DE10356397B3

DE10356397B3 - Kolbenverdichter

Info

Publication number: DE10356397B3
Application number: DE10356397A
Authority: DE
Inventors: Christian Petersen; Heinz Otto Lassen; Marten Nommensen; Frank Holm Iversen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: CN1624327A; US7243595B2; CN100414100C; ITTO20040852A1; US20050123411A1

Abstract

Es wird ein Kolbenverdichter (1) angegeben mit einem Kolben (3), der über eine einen Längskanal (4) aufweisende Pleuelstange (5) mit einem Kurbelzapfen (18) einer Antriebswelle (14) verbunden ist.
Man möchte einen Kolbenverdichter preisgünstig herstellen können.
Hierzu ist vorgesehen, daß die Pleuelstange (5) einen als Blechrohr ausgebildeten Schaft (7) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter mit einem Kolben, der über eine einen Längskanal aufweisende Pleuelstange mit einem Kurbelzapfen einer Antriebswelle verbunden ist, wobei die Pleuelstange einen als Blechrohr ausgebildeten Schaft aufweist.

Ein derartiger Kolbenverdichter ist aus DE 27 04 150 A1 bekannt. Dieser Verdichter weist einen rohrförmigen Schaft mit hohlkugligen Schalen an den Enden auf. Dabei soll der Rohrkörper zweckmäßig aus nahtgeschweißtem Blech bestehendem Stahlrohr hergestellt und für höhere Festigkeit durch spanende Bearbeitung, nachgezogen und durch Verkleinerung eines Rohrendes durch Einziehen in den verschiedenen Durchmessern der Kugelschalen angepaßt werden. Die Kugelschalen sind dabei durch ein enges Schmierröhrchen öldicht koaxial verbunden.

DE 44 18 739 A1 zeigt einen Kurbeltrieb für hermetische Kältemittelkompressoren, bei dem ein Kurbelzapfen mit einem Gleitstein versehen ist, der in einer Gleitbuchse angeordnet ist. Der Gleitstein besitzt eine Bohrung zur Aufnahme des Kurbelzapfens und führt bei einer Drehung der Kurbelwelle eine hin und hergehende Bewegung innerhalb der Gleithülse aus, wobei die Achse der Gleithülse senkrecht zur Rotationsachse der Kurbelwelle und den Achsen von zwei Zylindern steht. An der Gleithülse sind zwei einander gegenüberliegende Pleuelstangen befestigt.

FR 1 497 274 beschreibt eine Übertragungsanordnung zwischen dem Kolben und einem Motor, insbesondere für einen Kältemittelkompressor. Die Pleuelstange ist hierbei als Rohr ausgebildet, das mit einer Lagerschale verbunden ist, die einen Kurbelzapfen umgreift. Zwischen dem Kurbelzapfen und der Lagerschale ist ein ringförmiger Kanal ausgebildet, der über eine Ölzuführöffnung mit Öl versorgt wird. Diese ringförmige Ausnehmung ist über eine Radialbohrung mit dem hohlen Inneren der Pleuelstange verbunden.

DE 692 13 706 T2 offenbart einen Verdichtermotor für Kühlgeräte, dessen Antriebswelle aus zwei Teilen gebildet ist. Ein Teil besteht aus einem Rohrstück, das so umgeformt ist, daß zwei Abschnitte exzentrisch zueinander liegen. Ein anderer Teil, der ein Gegengewicht enthält, wird durch Biegen eines Metallplattenrohlings in einem Vorgang hergestellt.

Ein weiterer Kolbenverdichter, der zum Verdichten von Kältemittelgas verwendet ist, ist aus DE 100 53 575 C1 bekannt. Durch den Längskanal fließt periodisch Öl von der Antriebswelle über den Kurbelzapfen zu einem ersten Lager, mit dem die Pleuelstange auf dem Kurbelzapfen gelagert ist, und zu einem zweiten Lager, mit dem die Pleuelstange im Kolben gelagert ist.

Ein weiterer Kolbenverdichter ist aus US 5 671 655 bekannt. Hier ist die Pleuelstange fest mit einem ersten Pleuelauge verbunden, das wiederum mit einem Kolbenzapfen in Eingriff steht. Am anderen Ende steht der Schaft der Pleuelstange über eine Gelenkverbindung mit einem zweiten Pleuelauge in Verbindung, das auf den Kurbelzapfen aufgesetzt werden kann. Hierdurch wird eine gewisse Beweglichkeit zwischen dem zweiten Pleuelauge und dem Schaft der Pleuelstange ermöglicht. Dementsprechend muß ein Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Kolbens und der Längsachse der Antriebswelle nicht mehr genau 90° betragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenverdichter preisgünstig herstellen zu können.

