DE4112704A1 - Luftdichter kaelteverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf hermetische Kälteverdichter des Typs, die generell in Haushaltsanwendun­ gen verwendet werden und insbesondere auf eine Schmierungsan­ ordnung für den Kolben und Zylinder für einen einzelnen Kol­ ben, abwechselnd wirkende Horizontalzylinderverdichter.

Kolbenkältekompressoren, die in Haushaltsanwendungen, wie beispielsweise Gefrierschränken und Kühltruhen, verwendet werden, nutzen einen einfachen Kolben und eine Zylinderanord­ nung, die gewöhnlich in einer horizontalen Fläche arbeitet, wobei die Kompressoren bzw. Verdichter durch eine relativ ge­ ringe Leistung angetrieben werden, zweipolige Elektromotoren im allgemeinen in dem Bereich von einem Maximum von 1/3 PS herunter bis zu einem 1/6 PS, um den Bereich von den klein­ sten bis zu den größten Haushaltskühlschränken abzudecken. Aufgrund dieser Variation in der Größe ist es für die Her­ steller erforderlich, eine Reihe von Größen für die Kompres­ soren zur Verfügung zu stellen die nicht nur eine Schwankung in der Leistung des Motors erfordern, sondern auch eine Va­ riation in der Kolbenanordnung. Aus Gründen der Wirtschaft­ lichkeit bei der Herstellung, obwohl es möglich ist, die An­ ordnung durch Variierung des Bohrungsdurchmessers des Zylin­ ders zu ändern, wird es generell bevorzugt, die Anordnung durch Änderung der Hublänge zu variieren, da dies den Ge­ brauch von identischen Arbeitszylinderblocks erlaubt, und le­ diglich eine Änderung in der Kurbelwelle und dem Kolben er­ forderlich ist, um von einer Größe zur anderen zu variieren. Weiterhin haben derartige Kompressoren im allgemeinen eine Bohrung, die beachtlich größer im Durchmesser ist, als die Länge des Kolbenhubes, nicht nur um einem Wunsch nachzukom­ men, die Kolbengeschwindigkeit relativ gering zu halten, son­ dern auch, um eine genügende Bohrungsfläche für die Ansaug­ und Ablaßventile zur Verfügung zu stellen, die generell vom "Blatt-Typ" und an einer Kolbenplatte angeordnet sind, die das Ende des Zylinders verschließt.

Um sowohl eine lange Lebensdauer des Verdichters sicherzu­ stellen, als auch zur Verbesserung der Wirksamkeit bei der Verminderung der Reibung, ist es seit längerem bekannt, daß Schmierung der beweglichen Teile des Verdichters sehr wichtig ist. Daher sind hermetische Kolbenkompressoren dieses Typs mit einer Versorgung von Schmieröl in einem Reservoir am Bo­ den des Gehäuses versehen. Das untere Ende der entlang einer vertikalen Achse verlaufenden Kurbelwelle erstreckt sich nach unten in dieses Reservoir, wobei es derart gestaltet ist, um eine Pumpwirkung entweder durch Mittel der Verwendung der Zentrifugalkraft oder durch eine Form einer mehr zwangsläufi­ gen Anordnung, wie beispielsweise eine Schraubwirkung, zur Verfügung zu stellen, um das in dem Reservoir befindliche Öl nach oben durch innere Kanäle in der Kurbelwelle zu drücken, um eine Schmierung der Kurbelwellenlager und auch des Lagers der Pleuelstange zu gewährleisten. Generell kann bei einem Motoraufbau mit oben angeordnetem Motor, wie in der Erfindung beschrieben, überschüssiges Öl vom oberen Ende der Lagernabe austreten, wo es sowohl das vertikale Axiallager schmiert, als auch den Motor kühlt, bevor es in das Reservoir zurück­ fließt. In einer umgekehrten Konfiguration (Motor nach unten) kann das überschüssige Öl gewöhnlich vom oberen Ende der Kur­ belwelle austreten und über das Innere des Verdichtergehäuses rieseln. Es wurde auch bereits erkannt, daß die Pleuelstange gedrillt sein sollte, um es dem Öl zu ermöglichen, von dem Pleuelstangenlager zu dem Kolbenbolzenlager zu fließen, um eine ordentliche Schmierung an dieser Stelle sicherzustellen. Eine weitere Schmierung kann durch ein Kapillarrohr zur Ver­ fügung gestellt werden, dessen eines Ende in das Ölreservoir eintaucht und dessen anderes Ende sich in den Saugraum im Zy­ linderkopf benachbart der Ventilplatte und dem Saugventil öffnet, um sicherzustellen, daß eine geringe Menge von Schmieröl durch das Saugventil in das obere Ende des Kolbens und Zylinders gelangt.

