DE8711239U1

DE8711239U1 - Pleuel

Info

Publication number: DE8711239U1
Application number: DE8711239U
Authority: DE
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1987-08-18
Publication date: 1987-10-22
Also published as: JPH0310391Y2; KR930001356Y1; KR890005075U; IT211795Z2; JPS6334378U; MY102877A; IT8722195V0; BR8704035A

Description

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Pleuel,

Die Erfindung betrifft ein Pleuel nach dem Öbei?begt?if f des SohufczahspfUohes Ii
5

Das zur Schmierung von Kompressoren verwendete Öl enthält gewöhnlich mitgerissenes Kühlmittel, Verschiedene Methoden/ Wie zentrifugales Trennen und Verschäumen des Öles in dem Sumpf durch Schaufeln, sind angewendet worden/ um das mitgerissene Kühlmittel aus dem Öl zu entfernen, Der Grund für das Entfernen des mitgerissenen Kühlmittels besteht darin zu verhindern, daß es entgast und dadurch die Schmierung des Kompressors stört. Die Menge des in dem Öl mitgerissenen Kühlmittels ist temperaturabhängig und nimmt mit zunehmender Temperatur ab» so daß das Anheben der Temperatur sowie das Vermindern des Druckes die Entgasung herbeiführen kann. Es wurde festgestellt/ daß überflutete Starts, bei denen Kühlmittel aus dem System das Ölverteilungssystem teilweise füllt, und Starts unter kalten Umgebungsbedingungen zu einem im allgemeinen örtlichen Fressen der ersten Pleuelstange oder des ersten Pleuelstangenbügels unter bestimmten Umständen führen. Insbesondere können die Startbedingungen derart sein, daß die Kühlmittelabfuhr anfänglich unwirksam ist und,wenn dies damit verbunden ist, daß das Kühlmittel eingeschlossen ist ,Schmierungsprobleme auftreten können. Das Einschließen von Kühlmittel kann sich aus kleinen Spielräumen im Ölstromweg jenseits der Stelle der Schmierung ergeben, wo z.B. eine Pleuelstange an anderen Pleuelstangen und/oder dem Kurbelwellenflansch anstößt und dadurch den Rückstrom des zum Schmieren der Pleuelstange zugeführten Schmiermittels einschränkt oder unterbindet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Einschließen von Kühlmittel in ein Schmierungssystem zu verhindern und für das rasche Entlüften von in Öl mitgerissenem Kühlmittel zu sorgen sowie die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit welcher Öl, das in der Lage ist, einen beständigen

_&bgr; 4 -

hydrodynamischen Film aufreehtzuerhaltLeri/ zuif Verfügung gestellt wird,

Die Aufgabe der Erfindung WiCd mifc den Merkmalen des kerinzeichnenden Teiles des Schutzanspruches 1 gelöst*

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Pleuel, bei dem dei: Sinschluß Von entgastem Kühlmittel in einem Schmierungs^ system dadurch verhindert wird, daß mindestens eine Ent·^ Iüftungsrille auf der belasteten Hälfte der Kurbelwellenbohrung der Stange und des Bügels vorgesehen wird, wenn die Drehung in einer Richtung sein soll, oder daß zwei Rillen vorgesehen werden, wenn die Drehung in jede Richtung sein soll. Die Rillen sind so ausgebildet, daß sie einen Strömungsquerschnitt haben, der ungefähr gleich dem maximalen Spielraum zwischen dem Kurbelwellenbohrungsdurchmesser der Pleuelstange und dem Durchmesser des Kurbelwelienexzenters ist. Die Rillen sind so angeordnet, daß sie die effektive Stängenlagerflache nicht beeinflussen und um 25° bis 50° vor dem oberen Totpunkt für jede Drehrichtung versetzt sind, was den Bereich des maximalen hydrodynamischen Ölfilmdruckes entspricht.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind grundsätzlich mehrere Rillen in mindestens einer Seite einer Pleuelstange oder eines Bügels gebildet, um einen Kanal zu schaffen, der den Strom des Öles von dem Stangenlageraufbau zurück zum Ölsumpf und das Entlüften von jeglichem Kühlmittel, das mit dem Öl dem stangenlageraufbau zugeführt wurde, zuläßt. Die Rillen sind so angeordnet, daß sie nahe an dem Bereich des maximalen hydrodynamischen Ölfilmdruckes sind, während die Kurbelwelle sich entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn dreht.

Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die folgende ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist. es zeigt

-&dgr;-&Igr; Fig, 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines

Teiles eines Sechszylinder-Kölbenkofnpreösors,

Fig, 2 eine Seitenansicht eines Pleuels, 5

Fig. 3 einen Schnitt entlang äet Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht der Pleuelstange entlang der Linie

4-4 von Fig. 2. und
10

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit der Ziffer 10 ein teilweise dargestellter Sechszylinder-Kolbenkompressor global bezeichnet. Der Kompressor 10 hat eine Kurbelwelle 12 mit zwei Exzentern 14 und 16, die zwischen den Flanschen 14a und b bzw. 16a Und b angeordnet sind. Drei identische Pleuelstangen 30 sind auf jedem der Exzenter 14 und 16 zwischen den Flanschen 14a und b bzw. 16a und b angeordnet. Die Pleuelstangen 30 werden auf der Kurbelwelle 12 von eitlem Pleuelstangenbügel 32 durch Bolzen 31, wie am besten in Fig. 2 au sehen ist, gehalten und bilden zusammen ein Pleuel.

Die Exzenter 14 und 16 sind auf entgegengesetzten Seiten J5 der Achse der Kurbelwelle 12 angeordnet und die Kolben und ihre Pleuelstangen 30 haben einen solchen Abstand voneinander i daß ein Kolben den oberen Totpunkt alle 60° der Drehung der Kurbelwelle 12 erreicht. Nur zwei Kolben, nämlich 34a und b, sind dargestellt. Es wird aber bemerkt SO Werden, daß der Kolben 34a von dem Exzenter 14 angetrieben wird und im oberen Totpunkt ist, während der Kolben 34b, der von dem Exzenter 16 angetrieben wird, am Ende des Saughubes und um 180° phasenverschoben zu dem Kolben 34a ist. Das Schmiermittel für den Lagerbereich zwischen der Kurbelwelle 12 und den Pleuelstangen 30 und den Pleuelstangenbügeln 32 wird von dem Sumpf 18 zu der Ölpumpe (nicht dargestellt) und dann zu dem Ölverteilungssystem geführt, das die in Reihe angeordneten, für den Trans-

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port Von« Flüsöicjliöie itiiteinandeL' verbundenen, gebohrten Kanäle 20/ 2l und 22 beinhaltet, von denen jeder einen Stopfen 24 in einem seiner Enden hat. Öl Wird von dem Kanal 20 den auf dem Exzenter 14 angeordneten Pleuelsfcän* gen 30 über die radialen Kanäle 20a bis c jeweils und den auf dem Exzenter 16 angeordneten Pleuelstangen 30 über die radialen Kanäle 22a bis c jeweils zugeführt* Die radialen Kanäle 20a bis c und 22a bis e beschicken die Lagerbereiche, welche die gekrümmten Abschnitte 36 und 37 der Stangs 30 bzw. des Bügels 32 sind, welche eine Bohrung 35 bilden und weiche den zugehörigen Exzenter 14 oder 16 an verschiedenen Stellen und mit verschiedenen Drücken während der Drehung der Kurbelwelle 12 berühren. Der bis zu dieser Stelle beschriebene Aufbau ist konventionell. Probleme können auftreten, wenn das Öl nicht frei über die Pleuelstangen hinaus fließen kann und wenn in dem Öl mitgerissenes Kühlmittel entgast und das Öl von dem Lagerbereich der Pleuelstange und des Pleuelstangenbügels verdrängt wird und dadurch Fressen verursacht. Der Grund für dieses Problem ist am besten in Fig. 1 gezeigt, worin es klar ist, daß das den Pleuelstangen 30 über die radialen Kanäle 20a bis c und 22a bis c zugeführte Öl zu dem Sumpf 18 unter Durchtritt zwischen aneinandergrenzenden Pleuelstangen 30 und ihren Pleuelstangenbügeln 32 oder einem angrenzenden Exzenterflansch 14a, 14b, 16a oder 16b zurückkehren muß. In. manchen Fällen können die gesamten Spielräume zwiäci^n den Flanschen 14a und b und 16a und b jeweils nur 0,254 mm sein. Infolgedessen kann sich unter überfluteten oder kalten Umgebungsbedingungen eine unzureichende Schmierung infolge der Wirkung des in dem Öl mitgerissenen Kühlmittels ergeben, da steigende Temperaturen und Bewegung das Entgasen verursachen. Die Wirkung des verwässerten Schmiermittels ist an den ersten Stf¹!«n am ausgeprägtesten, an welchen das Kühlmittel Möglichkeiten zum Austritt aus der Öl-Kühlmittelmischung hat. Diese Punkte sind im allgemeinen in nächster Nähe zu dem Ölpumpenausgang, d.h. in der Nähe des Pumpenlagers und der an der Ölpumpe am nächsten liegenden Stange oder von sol-

chen Lagern, die im allgemeinen den schnellsten Temperaturanstieg erfahren. Bei einer unzureichenden Schmierung gibt

es einen zusätzlichen Reibungswärmestau, dar noch mehr Gas r

austreibt und bewirkt, daß das Volumen oder der Druck des -

eingeschlossenen Gases zunimmt, wodurch die Probleme der |

unzureichenden Schmierung weiter verschlimmert werden.

In den Figuren 2 bis 5 ist ersichtlich, daß die Pleuelstange 30 ein Paar halbkreisförmiger Phasen 30a und b hat, die in der Stirnfläche 34a bzw. b gebildet sind.

