-
Die
Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter
für Kraftfahrzeuge
umfassend ein Verdichtergehäuse,
mindestens zwei in dem Verdichtergehäuse angeordnete Zylinderbohrungen,
in den Zylinderbohrungen angeordnete Kolben, einen in dem Verdichtergehäuse angeordneten
Antriebswellenraum sowie eine in dem Antriebswellenraum angeordnete Kolbenantriebswelle.
-
Derartige
Kältemittelverdichter
sind aus dem Stand der Technik bekannt.
-
Bei
diesen besteht das Problem, daß diese sehr
große
Mengen an Schmiermittel benötigen,
um eine zuverlässige
Schmierung aller Schmierstellen sicherzustellen.
-
Große Mengen
an Schmiermittel haben jedoch den Nachteil, daß sich in den großen Schmiermittelmengen
Kältemittel
löst, das
beim Anlaufen des Verdichters wieder ausgast und somit aufgrund
des Aufschäumens
des Schmiermittels zu Schmierungsproblemen führt.
-
Ferner
führt das
sich im Schmiermittel lösende
Kältemittel
zu einer Verschlechterung der Schmiereigenschaften des Schmiermittels.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kältemittelverdichter
der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß dieser
mit möglichst
geringen Schmiermittelmengen arbeiten kann.
-
Diese
Aufgabe wird bei einem Kältemittelverdichter
der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Einbauposition
des Kältemittelverdichters
der Antriebswellenraum mit einem sich nur über einen Teil der Ausdehnung
desselben erstreckenden und in Schwerkraftrichtung tiefstliegenden
Bereich einen Sammelraum für
Schmiermittel bildet, daß der
Antriebswellenraum sich an den Sammelraum anschließende Wandflächen aufweist, die
das im Antriebswellenraum anfallende Schmiermittel dem Sammelraum
zuführen
und daß eine Schmiermittelfördereinrichtung
das Schmiermittel aus dem Sammelraum aufnimmt und zu Schmierstellen
fördert.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen, sich
nur über einen
Teil der Ausdehnung des Antriebswellenraums erstreckenden Sammelraum
besteht die Möglichkeit, die
für eine
Funktion der Schmiermittelfördereinrichtung
erforderliche Schmiermittelmenge zu reduzieren, und somit die mit
den bekannten großen Schmiermittelmengen
verbundenen Probleme ebenfalls zu verringern.
-
Eine
besonders günstige
Lösung
sieht dabei vor, daß die
Wandflächen
im wesentlichen das gesamte im Antriebswellenraum anfallende Schmiermittel
dem Sammelraum zuführen,
so daß dadurch sichergestellt
ist, daß sich
Schmiermittel nicht in neben dem Sammelraum vorgesehenen Vertiefungen sammelt,
das in diesen Vertiefungen nicht von der Schmiermittelfördereinrichtung
aufgenommen werden kann jedoch zu einer Vergrößerung der notwendigen Schmiermittelmenge
führen
würde.
-
Eine
besonders zweckmäßige Lösung sieht vor,
daß ein
Teil der Wandflächen
schräg
zu einer Antriebswellenachse der Kolbenantriebswelle verläuft, um
somit die Ausdehnung des Sammelraums in Richtung der Antriebswellenachse
zu reduzieren.
-
Eine
besonders günstig
konstruktiv ausführbare
Lösung
sieht dabei vor, daß der
Sammelraum an einen Gehäusedeckel
des Verdichtergehäuses angrenzt.
-
Vorzugsweise
ist, um das Verdichtergehäuse einfach
zusammenbauen zu können,
der Gehäusedeckel
derart angeordnet, daß er
sich quer zur Antriebswellenachse der Kolbenantriebswelle erstreckt.
-
Um
auch das gesamte im Verdichtergehäuse anfallende Schmiermittel über den
Antriebswellenraum aufsammeln zu können, ist vorgesehen, daß der Antriebswellenraum
in Einbauposition des Verdichters in Schwerkraftrichtung unterhalb
eines Zylinderraums des Verdichtergehäuses liegt.
-
Vorzugsweise
ist auch der Zylinderraum derart gestaltet, daß in diesem anfallendes Schmiermittel
im wesentlichen in den Antriebswellenraum eintritt und somit sich
auch in dem Zylinderraum im wesentlichen keinerlei zusätzliche Sammelräume bilden,
die das Schmiermittel zurückhalten
und somit insgesamt zu einer Vergrößerung der Schmiermittelmenge
beitragen, ohne damit die Schmierung des erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters
zu verbessern.
-
Prinzipiell
wäre es
bei der erfindungsgemäßen Lösung denkbar,
die Wandflächen
und den Sammelraum durch einen in dem Verdichter vorgesehenen Einsatz
auszubilden.
-
Eine
konstruktiv besonders günstige
Lösung sieht
jedoch vor, daß der
Sammelraum in einen Antriebswellenabschnitt des Verdichtergehäuses eingeformt
ist.
-
Ferner
ist es ebenfalls günstig,
wenn in den Antriebswellenabschnitt die das Schmiermittel zum Sammelraum
hinführenden
Wandflächen
eingeformt sind.
