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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Scroll-Verdichter, insbesondere auf einen Scroll-Kältemittelverdichter.
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JP 4 427 354 B2 offenbart einen Scroll-Verdichter, umfassend:
- - eine feste Spirale mit einer festen Grundplatte und einer festen Spiralwicklung,
- - eine umlaufende Spirale mit einer umlaufenden Grundplatte und einer umlaufenden Spiralwicklung, wobei die feste Spiralwicklung und die umlaufende Spiralwicklung eine Vielzahl von Verdichtungskammern bilden,
- - eine Antriebswelle mit einem Antriebsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, die umlaufende Spirale in einer Orbitalbewegung anzutreiben, wobei die Antriebswelle um eine Drehachse drehbar ist,
- - einem Tragrahmen mit einer Axiallagerfläche, auf der die umlaufende Spirale verschiebbar gelagert ist,
- - eine Drehverhinderungsvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Drehung der umlaufenden Spirale in Bezug auf die feste Spirale und die Traganordnung verhindert, wobei die Drehverhinderungsvorrichtung umfasst:
- - eine Vielzahl von Orbitalscheiben, die jeweils in kreisförmigen Aufnahmeöffnungen angeordnet sind, die an der Traganordnung vorgesehen sind, wobei jede Orbitalscheibe mit einer exzentrischen Öffnung und mit einer äußeren Umfangslagerfläche versehen ist, die konfiguriert ist, mit einer inneren Umfangslagerfläche zusammenzuwirken, die an der jeweiligen kreisförmigen Aufnahmeöffnung vorgesehen ist, und
- - eine Vielzahl von Stiften, von denen jeder einen ersten Endabschnitt aufweist, der an der umlaufenden Grundplatte befestigt ist, und einen zweiten Endabschnitt, der drehbar in der exzentrischen Öffnung einer entsprechenden Orbitalscheibe montiert ist,
- - eine Ölwanne, und
- - ein Schmiersystem, das konfiguriert ist, zumindest teilweise die inneren und äußeren umlaufenden Lagerflächen mit Öl zu schmieren, das aus der Ölwanne zugeführt wird.
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Insbesondere umfasst das Schmiersystem von
JP 4 427 354 B2 eine Vielzahl von Schmiernuten, die in der Axiallagerfläche ausgebildet sind, wobei jede Schmiernut ein erstes Ende aufweist, das in eine Innenfläche des Tragrahmens mündet, und ein zweites Ende, das in die innere Umfangslagerfläche einer entsprechenden kreisförmigen Aufnahmeöffnung und an einer Position mündet, an der während der Drehung der Antriebswelle um ihre Drehachse eine hohe Belastung auftritt.
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Eine solche Bereitstellung der Schmiernuten in der Axiallagerfläche verringert die Oberfläche der Axiallagerfläche, was die Zuverlässigkeit des Scroll-Verdichters beeinträchtigen kann.
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Außerdem gewährleistet eine solche Anordnung des zweiten Endes jeder Schmiernut keine ordnungsgemäße Schmierung der äußeren Umfangslagerflächen der Orbitalscheiben, insbesondere bei Scroll-Verdichtern mit großer Kapazität, da die hohen Belastungen, die während der Drehung der Antriebswelle auf die Orbitalscheiben ausgeübt werden, die Ölzufuhr zwischen den äußeren Umfangslagerflächen und den inneren Umfangslagerflächen der Drehverhinderungsvorrichtung vermeiden oder zumindest begrenzen.
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US 2018 / 0 216 616 A1 weist ein Schmiersystem mit Schmierkanälen auf, die innerhalb der Traganordnung ausgebildet sind und jeweils eine Ölauslassöffnung aufweisen, die in der inneren Umfangslagerfläche einer entsprechenden kreisförmigen Aufnahmeöffnung und an einer vorbestimmten Position mündet, wo während der Drehung der Antriebswelle um ihre Drehachse eine geringe Belastung auftritt. Eine solche Konfiguration des Schmiersystems gewährleistet jedoch möglicherweise keine ausreichende Ölzufuhr zu den kreisförmigen Aufnahmeöffnungen, insbesondere beim Start des Verdichters, und ist komplex herzustellen.
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Infolgedessen gewährleistet die zuvor offenbarte Konfiguration der Schmiersysteme der Scroll-Verdichter, insbesondere bei Hochleistungs-Scroll-Verdichtern, keine optimierte Ölversorgung der Rotationsverhinderungsvorrichtung, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Scroll-Verdichters beeinträchtigen kann. Darüber hinaus sind die Schmiersysteme der zuvor genannten Scroll-Verdichter komplex in der Herstellung.
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Die Druckschrift
US 9 004 887 B2 offenbart eine Druckplatte für einen Kompressor, welche erste und zweite Enden und ein Zufuhrloch umfassen kann. Das erste Ende kann eine Druckfläche umfassen. Das zweite Ende kann eine Funktion zur Schmiermittelansammlung umfassen. Das Zufuhrloch kann sich zwischen der Schmiermittelansammlungseinrichtung und der Druckfläche erstrecken, um eine Verbindung dazwischen herzustellen. Das Zufuhrloch kann relativ zu einer Längsachse der Druckplatte abgewinkelt sein, so dass Schmiermittel durch das Zufuhrloch von der Schmierstoffansammlungseinrichtung zur Druckfläche fließt.
