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Dokumentenidentifikation DE102005008390B3 11.05.2006
Titel Hermetisch gekapselter Kolbenverdichter, insbesondere Kältemittelverdichter
Anmelder Danfoss Compressors GmbH, 24939 Flensburg, DE
Erfinder Petersen, Christian, 25856 Hattstedt, DE;
Iversen, Frank Holm, Padborg, DK;
Lassen, Heinz Otto, 24944 Flensburg, DE;
Nommensen, Marten, 24943 Flensburg, DE
Vertreter Patentanwälte Knoblauch und Knoblauch, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 24.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005008390
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.05.2006
IPC-Hauptklasse F04B 49/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04B 39/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F25B 31/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein hermetisch gekapselter Kolbenverdichter, insbesondere ein Kältemittelverdichter, angegeben mit einer Motor-Verdichter-Einheit (1), die einen Verdichter (12) und einen den Verdichter (12) antreibenden Motor (2) aufweist, einer die Motor-Verdichter-Einheit (1) umschließenden Kapsel und einer Sicherungseinrichtung.
Man möchte eine weitere Transportsicherung für Kolbenverdichter angeben.
Hierzu ist vorgesehen, daß die Sicherheitseinrichtung mindestens ein mit der Motor-Verdichter-Einheit (1) verbundenes längliches Federelement (14) aufweist, das in mindestens einem Anschlagabschnitt (18) einen vorbestimmten Abstand zur Innenwand der Kapsel (20, 25) aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen hermetisch gekapselten Kolbenverdichter, insbesondere einen Kältemittelverdichter, mit einer Motor-Verdichter-Einheit, die einen Verdichter und einen den Verdichter antreibenden Motor aufweist, einer die Motor-Verdichter-Einheit umschließenden Kapsel und einer Sicherungseinrichtung, die mindestens ein mit der Motor-Verdichter-Einheit verbundenes längliches Federelement aufweist, das in mindestens einem Anschlagabschnitt einen vorbestimmten Abstand zur Innenwand der Kapsel aufweist.

Bei derartigen Kolbenverdichtern ist die Motor-Verdichter-Einheit in der Regel über Federn an der Kapsel abgestützt. Die Federn dienen dazu, Vibrationen, die beim Betrieb der Motor-Verdichter-Einheit entstehen, von der Kapsel zu entkoppeln und damit zu verhindern, daß störende Geräusche an die Umgebung außerhalb der Kapsel abgegeben werden.

Eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist aus DE 1 870 898 U1 bekannt. In dieser Schrift ist ein Kolbenverdichter mit einer Sicherungseinrichtung offenbart, die ein längliches Federelement aufweist, wobei die Anlage des Federelements einen vorbestimmten Abstand zur Innenwand der Kapsel aufweist. Das Federelement besteht aus einer Schraubenfeder, an der die Motor-Verdichter-Einheit hängend befestigt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder wird durch entsprechende Haltewinkel geführt, wobei als Anschlag eine Schraubenmutter auf die Feder geschraubt wird. Das Gehäuse weist in Verlängerung der Feder Einbuchtungen auf, so daß zwischen der Stirnseite der Feder und dem Gehäuse ein definierter Abstand vorliegt. Bei Stößen, beispielsweise durch unsachgemäßen Transport, verschieben sich die Schraubenfedern, bis sie mit der Stirnseite am Gehäuse anliegen. Die restliche Energie wird dann durch Komprimieren der Feder abgebaut.

Eine weitere Ausbildung von Kolbenverdichtern ist beispielsweise aus US 3 182 902 oder US 3 385 542 bekannt. Beide Schriften zeigen mehrere über den Umfang der Kapsel verteilte Schraubenfedern, in denen die Motor-Verdichter-Einheit aufgehängt ist.

Die Federn bewirken zwar eine schwingungsmäßige Entkopplung zwischen der Motor-Verdichter-Einheit und der Kapsel. Sie ermöglichen jedoch auch eine gewisse Beweglichkeit der Motor-Verdichter-Einheit innerhalb der Kapsel. Dies kann beim Transport des Kolbenverdichters zu Problemen führen. Ein derartiger Transport ist beispielsweise auf dem Weg zwischen dem Hersteller eines Kolbenverdichters und einem Kühlmöbel-Hersteller, der den Kolbenverdichter verwendet, oder zwischen dem Kühlmöbel-Hersteller und einem Verbraucher praktisch nicht zu vermeiden. Wenn bei einem derartigen Transport größere Beschleunigungskräfte auf den Kolbenverdichter einwirken, beispielsweise durch seitliche Stöße, dann besteht das Risiko, daß die Motor-Verdichter-Einheit an der Kapsel anschlägt. Dies zieht das Risiko von Beschädigungen nach sich. Diese Beschädigungen können sowohl an der Motor-Verdichter-Einheit als auch an der Kapsel auftreten.