-
Eine
konstruktiv besonders zweckmäßige Lösung sieht
vor, daß der
Antriebswellenabschnitt des Verdichtergehäuses eine zum Sammelraum hin geneigte
Wanne bildet.
-
Um
den erfindungsgemäßen Kältemittelverdichter
problemlos in Kraftfahrzeugen einsetzen zu können, hat es sich als besonders
zweckmäßig erwiesen,
wenn der Sammelraum bei einer Neigung einer Antriebswellenachse
gegenüber
der Einbauposition bis maximal plus/minus 35°, insbesondere bis maximal plus/minus
15° stets
der tiefstliegende Teilbereich des Antriebswellenabschnitts bleibt.
-
Darüber hinaus
ist es außerdem
günstig, wenn
der Sammelraum bei einer Neigung des Verdichtergehäuses um
die Antriebswellenachse der Kolbenantriebswelle bis maximal plus/minus
90°, insbesondere
maximal plus/minus 45° gegenüber der Einbauposition
stets das Schmiermittel sammelt.
-
Hinsichtlich
der Ausbildung der Schmiermittelfördereinrichtung wurden bislang
keine näheren Angaben
gemacht. Prinzipiell wäre
es dabei denkbar, jede übliche
Schmiermittelfördereinrichtung
zu verwenden.
-
Eine
aufgrund ihrer konstruktiven Einfachheit besonders günstige Lösung sieht
vor, daß die Schmiermittelfördereinrichtung
eine in den Sammelraum eingreifende Schmiermittelschleuderscheibe umfasst.
-
Eine
derartige Schmiermittelschleuderscheibe könnte durch einen eigenen Antrieb
angetrieben sein. Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Schmiermittelschleuderscheibe
von der Kolbenantriebswelle angeordnet ist.
-
Konstruktiv
ist es besonders einfach, wenn die Kolbenantriebswelle die Schmiermittelschleuderscheibe
trägt.
-
Hinsichtlich
der Anordnung der Schmiermittelschleuderscheibe wurden bislang keine
näheren Angaben
gemacht. Aus Gründen
einer vorteilhaften Gesamtkonzeption hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
wenn die Schmiermittelschleuderscheibe nahe des dem Sammelraum nächstliegenden
Verdichtergehäusedeckels
angeordnet ist.
-
Vorzugsweise
liegt die Schmiermittelschleuderscheibe dabei so, daß sie in
Einbauposition im wesentlichen vertikal verläuft.
-
Die
Schmiermittelfördereinrichtung
ist im Fall einer vorgesehenen Schmiermittelschleuderscheibe derart
ausgebildet, daß sie
vorzugsweise im Verdichtergehäuse
einen Aufnahmeraum für
von der Schmiermittelschleuderscheibe geschleudertes Schmiermittel
aufweist.
-
Um
den Aufnahmeraum mit Schmiermittel zu füllen ist vorzugsweise der Aufnahmeraum
so angeordnet, daß in
diesen gegen eine Auffangfläche
geschleudertes und von dieser ablaufendes Schmiermittel eintritt.
-
Prinzipiell
wäre es
denkbar, die Auffangfläche
und den Aufnahmeraum an jeder geeigneten Stelle des Verdichtergehäuses anzuordnen.
-
Eine
besonders vorteilhafte Lösung
sieht dabei vor, daß der
Aufnahmeraum in dem Gehäusedeckel
angeordnet ist.
-
Ferner
sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, daß die Auffangfläche an dem
Gehäusedeckel angeordnet
ist.
-
Um
das Einleiten des von den Auffangflächen gefangenen Schmiermittels
in den Aufnahmeraum zu verbessern ist vorzugsweise noch vorgesehen,
daß die
Schmiermittelfördereinrichtung
Leitrippen aufweist, welche das Schmiermittel in den Aufnahmeraum
leiten.
-
Die
Zufuhr von Schmiermittel zu mindestens einem Teil von Schmierstellen
könnte
beispielsweise durch im Verdichtergehäuse vorgesehene Kanäle erfolgen.
-
Eine
besonders günstige
Lösung
sieht jedoch vor, daß die
Schmiermittelfördereinrichtung
einen in die Kolbenantriebswelle integrierten zentralen Schmiermittelkanal
umfasst. Durch einen derartigen zentralen Schmiermittelkanal der
Kolbenantriebswelle lassen sich die einzelnen Schmierstellen derselben
besonders einfach mit Schmiermittel versorgen.
-
Die
Versorgung des zentralen Schmiermittelkanals mit Schmiermittel läßt sich
konstruktiv besonders dann realisieren, wenn dem zentralen Schmiermittelkanal
Schmiermittel aus dem Aufnahmeraum zuführbar ist.
-
Besonders
günstig
ist es dabei, wenn der Aufnahmeraum unmittelbar stirnseitig an die
Kolbenantriebswelle angrenzt und somit der Schmiermittelkanal unmittelbar
in den Aufnahmeraum mündet.
-
Zur
Versorgung der einzelnen Schmierstellen der Kolbenantriebswelle
hat es sich dabei als zweckmäßig erwiesen,
wenn der zentrale Schmiermittelkanal mit quer zu diesem verlaufenden Schmiermittelversorgungskanälen für Schmierstellen der
Kolbenantriebswelle versehen ist.