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Die Druckschrift
US 8 747 088 B2 offenbart einen Kompressor, der ein Kompressorgehäuse, einen Ölsumpf, eine Einlasskammer, einen Kompressionsmechanismus, eine Antriebswelle und einen ersten Ölkanal umfassen kann. Der Ölsumpf kann mit dem Kompressionsmechanismus in Verbindung stehen. Die Einlasskammer kann innerhalb des Gehäuses definiert sein. Die Antriebswelle kann ein erstes und ein zweites Ende mit einem dazwischen angeordneten Öleinlasskanal umfassen. Das erste Ende kann innerhalb der Einlasskammer angeordnet sein und kann mit dem Kompressionsmechanismus in Antriebseingriff stehen. Das zweite Ende kann sich außerhalb des Gehäuses erstrecken, um einen angetriebenen Eingriff außerhalb des Gehäuses zu ermöglichen. Der Öleinlasskanal kann sich innerhalb der Einlasskammer befinden. Der erste Ölkanal kann innerhalb des Gehäuses angeordnet sein und mit der Ölwanne und dem Öleinlasskanal in Verbindung stehen.
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Die Druckschrift
EP 3 318 759 A1 offenbart einen Scroll-Kompressor, der einen Scroll-Kompressionsmechanismus umfasst, der in einem Gehäuse untergebracht ist und ein Niederdruckgas komprimiert. Der Scroll-Kompressor umfasst ferner einen Motor, der über eine Drehwelle mit dem Spiralkompressionsmechanismus verbunden ist und den Spiralkompressionsmechanismus antreibt; ein oberes Lager und ein unteres Lager, die die Drehwelle drehbar lagern; und eine Ölversorgungspumpe, die aufgrund der Drehung der Drehwelle Schmieröl ansaugt und das Schmieröl an gleitende Teile liefert. Bei der Ölversorgungspumpe handelt es sich um eine Verdrängerpumpe, die in einem Betriebsbereich betrieben werden kann, in dem die Drehzahl des Motors 150 U/s oder mehr beträgt. Für die Ölversorgungspumpe gibt eine Neigung die Steigerungsrate der pro Zeiteinheit zugeführten Ölmenge in Bezug auf die Rotationsfrequenz an, die mit zunehmender Rotationsfrequenz abnimmt.
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Die Druckschrift
JP 2005 - 201 171 A offenbart einen Kompressor mit einem in einem geschlossenen Gehäuse integrierten Elektromotor, wobei der Elektromotor in einem oberen Teil des geschlossenen Gehäuses vorgesehen ist und der Kompressor in einem unteren Teil des geschlossenen Gehäuses vorgesehen ist. In einer Ausführung als Spiralkompressor ist, ist eine Gegendruckkammer, die eine Öffnung einer Trennwand enthält, auf einer Oberseite eines Endplattenteils einer sich drehenden Spirale ausgebildet. Ein in einer abgegebenen Flüssigkeit enthaltene Schmieröl wird beispielsweise durch einen Ölabscheider abgetrennt und über einen Schmierölkanal der Gegendruckkammer zugeführt, nachdem es durch ein Drosselelement mäßig dekomprimiert wurde. Die Gegendruckkammer dient auch als Lagerteil für das Schmieröl. Durch die Drehung eines an einem oberen Endteil einer Drehwelle vorgesehenen Zentrifugallaufrads wird das Schmieröl durch ein an der Drehwelle ausgebildetes Verbindungsloch gefördert und in das Innere eines oberen Teilraums abgegeben. Das Schmieröl fließt durch die Schwerkraft nach unten, schmiert jedes Teil und wird wieder in der Gegendruckkammer gespeichert.
