zum Totpunkt des
Exzenters tritt jedoch kein unerwünschtes Zurückströmen von Öl in die Saugleitung
ein. Dieser Versetzungswinkel . muß aber auch so groß gewählt werden, daß eine genügende
Ölförderung erfolgt, da bei zu kleinem Winkel infolge der geringen Exzentrizität
derartiger Rollkolben der Eintrittsquerschnitt in den sichelförmigen Pumpenraum
zu gering ist.
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Die radiale Zuführung des Öles aus der als Saugleitung dienenden Hohlwelle
hat neben dem Vorteil eines einfachen und nicht störungsanfälligen Aufbaus, der
keine besonderen Rohranschlüsse und damit keine zusätzlichen Montagearbeiten erfordert,
den weiteren Vorteil der Materialeinsparung durch Fortfall der Saugrohrleitung und
rein wirkungsmäßig einer Unterstützung der Saugwirkung durch die von der umlaufenden
Welle auf das Öl
ausgeübte Fliehkraft, welche das 01 durch die radialen
Bohrungen in, den Pumpenraum treibt.
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Die Verwendung der Welle als Saugleitung bietet ferner die Möglichkeit,
auf einfache Weise die Ansaugfähigkeit der Pumpe zu verbessern und ein Trockenlaufen
zu verhindern, indem man dafür Sorge trägt, daß bei Stillstand stets ein bestimmter
kleiner Ölvorrat in der Welle verbleibt. Dies läßt sich auf verschiedene Weise realisieren,
wie die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Auch
für die Ausbildung und Anordnung der radialen Bohrungen gibt es die verschiedensten
Lösungsmöglichkeiten.
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Das Grundprinzip der Erfindung ist in Fig. i dargestellt, die im oberen
Teil die Kurbelwelle teilweise im Längsschnitt zeigt, während der untere Teil einen
Querschnitt der Welle in Höhe des Rollkolbens in der Ebene A-B wiedergibt. Die Welle
i mit der Kurbel 2 ist auf einem begrenzten Teil ihrer Länge exzentrisch eingeschnitten.
Dieser Exzenter ist mit 3 bezeichnet, er bildet den Rollkolben der Ölpumpe. Das
Pumpengehäuse ist der Einfachheit halber weggelassen, da es keine Besonderheiten
aufweist. Die Welle ist zentrisch von unten her aufgebohrt. Diese Bohrung 4 reicht
etwas über die obere Begrenzung des Exzenters hinaus. In Höhe des Exzenters weist
die Wellenwandung drei übereinanderliegende radiale Bohrungen 5 auf, die- das Innere
der Welle mit dem sichelförmigen Pumpenraum verbinden. Diese Bohrungen sind in einem
solchen Winkel gegenüber der TotpunktlageT des Rollkolbens, d. h. der Berührungslinie
zwischen Kolbenwand und Pumpengehäusewand, angeordnet, daß einerseits eine ausreichende
Ölförderung möglich ist, andererseits ein Rückfließen von Öl in die Hohlwelle nicht
stattfindet. Versuche haben gezeigt, daß ein Nacheilungswinkel von 6o bis i2o° geeignet
ist, wobei ein Winkel von etwa 8o° die günstigste Wirkungsweise ergibt.
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In dieser Figur sind noch keine Mittel vorgesehen, die die Bildung
eines kleinen Ölvorrats in der Welle ermöglichen. Solche sind erst in den folgenden
Ausführungsbeispielen angegeben. Die radialen Bohrungen können auch in ihrer Zahl,
Anordnung und Querschnitt verschieden gewählt werden. So ist es z. B. möglich, wie
Fig. 2 zeigt, eine oder mehrere Bohrungen horizontal, andere geneigt, und zwar vorzugsweise
von innen nach außen ansteigend auszubilden. Man kann auch mehrere Bohrungen in
bezug auf ihre Winkellage versetzt anordnen, und zwar in einer oder auch in verschiedenen
Ebenen.
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Die bereits erwähnte Fig.2 unterscheidet sich von der Fig. i außer
in der Anordnung der radialen Bohrungen vor allem darin, daß in die Bohrung 4. der
Hohlwelle i ein kurzes; engeres Rohr in Gestalt eines Rohrnietes 6 eingesetzt ist,
dessen unteres Ende durch eine Spannscheibe 7 an einem Absatz in der Wellenbohrung
gehalten wird und dessen oberes Ende etwa in Höhe der radialen Bohrungen im Exzenter
liegt. Hierdurch wird in der Welle eine kleine Pfanne geschaffen, in der sich bei
Stillstand der Maschine ein Teil des zurücklaufenden öles sammelt. Bei Wie.deranlaufen
der Maschine wird dieser Ölrest durch die radialen Bohrungen, insbesondere durch
die schräg liegende Bohrung infolge der Zentrifugalkraft in den Pumpenraum geschleudert
und bewirkt eine verbesserte Dichtung zwischen Exzenter und Lagerbohrung sowie zwischen
Exzenter und Schieber. Dadurch wird auch die Saugwirkung der Pumpe verbessert und
nach längerem Stillstand beim Wiederanläufen ein rasch einsetzender Schmierölumlauf
erzielt.
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An Stelle des Rohrnietes kann man auch, wie Fig. 3 zeigt, ein längeres
Rohr 8 in die Hohlwelle einsetzen, das aus der Welle unten heraustritt und bis in
den Ölsumpf ragt. Die Austrittsstelle dieses als Ölansaugrohr dienenden Rohres aus
der Welle
ist auf irgendeine Weise, z. B. durch eine aufgeschobene
elastische und gut dichtende Kappe 9 oder durch einen eingesetzten Dichtungsring
abgedichtet, so daß das sich in dem Zwischenraum zwischen dem Rohr 8 und der Wandung
der Wellenbohrung 4 sammelnde Öl nicht abfließen kann. Dieser Zwischenraum bildet
das Ölreservoir, aus dem beim Wiederanlaufen das Öl durch die Fliehkraft in den
Pumpenraum gedrückt wird. Die untere Mündung des-Ölansaugrohres kann noch in bekannter
Weise durch ein Filter abgeschlossen werden.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Beispielen waren Wellenbohrung
und Einsatzrohr koaxial angeordnet. Um die Förderwirkung zu verstärken, , kann man
die Welle auch exzentrisch ausbohren und das ölansaugrohr 8 zentrisch in der Welle
so führen, daß es die exzentrische Bohrung 4 längs der Linie größter Wandstärke
berührt. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Hierbei hat
sich bereits eine wesentliche Erhöhung der beim Anlaufen aus der in der Hohlwelle
gebildeten Tasche (Ölreservoir) ausgeworfenen Ölmenge ergeben.
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Um das exzentrische Aufbohren der Welle zu vermeiden, kann man auch
das Ölansaugrohr in der zentrischen Wellenbohrung exzentrisch führen. Den besten
Wirkungsgrad erhält man dabei, wenn man zugleich die Wellenbohrung so groß wie möglich
macht. Man erhält dadurch nicht nur eine größere Exzentrizität des an einer Seite
an der Wand der Bohrung anliegenden Ölansaugrohres und damit in diesem eine erhöhte
Ansaugwirkung, sondern auch eine größere Öltasche. Der größere Ölvorrat ergibt dann
mit der durch die größere Wellenbohrung erzielten erhöhten Fliehkraft eine entsprechend
größere Fördermenge. Eine Anordnung dieser Art zeigt Fig. 5.