-
Diese
quer zum zentralen Schmiermittelkanal verlaufenden Schmiermittelversorgungskanäle verbessern
die Schmiermittelförderung,
da durch die Rotation der Kolbenantriebswelle eine Zentrifugalkraft
auf das in den Schmiermittelversorgungskanälen stehende Schmiermittel
wirkt, die dieses dann radial zum zentralen Schmiermittelkanal an
die jeweiligen Schmierstellen fördert,
so daß dadurch
eine Pumpwirkung entsteht.
-
Hinsichtlich
der insgesamt vorhanden Füllmenge
von Schmiermittel bei dem erfindungsgemäßen Kältemittelverdichter wurden
bislang keine näheren
Angaben gemacht. Die Füllmenge
läßt sich
bei der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhafterweise derart
reduzieren, daß diese
geringer ist als der doppelte Hubraum des Kältemittelverdichters.
-
Noch
vorteilhafter ist es, wenn die Füllmenge des
Schmiermittels kleiner als das 1,5-fache des Hubraums des Kältemittelverdichters
ist.
-
Alternativ
oder ergänzend
zu den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die eingangs
genannte Aufgabe auch durch ein Kältemittelverdichter der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Kolbenantriebswelle im Verdichtergehäuse nur in Gleitlagern gelagert
ist und daß die
Gleitlager mangelschmierungsfähige
Gleitschichten aufweisen.
-
Durch
derartige mangelschmierungsfähige Gleitschichten
ergibt sich die Möglichkeit,
die Füllmenge
des Schmiermittels soweit zu reduzieren, daß zeitweise sogar Unterbrechungen
der Schmiermittelzufuhr eintreten können, ohne daß Schäden im Bereich
der Gleitlager auftreten.
-
Darüber hinaus
haben die Gleitlager noch den Vorteil, daß sie eine verbesserte Standfestigkeit gegenüber Schwingungen,
insbesondere Stillstandsschwingungen, aufweisen.
-
Um
bei der erfindungsgemäßen Lösung auch
weitere Schmierstellen mangelschmierungsfähig auszubilden, ist vorzugsweise
vorgesehen, daß an
der Kolbenantriebswelle Antriebselemente für die Kolben mit Gleitlagern
gelagert sind, die mangelschmierungsfähige Gleitschichten aufweisen.
-
Derartige
mangelschmierungsfähige
Gleitschichten können
beispielsweise auf der Kolbenantriebswelle, beispielsweise Exzenterkörpern derselben,
vorgesehen sein.
-
Besonders
günstig
ist es jedoch, wenn die mangelschmierungsfähigen Gleitschichten an den Antriebselementen
vorgesehen sind.
-
Diese
Antriebselemente sind beispielsweise Pleuel, in deren an der Kolbenantriebswelle
angreifendem Pleuelauge derartige Gleitschichten vorgesehen sind.
-
Darüber hinaus
ist vorzugsweise vorgesehen, daß die
Antriebselemente an den Kolben mit Gleitlagern gelagert sind, die
mangelschmierungsfähige
Gleitschichten aufweisen.
-
Auch
in diesem Fall könnte
beispielsweise bei der Verwendung von Pleuel als Antriebselementen
ein Kolbenbolzen mit einer derartigen mangelschmierungsfähigen Gleitschicht
vorgesehen sein.
-
Eine
hinsichtlich der Herstellung zweckmäßige Lösung sieht jedoch vor, daß ein am
Kolbenbolzen angreifendes Pleuelauge mit einer mangelschmierungsfähigen Gleitschicht
versehen ist.
-
Auch
die Führung
der Kolben erfordert üblicherweise
eine Schmierung.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist
jedoch ebenfalls vorgesehen, daß die
Kolben mangelschmierungsfähig
an den Zylinderlaufflächen
geführt sind.
-
Eine
derartige mangelschmierungsfähige Führung der
Kolben ließe
sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Zylinderlaufflächen mit
einer mangelschmierungsfähigen
Gleitschicht versehen sind.
-
Eine
konstruktiv zweckmäßige Lösung sieht vor,
daß die
Kolben mangelschmierungsfähige
Kolbenringe aufweisen, die dann unmittelbar auf den Zylinderlaufflächen laufen
können.
-
Ergänzend oder
alternativ dazu ist es denkbar, wenn die Kolben, insbesondere am
Kolbenhemd, mit mangelschmierungsfähigen Gleitschichten versehen
sind.
-
Beim
Vorsehen derartiger mangelschmierungsfähiger Gleitschichten für die Führung der
Kolben läßt sich
der erfindungsgemäße Kältemittelverdichter
dahingehend noch weiterhin vorteilhaft ausbilden, daß bei diesem
die Kolben zylinderlaufbüchsenfrei
an dem Verdichtergehäuse,
das heißt
im wesentlichen unmittelbar in Zylinderbohrungen des Verdichtergehäuses, geführt sind.
-
Die
mangelschmierungsfähigen
Gleitschichten selbst wurden im Zusammenhang mit der bisherigen
Erläuterung
der einzelnen Ausführungsbeispiele
nicht näher
spezifiziert.