Es ist allgemein als unerwünscht empfunden worden, Dich­ tungsringe auf dem Kolben zu verwenden, aufgrund von Proble­ men durch erhöhte Reibung und Abnutzung. Daher ist bei der gewöhnlichen Konstruktion die äußere Wandungsoberfläche des Kolbens sehr sorgfältig gearbeitet mit einer sehr feinen Oberflächenbeschaffenheit, und die Toleranzen der Passung in dem Zylinder befinden sich in einem sehr kleinen Rahmen, und dieser Abstand ist im allgemeinen so gering, daß die Kolben und die Zylinderbohrungen beide sehr sorgfältig abgemessen und angepaßt werden für eine ausgewählte Paßeinheit. Diese Passung bzw. dieser Sitz ist ausreichend, um einen dünnen Öl­ film zwischen der Oberfläche des Kolbens und der Zylinderboh­ rung zu halten, um eine adäquate Schmierung zu gewährleisten und um jegliches Durchblasen vorbei an dem Kolben beim Kom­ pressionshub zu verhindern.

Es ist daher als wünschenswert erkannt worden, eine zusätzli­ che Ölung für die Zylinderwandung und die Kolbenbolzenfläche zur Verfügung zu stellen. Während die Schmierung des Kolben­ bolzens durch eine gedrillte Durchflußöffnung in der Pleuel­ stange direkt von dem Pleuelstangenlager erzielt werden kann, sind verschiedene Anordnungen vorgeschlagen worden, um die Zylinderbohrung direkt mit Schmieröl zu versorgen. Zum Bei­ spiel zeigt die US-PS 21 00 799 von W. D. Drysdale, veröffent­ licht am 30. November 1937, einen Verdichter mit einer verti­ kalen Zylinderbohrung, wobei ein Schleuderring auf der Kur­ belwelle montiert ist und ein Paar geneigter Öffnungen in der Zylinderwandung vorgesehen ist, die in einer Flucht mit dem hohlen Kolbenbolzen liegen, wenn dieser im unteren Totpunkt ist, so daß Öl dem Inneren des Kolbenbolzens zugeführt wird und vermutlich auch der Zylinderwandung. Andere Anordnungen sind bei horizontalen Zylinderverdichtern bekannt, wie bei­ spielsweise aus der US-PS 22 86 272 von W. W. Higham, veröf­ fentlicht am 16. Juni 1942, und aus der US-PS 27 97 857 von M. Y. Warner, veröffentlicht am 2. Juli 1957. Beide Kompresso­ ren zeigen eine vertikale Durchgangsöffnung in der Zylinder­ bohrung, die in einer Flucht mit dem Kolben liegt, der Öl von einem Reservoir erhält, das in dem Zylinderblock oberhalb des Zylinders ausgebildet ist. In beiden Patenten wird angenom­ men, daß das Öl in das Innere des Kolbenbolzens fließt und dadurch eine Schmierung der Zylinderbohrung und des Kolbens gewährleistet.

Eine andere Zylinderbohrungsschmierungsanordnung ist aus der US-PS 23 60 876 von R. N. Hvid, veröffentlicht am 24. Oktober 1944, bekannt. Dieses Patent zeigt einen Kälteverdichter, der einen einzelnen umgekehrten vertikalen Zylinder hat, in dem der Kolben durch eine Pleuelstange hin- und herbewegt wird, die wiederum eine Kugelgelenkverbindung zu einer exzentri­ schen Drehplatte hat. Bei dieser Anordnung bewegt sich der Kolben nicht nur hin und her, sondern dreht sich auch einmal um seine Achse bei jeder Hin- und Herbewegung. Zur Gewährlei­ stung einer erhöhten Schmierung, die bei dieser Bewegung er­ forderlich ist, ist eine ringförmige Nut in der Zylinderwan­ dung nahe des Mittelpunktes des Kolbens an der Spitze des Kolbenhubes ausgebildet, wobei Öl dieser Nut durch eine Pumpanordnung zugeführt wird.

Eine etwas jüngere Methode ist in der US-PS 25 83 583 von J. R. Mangan, veröffentlicht am 29. Januar 1952, gezeigt. Die­ ser Verdichter hat einen horizontalen Zylinder mit in einer Flucht liegenden Öffnungen an der Oberseite und der Unter­ seite benachbart dem Mittelpunkt des Zylinders. Der Kolben hat eine ringförmige Nut um seine äußere Peripherie, die mit der oberen und unteren Öffnung im unteren Totpunkt in eine Flucht kommt, so daß das Öl in die Nut von der Oberseite her gelangen kann, während das überschüssige Öl durch die Boden­ öffnung am unteren Totpunkt bei der jeder Kolbenhin- und -herbewegung herausfließt.

Obwohl der Stand der Technik verschiedene Anordnungen für das Eintreten des Öls in einen Bereich der Zylinderbohrungen zeigt, wird das Öl jedoch nur begrenzten Bereichen der Boh­ rung und der Kolbenoberflächen zugeführt, wodurch eine opti­ male Kolben- und Zylinderschmierung nicht erreicht wird.

Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Kolben- und Zylinderschmierung zur Verfügung, die vorzugsweise in Kombi­ nation mit früher verwendeten Schmierungsanordnungen verwen­ det wird, um ein optimales Ergebnis zu erhalten. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist der Kälte­ verdichter von dem Typ mit einem einzelnen horizontalen Zy­ linder, der unterhalb des elektrischen Antriebsmotors unmit­ telbar oberhalb des Ölreservoirs montiert bzw. angeordnet ist. Ein abgewinkeltes Rohr ragt unter dem unteren Ende der Kurbelwelle in das Ölreservoir vor, und, da das Rohr einen aufsteigenden Bereich hat, der sich nach außen hin vom Dreh­ zentrum erstreckt, nimmt die Zentrifugalkraft in bekannter Weise Öl vom Reservoir zur Verteilung durch die Kurbelwelle auf. Am Pleuelstangenlager hat die Aluminiumpleuelstange eine gedrillte Durchflußöffnung zwischen dem Kurbelwellenlager und dem Kolbenbolzenlager, so daß Öl, das dem Pleuelstangenlager auf der Kurbelwelle zugeführt wird, sich durch diese Durch­ flußöffnung zur Versorgung des Kolbenbolzens bewegt, der eine ringförmige Nut in diesem Bereich aufweist, um eine zwangs­ läufige bzw. positive Verteilung des Öls um den Umfang des Kolbenbolzens sicherzustellen. Eine weitere Schmierung wird durch die Verwendung eines kapillaren Saugrohrs erreicht, dessen Ende sich von unterhalb des Ölreservoirs erstreckt und zum Zylinderkopf hinauf verläuft, wo es in die Saugkammer be­ nachbart dem Saugventil eintritt, um einen geregelten Ölfluß zum Saugventil zur Verfügung zu stellen, so daß Öl in das In­ nere des Zylinders am vorderen Ende des Kolbens eintreten kann. Eine derartige Anordnung für ein Kapillarrohr ist ge­ zeigt in der am 15. November 1988 veröffentlichten US-PS 47 84 581 vom selben Erfinder wie die vorliegende Erfindung, die auf denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Erfindung übertragen worden ist.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung wird die Schmierung des Kolbens und des Zylinders durch eine zusätzliche Schmierungsanordnung zusätzlich zu den frü­ her verwendeten Anordnungen, die oben beschrieben sind, ver­ bessert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist am Zylinder­ block ein Rezeß oder eine Tasche direkt oberhalb des Zylin­ ders ausgebildet und zur Aufnahme von Schmieröl geöffnet, das vom unteren Ende des Motors zurückfließt. Am Boden dieser Ta­ sche oder dieses Reservoirs befindet sich eine vertikale Durchflußöffnung, die sich in die Zylinderbohrung benachbart von deren Mittelpunkt öffnet. Am Kolben ist eine verlängerte ringförmige Nut im Mittelpunkt im Bereich des Kolbenbolzens ausgebildet, so daß der Kolben jetzt in der Tat zwei separate vorstehende Flächen bzw. Bereiche an der Seitenwandung hat, jeweils eine benachbart dem Kopf und dem Fuß, wodurch ein normaler Lagerkontakt mit der Zylinderwandung mit einem mini­ malen Passungsabstand hergestellt wird. Die ringförmige Nut ist derart hergestellt, daß sie vorzugsweise eine feste Tiefe zwischen den Enden hat und das vordere Ende derart angeordnet ist, daß die Nut in Kontakt mit der Öldurchgangsöffnung in dem Zylinderblock während des unteren Totpunktes und des überwiegenden Teils des Kolbenhubs ist. Die vorstehende Flä­ che des Fußes wird die Öldurchgangsöffnung bedecken, während der Kolben nahe dem oberen Totpunkt ist und der untere Rand des Fußes wird die Öffnung passieren, um einer gewissen Menge von Öl den direkten Eintritt in die Zylinderbohrung hinter dem Kolben zu ermöglichen.

Die Verbindung zwischen der ringförmigen Nut und der Öldurch­ gangsöffnung garantiert, daß sie zu jeder Zeit voll mit Schmieröl bleibt, um eine vollkommenere Versorgung von Öl zu den Zylinderwandungen sicherzustellen, wenn sich der Kolben hin- und herbewegt. Weiterhin, aufgrund des Umstandes, daß der Kolben jetzt in nahem gleitenden Kontakt entlang einer geringeren axialen Erstreckung seiner Seitenwandung steht, d. h., nur an den vorstehenden Kopf- und Fußflächen, wird die Gleitreibung weiter verringert. Das Vorhandensein einer größeren Menge von Öl in dieser Nut ist auch auf die Gewähr­ leistung einer besseren Dichtung gegen ein Kolbendurchblasen gerichtet, das am Ende des Kompressionshubes vorkommen kann. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn sich der Kolben in die­ sem Bereich nahe des oberen Totpunktes befindet, wo ein Durchblasen am häufigsten vorkommt, das Ölzufuhrloch durch die vorstehende Flußfläche abgeschnitten bzw. verschlossen wird, um einen möglichen Austritt des unter Druck stehenden Gases in das Versorgungsreservoir des Zylinderblocks zu ver­ hindern.