Diese Aufgabe wird bei einem Kolbenverdichter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Kurbelzapfen als becherförmiges Blechformteil ausgebildete ist, das mit der Antriebswelle verbunden ist.

Mit dieser Ausgestaltung wird die Herstellung der Pleuelstange relativ preisgünstig. Man kann zum einen ein relativ preisgünstiges Material verwenden, nämlich Blechrohr. Zum anderen wird auch der Herstellungsvor gang an sich kostengünstig gestaltet. Man muß kein Gußteil fertigen, für das eine mehr oder weniger komplizierte Gußform erforderlich ist. Man kann den Schaft der Pleuelstange vielmehr aus Blech ziehen oder auf andere Weise umformen. Eine derartige Blechumformung ist in vielen Bereichen der Technik bekannt. Sie läßt sich relativ preisgünstig realisieren. Darüber hinaus hat diese Ausgestaltung den Vorteil, daß die Pleuelstange mit einem vergleichsweise geringen Gewicht ausgebildet werden kann. Dementsprechend müssen bei einem Hub des Kolbens auch nur geringere Massen beschleunigt werden. Dies hält das Risiko von Vibrationen, die nach außen getragen werden können, klein. Darüber hinaus können auch die Ausgleichsgewichte mit einer geringeren Masse gewählt werden, so daß sich der Energieverbrauch beim Betrieb des Kolbenverdichters verringern läßt. Man kann die Pleuelstange relativ einfach an unterschiedliche Verdichtergrößen anpassen, indem man unterschiedlich lange Rohre verwendet. Die Ausbildung des Kurbelzapfens hält die Herstellungskosten für die Kurbelwelle niedrig. Darüber hinaus wird auch hier wieder ein gewisses Gewicht eingespart, weil ein als Blechformteil ausgebildeter Kurbelzapfen in der Regel eine geringere Masse hat als ein Kurbelzapfen, der an die Antriebswelle angegossen ist. Vor allem läßt sich mit relativ wenig Aufwand eine relativ kleine Ölaustrittsöffnung fertigen und das Innere des Kurbelzapfens dennoch mit einem relativ großen Ölvorratsraum versehen.

Pleuelstangen aus Blech sind zwar an sich bekannt. So zeigt DE 38 01 802 eine Pleuelstange, die aus einem Blechformstück gebildet ist, das an beiden Enden tiefgezogene Zylinderfassungen aufweist, in die Buchsen aus Lagermetall eingepreßt sind. Mit einer derartigen Pleuelstange läßt sich aber kein Öl vom Kurbelzapfen zum Kolben übertragen.

Vorzugsweise weist der Kurbelzapfen eine Lagerbuchse mit einer zumindest abschnittsweise sphärischen Außenfläche auf. Die Lagerbuchse ist also nicht mehr zylindrisch ausgebildet. Dementsprechend kann die Pleuelstange gegenüber der Lagerbuchse um kleine Winkel verschwenkt werden. Dementsprechend müssen die Bewegungsrichtung des Kolbens und die Achsrichtung der Antriebswelle nicht mehr einen Winkel von genau 90° einschließen. Dies verringert die Anforderungen an die Genauigkeit bei der Herstellung und hält somit die Kosten niedrig.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Schaft mit einer zumindest abschnittsweise sphärischen Lagerschale verbunden ist, die die Lagerbuchse umgreift. Die Lagerschale ist also an die sphärische Lagerbuchse angepaßt. Dies bedeutet nicht unbedingt, daß die Lagerschale und die Lagerbuchse den gleichen Radius aufweisen müssen. Der Ra dius der Lagerschale kann auch geringfügig größer sein als der Radius der Lagerbuchse. Dementsprechend werden auch bei kleinen Winkelabweichungen immer die gleichen oder annähernd die gleichen Lagereigenschaften erzielt, d.h. es steht eine ausreichend große Lagerfläche zwischen der Pleuelstange und dem Kurbelzapfen zur Verfügung.