-
Unter
mangelschmierungsfähige
Gleitschichten ist dabei zu verstehen, daß bei diesen die Schmierung
mit einem Schmiermittel für
einen definierten Zeitraum unterbrochen werden kann, ohne daß Schäden im Bereich
des jeweiligen Gleitlagers auftreten. Im Extremfall sind die mangelschmierungsfähigen Gleitschichten
derart ausgebildet, daß sie
trockenlauffähig
sind, das heißt über einen
längeren
Zeitraum ohne Schmiermittel zur Lagerung geeignet sind.
-
Eine
besonders vorteilhafte Ausführung
derartige mangelschmierungsfähiger
Gleitschichten sieht vor, daß diese
PTFE, das heißt
Polytetrafluorethylen, umfassen.
-
Weiterhin
lassen sich diese mangelschmierungsfähigen Gleitschichten dadurch
verbessern, daß in
das PTFE dessen Stabilität
verbessernde Zusatzstoffe, wie zum Beispiel CaF, eingelagert sind.
-
Eine
weitere vorteilhafte Lösung
sieht vor, daß die
mangelschmierungsfähigen
Gleitschichten eine poröse
Schicht aus Sinterbronze umfassen, welche ebenfalls gute Mangelschmierungseigenschaften
aufweist.
-
Eine
besonders günstige
Lösung
sieht vor, daß in
die poröse
Schicht aus Sinterbronze PTFE eingelagert ist.
-
Hinsichtlich
des Antriebs der Kolbenantriebswelle wurden im Zusammenhang mit
den bisherigen Ausführungsbeispielen
keine näheren
Angaben gemacht. So ist es besonders günstig für die Auslegung der Lagerung
der Kolbenantriebswelle, wenn diese frei von antriebsseitigen Querkräften, das
heißt
quer zur Antriebswellenachse gerichteten Kräften, antreibbar ist, da damit
die Auslegung der Lagerung der Kolbenantriebswelle derartige Querkräfte nicht
berücksichtigen
muß.
-
Besonders
günstig
ist es dabei, wenn die Kolbenantriebswelle über eine Kupplung antreibbar ist,
wobei die Kupplung vorzugsweise als elektromagnetische Kupplung
ausgebildet ist.
-
Hinsichtlich
des Antriebs der Kupplung ist vorgesehen, daß diese über ein Antriebselement antreibbar
ist.
-
Um über eine
derartige Kupplung das Einleiten von Querkräften in die Kolbenantriebswelle
zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Antriebselement der Kupplung
seinerseits über Wälzlager
an dem Verdichtergehäuse gelagert
ist. Somit wirken alle auf das Antriebselement wirkenden Querkräfte über das
Wälzlager
auf das Verdichtergehäuse,
jedoch in wesentlich reduziertem Maße, wenn überhaupt, auf die Kolbenantriebswelle.
-
Das
Antriebselement kann dabei jede Art von Antriebselement für eine Kupplung
sein. Beispielsweise kann dies ein Antriebsrad, wie auch zum Beispiel
ein Antriebszahnrad, für
die Kupplung sein.
-
Eine
alternative Form eines Antriebselements, insbesondere für den Einsatz
im Kraftfahrzeug, sieht vor, daß das
Antriebselement eine Riemenscheibe ist, bei der in erheblichem Maße aufgrund
der Riemenspannung Querkräfte
auftreten.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
-
In
der Zeichnung zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
durch ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters;
-
2 einen
Schnitt längs
Linie 2-2 in 1;
-
3 einen
Schnitt längs
Linie 3-3 in 1;
-
4 einen
Schnitt durch eine in Lagerstellen des erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters eingesetzte
Gleitschicht;
-
5 einen
Schnitt längs
Linie 5-5 in 1;
-
6 eine
perspektivische Darstellung eines in 5 dargestellten
Gehäusedeckels;
-
7 einen
Schnitt längs
Linie 7-7 in 5;
-
8 eine
vergrößerte ausschnittsweise Darstellung
im Bereich um eine Kolbenantriebswelle längs Linie 8-8 in 3;
-
9 einen
Schnitt längs
Linie 9-9 in 2 und
-
10 einen
Schnitt längs
Linie 10-10 in 2.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters
für Kraftfahrzeuge, dargestellt
in 1 umfasst ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes
Verdichtergehäuse,
welches einen Gehäusekörper 12 umfasst,
der auf einer Seite mit einem ersten Gehäusedeckel 14 und auf
einer gegenüberliegenden
Seite mit einem zweiten Gehäusedeckel 16 verschlossen
ist.
-
Das
Verdichtergehäuse 10 ist
insgesamt unterteilbar in einen Zylinderabschnitt 20, welcher
beispielsweise zwei Zylinderbänke 22 und 24 (2) umfasst,
und einen in Einbauposition in vertikaler Richtung unterhalb des
Zylinderabschnitts 20 liegenden Antriebswellenabschnitt 26,
in welchem eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Kolbenantriebswelle 30 um
eine Antriebswellenachse 32 drehbar gelagert ist.
