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Die
Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter,
insbesondere semi-hermetischen Kältemittelverdichter,
mit einem Gehäuse,
das in seinem unteren Teil einen Ölsumpf aufweist, einem Verdichterblock,
der mindestens einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben angeordnet
ist, einer Kurbelwelle, die im Verdichterblock gelagert ist und
mit dem Kolben in Antriebsverbindung steht, und einer Ölpumpenanordnung,
die zumindest teilweise in den Ölsumpf
eintaucht.
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Ein
derartiger Kältemittelverdichter
ist beispielsweise aus
GB 1,122,348 bekannt.
Dieser Kältemittelverdichter
weist in einer Ausführungsform
drei sternförmig
angeordnete Zylinder auf. Die in den Zylindern angeordneten Kolben
werden über
einen gemeinsamen Kurbelzapfen der Kurbelwelle zu einer hin- und
hergehenden Bewegung angetrieben. Eine Ölpumpenanordnung ist durch
ein schräg stehendes Rohr
gebildet, dessen Mündung
in den Ölsumpf
eintaucht.
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Ein
derartiger Kältemittelverdichter
dient dazu, Kältemittel,
das in gasförmiger
Form vorliegt, zu verdichten. Dabei treten teilweise erhebliche
Belastungen in den Lagern auf, die relativ zueinander bewegte Teile
miteinander verbinden. Dies gilt insbesondere dann, wenn Kältemittel
verwendet werden, die einen höheren
Druck benötigen,
beispielsweise umweltfreundliche Kältemittel wie CO2.
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Man
verwendet daher in praktisch allen Kältemittelverdichtern eine Schmierung,
bei der Öl
aus dem Ölsumpf
bestimmten Stellen zugeführt
wird, um eine Reibung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen
zu vermindern und damit auch den Verschleiß zu vermindern.
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Für eine energiesparende
Arbeitsweise eines Kältemittelverdichters
kann es erforderlich werden, den Kältemittelverdichter mit wechselnden Drehzahlen
zu betreiben. In diesem Fall kann es schwierig werden, die Ölversorgung
immer sicherzustellen. So ergeben sich bei niedrigen Drehzahlen und
Verwendung einer Zentrifugalpumpe auch nur niedrige Öldrücke, bei
denen die Schmiermittelversorgung der entsprechenden Lagerstellen
nicht immer sichergestellt werden kann. Bei hohen Drehzahlen ergeben
sich hingegen hohe Öldrücke, so
dass überschüssiges Öl im Inneren
des Gehäuses
verspritzt wird. Dabei besteht die Gefahr, dass sich das Öl mit Kältemittel
vermischt, das ebenfalls über
das Innere des Gehäuses
zugeführt
wird.
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Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, eine Druckdifferenz zwischen dem Ölsumpf und den Lagerstellen
aufzubauen, beispielsweise mit Hilfe einer Verdrängerpumpe. Hierbei besteht
ebenfalls das Risiko, dass ein großer Ölstrom erzeugt wird, der eine relativ
große
Leckage des Öls
in den Kältemittelstrom verursacht.
Eine Verengung der Öl
führenden
Kanäle,
um den Ölstrom
zu vermindern, kann zu anderen Problemen führen, beispielsweise dem Verstopfen der
Kanäle
und relativ niedrigen Durchflussraten des Öls bei geringeren Drehzahlen.
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DE 69 01 980 U zeigt
ein gekapseltes Motorverdichteraggregat, das insbesondere für eine Kleinkältemaschine
geeignet ist. Der Verdichter weist eine senkrecht angeordnete Kurbelwelle
auf, deren oberes Ende die Kurbel trägt und deren unteres Ende in einen Ölsumpf eintaucht.