Es sind daher eine Reihe von Vorschlägen bekannt, wie man derartige Beschädigungen verhindern kann.

So zeigt US 3 385 542 die zusätzliche Verwendung von mechanischen Anschlägen, die beispielsweise durch Bolzen gebildet sind, die eine vertikale Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit gegenüber der Kapsel und/oder eine seitliche Bewegung verhindern sollen.

Aus DE 1 124 181 A1 ist ein Motorverdichteraggregat, insbesondere für Kältemaschinen, bekannt, das mit mehreren Federn in einem Gehäuse befestigt ist, deren Wirkrichtungen in zueinander senkrechten Ebenen liegen. Die Motor-Verdichter-Einheit wird durch zwei Schraubenfedern hängend an der Decke gehalten, wodurch diese so vor vertikalen Stößen geschützt wird. An der Unterseite verhindert eine Blattfeder eine Rotation der Motor-Verdichter-Einheit.

US 4 108 581 zeigt vier axiale Aufhängungen in Verbindung mit elastischen Elementen, die eine radiale Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit gegenüber der Kapsel verhindern sollen. Der Begriff "radial" bezieht sich hierbei auf die Achse des Motors.

US 4 174 189 offenbart drei Aufhängungen der Motor-Verdichter-Einheit in der Kapsel, wobei zwei Federn im unteren Teil der Kapsel vorgesehen sind und die Motor-Verdichter-Einheit abstützen. Eine weitere Feder ist im Kapseldeckel angeordnet. Ein an der Innenseite des Dekkels befestigter becherartiger Vorsprung ragt dabei in eine Öffnung einer Motorabdeckung hinein. Der Rand der Öffnung bildet zusammen mit dem becherartigen Vorsprung einen Anschlag für radiale Bewegungen der Motor-Verdichter-Einheit. Eine Scheibe aus einem elastomeren Material umgibt den becherartigen Vorsprung und dient als Anschlag bei axialen Bewegungen.

US 4 549 859 zeigt drei Schraubenfederaufhängungen sowie Anschläge, die verhindern sollen, daß die Motor-Verdichter-Einheit von den Schraubenfederaufhängungen abhebt.

US 4 312 627 zeigt einen Verdichter, dessen Block in der Kapsel durch mehrere elastische Elemente eingespannt ist. Diese elastischen Elemente sorgen gleichzeitig für eine Abdichtung des Kapselinnenvolumens von einer Saugkammer.

Sofern die Motor-Verdichter-Einheit in der Kapsel nicht eingespannt ist, wird eine Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit gegenüber der Kapsel, die ein zulässiges Maß zu überschreiten droht, relativ abrupt gestoppt, wenn die Sicherheitseinrichtung anschlägt. Dies ist bei normalerweise verwendeten relativ stabilen Verdichtern, die einen Verdichterblock aus Gußeisen aufweisen, noch ohne Probleme möglich. Aus Gründen der Material- und Energieeinsparung geht man jedoch zunehmend dazu über, die Motor-Verdichter-Einheiten leichter und damit mechanisch weniger stabil zu bauen. Hier sind die bekannten Sicherungseinrichtungen nicht mehr in vollem Umfang verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Transportsicherung für Kolbenverdichter anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem gekapselten Kolbenverdichter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Federelement an zwei Positionen mit der Motor-Verdichter-Einheit verbunden ist und der Anschlagabschnitt zwischen den beiden Positionen angeordnet ist.

