DE69323719T2

DE69323719T2 - Pleuelstange-kolben-kolbenbolzen anordnung für hermetischen hubkolben-verdichter

Info

Publication number: DE69323719T2
Application number: DE69323719T
Authority: DE
Inventors: Fernando Christoffel; Jose Fernandes; Ingwald Vollrath
Original assignee: Empresa Brasileira de Compressores SA
Current assignee: Whirlpool SA
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2013-08-11
Also published as: EP0611428A1; BR9203180A; EP0611428B1; US5421245A; DE69323719D1; WO1994004853A1; JP3560973B2; JPH07500178A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung aus einem Kolben, einem Gelenkbolzen und einer Pleuelstange für hermetische Kolbenverdichter und auf ein Verfahren zum Anbringen eines Gelenkbolzens an einem Kolben eines hermetischen Kolbenverdichters, der in kleinen Maschinen, wie z. B. Kühlschränken, Gefrierschränken, Trinkbrunnen usw., eingesetzt wird.

Hintergrund der Erfindung

Kolbenverdichter umfassen eine Pleuelstange mit einem kleineren Auge, die über einen Gelenkbolzen an einem Kolben angelenkt ist, der im Zylinder des Verdichters hin- und herläuft, und mit einem größeren Auge, das an einem exzentrischen Ende einer Kurbelwelle angebracht ist, die senkrecht zum Kolbenhub verläuft, wobei das andere Ende der Kurbelwelle den Rotor eines Elektromotors trägt und der Stator des Motors andererseits auf einem Zylinderblock abgestützt ist, der das Lager für die Kurbelweile aufnimmt, wobei der Block mittels Federn in einem Gehäuse montiert ist, das durch eine Abdeckung verschlossen wird, die eine abgedichtete Einheit festlegt.
Um eine bessere Leistung des Verdichters zu erzielen, ist es vom mechanischen Standpunkt her wichtig, daß die Teile mit Relativbewegung eine perfekte Abstimmung ihrer Geometrien aufeinander aufweisen, um Leckage, Verschleiß und tribologische Effekte zu vermeiden, die zu einem Verlust an volumetrischem Wirkungsgrad führen.
Die Perfektion in der Geometrie der Teile läßt sich z. B. in der Einhaltung der Kolbenzylindrizität verifizieren.
Änderungen dieser Eigenschaft des Kolbens beeinträchtigen das Arbeiten des Verdichters.
Die Befestigung zwischen dem Bolzen und dem Kolben beeinflußt bei den bekannten Verfahren (mechanische Montage durch Preßsitz, Federbolzen, Verkleben usw.) den Wirkungsgrad der Kolbenverdichter, und zwar hauptsächlich aufgrund der Verformungen, die durch den Vertust an Symmetrie und durch Probleme bedingt sind, welche in der Anordnung aus Kolben, Bolzen und Pleuelstange sowie im Zylinder auftreten, wobei diese Probleme zu Vibrationen, Geräuschen und zu einem Verlust an volumetrischem Wirkungsgrad führen (Leckagen).
Je kleiner die beim Montagevorgang verwendeten Teile sind, wobei für solche Teile eine höhere Präzision erforderlich ist, desto deutlicher werden die oben erwähnten Nachteile sein. Unter den bekannten Verfahren verursachen diejenigen, die zusätzliche Befestigungselemente wie Stifte und Ringe oder, wie beim Klebeverfahren, Bindungsmaterial einsetzen, lokalisierte Spannungen und vor allem eine Unausgewogenheit der Anordnung aus Kolben, Bolzen und Pleuelstange, die auch die Leistung des Verdichters beeinträchtigt.
Die herkömmliche Schweißtechnik sollte, davon abgesehen, daß sie den Nachteil einer zusätzlichen Materialaufnahme und der Erzeugung von Rückständen aufweist, wodurch der Kolben beim Schmelzvorgang verformt wird, nicht bei Werkstoffen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften (Schmelzpunkt), wie z. B. bei getemperten oder gesinterten Werkstoffen, zur Anwendung kommen. Zudem läßt sich dieses Befestigungsverfahren nur schwer bei kleinen Systemen anwenden, wie im Falle von hermetischen Verdichtern, insbesondere bei deren Kolben- Bolzen-Pleuelstange-Anordnung.
Die Befestigung mittels Klebemitteln weist zwar nicht den Nachteil von Rückständen auf, wie dies beim Befestigen mittels Schweißen der Fall ist, sie erfordert aber eine gründliche Reinigung der zu verschweißenden Flächen und eine bestimmte Zeit zum Aushärten des Klebemittels, wobei man durch diese Zeit, die zwar durch die Anwendung von Katalysatoren verkürzt werden kann, nicht die Probleme vermeidet, die beim fortlaufenden Montagevorgang der Verdichter verursacht werden.
Außerdem führen physikalisch-chemische Beeinträchtigungen als Funktion der Einsatzbedingungen des Verdichters zu einem beschleunigten Aftern der Klebemittel, wodurch sie deren Festigkeit deutlich verringern und die Zuverlässigkeit beim Montagevorgang des Verdichters beeinträchtigen.