Wenn sich die Kurbelwelle dreht, wird Öl durch eine geneigt zur Wellenachse verlaufende Ölförderbohrung
angesaugt. Die Ölförderbohrung
ist mit einer Entlüftungsbohrung
versehen, die wenigstens annähernd
senkrecht zur Wellenachse verlaufend von einer der Ölförderbohrung möglichst
weit entfernten Stelle des Außenumfangs der
Kurbelwelle in die Ölförderbohrung
einmündet.
In einem Wandabschnitt der Ölförderbohrung,
der dieser Einmündung
gegenüberliegt,
ist eine Höhlung vorgesehen,
in der sich Fremdstoffe absondern können, die mit dem Öl mitgefördert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei wechselnden Drehzahlen
eine Ölschmierung
sicherzustellen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Kältemittelverdichter
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kurbelwelle an
ihrem unteren Ende eine Durchmesservergrößerung aufweist, durch die
ein exzentrisch zur Kurbelwellenachse angeordneter Ölkanal verläuft, der
die Ölpumpenanordnung
mit einem geschlossenen Öldruckraum
zwischen der Kurbelwelle und dem Verdichterblock verbindet, der über einen
Entlüftungspfad
mit dem Inneren des Gehäuses
in Verbindung steht.
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Der
exzentrisch zur Kurbelwellenachse angeordnete Ölkanal bewirkt, dass eine relativ
große Ölmenge zur
Verfügung
steht und zwar auch bei niedrigen Drehzahlen der Kurbelwelle. Diese Ölmenge resultiert
aus der Tatsache, dass der Ölkanal
eine relativ große
Entfernung zur Kurbelwellenachse hat, so dass auch bei niedrigen
Drehzahlen der Kurbelwelle eine ausreichende Zentrifugalkraft auf
das Öl wirken
und entsprechend viel Öl
durch den Ölkanal gefördert werden
kann. Andererseits besteht trotz der großen geförderten Ölmenge praktisch kein Risiko,
dass Öl
in unerwünschter
Weise in den Kältemittelkreislauf
gelangt, weil der Öldruckraum
geschlossen ist. Das Öl
kann von dem Öldruckraum
zwar in benachbarte Lagerstellen vordringen. Hierzu wird der im Öldruckraum
herrschende Öldruck
benutzt, der durch die Ölpumpenanordnung
erzeugt wird. Diese Lagerstellen bilden dann eine gut wirksame Drossel für das Öl, so dass
allenfalls wenig Öl,
beispielsweise in Form von Tröpfchen,
aus den Lagerstellen herausgedrückt
wird. Bei derartig geringen Ölmengen
ist aber das Risiko, dass sich das Schmieröl mit dem Kältemittel vermischt, relativ
gering. Andererseits stellt der Entlüftungspfad sicher, dass der Öldruckraum
bei Betriebsbeginn des Verdichters relativ schnell entlüftet werden
kann, so dass das Öl
den Öldruckraum
relativ schnell ausfüllen
kann. Damit ist eine ausreichende Schmierung der zu schmierenden Lagerstellen
praktisch immer gegeben.
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Vorzugsweise
weist der Entlüftungspfad
einen zentrischen, axialen Gaskanal in der Kurbelwelle auf, der über einen
radialen Kanal mit dem Öldruckraum
in Verbindung steht. Das Öl
im Öldruckraum kann,
wenn sich die Kurbelwelle dreht, auch nicht entgegen der Zentrifugalkraft
durch den radialen Kanal in den Gaskanal eindringen. Es bleibt also
im Öldruckraum
und kann dort mit dem erforderlichen Druck auf die angeschlossenen
Lagerstellen wirken. Kältemittelgas,
das hingegen vor Betriebsbeginn im Öldruckraum vorhanden war oder
im Betrieb aus dem Öl
ausgast, wird mit Hilfe des radialen Kanals in den axialen Gaskanal
verdrängt.