Um weiterhin eine kontinuierliche Versorgung und Zirkulation des Öls sicherzustellen, weist der Kolben eine oder zwei Ab­ fluß- oder Entlüftungsöffnungen auf, die sich radial von der Nut nach innen in das hohle Innere des Kolbens erstrecken an einen Punkt weg von dem Kolbenbolzen, um sicherzustellen, daß Öl aus der ringförmigen Nut in den hohlen Innenbereich des Kolbens ausfließen kann und von da um die Pleuelstange in das bereits erwähnte Reservoir am Boden des Gehäuses. Da die Ent­ lüftungsöffnung immer geöffnet und nicht eingeschränkt ist, gelangen durchgeblasene Gase, die die vorstehende Fläche am Kolbenkopf passieren, in die Nut und fließen mit dem Öl durch die Ölablaufpassage in dem Kolben aus und können nicht zurück in die Versorgungsöffnung fließen, die, wie bereits darge­ stellt, durch die vorstehende Fußöffnung nahe dem unteren Totpunkt verschlossen ist.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Kolben- und Zylinder­ schmierung der vorliegenden Erfindung bei einem Verdichter verwendet wird, Zunahmen der Kompressorarbeitsleistung erhal­ ten wurden, die durch das Wirkungsgradverhältnis (EER) in BTU watt hour (Kilowattstunde/Wattstunde) gemessen wurde.

In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Seitenrisses, zum Teil ge­ schnitten, eines hermetischen Kälteverdichters nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte, ausschnittweise Ansicht des Kolbens und des Zylinderbereichs des in Fig. 1 dargestellten Verdichters mit dem Kolben in der oberen Totpunkt-Stellung;

Fig. 3 eine ausschnittweise Rißansicht ähnlich der in Fig. 2, allerdings mit dem Kolben in der unteren Totpunkt-Stellung aufgrund des längsten Kolbenhu­ bes;

Fig. 4 eine weitere vergrößerte, ausschnittweise Quer­ schnittsansicht des Kolbens und Zylinders, wobei die verbindende Kolbenstange bzw. Pleuelstange und der Kolbenbolzen entfernt sind und wobei sich der Kolben in einer Zwischenstellung zwischen oberer und unterer Totpunkt-Stellung befindet.

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der aus Fig. 4, in der je­ doch eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist; und

Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 aus Fig. 6.

Im folgenden wird auf die Figuren im einzelnen eingegangen, wobei Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen kleinen luftdichten Einzelzylinder-Kälteverdichter des Typs zeigt, der gewöhnlich in Haushaltskühlschränken oder Lebensmittelge­ friertruhen verwendet wird. Der Kompressor weist ein Gehäuse 10 mit einer oberen Hälfte 11 und einer unteren Hälfte 12 auf, die miteinander entlang einer Verbindung (Abdichtung), welche mit 14 bezeichnet ist, verbunden sind, um ein luft­ dichtes Gehäuse für den Innenkompressormechanismus zur Verfü­ gung zu stellen. Es sei darauf hingewiesen, daß die untere Hälfte 12 einen vertieften bzw. abgesenkten Ölreservoirbe­ reich 16 in der Mitte aufweist, und daß die Hälfte 12 eben­ falls Montierfüße 17 aufweist, die an der Außenseite zur Mon­ tage des Kompressors durch Gummibuchsen und passende Rahmen­ teile des Kühlschranks oder der Lebensmittelgefriertruhe an­ geschweißt sind.

Der Innenpumpmechanismus weist einen Zylinderblock 20 auf, der elastisch innerhalb des Gehäuses 10, durch passende Mit­ tel, wie beispielsweise eine Feder 21 montiert ist, die an der Unterseite des Zylinderblocks 20 befestigt ist und sich mit einem vorstehenden Federauflager 23 in Eingriff befindet, welches wiederum an der Innenseite der unteren Gehäusehälfte 12 angeschweißt ist. Hierbei versteht es sich, daß drei oder vier Federauflager vorgesehen sind und diese so angeordnet und konstruiert sind um den Pumpmechanismus sowohl in der stationären, als auch in der Betriebsposition zu halten.

Ein Motorstator 24 ist auf der Oberseite des Zylinderblocks 20 verschraubt oder in anderer Weise befestigt, wobei weiter­ hin eine Lagernabe 26 in der Mitte daran befestigt ist, die einstückig oder als separates Teil, wie dargestellt, ausge­ bildet sein kann. Die Lagernabe 26 weist eine sich darin ver­ tikal erstreckende Bohrung 25 auf, die zur Lagerung einer sich vertikal erstreckenden Kurbelwelle 27 dient. Oberhalb der Lagernabe 26 ist ein Rotor 29 auf das Ende der Kurbel­ welle 27 (mit Preßsitz) aufgepreßt, um sich innerhalb des Stators 24 zu drehen, wobei der Rotor 29 ein Längs- oder Axi­ allager aufweist, welches mit dem oberen Ende der Lagernabe 26 in Eingriff steht, um die vertikalen Beanspruchungen und das Gewicht des Rotors 29 und der Kurbelwelle 27 aufzunehmen.