Offenbarung der Erfindung

Daher besteht ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Anordnung aus einem Kolben, einem Gelenkbolzen und einer Pleuelstange bereitzustellen, die nach der Montage keine Verformungen aufweist und folglich nicht zu Unwuchten oder Vibrationen im hermetischen Verdichter führt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Anordnung aus einem Kolben, einem Gelenkbolzen und einer Pleuelstange, deren Montagevorgang keine vorherige Vorbereitung der zu befestigenden Teile, wie z. B. eine zerspanende Bearbeitung, erfordert, so daß ein schrittweiser Montagevorgang der Verdichter möglich ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Befestigung eines Gelenkbolzens an einem Kolben für hermetische Kolbenverdichter bereitzustellen, das weder zu Verformungen führt noch mit zusätzlichen Materialien oder anderen Komponenten arbeitet, die eine Unwucht und Vibrationen in der Anordnung aus Kolben, Gelenkbolzen und Pleuelstange verursachen und dadurch die Betriebssicherheit und den Wirkungsgrad des Verdichters beeinträchtigen könnten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein schrittweises Verfahren zum Befestigen eines Gelenkbolzens an einem Kolben für hermetische Kolbenverdichter bereitzustellen, das zu einer Befestigung der Anordnung aus Kolben, Gelenkbolzen und Pleuelstange führt, die zumindest während der Nutzungsdauer der Verdichter physikalisch und chemisch beständig gegen die Betriebsbedingungen der hermetischen Kolbenverdichter ist.
Diese Ziele werden erreicht durch eine Anordnung aus einem Kolben, einem Gelenkbolzen und einer Pleuelstange für hermetische Kolbenverdichter der Art mit einem Zylinderblock, der ein Lager zur Lagerung einer Kurbelwelle und einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben hin- und herläuft, wobei die Kurbelwelle an ihrem oberen Abschnitt mit einem exzentrischen Ende versehen ist, das mit dem Kolben über eine Pleuelstange verbunden ist, deren kleineres Auge in den Kolben eingeführt und durch einen Gelenkbolzen, dessen Endabschnitte auf entsprechenden radialen Seitenöffnungen des Kolbens gelagert sind, in diesem gehalten wird, wobei diese Abschnitte, die durch die Umlaufkante wenigstens eines Endes des Gelenkbolzens und durch die benachbarte Innenfläche der entsprechenden radialen Seitenöffnung des Kolbens festgelegt werden, über mindestens einen Schweißpunkt miteinander verbunden sind, der in einem entsprechenden ersten Schweißbereich enthalten ist, welcher einen Abschnitt der Umlaufkante des Endes des Gelenkbolzens umfaßt und in einem Sektor von etwa 90 Grad an diesem Ende liegt sowie symmetrisch zu einer ersten Durchmesserlinie des Endes des Gelenkbolzens verläuft, wobei sich diese erste Durchmesserlinie parallel zu und in einer Ebene mit der Längsachse des Kolbens erstreckt und wenigstens ein Schweißpunkt in wenigstens einem zweiten Schweißbereich, dem ersten Schweißbereich gegenüberliegend, vorgesehen ist, der relativ zu einer zweiten Durchmesserlinie liegt, die senkrecht zur ersten Durchmesserlinie verläuft.
Diese Anordnung aus einem Kolben, einem Gelenkbolzen und einer Pleuelstange wird mittels eines Verfahrens montiert, das folgende Schritte umfaßt:
a- Einführen des kleineren Auges der Pleuelstange in den Kolben;
b- Einführen des Gelenkbolzens durch die radialen Seitenöffnungen des Kolbens und das kleinere Auge der Pleuelstange;
c- Ausrichten des Gelenkbolzens im Kolben;
d- Arretieren wenigstens eines der Enden des Gelenkbolzens gegen axiale Verschiebungen relativ zum Kolben;
e- Positionieren der Bolzen-Kolben-Anordnung relativ zu einer Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen derart, daß wenigstens ein Schweißpunkt auf einen entsprechenden ersten Schweißbereich aufgebracht wird, der einen Umlaufkantenabschnitt des Gelenkbolzenendes umfaßt und in einem Sektor von etwa 90 Grad an diesem Ende enthalten ist sowie symmetrisch zu einer ersten Durchmesserlinie des Gelenkbolzenendes verläuft, wobei diese erste Durchmesserlinie sich parallel zu und in einer Ebene mit der Längsachse des Kolbens erstreckt;
f- Versorgung der Mikroschweißeinrichtung mit Energie während eines vorbestimmten Zeitraumes, um den Schweißpunkt auszubilden;
g- Deaktivieren der Mikroschweißeinrichtung;
h- gewünschtenfalls Wiederholung der Schritte "e-g", um zusätzliche Schweißpunkte auf dem ersten Schweißbereich zu erhalten;
i- erneute Ausrichtung dieser Einrichtung relativ zur Bolzen-Kolben-Anordnung, um wenigstens einen zweiten Schweißpunkt in wenigstens einem zweiten Schweißbereich gegenüber dem ersten Schweißbereich festzulegen, und zwar in bezug auf eine zweite Durchmesserlinie, die senkrecht zur ersten Durchmesserlinie verläuft;
j- gegebenenfalls Wiederholung des Schrittes "i", um weitere Schweißpunkte auf dem zweiten Schweißbereich zu erhalten;
k- Deaktivieren der Mikroschweißeinrichtung;
l- Freigabe der Kolben-Gelenkbolzen-Anordnung.
Das Mikroschweiß-Verfahren läßt das Schweißen der Bolzen-Kolben-Anordnung ohne Zugabe von Materialien oder Bauteilen zu, indem man nur den Teil der Bolzen-Kolben-Flächen schmilzt, die benachbart der entsprechenden Kanten liegen, so daß man nur sehr kleine Schweißpunkte ausbildet und folglich diese Bauteile nur derart reduzierten Spannungen aussetzt, daß der Kolben nicht davon betroffen ist, so daß man eine gute Leistung des Verdichters gewährleisten kann. Zudem spart ein solches Verfahren Energie und ermöglicht es, die Befestigung zwischen dem Gelenkbolzen und dem Kolben zur fortlaufenden Herstellung der Verdichter zu automatisieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Teillängsschnitt durch einen hermetischen Kolbenverdichter;
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit eines Teils von Fig. 1, welche die Kolben-Gelenkbolzen- Pleuelstange-Anordnung darstellt und zwei symmetrisch zueinander angebrachte Paare von Schweißpunkten gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
die Fig. 3a, 3b und 3c eine Seitenansicht der oben erwähnten Anordnung, die einen bevorzugten, kreisrunden Abschnitt der Anordnung der Gelenkbolzen-Kolben-Verbindungspunkte mit unterschiedlichen Konstruktionsmöglichkeiten zur Verteilung der Schweißpunkte zwischen den benachbarten Flächen eines Endes des Gelenkbolzens und einer entsprechenden radialen Öffnung des Kolbens darstellt.