Bevorzugterweise ist der Schaft mit der Lagerschale verschweißt. Man kann also die Lagerschale einerseits und den Schaft der Pleuelstange andererseits als getrennte Teile ausbilden. Dies wiederum erleichtert die Herstellung. Der Schaft kann einfach von einem rohrförmigen Halbzeug abgelenkt werden. Die Lagerschale kann ebenfalls aus Blech gebildet werden, beispielsweise durch Tiefziehen. Erst in einem relativ späten Stadium der Herstellung werden die Lagerschale und der Schaft miteinander verbunden, und zwar durch eine Schweißverbindung.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Lagerschale im Bereich der Schweißverbindung einen Abstand zur Lagerbuchse aufweist. Eine Schweißverbindung ist eine thermische Verbindung, die insbesondere bei Blechformteilen das Risiko einer kleinen Verformen mit sich führt. Dieses Risiko kann man aber ohne weiteres in Kauf nehmen, wenn man dafür sorgt, daß die Schweißverbindung und die unmittelbar umgebenden Teile der Lagerschale keinen direkten Kontakt mit der Lagerbuchse aufweisen. Die Lagerschale und die Lagerbuchse können also aneinander angepaßten sphärischen Formen behalten.

Vorzugsweise ist zwischen der Lagerschale und der Lagerbuchse ein Ringraum ausgebildet, in den der Längskanal mündet. Man kann diesen Ringraum nun für zwei Zwekke verwenden. Zum einen schafft der Ringraum den für die Schweißverbindung notwendigen Abstand zur Lagerbuchse.

Zum anderen ist bevorzugt, daß der Ringraum mit mindestens einem in der Lagerbuchse ausgebildeten Durchgangskanal in Verbindung steht, der bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle mindestens einmal mit einem im Innern des Kurbelzapfens ausgebildeten Ölzufuhrkanal in Verbindung kommt. Man kann den Ringraum in diesem Fall also als Ölreservoir verwenden, das bei jeder Umdrehung des Kurbelzapfens ein oder mehrere Male mit einer impulsartigen Ölversorgung beaufschlagt wird. Von diesem Ringraum aus kann dann das Öl durch den Längskanal der Pleuelstange bis zum Kolben fließen.

Bevorzugterweise weisen die Lagerbuchse und die Lagerschale eine Verdrehsicherung auf. Diese Verdrehsicherung stellt sicher, daß die Zuordnung zwischen dem Durchgangskanal und einer oder mehreren Öffnungen in der Wand des Kurbelzapfens immer positionsrichtig erfolgen, so daß die impulsartige Ölzufuhr immer genau zu den richtigen Zeitpunkten erfolgt, beispielsweise im Moment der größten Belastung der einzelnen Gelenkverbindungen. Die Verdrehsicherung kann relativ einfach ausgebildet werden. Man kann beispielsweise eine Einprägung in der Lagerschale und eine entsprechende Nut auf der Oberfläche der Lagerbuchse vorsehen. In diesem Fall dreht sich die Lagerbuchse auf dem Kurbelzapfen und die Lagerschale läßt eine Schwenkbewegung zwischen der Pleuelstange und der Lagerbuchse zu.

Auch ist von Vorteil, wenn der Kurbelzapfen an seiner Stirnseite eine mit dem Ölzufuhrkanal in Verbindung stehende Ölaustrittsöffnung aufweist und die Lagerschale eine Abschirmung im Bereich der Pleuelstange aufweist. Die Ölaustrittsöffnung erlaubt es, daß Öl austritt und ein Bereich zwischen dem Kurbelzapfen und der Lagerbuchse schmiert. Das aus der Ölaustrittsöffnung austretende Öl wird gleichzeitig in Form eines Sprühstrahls in das innere einer Kapsel ausgestoßen, in der der Kolbenverdichter angeordnet ist. Hier kann das Öl gekühlt werden, indem es an der Innenwandkapsel herunterlaufen kann und dabei Wärme nach außen abgibt. Allerdings besteht die Gefahr, daß bei einer derartigen Kühlung des Öls auch Öl in den Ansaugbereich des Kolbenverdichters gelangt. Dies wird durch die Abschirmung wirkungsvoll verhindert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Lagerschale einstückig ausgebildet ist und von oben auf den Kurbelzapfen aufgesetzt ist. Dies hält die Kosten bei der Montage niedrig. Die Lagerschale kann gegebenenfalls bei Verwendung einer sphärischen Lagerbuchse nach innen umgebogen oder umgebördelt werden, um ein sicheres Halten zu bewirken.

In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Lagerschale mit zwei Teilen ausgebildet ist, wobei jedes der beiden Teile einen Verbindungsflansch aufweist und die Verbindungsflansche radial außen miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann auch hier beispielsweise durch Schweißen erfolgen. Wenn man die Verbindung radial außen vornimmt, dann werden Verformungen, die durch thermische Spannungen bedingt sind, klein gehalten, d.h. die Lagerschale behält ihre an die Lagerbuchse angepaßte Form bei.