An ihrem unteren Ende weist die Kurbelwelle 27 einen abge­ setzten Kurbelzapfen 31 auf, wobei sich an ihrer Unterseite ein winklig erstreckendes Ölaufnahmerohr 32 befindet, das sich winklig von dem abgesetzten Kurbelzapfen 31 erstreckt, so daß ein unteres Ende in das Ölreservoir 16 eintaucht und sich auf der Drehachse der Kurbelwelle 27 befindet. Daher dient das Ölaufnahmerohr 32, aufgrund des Bereichs, der sich in einem Winkel aufwärts und weg von der Drehachse erstreckt, als eine Zentrifugal- oder Kreiselpumpe, durch die Öl vom Öl­ reservoir 16 in das Innere der Kurbelwelle 27 durch verschie­ dene Innenkanäle (nicht dargestellt) aufwärts gedrückt oder getrieben wird, durch die Öl an der Oberfläche des Kurbelzap­ fens 31 und der Lager in der Lagernabe 26 zur Verfügung ge­ stellt wird. Hierbei versteht es sich, daß das obere Ende 33 der Kurbelwelle 27 sich nach oben über den Rotor 29 und den Stator 24 zum Einsetzen in einen kopfstehenden Becher 34 er­ streckt, der an der Innenseite der oberen Gehäusehälfte 11 befestigt ist. Der Becher 34 hat normalerweise einen größeren Abstand von dem Kurbelwellenende 33, aber dient als Bewe­ gungsbegrenzung der gesamten Einheit auf den Lagerfedern 21 während des Versands.

In einer Ausrichtung mit dem Kurbelzapfen 31 weist der Zylin­ derblock 20 eine Zylinderbohrung 35 auf, die sich von dem Kurbelzapfen 31 weg erstreckt und die sich auf eine Endfläche 36 des Zylinderblocks öffnet, wobei die Bohrung 35 durch einen Zylinderkopf 37 verschlossen ist, der wiederum einen Ansaugdämpfer 38 und eine Ventilplatte (nicht dargestellt) zur Montage der Ventilanordnung aufweist, um die notwendigen Ansaug- und Ablaßventile für den Verdichter in bekannter Weise zur Verfügung zu stellen. Die Pumpwirkung wird durch einen Kolben 40 erzeugt, der gleitend innerhalb der Zylinder­ bohrung 35 angeordnet ist, wobei eine Pleuelstange 41 ein großes Ende 42 aufweist, das auf dem Kurbelzapfen 31 gelagert ist und die gegenüberliegenden Enden mit einem Kolbenbolzen 44 verbunden sind, der in der Querbohrung 46 im Kolben 40 montiert ist. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, befindet sich in der Pleuelstange 41 ein längs laufender Ölkanal 48, der sich von dem großen Ende 42 zum Kolbenbolzen 44 zur Lei­ tung von Öl von dem Kolbenzapfen 31 zum Kolbenbolzen 44 er­ streckt, wo das Öl um eine ringförmige Nut 49 verteilt werden kann, die in der Mitte des Kolbenbolzens 44 ausgebildet ist. Der Kolbenbolzen 44 ist undrehbar in der Querbohrung 46 durch einen entsprechenden Haltebolzen 51 gehalten, der sich durch den Kolben 40 und in eine Öffnung erstreckt, die an dem Kol­ benbolzen 44 vorgesehen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der oben beschriebene Aufbau konventionell und im Stand der Technik bekannt ist und daß die obige Beschreibung in erster Linie als Hintergrund für die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung dient.