Auch auf das Kältemittelgas
wirkt natürlich
die Zentrifugalkraft, wenn sich die Kurbelwelle dreht. Allerdings
hat das Kältemittelgas
eine wesentlich geringere spezifische Masse als das Öl, das zum
Schmieren verwendet wird, so dass es keine Probleme bereitet, das
Kältemittelgas durch
den radialen Kanal in den zentrischen Gaskanal zu verdrängen. Somit
kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass Gas aus den
Bereichen verdrängt
wird, wo nur Öl
gewünscht
wird, gleichzeitig aber ein unkontrolliertes Umherspritzen von Öl im Inneren
des Gehäuses
vermieden wird. Darüber
hinaus ergibt sich bei dieser Ausgestaltung der zusätzliche
Vorteil eines energiesparenden Betriebs. Wenn die Öldruckkammer
mit Öl
gefüllt
ist und das Öl
auf dem erforderlichen Druck ist, muss die Ölpumpenanordnung nur noch soviel Öl nachfordern,
wie von den Lagerstellen ”verbraucht” wird.
Da sich der Energieverbrauch der Ölpumpenanordnung auch nach
der Menge des geförderten Öls richtet,
wird der Energieverbrauch klein gehalten, wenn die geförderte Ölmenge gering
ist.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass der Entlüftungspfad durch eine Lageranordnung
am oberen Ende der Kurbelwelle verläuft. In diesem Fall bietet
die Lageranordnung einen ausreichenden Strömungswiderstand für das Öl, um den Druck
im Öldruckraum
aufrecht zu erhalten. Andererseits bietet die Lageranordnung für das Kältemittelgas
nur einen geringen Strömungswiderstand,
so dass das Gas relativ schnell aus dem Öldruckraum entkommen kann und
zwar unabhängig
davon, ob es sich um Gas handelt, das bei Betriebsbeginn im Öldruckraum
vorhanden ist, oder um Gas, das im Betrieb aus dem Öl ausgast.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass der Entlüftungspfad
innerhalb der Lageranordnung einen Richtungswechsel durchführt. Ein
Richtungswechsel bewirkt einen zusätzlichen Strömungswiderstand
für das Öl, aber
praktisch keine zusätzliche
Widerstandserhöhung
für das
Kältemittelgas.
Damit kann man auf einfache Weise sicherstellen, dass der Öldruck in
der ansonsten geschlossenen Öldruckkammer
auf dem gewünschten
Wert aufrecht erhalten bleibt.
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Vorzugsweise
weist der Entlüftungspfad
eine erste Nut oder Fräsung
in einem Radiallager und/oder eine zweite Nut oder Fräsung in
einem Axiallager auf. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass
die Kurbelwelle im Bereich ihres oberen Endes über ein Axiallager und ein
Radiallager am Verdichterblock abgestützt ist. Wenn man sowohl im
Radiallager als auch im Axiallager jeweils eine Nut vorsieht, dann
kann durch diese Nut das Kältemittelgas schnell
entweichen. Anstelle einer Nut kann man auch einfach eine Fräsung an
der Kurbelwelle verwenden, um eine kleine Abflachung zu erzeugen,
die dann zumindest einen Teil des Entlüftungspfades bildet. Bei einer
entsprechenden Dimensionierung ist der Strömungswiderstand für das Öl aber ausreichend,
um den Druckverlust aus der Öldruckkammer zu
minimieren.
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Vorzugsweise
ist der Ölkanal
mit einem Radiallager im Bereich des unteren Endes der Kurbelwelle
verbunden. Die Kurbelwelle kann also zweimal mit einem axialen Abstand
im Verdichterblock gelagert sein. Der Ölkanal kann auch ohne Weiteres
die Schmierung des unteren Radiallagers sicherstellen. Hier muss
dann keine Entlüftungsmöglichkeit
vorhanden sein.
