österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15Austrian Patent Office AT10913U1 2009-12-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter, umfassend ein Zylindergehäuse und einen in einer Kolbenbohrung des Zylindergehäuses entlang einer definierten Kolbenlauffläche geführten Kolben zur Verdichtung eines Arbeitsmediums, welcher mittels eines Pleuels an einer von einem E-Motor angetriebenen Kurbelwelle angelenkt ist, wobei die um eine Rotationsachse drehbare Kurbelwelle in einem vorzugsweise einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgeführten Lagerungskörper gelagert ist, wobei die Kolbenbohrung in einem ersten Endbereich von einem eine Ventilplatte umfassenden Zylinderkopf verschlossen ist, während die Kolbenbohrung in einem der Kurbelwelle zuweisenden zweiten Endbereich offen für die Aufnahme des Kolbens, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Description: The invention relates to a hermetically sealed refrigerant compressor, comprising a cylinder housing and a piston guided in a piston bore of the cylinder housing along a defined piston running surface for compressing a working fluid, which is articulated by means of a connecting rod to a crankshaft driven by an electric motor wherein the crankshaft rotatable about an axis of rotation is mounted in a bearing body preferably integrally formed with the cylinder housing, the piston bore being closed in a first end region by a cylinder head comprising a valve plate while the piston bore is open for reception in a second end region facing the crankshaft of the piston, according to the preamble of claim 1.
[0002] Der Kältemaschinenprozess mit zeotropen Gasen als solcher ist seit langem bekannt. Das Kältemittel wird dabei durch Energieaufnahme aus dem zu kühlenden Raum in einem Verdampfer erhitzt und schließlich überhitzt, was zum Verdampfen führt und mittels einer Kol-ben-Zylinder-Einheit des Kältemittelverdichters auf ein höheres Druckniveau verdichtet, wo es Wärme über einen Kondensator abgibt und über eine Drossel, in der eine Druckreduzierung und Abkühlung des Kältemittels erfolgt, wieder zurück in den Verdampfer befördert wird. Derartige Kältemittelverdichter finden im Haushalts- und Industriebereich Einsatz, wo sie zumeist an der Rückseite eines Kühlschranks oder Kühlregals angeordnet sind.The refrigeration process with zeotropic gases as such has long been known. The refrigerant is thereby heated by energy absorption from the space to be cooled in an evaporator and finally superheated, which leads to evaporation and compressed by a piston-cylinder unit of the refrigerant compressor to a higher pressure level, where it emits heat through a capacitor and over a throttle, in which a pressure reduction and cooling of the refrigerant takes place, is transported back into the evaporator. Such refrigerant compressors are used in domestic and industrial applications, where they are usually arranged on the back of a refrigerator or refrigerator.
[0003] Der ein hermetisch dichtes Verdichtergehäuse aufweisende Kältemittelkompressor umfasst einen Elektromotor, welcher über eine Kurbelwelle einen in einer Kolbenbohrung eines Zylindergehäuses oszillierenden Kolben zur Verdichtung des Kältemittels antreibt. Es ist üblich, das Zylindergehäuse einstückig in Form eines am Stator des E-Motors befestigbaren Lagerungskörper auszuführen, welcher auch ein Hauptlager zur Aufnahme der Kurbelwelle aufweist. Alternativ dazu kann das Zylindergehäuse auch als separates Bauteil gefertigt und am Lagerungskörper befestigt werden.The hermetically sealed compressor housing having a refrigerant compressor comprises an electric motor which drives a piston in a piston bore of a cylinder housing oscillating piston for compressing the refrigerant via a crankshaft. It is customary to carry out the cylinder housing in one piece in the form of a bearing body fastened to the stator of the electric motor, which also has a main bearing for receiving the crankshaft. Alternatively, the cylinder housing can also be manufactured as a separate component and fastened to the bearing body.
[0004] Die Kolbenbohrung des Zylindergehäuses ist in einem ersten axialen Endbereich von einer Ventilplatte bzw. von einem Zylinderkopf verschlossen, während die Kolbenbohrung in einem der Kurbelwelle zuweisenden zweiten Endbereich offen für die Aufnahme des Kolbens ist bzw. im Montagezustand des Kältemittelverdichters vom Pleuel durchsetzt ist.The piston bore of the cylinder housing is closed in a first axial end portion of a valve plate or a cylinder head, while the piston bore in a crankshaft assigning the second end portion is open for receiving the piston or in the assembled state of the refrigerant compressor is penetrated by the connecting rod ,
[0005] Um die Reibung des Kolbens während seiner Arbeitshübe möglichst zu reduzieren, ist es erwünscht, dass die Kolbenlauffläche, also jene von der Kolbenbohrung ausgebildete Fläche, an welcher der Kolben das Zylindergehäuse kontaktiert bzw. (aufgrund des erforderlichen Schmierfilms) unter geringem Spiel vom Zylindergehäuse geführt wird, möglichst klein gehalten ist. Der Kolben ragt daher in seiner unteren Totpunkt-Stellung vorzugsweise aus der Kolbenbohrung hinaus bzw. der Kolben kontaktiert die Kolbenlauffläche mit seiner Mantelfläche nur abschnittsweise.In order to reduce the friction of the piston during its strokes as possible, it is desirable that the piston running surface, ie those of the piston bore surface formed at which the piston contacts the cylinder housing or (due to the required lubricating film) with little play from Cylinder housing is guided, is kept as small as possible. The piston therefore preferably projects in its bottom dead center position out of the piston bore or the piston contacts the piston running surface with its lateral surface only in sections.
[0006] Im Zuge einer rationellen Serienfertigung gattungsgemäßer Kältemittelverdichter besteht die Anforderung, dass ein beschriebenes Zylindergehäuse bzw. ein das Zylindergehäuse aufweisender Lagerungskörper bei mehreren Kältemittelverdichter-Baureihen, welche sich konstruktiv, insbesondere hinsichtlich der Größe des Arbeitsvolumens der Kolben-Zylinder-Anordnung voneinander unterscheiden, eingebaut werden kann.In the course of a rational series production of generic refrigerant compressor, there is a requirement that a described cylinder housing or a cylinder housing exhibiting bearing body in several refrigerant compressor series, which differ structurally, especially in terms of the size of the working volume of the piston-cylinder assembly, can be installed.
[0007] Zur Realisierung eines den Leistungsdaten eines jeweiligen Baureihen-Typs entsprechenden Arbeitsvolumens innerhalb des Zylindergehäuses wird das Zylindergehäuse bzw. die Kurbelwelle mit Kolben und Pleueln unterschiedlicher Größe bestückt. Durch eine spezifische Wahl der (jeweils entlang der Zylinderachse gemessenen) Kolben- und Pleuellängen taucht der Kolben unterschiedlich tief in die Kolbenbohrung ein.To realize a performance data of a respective model series corresponding working volume within the cylinder housing, the cylinder housing or the crankshaft is equipped with pistons and connecting rods of different sizes. By a specific choice of the piston and connecting rod lengths (each measured along the cylinder axis), the piston dips at different depths into the piston bore.
[0008] Gemäß dem Stand der Technik bleibt hierbei der Abstand zwischen der Rotationsachse der Kurbelwelle und dem der Kurbelwelle zugewandten Beginn der Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses unverändert, d.h. der zweite Endbereich der Kolbenbohrung wird auch bei Einsatz 1/19 österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15 unterschiedlich langer Pleuel bzw. Kolben im Zylindergehäuse nicht verändert. Um eine entsprechende Arbeitsraumadaption vorzunehmen, wird hingegen der dem Zylinderkopf zugewandte erste Endbereich der Kolbenbohrung verkürzt bzw. das zunächst überdimensionierte Zylindergehäuse wird im jenem zur Anlage des Zylinderkopfes bzw. der Ventilplatte vorbestimmten Bereich mittels eines spanabhebenden Bearbeitungsverfahrens, z.B. mittels einer Fräsung, axial verkürzt.According to the prior art, the distance between the axis of rotation of the crankshaft and the crankshaft facing the beginning of the piston running surface of the cylinder housing remains unchanged, i. E. the second end portion of the piston bore is not changed even when using different lengths of connecting rod or piston in the cylinder housing with 1/19 Austrian Patent Office AT10913U1 2009-12-15. In order to carry out a corresponding working space adaptation, however, the cylinder head facing the first end portion of the piston bore is shortened or the first oversized cylinder housing in that predetermined for the conditioning of the cylinder head or the valve plate area by means of a machining process, e.g. by means of a milling, shortened axially.
[0009] Nachdem das Zylindergehäuse bzw. die Kolbenbohrung im zweiten Endbereich um ein jeweils dem gewünschten Arbeitsvolumen entsprechendes Maß verkürzt wurde, wird die Ventilplatte samt dem Zylinderkopf auf der zuletzt bearbeiteten Stirnseite des Zylindergehäuses befestigt.After the cylinder housing or the piston bore has been shortened in the second end region by a respective amount corresponding to the desired working volume, the valve plate is fixed together with the cylinder head on the last-processed end face of the cylinder housing.
