WO2002008606A1

WO2002008606A1 - Method for producing compressor assemblies

Info

Publication number: WO2002008606A1
Application number: PCT/AT2001/000240
Authority: WO
Inventors: Günther ZIPPL
Original assignee: Verdichter Oe GmbH
Current assignee: Secop Austria GmbH
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2003-01-19
Also published as: AU2001276143A1

Abstract

The invention relates to a method for producing compressor assemblies with different displacement volumes. Each compressor assembly comprises a connecting rod (9), a piston and a cylinder housing (2) which is adapted according to the diameter of the piston. The aim of the invention is to provide a method for producing compressor assemblies of this type that facilitates storage and demand planning as well as simplifying the manufacturing process. To this end, only the cylinder housing (2) is modified in terms of its length (A) for adaptation according to the displacement volume of a compressor.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON VERDICHTERBAUGRUPPEN METHOD FOR PRODUCING COMPRESSOR ASSEMBLIES

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verdichterbaugruppen bzw. auf Verdichterbaugruppen als solche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 4.The present invention relates to a method for producing compressor assemblies or to compressor assemblies as such according to the preamble of claims 1 and 4.

Solche Verdichterbaugruppen bestehend aus einem Pleuel, einem Kolben und einem Zylindergehäuse finden in jedem Verdichter Anwendung.Such compressor assemblies consisting of a connecting rod, a piston and a cylinder housing are used in every compressor.

Um unterschiedliche Leistungen des Verdichters zu erzielen, ist es erforderlich, den Hub und den Hubraum zu variieren. Dazu muß in erster Linie die Exzentrizität der Kurbelwelle verändert werden, wodurch die Länge eines Kolbenhubs gesteuert werden kann. Weiters ist die Anpassung des Hubraums einer Verdichterbaugruppe an den geänderten Kolbenhub erforderlich.In order to achieve different compressor outputs, it is necessary to vary the stroke and the displacement. First of all, the eccentricity of the crankshaft must be changed, whereby the length of a piston stroke can be controlled. It is also necessary to adapt the displacement of a compressor assembly to the changed piston stroke.

Bei Verdichtern nach dem Stand der Technik wird dazu der Kolben in Höhe und Durchmesser und/oder die Pleuellänge verändert. Die Länge des Zylindergehäuses, bzw. der Abstand der Kurbelwellenachse von der Stirnfläche des Zylindergehäuses, bleibt, unabhängig vom Hubraum des Verdichters, stets konstant.In the case of compressors according to the prior art, the piston is changed in height and diameter and / or the connecting rod length. The length of the cylinder housing, or the distance between the crankshaft axis and the end face of the cylinder housing, always remains constant, regardless of the displacement of the compressor.

Dies hat jedoch den Nachteil, dass stets unterschiedliche Kolben und Pleuel gefertigt und auf Lager gehalten werden müssen. Die Lagerdisposition wird dadurch verkompliziert. Die exakte Fertigung von Kolben und Pleuel unterschiedlicher Größe ist zeitaufwendig und beansprucht unnötig Ressourcen. Weiters müssen eine unnötig hohe Anzahl an unterschiedlichen Rohteiltypen stets auf Lager liegen.However, this has the disadvantage that different pistons and connecting rods always have to be manufactured and kept in stock. This complicates warehouse planning. The exact manufacture of pistons and connecting rods of different sizes is time-consuming and takes up unnecessary resources. Furthermore, an unnecessarily large number of different raw part types must always be in stock.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung solcher Verdichterbaugruppen vorzuschlagen, das die obigen Nachteile verhindert und eine einfache Lagerhaltung und Bedarfsplanung ermöglicht. Weiters soll die durch das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche Anzahl an Rohteilen zur Fertigung einer Verdichterbaugruppe erheblich verringert werden.It is therefore the object of the present invention to propose a method for producing such compressor assemblies, which prevents the above disadvantages and enables simple storage and requirements planning. Furthermore, the number of raw parts required to manufacture a compressor assembly required by the method according to the invention is to be considerably reduced.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung Verdichterbaugruppen vorzusehen, die obige Nachteile verhindern und eine Fertigung mit wesentlich weniger Rohteiltypen ermöglichen als dies im Stand der Technik der Fall ist.It is a further object of the present invention to provide compressor assemblies which prevent the above disadvantages and enable production with significantly fewer types of raw parts than is the case in the prior art.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Durch die Fertigung von Verdichterbaugruppen unterschiedlichen Hubraums unter Verwendung von identischenBy manufacturing compressor assemblies of different displacement using identical ones