Hierbei ist bevorzugt, daß beide Verbindungsflansche in die gleiche Richtung parallel zur Achse des Kurbelzapfen umgebogen sind und im umgebogenen Bereich miteinander verschweißt sind. Die umgebogenen Bereiche müssen dabei nicht exakt parallel zur Achse des Kurbelzapfens verlaufen. Sie ermöglichen aber, daß man eine Schweißung dadurch vornehmen kann, daß man eine entsprechende Schweißvorrichtung von radial außen auf den umgebogenen Bereich wirken läßt. Dies wiederum ist eine relativ einfache Ausgestaltung, die die Herstellungskosten niedrig hält.

Bevorzugterweise weist der Kurbelzapfen einen umlaufenden Befestigungsflansch auf. Der Kurbelzapfen ist also an seinem offenen Ende radial nach außen umgebogen. Der dadurch gebildete Flansch dient dazu, den Kurbelzapfen an der Antriebswelle zu befestigen.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Lagerbuchse auf dem Befestigungsflansch axial abgestützt ist. Der Befestigungsflansch dient also nicht nur dazu, den Kurbelzapfen mit der Antriebswelle zu verbinden. Er stützt auch die Lagerbuchse ab, so daß die Lagerbuchse nur mit einem Teil in Verbindung steht. Dementsprechend werden Stoßstellen, die zu einem größeren Verschleiß an der Lagerbuchse führen könnten, wirkungsvoll vermieden.

In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Lagerbuchse einen Abstand zum Befestigungsflansch aufweist. Dadurch wird eine Reibung zwischen der Lagerbuchse und den Kurbelzapfen klein gehalten. Die Reibung beschränkt sich auf die Umfangsfläche des Lagerzapfens.

Vorzugsweise weist die Lagerschale eine Schwenkbegrenzung gegenüber der Lagerbuchse auf. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Lagerbuchse einen Abstand zum Befestigungsflansch aufweist. In diesem Fall besteht nämlich die Gefahr, daß sich die Lagerbuchse zu weit verlagert. Wenn eine derartige Verlagerung durch die Schwenkbegrenzung verhindert wird, dann bleibt die Lagerbuchse auf dem Kurbelzapfen an Ort und Stelle.

Auch ist von Vorteil, wenn zwischen einer Stirnseite der Lagerbuchse und der Lagerschale ein Federring angeordnet ist. Dieser Federring führt in Betriebspausen zur Rückstellung der Lagerbuchse gegenüber dem Kurbelzapfen dergestalt, daß beim Anfahren die erforderliche Ausrichtung zwischen dem Kurbelgelenk am Kurbelzapfen und dem Pleuelgelenk am Kolben vorhanden ist.

Bevorzugterweise weist die Antriebswelle an ihrer Stirnseite eine Befestigungsfläche mit einer Vertiefung auf, in der der Kurbelzapfen befestigt ist. Diese Vertiefung ist beispielsweise tiefer, als der Befestigungsflansch dick ist. Die Vertiefung kann größer sein als der Befestigungsflansch des Kurbelzapfens. In diesem Fall ist der Kurbelzapfen an unterschiedlichen Positionen an der Antriebswelle positionierbar. Dadurch läßt sich die Hublänge des Kolbens bei unterschiedlichen Verdichtern auf unterschiedliche Werte einstellen.