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Vorzugsweise
weist die Kurbelwelle im Bereich ihrer Durchmesservergrößerung einen
Kurbelzapfen auf, dessen Umfang über
mindestens einen Radialkanal mit dem Ölkanal verbunden ist. Auch
die Schmierung eines Berührungsbereichs
zwischen dem Kurbelzapfen und einem Kurbelauge einer Pleuelstange
kann also über
den Ölkanal
sichergestellt werden. Im Ölkanal
herrscht der gleiche Druck wie in der Öldruckkammer, so dass die Schmierung
der direkt vom Ölkanal
versorgten Stellen mit Öl
ebenfalls unter einem ausreichenden Druck erfolgt.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass der Kurbelzapfen radial außerhalb einer Mündung des
Gaskanals am unteren Ende der Kurbelwelle angeordnet ist. Der Kurbelzapfen
behindert also nicht den Austritt von Gas aus dem Gaskanal. Darüber hinaus
ist der Kurbelzapfen nun radial so weit außen angeordnet, dass der den
Kurbelzapfen durchsetzenden Ölkanal
eine ausreichende radiale Entfernung von der Kurbelwellenachse aufweist.
Je größer diese
Entfernung ist, desto größer ist
die auf das Öl
wirkende Zentrifugalkraft und desto größer können die im Öldruckraum erzeugbaren
Drücke
gemacht werden.
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Vorzugsweise
weist die Ölpumpenanordnung
ein erstes Förderelement,
das in den Ölsumpf eintaucht
und am unteren Ende einen kleineren Durchmesser als am oberen Ende
aufweist und am oberen Ende mit einem Abdeckelement versehen ist, und
ein zweites Förderelement
mit einem radialen Förderkanal
auf, der eine Öffnung
im Abdeckelement mit dem radial weiter außen beginnenden Ölkanal verbindet.
Mit einer derartigen Ausgestaltung kann das erste Förderelement,
das als ”klassische” Öl pumpe ausgebildet
ist, einen Vordruck zur Verfügung stellen,
d. h. das erste Förderelement
fördert Öl bis zum
radialen Förderkanal
im zweiten Förderelement. Dieser
radiale Förderkanal
hat dann sozusagen eine Verstärkerfunktion,
weil er das Öl über eine
relativ große
radiale Länge
führt und
zwar von der Öffnung im
Abdeckelement des ersten Förderelements
bis zum Ölkanal.
Diese radiale Entfernung reicht aus, um das Öl durch die Zentrifugalkraft
so zu beschleunigen, dass im Öldruckraum
der notwendige Öldruck zur
Verfügung
steht. Durch die zweistufige Ölpumpenanordnung
kann man also mit relativ geringem Aufwand relativ hohe Öldrücke zur
Verfügung
stellen. Da der Öldruckraum
aber geschlossen ist, besteht keine Gefahr, dass Öl unkontrolliert
in die Umgebung abspritzt.
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Vorzugsweise
ist das zweite Förderelement als
Platte ausgebildet, wobei der Förderkanal
durch einen Schlitz gebildet ist, der unten vom Abdeckelement und
oben von der Kurbelwelle abgedeckt ist. Genauer gesagt ist der Schlitz
oben vom Kurbelzapfen der Kurbelwelle abgedeckt. Diese ergibt eine
relativ einfache Konstruktion. Die Ölpumpenanordnung wird durch
drei Elemente zusammengesetzt. Neben dem ersten Förderelement
benötigt
man nur noch zwei Platten, nämlich
das Abdeckelement und das zweite Förderelement, die relativ einfach
zusammengebaut und beispielsweise durch Schrauben oder Bolzen miteinander
verbunden werden können.
Bei dieser Verbindung kann auch gleichzeitig eine Verbindung des
Abdeckelements und des zweiten Förderelements
mit dem Kurbelzapfen der Kurbelwelle erfolgen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit einer Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch einen semi-hermetischen
Kältemittelverdichter,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der Kurbelwelle,
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3 eine
Schnittansicht eines ersten Förderelements,
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4 eine
Draufsicht auf das zweite Förderelement
und
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5 das
erste Förderelement
in perspektivischer Darstellung.