[0010] Im Falle spezieller Vormontagen des Zylinderkopfes und der Ventilplatte am Zylindergehäuse, insbesondere im Falle einer aus der EP 1888918 A1 bekannten schraubenlosen Zylinderkopf-Befestigungsvorrichtung kommt jedoch eine beschriebene zylinderkopfseitige Bearbeitung bzw. Verkürzung des Zylindergehäuses nicht in Frage bzw. wäre als unwirtschaftlich anzusehen, da das Zylindergehäuse in diesem Bereich mit passgenau gefertigten Fixiernuten versehen ist, in welche entsprechende Fixierelemente verrastend eingreifen.In the case of special pre-assembly of the cylinder head and the valve plate on the cylinder housing, especially in the case of a known from EP 1888918 A1 screwless cylinder head mounting device but a cylinder head side processing or shortening of the cylinder housing is out of the question or would be considered uneconomical, since the cylinder housing is provided in this area with precisely manufactured fixing grooves, in which engage corresponding locking elements latching.
[0011] Alternativ zu einer Adaption der axialen Länge des Zylindergehäuses bzw. der Kolbenbohrung wäre es auch möglich, das jeweils gewünschte Arbeitsvolumen durch eine Adaption des Kolbenbohrungsdurchmessers bzw. der gesamten innerhalb des Zylindergehäuses vorgesehenen Kolbenlauffläche herzustellen. In solchem Falle könnte der Kolbenbohrungsdurchmesser durch ein Aufbohren erweitert werden und auch ein entsprechend größer dimensionierter bzw. einen größeren Kolbendurchmesser aufweisender Kolben in die aufgebohrte Kolbenbohrung des Zylindergehäuses eingesetzt werden. Eine hierbei erforderliche Fertigung von Kolben mit unterschiedlich großen Durchmessern ist jedoch aufwändig und unwirtschaftlich. Auch bedingt die passgenaue Endbearbeitung der aufgebohrten Kolbenbohrung im Bereich der Kolbenlauffläche einen hohen Fertigungsaufwand.Alternatively to an adaptation of the axial length of the cylinder housing or the piston bore, it would also be possible to produce the respectively desired working volume by an adaptation of the piston bore diameter or the entire piston running surface provided within the cylinder housing. In such a case, the piston bore diameter could be expanded by drilling and also a correspondingly larger sized or larger diameter piston having pistons are inserted into the drilled piston bore of the cylinder housing. However, a required production of pistons with different diameters is complicated and uneconomical. Also, the tailor-made finishing of the drilled piston bore in the area of the piston running surface requires a high production cost.
[0012] Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache Möglichkeit zur Realisierung unterschiedlicher Arbeitsvolumina eines an einem Lagerungskörper angeordneten Zylindergehäuses vorzuschlagen, ohne dass der Kolbendurchmesser an das geforderte Arbeitsvolumen angeglichen werden muss und ohne dass eine zylinderkopfseitige Bearbei-tungA/erkürzung des Zylindergehäuses bzw. der Kolbenbohrung vorgenommen werden muss. Hierbei soll die Reibung des Kolbens an der Kolbenführungsfläche des Zylindergehäuses auf ein Minimum reduziert werden und damit der Verschleiß und die Leistungsverluste gattungsgemäßer Kältemittelverdichter verringert werden.It is therefore the object of the present invention to provide an easy way to realize different working volumes of a arranged on a bearing body cylinder housing without the piston diameter must be adjusted to the required working volume and without a cylinder head side machining A / abbreviation of the cylinder housing or the piston bore must be made. Here, the friction of the piston is to be reduced to the piston guide surface of the cylinder housing to a minimum and thus the wear and the power losses of generic refrigerant compressor can be reduced.
[0013] Insbesondere soll das Zylindergehäuse bzw. der Lagerungskörper mit unterschiedlich langen Kolben und Pleueln bestückbar sein, wobei die Kolbenlauffläche, also jenes Areal des Zylindergehäuses, welches der Kolben während seiner Arbeitshübe abstreicht, jeweils so klein wie möglich ausgeführt sein soll.In particular, the cylinder housing or the bearing body with different lengths of piston and connecting rods should be equipped, the piston running surface, so that area of the cylinder housing, which scrapes off the piston during its strokes, each should be made as small as possible.
[0014] Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Montage eines den Kolben an das Pleuel anlenkenden Kolbenbolzens vorzuschlagen, um eine Vielzahl an konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten zur Ausführung der Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere zur Dimensionierung der Kolben, Pleuel und Kurbelwellen zu ermöglichen.It is a further object of the present invention to provide an advantageous assembly of the piston to the connecting rod pivoting piston pin to a variety of structural design options for the execution of the piston-cylinder assembly, in particular for dimensioning the piston, connecting rods and crankshafts enable.
[0015] Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch einen hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Ein gattungsgemäßer Kältemittelverdichter umfasst ein Zylindergehäuse und einen in einer Kolbenbohrung des Zylindergehäuses entlang einer definierten Kolbenlauffläche geführten Kolben zur Verdichtung eines Arbeitsmediums, welcher mittels eines Pleuels an einer von einem E-Motor angetriebenen Kurbelwelle angelenkt ist, wobei die um eine Rotationsachse drehbare Kurbelwelle in einem vorzugsweise einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgeführten Lagerungskörper gelagert ist und wobei die Kolbenbohrung in einem ersten Endbereich von einer Ventilplatte bzw. einem Zylinderkopf verschlossen ist, während die Kolbenbohrung in einem der Kurbelwelle zuweisen- 2/19 österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15 den zweiten Endbereich offen für die Aufnahme des Kolbens ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Kolbenbohrung einen an die Kolbenlauffläche anschließenden, im der Kurbelwelle zuweisenden zweiten Endbereich der Kolbenbohrung angeordneten Freilaufabschnitt aufweist, dessen lichte Öffnungsweite größer als der Durchmesser der Kolbenlauffläche ist, um während der Betriebsstellungen des Kolbens bzw. während der Kolbenoszillation eine Kontaktierung zwischen Kolben und Zylindergehäuse in diesem Abschnitt zu verhindern.These objects are achieved by a hermetically sealed refrigerant compressor with the characterizing features of claim 1. A generic refrigerant compressor comprises a cylinder housing and a piston guided in a piston bore of the cylinder housing along a defined piston running surface for compressing a working medium, which is articulated by means of a connecting rod to a driven by an electric motor crankshaft, wherein the rotatable about a rotation axis crankshaft in a preferably is integrally mounted with the cylinder housing bearing body is mounted and wherein the piston bore is closed in a first end of a valve plate or a cylinder head, while the piston bore in one of the crankshaft assign the second end region for receiving the piston. According to the invention, it is provided that the piston bore has a freewheel section which adjoins the piston running surface and faces the crankshaft in the second end region whose clearance is greater than the diameter of the piston running surface in order to make contact during the operating positions of the piston or during the piston oscillation between the piston and the cylinder housing in this section.
[0016] Die orthogonal zur Zylinderachse gemessene lichte Querschnittsweite bzw. der Durchmesser des Freilaufabschnitts ist also größer als der Kolbenbohrungsdurchmesser im Bereich der Kolbenlauffläche. Indem die Kolbenlauffläche durch die Vorsehung des erfindungsgemäßen Freilaufabschnitts auf eine jeweils gewünschte Längserstreckung reduziert wird, kann unnötige Reibung des Kolbens am Zylindergehäuse verringert und somit die effektive Leistung des Kältemittelkompressors erhöht werden. Hierbei kann das Zylindergehäuse bzw. der Lagerungskörper mit Kolben und Pleueln unterschiedlicher Länge bestückt werden, wobei die vom Kolben während seiner Arbeitshübe abgestrichene Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses in reibungstechnischer Hinsicht optimiert, d.h. so klein wie möglich gehalten werden kann.The orthogonal to the cylinder axis measured clear cross-sectional width or the diameter of the freewheeling portion is therefore greater than the piston bore diameter in the region of the piston running surface. By the piston running surface is reduced by the provision of the freewheeling portion according to the invention to a respective desired longitudinal extent, unnecessary friction of the piston is reduced to the cylinder housing and thus the effective performance of the refrigerant compressor can be increased. In this case, the cylinder housing or the bearing body can be equipped with pistons and connecting rods of different lengths, wherein the flattened piston during its strokes piston running surface of the cylinder housing optimized in terms of friction, i. be kept as small as possible.
[0017] Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass durch den Freilaufabschnitt mit seiner im Vergleich zum Durchmesser der Kolbenlauffläche größeren lichten Weite ein Fügen des Kolbens in den Zylinder von der der Kurbelwelle zugewandten Seite des Zylinders erleichtert wird.Another advantage of the invention is that by the freewheeling section with its larger compared to the diameter of the piston running surface clearance width of the piston into the cylinder of the crankshaft facing side of the cylinder is facilitated.
[0018] Der Übergang zwischen dem Freilaufabschnitt und der Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung mittels einer Fase, einem Radius oder einer Fasen-Radius-Kombination ausgeführt, was wiederum das Fügen des Kolbens und das Gleiten des Kolbens über die Kolbenlauffläche hinaus begünstigt.The transition between the freewheeling portion and the piston running surface of the cylinder housing is performed in a preferred embodiment of the invention by means of a chamfer, a radius or a bevel-radius combination, which in turn the joining of the piston and the sliding of the piston beyond the piston tread out favored.