Vorzugsweise ist das kolbenseitige Ende des Schaftes in eine Kugel eingesetzt, die einen Teil eines Kugelgelenk bildet, mit dem die Pleuelstange mit dem Kolben verbunden ist. Die Pleuelstange ist also beidseitig schwenkbar gelagert, so daß die Position des Kolbens nicht mehr genau mit der Position des Kurbelzapfens übereinstimmen muß.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
1 eine Schnittansicht durch einen Teil eines Kolbenverdichters,
2 eine abgewandelte Form einer Pleuelstange,
3 eine abgewandelte Form eines Kolbenverdichters in schematischer Darstellung,
4 eine weitere Abwandlung eines Kurbelgelenks am Kurbelzapfen und
5 eine weitere Abwandlung eines Kurbelgelenks am Kurbelzapfen.
1 zeigt einen Kolbenverdichter 1 im Ausschnitt. Der Kolbenverdichter 1 weist einen Zylinder 2 auf, in dem ein Kolben 3 hin und her bewegbar ist. Über einen nur schematisch dargestellten Zylinderkopf 4 saugt der Kolben 3 bei einem Saughub Kältemittelgas in einen Verdichtungsraum und komprimiert dieses Gas bei einem Druckhub wieder. Diese Vorgehensweise ist an sich bekannt und wird daher nicht näher erläutert.
Die Bewegung des Kolbens 3 wird von einer Pleuelstange 5 gesteuert. Die Pleuelstange 5 weist einen Schaft 6 auf, der als Blechrohr ausgebildet ist. Das Blechrohr kann beispielsweise durch Ziehen erzeugt werden. Es kann von einem Halbzeug abgelängt werden. Das Blechrohr umgibt einen Längskanal 7. Der Durchmesser des Längskanals 7 ist wesentlich größer als die Wandstärke des Blechrohres, das den Schaft 6 bildet. Dementsprechend ist der Schaft 6 nicht nur kostengünstig zu fertigen, sondern er weist auch ein geringes Gewicht auf.
Am kolbenseitigen Ende weist der Schaft einen Abschnitt 8 mit einem verminderten Durchmesser auf, der in eine Durchmesserbohrung 9 einer Kugel 10 eingesetzt und dort befestigt ist. Die Befestigung kann beispielsweise durch Einpressen erfolgen. Der Schaft 6 kann mit der Kugel 10 aber auch auf andere Weise verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen oder Kleben oder Aufweiten des Schafts am Ende, das die Kugel 10 durchragt.
Der Kolben 3 ist ebenfalls als Blechformteil ausgebildet. Die Kugel 10 ist in einem Verstärkungselement 11 gelagert, das eine Lagerfläche 12 bildet, und wird mit Hilfe eines Befestigungselements 13 im Kolben 3 festgehalten.
Am anderen Ende der Pleuelstange 5 ist eine Antriebswelle 14 angeordnet. Die Antriebswelle 14 weist einen im wesentlichen axial verlaufenden Ölkanal 15 auf, der in nicht näher dargestellter, aber an sich bekannter Weise mit einer Ölpumpe in Verbindung steht, beispielsweise einer Zentrifugalpumpe.
An ihrer Stirnseite weist die Antriebswelle 14 eine Befestigungsplatte 16 auf, die exzentrisch mit einer Vertiefung 17 versehen ist, in die der Ölkanal 15 mündet.
In der Vertiefung 17 ist ein Kurbelzapfen 18 angeordnet. Der Kurbelzapfen 18 ist ebenfalls aus Blech gebildet. Er weist die Form eines umgedrehten Bechers auf, dessen Boden 19 mit einer Ölaustrittsöffnung 20 versehen ist. Der Kurbelzapfen 18 weist an seinem dem Boden 19 gegenüberliegenden Ende einen nach außen umgeformten Befestigungsflansch 21 auf, mit dem der Kurbelzapfen 18 an der Befestigungsplatte 16 befestigt ist, und zwar in der Vertiefung 17. Die Vertiefung 17 hat dabei eine Tiefe, die der Dicke des Befestigungsflanschs 21 entspricht oder größer ist. Der Befestigungsflansch 21 schließt daher bündig mit der Oberfläche der Befestigungsplatte 16 ab, oder er ist etwas in die Befestigungsplatte 16 versenkt. Der Ölkanal 15 ist dabei so angeordnet, daß er in das Innere des Kurbelzapfens 18 mündet. Der Kurbelzapfen 18 kann in Abhängigkeit von der gewünschten Hublänge des Kolbens 3 dabei an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Vertiefung 17 montiert werden. Zur Montage wird der Kurbelzapfen 18 mit dem Befestigungsflansch 21 an der Befestigungsplatte 16 verschweißt oder verklebt.
Auf den Kurbelzapfen aufgesetzt ist eine Lagerbuchse 22, die beispielsweise aus einem Sintermetall gebildet sein kann. Die Lagerbuchse weist eine Innenbohrung 23 auf, die genauso groß ist, wie der Außendurchmesser des Kurbelzapfens 18. Sie ist gegenüber dem Kurbelzapfen 18 drehbar gelagert.