Ebenso hat der Pleuelstangenbügel 32 ein Paar Phasen 32a J und b in der Stirnfläche 33a bzw. b. Wie angegeben, kann '. die Anlage der Stirnflächen 34a und b an der Stirnfläche einer benachbarten Pleuelstange oder den Flanschen 14a und

^5 b und 16a und b den freien Durchgang des Öles von den durch die Phasen und die Kurbelwelle 12 gebildeten ringförmigen Aussparungen verhindern. Um diese ringförmigen Aussparungen zu entlüften,sind mindestens zwei Rillen 40 und 41 in der Stirnfläche 34b der Pleuelstange 30 geformt. Die RiI-l^en 40 und 41 sind auf entgegengesetzten Seiten der vertikalen Achse der Pleuelstange angeordnet, welche der Schnittlinie 3-3 entspricht und sind von der vertikalen Achse um 25° bis 50° entfernt, welche dem oberen Totpunkt entspricht. Weil eher die Pleuelstange 30 als der Pleuel-Stangenbügel 32 die belastete Hälfte der Kurbelwellenbohrung während des Kompressionshubes ist, wie durch den Kolben 34a dargestellt ist, sind die Rillen 40 und 41 in der Nähe des Bereiches des maximalen hydrodynamischen Ölfilmdruckes angeordnet, während die Kurbelwelle 12 sich entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn dreht. Sie verringert aber nicht diesen Bereich. Die Rillen 40 und 41 sind so ausgebildet, daß sie einen Strömungsquer» schnitt ergeben, der ungefähr gleich dem Maximalspielraum zwischen dem Durchmesser der Kurbelwellenbohrung 35 der

3_B Pleuelstange und dem Durchmesser des Kuibelwellenexzenfeeiä ist» Weftn die Pleuelstange 30/Wle oben beäehiiiebeh/ gerillt Ist/ kann jegliches entgastes Kühlmittel von dem Pleuelgtatigertlägeebeiieich zu der Von defl Phasen Und der

-&dgr;&igr; Kurbelwelle 12 gebildeten Aussparung und zum Innern des Kompressors 10 gehen, ohne die Pleuellagerschmierung zu verschlechtern.

Obwohl die Erfindung anhand eines Sechszylinder-Kolbenkompressors dargestellt und beschrieben wurde, ist sie auf Kolbenkompressoren mit einer anderen Anzahl von Zylindern anwendbar, bei denen die Herstellungs- und Einbautoleranzen derart sein können, daß der Ölrückstrom stromabwärts die Lagerentlüftung behindert und dadurch entgastes Kühlmittel eingeschlossen werden kann. Die Anzahl der Entlüftungsrillen können davon abhängig,ob die Drehung in beiden Richtungen stattfindet,1 oder 2 auf einer Seite betragen. Auch können Rillen auf einer oder beiden Seiten der Stange sein.

Zusammenfassend wird durch die Erfindung eine Behinderung des Ölrückstromes und das Einschließen von entgastem Kühlmittel durch die Bereitstellung von Rillen in der Stirnfläche der Pleuelstange verhindert. Dies stellt eine ausreichende Entlüftung sicher, selbst wenn das Schmiermittel stark verwässert ist, ohne den Spielraum zwischen den Stirnflächen der Pleuelstangen zu verringern.

Claims

Schutzansprüche

1. Pleuel mit einer Pleuelstange und einem Pleuelstangenbügel zum Befestigen der Pleuelstange an einer Kurbelwelle, wobei die Pleuelstange und der Pleuelstangenbügel zusammen eine ringförmige Lagerfläche zur Anlage an der Kurbelwelle bilden und entgegengesetzte Stirnflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pleuelstange (30) und der Pleuelstangenbügel (32) Fasen (30a,30b;32a,32b) in ihren Stirnflächen (34a,34b;33a,33b) haben, um eine ringförmige Aussparung an jedem Ende der ringförmigen Lagerfiäche zu bilden, und daß mindestens eine radiale Rille (40,41) in einer (34b) der Stirnflächen (34a,34b) der Pleuelstange (30) gebildet ist und sich von der zugehörigen ringförmigen Aussparung aus quer über die eine (34b) der Stirnflächen (34a,34b) der Pleuelstange (30) erstreckt;,

2. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Rille (40,41) 25° bis 50° von der Achse der Pleuelstange (30) entfernt angeordnet ist.

3. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar radialer Rillen (40,41) in mindestens einer (34b) der Stirnflächen (34a,34b) der Pleuelstange (30) gebildet sind und sich von der zugehörigen ringförmigen Aussparung quer über mindestens eine (34b) der Stirnflächen (34a, 34b) der Pleuelstange (30) erstrecken.

4. Pleuel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar radialer Rillen (40,41) 25° bis 50° von der Achse der Pleuelstange (30) entfernt auf entgegengesetzten Seiten der Achse angeordnet sind.