[0019] In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Freilaufabschnitt in fertigungstechnisch einfach auszuführender Weise als zur Zylinderachse rotationssymmetrische Ausnehmung im Zylindergehäuse ausgebildet.In a preferred embodiment of the invention, the freewheeling section is designed in manufacturing technology simple manner as a cylinder axis rotationally symmetrical recess in the cylinder housing.
[0020] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Freilauf abschnitt so im Zylindergehäuse angeordnet ist, dass die Kolbenlauffläche eine minimale, in Richtung der Richtung der Zylinderachse bzw. in Achsrichtung der Kolbenbohrung gemessene, Führungslänge aufweist. Unter Vorsehung dieser minimalen Führungslänge ist der Kolben in seiner unteren Totpunkt-Stellung lediglich so weit im der Kolbenlauffläche entsprechenden Bereich der Kolbenbohrung versenkt, dass ein Herausfallen des Kolbens aus der Kolbenbohrung verhindert und eine ausreichende Dichtwirkung des Kolbens gegenüber der Kolbenlauffläche gegeben ist. Der in der unteren Totpunkt-Stellung des Kolbens betrachtete Überlappungsbereich der Mantelfläche des Kolbens mit der Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses ist also gerade so groß gewählt, dass eine zuverlässige Abdichtung des von der Stirnseite des Kolbens und der Ventilplatte eingegrenzten Zylinderraumes gewährleistet ist, während der Kolben teilweise über den kurbelwellenseitigen Endbereich der Kolbenlauffläche hinaussteht.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the freewheeling section is arranged in the cylinder housing, that the piston running surface has a minimum, measured in the direction of the cylinder axis or in the axial direction of the piston bore, guide length. Provision of this minimum guide length of the piston is sunk in its bottom dead center position only so far in the piston running surface corresponding area of the piston bore that prevents falling out of the piston from the piston bore and a sufficient sealing effect of the piston against the piston tread is given. The considered in the bottom dead center position of the piston overlap region of the lateral surface of the piston with the piston running surface of the cylinder housing is therefore just so large that a reliable seal of the front of the piston and the valve plate limited cylinder space is ensured while the piston partially over protrudes the crankshaft side end portion of the piston running surface.
[0021] Indem die Kolbenlauffläche auf eine minimale Führungsfläche reduziert wird und somit der Kolben abschnittsweise über die Führungsfläche hinaussteht, ergibt sich weiters der Vorteil, dass ein kürzeres Pleuel zum Einsatz kommen kann als im Falle eines vollständigen Versenkens des in seiner unteren Totpunkt-Stellung befindlichen Kolbens innerhalb der Kolbenlauffläche. Ein Pleuel, dessen Länge so kurz wie möglich gewählt ist, ermöglicht eine geringere Baugröße des Kältemittelverdichters. Die solcherart ermöglichte Platzersparnis innerhalb des Verdichtergehäuses kann auch dazu genutzt werden, um den mit der Kurbelwelle verbundenen Rotor des E-Motors zu vergrößern, sodass ein höheres Drehmoment der Kurbelwelle erzielbar ist.By the piston running surface is reduced to a minimum guide surface and thus the piston projects in sections over the guide surface, there is also the advantage that a shorter connecting rod can be used as in the case of a complete sinking located in its bottom dead center position Piston within the piston tread. A connecting rod, whose length is chosen as short as possible, allows a smaller size of the refrigerant compressor. The space savings made possible within the compressor housing can also be used to increase the connected to the crankshaft rotor of the electric motor, so that a higher torque of the crankshaft is achieved.
[0022] Eine besonders rationelle Serienfertigung gattungsgemäßer Kältemittelverdichter wird dadurch ermöglicht, indem ein Arbeitsraum eines standardmäßig hergestellten Zylindergehäuses bzw. eines Lagerungskörpers zu einer beliebigen Größe adaptierbar ist. Der den Kolbenbohrungsdurchmesser erweiternde Freilaufabschnitt ist hierbei in Abhängigkeit eines jeweils 3/19 österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15 innerhalb des Zylindergehäuses zu realisierenden, von der Ventilplatte und der Stirnseite des Kolbens begrenzten Arbeitsvolumens, welches durch eine Variation der Position des Kolbens bzw. der Kolbenlauffläche in der Kolbenbohrung festlegbar ist, so angeordnet, dass die Kolbenlauffläche jeweils auf die minimale Führungslänge reduziert ist. Ein standardmäßig hergestelltes, hinsichtlich seines Arbeitsvolumens noch nicht definiertes bzw. überdimensioniertes Zylindergehäuse des Lagerungskörpers kann also als Basis für die Fertigung verschiedener Bautypen einer Kältemittelverdichter-Familie dienen. Die Fertigungskosten der Mitglieder einer solchen Kältemittelverdichter-Familie können dadurch sehr ökonomisch gehalten werden.A particularly efficient series production of generic refrigerant compressor is made possible by a working space of a standard cylinder housing or a bearing body can be adapted to any size. The free-wheeling section widening the piston bore diameter is in this case dependent on a respectively to be realized within the cylinder housing, limited by the valve plate and the end face of the piston working volume, which by a variation of the position of the piston or the Piston running surface in the piston bore can be fixed, arranged so that the piston running surface is reduced in each case to the minimum guide length. A standard manufactured, with regard to its working volume not yet defined or oversized cylinder housing of the bearing body can thus serve as a basis for the production of various types of a refrigerant compressor family. The manufacturing costs of the members of such a refrigerant compressor family can thereby be kept very economical.
[0023] Eine standardmäßig gefertigte Kolbenbohrung kann in deren der Kurbelwelle zuweisen-den zweiten Endbereich je nach Einsatzerfordernis durch eine mechanische Bearbeitung so erweitert werden, dass die Führungslänge auf ein jeweils mögliches Minimum reduziert wird.Depending on the application requirement, a standard piston bore can be extended in its crankshaft-assigning the second end region by mechanical machining so that the guide length is reduced to a respective possible minimum.
[0024] Eine solche Variation der Position des Kolbens bzw. der Kolbenlauffläche in der Kolbenbohrung kann durch eine entsprechende Adaption der Geometrie der Kolben-Zylinder-Anordnung erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt die Variation der Position des Kolbens bzw. der Kolbenlauffläche mittels eines Einsatzes von (in Abhängigkeit des jeweils gewünschten Arbeitsvolumens) unterschiedlich lang dimensionierten Pleueln und/oder Kolben. Es versteht sich, dass die Länge der Kolben und Pleuel hierbei in Oszillationsrichtung des Kolbens gemessen wird.Such a variation of the position of the piston or the piston running surface in the piston bore can be effected by a corresponding adaptation of the geometry of the piston-cylinder assembly. In a particularly preferred embodiment variant of the invention, the position of the piston or the piston running surface is varied by means of an insert of connecting rods and / or pistons of different lengths (depending on the respective desired working volume). It is understood that the length of the piston and connecting rod is measured in the direction of oscillation of the piston.
[0025] Die Variation der Position des Kolbens bzw. der Kolbenlauffläche in der Kolbenbohrung kann aber auch durch eine Variation der Exzentrizität eines das Pleuel an die Kurbelwelle anlenkenden Kurbelzapfens gegenüber der Rotationsachse der Kurbelwelle erfolgen.However, the variation of the position of the piston or the piston running surface in the piston bore can also be effected by a variation of the eccentricity of the connecting rod to the crankshaft pivoting crank pin relative to the axis of rotation of the crankshaft.
[0026] Um sicherzustellen, dass der Kolben das Zylindergehäuse im Freilaufabschnitt nicht kontaktiert, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die lichte Querschnittsbreite des Freilaufabschnitts um mehr als 2/100 mm, vorzugsweise um mehr als 1/10 mm größer ist als der Kolbenbohrungsdurchmesser.To ensure that the piston does not contact the cylinder housing in the freewheeling section, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the clear cross-sectional width of the freewheeling section is larger by more than 2/100 mm, preferably by more than 1/10 mm as the piston bore diameter.
[0027] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Zylindergehäuse eine im Wesentlichen normal zur Zylinderachse verlaufende erste Montageöffnung aufweist, wobei die Mittelachse dieser Montageöffnung um ein Abstandmaß in Richtung des ersten Endbereichs der Kolbenbohrung versetzt zu einer Kolbenbolzenachse eines in seiner unteren Totpunkt-Stellung befindlichen Kolbens angeordnet ist. Vorzugsweise dient die erste Montageöffnung dazu, um ein Gegenhaltewerkzeug in die Kolbenbolzenbohrung einzuführen und dadurch die Lage des Kolbenbolzens innerhalb der Kolbenbolzenbohrung zu bestimmen. Die erste Montageöffnung kann jedoch auch dazu dienen, den Kolbenbolzen selbst in die Kolbenbolzenbohrung einzuführen.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the cylinder housing has a substantially normal to the cylinder axis extending first mounting hole, wherein the center axis of this mounting hole offset by a distance in the direction of the first end portion of the piston bore to a piston pin axis in his is arranged bottom dead center position located piston. Preferably, the first mounting opening serves to insert a counter-holding tool in the piston pin bore and thereby to determine the position of the piston pin within the piston pin bore. However, the first mounting opening can also serve to introduce the piston pin itself in the piston pin bore.