Eine derartige Sicherheitseinrichtung berührt im "Normalzustand" die Kapsel nicht. Dementsprechend besteht auch nicht das Risiko, daß über die Sicherheitseinrichtung Schwingungen von der Motor-Verdichter-Einheit auf die Kapsel übertragen werden können. Wenn nun die Motor-Verdichter-Einheit eine Bewegung ausführt, die den vorbestimmten Abstand überschreitet, dann tritt die Sicherheitseinrichtung in Aktion. Sie unterbricht jedoch die Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit nicht abrupt, sondern bremst diese mit Hilfe des länglichen Federelements ab. Dieses Federelement kommt mit dem Anschlagabschnitt in Kontakt mit der Innenwand der Kapsel und wird bei einer weitergehenden Bewegung verformt. Dadurch, daß das Federelement länglich ausgebildet ist, kann man dafür sorgen, daß ein ausreichender Federweg zur Verfügung steht. Das Abbremsen der Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit erfolgt dann gefedert, wobei man das Federelement durchaus so ausgestalten kann, daß das Abbremsen der Motor-Verdichter-Einheit mit einer progressiven Kennlinie erfolgt. Indem das Federelement an zwei Positionen mit der Motor-Verdichter-Einheit verbunden und der Anschlagabschnitt zwischen den beiden Positionen angeordnet wird, erreicht man eine relativ stabile Aufhängung des Federelements an der Motor-Verdichter-Einheit. Gleichzeitig erlaubt dies eine relativ steife Federcharakteristik, so daß man zwar einen abrupten Stopp der Bewegung zwischen der Motor-Verdichter-Einheit und der Kapsel vermeidet, einen übermäßig großen Abstand zwischen der Motor-Verdichter-Einheit und der Kapsel aber nicht vorsehen muß. Der von dem Federelement verursachte Bremsweg reicht vielmehr aus, um auch bei stärkeren Stößen einen Kontakt zwischen der Motor-Verdichter-Einheit und der Kapsel zu verhindern.

Vorzugsweise liegen die beiden Positionen in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zur Bewegung eines Kolbens des Verdichters liegt. In diesem Fall ist die Motor-Verdichter-Einheit hauptsächlich gegen Stöße gesichert, die quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgen können. In dieser Richtung ist die Motor-Verdichter-Einheit aber am empfindlichsten. Natürlich läßt sich mit dem Federelement aber gleichzeitig auch eine gewisse Sicherungswirkung in Bewegungsrichtung des Kolbens erzielen. Die beiden Positionen müssen nicht im mathematischen Sinn exakt parallel zur Kolbenachse verlaufen.

Vorzugsweise ist die Sicherheitseinrichtung als Drahtbügel ausgebildet. Dies ist eine besonders einfache Ausgestaltung. Ein Drahtbügel läßt sich leicht formen und leicht montieren. Ein aus Federstahl hergestellter Drahtbügel hat, wenn der Federstahl einen entsprechenden Durchmesser hat, eine Federwirkung, die einerseits ausreicht, um die Motor-Verdichter-Einheit gegenüber der Kapsel zuverlässig abzufedern, andererseits aber eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um einen Anschlag der Motor-Verdichter-Einheit an der Kapsel zu verhindern.

Vorzugsweise ist der Drahtbügel mit einem Befestigungsabschnitt durch mindestens eine Bohrung im Statorblechpaket des Motors geführt, deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts übereinstimmt. In diesem Fall bekommt der Drahtbügel eine zweite Aufgabe. Er sichert nämlich die Bleche des Statorblechpakets des Motors gegen eine seitliche Verschiebung. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß der Durchmesser der Bohrung im Statorblechpaket an den Durchmesser des Befestigungsabschnitts des Drahtbügels angepaßt ist. Eine üblicherweise vorgesehene Schweißnaht an den Kanten des Blechpakets kann dadurch entfallen. Dies senkt zum einen die Kosten der Herstellung und zum anderen das Gewicht des Motors.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Befestigungsabschnitt auf der dem Anschlagabschnitt gegenüberliegenden Seite des Stators umgebogen ist. Damit läßt sich zum einen der Drahtbügel auf einfache Weise zuverlässig im Motor der Motor-Verdichter-Einheit befestigen. Zum anderen kann man den Drahtbügel auch verwenden, um den Motor oder die gesamte Motor-Verdichter-Einheit zu handhaben. Der Drahtbügel kann sozusagen als Griff verwendet werden.

Vorzugsweise weist der Drahtbügel auf der dem Anschlagabschnitt zugewandten Seite des Stators einen umgebogenen Halteabschnitt auf. Der Halteabschnitt auf der "Oberseite" kann zusammen mit dem umgebogenen Ende des Befestigungsabschnitts auf der "Unterseite" des Stators den Drahtbügel am Stator fixieren. Gleichzeitig kann man in gewissen Grenzen dafür sorgen, daß der Drahtbügel das Blechpaket etwas zusammendrückt. Durch den umgebogenen Halteabschnitt entsteht ein Reibschluß zwischen dem Drahtbügel und dem Stator des Motors, der bei einer Verformung des Drahtbügels dämpfend wirkt.