Ein Ölfilm muß zwischen dem Kolben 40 und der Zylinderbohrung 35 vorliegen, nicht nur, um eine Schmierung zwischen diesen Teilen zur Verfügung zu stellen, wenn der Kolben sich in dem Zylinder vor- und zurückbewegt, sondern auch, um eine Dicht­ wirkung zu gewährleisten, die ein Durchblasen des Kältemit­ telgases, das vorbei an dem Kolben in den Raum innerhalb des Gehäuses 10 gedrückt wird, zu verhindern. Bisher wurde das Öl von verschiedenen Quellen den Wandungen der Zylinderbohrung 35 und der Oberfläche des Kolbens 40 zugeführt. Die erste dieser Quellen ist der Ölfluß um den Kolbenbolzen 44, wodurch Öl durch den Ölkanal 48 entlang den Seiten der Querbohrung 46 geführt wird und an den Enden der Bohrung und den Wandungen der Zylinderbohrung 35 ausfließt bzw. -strömt. Es wurde gene­ rell festgestellt, daß die Menge von Öl, die den Wandungen der Zylinderbohrung 35 von dieser Quelle zugeführt wird, re­ lativ gering ist, aufgrund des generell festen Sitzes zwi­ schen dem Kolbenbolzen 44 und der Querbohrung 46. Eine Hauptölquelle zum Kopfende der Zylinderbohrung 35 erfolgt durch das Öl, das mit dem rückgeführten Kühlmittelgas ge­ mischt und in den Saugdämpfer 38 geführt wird, von dem das Öl in den Zylinder beim Saughub vorbei an dem Saugventil (nicht gezeigt) gelangen kann. Eine andere Ölquelle für das Rand­ bzw. Fußende des Kolbens und der Zylinderbohrung ist das Öl, das aus der Verbindungsstelle zwischen dem großen Ende 42 der Pleuelstange 41 und dem Kurbelzapfen 31 austritt und aufgrund der Zentrifugalkraft wegfliegt, wobei ein Teil des Öls inner­ halb des unteren Endes der Zylinderbohrung 35 gelangt bzw. landet, wenn der Kolben sich im Vorwärtshub befindet. Zusätz­ lich zu dem oben Ausgeführten wurden einige Verdichter mit Ölsaugrohren versorgt, wie mit 53 (vgl. Fig. 1) bezeichnet. Ein kleines Kapillarrohr hat ein Ende, das in das Ölreservoir 16 eingetaucht ist und ein anderes Ende, das in die Saugkam­ mer eintritt, um zusätzliches Öl zur Verfügung zu stellen, das in die Zylinderbohrung durch das Saugventil eintritt. Das Vorhandensein von Öl im Zylinderkopfbereich ist insbesondere wichtig, nicht nur für die Ölversorgung der Zylinderbohrung, sondern auch zur Gewährleistung einer Schmierung der Saug­ und Auslaßventile, sowie zur Gewährleistung eines Kühlöl­ stroms dieser Bereiche, welche sich aufgrund des komprimier­ ten Kühlmittelgases erhitzen, insbesondere in den Bereichen des Auslaßventils und der Auslaßkammer innerhalb des Zylin­ derkopfes 37.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt sich dadurch ein Vor­ teil daß eine bestimmte Menge von Öl vom oberen Ende der La­ gernabe fließt bzw. strömt. Demgemäß befindet sich auf dem Zylinderblock 20 direkt oberhalb der Zylinderbohrung 35 ein Ölzuführrezeß 55, und eine bestimmte Menge von Öl von der La­ gernabe fließt vom Motorstator 24 nach unten in den Ölrezeß 55, wo es sich normalerweise ansammelt. Ein Ölzuführungsloch 57 ist in Form einer kleinen vertikalen Bohrung vorgesehen, die sich durch den Zylinderblock 20 von dem Ölzuführrezeß 55 in die Zylinderbohrung 35 benachbart ihrem Mittelpunkt er­ streckt. Der Kolben 40 hat eine kreisförmige Seitenwandung, die mit einer verlängerten ringförmigen Ölnut 59 versehen ist, die lediglich einen geringfügig verringerten Durchmesser aufweist und eine zylindrische Oberfläche bildet und einen Kopfrand 61 benachbart dem Zylinderkopf 37 und einen Fußrand 62 benachbart der Kurbelwelle 27 aufweist. Die Nut 59 hat eine Tiefe von nur etwa 0,010 bis 0,020 inch (0,0254 bis 0,0508 cm) und die Ränder 61 und 62 sind mit Ausrundungen und Radien versehen, um jegliche Grate und scharfe Kanten zu ver­ meiden. Der Abstand zwischen den Rändern 61 und 62 ist vor­ zugsweise derart, um eine maximale Nutbreite zur Verfügung zu stellen, während auch eine adäquate Belastungshalte- bzw. la­ gerfläche gewährleistet ist, und daher schließt sich sowohl eine vorstehende Kopffläche bzw. -bereich 64 am vorderen Ende des Kolbens 40, die dazu angepaßt ist, einen festen Gleitsitz innerhalb der Zylinderbohrung herzustellen, als auch eine vorstehende Fußfläche bzw. -bereich 66 am unteren Ende des Kolbens an die Nut an. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist es ersichtlich, daß die Ölnut 59 und das Ölzuführloch 57 derart angeordnet sind, daß die vorstehende Kopffläche 64 im unteren Totpunkt des Kolbens, wie in Fig. 3 dargestellt, in Abhängigkeit von der Länge des Kolbenhubes, teilweise, aber niemals vollständig, das Ölloch 57 blockieren kann, so daß annähernd die gesamte Fläche der vorstehenden Kopffläche zur Verfügung steht, um eine dichte Passung mit der Zylinderboh­ rung 35 zugewährleisten, wenn der Kolben seinen Kompressions­ hub beginnt. Andererseits wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet, wie in Fig. 2 dargestellt, ist es wün­ schenswert, aber nicht notwendig, daß die vorstehende Fußflä­ che 66 derart angeordnet ist, um einen Bereich des Ölzuführ­ loches 57 geringfügig freizulegen, um es zu ermöglichen, daß zusätzliches Öl in die Zylinderbohrung 35 herabtropft, um so eine adäquate Schmierung in dem Bereich der vorstehenden Fuß­ fläche 66 während der Hin- und Herbewegung des Kolbens sicherzustellen.