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Die Druckschrift
JP H09 - 317 663 A offenbart einen Scroll-Kompressor mit einer umlaufenden Schnecke, die über eine Kurbelwelle durch einen Elektromotor angetrieben ist, und mit einer feststehenden Schnecke, die eine Kompressionskammer zum Komprimieren eines Kühlgases bilden, wobei die feststehende Schnecke mit der umlaufenden Schnecke kämmt. Die umlaufende Schnecke unterstützt die Drehbewegung der Kurbelwelle und ein Lager zum Unterstützen einer Drehbewegungsfahrt. Ein radialer Pufferabschnitt ist dabei dazu eingerichtet, sich nur in der Richtung zu bewegen, in der der Drehradius der Drehbewegung kleiner ist, wobei die umlaufende Schnecke in Bezug auf die Kurbelwelle drehbar gelagert ist. Ferner ist ein Drehverhinderungsmechanismus vorgesehen, um die Winkelpositionsbeziehung zwischen der umlaufenden Schnecke relativ zu dem Lager aufrechtzuerhalten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Scroll-Verdichters, der die Nachteile herkömmlicher Scroll-Verdichter überwinden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auch die Bereitstellung eines Scroll-Verdichters, der im Vergleich zu den herkömmlichen Scroll-Verdichtern eine verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufweist und einfacher herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird durch einem Scroll-Verdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Schmieren einer Rotationsverhinderungsvorrichtung eines Scroll-Verdichters mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein solcher Scroll-Verdichter:
- - eine feste Spirale mit einer festen Grundplatte und einer festen Spiralwicklung,
- - eine umlaufende Spirale mit einer umlaufenden Grundplatte und einer umlaufenden Spiralwicklung, wobei die feste Spiralwicklung und die umlaufende Spiralwicklung eine Vielzahl von Verdichtungskammern bilden,
- - eine Antriebswelle mit einem Antriebsabschnitt, der konfiguriert ist, die umlaufende Spirale in einer Orbitalbewegung anzutreiben, wobei die Antriebswelle um eine Drehachse drehbar ist,
- - eine Traganordnung mit einer Axiallagerfläche, auf der die umlaufende Spirale verschiebbar montiert ist, wobei die Traganordnung und die umlaufende Spirale eine Aufnahmekammer bilden, in der der Antriebsabschnitt der Antriebswelle beweglich angeordnet ist,
- - eine Drehverhinderungsvorrichtung, die konfiguriert ist, eine Drehung der umlaufenden Spirale in Bezug auf die feste Spirale und die Traganordnung zu verhindern, wobei die Drehverhinderungsvorrichtung umfasst:
- - eine Vielzahl von Orbitalscheiben, die jeweils in kreisförmigen Aufnahmeöffnungen angeordnet sind, die an der Traganordnung vorgesehen sind, wobei jede Orbitalscheibe mit einer exzentrischen Öffnung und mit einer äußeren Umfangslagerfläche versehen ist, die konfiguriert ist, mit einer inneren Umfangslagerfläche zusammenzuwirken, die an der jeweiligen kreisförmigen Aufnahmeöffnung vorgesehen ist, und
- - eine Vielzahl von Stiften, von denen jeder einen ersten Endabschnitt aufweist, der an der umlaufenden Grundplatte befestigt ist, und einen zweiten Endabschnitt, der drehbar in der exzentrischen Öffnung einer entsprechenden Orbitalscheibe montiert ist,
- - eine Ölwanne, und
- - ein Schmiersystem, das konfiguriert ist, zumindest teilweise die inneren und äußeren Umfangslagerflächen mit Öl zu schmieren, das aus der Ölwanne zugeführt wird, wobei das Schmiersystem ein Ölreservoir umfasst, das durch die Aufnahmekammer und beispielsweise durch einen unteren Teil der Aufnahmekammer definiert ist und in dem ein Teil des dem Schmiersystem zugeführten Öls während des Betriebs des Scroll-Verdichters gesammelt und gespeichert wird, wobei das Schmiersystem ferner eine Vielzahl von Schmierkanälen aufweist, die auf der Traganordnung vorgesehen sind und in Fluidverbindung mit der Aufnahmekammer stehen, wobei jeder Schmierkanal eine Ölauslassöffnung, die in einer Bodenfläche einer entsprechenden kreisförmigen Aufnahmeöffnung mündet, und eine Öleinlassöffnung aufweist, die in der Aufnahmekammer mündet.
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Eine solche Konfiguration des Schmiersystems und insbesondere eine solche Anordnung der Ölaustrittsöffnung jedes Schmierkanals stellt sicher, dass eine bedeutende Ölmenge, die aus dem Ölreservoir zugeführt wird, die Bodenfläche jeder der kreisförmigen Aufnahmeöffnungen erreicht und somit eine ordnungsgemäße Schmierung der äußeren Umfangslagerflächen der Orbitalscheiben durch Zentrifugalwirkung gewährleistet. Da sich nach dem Abschalten des Verdichters immer eine minimale Ölmenge im Ölreservoir befindet, ist das Schmiersystem außerdem in der Lage, die kreisförmigen Aufnahmeöffnungen direkt nach dem Start des Verdichters mit Öl zu versorgen, ohne auf Öl aus der Ölwanne des Scroll-Verdichters zu warten. Folglich verleiht eine solche Konfiguration des Schmiersystems dem Scroll-Verdichter eine verbesserte Zuverlässigkeit und Lebensdauer, während gleichzeitig die Herstellung des Scroll-Verdichters vereinfacht wird.
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Da die Schmierkanäle nicht in der Oberfläche des Axiallagers gebildet werden, wird die Oberfläche des Axiallagers nicht verringert, was ebenfalls die Zuverlässigkeit des Scroll-Verdichters verbessert.