In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Drahtbügel mit einem Befestigungsabschnitt in mindestens eine Bohrung im Statorblechpaket des Motors eingesetzt ist, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts ist, wobei der Befestigungsabschnitt mindestens eine Richtungsänderung aufweist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird die Montage vereinfacht. Die den Stator durchdringende Bohrung wird etwas größer ausgeführt als der Durchmesser des Drahts, der den Drahtbügel bildet. Dies erleichtert das Einführen des Drahtbügels. Ein Umbiegen des Drahtbügels an der Unterseite des Statorblechpakets ist nicht mehr erforderlich. Der Drahtbügel braucht auch nicht mehr die gesamte Höhe des Blechpakets zu durchdringen. Vielmehr ist sein Befestigungsabschnitt mindestens einmal etwas umgebogen. Er weist also eine Art Wellenform auf. Damit wird der Drahtbügel nach dem Einschieben in die Bohrung dort positioniert und etwas verspannt.

Vorzugsweise weist der Anschlagabschnitt eine Biegung auf. Eine Biegung verlängert den Drahtbügel, verbessert die federnden Eigenschaften des Drahtbügels und sichert damit den erforderlichen "Bremsweg" bei der Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit gegenüber der Kapsel.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Biegung im wesentlichen parallel zur Achse des Motors gerichtet ist. Damit ist kein zusätzlicher Bauraum erforderlich, um den Drahtbügel unterzubringen. Auch hier ist keine exakte Parallelität im mathematischen Sinn erforderlich.

Besonders bevorzugt ist, daß die Kapsel eine Einbuchtung aufweist, die der Biegung zugeordnet ist. Die Einbuchtung, also sozusagen eine sich in das Innere der Kapsel erstreckende "Delle", greift in die Biegung ein. Im Normalzustand besteht dabei der vorbestimmte Abschnitt zwischen der Einbuchtung und dem Drahtbügel auch im Bereich der Biegung. Das Zusammenwirken der Einbuchtung mit der Biegung erlaubt aber einen federnden Bewegungsabschlag in zwei Richtungen, nämlich einmal nach oben und einmal nach vorne.

Vorzugsweise weist der Drahtbügel zwischen der Biegung und mindestens einer Position einen zur Oberfläche des Stators geneigten Verbindungsabschnitt auf. Ein derartiger Verbindungsabschnitt verbessert die Federeigenschaften, erlaubt aber andererseits eine ausreichende mechanische Stabilität.

Bevorzugterweise sind zwei Drahtbügel vorgesehen, die sich parallel zueinander erstrecken. Dies verbessert die Anschlageigenschaften. Die Sicherheitseinrichtung wird stabiler. "Parallel" heißt hier, daß die Hauptrichtung der Drahtbügel, also ihre Längserstreckung, übereinstimmt. Die Drahtbügel müssen keine ebene Ausgestaltung aufweisen.

Besonders bevorzugt ist, daß die Sicherheitseinrichtung nur mit einem Oberteil der Kapsel zusammenwirkt. Bei Verwendung unterschiedlicher Motorgrößen zur Abdeckung größerer Kälteleistungsbereiche, die dann auch verschiedene Blechpakethöhen aufweisen, kann man gleichartige Sicherheitseinrichtungen verwenden. Beispielsweise kann eine erhöhte axiale Länge des Stators durch ein höheres Kapselunterteil ausgeglichen werden, während die Ausgestaltung der im Bereich der Oberseite des Stators befindlichen Sicherheitseinrichtungen und des Kapseloberteils unverändert bleibt. Die Sicherheitseinrichtung "wächst" also automatisch mit der Statorhöhe nach oben. Alternativ kann die Höhenänderung der Kapsel bei unverändertem Unterteil auch durch eine Verlängerung des Kapseloberteils im Bereich seines offenen Randes erfolgen, während aber die mit der Sicherungseinrichtung in Kontakt kommenden Bereiche des Kapseloberteils unverändert bleiben.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Kapsel im Bereich des Motors Einbuchtungen aufweist. Diese Einbuchtungen beschränken die Beweglichkeit des Motors. Man riskiert hier zwar einen Kontakt zwischen dem Motor und der Kapsel. Durch die Sicherheitseinrichtung werden die dabei auftretenden Stöße aber nur noch geringe Kräfte auf die Motor-Verdichter-Einheit ausüben. Da die Stöße vom Motor, genauer gesagt dessen stabilstem Teil, nämlich dem Statorblechpaket, aufgefangen werden, ist das Risiko einer Beschädigung klein.