An ihrer Unterseite sitzt die Lagerbuchse 22 auf dem Befestigungsflansch 21 auf, der hier einen größeren Durchmesser hat als der Durchmesser der Lagerbuchse 22. Dementsprechend muß die Lagerbuchse bei einer Rotationsbewegung nicht irgendwelche Trennfugen überwinden, was den Verschleiß klein hält.
Die Lagerbuchse 22 weist mindestens einen Durchgangskanal auf, der mit einer Öffnung 24 in der Umfangswand des Kurbelzapfens 18 in bestimmten Abschnitten einer Rotationsbewegung in Überdeckung kommt. Natürlich können mehr als der eine Durchgangskanal und mehr als die dargestellte eine Öffnung 24 vorgesehen sein.
Die Pleuelstange 5 weist an dem dem Kurbelzapfen 18 zugewandten Ende eine Lagerschale 26 auf, die bei der Ausführungsform der 1 einstückig ausgebildet ist. Die Lagerschale 26 weist einen sphärischen Abschnitt 27 auf, dessen Radius an den Radius der Lagerbuchse 22 angepaßt ist, die ebenfalls in zwei Ringbereichen sphärisch ausgebildet ist. In ihrem unteren Bereich ist die Lagerschale 26 einwärts gebogen oder gebördelt, wobei diese Einformung ebenfalls annähernd der sphärischen Form der Lagerbuchse 22 folgt. Dementsprechend ist es möglich, daß die Lagerschale 26 gegenüber der Lagerbuchse 22 in einem begrenzten Winkelbereich kleine Schwenkbewegungen ausführt. Dies hat den vorteilhaften Effekt, daß der Schaft 6 der Pleuelstange 5 nicht mehr exakt in einem Winkel von 90° zur Rotationsachse der Antriebswelle 14 verlaufen muß.
Die Lagerschale 26 bildet durch eine Durchmessererweiterung 28 einen Ringraum 29 mit der Lagerbuchse 22, die über den Durchgangskanal und die Öffnung 24 mit dem Inneren des Kurbelzapfens 18 in Verbindung steht. In diesem Ringraum 29 wird im Betrieb ein gewisser Ölvorrat unter Druck bereitgehalten. Dieser Ringraum 29 steht mit dem Längskanal 7 im Schaft 6 der Pleuelstange 5 in Verbindung.
Der Schaft 6 ist mit der Lagerschale 26 an einer Verbindungsstelle 30 verschweißt. Diese Verbindungsstelle 30 ist im Bereich der Durchmessererweiterung 28 angeordnet. Dadurch werden Verformungen der Lagerschale 26, die sich möglicherweise beim Schweißen ergeben, von der Lagerbuchse 22 ferngehalten. Das Schweißen kann als Widerstandsschweißen ausgeführt werden. Eine Alternative ist, daß man das Rohr, das den Schaft 6 bildet, einfach stumpf abschneidet und dann mit seiner Stirnseite durch Reibschweißen mit der Lagerschale 26 verbindet.
Die Lagerschale 26 weist eine Einprägung 31 auf, die in eine Nut 32 an der Oberfläche der Lagerbuchse 22 hineinragt. Die Einprägung 31 bildet zusammen mit der Nut 32 eine Verdrehsicherung zwischen der Lagerschale 26 und der Lagerbuchse 22, die eine Schwenkbewegung (in der Zeichenebene) zuläßt, ein Verdrehen aber verhindert.
Die Lagerschale 26 weist auch noch eine Abschirmung 33 auf, die verhindert, daß Öl, das aus der Ölaustrittsöffnung 20 im Kurbelzapfen 18 ausgestoßen wird, unmittelbar in den Bereich des Zylinderkopfes 4 gelangt. Damit verhindert man, daß Öl in den Ansaugbereich des Verdichters gelangt, wo es sich mit Sauggas mischen könnte.
Im Betrieb, wenn sich die Antriebswelle 14 dreht, wird Öl durch den Ölkanal 15 in das Innere des Kurbelzapfens 18 gepumpt. Ein Teil des Öls wird durch die Ölaustrittsöffnung 20 nach oben ausgestoßen und gelangt an die Innenwand einer nicht näher dargestellten Kapsel. Dort kann es herunterlaufen und dabei seine Wärme an die Kapsel und damit an die Umgebung abgeben.
Ein weiterer Teil des Öls gelangt durch die Öffnung 24 in der Wand des Kurbelzapfens 18 und den periodisch mit der Öffnung 24 in Überdeckung kommenden Durchgangskanal in den Ringraum 29 und von dort pulsierend in den Längskanal 7 im Schaft 6. Das hier unter Druck angeför derte Öl wird zur Schmierung der Kugelgelenkverbindung im Kolben 3 verwendet. Zusätzlich kann dieses Öls den Kolben 3 durchströmen und zu einer Kühlung beitragen.
2 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der gleiche und einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Während bei der Ausgestaltung nach 1 die Lagerschale 26 einstückig ausgebildet und von oben auf die Lagerbuchse 22 aufgesetzt war, wobei sie durch ein Umbördeln auf der Lagerbuchse 22 gehalten wird, ist die Lagerschale bei der Ausgestaltung nach 2 durch zwei Teile 26a, 26b gebildet, die die Lagerbuchse 22 einschließen, so daß es hier einen Formschluß gibt. Beide Teile 26a, 26b weisen einen Befestigungsflansch 34a, 34b auf. Die beiden Befestigungsflansche 34a, 34b sind an ihren radial äußeren Bereichen nach oben umgebogen. In diesen Abschnitten 35a, 35b sind die Befestigungsflansche miteinander verschweißt.