Kolben und Variation der Zylindergehäuselänge kann diePiston and variation in cylinder housing length can

Anfertigung und Lagerhaltung von unterschiedlichen Kolben zurManufacture and storage of different pistons for

Gänze entfallen. Vielmehr können stets identische Kolben gefertigt werden. Eine aufwendige Lagerhaltung für unterschiedliche Kolbengrößen ist nicht erforderlich. ZurCompletely eliminated. Rather, identical pistons can always be manufactured. Complex storage for different piston sizes is not necessary. to

Anpassung der Verdichterbaugruppen an die unterschiedlichenAdaptation of the compressor assemblies to the different ones

Kolbenhübe ist es lediglich erforderlich das Zylindergehäuse in seiner Länge, bzw. den Abstand der Stirnfläche desPiston strokes, it is only necessary the length of the cylinder housing or the distance of the end face of the

Zylindergehäuses von der Kurbelwellenachse, entsprechend anzupassen. Eine Verkürzung der Kolbenlänge ist nicht erforderlich.Adjust the cylinder housing from the crankshaft axis accordingly. It is not necessary to shorten the piston length.

Die Verwendung von Kolben mit gleicher Kolbenhöhe ermöglicht es, auch die gesamte Verdichterbaugruppe auf diese eine Kolbenhöhe abzustimmen. Die Kolbenhöhe kann so gewählt werden, dass eine Reduktion der hin- und hergehenden Massen erreicht wird, wodurch auch die umlaufende Erregerkraft verringert wird. Weiters kann die Kolbenhöhe so gewählt werden, dass die an sich konträren Erfordernisse Gewichtseinsparung und Stabilität optimal aufeinander abgestimmt werden können. Durch die Merkmale des Anspruchs 2 kann die gesamte Baugruppenfertigung mit identischen Pleuel erfolgen. Dadurch können gleiche Einsparungseffekte wie bei Verwendung von identischen Kolben erzielt werden. Eine Verkürzung oder Verlängerung der Pleuellänge zur Anpassung an einen geänderten Kolbenhub ist nicht erforderlich.The use of pistons with the same piston height makes it possible to match the entire compressor assembly to this one piston height. The piston height can be selected so that a reduction of the reciprocating masses is achieved, which also reduces the rotating excitation force. In addition, the piston height can be selected so that the conflicting requirements of weight saving and stability can be optimally coordinated. Due to the features of claim 2, the entire assembly production can be carried out with identical connecting rods. The same savings effects can be achieved as when using identical pistons. It is not necessary to shorten or lengthen the connecting rod length to adapt to a changed piston stroke.

Die Veränderung des Hubs erfolgt auf an sich bekannte Art und Weise gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 durch Veränderung der Exzentrizität der Kurbelwelle.The stroke is changed in a manner known per se in accordance with the features of claim 3 by changing the eccentricity of the crankshaft.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 ist es möglich verschiedene Verdichterbaugruppen mit unterschiedlichem Hubraum vorzusehen, deren einzige Anpassung neben der Veränderung der Exzentrizität der Kurbelwelle die Länge des Verdichtergehäuses ist. Jeder Kolben weist unabhängig vom Hubraum in jeder Verdichterbaugruppe identische Abmessungen auf.Due to the characterizing features of claim 4, it is possible to provide different compressor assemblies with different cubic capacity, the only adjustment of which, in addition to changing the eccentricity of the crankshaft, is the length of the compressor housing. Each piston has identical dimensions regardless of the cubic capacity in each compressor assembly.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 kann auch das Pleuel in jeder Verdichterbaugruppe identische Abmessungen aufweisen, wodurch eine große Anzahl an Rohteilen eingespart werden kann.Due to the characterizing features of claim 5, the connecting rod in each compressor assembly can have identical dimensions, whereby a large number of raw parts can be saved.

Im Anschluss folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand von Beispielen. Dabei zeigtThe following is a detailed description of the invention based on examples. It shows

Fig.l einen Schnitt durch einen eine erfindungsgemäße Verdichterbaugruppe beinhaltenden Verdichter mit Kolben im unteren TotpunktFig.l shows a section through a compressor with a compressor assembly according to the invention with piston in bottom dead center

Fig.2 einen Schnitt durch einen eine erfindungsgemäße2 shows a section through a one according to the invention

Verdichterbaugruppe beinhaltenden Verdichter mit geändertem Abstand der Stirnfläche des Zylindergehäuses von der Achse der Kurbelwelle undCompressor assembly containing compressor with a changed distance of the end face of the cylinder housing from the axis of the crankshaft and