Es ist daher ersichtlich, daß das Vorhandensein von Öl im Mittenbereich der Zylinderbohrung 35 durch das Ölzuführloch 57 eine zusätzliche Ölversorgung in diesem Bereich zur Verfü­ gung stellt, um eine bessere Abdichtung und eine bessere Schmierung des Kolbens an den vorstehenden Kopf- und Fußflä­ chen 64 und 66 sicherzustellen, und aufgrund der reduzierten Fläche auf dem Kolben, die in Kontakt mit der Zylinderbohrung steht, wird die Reibung geringfügig verringert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung, um eine zwangsläufige Versorgung von frischem Öl durch das Zuführloch 57 sicherzustellen, sind Mittel für das Öl in­ nerhalb der Ölnut 59 vorgesehen, welche das Ablaufen des Öls aus der Nut 59 gewährleisten und einen konstanten zwangsläu­ figen Ölfluß in diesem Bereich sicherstellen sowie eine bes­ sere Kühlung gewährleisten. Wie in den Fig. 4 und 5 darge­ stellt, kann dies durch die Verwendung von Kanalmitteln in Form von kleinen Ablaßöffnungen 68 durchgeführt werden, wobei es sich anzahlmäßig um eine oder zwei handelt, welche sich nach innen durch den Kolben von der Ölnut 59 in den Innen­ hohlraum 69 erstrecken. Die gesamte Fläche der kleinen Ablaß­ öffnung(en) 68 ist derart, daß eine reduzierte Fließmenge im Innenhohlraum 69 zur Verfügung gestellt wird, die geringer ist als die Fließmenge von Öl, das durch das Ölzuführloch 57 eintreten kann, um sicherzustellen, daß die Ölnut 59 immer mit Öl gefüllt gehalten wird zur Verbesserung der Kühlung und Dichtung der Fläche zwischen dem Kolben 40 und der Zylinderbohrung 35.

Statt der Verwendung einer kleinen Ablaßöffnung 68 ist es ge­ mäß einer alternativen Anordnung, die in den Fig. 6 und 7 ge­ zeigt ist, möglich, eine Passage bzw. Durchflußöffnung in Form einer kleinen Abflachung oder Nut 71 auf der vorstehen­ den Fußfläche 66 zur Verfügung zu stellen, um es dem Öl zu ermöglichen, von der Ölnut 59 vorbei an der vorstehenden Fuß­ fläche 66 in das untere Ende der Zylinderbohrung 35 zu fließen. Wieder muß die Größe der Abflachung 71 derart sein, daß die ausströmende Menge über die Abflachung 71 niemals größer sein kann, als die einströmende Menge durch das Zu­ führloch 57, um sicherzustellen, daß die Ölnut 59 ständig während des Gebrauchs des Verdichters mit Öl gefüllt bleibt.

Obwohl verschiedene bevorzugte Ausführungsformen dieser Er­ findung gezeigt und im Detail beschrieben wurden, ist es selbstverständlich, daß es sich hierbei nur um Beispiele ge­ handelt hat, und auf vielfältige Modifikationen und geänderte Anordnungen zurückgegriffen werden kann, ohne den Schutzbe­ reich der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen angegeben ist.

Claims (10)

1. Kälteverdichter mit einem Gehäuse (10) einem Zylinder­ block (20) der innerhalb des Gehäuses (10) montiert ist, einer Kurbelwelle (27), die an dem Zylinderblock (20) zur Drehung um eine vertikale Achse gelagert ist, Elektromotormitteln an dem Zylinderblock (20) zum Dreh­ antrieb der Kurbelwelle (27), einer horizontalen Zylin­ derbohrung (35) in dem Zylinderblock (20), einem Kolben (40), der gleitend in der Zylinderbohrung (35) ange­ ordnet ist, wobei der Kolben (40) eine zylindrische Seitenwandung hat, die in dichtendem Kontakt mit der Bohrung (35) steht und wobei die Seitenwandung ein Kopfende (64) an dem Ende weg von der Kurbelwelle (27) und ein Fußende (66) an dem Ende benachbart der Kurbel­ welle (27) aufweist, Antriebsmitteln, die die Kurbel­ welle (27) und den Kolben (40) miteinander verbinden und betriebsbereit sind, den Kolben (40) in der Bohrung (35) als Reaktion auf die Drehung der Kurbelwelle (27) hin- und herzubewegen, um eine Hublänge des Kolbens (40) zu definieren, wobei die Kolbenseitenwandung eine ringförmige Nut (59) benachbart ihres Mittelpunktes zwischen dem Kopfende (64) und dem Fußende (66) auf­ weist, einem Ölversorgungskanal (57), der sich in die Bohrung (35), an einer Stelle zwischen ihren Enden (64, 66) und an der obersten Stelle öffnet, wobei die Nut (59) eine gleichmäßige Tiefe und eine axiale Länge hat, die lang genug ist, um mit dem Ölzufuhrkanal (57) wäh­ rend eines überwiegenden Teils des Hubes zu kommuni­ zieren.