Bevorzugterweise ist der kleinste Abstand zwischen dem Motor und den Einbuchtungen größer als der kleinste Abstand zwischen der Kapsel und dem Anschlagabschnitt. Man sorgt also dafür, daß auf jeden Fall zuerst das längliche Federelement mit seinem Anschlagabschnitt in Kontakt mit der Kapsel kommt, bevor der Motor mit seinem Stator an den Einbuchtungen zur Anlage kommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Kolbenverdichters ohne Kapsel,

2 eine Draufsicht auf ein Kapselunterteil mit eingesetztem Statorblechpaket ohne Wicklungen, aber mit Federelementen,

3 einen Schnitt A-A nach 2,

4 einen Schnitt B-B nach 2 und

5 eine Ansicht entsprechend 3 einer abgewandelten Ausführungsform.

1 zeigt eine Motor-Verdichter-Einheit 1 mit einem Motor 2, dessen Stator 3 an seinen axialen Enden durch einen oberen Blechkörper 4 und einen unteren Blechkörper 5 abgedeckt ist. Die Blechkörper 4, 5 sind fest mit dem Stator 3 verbunden, beispielsweise durch nicht näher dargestellte Schraubenbolzen, die auch zum Zusammenspannen des Statorblechpakets dienen, oder durch Schweißen.

Der Stator 3 ruht auf Schraubenfedern 6 in einer Kapsel (in 1 nicht dargestellt). Die Schraubenfedern 6 bewirken eine schwingungsmäßige Entkopplung der Motor-Verdichter-Einheit 1 gegenüber der Kapsel.

Die Motor-Verdichter-Einheit 1 weist eine vertikal stehende Antriebswelle 7 auf, die in an sich bekannter Weise fest mit einem in 1 nicht erkennbaren Rotor des Motors 2 verbunden ist. Die Antriebswelle 7 ist in mindestens einem in den Blechkörpern 4, 5 angeordneten Lager drehbar gelagert.

An ihrem oberen Ende besitzt die Antriebswelle 7 ein Ausgleichsgewicht 8 und einen exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 9, der von einem Pleuelauge 10 einer Pleuelstange 11 umgriffen ist. Ein Verdichter 12 umfaßt einen Zylinder 13, in dem ein nicht näher dargestellter Kolben hin- und herbewegbar ist. Der Kolben ist mit der Pleuelstange 11 verbunden. Der Verdichter 12 weist ferner eine Zylinderkopfanordnung 34 auf, die in an sich bekannter Weise eine Ventilplatte mit Saug- und Druckgasöffnungen und entsprechende Ventile aufweist.

Sämtliche bisher genannten Richtungsangaben beziehen sich auf die Darstellung der 1. Die Motor-Verdichter-Einheit 1 wird aber in der Regel in dieser Ausrichtung betrieben, d.h. mit einer vertikal ausgerichteten Antriebswelle 7 des Motors und einer horizontal verlaufenden Bewegung des Kolbens im Zylinder 13.

Im Betrieb des Verdichters 12 wird die Drehbewegung der Antriebswelle 7 über den Kurbelzapfen 9 und die Pleuelstange 11 in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umgesetzt, wobei ein durch den Zylinder 13, den Kolben und die Ventilplatte begrenzter Verdichtungsraum während eines Saughubs vergrößert und während eines Kompressionshubes verkleinert wird. Die dabei unvermeidlich entstehenden Vibrationen werden durch die Schraubenfedern 6, die hier als Druckfedern ausgebildet sind, von der Kapsel ferngehalten.

Die Schraubenfedern 6 erlauben allerdings auch eine gewisse Beweglichkeit der Motor-Verdichter-Einheit 1. Eine vertikale Bewegung nach unten wird durch die Schraubenfedern 6 und durch nicht dargestellte Halterungen, die diese Federn 6 tragen, nur in einem vorbestimmten Ausmaß erlaubt. Da die Verbindung zwischen dem Stator 3 und den Schraubenfedern 6 in der Regel nicht auf eine Zugkraftübertragung ausgelegt ist, ist eine Bewegung in vertikaler Richtung nach oben praktisch nicht beschränkt. Eine Bewegung in horizontaler Richtung wird durch die Schraubenfedern 6 aber nur in einem außerordentlich geringen Maße behindert. Eine derartige Bewegung wird im Betrieb in den meisten Fällen nicht auftreten. Allerdings ist sie während eines Transports der Motor-Verdichter-Einheit praktisch nicht zuverlässig zu vermeiden.