Kolben im unteren Totpunkt Fig.3 einen Schnitt durch einen eine erfindungsgemäße Verdichterbaugruppe beinhaltenden Verdichter gemäß Fig. 1 im oberen TotpunktPiston at bottom dead center 3 shows a section through a compressor according to FIG. 1 containing a compressor assembly according to the invention at top dead center

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Verdichter mit erfindungsgemäßer Verdichterbaugruppe. In einem Fortsatz 1 des Zylindergehäuses 2 ist ein Kurbelwellenlager 3 senkrecht zur Zylinderachse 4 gelagert, wobei die Lagerstelle 3 des Fortsatzes 1 in eine zentrische Bohrung 5 eines Rotors 6 eines Elektromotors 7 hineinragt. Am oberen Ende der Kurbelwelle 11 befindet sich ein Pleuellager 8, über das ein Pleuel 9 und in weiterer Folge ein Kolbenbolzen 10 angetrieben wird. Die Kurbelwelle 11 weist eine Schmierölbohrung 12 auf und ist im Bereich 13 am Rotor 6 fixiert. Ein Stator 14 umgibt, durch einen Luftspalt 15 getrennt, den Rotor 6. An den beiden Stirnflächen 15,17 des Stators 14 sind Wickelköpfe 16,18 angeordnet.1 shows a section through a compressor according to the invention with a compressor assembly according to the invention. A crankshaft bearing 3 is mounted perpendicular to the cylinder axis 4 in an extension 1 of the cylinder housing 2, the bearing point 3 of the extension 1 projecting into a central bore 5 of a rotor 6 of an electric motor 7. At the upper end of the crankshaft 11 there is a connecting rod bearing 8, via which a connecting rod 9 and subsequently a piston pin 10 are driven. The crankshaft 11 has a lubricating oil bore 12 and is fixed to the rotor 6 in the region 13. A stator 14 surrounds the rotor 6, separated by an air gap 15. Winding heads 16, 18 are arranged on the two end faces 15, 17 of the stator 14.

Abmessung A bezeichnet den Abstand der Kurbelwellenachse 19 zur Stirnfläche 20 des Zylindergehäuses 2.Dimension A denotes the distance between the crankshaft axis 19 and the end face 20 of the cylinder housing 2.

Abmessung B bezeichnet den Abstand zwischen Kurbelwellenzapfen und Kolbenbolzenbohrung, also die Länge des Pleuels.Dimension B denotes the distance between the crankshaft journal and the piston pin bore, i.e. the length of the connecting rod.

Abmessung C bezeichnet den Abstand zwischen Kolbenbolzenbohrung und oberer Stirnfläche des Kolbens.Dimension C denotes the distance between the piston pin bore and the top face of the piston.

Abmessung D bezeichnet die Exzentrizität der Kurbelwelle.Dimension D denotes the eccentricity of the crankshaft.

Um Verdichterbaugruppen mit unterschiedlichen Hüben des Kolbens 10 herzustellen, genügt es, die Exzentrizität D der Kurbelwelle 11 zu vergrößern oder zu verkleinern. Um jedoch die Hubräume der Verdichterbaugruppen an die unterschiedlichen Hübe anzupassen wird bei jeder Verdichterbaugruppe erfindungsgemäß die Abmessung A des Zylindergehäuses 2 entsprechend dem Kolbenhub variiert, wobei die Abmessungen B und C des Pleuels 9 bzw. des Kolbens 10 konstant gehalten werden.In order to produce compressor assemblies with different strokes of the piston 10, it is sufficient to increase or decrease the eccentricity D of the crankshaft 11. However, in order to adapt the displacements of the compressor assemblies to the different strokes, the dimension A of the cylinder housing 2 is varied according to the piston stroke for each compressor assembly, the dimensions B and C of the connecting rod 9 and the piston 10 being kept constant.

Dadurch können trotz unterschiedlichem Hubraum und unterschiedlicher Kolbenhübe bei jeder Verdichterbaugruppe jeweils Kolben 10 und Pleuel 9 mit identischen Abmessungen verarbeitet werden. Eine Verkürzung der Pleuellänge B bzw. der Kolbenhöhe 2*C bei Verlängerung der Exzentrizität D bzw. vice versa, wie es bisher üblich war, ist nicht mehr erforderlich. Die Anpassung erfolgt lediglich durch Abfräsung des Zylindergehäuses 2 auf die gewünschte Länge.In this way, despite different displacement and different piston strokes, pistons 10 and connecting rods 9 with identical dimensions can be processed for each compressor assembly. It is no longer necessary to shorten the connecting rod length B or the piston height 2 * C while extending the eccentricity D or vice versa, as was previously the case. The adjustment is made only by milling the cylinder housing 2 to the desired length.