Der Schaft 6 weist an dem Ende, das dem Kurbelzapfen 18 zugewandt ist, eine weitere Durchmesserverringerung 36 auf, die über einen Stauchbereich 37 in den Schaft 6 übergeht. Der Stauchbereich 37 ist, beispielsweise durch Widerstandsschweißen, mit der Lagerschale verbunden.
Mit den dargestellten Ausführungsformen lassen sich beträchtliche Vorteile erzielen.
Durch die Verwendung eines Blechrohres für den Schaft 6 läßt sich zunächst die Herstellung verbilligen. Man kann den Schaft 6 einfach von einem Rohr als Halbzeug in der benötigten Länge abschneiden und dann mit der Lagerschale 26 beziehungsweise der Kugel 10 verbinden. Eine Anpassung an unterschiedliche Kompressoren ist leicht möglich, wenn man unterschiedliche Längen für den Schaft 6 wählt.
Aufgrund des geringen Gewichts ist das Betriebsverhalten eines mit einer derartigen Pleuelstange ausgerüsteten Kompressors wesentlich günstiger. Vibrationen bleiben aufgrund der kleineren bewegten Massen kleiner. Die Ölzufuhr durch die Pleuelstange zum Kolben bleibt erhalten. Aufgrund der Kugelgelenklagerung an beiden Enden der Pleuelstange 5 verhindert man Verkantungen des Kolbens und der Kurbelzapfenlagerung.
3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Kolbenverdichters, bei dem gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen sind. Allerdings ist der Kolbenverdichter mit einer geringeren Anzahl von Einzelheiten dargestellt.
Die Lagerschale 26 ist dieser Ausführungsform wieder einstückig ausgebildet. Die Lagerschale 26 weist in ihrem unteren Bereich eine Umbördelung 38 auf, so daß sie formschlüssig auf der Lagerbuchse 22 hält.
Im Gegensatz zu der Ausgestaltung nach 1 ist zwischen der Lagerbuchse 22 und dem Flansch 21 des Kurbelzapfens 18 ein Abstand 39 vorgesehen, so daß die Lagerbuchse 22 nur an der Umfangsfläche des Kurbelzapfens 18 reibt, nicht jedoch an ihrer Stirnseite, wenn sich die Kurbelwelle 14 dreht.
Um bei dieser Ausgestaltung ein zu starkes Absinken der Lagerbuchse auf den Kurbelzapfen 18 zu verhindern, ist zwischen der Lagerschale 26 und der Lagerbuchse 22 an der Stirnseite der Lagerbuchse 22 ein Spalt 40 vorgesehen, der eine Schwenkbewegung zwischen der Lagerbuchse 26 und der Lagerschale 22 nur bis zu einem gewissen Grad zuläßt, eine darüber hinausgehende Schwenkbewegung hingegen begrenzt. Die Lagerschale 26 übergreift also die Lagerbuchse 22 so, daß bei einer Schwenkbewegung die Lagerschale 26 in Anschlag an die Lagerbuchse 22 kommt.
Ebenfalls eingezeichnet ist ein Durchgangskanal 25, der bei der Position nach 3 in Überdeckung mit einer Öffnung 24 in der Umfangswand des Kurbelzapfens 18 gekommen ist.
4 zeigt eine weiter abgewandelte Ausführungsform, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in 3 versehen sind. An der Stirnseite der Lagerbuchse 22 ist eine Federscheibe 41, die beispielsweise als Federring ausgebildet sein kann, vorgesehen. Auf dieser Federscheibe 41 stützt sich die Lagerschale 26 ab. Auch die Federscheibe 41 bewirkt eine Schwenkbegrenzung der Kurbelwelle 5 gegenüber dem Kurbelzapfen 18. Sie wirkt darüber hinaus rückstellend, d.h. ohne Hinzutreten weiterer äußerer Kräfte richtet die Federscheibe 41 die Lagerbuchse 22 auf dem Kurbelzapfen 18 so aus, daß sie immer die richtige Position auf dem Kurbelzapfen 18 hat. Eine Schwenkbewegung ist in gewissen Grenzen zulässig. Diese Grenzen sind so gewählt, daß ein stö rungsfreier Antrieb des Kolbens 3 im Zylinder 2 gewährleistet ist.
5 zeigt eine weiter abgewandelte Ausgestaltung, bei der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 3 und 4 versehen sind. Die Schwenkbegrenzung ist hier dadurch gebildet, daß die Lagerbuchse 22 in Axialrichtung des Kurbelzapfens 18 einen Fortsatz 42 aufweist, der mit der Lagerschale 26 einen Spalt 43 bildet. Dieser Spalt 43 wirkt ähnlich wie der Spalt 40 bei der Ausgestaltung nach 3, d.h. er erlaubt eine Schwenkbewegung zwischen der Lagerschale 26 und der Lagerbuchse 22 so lange, bis die Lagerschale 26 an den Fortsatz 42 anstößt.