Beste Weise zur Ausführung der Erfindung

Gemäß Fig. 1 ist die Motor/Verdichter-Einheit 1 in einem Gehäuse 3 mittels Federn 2 (hier ist nur eine dargestellt) aufgehängt. Ein Zylinderblock 4 trägt einen Stator 5 eines Elektromotors und weist ein Lager 6 zur Lagerung einer Kurbelwelle 7 auf, in deren unterem Abschnitt ein Rotor 8 des Elektromotors montiert ist. Die Kurbelwelle 7 trägt an ihrem oberen Ende einen Exzenterbolzen 9, dessen oberes Ende 10 frei ist.
Im Zylinderblock 4 ist auch ein Zylinder 11 untergebracht, in dem ein Kolben 20 hin- und herläuft.
Wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, weist der Zylinder 11 an seinem der Kurbelwelle gegenüberliegenden Ende eine Ventilplatte 12 und eine Abdeckung 13 auf, die von herkömmlicher Bauweise sein können.
Die Verbindung zwischen dem Kolben 20 und dem Exzenterbolzen 9 der Kurbelwelle 7 wird über eine Pleuelstange 30 hergestellt, die ein kleineres Auge 31 umfaßt, wobei ein radialer Vorsprung 32 des Auges 31 die Stange der Pleuelstange 30 festlegt, die an einem größeren Auge 33 anbringbar ist. Das kleinere Auge 31 wird in dem Kolben 20 über einen Gelenkbolzen 40 gehalten, während das größere Auge 33 um den Exzenterbolzen 9 der Kurbelwelle 7 herum montiert ist. Die oben beschriebene Pleuelstange 30 ist insbesondere aus zwei Teilen gebildet, wobei dieser Aspekt jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Gemäß den Fig. 1-3c weist der Kolben 20 an einer seiner Endflächen eine erste Öffnung 21 auf, in welche das kleinere Auge 31 der Pleuelstange 30 eingeführt wird und in der ein Teil der Stange 32 der Pleuelstange 30 locker sitzt.
Diese erste Öffnung 21 erstreckt sich durch das Innere des Körpers des Kolbens 20 und steht in Verbindung mit einem Paar radialer Seitenöffnungen 23 und 24, die diametral zueinander ausgerichtet sind. Bei der bevorzugten, dargestellten Ausführungsform sind die Endöffnungen kreisförmig und mit einer Form ausgebildet, die derjenigen des Gelenkbolzens entspricht.
Durch eine dieser seitlichen radialen Öffnungen 23, 24 nimmt die Pleuelstange-Kolben-Anordnung den Gelenkbolzen 40 auf, um den die Pleuelstange 30 sich bei Betrieb zwischen zwei maximalen Winkelstellungen bewegen wird, die durch die Bewegung des Exzenterbolzens 9 der Kurbelwelle 7 festgelegt sind.
Der Gelenkbolzen 40 ist so angeordnet, daß seine einander gegenüberliegenden Enden 41, 42 höchstens eine innere Oberflächenkante 23a, 24a einer zugeordneten seitlichen Öffnung 23, 24 des Kolbens 20, benachbart der Umlaufkante der zugeordneten Endöffnung 24, 24, erreichen, um die zylindrische Form des Kolbens nicht zu beeinträchtigen.
Jedes gegenüberliegende Ende 41, 42 des Gelenkbolzens 40 weist eine Oberfläche auf, auf der zusammen mit der inneren Oberflächenkante 23a, 24a der entsprechenden Endöffnung 23, 24 zwei winkelige Schweißbereiche festgelegt sind, deren jeder eine vorbestimmte maximale Anzahl von Schweißpunkten aufnehmen kann, die auf einer Schweißlinie L ausgebildet werden, die eine Kontur aufweist, welche im wesentlichen der Kontur der zugeordneten inneren Oberflächenkante 23a, 24a, des Kolbens 20 entspricht.
Jeder dieser Schweißbereiche umfaßt einen Winkelsektor, der relativ zu einer zugeordneten Endfläche des Gelenkbolzens 40 konzentrisch verläuft und zwischen -45 und +45 Grad, vorzugsweise zwischen -15 und +15 Grad, liegt, und zwar in bezug auf eine Durchmesserlinie, die an jedem entsprechenden Ende des Gelenkbolzens 40 festgelegt ist, wobei diese Linie parallel zur Längsachse des Kolbens 20 und in einer Ebene mit dieser verläuft. Die Winkelöffnung des Sektors ist eine Funktion eines Mindestabstandes, den die Endfläche des Gelenkbolzens 40 relativ zur zylindrischen Kontur des Kolbens aufweisen sollte, so daß die Schweißpunkte über der Kante der entsprechenden Endfläche des Gelenkbolzens 40 keine Verformungen an der Seitenwand des Kolbens verursachen, die seine zylindrische Form beeinträchtigen würden.