[0028] Durch eine Montage des Kolbenbolzens in einem oberhalb seiner unteren Totpunkt-Stellung befindlichen Kolben wird ein großer Gestaltungsspielraum zur Dimensionierung einzelner Bauteile der Kolben-Zylinder-Anordnung ermöglicht. Insbesondere können Pleuel und Kolben verschiedener Länge sowie unterschiedlich dimensionierte Kurbelwellen zum Einsatz kommen, wobei stets eine reibungstechnische Optimierung der Kolbenlauffläche durch die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorsehung eines Freilaufabschnitts vorgenommen werden kann.By mounting the piston pin in a piston located above its bottom dead center position, a great deal of flexibility for dimensioning individual components of the piston-cylinder arrangement is made possible. In particular, connecting rods and pistons of different lengths as well as crankshafts of different dimensions can be used, wherein a friction optimization of the piston running surface can always be carried out by the above-described inventive provision of a freewheeling section.
[0029] Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt: [0030] Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters [0031] Fig.2 eine isometrische Einzelansicht eines erfindungsgemäßen, einstückig mit einemThe invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment. 1 shows a sectional view of a refrigerant compressor according to the invention. [0031] FIG. 2 shows an isometric, individual view of an inventive, one-piece with a
Zylindergehäuse gefertigten Lagerungskörpers [0032] Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den erfindungsgemäßen Lagerungskörper gemäß[0032] FIG. 3 shows a vertical section through the bearing body according to the invention according to FIG
Fig.2 [0033] Fig. 4 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Lagerungskörper gemäß Fig.2 [0034] Fig. 5 eine Unteransicht des erfindungsgemäßen Lagerungskörpers gemäß Fig.2 4/19 österreichisches Patentamt AT10 913U1 2009-12-15 [0035] Fig.6 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Lagerungskörpers gemäß Fig.2 [0036] Fig.7 einen Lagerungskörper mit einem verhältnismäßig großen Arbeitsvolumen, wobei sich ein in einer Kolbenbohrung geführter Kolben in seiner unteren Totpunkt-Stellung befindet, in Draufsicht2 shows a plan view of the bearing body according to the invention according to FIG. 2; [0034] FIG. 5 shows a bottom view of the bearing body according to the invention in accordance with FIG 6 shows a side view of the bearing body according to the invention according to FIG. 2. FIG. 7 shows a bearing body with a relatively large working volume, with a piston guided in a piston bore being in its bottom dead center position, in plan view
[0037] Fig.8 eine Schnittdarstellung des Lagerungskörpers gemäß Fig.7 entlang Linie A-A8 is a sectional view of the bearing body according to Figure 7 along line A-A
[0038] Fig.9 einen Lagerungskörper mit einem verhältnismäßig kleinen Arbeitsvolumen, wobei sich ein in einer Kolbenbohrung geführter Kolben in seiner unteren Totpunkt-Stellung befindet, in DraufsichtA bearing body with a relatively small working volume, with a guided in a piston bore piston is in its bottom dead center position, in plan view
[0039] Fig.10 eine Schnittdarstellung des Lagerungskörpers gemäß Fig.9 entlang Linie A-A10 shows a sectional view of the bearing body according to FIG. 9 along line A-A
[0040] Fig.11 ein Detail „A" aus Fig.10 [0041] In Fig.1 ist ein erfindungsgemäßer Kältemittelverdichter mit einem hermetisch abgedichteten Verdichtergehäuse 14 dargestellt. Innerhalb des Verdichtergehäuses 14 ist ein mittels einer gefederten Lagereinrichtung 27 im Bodenbereich des Verdichtergehäuses 14 gelagerter E-Motor 13 angeordnet.Fig. 11 shows a detail "A " FIG. 1 shows a refrigerant compressor according to the invention with a hermetically sealed compressor housing 14. Within the compressor housing 14, a mounted by means of a sprung bearing means 27 in the bottom region of the compressor housing 14 electric motor 13 is arranged.
[0042] Auf den E-Motor 13 ist ein brückenförmiger Lagerungskörper 2 aufgesetzt, welcher am Stator 13a des E-Motors 13 mittels Schraubelementen 29 befestigt ist. Der in Fig.2 in Einzelansicht dargestellte Lagerungskörper 2 überspannt den oberen Teil einer Motorwicklung 34 des E-Motors 13 (auch als „oberer Wickelkopf' bezeichnet) und weist zwei einander gegenüberliegende Stützfußelemente 31 und 32 auf, welche am Stator 13a auflagern. Jedes der Stützfußelemente 31, 32 besitzt endseitig zwei Auflagesockel 31a, 31b bzw. 32a, 32b, sodass der relativ schmal ausgeführte Lagerungskörper 2 also an insgesamt vier Auflageflächen stabil am Stator 13a auflagert (siehe eine Unteransicht des Lagerungskörpers 2 gemäß Fig.5).On the electric motor 13, a bridge-shaped bearing body 2 is placed, which is attached to the stator 13a of the electric motor 13 by means of screw 29. The bearing body 2 shown in detail in Figure 2 spans the upper part of a motor winding 34 of the electric motor 13 (also referred to as "top winding head") and has two mutually opposite Stützfußelemente 31 and 32, which are supported on the stator 13a. Each of the support legs 31, 32 has two end support bases 31a, 31b and 32a, 32b, so that the relatively narrow running support body 2 so stable on four support surfaces on the stator 13a superimposed (see a bottom view of the support body 2 according to Figure 5).
[0043] Jedes Stützfußelement 31, 32 ist mit einer Gewindebohrung 33 versehen. Der Stator 13a des E-Motors 13 ist mit in Betriebsposition des Kältemittelverdichters 1 im Wesentlichen vertikal verlaufenden Durchgangsbohrungen 30 versehen, durch welche Schraubelemente 29 hindurchführbar und in den Gewindebohrungen 33 des Lagerungskörpers 2 verschraubbar sind. Dem Bodenbereich des Verdichergehäuses 14 zuweisende Schraubenköpfe 29a der Schraubelemente 29 werden in die gefederte Lagereinrichtungen 27 eingesetzt, sodass der E-Motor 13 samt dem auf diesem befestigten Lagerungskörper 2 in einer jeweils gewünschten Betriebsposition gehalten wird.Each Stützfußelement 31, 32 is provided with a threaded bore 33. The stator 13a of the electric motor 13 is provided with through-holes 30 running essentially vertically in the operating position of the refrigerant compressor 1, through which screw elements 29 can be passed and screwed into the threaded bores 33 of the bearing body 2. Screw heads 29a of the screw elements 29 facing the bottom region of the compressor housing 14 are inserted into the sprung bearing devices 27, so that the electric motor 13, together with the bearing body 2 fastened thereto, is held in a respective desired operating position.
[0044] Der Lagerungskörper 2 ist einstückig mit einem Zylindergehäuse 3 ausgeführt, welches zur Aufnahme eines in einer Kolbenbohrung 8 des Zylindergehäuses 3 geführten Kolbens 6 dient, mittels welchem in bekannter Weise ein über Zu- und Ableitungen 35 in das Verdichtergehäuse 14 hinein bzw. wieder aus diesem herausgeführtes Kältemittel verdichtet wird.The bearing body 2 is made in one piece with a cylinder housing 3, which serves to receive a guided in a piston bore 8 of the cylinder housing 3 piston 6, by means of which in a known manner via supply and discharge lines 35 into the compressor housing 14 into or again is compressed from this led out refrigerant.
[0045] In einem zwischen den Stützfußelementen 31, 32 gelegenen Mittenabschnitt 2a des Lagerungskörpers 2 ist eine zur Aufnahme einer Kurbelwelle 5 vorgesehenes Hauptlager 4 in Form eines Gleitlagers ausgebildet. Die Rotationsachse 11 der Kurbelwelle 5 bzw. die Symmetrieachse des buchsenförmigen Hauptlagers verläuft orthogonal zur Zylinderachse 12 (siehe Fig.3).In one located between the Stützfußelementen 31, 32 center portion 2a of the bearing body 2 is provided for receiving a crankshaft 5 main bearing 4 in the form of a sliding bearing. The axis of rotation 11 of the crankshaft 5 and the axis of symmetry of the bush-shaped main bearing is orthogonal to the cylinder axis 12 (see Figure 3).
[0046] Der Schaft 5a der Kurbelwelle 5 ist mit einem Rotor 13b verbunden und wird durch eine entsprechende Stator-Kommutierung in Drehung versetzt, sodass der mittels eines Pleuels 7 an der Kurbelwelle 5 angelenkte Kolben 6 entlang der Zylinderachse 12 oszilliert.The shaft 5a of the crankshaft 5 is connected to a rotor 13b and is rotated by a corresponding stator commutation in rotation, so that the articulated by a connecting rod 7 on the crankshaft 5 piston 6 along the cylinder axis 12 oscillates.