-
Die
Lagerung der Kolbenantriebswelle 30 erfolgt dabei im Bereich
einer ersten Lagerstelle 34, welche in dem Gehäusekörper 12 auf
einer dem Gehäusedeckel 14 zugewandten
Seite angeordnet ist, und einer zweiten Lagerstelle 36,
welche an dem zweiten Gehäusedeckel 16 angeordnet
ist.
-
Die
Lagerstelle 34 wird dabei gebildet durch einen vorzugsweise
einstückig
an den Gehäusekörper 12 angeformten
ersten Ringkörper 40,
in welchen eine erste Gleitlagerbüchse 42 mit einer
mangelschmierungsfähigen
Gleitschicht 44 eingesetzt ist, wobei die Kolbenantriebswelle 30 in
der Gleitlagerbüchse 42 mit
einer als erste Gleitfläche 45 ausgebildeten
Außenfläche gleitend
gelagert ist. Die erste Gleitfläche 44 ist
dabei in einem ersten Lagerabschnitt 46 der Kolbenantriebswelle 30 vorgesehen.
-
Die
zweite Lagerstelle 36 wird gebildet, durch einen zweiten
Ringkörper 50,
der einstückig
an den zweiten Gehäusedeckel 16 angeformt
ist. In dem zweiten Ringkörper 50 sitzt
eine zweite Gleitlagerbüchse 52 mit
einer mangelerscheinungsfähigen Gleitschicht,
in welcher die Kolbenantriebswelle 30 mit einer als zweite
Gleitfläche 55 ausgebildeten
Außenfläche eines
zweiten Lagerabschnitts 56 der Kolbenantriebswelle 30 gelagert
ist.
-
Die
Kolbenantriebswelle 30 ist ihrerseits beispielsweise mit
einem ersten Exzenterkörper 60 und einem
zweiten Exzenterkörper 62 versehen,
wobei auf dem ersten Exzenterkörper 60 ein
erstes Pleuel 64 und ein zweites Pleuel 66 gelagert
sind, während auf
dem zweiten Körper
ein drittes Pleuel 68 und ein viertes Pleuel 70 drehbar
gelagert sind.
-
Wie
in 2 dargestellt, treibt beispielsweise das dritte
Pleuel 68 einen Kolben 80 der Zylinderbank 24,
während
das vierte Pleuel 70 einen Kolben 80 der Zylinderbank 22 antreibt.
-
In
gleicher Weise treibt das erste Pleuel 64 einen Kolben
der Zylinderbank 24 und das zweite Pleuel 66 einen
Kolben der Zylinderbank 22.
-
Jedes
der Pleuel 64, 66, 68, 70 ist
mit seinem großen
Pleuelauge 82 in Form eines Gleitlagers auf dem jeweiligen
Exzenterkörper 60, 62 gelagert,
während
ein kleines Pleuelauge 84 des jeweiligen Pleuels über einen
Kolbenbolzen 68 an dem jeweiligen Kolben 80 drehbar
gelagert ist.
-
Dabei
ist auch die Lagerung des kleinen Pleuelauges 84 an dem
Kolbenbolzen 86 als Gleitlager ausgebildet.
-
Vorzugsweise
sind das große
Pleuelauge 82 und das kleine Pleuelauge 84 jeweils
mit einer mangelerscheinungsfähigen
Gleitschicht 88 versehen.
-
Jeder
der Kolben 80 ist seinerseits, wie in 2 dargestellt,
in einer Zylinderlauffläche 100 einer
Zylinderbohrung 98 verschieblich geführt, und zwar vorzugsweise
mindestens über
einen Kolbenring 102, welcher im Kolbenhemd 104 nahe
eines Kolbenbodens 106 angeordnet ist. Ferner erfolgt vorzugsweise
noch eine Führung
des jeweiligen Kolbens 80 durch eine Außenfläche 108 des Kolbenhemds 104,
welche auf einer dem Kolbenboden 106 gegenüberliegenden
Seite des Kolbenrings 102 angeordnet ist.
-
Der
Kolbenring 102 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß seine
auf der Zylinderlauffläche 100 gleitende
Außenseite 110 durch
ein PTFE-umfassendes Material gebildet ist, wobei beispielsweise
die Zylinderlauffläche 100 als
eine bearbeitete und insbesondere gehärtete Aluminiumaußenfläche des
aus Aluminiumguss hergestellten Gehäusekörpers 12 ausgebildet
ist.
-
Darüber hinaus
ist beispielsweise auch die Außenfläche 108 des
Kolbenhemds 104 mit einer PTFE umfassenden Gleitschicht 112 versehen.
-
Durch
die beschriebene Ausbildung des Kolbenrings 102 mit einer
PTFE umfassenden Außenseite 108 und
die Gleitschicht 112 mit einem PTFE umfassenden Material
ist auch der Kolben 80 insgesamt mangelschmierungsfähig in der
Zylinderbohrung 100 geführt.
-
Die
Zylinderbohrung 98 ist dann ihrerseits noch durch eine
Ventilplatte 116 abgeschlossen, auf welcher die zeichnerisch
nicht dargestellten Ventile sitzen, die ihrerseits von einem Zylinderkopfdeckel 118 überdeckt
sind.