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Der Scroll-Verdichter kann auch eines oder mehrere der folgenden Merkmale allein oder in Kombination aufweisen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiersystem ferner einen Ölversorgungskanal, der in Fluidverbindung mit der Ölwanne steht und sich über mindestens einen Teil der Länge der Antriebswelle erstreckt, wobei der Ölversorgungskanal so konfiguriert ist, dass er das Ölreservoir mit Öl aus der Ölwanne versorgt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung tritt der Ölzufuhrkanal in einer Stirnfläche der Antriebswelle aus, die zur umlaufenden Spirale hin orientiert ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die umlaufende Spirale ferner einen Nabenabschnitt, in dem der Antriebsabschnitt der Antriebswelle zumindest teilweise montiert ist, wobei der Nabenabschnitt in der Aufnahmekammer beweglich angeordnet ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Scroll-Verdichter ferner ein Gegengewicht, das mit dem Antriebsabschnitt verbunden und so gestaltet ist, dass es die Masse der umlaufenden Spirale zumindest teilweise ausgleicht, wobei das Gegengewicht in der Aufnahmekammer beweglich angeordnet und so gestaltet ist, dass es aus dem im Ölreservoir enthaltenen Öl einen Ölnebel erzeugt und das Öl insbesondere durch Zentrifugieren zu den Innenwänden der Aufnahmekammer und zu den Schmierkanälen spritzt. Da nach dem Abschalten des Verdichters immer eine minimale Ölmenge im Ölreservoir verbleibt, kann das Gegengewicht unmittelbar nach dem Start des Verdichters Öl zu den Schmierkanälen fördern, ohne auf Öl aus der Ölwanne zu warten. Daher verbessert eine solche Anordnung des Gegengewichts in Bezug auf die Aufnahmekammer die Schmierung der äußeren umlaufenden Lagerflächen der Orbitalscheiben und damit die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Scroll-Verdichters weiter.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Form des Gegengewichts und die innere Wandfläche des Aufnahmeraums so angepasst, dass sie möglichst viel Öl zu den Schmierkanälen hin verteilen und führen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiersystem ferner mindestens einen Ölzufuhrkanal, der zumindest teilweise durch das Gegengewicht definiert ist, wobei der mindestens eine Ölzufuhrkanal so konfiguriert ist, dass er die Axiallagerfläche mit Öl versorgt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Ölzufuhrkanal so gestaltet, dass er das Ölreservoir mit Öl versorgt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gegengewicht eine Gegengewichts-Innenfläche und eine Gegengewichts-Endfläche, die jeweils dem Nabenabschnitt und der umlaufenden Grundplatte zugewandt sind, wobei die Gegengewichts-Innenfläche und die Gegengewichts-Endfläche zumindest teilweise den mindestens einen Ölzufuhrkanal definieren.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gegengewicht mindestens einen Ölzufuhrkanal oder -bohrung, die auf der Innenfläche des Gegengewichts und der Endfläche des Gegengewichts vorgesehen ist und den mindestens einen Ölzufuhrdurchgang definiert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Gegengewichtsinnenfläche und die Gegengewichtsendfläche jeweils im Wesentlichen komplementär zu den jeweiligen Konturen des Nabenabschnitts und der umlaufenden Grundplatte.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung steht der mindestens eine Ölzufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Ölzufuhrkanal.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiersystem einen Ölzuführungskanal, der auf dem Antriebsabschnitt der Antriebswelle vorgesehen und beispielsweise in diesem ausgebildet ist und mit dem Ölzufuhrkanal in Fluidverbindung steht, wobei der Ölzuführungskanal so konfiguriert ist, dass er den mindestens einen Zufuhrkanal mit Öl versorgt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Ölzuführungskanal ein erstes Ende, das in der Stirnfläche der Antriebswelle mündet, die auf die umlaufende Spirale ausgerichtet ist, und ein zweites Ende, das in einer Außenwand des Antriebsabschnitts der Antriebswelle mündet, die dem Gegengewicht zugewandt ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung verläuft jeder Schmierkanal im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Antriebswelle.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung mündet die Öleintrittsöffnung jedes Schmierkanals in einer Innenfläche der Traganordnung.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiersystem ferner einen Ölrückführungskanal, der an der Traganordnung vorgesehen ist, wobei der Ölrückführungskanal einen Öleinlassanschluss, der in der Aufnahmekammer mündet, und einen Ölauslassanschluss umfasst, der in Fluidverbindung mit der Ölwanne steht und so konfiguriert ist, dass er einen Teil des in dem Ölreservoir enthaltenen Öls in Richtung der Ölwanne zurückführt. Die Anordnung des Ölrückführungskanals gewährleistet einen Ölumlauf nach dem Schmieren der Drehverhinderungsvorrichtung.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ölauslassanschluss axial so positioniert, dass er einen maximalen Ölstand des Ölreservoirs definiert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ölauslassöffnung axial so positioniert, dass ein unteres Ende des Gegengewichts in das Ölreservoir eintaucht.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Traganordnung einen Stützrahmen einschließlich der Axiallagerfläche.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Traganordnung ferner ein Hauptlager, das so konfiguriert ist, dass es einen geführten Abschnitt der Antriebswelle in Drehung führt, wobei das Schmiersystem so konfiguriert ist, dass es zumindest teilweise das Hauptlager mit Öl schmiert, das aus der Ölwanne zugeführt wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schmiersystem ferner eine Schmieröffnung, die an der Antriebswelle vorgesehen und mit dem Ölzufuhrkanal in Fluidverbindung steht, wobei die Schmieröffnung in einer Außenwand des geführten Teils der Antriebswelle mündet und dem Hauptlager zugewandt ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung besitzt jeder Schmierkanal einen kreisförmigen Querschnitt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung besitzt jeder Schmierkanal einen Querschnitt, der höher als 25% des Querschnitts der jeweiligen kreisförmigen Aufnahmeöffnung ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung besitzt jeder Schmierkanal einen Querschnitt, der höher ist als der Querschnitt der jeweiligen exzentrischen Öffnung.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung tritt jede kreisrunde Aufnahmeöffnung in der Axiallagerfläche aus.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung tritt die Ölaustrittsöffnung jedes Schmierkanals in einem zentralen Teil der Bodenfläche der jeweiligen kreisförmigen Aufnahmeöffnung aus.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Schmierung einer Rotationsverhinderungsvorrichtung eines Scroll-Verdichters, umfassend
- - Bereitstellen eines Scroll-Verdichters gemäß der vorliegenden Erfindung,
- - Zuführen von Öl zu dem durch die Aufnahmekammer definierten Ölreservoir und Zuführen von Öl zu den Schmierkanälen mit Hilfe des Gegengewichts, und
- - Zuführen von Öl an die Axiallagerfläche über den mindestens einen Ölzuführungskanal, der zumindest teilweise durch das Gegengewicht definiert ist.