[0047] Das Pleuel 7 weist hierbei einen mit einem ersten Pleuelauge 7a versehenen ersten Endabschnitt und einen mit einem zweiten Pleuelauge 7b versehenen zweiten Endabschnitt, sowie einen die beiden Endabschnitte miteinander verbindenden Schaftabschnitt 7c auf. Das erste Pleuelauge 7a ist an einem Kurbelzapfen 19 einer Exzenterwange 18 der Kurbelwelle 5 angelenkt, während das zweite Pleuelauge 7b mittels eines Kolbenbolzens 23 am Kolben 6 angelenkt ist.The connecting rod 7 in this case has a first end section provided with a first connecting rod eye 7a and a second end section provided with a second connecting rod eye 7b, as well as a shaft section 7c connecting the two end sections with one another. The first connecting rod eye 7a is articulated on a crank pin 19 of an eccentric cheek 18 of the crankshaft 5, while the second connecting rod eye 7b is articulated by means of a piston pin 23 on the piston 6.
[0048] Die Kolbenbohrung 8 des Zylindergehäuses ist in einem ersten Endbereich 8a von einer 5/19 österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15The piston bore 8 of the cylinder housing is in a first end portion 8a of a 5/19 Austrian Patent Office AT10913U1 2009-12-15
Ventilplatte 16 verschlossen, während die Kolbenbohrung 8 in einem der Kurbelwelle 5 zuweisenden zweiten Endbereich 8b offen für die Aufnahme des Kolbens 6 ist bzw. vom Pleuel 7 durchsetzt ist.Valve plate 16 is closed, while the piston bore 8 in one of the crankshaft 5 assigning the second end portion 8b is open for receiving the piston 6 and is penetrated by the connecting rod 7.
[0049] Der Kolben 6 vollzieht innerhalb der Kolbenbohrung 8 einen jeweils definierten Kolbenhub x, wobei als Kolbenhub x jener Weg verstanden wird, um welchen eine der Ventilplatte 16 zugewandte Stirnseite 6a des Kolbens 6 während eines Arbeitshubes, also während einer Bewegung von der unteren Totpunkt-Stellung in die obere Totpunkt-Stellung des Kolbens 6, verschoben wird.The piston 6 completes within the piston bore 8 a respectively defined piston stroke x, which is understood as piston stroke x that path to which one of the valve plate 16 facing end 6a of the piston 6 during a working stroke, ie during movement from the bottom dead center Position in the top dead center position of the piston 6, is moved.
[0050] Die Ventilplatte 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines speziell ausgestalteten Zylinderkopfes 15 am Zylindergehäuse 3 befestigt. Der Zylinderkopf 15 bzw. die Ventilplatte 16 sind schraubenlos am Zylindergehäuse 3 befestigt, wobei der Zylinderkopf 15 mittels eines oder mehrerer klammerförmiger Fixierelemente 17 am Zylindergehäuse 3 festgeklemmt oder mit diesem verrastet ist. Hierbei ist der im Wesentlichen zylindrische Außenmantel des Zylindergehäuses 3 mit einer in den Figuren 2 und 3 ersichtlichen Haltenut 26 versehen, in welche das Fixierelement 17 eingreift.The valve plate 16 is fixed in the present embodiment by means of a specially designed cylinder head 15 on the cylinder housing 3. The cylinder head 15 and the valve plate 16 are screwlessly attached to the cylinder housing 3, wherein the cylinder head 15 is clamped by means of one or more clamp-like fixing elements 17 on the cylinder housing 3 or locked with this. In this case, the substantially cylindrical outer casing of the cylinder housing 3 is provided with a holding groove 26, which can be seen in FIGS. 2 and 3, in which the fixing element 17 engages.
[0051] Eine derartige Zylinderkopf-Anordnung wird serienmäßig vormontiert und soll nicht mehr verändert werden, insbesondere soll der zylinderkopfseitige Bereich des Zylindergehäuses 3 nicht, so wie es üblicherweise zur Arbeitsvolumenmodifizierung des Zylindergehäuses 3 durchgeführt wird, nachträglich abgefräst werden.Such a cylinder head assembly is pre-assembled as standard and should not be changed, in particular, the cylinder head side of the cylinder housing 3 is not, as it is usually carried out for working volume modification of the cylinder housing 3, be milled later.
[0052] Unabhängig von der Wahl der Länge des Pleuels 7 und der in Oszillationsrichtung des Kolbens 6 gemessenen Länge des Kolbens 6, also unabhängig davon, wie tief der Kolben 6 während seiner Arbeitshübe in die Kolbenbohrung 8 eintaucht, soll die Reibung des Kolbens 6 im Zylindergehäuse 3 möglichst reduziert werden. Eine solche Optimierung des Reibungsverhaltens des Kolbens 6 wird dadurch erzielt, indem die Kolbenlauffläche 9 - das ist jene von der Kolbenbohrung 8 ausgebildete Fläche, an welcher der Kolben 6 das Zylindergehäuse 3 kontaktiert bzw. unter geringem Spiel abstreicht - möglichst klein gehalten wird, sodass der Kolben 6 in seiner in den Figuren 7 und 8 gezeigten unteren Totpunkt-Stellung abschnittsweise aus der Kolbenbohrung 8 bzw. aus der Kolbenlauffläche 9 hinaussteht. In Fig.8 ist in rein beispielhafter Weise ein in seiner unteren Totpunkt-Stellung befindlicher Kolben 6 gezeigt, dessen Mantelfläche lediglich zu etwa drei Viertel von der Zylinderbohrung 8 bzw. der Kolbenlauffläche 9 umgeben ist, während etwa ein Viertel der Kolbenmantelfläche aus der Zylinderbohrung 8 hinaussteht, also nicht vom Zylindergehäuse 3 geführt ist.Regardless of the choice of the length of the connecting rod 7 and measured in the direction of oscillation of the piston 6 length of the piston 6, that is, regardless of how deep the piston 6 dips during its strokes in the piston bore 8, the friction of the piston 6 in Cylinder housing 3 are reduced as possible. Such an optimization of the friction behavior of the piston 6 is achieved by the piston running surface 9 - that is those of the piston bore 8 formed surface on which the piston 6 contacts the cylinder housing 3 or scrapes with little play - is kept as small as possible, so that the Piston 6 in its bottom dead center position shown in Figures 7 and 8 sections of the piston bore 8 and from the piston running surface 9 protrudes. 8, a piston 6 located in its bottom dead center position is shown in a purely exemplary manner, the lateral surface of which is surrounded by only about three quarters of the cylinder bore 8 and the piston running surface 9, while about a quarter of the piston skirt surface of the cylinder bore. 8 protrudes, so is not guided by the cylinder housing 3.
[0053] Es bestehen mehrere konstruktive Möglichkeiten, um das von der (in Fig.8 nicht eingezeichneten) Ventilplatte 16 und der Stirnseite 6a des Kolbens 6 begrenzte, innerhalb des Zylindergehäuses 3 vorgesehene Arbeitsvolumen zu verändern. Das Arbeitsvolumen kann in Abhängigkeit der Charakteristika eines jeweiligen Kältemittelverdichter-Bautyps mittels einer Variation der Position des Kolbens 6 bzw. der Position der Kolbenlauffläche 9 in der Kolbenbohrung 8 bestimmt werden.There are several design options to change the (not shown in Figure 8) valve plate 16 and the end face 6a of the piston 6 limited, provided within the cylinder housing 3 working volume. The working volume may be determined depending on the characteristics of each refrigerant compressor type of construction by means of a variation of the position of the piston 6 and the position of the piston running surface 9 in the piston bore 8, respectively.
[0054] Vorzugsweise wird das Arbeitsvolumen bzw. die Position des Kolbens 6 /der Kolbenlauffläche 9 durch eine Variation der Länge des Pleuels 7 bzw. des Pleuelschafts 7c verändert.Preferably, the working volume or the position of the piston 6 / the piston tread 9 is changed by a variation of the length of the connecting rod 7 and the connecting rod shaft 7c.
[0055] Eine Veränderung des Arbeitsvolumens bzw. der Position des Kolbens 6 /der Kolbenlauffläche 9 der in Fig.8 gezeigten Kolben-Zylinder-Anordnung 28 könnte auch dadurch erfolgen, indem die Geometrie der Kurbelwelle 5 geändert wird, z.B. indem die Exzentrizität des Kurbelzapfens 19 bzw. der Abstand der Achse 20 des an der Exzenterwange 18 angeordneten Kurbelzapfens 19 zur Rotationsachse 11 der Kurbelwelle 6 vergrößert oder verringert wird. In solchem Falle würde sich auch Länge des Kolbenhubs x verändern.A change in the working volume or the position of the piston 6 / the piston tread 9 of the piston-cylinder assembly 28 shown in Figure 8 could also be done by changing the geometry of the crankshaft 5, e.g. by the eccentricity of the crank pin 19 and the distance between the axis 20 of the arranged on the eccentric cheek 18 crankpin 19 to the axis of rotation 11 of the crankshaft 6 is increased or decreased. In such a case, the length of the piston stroke x would also change.