Um einen schädlichen Zusammenprall zwischen der Motor-Verdichter-Einheit und der umschließenden Kapsel zu vermeiden, weist der Kolbenverdichter eine Sicherheitseinrichtung auf, die im vorliegenden Fall durch zwei gleiche Drahtbügel 14 gebildet sind. Diese beiden Drahtbügel erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens im Zylinder 13. Sie bestehen aus Federstahl und erstrecken sich im wesentlichen oberhalb des Motors 2 und umgeben Bereiche des oberen Blechkörpers 4.

Jeder Drahtbügel 14 weist an seinen beiden Enden einen Befestigungsabschnitt 15 auf, der in einer Durchgangsbohrung 16 durch das Blechpaket des Stators 3 aufgenommen ist. Am unteren Ende ist der Befestigungsabschnitt 15 zu einem Sicherungsabschnitt 17 umgebogen, so daß der Drahtbügel 14 nicht nach oben aus dem Blechpaket des Stators 3 herausgezogen werden kann. Der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 16 stimmt dabei mit dem Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts 15 überein. Kleinere Toleranzen sind natürlich möglich, um eine einfache Montage, d.h. ein einfaches Einführen des Drahtbügels 14 in die Bohrungen 16, zu ermöglichen. Durch die angepaßten Durchmesser dienen die Drahtbügel 14 einer verbesserten Stabilisierung des Blechpakets des Stators 3, indem eine Parallelverschiebung der einzelnen Bleche verhindert wird. Eine üblicherweise vorgesehene Schweißnaht an den Kanten des Blechpakets kann dadurch entfallen. Dies senkt die Kosten.

An der Oberseite des Stators 3 weisen die Drahtbügel 14 einen ebenfalls umgebogenen Halteabschnitt 35 auf. Der Halteabschnitt 35 liegt unter einer gewissen Spannung, d.h. mit einem Reibschluß, am oberen Blechkörper 4 an.

Die beiden Durchgangsbohrungen 16 bilden Positionen, an denen der Drahtbügel 14 mit dem Stator 3 verbunden ist. Diese beiden Bohrungen liegen in einer Ebene, wobei diese Ebene im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens im Zylinder 3 verläuft. Abweichungen von ± 30° sind noch möglich.

Der Drahtbügel 14 weist anschließend an jeden Halteabschnitt 35 zunächst einen Verbindungsabschnitt 36 auf. Die beiden Verbindungsabschnitte 36 sind durch einen Anschlagabschnitt 18 miteinander verbunden. Wie aus 1 und 3 deutlich zu erkennen ist, ist der Anschlagabschnitt 18 durch eine Biegung des Drahtbügels 14 gebildet. Die Funktionsweise des Drahtbügels 14 als Sicherheitseinrichtung wird anhand der folgenden Figuren näher beschrieben.

2 zeigt eine Draufsicht auf den Verdichter bei abgenommenem Kapseloberteil, wobei der Einfachheit halber von der Motor-Verdichter-Einheit 1 nur das Blechpaket des Stators 3 und die Drahtbügel 14 dargestellt sind. Die Wicklungen des Motors 2 sind weggelassen.

Der Stator 3 weist ein Blechpaket mit etwa rechteckigem Querschnitt auf. Er ist mit den Schraubenfedern 6 innerhalb eines Kapselunterteils 20 angeordnet. Da sich die Schraubenfedern 6 unterhalb des Blechpakets 3 befinden, sind sie in 2 nicht sichtbar. Die Ecken 22, 23 des Blechpakets 3 sind abgeschrägt oder abgerundet. Das Kapselunterteil 20 weist auf der in 2 rechts gelegenen Seite zwei nach innen gerichtete Einformungen 21 auf. Bei einer Bewegung des Blechpakets 3 in einer horizontalen Ebene, d.h. in der Zeichenebene der 2, kann die Bewegung des Blechpakets 3 durch einen Anschlag der Ecken 22 des Stators an den Einformungen 21 bzw. der Ecken 23 an der Innenseite 24 des Kapselunterteils 20 begrenzt werden. Ein derartiger Kontakt ist weitgehend unschädlich, weil das Blechpaket 3 durch die eingesteckten Drahtbügel 14 so stabilisiert worden ist, daß es praktisch nicht beschädigt werden kann. Durch die abgeschrägten oder abgerundeten Ecken 22, 23 ist auch eine Beschädigung des Kapselunterteils 20 praktisch ausgeschlossen.