-
Der
Antrieb der Kolbenantriebswelle 30 erfolgt über einen
sich auf einer der zweiten Lagerstelle 36 gegenüberliegenden
Seite der ersten Lagerstelle 34 und über diese hinaus erstreckenden
Antriebsabschnitt 120 der Kolbenantriebswelle 30,
der seinerseits eine Gleitringdichtung 122 durchsetzt,
die in einem eine Gleitringdichtungskammer 124 bildenden Ansatz 126 des
ersten Gehäusedeckels 14 angeordnet
ist.
-
Auf
einem über
die Gleitringdichtung 122 aus dem Verdichtergehäuse 10 überstehenden
Endabschnitt 128 der Kolbenantriebswelle 30 ist
eine Kupplungsscheibe 130 einer als Ganzes mit 132 bezeichneten
elektromagnetischen Kupplung angeordnet, wobei die Kupplungsscheibe 130 über einen
flexiblen Ring 136 an einer auf dem Endabschnitt 128 sitzenden
Kupplungsnabe 138 gehalten ist.
-
Außerdem umfasst
die elektromagnetische Kupplung 132 eine antreibbare Riemenscheibe 140, die
ihrerseits über
Wälzlager 142 an
dem Ansatz 126 des ersten Gehäusedeckels 14 drehbar
gelagert ist.
-
Die
Riemenscheibe 140 umfasst noch einen Ringabschnitt 144,
an welchen die Kupplungsscheibe 130 reibschlüssig anlegbar
ist, und zwar durch einen Elektromagnet 146, der auf einer
der Kupplungsscheibe 130 gegenüberliegenden Seite des Ringabschnitts 144 der
Riemenscheibe 140 angeordnet ist und stationär am Ansatz 126 gehalten
ist.
-
Durch
Bestromen des Elektromagneten 146 wird die Kupplungsscheibe 130 gegen
den Ringabschnitt 144 der Riemenscheibe 140 gezogen
und reibschlüssig
angelegt und dadurch von der angetriebenen Riemenscheibe 140 mitgenommen,
wobei sämtliche
durch den Riemenantrieb auf die Riemenscheibe 140 wirkenden
einseitigen und quer zur Antriebswellenachse 32 gerichteten
Kräfte
von dem Wälzlager 142 für die Riemenscheibe 140 aufgenommen
werden.
-
Der
Antrieb des Antriebsabschnitts 120 der Kolbenantriebswelle 30 erfolgt
von der Kupplungsscheibe 130 über den flexiblen Ring 136 und
die Kupplungsnabe 138 frei von äußeren, insbesondere durch den
Riemenantrieb bedingten Querkräften,
so daß insbesondere
auch im Bereich der ersten Lagerstelle 34 keine derartigen
Querkräfte
aufgenommen werden müssen.
-
Die
einzigen, von der Kolbenantriebswelle 30 und somit den
Lagerstellen 34 und 36 aufzunehmenden Querkräfte resultieren
aus dem Antrieb der Kolben 80 über die Pleuel 64, 66, 68, 70.
-
Wie
in 4 vergrößert dargestellt,
sind die Gleichtschichten 44, 54 so aufgebaut,
daß diese
einen Trägerkörper 150 aus
Stahl aufweisen, auf welchem eine poröse Schicht 152 aus
Sinterbronze angeordnet ist, wobei in Poren oder Zwischenräumen 154 der
Schicht 152 aus Sinterbronze ein diese auffüllendes
Material 156, umfassend PTFE (Polytetrafluorethylen) und
Zuschlagstoffe eingebracht, beispielsweise eingewalzt ist, so daß an einer
Gleitoberfläche 158 einer
derartigen Gleitschichten 44, 54 die poröse Schicht 152 aus
Sinterbronze zusammen mit dem PTFE umfassenden Material 156 vorliegt,
die zusammen mangelschmierungsfähige
oder zumindest zeitweise trockenlauffähige Eigenschaften an der Gleitoberfläche 158 ergeben,
so daß die
jeweiligen an diesen anliegenden Gleitflächen 45, 55 auch ohne
Schmiermittel für
eine nennenswerte Zeitdauer im wesentlichen verschleißfrei durch
die Gleitoberfläche 158 oder
an der Gleitoberfläche 158 geführt und abgestützt werden
können.
-
Vorzugsweise
ist ein derartiger Aufbau einer mangelschmierungsfähigen oder
trockenlauffähigen Gleitoberfläche 158 nicht
nur im Zusammenhang mit den Gleitlagerschichten 44 und 54 vorgesehen,
sondern auch im Bereich des großen
Pleuelauges 82 und des kleinen Pleuelauges 84 des
jeweiligen Pleuels 64, 66, 68, 70,
als Gleitschicht 88 sowie vorzugsweise auch bei der Beschichtung 112 am
Kolbenhemd 104 und bei der Ausbildung des Kolbenrings 102.
-
Trotz
der mangelschmierungsfähigen
Gleitschichten 44, 54, 88, 112 und
der Kolbenringe 102 beim erfindungsgemäßen Verdichter arbeitet dieser auch
mit Schmiermittel, das in dem Verdichtergehäuse 10 zumindest zum
Teil mittels einer Schmiermittelfördereinrichtung 160 den
einzelnen Gleitlagern zugeführt
wird.