[0056] Ebenso könnte eine Veränderung des Arbeitsvolumens bzw. der Position des Kolbens 6 /der Kolbenlauffläche 9 durch eine Modifikation der Kolbengeometrie bzw. durch eine Veränderung der (parallel zur Zylinderachse 12 gemessenen) Kolbenlänge erfolgen.Likewise, a change in the working volume or the position of the piston 6 / the piston tread 9 by a modification of the piston geometry or by a change in the (parallel to the cylinder axis 12 measured) piston length could be done.
[0057] Unabhängig davon, durch welche konkrete Bauteilmodifikation eine Veränderung des Arbeitsvolumens vorgenommen wird, verlagert sich auch die Kolbenlauffläche 9 der Zylinder- 6/19 österreichisches Patentamt AT10 913U1 2009-12-15 bohrung 8 bzw. diese wird analog zur Veränderung des Arbeitsvolumens verkürzt oder verlängert.Regardless of which concrete component modification, a change in the working volume is made, also displaced the piston tread 9 of the cylinder bore 8 or this is shortened analogous to the change in the working volume or extended.
[0058] Rein beispielhaft ist in Fig.8 eine Kolben-Zylinder-Anordnung 28 mit einer relativ großen, entlang der Zylinderachse 12 gemessenen Längserstreckung z des Arbeitsvolumens dargestellt, während in Fig.10 eine Kolben-Zylinder-Anordnung 28 mit einer relativ kleinen, entlang der Zylinderachse 12 gemessenen Arbeitsvolumen-Längserstreckung z dargestellt ist.8 shows a piston-cylinder arrangement 28 with a relatively large longitudinal extent z of the working volume measured along the cylinder axis 12, while in FIG. 10 a piston-cylinder arrangement 28 with a relatively small, along the cylinder axis 12 measured working volume longitudinal extent z is shown.
[0059] Würde z.B. die Längserstreckung z des Arbeitsvolumens der in Fig.8 gezeigten Kolben-Zylinder-Anordnung 28 dadurch verändert werden, dass ein längeres Pleuel 7 zum Einsatz käme und auch an der Kurbelwelle 5 der Abstand der Achse 20 des an der Exzenterwange 18 angeordneten Kurbelzapfens 19 zur Rotationsachse 11 der Kurbelwelle 6 angepasst, so hätte dies zur Folge, dass der Kolben 6 auch während seiner unteren Totpunkt-Stellung tiefer in die Kolbenbohrung 8 eintauchen würde und hierbei die gesamte Mantelfläche des Kolbens 6 von der Kolbenbohrung 8 umgeben wäre.Would e.g. the longitudinal extent z of the working volume of the piston-cylinder arrangement 28 shown in FIG. 8 is changed by using a longer connecting rod 7 and also on the crankshaft 5 the distance of the axis 20 of the crank journal 19 arranged on the eccentric beam 18 to the axis of rotation 11 adapted to the crankshaft 6, this would mean that the piston 6 would dive deeper into the piston bore 8 even during its bottom dead center position and in this case the entire circumferential surface of the piston 6 would be surrounded by the piston bore 8.
[0060] Es versteht sich, dass eine Modifikation bzw. Erweiterung des innerhalb des Zylindergehäuses 3 vorgesehenen Arbeitsvolumens nach wie vor auch durch ein entspechendes Variieren des Kolbenbohrungsdurchmessers 8' bzw. durch ein Aufbohren der Kolbenbohrung 8 erfolgen kann.It is understood that a modification or extension of the provided within the cylinder housing 3 working volume can still be done by a entspechendes varying the piston bore diameter 8 'or by drilling the piston bore 8.
[0061] Wie bereits einleitend beschrieben, wäre ein Kontaktieren der gesamten Kolbenmantelfläche vom Zylindergehäuse 3 jedoch in reibungseffizienter Hinsicht nachteilig, da es in der unteren Totpunkt-Stellung des Kolbens 6 ausreichen würde, wenn der Kolben 6 lediglich teilweise in der Kolbenbohrung 8 des Zylindergehäuses 3 versenkt wäre.However, as already described in the introduction, contacting the entire piston skirt surface from the cylinder housing 3 would be disadvantageous in terms of friction efficiency since it would be sufficient in the bottom dead center position of the piston 6 when the piston 6 is only partially in the piston bore 8 of the cylinder housing 3 would be sunk.
[0062] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Kolbenbohrung 8 einen an die Kolbenlauffläche 9 anschließenden, im der Kurbelwelle 5 zuweisenden zweiten Endbereich 8b der Kolbenbohrung 8 angeordneten Freilaufabschnitt 10 aufweist, dessen lichte Öffnungsweite bzw. dessen Durchmesser 10' größer als der Durchmesser 9' der Kolbenlauffläche 9 ist.According to the invention, it is provided that the piston bore 8 has an adjoining the piston running surface 9, in the crankshaft 5 assigning the second end portion 8b of the piston bore 8 arranged freewheeling portion 10, the clear opening width and the diameter 10 'greater than the diameter 9' the piston tread 9 is.
[0063] Der Durchmesser 8' der Kolbenbohrung 8 bzw. der Durchmesser 9' der Kolbenlauffläche 9 wird also im zweiten Endbereich 8b von einem Freilaufabschnitt 10, in welchem das Zylindergehäuse 3 vom Kolben 6 während der in seinem Betriebszustand ausgeführten Kolbenoszillation nicht kontaktiert wird, erweitert (siehe Fig.10 und Fig.11).The diameter 8 'of the piston bore 8 and the diameter 9' of the piston running surface 9 is thus in the second end portion 8b of a freewheeling section 10, in which the cylinder housing 3 is not contacted by the piston 6 during the executed in its operating state Kolbenoszillation expanded (see Fig.10 and Fig.11).
[0064] Der erfindungsgemäße Freilaufabschnitt 10 ist kann z.B. als zur Zylinderachse 12 rotationssymmetrische Ausnehmung im Zylindergehäuse 3 ausgebildet sein (so in Fig.10 bzw. Fig. 11 ersichtlich).The freewheeling section 10 according to the invention may be e.g. as to the cylinder axis 12 rotationally symmetrical recess in the cylinder housing 3 may be formed (as shown in Fig.10 or Fig. 11).
[0065] Anstelle einer konzentrischen Anordnung des Freilaufabschnitts 10 zur Kolbenbohrung 8 kann auch eine beliebige andere Anordnung und geometrische Ausgestaltung des Freilaufabschnitts 10 vorgenommen werden. Der Freilaufabschnitt 10 kann auch als Fase an der der Kolbenbohrung 8 entsprechenden Innenseite des Zylindergehäuses 3 ausgeführt sein.Instead of a concentric arrangement of the freewheeling section 10 to the piston bore 8, any other arrangement and geometric configuration of the freewheeling section 10 can be made. The freewheeling section 10 may also be designed as a chamfer on the inside of the cylinder housing 3 corresponding to the piston bore 8.
[0066] Jedenfalls weist die Kolbenbohrung 8 im der Kurbelwelle 5 zuweisenden zweiten Endbereich 8b einen erweiterten Abschnitt auf, dessen lichte Querschnittsweite 10' größer ist als der Kolbenbohrungsdurchmesser 8' im Bereich der Kolbenlauffläche 9 bzw. als der Kolbenlaufflächendurchmesser 9'.In any case, the piston bore 8 in the crankshaft 5 assigning the second end portion 8b on an extended portion whose clear cross-sectional width 10 'is greater than the piston bore diameter 8' in the region of the piston tread 9 and the piston tread diameter 9 '.
[0067] Der Freilaufabschnitt 10 ist vorzugsweise so im Zylindergehäuse 3 angeordnet, dass die Kolbenlauffläche 9 eine minimale (in Richtung der Kolbenoszillation bzw. parallel zur Zylinderachse 12 gemessene) Führungslänge aufweist. Im Falle einer solchen minimalen Führungslänge ist der Kolben 6 in seiner unteren Totpunkt-Stellung lediglich so weit im der Kolbenlauffläche 9 entsprechenden Bereich der Kolbenbohrung 8 versenkt, dass ein Herausfallen des Kolbens 6 aus der Kolbenbohrung 8 verhindert und eine ausreichende Dichtwirkung des Kolbens 6 gegenüber der Kolbenlauffläche 9 gegeben ist, also eine zuverlässige Abdichtung des von der Stirnseite 6a des Kolbens 6 und der Ventilplatte 16 eingegrenzten Zylinderraumes gewährleistet ist. Ein Herausfallen des Kolbens 6 aus der Kolbenbohrung 8 ist verhindert, solange der Kolben 6 in seiner unteren Totpunkt-Stellung maximal mit seiner halben axialen Länge über die Kolben- 7/19 österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15 lauffläche 9 hinausragt.The freewheeling section 10 is preferably arranged in the cylinder housing 3 in such a way that the piston running surface 9 has a minimum guide length (measured in the direction of the piston oscillation or parallel to the cylinder axis 12). In the case of such a minimum guide length of the piston 6 is sunk in its bottom dead center position only so far in the piston running surface 9 corresponding portion of the piston bore 8 that prevents falling out of the piston 6 from the piston bore 8 and a sufficient sealing effect of the piston 6 against the Piston running surface 9 is given, so a reliable sealing of the bounded by the end face 6a of the piston 6 and the valve plate 16 cylinder space is ensured. Falling out of the piston 6 from the piston bore 8 is prevented, as long as the piston 6 protrudes in its bottom dead center position maximum with its half axial length on the piston 7/19 Austrian Patent Office AT10913U1 2009-12-15 tread 9.