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1 zeigt
einen semi-hermetischen Kältemittelverdichter 1 mit
einem Gehäuse 2,
in dessen Unterteil 3 ein Ölsumpf 4 angeordnet
ist. Der Verdichter 1 weist einen Verdichterblock 5 auf,
in dem mehrere, im vorliegenden Fall drei Zylinder 6 sternförmig und
symmetrisch angeordnet sind, d. h. die Mittelachsen der Zylinder 6 haben
in Umfangsrichtung einen Abstand von 120°. In jedem Zylinder 6 ist
ein Kolben 7 angeordnet.
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Es
ist dargestellt, dass das Unterteil 3 des Gehäuses 2 einstückig mit
dem Verdichterblock 5 ausgebildet ist. Dies ist zwar vorteilhaft,
aber nicht zwingend. Man kann zwischen dem Unterteil 3 und dem
Verdichterblock 5 auch noch eine Unterteilung vornehmen.
Verdichterblock 5 und Unterteil 3 können als
Gussteile ausgebildet sein.
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Der
Verdichter 1 weist ferner einen elektrischen Motor 8 auf,
dessen Stator 9 in nicht näher dargestellter Weise mit
dem Verdichterblock 5 verbunden ist. Ferner weist der Motor 8 einen
Rotor 10 auf. Der Motor 8 kann als permanentmagneterregter
Synchronmotor ausgebildet sein, dessen Rotor nicht näher dargestellte
Permanentmagnete enthalten kann.
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Eine
Kurbelwelle 11 ist im Verdichterblock 5 drehbar
gelagert. Die Lagerung erfolgt hierbei über ein erstes Radiallager 12 am
oberen Ende der Kurbelwelle, ein zweites Radiallager 13 am
unteren Ende der Kurbelwelle 11 und ein Axiallager 14 ebenfalls
am oberen Ende der Kurbelwelle 11.
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Auf
dem Axiallager 14 liegt ein Lagerelement 15 auf,
das über
eine Feder 16 mit der Kurbelwelle 11 drehfest
verbunden ist. Die Kurbelwelle 11 ist mit Hilfe einer Schraube 17 gegen
eine Tragplatte 18 gehalten, die in Schwerkraftrichtung
oben auf dem Lagerelement 15 aufliegt. Somit ist die Kurbelwelle 11 gegenüber dem
Verdichterblock 5 in axialer Richtung positioniert.
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Die
Kurbelwelle 11 weist an ihrem unteren Ende eine Durchmesservergrößerung 19 auf.
Die Durchmesservergrößerung 19 geht über einen
konischen Bereich 20, der zwischen den beiden Radiallagern 12, 13 angeordnet
ist, in den verbleibenden Abschnitt der Kurbelwelle 11 über. Zwischen
den beiden Radiallagern 12, 13 umgibt der Verdichterblock 5 die Kurbelwelle 11 mit
einem kleinen Ab stand, so dass hier eine Öldruckkammer 21 ausgebildet
ist.
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Die
Kurbelwelle 11 weist an ihrem unteren Ende einen Kurbelzapfen 22 auf.
Die Kolben 7 stehen jeweils über eine Pleuelstange 23 mit
dem Kurbelzapfen 22 in Verbindung. Jede Pleuelstange 23 weist
einen Gleitschuh 24 auf, der an der Umfangsfläche des
Kurbelzapfens 22 anliegt. Die Gleitschuhe 24 sind
mit Hilfe eines Ringes 25 am Kurbelzapfen 22 gehalten.
Die Pleuelstange 23 ist dabei relativ zur axialen Mitte
des Kurbelzapfens 22 versetzt und zwar zur Richtung des
Radiallagers 13 hin, das auch kurz als ”Hauptlager” bezeichnet wird. Der Ring 25 ist
auf der dem Hauptlager 13 abgewandten Seite der Pleuelstange 23 angeordnet.