-
Die
Schmiermittelfördereinrichtung 160 umfasst
eine Schmiermittelschleuderscheibe 162, welche koaxial
zur Antriebswellenachse 32 mit der Kolbenantriebswelle 30 drehbar
ist. Hierzu ist die Schmiermittelschleuderscheibe 162 an
einem Unwuchtausgleichskörper 164 der
Kolbenantriebswelle 30 gehalten und sitzt nahe des zweiten
Gehäusedeckels 16,
wobei die Schmiermittelschleuderscheibe 162 den an den
zweiten Gehäusedeckel 16 angeformten
Ringkörper 50 der
zweiten Lagerstelle 36 auf dessen Außenseite umgreift (1).
-
Die
Schmiermittelschleuderscheibe 162 taucht dabei in einen
Schmiermittelsumpf 166 ein, der sich im Innern des Verdichtergehäuses 10 bildet und
schleudert das Schmiermittel aus dem Schmiermittelsumpf 166 gegen
eine Innenseite 168 des zweiten Gehäusedeckels 16, wobei
die Innenseite 168 radial zur Antriebswelle verlaufende
Rippen 170 (5, 6, 7)
aufweist, zwischen denen gegenüber
den Rippen 170 zurückgesetzt
liegende Auffangflächen 172 angeordnet
sind, die zusammen mit den Rippen 170 in dem zweiten Gehäusedeckel 16 vertieft
eingelassene Auffangtaschen 174 bilden, wobei die Auffangtaschen 174 lediglich
zwischen den Rippen 170 liegen; die sich in Einbauposition
des Kältemittelverdichters
in vertikaler Richtung über
der Kolbenantriebswelle 30 erstrecken. Das von der Schmiermittelschleuderscheibe 162 in
die Auffangtaschen 174 geschleuderte Schmiermittel haftet
dabei zumindest zum Teil an den Auffangflächen 172 und läuft an den
Auffangflächen 172 und
gegebenenfalls geführt
durch die Rippen 170 schwerkraftbedingt in Richtung der
Kolbenantriebswelle 30.
-
Die
Auffangflächen 172 erstrecken
sich dabei bis in einen Aufnahmeraum 176 für das Schmiermittel,
welcher, wie in 1 und 7 erkennbar,
in dem zweiten Gehäusedeckel 16 einer
Stirnseite 178 der Kolbenantriebswelle zugewandt und zu
dieser hin offen angeordnet ist.
-
Ausgehend
von der Stirnseite 178 der Kolbenantriebswelle 30 erstreckt
sich in diese hinein ein koaxial zur Antriebswellenachse 32 verlaufender zentraler
Schmiermittelkanal 180, und zwar vorzugsweise von der Stirnseite 178 bis
in den Antriebsabschnitt 120 hinein, wobei von dem Schmiermittelkanal 180 radial
zur Antriebswellenachse 32 verlaufende Schmiermittelversorgungskanäle abzweigen.
-
Dies
sind beispielsweise in dem ersten Lagerabschnitt 46 und
dem zweiten Lagerabschnitt 56 vorgesehene Schmiermittelversorgungskanäle 182 und 184,
die in den Gleitflächen 44 bzw. 54 liegende Mündungsöffnungen 186, 188 aufweisen, über welche
eine Schmierung der gleitenden Lagerung der Gleitflächen 45 bzw. 55 auf
den Gleitschichten 44, 54 der Gleitlagerbüchsen 42 bzw. 52 erfolgt.
-
Darüber hinaus
zweigen vorzugsweise noch von dem zentralen Schmiermittelkanal 180 Schmiermittelversorgungskanäle 190, 192, 194 und 196 ab, die
jeweils in Gleitflächen 200, 202, 204, 206 für die Pleuel 64, 66, 68, 70 liegende
Mündungsöffnungen 210, 212, 214, 216 zur
Schmierung der auf den Gleitflächen 200, 202, 204, 206 mit
ihren Gleitschichten 88 gleitend gelagerten großen Pleuelaugen 82 der einzelnen
Pleuel 64, 66, 68, 70 beitragen
(1).
-
Eine
Schmierung im Bereich der Gleitschichten 88 der kleinen
Pleuelaugen 84 und der Gleitschichten 112 sowie
der Kolbenringe 102 der Kolben 80 erfolgt durch
einen von der Schmiermittelschleuderscheibe 162 im Verdichtergehäuse 10 erzeugten Schmiermittelnebel.
-
Schließlich zweigt
von dem zentralen Schmiermittelkanal 180 noch ein Schmiermittelversorgungskanal 220 ab,
welcher zur Versorgung der Gleitringdichtung 122 mit Schmiermittel
dient.