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Diese und andere Vorteile werden bei der Lektüre der folgenden Beschreibung im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, die als nicht einschränkendes Beispiel eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scroll-Verdichters darstellen.
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Die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung ist besser zu verstehen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei jedoch zu verstehen ist, dass die Erfindung nicht auf die konkret offenbarte Ausführungsform beschränkt ist.
- 1 ist ein Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Scroll-Verdichters.
- 2 ist ein Längsteilschnitt des Scroll-Verdichters gemäß 1.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Details aus 2.
- 4 ist eine transversale Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von 2.
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1 beschreibt einen Scroll-Verdichter 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung in vertikaler Position.
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Der Scroll-Verdichter 1 umfasst ein hermetisches Gehäuse 2 mit einem Saugeinlass 3, der so konfiguriert ist, dass er den Scroll-Verdichter 1 mit dem zu verdichtenden Kältemittel versorgt, und mit einem Abgabeauslass 4, der so konfiguriert ist, dass er verdichtetes Kältemittel abgibt.
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Der Scroll-Verdichter 1 umfasst ferner eine Traganordnung 5, auch Kurbelgehäuse genannt, die am hermetischen Gehäuse 2 befestigt ist, und eine Verdichtereinheit 6, die innerhalb des hermetischen Gehäuses 2 angeordnet ist und von der Traganordnung 5 gestützt wird. Die Verdichtereinheit 6 ist so konfiguriert, dass sie das durch den Saugeinlass 3 zugeführte Kältemittel verdichtet. Die Verdichtereinheit 6 umfasst eine feststehende Spirale 7, die in Bezug auf das hermetische Gehäuse 2 fixiert ist, und eine umlaufende Spirale 8, die von einer Axiallagerfläche 9, die an der Traganordnung 5 vorgesehen ist, gestützt wird und in gleitendem Kontakt mit dieser steht. Entsprechend der in den Zeichnungen gezeigten Ausführung umfasst die Traganordnung 5 einen einteiligen Stützrahmen 10 einschließlich der Axiallagerfläche 9.
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Die feststehende Spirale 7 umfasst eine feststehende Grundplatte 11 mit einer Unterseite, die zur umlaufenden Spirale 8 ausgerichtet ist, und einer Oberseite, die der Unterseite der feststehenden Grundplatte 11 gegenüberliegt. Die feststehende Spirale 7 umfasst auch eine feststehende Spiralwicklung 12, die von der Unterseite der feststehenden Grundplatte 11 in Richtung der umlaufenden Spirale 8 vorsteht.
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Die umlaufende Spirale 8 umfasst eine umlaufende Grundplatte 13 mit einer Oberseite, die zur feststehenden Spirale 7 ausgerichtet ist, und einer Unterseite, die der Oberseite der umlaufenden Grundplatte 13 gegenüberliegt und gleitend auf der Axiallagerfläche 9 montiert ist. Die umlaufende Spirale 8 umfasst auch eine umlaufende Spiralwicklung 14, die von der Oberseite der umlaufenden Grundplatte 13 in Richtung der feststehenden Spirale 7 vorsteht. Die umlaufende Spiralwicklung 14 der umlaufenden Spirale 8 greift in die feststehende Spiralwicklung 12 der feststehenden Spirale 7 ein, um eine Vielzahl von Verdichtungskammern 15 zwischen ihnen zu bilden. Jede der Verdichtungskammern 15 besitzt ein variables Volumen, das von außen nach innen abnimmt, wenn die umlaufende Spirale 8 angetrieben wird, um relativ zu der feststehenden Spirale 7 zu umlaufen.
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Darüber hinaus umfasst der Scroll-Verdichter 1 eine Antriebswelle 16, die so konfiguriert ist, dass sie die umlaufende Spirale 8 in einer Orbitalbewegung antreibt, und einen elektrischen Antriebsmotor 17, bei dem es sich um einen elektrischen Antriebsmotor mit variabler Drehzahl handeln kann, der mit der Antriebswelle 16 gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er die Antriebswelle 16 um eine Drehachse A in Rotation versetzt.