Bei der bevorzugten und dargestellten Ausführungsform nimmt jeder Schweißbereich einen entsprechenden Schweißpunkt auf, der auf einem der Schnittpunkte der Durchmesserlinie mit der Umlaufkante der Endfläche des Gelenkbolzens 40 festgelegt ist. An diesem Schnittpunkt ist der oben erwähnte Abstand maximal und läßt somit eine maximale Verformung der Schweißpunkte zu, ohne die zylindrische Form des Kolbens zu beeinträchtigen. Bei dieser Anordnung sind die Schweißpunkte jeder gegenüberliegenden Endöffnung zueinander ausgerichtet.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung weisen eine oder beide Halbkugeln jeder Endfläche des Gelenkbolzens, die durch eine zweite Durchmesserlinie, senkrecht zur ersten Durchmesserlinie, festgelegt sind, zwei Schweißbereiche auf, die relativ zur ersten Durchmesserlinie symmetrisch verlaufen, mit der Maßgabe, daß die zuvor definierten Grenzen eingehalten werden und daß die Schweißpunkte nicht aus irgendeinem Grunde auf der ersten Durchmesserlinie angebracht werden.
Die Konstruktion der Bolzen-Kolben-Anordnung kann eine vorherige Arretierung zwischen dem Gelenkbolzen 40 und dem Kolben 20 durch eine Verengung vorsehen, die in der Umgebung der Oberflächenkante einer der Öffnungen 23, 24 ausgebildet ist, gegen die ein entsprechender Endabschnitt des Gelenkbolzens 40 zur Anlage kommt, wobei dieser Abschnitt relativ zum Rest des Körpers des Gelenkbolzens 40 aufgeweitet ist.
Die Oberflächenkante der anderen dieser Öffnungen 23, 24 kann, wie oben erwähnt, einen mit einer Verengung versehenen Bereich aufweisen, der zwar nicht dazu dient, den Bolzen und den Kolben vorab zu arretieren, aber die Symmetrie und damit auch die Ausgewogenheit der Gelenkbolzen- Kolben-Anordnung aufrechterhält.
Die Verbindung der oben erwähnten Anordnung wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Mikroschweiß-Verfahren erreicht, bei dem ein dünner Strahl aus einem hochenergetischen Material, vorzugsweise ein Laser, auf einen vorbestimmten Abschnitt des Schweißbereichs gerichtet ist und dadurch hochkonzentrierte Energie während eines Zeitintervalls liefert, das zwar kurz ist, aber ausreicht, um ein lokalisiertes, oberflächliches Schmelzen zu verursachen, wodurch ein Schweißpunkt zwischen den benachbarten Flächen gebildet wird.
Das Schmelzen der beiden benachbarten Flächen erfolgt, wenn der Kolben 20 und der Gelenkbolzen 40 aus demselben Material und nach demselben Konstruktionsverfahren gefertigt sind. Wenn die physikalischen Bedingungen der Teile verschieden sind, wird das Mikroschweißen dadurch erreicht, daß man den Strahl aus energetischem Material im Bereich des Schweißpunktes auf das Teil mit dem höheren Schmelzpunkt richtet, bis dieser Schmelzpunkt erreicht ist. Dieses geschmolzene Material verteilt sich über die benachbarte Fläche des anderen zu verschweißenden Teils, die aufgrund der Temperaturbedingungen in dem Bereich ebenfalls schmilzt, wodurch eine homogene Schweißstelle gebildet wird. Wenn der energiereiche Materialstrahl bei der Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung eingesetzt wird, so wird er auf den Bolzen gerichtet, da dieser der Teil der Anordnung mit dem höheren Schmelzpunkt ist. Im Falle von Teilen, die aus sehr unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, verursacht die Energiezufuhr das Schmelzen der benachbarten Flächen, auch wenn dieses Schmelzen nicht zu einer Verbindung der Teile führt. In dieser Situation ist das Arretieren der Teile, das durch Erwärmen erzielt wird, mechanischer Art. Da die Schmelz- und Abkühlprozesse langsam sind, ist der betroffene Bereich sehr klein. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Schweißpunkte wie in Fig. 3b veranschaulicht verteilt, wobei einer der Schweißbereiche einen entsprechenden Schweißpunkt auf der ersten Durchmesserlinie aufweist, der in gleichem Abstand zu zwei in einem anderen Schweißbereich angebrachten Schweißpunkten liegt, die sich relativ zu dem oben erwähnten Bereich diametral gegenüberliegen und symmetrisch zur ersten Durchmesserlinie angeordnet sind. Bei einer anderen möglichen Ausführungsform, die in Fig. 3c gezeigt ist, nehmen die Schweißpunkte eines Schweißbereichs nur einen Teil eines zugeordneten Schweißbereiches ein, der auf der ersten Durchmesserlinie festgelegt ist, wobei die Punkte diametral relativ zu den zugeordneten Punkten liegen, die in einem entsprechenden Teil eines zugeordneten Schweißbereiches, diametral gegenüber dem zuvor erwähnten Schweißbereich, angebracht sind.
Andere Kombinationen von Schweißpunkten, die auf Abschnitten entsprechender Schweißbereiche verteilt sind, sind im Rahmen des gewünschten Effektes bei der Ausbildung der Schweißpunkte ebenfalls möglich. Zudem hängt der zwischen den Schweißpunkten in demselben Schweißbereich erhaltene Abstand von der höheren oder niedrigeren Festigkeit ab, die mit der Gelenkbolzen-Kolben- Anordnung erzielt werden soll, wenn man die Spannungen, denen die Schweißpunkte während des Betriebes des hermetischen Verdichters ausgesetzt sind, sowie die bei diesen Schweißpunkten erforderliche Zerbrechlichkeit berücksichtigt, um ein beabsichtigtes Brechen der Gelenkbolzen- Kolben-Anordnung zu ermöglichen. Daher sind auch voneinander getrennte Punkte, einander berührende Punkte oder einander teilweise überlappende Punkte möglich, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beim Positionieren für den Mikroschweißvorgang sollte der Gelenkbolzen 40 mittig und relativ zu den radialen Seitenöffnungen 23, 24 des Kolbens 20 symmetrisch ausgerichtet sein, um eine Unwucht und einen dadurch verursachten Verschleiß der Teile sowie eine übermäßige Spannung an den Schweißpunkten zu vermeiden.
Nach den Schritten der Montage und der Ausrichtung der Gelenkbolzen- und der Kolbenteile wird eine Einrichtung für schnelles Mikroschweißen zunächst in die Umgebung eines der Schweißbereiche einer der benachbarten Flächen der Endöffnungen 23, 24 des Kolbens 20 und der zugeordneten Endflächen 41, 42 verbracht.
Die Schweißpunkte werden durch die Relativbewegung zwischen der Einrichtung für schnelles Mikroschweißen und der Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung erhalten. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bleibt die Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung stationär, während die Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen sich entlang zumindest einer Winkelbahn bewegt, deren Winkel relativ zum Mittelpunkt der entsprechenden Endfläche des Gelenkbolzens 40 eine Funktion der Anzahl und der Position der Schweißpunkte in jedem Schweißbereich und des Schmelzpunktes der Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung ist.
Das Schweißen der Schweißpunkte am gegenüberliegenden Ende der Gelenkbolzen-Kolben- Anordnung kann durch Verschieben der Einrichtung in eine neue Stellung vor dem anderen gegenüberliegenden Ende oder durch eine entsprechende Drehung der Gelenkbolzen-Kolben- Anordnung zum Erreichen der neuen Stellung erfolgen.