-
Wie
ferner in 1 dargestellt, ist die Gleitringdichtungskammer 124 in
dem Ansatz 126 so ausgebildet, daß sich in dieser das aus der
Gleitringdichtung 122 auslaufende Schmiermittel sammelt
und staut, wobei vorzugsweise die gesamte Gleitringdichtung 122 in
dem sich in der Gleitringdichtungskammer 122 anstauenden
Schmiermittel eingetaucht angeordnet ist und das Schmiermittel nur
die Möglichkeit
hat, die Gleitringdichtungskammer 124 über einen oberhalb des ersten
Ringkörpers 40 angeordneten Überlaufkanal 222 zu
verlassen.
-
Das
durch die Gleitringdichtung 122 hindurchtretende Schmiermittel
wird, wie in 8 dargestellt, in einem Zwischenraum 125 zwischen
der Gleitringdichtung 122 und einer äußeren Wellendichtung 123 gesammelt
und über
einem Kanal 218 einem Hohlraum 219 zugeführt.
-
Sämtliches
Schmiermittel, welches innerhalb eines vom Zylinderabschnitt 20 des
Verdichtergehäuses 10 umschlossenen
Zylinderraums 224 und innerhalb eines vom Antriebswellenabschnitt 26 umschlossenen
Antriebswellenraums 226 anfällt, wobei der Zylinderraum 224 und
der Antriebswellenraum 226 ineinander übergehen, sammelt sich schwerkraftbedingt
in einer durch den Antriebswellenabschnitt 26 gebildeten
Wanne 228, welche sich, wie in 1 dargestellt,
in Richtung der Antriebswellenachse 32 von seiten der ersten Lagerstelle 34 in
Richtung bis zum zweiten Gehäusedeckel 16 erstreckt und
in unmittelbarem Anschluß an
den zweiten Gehäusedeckel 16 einen
Sammelraum 230 bildet, in welchem sich das Schmiermittel
zur Ausbildung des Schmiermittelsumpfes 166 sammelt. Vorzugsweise ist
dabei die Wanne 226 mit ihren Wandflächen 232 und der Bodenfläche 234 in
Richtung des Sammelraums 230 geneigt, um sämtliches,
in die Wanne 228 eintretendes Schmiermittel dem Sammelraum 230 schwerkraftbedingt
zuführen.
-
Auch
das aus dem Überlaufkanal 222 aus der
Gleitringdichtungskammer 124 überlaufende Schmiermittel läuft um den
ersten Ringkörper 40 herum
in die Wanne 228 und wird dabei dem Sammelraum 230 zugeführt. Außerdem wird
auch das sich in dem Hohlraum 219 sammelnde Schmiermittel über einen
Kanal 236 dem Antriebswellenraum 226 zugeführt.
-
Der
Sammelraum 230 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sich das
in diesem zur Bildung des Schmiermittelsumpfes 166 sammelnde
Schmiermittel auch bei Neigung der Antriebswellenachse gegenüber der
idealen Einbauposition um bis zu plus/minus 35°, vorzugsweise bis zu plus/minus
15° in vertikaler
Richtung oder auch Drehung des Verdichtergehäuses um die Antriebswellenachse 30 um bis
zu plus/minus 90°,
vorzugsweise bis zu plus/minus 45° gegenüber der
optimalen Einbauposition noch von der Schmiermittelschleuderscheibe 162 erfasst
und in die Auffangtaschen 174 geschleudert werden kann.
-
Da
bei dem erfindungsgemäßen Kältemittel Schmiermittel
mittransportiert wird, wird sich dieses mittransportierte Schmiermittel
zumindest zum Teil auch über
angesaugtes Kältemittel
wieder zugeführt.
-
Über einen
Sauggaskanal 240 in das Verdichtergehäuse eintretendes Kältemittel
wird beispielsweise auch Schmiermittel zugeführt, das sich bereits in dem
zentralen Sauggaskanal 240 absetzen und dann in die zu
den Zylinderbänken 22, 24 führenden
Zweigkanäle 242, 244 eintreten
wird.
-
Diese
Zweigkanäle 242, 244 weisen
ihrerseits, wie insbesondere in 2 und 7 dargestellt,
Sammelbereiche 246, 248 auf, von welchen ausgehend
Schmiermittel über
Ablaufkanäle 250, 252 in
den Zylinderraum 224 eintreten und von dort zur Wanne 228 geführt werden
kann, so daß auch das
vom Kältemittel
wiederum dem Kältemittelverdichter
zugeführte
Schmiermittel in dem Sammelraum 230 gesammelt werden kann.
-
Schließlich strömt das in
dem Kältemittelverdichter
verdichtete Kältemittel über Zweigkanäle 256, 258 in
einen zentralen Druckgaskanal 260, von welchem es ausgehend über einen
Druckgasanschluß 262 aus
dem Verdichtergehäuse 10 austritt
(3, 9).
-
Zur
Isolation des durch heißes
Druckgas aufgeheizten zentralen Druckgaskanals 260 gegenüber den
Zylinderbohrungen 98 und dem Sauggaskanal 240 sind
hohle Gehäusetaschen 270 in
den Gehäusekörper 12 eingeformt,
die mit dem Zylinderraum 224 nur durch einen Druckausgleichskanal 272 verbunden
sind, so daß das
in diesen im wesentlichen nicht durchwirbelte insbesondere ruhende
gasförmige
Medium eine thermische Isolation bewirkt (9, 10).