[0068] Durch die Vorsehung des erfindungsgemäßen Freilaufabschnitts 10, dessen in Oszillationsrichtung des Kolbens 6 bzw. parallel zur Kolbenlauffläche 9 gemessene Längserstreckung 10" also so gewählt ist, dass die Kolbenlauffläche 9 auf eine minimale Führungslänge reduziert wird, wird die Mantelfläche des Kolbens 6 in dessen unterer Totpunkt-Stellung also wiederum teilweise freigelegt. Bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung 28 gemäß Fig.10, bei welcher der Kolben 6 relativ tief in die Kolbenbohrung 8 eingetaucht ist und sich die Kolbenlauffläche 9 dem zylinderkopfseitigen ersten Endbereich 8a der Kolbenbohrung 8 benachbart ist, ergibt sich also derselbe reibungstechnische Vorteil wie bei einer Anordnung gemäß Fig.8, bei welcher die Kolbenlauffläche 9 den zweiten Endbereich 8b der Kolbenbohrung 8 überlagert und der Kolben abschnittsweise aus dem Zylindergehäuse 3 hinausragt.By the provision of the freewheeling section 10 according to the invention, its longitudinal extension 10 " measured in the oscillation direction of the piston 6 or parallel to the piston running surface 9 " So is chosen so that the piston tread 9 is reduced to a minimum guide length, the lateral surface of the piston 6 in its lower dead center position so in turn, partially exposed. In a piston-cylinder arrangement 28 according to FIG. 10, in which the piston 6 is immersed relatively deeply into the piston bore 8 and the piston running surface 9 is adjacent to the cylinder head-side first end region 8a of the piston bore 8, the same frictional advantage as in FIG 8 shows an arrangement according to FIG. 8, in which the piston running surface 9 is superimposed on the second end region 8b of the piston bore 8 and the piston projects in sections out of the cylinder housing 3.
[0069] Der Abstand des der Kurbelwelle 3 zugewandten Beginns der Kolbenlauffläche 9 zur Rotationsachse 11 der Kurbelwelle 3 ist also in Abhängigkeit der Positionierung des erfindungsgemäßen Freilaufabschnitts 10 nicht mehr (so wie beim Stand der Technik) konstant, sondern variabel.The distance of the crankshaft 3 facing the beginning of the piston running surface 9 to the axis of rotation 11 of the crankshaft 3 is therefore no longer constant (depending on the positioning of the freewheel portion 10 of the invention) (as in the prior art), but variable.
[0070] Es ist somit möglich, ein hinsichtlich seiner axialen Längserstreckung überdimensioniertes Zylindergehäuse 3 bzw. einen ein solches Zylindergehäuse 3 aufweisenden Standard-Lagerungskörper 2 für mehrere, sich durch ein unterschiedliches Arbeitsvolumen ihrer Kolben-Zylinder- Anordnungen 28 voneinander unterscheidende Kältemittelverdichter-Bautypen bereitzustellen. Die Zylindergehäuse 3 bzw. Lagerungskörper 2 können in weiterer Folge jeweils so adaptiert werden, dass die Mantelfläche des Kolbens 6 in dessen unterer Totpunkt-Stellung mittels des Freilaufabschnitts teilweise freigelegt ist bzw. dass die die Kolbenlauffläche 9 auf die minimale Führungslänge reduziert ist.It is thus possible to provide a cylinder housing 3 oversized with regard to its axial longitudinal extent or a standard bearing body 2 having such a cylinder housing 3 for a plurality of refrigerant compressor types which differ from one another by a different working volume of their piston-cylinder arrangements 28. The cylinder housing 3 or mounting body 2 can be subsequently adapted in each case so that the lateral surface of the piston 6 is partially exposed in the lower dead center position by means of the freewheeling section or that the piston tread 9 is reduced to the minimum guide length.
[0071] Es sei angemerkt, dass auf die Darstellung des im ersten Endbereich 8a der Kolbenbohrung 8 angeordneten Zylinderkopfes 15 und der Ventilplatte 16 verzichtet wurde.It should be noted that the illustration of the arranged in the first end portion 8a of the piston bore 8 cylinder head 15 and the valve plate 16 has been omitted.
[0072] Die Herstellung des Freilaufabschnitts 10 bzw. die Erweiterung der Kolbenbohrung 8 kann durch geeignete spanabhebende Bearbeitungsverfahren wie etwa Bohren, Drehen oder Fräsen erfolgen. Vorzugsweise wird der Freilaufabschnitt 10 durch ein einfaches Aufbohren der Kolbenbohrung 8 auf einen vergrößerten Durchmesser hergestellt.The preparation of the freewheeling section 10 or the extension of the piston bore 8 can be done by suitable machining methods such as drilling, turning or milling. Preferably, the freewheeling section 10 is made by simply boring the piston bore 8 to an enlarged diameter.
[0073] Die lichte Querschnittsbreite 10' des Freilaufabschnitts 10 ist hierbei um mehr als 2/100 mm, vorzugsweise um mehr als 1/10 mm größer als der Kolbenbohrungsdurchmesser 8'. Eine einfache Montage des Kolbens 6 im Zylindergehäuse 3 von Seiten des kurbelwellenseitigen zweiten Endbereichs 8b der Kolbenbohrung 8 wird ermöglicht, indem die lichte Querschnittsbreite 10' des Freilaufabschnitts 10 ist um vorzugsweise mehr als 1 mm größer ist als der Kolbenbohrungsdurchmesser 8'.The clear cross-sectional width 10 'of the freewheeling section 10 is in this case by more than 2/100 mm, preferably by more than 1/10 mm larger than the piston bore diameter 8'. A simple assembly of the piston 6 in the cylinder housing 3 from the crankshaft side second end portion 8b of the piston bore 8 is made possible by the clear cross-sectional width 10 'of the freewheeling portion 10 is preferably greater than 1 mm larger than the piston bore diameter 8'.
[0074] Weiters wird die Montage des Kolbens 6 vom zweiten Kolbenbohrungs-Endbereich 8b in das Zylindergehäuse 3 durch die Ausgestaltung eines entsprechenden Übergangs zwischen dem Freilaufabschnitt 10 und der Kolbenlauffläche 9 des Zylindergehäuses 3 begünstigt. Ein derartiger Übergang ist vorzugsweise mittels einer (in einer Detaildarstellung gemäß Fig. 11 strichliert eingezeichneten) Fase 38 oder einem Radius 39 ausgeführt. Die Fase 38 bzw. der Radius 39 verlaufen vorzugsweise konzentrisch zur Zylinderachse 12.Furthermore, the assembly of the piston 6 from the second piston bore end portion 8b in the cylinder housing 3 is favored by the design of a corresponding transition between the freewheeling portion 10 and the piston running surface 9 of the cylinder housing 3. Such a transition is preferably carried out by means of a chamfer 38 (shown in dashed lines in a detailed illustration according to FIG. 11) or a radius 39. The chamfer 38 or the radius 39 preferably extend concentrically with the cylinder axis 12.
[0075] Es sei angemerkt, dass das Zylindergehäuse 3 auch mehrteilig ausgeführt sein kann, um fertigungsökonomische Vorteile zu erzielen. So können etwa zur Aufnahme des Kolbes 6 vorgesehene Einsatzelemente vorgesehen sein, welche in entsprechende (der Zylinderachse 12 folgende) Ausnehmungen im Zylindergehäuse 3 eingesetzt, vorzugsweise eingepresst oder aber auch durch anderweitige Befestigungstechnik fixiert sind. Bei derartigen Einsatzelementen kann es sich etwa um zylindrische Buchsen handeln, deren axiale Länge so bemessen ist, dass sämtliche vorangehend beschriebenen und in den Figuren 1-11 dargestellten erfindungsgemäßen Konfigurationen der Kolben-Zylinder-Anordnung 28 realisiert werden können. Derartige Einsatzelemente weisen eine (in Montageposition im Zylindergehäuse 3 entlang der Zylinderachse 12 verlaufende) Bohrung auf, durch welche die Kolbenlauffläche 9 ausgebildet wird. Das 8/19 österreichisches Patentamt AT10 913U1 2009-12-15It should be noted that the cylinder housing 3 may also be designed in several parts in order to achieve manufacturing economic advantages. For instance, insert elements provided for receiving the piston 6 can be provided, which are inserted into corresponding (the cylinder axis 12 following) recesses in the cylinder housing 3, preferably pressed or else fixed by other fastening technology. Such insert elements may be, for example, cylindrical bushes whose axial length is dimensioned so that all the above-described configurations of the piston-cylinder arrangement 28 described above and shown in FIGS. 1-11 can be realized. Such insert elements have a (in the mounting position in the cylinder housing 3 along the cylinder axis 12 extending) bore through which the piston tread 9 is formed. The 8/19 Austrian Patent Office AT10 913U1 2009-12-15
Einsatzelement kann entweder nur die die Kolbenlauffläche 9 ausbilden oder auch den Freilaufabschnitt 10, kann also einen korrespondierenden Übergang bzw. Stufensprung aufweisen.Insert element can either form only the piston running surface 9 or the free-wheeling section 10, so may have a corresponding transition or increment.