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Die Antriebswelle 16 umfasst an ihrem oberen Ende einen Antriebsabschnitt 18, der gegenüber der Längsachse der Antriebswelle 16 versetzt ist und der teilweise in einem Nabenabschnitt 19 montiert ist, das auf der umlaufenden Spirale 8 vorgesehen ist. Der Antriebsabschnitt 18 ist so konfiguriert, dass er mit dem Nabenabschnitt 19 zusammenwirkt, um die umlaufende Spirale 8 in Orbitalbewegungen relativ zur feststehenden Spirale 7 anzutreiben, wenn der elektrische Antriebsmotor 17 betrieben wird.
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Die Antriebswelle 16 umfasst auch einen oberen geführten Abschnitt 21 neben dem Antriebsabschnitt 18 und einen unteren geführten Abschnitt 22 gegenüber dem ersten geführten Abschnitt 21, und der Scroll-Verdichter 1 umfasst ferner ein oberes Hauptlager 23, das an der Traganordnung 5 vorgesehen und so konfiguriert ist, dass es den oberen geführten Abschnitt 21 der Antriebswelle 16 bei der Rotation führt, und ein unteres Hauptlager 24, das so konfiguriert ist, dass es den unteren geführten Abschnitt 22 der Antriebswelle 16 bei der Rotation führt. Der Scroll-Verdichter 1 umfasst auch ein Nabenlager 25 der umlaufenden Spirale, das an der umlaufenden Spirale 8 vorgesehen und so angeordnet ist, dass es mit dem Antriebsabschnitt 18 der Antriebswelle 16 zusammenwirkt.
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Außerdem umfasst der Scroll-Verdichter 1 ein Gegengewicht 26, das am Antriebsabschnitt 18 befestigt und so konfiguriert ist, dass es die Masse der umlaufenden Spirale 8 zumindest teilweise ausgleicht. Insbesondere bilden die Traganordnung 5 und die umlaufende Spirale 8 eine Aufnahmekammer 27, in der der Nabenabschnitt 19, der Antriebsabschnitt 18 und das Gegengewicht 26 beweglich angeordnet sind.
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Der Scroll-Verdichter 1 umfasst auch eine Rotationsverhinderungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Rotation der umlaufenden Spirale 8 in Bezug auf die feste Spirale 7 und die Traganordnung 5 verhindert. Die Rotationsverhinderungsvorrichtung umfasst insbesondere:
- - eine Vielzahl von Orbitalscheiben 28, die jeweils in kreisförmigen Aufnahmeöffnungen 29 angeordnet sind, die an der Traganordnung 5 vorgesehen sind und die in der Axiallagerfläche 9 münden, wobei jede Orbitalscheibe 28 mit einer exzentrischen Öffnung 30 und mit einer äußeren Umfangslagerfläche 31 versehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer inneren Umfangslagerfläche 32 zusammenwirkt, die an der jeweiligen kreisförmigen Aufnahmeöffnung 29 vorgesehen ist, und
- - eine Vielzahl von Stiften 33, von denen jeder einen ersten Endabschnitt aufweist, der drehfest an der umlaufenden Grundplatte 13 befestigt ist, und einen zweiten Endabschnitt, der drehbar in der exzentrischen Öffnung 30 der jeweiligen Orbitalscheibe 28 montiert ist und mit diesem zusammenwirkt.
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Gemäß der in den Figuren gezeigten Ausführungsform umfasst die Rotationsverhinderungsvorrichtung drei Orbitalscheiben 28 und drei Stifte 33, wobei die Orbitalscheiben 28 winkelmäßig und besonders regelmäßig winkelversetzt zur Drehachse A der Antriebswelle 16 angeordnet sind.
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Der Scroll-Verdichter 1 umfasst ferner ein Schmiersystem, das so konfiguriert ist, dass es zumindest teilweise die inneren und äußeren Umfangslagerflächen 31, 32, die Gleitflächen zwischen den Orbitalscheiben 28 und den Bodenflächen der Aufnahmeöffnungen 29 sowie die Gleitflächen zwischen den exzentrischen Öffnungen 30 und den Stiften 33 mit Öl schmiert, das aus einer Ölwanne 50 zugeführt wird, die durch das hermetische Gehäuse 2 definiert ist.
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Das Schmiersystem umfasst einen Ölzufuhrkanal 34, der in der Antriebswelle 16 ausgebildet ist und sich über die gesamte Länge der Antriebswelle 16 erstreckt. Der Ölzufuhrkanal 34 ist so konfiguriert, dass er mit Öl aus der Ölwanne 50 versorgt wird. Entsprechend der in den Figuren gezeigten Ausführungsform mündet der Ölzufuhrkanal 34 in einer Stirnfläche 35 der Antriebswelle 16, die zu der umlaufenden Spirale 8 hin ausgerichtet ist.