Nachdem die Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen gegenüber dem Schweißbereich angeordnet ist, der den Energiestrahl aufnehmen soll, wird ein Auslöser betätigt, wodurch die Einrichtung mit Energie versorgt und die Energieemission des Strahls ausgelöst wird. Diese Emission ist lokalisiert und läuft über einen Zeitraum, der ausreicht, um eine kleine lokale Verformung zu verursachen, die eine TAZ (thermisch beeinflußte Zone) mit verringerten Abmessungen erzeugt.
Bei einem Schweißvorgang bestimmt die TAZ das Ausmaß der Verformung, der die Teile ausgesetzt sind, und je höher diese Werte sind, desto größer sind die Verformung und die Spannung, denen der Schweißbereich ausgesetzt ist, und desto höher ist folglich auch die Wahrscheinlichkeit eines Materialrisses in diesen Bereichen.
Nachdem der Energiestrahl auf die Schweißbereiche eines der Enden 23, 24 der Gelenkbolzen- Kolben-Anordnung angewandt wurde, wird die Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen entweder manuell oder mechanisch deaktiviert, und die Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung und die Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen werden neu ausgerichtet, um das Mikroschweißen im Schweißbereich des anderen der Enden 23, 24 zu ermöglichen.
Bei einer bevorzugten, nicht dargestellten Ausführungsform erfolgt das Mikroschweißen jedes Schweißbereiches eines ersten Endes der Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung durch die Verdrehung der Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung um einen vorbestimmten Winkel um ihre Längsachse. Nachdem das Mikroschweißen in den Schweißbereichen des ersten Endes beendet ist, kann die Gelenkbolzen- Kolben-Anordnung einer Drehung um ihre Achse, quer zur Längsachse des Kolbens, unterzogen werden, wobei diese Drehung notwendig ist, damit die Schweißpunkte der anderen der Endöffnungen ebenfalls mikrogeschweißt werden können.
Eine bauliche Alternative zu dieser Lösung weist zwei Einrichtungen zum schnellen Mikroschweißen auf, die mit einem entsprechenden Ende des Gelenkbolzens 40 ausgerichtet sind, wodurch Relativbewegungen zur Neuausrichtung zwischen dem Gelenkbolzen und der Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen vermieden werden. Bei einer anderen möglichen Ausführungsform wird die Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung während des gesamten Mikroschweißvorgangs an einem bestimmten Ende in nur einer Stellung gehalten, wobei in diesem Falle die Befestigungseinrichtung auf das Ende der bereits geschweißten Fläche wirkt. Nach diesem Vorgang kann die Ausrichtung der Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen und der Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung durch einen der oben beschriebenen Vorgänge erfolgen. Da das Mikroschweißen keine Abkühlperiode erfordert, gibt die Befestigungseinrichtung die Gelenkbolzen-Kolben-Anordnung frei, wenn das Schweißen der Schweißpunkte aller Bereiche jeder Öffnung durchgeführt wurde.
Das Mikroschweißen schafft eine ausreichend starke Gelenkbolzen-Kolben-Verbindung, um die Anordnung während eines Zeitraumes zusammenzuhalten, der wenigstens der Lebensdauer des Verdichters entspricht, wobei sie gegen solche Umweltbedingungen, wie Temperaturschwankungen und Korrosion, die im Inneren eines Verdichters vorherrschen, beständig und schwach genug ist, um das absichtliche Brechen des Schweißbereichs sowie das Herausziehen des Gelenkbolzens 40 ohne Widerstand zuzulassen, ohne daß dabei die anderen Teile des Verdichters beeinträchtigt werden.