3 zeigt einen Schnitt A-A nach 2. In 3 ist auch ein Kapseloberteil 25 zu erkennen. Das Kapseloberteil 25 ist entlang einer umlaufenden Kante 26 mit dem Kapselunterteil 20 hermetisch dicht verbunden, beispielsweise durch Schweißen oder Löten. Eine im Kapselunterteil 20 ausgebildete Öffnung 27 dient zur Durchführung von elektrischen Leitungen 37. Die Öffnung 27 wird normalerweise durch eine Glasdurchführung verschlossen.

Das Blechpaket des Stators 3 kann in an sich bekannter Weise durch mehrere, nicht dargestellte axiale Schraubenbolzen zusammengespannt werden. Zusammen mit den relativ stramm in den Durchgangsbohrungen 16 sitzenden Befestigungsabschnitten 15 der Drahtbügel 14 werden die einzelnen Bleche sicher zueinander positioniert und festgehalten.

Das Kapseloberteil 25 weist auf jeder Seite eine nach innen gerichtete Einbuchtung 28 auf, deren Form an die Biegung des Anschlagabschnitts 18 angepaßt ist. Im Ruhezustand ergibt sich allerdings, wie dies aus 4 zu erkennen ist, ein kleiner Abstand zwischen dem Anschlagabschnitt 18 und der Einbuchtung 28. Dieser Abstand ist allerdings kleiner als der Abstand zwischen den Ecken 22 und den Einformungen 21 bzw. den Ecken 23 und der Innenwand 24 des Kapselunterteils 20.

Durch die spezielle Ausgestaltung der Drahtbügel 14 und das Zusammenwirken der Biegung 18 mit der Einbuchtung 28 wird nun (bezogen auf die Orientierung der 3) eine Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit 1 nicht nur nach links und rechts gebremst, sondern auch eine Bewegung nach oben. Dabei wird eine Bewegung der Motor-Verdichter-Einheit 1 nicht schlagartig gestoppt, sondern der Drahtbügel 14 nimmt eine Annäherung der Motor-Verdichter-Einheit 1 an die Kapsel 20, 25 federnd auf und bremst dabei die Motor-Verdichter-Einheit gegenüber der Kapsel 20, 25 ab, bevor ein abrupter Aufprall erfolgt. Wenn ein derartiger Aufprall erfolgt, beispielsweise durch das Zusammentreffen der Ecken 22, 23 mit den Einformungen 21 bzw, der Innenwand 24 des Kapselunterteils 20, dann ist ein derartiger Zusammenprall bereits stark gedämpft. Der Abstand des Anschlagabschnitts 18 zur Einbuchtung 28 kann evtl. auch größer sein als der Abstand der Statorecken 22, 23 von den Einformungen 21 bzw. der Innenwand 24 des Kapselunterteils 20. In diesem Fall würde bei starken horizontalen Bewegungen der Stator 3 unter Umständen direkt an der Kapsel anschlagen. Dies ist wegen des massiven Aufbaus des Stators aber durchaus erlaubt. Jegliche Kippbewegung oder vertikale Bewegung nach oben wird dagegen weiterhin sicher von der Sicherungseinrichtung aufgenommen.

4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B nach 2. Hier ist nur eine Hälfte des Verdichters dargestellt. Dementsprechend ist auch nur ein Drahtbügel 14 zu erkennen. Aus der gemeinsamen Betrachtung der 3 und 4 läßt sich erkennen, daß bei stärkeren seitlichen, d.h. horizontalen Bewegungen der Drahtbügel 14 mit seinem Anschlagabschnitt 18 an der Einbuchtung 28 zur Anlage kommt. Das gleiche gilt für Drehbewegungen in der horizontalen Ebene oder Kippbewegungen der Motor-Verdichter-Einheit 1.

In allen Fällen wird die Anschlagsenergie in eine Deformation der nachgiebigen Drahtbügel 14 umgesetzt, so daß die Motor-Verdichter-Einheit 1 selbst geschützt ist.

Wie aus den 3 und 4 deutlich zu erkennen ist, wirken die Drahtbügel 14 praktisch nur mit dem Kapseloberteil 25 zusammen. Dementsprechend kann man für unterschiedlich große Motor-Verdichter-Einheiten 1 das gleiche Sicherungskonzept verwenden, d.h. die gleichen Drahtbügel 14 und das gleiche Kapseloberteil 25. Die Anpassung der Größe der Motor-Verdichter-Einheit 1 erfolgt dann hauptsächlich über eine Vergrößerung des Blechpakets des Stators 3. Je höher dieses wird, desto höher muß auch das Kapselunterteil 20 werden. Das Kapseloberteil 25 kann aber unverändert belassen werden.