[0076] Eine besonders vorteilhafte Montage des bereits erwähnten, den Kolben 6 am Pleuel 7 anlenkenden Kolbenbolzens 23 in einer korrespondierenden Kolbenbolzenbohrung 22 des Kolbens 6 wird dadurch erzielt, indem der Kolbenbolzen 23 in einer Position in die Kolbenbolzenbohrung 22 eingeführt wird, in welcher der Kolben 6 gegenüber seiner unteren Totpunkt-Stellung in Richtung des Zylinderkopfes 15 verschoben wurde (siehe Fig.1).A particularly advantageous assembly of the already mentioned, the piston 6 at the connecting rod 7 articulated piston pin 23 in a corresponding piston pin bore 22 of the piston 6 is achieved by the piston pin 23 is inserted in a position in the piston pin bore 22, in which the piston 6 has been moved relative to its bottom dead center position in the direction of the cylinder head 15 (see Fig.1).
[0077] Das Zylindergehäuse 3 weist hierbei eine im Wesentlichen normal zur Zylinderachse 12 verlaufende, am besten in Fig.3 ersichtliche erste Montageöffnung 24 auf, wobei die Mittelachse 25 dieser ersten Montageöffnung 24 um ein Abstandsmaß y (eingezeichnet in Fig. 1) in Richtung des ersten Endbereichs 8a der Kolbenbohrung 8 versetzt zur Kolbenbolzenachse 21 des in seiner unteren Totpunkt-Stellung befindlichen Kolbens 6 angeordnet ist.The cylinder housing 3 in this case has a substantially normal to the cylinder axis 12 extending, best shown in Figure 3 apparent first mounting hole 24, wherein the central axis 25 of this first mounting hole 24 by a distance y (shown in Fig. 1) in the direction the first end portion 8a of the piston bore 8 is arranged offset to the piston pin axis 21 of the piston 6 located in its bottom dead center position.
[0078] In diese erste Montageöffnung 24 kann ein nicht dargestelltes Gegenhaltewerkzeug eingeführt werden, welches bis zu einer jeweils gewünschten Tiefe bzw. Endstellung in die Kolbenbolzenbohrung 22 eindringt und in dieser Endstellung einen Anschlag für den von einer gegenüberliegenden Seite des Zylindergehäuses 3 in die Kolbenbolzenbohrung 22 und in das zweite Pleuelauge 7b des Pleuels 7 eingeführten Kolbenbolzen 23 bietet. Das Pleuel 7 bzw. dessen zweites Pleuelauge 7b ist hierbei in einer innerhalb des Kolbens 6 vorgesehenen Pleuelaufnahme 36 versenkt.In this first mounting hole 24, a counter-holding tool, not shown, are introduced, which penetrates to a respective desired depth or end position in the piston pin bore 22 and in this end position a stop for the from an opposite side of the cylinder housing 3 in the piston pin bore 22nd and in the second connecting rod eye 7b of the connecting rod 7 introduced piston pin 23 offers. The connecting rod 7 or its second connecting rod eye 7b is sunk in a connecting rod 36 provided inside the piston 6.
[0079] Indem das in die erste Montageöffnung 24 bzw. in die Kolbenbolzenbohrung eingeführte Gegenhaltewerkzeug den Kolben 6 in einer Position innerhalb des Zylindergehäuses 3 fixiert, in welcher die Kolbenbolzenachse 21 mit der Achse 25 der erste Montageöffnung 24 fluchtet, kann von Seiten einer der ersten Montageöffnung 24 gegenüberliegenden zweiten Montageöffnung 37 im Zylindergehäuse 3 der Kolbenbolzen 23 in seine Betriebsposition gemäß Fig.3 gebracht bzw. eingepresst werden. Der vom Gegenhaltewerkzeug ausgebildete Anschlag ist weiters dazu erforderlich, um den Kolbenbolzen 23 mit einem (optional vorgesehenen, nicht dargestellten) Fixierstift in seiner Betriebsposition zu fixieren.By the counter-holding tool inserted in the first mounting hole 24 or in the piston pin bore fixed the piston 6 in a position within the cylinder housing 3, in which the piston pin axis 21 is aligned with the axis 25 of the first mounting hole 24, from one of the first Mounting opening 24 opposite the second mounting hole 37 in the cylinder housing 3 of the piston pin 23 are brought or pressed into its operating position according to Figure 3. The stop formed by the counter-holding tool is further required to fix the piston pin 23 with a (optionally provided, not shown) fixing pin in its operating position.
[0080] Bei der zweiten Montageöffnung 37 kann es sich um eine orthogonal zur Zylinderachse 12 verlaufende Durchgangsbohrung im Zylindergehäuse 3 handeln oder auch um eine beliebige andere Öffnung. Es sei angemerkt, dass auch die erste Montageöffnung 24 dazu dienen kann, um den Kolbenbolzen 23 in die Kolbenbolzenbohrung 22 einzuführen.The second mounting opening 37 may be a through bore extending orthogonally to the cylinder axis 12 in the cylinder housing 3 or else at any other opening. It should be noted that also the first mounting hole 24 may serve to insert the piston pin 23 into the piston pin bore 22.
[0081] Durch eine erfindungsgemäße Montage des Kolbenbolzens 23 in einem oberhalb seiner unteren Totpunkt-Stellung befindlichen Kolben 6 wird ein großer Gestaltungsspielraum zur konstruktiven Ausgestaltung der Kolben-Zylinder-Anordnung 28 bzw. zur Anordnung des erfindungsgemäßen Freilaufabschnitts 10 und der Kolbenlauffläche 9 innerhalb des Zylindergehäuses 3 ermöglicht.By an inventive assembly of the piston pin 23 in a piston located above its bottom dead center position 6 is a great deal of design freedom for the structural design of the piston-cylinder assembly 28 and the arrangement of the freewheeling portion 10 and the piston running surface 9 within the cylinder housing 3 allows.
BEZUGSZEICHENLISTE 1 Kältemittelverdichter 2 Lagerungskörper 3 Zylindergehäuse 4 Hauptlager für Kurbelwelle 5 Kurbelwelle 6 Kolben 6a Stirnseite des Kolbens 6' Kolbenlänge 9/19 österreichisches Patentamt AT10913U1 2009-12-15 7 Pleuel 7a erstes Pleuelauge 7b zweites Pleuelauge 7c Schaftabschnitt des Pleuels 8 Kolbenbohrung 8a erster Endbereich der Kolbenbohrung 8b zweiter Endbereich der Kolbenbohrung 8' Durchmesser der Kolbenbohrung 9 Kolbenlauffläche 9' Durchmesser der Kolbenlauffläche 10 Freilaufabschnitt 10' lichte Öffnungsweite des Freilaufabschnitts 10" Längserstreckung des Freilaufabschnitts 11 Kurbelwellenachse 12 Zylinderachse 13 E-Motor 13a Stator 13b Rotor 14 Verdichtergehäuse 15 Zylinderkopf 16 Ventilplatte 17 Fixierelemente für Zylinderkopf 18 Exzenterscheibe 19 Kurbelzapfen 20 Achse des Kurbelzapfens 21 Kolbenbolzenachse 22 Kolbenbolzenbohrung 23 Kolbenbolzen 24 erste Montageöffnung 25 Achse der Montageöffnung 26 Halteelement 27 Lagereinrichtung für E-Motor 28 Kolben-Zylinder-Anordnung 10/19REFERENCE LIST 1 refrigerant compressor 2 bearing body 3 cylinder housing 4 main bearing for crankshaft 5 crankshaft 6 piston 6a end face of piston 6 'piston length 9/19 Austrian Patent Office AT10913U1 2009-12-15 7 connecting rod 7a first connecting rod eye 7b second connecting rod eye 7c shaft portion of the connecting rod 8 piston bore 8a first end portion the piston bore 8b second end portion of the piston bore 8 'diameter of the piston bore 9 piston tread 9' diameter of the piston tread 10 freewheeling portion 10 'clear opening width of the freewheeling portion 10 " Longitudinal extension of freewheeling section 11 Crankshaft axis 12 Cylinder axis 13 E-motor 13a Stator 13b Rotor 14 Compressor housing 15 Cylinder head 16 Valve plate 17 Cylinder head fixing elements 18 Eccentric disk 19 Crankpin 20 Axis of crankpin 21 Piston pin axis 22 Piston pin bore 23 Piston pin 24 First mounting opening 25 Axis of mounting opening 26 Holding element 27 Bearing device for electric motor 28 piston-cylinder arrangement 10/19
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