Claims

Kolbenverdichter mit einem Kolben, der über eine einen Längskanal aufweisende Pleuelstange mit einem Kurbelzapfen einer Antriebswelle verbunden ist, wobei die Pleuelstange einen als Blechrohr ausgebildeten Schaft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (18) als becherförmiges Blechformteil ausgebildete ist, das mit der Antriebswelle (14) verbunden ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (18) eine Lagerbuchse (22) mit einer zumindest abschnittsweise sphärischen Außenfläche aufweist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (6) mit einer zumindest abschnittsweise sphärischen Lagerschale (26) verbunden ist, die die Lagerbuchse (22) umgreift.
Kolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (6) mit der Lagerschale (26) verschweißt ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (26) im Bereich der Schweißverbindung (30) einen Abstand zur Lagerbuchse (22) aufweist.
Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lagerschale (26) und der Lagerbuchse (22) ein Ringraum (29) ausgebildet ist, in den der Längskanal (7) mündet.
Kolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (29) mit mindestens einem in der Lagerbuchse ausgebildeten Durchgangskanal (24) in Verbindung steht, der bei jeder Umdrehung der Antriebswelle (14) mindestens einmal mit einem im Inneren des Kurbelzapfens (18) ausgebildeten Ölzufuhrkanal in Verbindung kommt.
Kolbenverdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (22) und die Lagerschale (26) eine Verdrehsicherung (31, 32) aufweisen.
Kolbenverdichter nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (18) an seiner Stirnseite (19) eine mit dem Ölzufuhrkanal in Verbindung stehende Ölaustrittsöffnung (20) aufweist und die Lagerschale (26) eine Abschirmung (33) im Bereich der Pleuelstange aufweist.
Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (26) einstückig ausgebildet ist und von oben auf den Kurbelzapfen (18) aufgesetzt ist.
Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (26) mit zwei Teilen (26a, 26b) ausgebildet ist, wobei jedes der beiden Teile (26a, 26b) einen Verbindungsflansch (34a, 34b) aufweist und die Verbindungsflansche (34a, 34b) radial außen miteinander verbunden sind.
Kolbenverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verbindungsflansche (34a, 34b) in die gleiche Richtung parallel zur Achse des Kürbelzapfen (18) umgebogen sind und im umgebogenen Bereich (35a, 35b) miteinander verschweißt sind.
Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (18) einen umlaufenden Befestigungsflansch (21) aufweist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (22) auf dem Befestigungsflansch (21) axial abgestützt ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (22) einen Abstand (39) zum Befestigungsflansch (21) aufweist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (26) eine Schwenkbegrenzung (40; 41; 42, 43) gegenüber der Lagerbuchse (22) aufweist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Stirnseite der Lagerbuchse (22) und der Lagerschale (26) ein Federring (41) angeordnet ist.
Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (14) an ihrer Stirnseite eine Befestigungsfläche (16) mit einer Vertiefung (17) aufweist, in der der Kurbelzapfen (18) befestigt ist.
Kolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das kolbenseitige Ende des Schaftes (6) in eine Kugel (10) eingesetzt ist, die einen Teil eines Kugelgelenk bildet, mit dem die Pleuelstange (5) mit dem Kolben (2) verbunden ist.