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Das Schmiersystem umfasst ferner einen Ölzuführungskanal 36, der am Antriebsabschnitt 18 der Antriebswelle 16 vorgesehen ist und in Fluidverbindung mit dem Ölzufuhrkanal 34 steht. Gemäß der in den Figuren gezeigten Ausführungsform umfasst der Ölzuführungskanal 36 ein erstes Ende, das in der Stirnfläche 35 der Antriebswelle 16 mündet, und ein zweites Ende, das in einer Außenwand des Antriebsabschnitts 18 mündet, die dem Gegengewicht 26 im Bereich des unteren Endes des Nabenabschnitts 19 zugewandt ist.
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Das Schmiersystem umfasst auch einen Ölzufuhrkanal 37, der durch das Gegengewicht 26 definiert und mit dem Ölzuführungskanal 36 in Fluidverbindung steht.
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Entsprechend der in den Figuren gezeigten Ausführungsform umfasst das Gegengewicht 26 eine Gegengewichts-Innenfläche 26.1 und eine Gegengewichts-Endfläche 26.2, die jeweils dem Nabenabschnitt 19 und der umlaufenden Grundplatte 13 zugewandt sind, und die Gegengewichts-Innenfläche 26.1 und die Gegengewichts-Stirnfläche 26.2 definieren den Ölzufuhrkanal 37. Zum Beispiel kann das Gegengewicht 26 eine Ölzufuhrnut umfassen, die an der Innenfläche 26.1 des Gegengewichts und an der Endfläche 26.2 des Gegengewichts vorgesehen ist und den Ölzufuhrdurchgang definiert. Von Vorteil ist, dass die Gegengewichts-Innenfläche 26.1 und die Gegengewichts-Endfläche 26.2 jeweils im Wesentlichen komplementär zu den jeweiligen Konturen des Nabenabschnitts 19 und der umlaufenden Grundplatte 13 sind.
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Das Schmiersystem umfasst auch ein Ölreservoir 38, das durch einen unteren Teil der Aufnahmekammer 27 definiert ist und in dem ein Teil des dem Ölzufuhrkanal 34 zugeführten Öls während des Betriebs des Scroll-Verdichters 1 gesammelt und gespeichert wird.
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Darüber hinaus umfasst das Schmiersystem eine Vielzahl von Schmierkanälen 41, die an der Traganordnung 5 vorgesehen sind und in Fluidverbindung mit der Aufnahmekammer 27 stehen. Entsprechend der in den Figuren gezeigten Ausführungsform verläuft jeder Schmierkanal 41 parallel zur Drehachse Ader Antriebswelle 16.
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Jeder Schmierkanal 41 umfasst eine Öleinlassöffnung 41.1, die in einer Innenfläche der Traganordnung 5 und damit in der Aufnahmekammer 27 mündet, und eine Ölauslassöffnung 41.2, die in der Bodenfläche einer entsprechenden kreisförmigen Aufnahmeöffnung 29 und insbesondere in einem zentralen Abschnitt der Bodenfläche der entsprechenden kreisförmigen Aufnahmeöffnung 29 mündet.
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Entsprechend der in den Figuren gezeigten Ausführungsform besitzt jeder Schmierkanal 41 einen kreisförmigen Querschnitt, der höher als 25% des Querschnitts der jeweiligen kreisförmigen Aufnahmeöffnung 29 ist. Vorteilhaft ist, dass der Querschnitt jedes Schmierkanals 41 höher ist als der Querschnitt der jeweiligen exzentrischen Öffnung 30.
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Das Gegengewicht 26 ist insbesondere so konfiguriert, dass es Ölnebel aus dem im Ölreservoir 38 enthaltenen Öl erzeugt und das im Ölreservoir 38 enthaltene Öl zu den Innenwänden der Aufnahmekammer 27 und zu den Schmierkanälen 41 spritzt.
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Das Schmiersystem umfasst ferner einen Ölrücklaufkanal 42, der an der Traganordnung 5 vorgesehen und so konfiguriert ist, dass ein Teil des im Ölreservoir 38 enthaltenen Öls zu der Ölwanne 50 zurückgeführt wird. Entsprechend der in den Figuren gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der Ölrücklaufkanal 42 radial zur Drehachse A der Antriebswelle 16.
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Der Ölrücklaufkanal 42 umfasst einen Öleinlassanschluss 42.1, der in einer Innenfläche 39 der Traganordnung 5 und damit in der Aufnahmekammer 27 mündet, und einen Ölauslassanschluss 42.2, der in Fluidverbindung mit der Ölwanne 50 steht und so konfiguriert ist, dass er einen Teil des im Ölreservoir 38 enthaltenen Öls zu der Ölwanne 50 zurückführt. Vorteilhafterweise ist der Ölauslassanschluss 42.2 axial so positioniert, dass er den maximalen Ölstand des Ölreservoirs 38 definiert und dass ein unteres Ende des Gegengewichts 26 in das Ölreservoir 38 eintaucht. Mit anderen Worten, der Ölauslassanschluss 42.2 befindet sich oberhalb des unteren Endes des Gegengewichts 26.