Der Ring 25 ist mit mehreren Füßen 26 versehen, die
sich in axialer Richtung genauso weit nach unten erstrecken wie
die Gleitschuhe 24.
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Am
unteren Ende des Kurbelzapfens 22 ist eine Ölpumpenanordnung 27 befestigt.
Die Ölpumpenanordnung 27 weist
ein erstes Förderelement 28 auf,
das in den Ölsumpf 4 eintaucht,
und am unteren Ende eine Öffnung 29 aufweist,
durch die Öl
in das Innere des ersten Förderelements 28 eintreten
kann. Das erste Förderelement
weist, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist, am unteren Ende
einen kleineren Durchmesser als am oberen Ende auf. Wenn sich das
erste Förderelement 28 dreht,
dann wird dementsprechend das im Inneren des ersten Förderelements
befindliche Öl
durch die Zentrifugalkraft nach oben gefördert.
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Das
erste Förderelement 28 ist
an seiner Oberseite von einer als Platte ausgebildeten Abdeckung 30 abgedeckt.
Die Abdeckung 30 weist in einem Bereich unterhalb des Kurbelzapfens
eine Öffnung 31 auf.
Im Übrigen
erstreckt sich die Abdeckung 30 soweit über die Stirnseite des Kurbelzapfens 22 hinweg,
dass das erste Förderelement 28,
das beispielsweise mit der Abdeckung 30 verklemmt, verschweißt oder
verklebt ist, mit Hilfe der Abdeckung 30 am Kurbelzapfen 22 befestigt
werden kann. Hierzu ist das Abdeckelement 30 mit Hilfe
von Schrauben 32, die in die Stirnseite des Kurbelzapfens 22 eingeschraubt
sind, mit dem Kurbelzapfen 22 verbunden.
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Zwischen
dem Abdeckelement 30 und dem Kurbelzapfen 22 ist
ein zweites Förderelement 33 angeordnet,
das einen radial verlaufenden Schlitz 34 aufweist.
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Ein Ölförderkanal 35 durchsetzt
die Durchmesservergrößerung 19 und
zwar exzentrisch zur Kurbelwellenachse 36. Mit anderen
Worten hat der Ölförderkanal 35 in
radialer Richtung einen vergleichsweise großen Abstand zur Kurbelwellenachse 36.
Der Schlitz 34 im zweiten Förderelement 33 erstreckt
sich von der Öffnung 31 in
dem Abdeckelement 30 bis zum Ölförderkanal 35. Öl, das vom
ersten Förderelement 28 und
die Öffnung 31 in
den Schlitz 34 gelangt, wird daher mit einem relativ hohen Druck
in den Ölförderkanal 35 gedrückt, der
in Verbindung steht mit der Öldruckkammer 21.
Der Öldruck
richtet sich natürlich
auch nach der Drehzahl der Kurbelwelle 11.
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Die Öldruckkammer 21 ist
geschlossen mit Ausnahme eines Entlüftungspfades, durch den aber nur
relativ wenig Öl, wenn überhaupt,
entkommen kann. Dementsprechend kann man im Ölkanal 35 und auch
in der Öldruckkammer 21 einen
relativ großen Öldruck aufbauen,
der sicherstellt, dass die Radiallager 12, 13 und
das Axiallager 14 in ausreichender Weise geschmiert werden.
Ein Übertritt
von Öl
in die Umgebung findet praktisch nicht statt. Dementsprechend ist
das Risiko gering, dass sich das austretende Öl mit Kältemittelgas mischt, das im
Innenraum 37 des Gehäuses 2 strömt.