5 zeigt in einer Ansicht ähnlich 3 eine abgewandelte Ausführungsform. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorigen Figuren versehen.

Bei der Ausgestaltung nach 5 ist der Innendurchmesser der Bohrung 16 im Statorblechpaket 3 etwas größer als der Außendurchmesser des Drahtbügels 14 im Befestigungsabschnitt 15. Dementsprechend ist es etwas leichter, den Drahtbügel 14 in den Stator einzuführen. Der Drahtbügel 14 wird so weit in den Stator eingesteckt, bis sein Halteabschnitt 35 am Statorblechpaket 3 anliegt.

Der Halteabschnitt 15 ist in dieser Ausführungsform allerdings nicht gestreckt, sondern er ist etwas gebogen, d.h. er weist in der Statorbohrung 16 mindestens eine Richtungsänderung auf. Der Drahtbügel 14 ist also hier auch federartig ausgebildet, so daß er in der Statorbohrung 16 festgespannt wird.

Bei dieser Ausführungsform hat der Drahtbügel 14 zwar keine Stabilisierungsfunktion und in der Regel auch keine Montagehilfsfunktion für das Statorblechpaket mehr. Dies kann auf andere geeignete Weise, beispielsweise Verspannen, erreicht werden.

Dafür wird die Montage des Drahtbügels 14 wesentlich erleichtert. Ein Umbiegen des Drahtbügels 14 an der Unterseite des Statorblechpakets 3 ist ebenfalls nicht mehr vorgesehen. Da der Drahtbügel 14 im eingebauten Zustand in der Regel nicht mehr auf Zug beansprucht wird, reicht diese Ausbildung des Drahtbügels 14 für die gewünschte Anschlag-Sicherungsfunktion aus.


Anspruch[de]
  1. Hermetisch gekapselter Kolbenverdichter, insbesondere Kältemittelverdichter, mit einer Motor-Verdichter-Einheit, die einen Verdichter und einen den Verdichter antreibenden Motor aufweist, einer die Motor-Verdichter-Einheit umschließenden Kapsel und einer Sicherungseinrichtung, die mindestens ein mit der Motor-Verdichter-Einheit verbundenes längliches Federelement aufweist, das in mindestens einem Anschlagabschnitt einen vorbestimmten Abstand zur Innenwand der Kapsel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (14) an zwei Positionen mit der Motor-Verdichter-Einheit (1) verbunden ist und der Anschlagabschnitt (18) zwischen den beiden Positionen angeordnet ist.
  2. Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Positionen in einer Ebene liegen, die im wesentlichen parallel zur Bewegung eines Kolbens des Verdichters liegt.
  3. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung als Drahtbügel ausgebildet ist.
  4. Kolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbügel mit einem Befestigungsabschnitt (15) durch mindestens eine Bohrung (16) im Statorblechpaket des Motors (2) geführt ist, deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts (15) übereinstimmt.
  5. Kolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (15) auf der dem Anschlagabschnitt (18) gegenüberliegenden Seite des Stators (3) umgebogen ist.
  6. Kolbenverdichter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbügel auf der dem Anschlagabschnitt (18) zugewandten Seite des Stators (3) einen umgebogenen Halteabschnitt (35) aufweist.
  7. Kolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbügel (14) mit einem Befestigungsabschnitt (15) in mindestens eine Bohrung (16) im Statorblechpaket (3) des Motors eingesetzt ist, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts (15) ist, wobei der Befestigungsabschnitt (15) mindestens eine Richtungsänderung aufweist.
  8. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagabschnitt (18) eine Biegung aufweist.
  9. Kolbenverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung im wesentlichen parallel zur Achse des Motors (2) gerichtet ist.
  10. Kolbenverdichter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (20, 25) eine Einbuchtung (28) aufweist, die der Biegung zugeordnet ist.
  11. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtbügel zwischen der Biegung und mindestens einer Position einen zur Oberfläche des Stators (3) geneigten Verbindungsabschnitt (36) aufweist.
  12. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Drahtbügel vorgesehen sind, die sich parallel zueinander erstrecken.
  13. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung nur mit einem Oberteil (25) der Kapsel zusammenwirkt.
  14. Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel im Bereich des Motors (2) Einbuchtungen (21) aufweist.
  15. Kolbenverdichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Abstand zwischen dem Motor (2) und den Einbuchtungen (21) größer ist als der kleinste Abstand zwischen der Kapsel (20, 25) und dem Anschlagabschnitt (18).
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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