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Gemäß der in den Figuren gezeigten Ausführungsform mündet der Ölauslassanschluss 42.2 in einem längs verlaufenden Ölkanal 43, der sich entlang einer Außenfläche eines ringförmigen Deckels 44 erstreckt, der den elektrischen Antriebsmotor 17 umgibt und der mit der Ölwanne 50 in Fluidverbindung steht.
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Darüber hinaus ist das Schmiersystem gemäß der in den Figuren gezeigten Ausführungsform so konfiguriert, dass es zumindest teilweise die oberen und unteren Hauptlager 23, 24 und das Nabenlager 25 der umlaufenden Spirale mit Öl aus der Ölwanne 50 schmiert. Daher umfasst das Schmiersystem zusätzlich:
- - eine erste Schmieröffnung 45, die auf der Antriebswelle 16 vorgesehen ist und in Fluidverbindung mit dem Ölzufuhrkanal 34 steht, wobei die erste Schmieröffnung 45 in einer Außenwand des oberen geführten Teils 21 der Antriebswelle 16 mündet und dem oberen Hauptlager 23 zugewandt ist, und
- - eine zweite Schmieröffnung (in den Figuren nicht dargestellt), die auf der Antriebswelle 16 vorgesehen ist und in Fluidverbindung mit dem Ölzufuhrkanal 34 steht, wobei die zweite Schmieröffnung in einer Außenwand des unteren geführten Teils 22 der Antriebswelle 16 mündet und dem unteren Hauptlager 24 zugewandt ist.
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Das Schmiersystem kann ferner eine dritte Schmieröffnung umfassen, die auf der Antriebswelle 16 vorgesehen ist und in Fluidverbindung mit dem Ölzufuhrkanal 34 steht, wobei die dritte Schmieröffnung in einer Außenwand des Antriebsabschnitts 18 der Antriebswelle 16 mündet und dem Nabenlager 25 der umlaufenden Spirale zugewandt ist.
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Wenn der elektrische Antriebsmotor 17 betrieben wird und sich die Antriebswelle 16 um ihre Drehachse A dreht, steigt Öl aus der Ölwanne 50 aufgrund der Zentrifugalwirkung in den Ölzufuhrkanal 34 der Antriebswelle 16 und erreicht die Stirnfläche 35 der Antriebswelle 16, nachdem das untere Hauptlager 24, das obere Hauptlager 23 und das Nabenlager 25 der umlaufenden Spirale geschmiert wurden. Mindestens ein Teil des Öls, das die Stirnfläche 35 der Antriebswelle 16 erreicht hat, wird über den am Antriebsabschnitt 18 vorgesehenen Ölzuführungskanal 36 zum Ölzufuhrkanal 37 abgeführt. Ein anderer Teil des Öls, der das obere Ende der Antriebswelle 16 erreicht hat, kann in das Nabenlager 25 der umlaufenden Spirale eintreten und dieses schmieren. Dann strömt das Öl aufgrund der Zentrifugalwirkung in den Ölzufuhrkanal 37 und wird zur Axiallagerfläche 9 geleitet, um die Axiallagerfläche 9 zumindest teilweise zu schmieren. Zusätzlich zu dem Öl, das aus dem Ölzuführungskanal 36 stammt, wird auch Öl, das das untere Ende des Nabenlagers 25 der umlaufenden Spirale verlässt, aufgrund des Zentrifugaleffekts in den Ölzufuhrkanal 37 gelangen.
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Darüber hinaus wird zumindest ein Teil des Öls, das die Stirnfläche 35 der Antriebswelle 16 erreicht hat, in Richtung des Ölreservoirs 38 evakuiert und im Ölreservoir 38 gesammelt. Da das Gegengewicht 26 teilweise in das Ölreservoir 38 eingetaucht ist, erzeugt die Rotation des Gegengewichts 26 einen Ölnebel aus dem im Ölreservoir 38 enthaltenen Öl und spritzt das im Ölreservoir 38 enthaltene Öl zu den Innenwänden der Aufnahmekammer 27. Dann strömt das an den Innenwänden der Aufnahmekammer 27 verspritzte Öl durch Zentrifugalwirkung zu den Schmierkanälen 41 und tritt in die kreisförmigen Aufnahmeöffnungen 29 ein.
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Aufgrund der relativ großen Abmessung jedes Schmierkanals 41 erreicht eine große Menge Öl die Bodenfläche jeder der kreisförmigen Aufnahmeöffnungen 29. Die Drehbewegung der Orbitalscheiben 28 in den kreisförmigen Aufnahmeöffnungen 29 und der Stifte 33 in den exzentrischen Öffnungen 30 sorgt durch Zentrifugalwirkung für eine schnelle Verteilung und Verteilung des in die kreisförmigen Aufnahmeöffnungen 29 eintretenden Öls auf die inneren und äußeren Umfangslagerflächen 31, 32 und damit für eine verbesserte Schmierung der inneren und äußeren Umfangslagerflächen 31, 32.
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Nach der Schmierung der inneren und äußeren Umfangslagerflächen 31, 32 und der Axiallagerfläche 9 wird das Öl über den Ölrücklaufkanal 42 und den längs verlaufenden Ölkanal 43 in Richtung Ölreservoir 38 und dann in Richtung Ölwanne 50 zurückgeführt.