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Vom Ölförderkanal 35 geht
ein erster Radialkanal 38 aus, der in der Umfangsfläche des
Kurbelzapfens 22 mündet
und diese Umfangsfläche
des Kurbelzapfens 22 mit Öl unter einem gewissen Druck versorgt,
so dass die Berührungsstellen
zwischen dem Kurbelzapfen 22 und den Gleitschuhen 24 geschmiert
werden. Ein zweiter Radialkanal 39 mündet im Bereich des Hauptlagers 13,
so dass das Hauptlager 13 nicht nur von Öl aus der Öldruckkammer 21 geschmiert
wird, sondern auch direkt aus dem Ölförderkanal 35. Alternativ
kann man andere Fräsungen anbringen,
um Ölkanäle zu erzeugen.
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Die
Kurbelwelle 11 weist in ihrer axialen Mitte einen Gaskanal 40 auf,
der an der unteren Stirnseite der Kurbelwelle 11 in den
Innenraum 37 des Gehäuses 2 mündet. Der
Kurbelzapfen 22 ist dabei so angeordnet, dass er die Mündung des
Gaskanals 40 vollkommen frei lässt. Der Gaskanal 40 ist
mit der Öldruckkammer 21 über eine
Radialbohrung 41 verbunden.
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In
nicht näher
dargestellter Weise ist im ersten Radiallager 12 und im
Axiallager 14 jeweils eine kleine Nut vorgesehen, durch
die Öl
aus der Öldruckkammer 21 hin durchfließen kann.
Der Querschnitt dieser Nuten ist aber relativ klein, so dass diese
Nuten dem Öl
einen erheblichen Widerstand entgegensetzen. Diese Nuten können zusätzlich oder
alternativ zum Gaskanal 40 vorgesehen sein. Zusätzlich oder
anstelle der Nuten kann man auch Abfräsungen an der Kurbelwelle verwenden,
um eine oder mehrere Abflachungen zu bilden, die dann als Entlüftungskanal
verwendet werden.
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Bei
Betriebsbeginn befindet sich im Ölkanal 35 und
in der Öldruckkammer 21 in
der Regel kein Öl, sondern
Gas, beispielsweise Kältemittelgas.
Auch im Betrieb kann es vorkommen, dass Kältemittelgas aus dem Öl ausgast,
so dass Gasblasen im Öl
entstehen, die die Schmierfähigkeit
des Öls
negativ beeinflussen könnten.
Diese Gasblasen werden durch das Öl in die Radialbohrung 41 verdrängt und
können
dann durch den Gaskanal 40 in den Innenraum 37 abfließen. Öl kann hingegen
durch die Radialbohrung 41 nicht abfließen, weil es durch die Zentrifugalkraft,
die bei einer Rotation der Kurbelwelle 11 auf das Öl wirkt, nicht
nach innen gedrückt
werden kann. Dementsprechend bilden der Gaskanal 40 mit
der Radialbohrung 41 einen Entlüftungspfad, durch den praktisch kein Öl aus der Öldruckkammer 21 in
die Umgebung entkommen kann.
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Auch
bei der alternativen Ausbildung des Entlüftungspfades mit den Nuten
im ersten Radiallager 12 und im Axiallager 14 kann
praktisch kein Öl aus
der Öldruckkammer 21 unkontrolliert
in die Umgebung entweichen. Zum Einen haben die Nuten, wie erwähnt, einen
so geringen Querschnitt, dass sie dem Öl einen erheblichen Widerstand
entgegensetzen. Zum Anderen müsste
das Öl praktisch
eine rechtwinklige Richtungsänderung
durchführen,
was ebenfalls zu einer Erhöhung
des Strömungswiderstandes
beiträgt.
Für Kältemittelgas,
das sich in der Öldruckkammer 21 ansammelt,
ist dieser Strömungswiderstand
jedoch geringer, so dass das Kältemittelgas
durch diese Art des Entlüftungspfades leicht
entweichen kann. Sollte Öl
durch diesen Entlüftungspfad
mit entweichen, dann befindet es sich im Inneren des Rotors 10,
von wo aus es auf die Oberseite des Verdichterblocks 5 laufen
und dann durch Ölöffnungen 42 in
den Ölsumpf 4 abfließen kann.