Claims

1. Anordnung aus einem Kolben, einem Gelenkbolzen und einer Pleuelstange für hermetische Kolbenverdichter der Art mit einem Zylinderblock (4), der ein Lager (6) zur Lagerung einer Kurbelwelle (7) und einen Zylinder (11) aufweist, in dem ein Kolben (20) hin- und herläuft, wobei die Kurbelwelle (7) an ihrem oberen Abschnitt mit einem exzentrischen Ende (9) versehen ist, das mit dem Kolben (20) über eine Pleuelstange (30) verbunden ist, deren kleineres Auge (31) in den Kolben (20) eingeführt und durch einen Gelenkbolzen (40), dessen Endabschnitte auf entsprechenden radialen Seitenöffnungen des Kolbens gelagert sind, in diesem gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte, die durch die Umlaufkante wenigstens eines Endes (41, 42) des Gelenkbolzens und durch die benachbarte Innenfläche (23, 24) der entsprechenden radialen Seitenöffnung des Kolbens (20) festgelegt werden, über mindestens einen Schweißpunkt miteinander verbunden sind, der in einem entsprechenden ersten Schweißbereich enthalten ist, welcher einen Abschnitt der Umlaufkante des Endes des Gelenkbolzens (40) umfaßt und in einem Sektor von etwa 90 Grad an diesem Ende liegt sowie symmetrisch zu einer ersten Durchmesserlinie des Endes des Gelenkbolzens (40) verläuft, wobei sich diese erste Durchmesserlinie parallel zu und in einer Ebene mit der Längsachse des Kolbens (20) erstreckt und wenigstens ein Schweißpunkt in wenigstens einem zweiten Schweißbereich, dem ersten Schweißbereich gegenüberliegend, vorgesehen ist, der relativ zu einer zweiten Durchmesserlinie liegt, die senkrecht zur ersten Durchmesserlinie verläuft.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der Anordnung aus Gelenkbolzen und Kolben zwei sich diametral gegenüberliegende Schweißbereiche aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schweißbereiche identisch sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißbereich in Winkelrichtung durch einen Winkelsektor mit 15º für jede der Seiten der ersten Durchmesserlinie festgelegt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schweißbereiche Schweißpunkte aufweist, die in gleich großem Abstand von der ersten Durchmesserlinie entfernt liegen.