Da der Veränderung der Exzentrizität bzw. des Kolbenhubs aus geometrischen Gründen Grenzen gesetzt sind, kann vorgesehen werden, unterschiedliche Baureihen von Verdichterbaugruppen zu fertigen. Diese unterschiedlichen Baureihen unterscheiden sich untereinander durch Kolben mit unterschiedlichem Kolbendurchmesser bzw. Pleuel mit unterschiedlicher Länge. Innerhalb einer Baureihe werden jedoch für jede Verdichterbaugruppe gleiche Kolben und gleiche Pleuel verwendet. Ein Grossteil der erforderlichen Verdichterleistungen kann durch Variation der Exzentrizität und Zylindergehäuselänge (Abmessung A) eingestellt werden. Für jene Kälte-Leistungen, die dadurch nicht erzielt werden können, kann eine andere Baureihe gefertigt werden, die Verdichterbaugruppen umfasst, welche Kolben mit größerem oder kleinerem Durchmesser beinhalten, wodurch ein großer Bereich an Verdichterleistungen abdeckt werden kann. Auf diese Art und Weise wird die Lagerhaltung optimiert. Die Anzahl der erforderlichen Rohteiltypen kann stark verringert werden.Since there are limits to the change in the eccentricity or the piston stroke for geometric reasons, it can be provided that different series of compressor assemblies are manufactured. These different series differ from each other by pistons with different piston diameters or connecting rods with different lengths. However, the same pistons and connecting rods are used for each compressor assembly within a series. A large part of the required compressor capacities can be set by varying the eccentricity and cylinder housing length (dimension A). For those refrigeration capacities that cannot be achieved as a result, another series can be manufactured that includes compressor assemblies that contain pistons with larger or smaller diameters, which means that a wide range of compressor capacities can be covered. In this way, the inventory is optimized. The number of raw part types required can be greatly reduced.

Fig. 2 zeigt eine Verdichterbaugruppe mit identischem Kolben 10 und Pleuel 9, jedoch größerer Exzentrizität D, wodurch ein größerer Kolbenhub erreicht wird. Zur Anpassung des Hubraums wurde erfindungsgemäß das Zylindergehäuse 2 in seiner Länge weniger gekürzt als dies bei einer Verdichterbaugruppe wie in Fig.l dargestellt, gezeigt ist.Fig. 2 shows a compressor assembly with identical piston 10 and connecting rod 9, but greater eccentricity D, whereby a larger piston stroke is achieved. For customization of the displacement, the cylinder housing 2 was shortened less according to the invention than is shown in a compressor assembly as shown in Fig.l.

Fig.3 zeigt eine Verdichterbaugruppe mit gleicher Exzentrizität D wie in Fig.l dargestellt, jedoch mit dem Kolben 10 in oberer Totpunktstellung. Sehr gut ist hier erkennbar, dass bei größerer Exzentrizität D eine größere Abmessung A (Zylindergehäuselänge) erforderlich ist. 3 shows a compressor assembly with the same eccentricity D as shown in FIG. 1, but with the piston 10 in the top dead center position. It can be seen very well here that with larger eccentricity D a larger dimension A (cylinder housing length) is required.

Claims

PATENT TO SPEECH

1. A method for producing compressor assemblies of different displacement, each compressor assembly comprising a connecting rod, a piston and a cylinder housing adapted to the diameter of the piston, characterized in that it comprises the following steps:

- Providing cylinder housings, identical pistons and connecting rods

- Milling a cylinder housing to a length that is adapted to the desired stroke of the respective crankshaft

Assembly of the piston together with the connecting rod, which is fastened to the piston by means of piston pins, with the cylinder housing, identical pistons being used for each compressor assembly

- Attach the connecting rod to a crankshaft

2. The method according to claim 1, characterized in that the assembly of the compressor assembly is carried out using identical connecting rods.

3. The method according to claim 2, characterized in that to adjust the stroke to the different displacements, the eccentricity of the crankshaft is varied.

4. Compressor assemblies, each one comprising a connecting rod, an associated piston and a the diameter of the Piston-adapted cylinder housing, characterized in that each assembly has an identical

Piston diameter and identical piston height

Cylinder housings of different lengths are provided to vary the displacement.

5. Compressor assemblies according to claim 4, characterized in that each assembly additionally has connecting rods of the same length.