2. Kälteverdichter mit einem Gehäuse (10, einem Zylinder­ block (20), der innerhalb des Gehäuses (10) montiert ist, einer Kurbelwelle (27), die an dem Zylinderblock (20) zur Drehung um eine vertikalen Achse gelagert ist, Elektromotormitteln an dem Zylinderblock (20) zum Dreh­ antrieb der Kurbelwelle (27), einer horizontalen Zylin­ derbohrung (35) in dem Zylinderblock (20), einem Kolben (40), der gleitend in der Zylinderbohrung (35) ange­ ordnet ist, wobei der Kolben (40) eine zylindrische Seitenwandung hat, die in dichtendem Kontakt mit der Bohrung (35) steht, und wobei die Seitenwandung in Kopfende (64) an dem Ende weg von der Kurbelwelle (27) und ein Fußende (66) an dem Ende benachbart der Kurbel­ welle (27) aufweist, Antriebsmitteln, die die Kurbel­ welle (27) und den Kolben (40) miteinander verbinden und betriebsbereit sein, den Kolben (40) in der Bohrung (35) als Reaktion auf die Drehung der Kurbelwelle (27) hin- und herzubewegen, um eine Hublänge des Kolbens (40) zu definieren, wobei die Kolbenseitenwandung eine ringförmige Nut (59) benachbart ihres Mittelpunktes zwischen dem Kopfende (64) und dem Fußende (66) auf­ weist, einem Ölversorgungskanal (57), der sich in die Bohrung (35) an einer Stelle zwischen ihren Enden (64, 66) und an dem obersten Punkt öffnet, wobei die Nut (59) eine axiale Länge hat, die lang genug ist, um mit dem Ölversorgungskanal (57) während des überwiegenden Teils des Hubs zu kommunizieren, und Durchgangsmitteln (71) auf dem Kolben (40), durch die in der Nut (59) be­ findliches Öl in die Zylinderbohrung (35) am Fußende (66) des Kolbens (40) abfließen kann.

3. Kälteverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Durchgangsmittel eine Abflachung (71) auf dem Fußende (66) ist.

4. Kälteverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut (59) eine gleichmäßige Tiefe hat.

5. Kälteverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ölversorgungskanal (57) sich auch an sei­ nem oberen Ende in einen Ölversorgungsrezeß (55) öff­ net, der auf dem Zylinderblock (20) angeordnet ist.

6. Kälteverdichter mit einem Gehäuse (10), einem Zylinder­ block (20), der innerhalb des Gehäuses (10) montiert ist, einer Kurbelwelle (27), die an dem Zylinderblock (20) zur Drehung um eine vertikale Achse gelagert ist, Elektromotormitteln an dem Zylinderblock (20) zum Dreh­ antrieb der Kurbelwelle (27), einer horizontalen Zylin­ derbohrung (35) in dem Zylinderblock (20), einem Kolben (40), der gleitend in der Zylinderbohrung (35) ange­ ordnet ist, wobei der Kolben (40) eine zylindrische Seitenwandung und ein hohles Inneres hat, wobei die Seitenwandung von einem Kopfende (64) an dem Ende weg von der Kurbelwelle (27) und von einem Fußende (66) an dem Ende benachbart der Kurbelwelle (27) begrenzt ist, Antriebsmitteln, die die Kurbelwelle (27) und den Kol­ ben (40) miteinander verbinden und betriebsbereit sind, den Kolben (40) in der Bohrung (35) als Reaktion auf die Drehung der Kurbelwelle (27) hin- und herzubewegen, um eine Hublänge des Kolbens (40) zu definieren, wobei die Kolbenseitenwandung eine ringförmige Nut (59) be­ nachbart ihres Mittelpunktes und beabstandet sowohl vom Kopfende (64) als auch vom Fußende (66) aufweist, wobei die Kolbenseitenwandung am Fußende (66) und am Kopfende (64) in dichtendem Kontakt mit der Zylinderbohrung (35) steht, einem Ölversorgungskanal (57), der sich in die Bohrung (35) an einem Punkt zwischen ihren Enden und dem höchsten Punkt öffnet, wobei die Nut (59) eine axiale Länge hat, die lang genug ist, um mit dem Ölversorgungskanal (57) während eines überwiegenden Teils des Hubes zu kommunizieren, und Ölabfließkanal­ mitteln (68) im Kolben (40) von der Nut (59) in das hohle Innere (69).

7. Kälteverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut (59) eine gleichmäßige Tiefe hat.

8. Kälteverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ölabflußkanalmittel (68) eine effektive Querschnittsfläche haben, die geringer ist als die des Ölversorgungskanals (57).

9. Kälteverdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ölabflußkanalmittel ein Paar Öffnungen (68) aufweist, die sich von der Nut (59) in das hohle Innere (69) erstrecken.

10. Kälteverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ölversorgungskanal (57) sich an seinem oberen Ende in einen Ölversorgungsrezeß (55) öffnet, der auf dem Zylinderblock (20) oberhalb der Zylinder­ bohrung (35) angeordnet ist.