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Das
Unterteil 3 des Gehäuses 2 weist
eine Montageöffnung 43 auf,
die durch ein Verschlusselement 44 verschlossen ist. Das
Verschlusselement 44 ist in das Unterteil 3 eingeschraubt.
Die Montageöffnung 43 hat
eine solche Größe, dass
die Kurbelwelle 11 mit Durchmesservergrößerung 19 und Kurbelzapfen 22 vom
Unterteil 3 her in den Verdichterblock 5 eingesetzt
werden kann. Das Verschlusselement 44 ist dabei in die
Montageöffnung 43 eingeschraubt.
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2 zeigt
die Kurbelwelle 11 alleine. Die Kurbelwelle 11 weist
an ihrem oberen Ende eine Nut 45 auf, in die die Feder 16 eingesetzt
werden kann, um eine drehfeste Verbindung zwischen der Kurbelwelle 11 und
dem Lagerelement 15 und dem Rotor 10 zu schaffen.
Ferner ist ein Innengewinde 46 zu erkennen, in das die
Schraube 17 eingeschraubt ist, die die Kurbelwelle 11 mit
der Tragplatte und damit über das
Lagerelement 15 mit dem Rotor 10 verbindet.
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In
der axialen Mitte der Kurbelwelle 11 ist der Gaskanal 40 zu
erkennen, der über
die Radialbohrung 41 nach außen geführt ist.
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Etwa
parallel zum Gaskanal 40 ist der Ölkanal 35 geführt, der über die
erste Radialbohrung 38 in die Umfangsfläche des Kurbelzapfens 22 und über die
zweite Radialbohrung 39 in die Umfangsfläche der
Durchmessererweiterung 19 mündet, die mit dem zweiten Radiallager 13 zusammenwirkt.
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3 zeigt
das erste Förderelement 28 in vergrößerter Darstellung.
Gleiche Elemente wie in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Es ist zu erkennen, dass das Abdeckelement 30 auf
das erste Förderelement 28 aufgesetzt
ist. Hierzu weist das Abdeckelement 30 auf seiner Unterseite eine
kreisförmige
Vertiefung 46 auf, in die das erste Förderelement 28 eingespannt
ist. Gegebenenfalls kann hier auch noch eine Schweiß-, Löt- oder
Klebverbindung vorhanden sein.
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Das
Abdeckelement 30 weist die Öffnung 31 auf, über die Öl aus dem
ersten Förderelement 28 in den
Schlitz 34 am zweiten Förderelement 33 gelangen
kann. Ferner weist das Abdeckelement 30 (5)
zwei Schraublöcher 47 auf,
durch die die in 1 dargestellten Schrauben 32 geführt werden können, um
das erste Förderelement 28 mit
dem Kurbelzapfen 22 zu verbinden. Auch das zweite Förderelement 33 weist
entsprechende Schraubenlöcher 48 auf,
so dass die Schrauben 32 durch das Abdeckelement 30 und
das zweite Förderelement 33 geführt werden
können.
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Auch
bei vergleichsweise geringen Drehzahlen ist eine ausreichende Schmierung
der entsprechenden Lagerstellen gewährleistet. Das Öl muss zunächst nur
die Höhe
des ersten Förderelements 28 überwinden
können.
Sobald das Öl
bis zur Öffnung 31 gelangt
ist, setzt die ”Booster”-Funktion des zweiten
Förderelements 33 ein,
das aufgrund der relativ langen Beschleunigungsstrecke, d. h. des
großen
radialen Abstandes zwischen der Öffnung 31 und
dem Ölkanal 35,
eine ausreichende Zentrifugalkraft auf das Öl ausübt, so dass das Öl mit einem
ausreichenden Druck in die Öldruckkammer 21 gefördert werden
kann.