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißpunkte des ersten Schweißbereichs in gleichem Abstand zu entsprechenden Schweißpunkten liegen, die auf dem zweiten Schweißbereich vorgesehen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißbereich wenigstens drei in gleichem Abstand zueinander angebrachte Schweißpunkte aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein seitlich zur ersten Durchmesserlinie verlaufender Abschnitt jedes Schweißbereichs wenigstens einen Schweißpunkt aufweist, der einem entsprechenden Schweißpunkt eines Abschnitts des anderen der Schweißbereiche diametral gegenüberliegt.

9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißbereich benachbart zueinander liegende Schweißpunkte aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schweißpunkt auf der ersten Durchmesserlinie angeordnet ist.

11. Verfahren zur Befestigung eines Gelenkbolzens an einem Kolben eines hermetischen Kolbenverdichters der Art mit einem Zylinderblock (4), der ein Lager (6) zur Lagerung einer Kurbelwelle (7) und einen Zylinder (11) aufweist, in dem ein Kolben (20) hin- und herläuft, wobei die Kurbelwelle (7) an ihrem oberen Abschnitt mit einem exzentrischen Ende (9) versehen ist, das mit dem Kolben (20) über eine Pleuelstange (30) verbunden ist, deren kleineres Auge (31) in den Kolben (20) eingeführt und durch einen Gelenkbolzen (40), dessen Endabschnitte auf entsprechenden radialen Seitenöffnungen des Kolbens gelagert sind, in diesem gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

a- Einführen des kleineren Auges (31) der Pleuelstange (30) in den Kolben (20);

b- Einführen des Gelenkbolzens (40) durch die radialen Seitenöffnungen des Kolbens (20) und des kleineren Auges (31) der Pleuelstange (30);

c- Ausrichten des Gelenkbolzens (40) im Kolben (20);

d- Arretieren wenigstens eines der Enden des Gelenkbolzens gegen axiale Verschiebungen relativ zum Kolben (20);

e- Positionieren der Bolzen-Kolben-Anordnung relativ zu einer Einrichtung zum schnellen Mikroschweißen derart, daß wenigstens ein Schweißpunkt auf einen entsprechenden ersten Schweißbereich aufgebracht wird, der einen Umlaufkantenabschnitt des Gelenkbolzenendes umfaßt und in einem Sektor von wenigstens 90 Grad an diesem Ende enthalten ist sowie symmetrisch zu einer ersten Durchmesserlinie des Gelenkbolzenendes (41, 42) verläuft, wobei diese erste Durchmesserlinie sich parallel zu und in einer Ebene mit der Längsachse des Kolbens erstreckt;

f- Versorgung der Mikroschweißeinrichtung mit Energie während eines vorbestimmten Zeitraumes, um den Schweißpunkt auszubilden;

g- Deaktivieren der Mikroschweißeinrichtung;

h- gewünschtenfalls Wiederholung der Schritte "e-g", um zusätzliche Schweißpunkte auf dem ersten Schweißbereich zu erhalten;

i- erneute Ausrichtung dieser Einrichtung relativ zur Bolzen-Kolben-Anordnung, um wenigstens einen zweiten Schweißpunkt in wenigstens einem zweiten Schweißbereich gegenüber dem ersten Schweißbereich festzulegen, und zwar in bezug auf eine zweite Durchmesserlinie, die senkrecht zur ersten Durchmesserlinie verläuft;

j- gegebenenfalls Wiederholung des Schrittes "i", um weitere Schweißpunkte auf dem zweiten Schweißbereich zu erhalten;

k- Deaktivieren der Mikroschweißeinrichtung;

l- Freigabe der Kolben-Gelenkbolzen-Anordnung.