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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Axialkugellageranordnung
für einen
hermetischen Kolbenverdichter mit einer vertikalen Achse der in
Kleinkühlsystemen
verwendeten Art.
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Hintergrund
der Erfindung
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Hermetische
Verdichter zur Kühlung
weisen, in einem hermetisch dichten Gehäuse montiert, einen Zylinderblock
auf, der eine vertikale Kurbelwelle trägt, an welcher der Rotor eines
Elektromotors montiert ist. Das Gewicht der Kurbelwelle-Rotor-Anordnung
wird von einem Axiallager getragen, das allgemein in Form eines
flachen Axialgleitlagers vorliegt.
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Die
Kurbelwelle trägt
an ihrem unteren Ende einen Pumpenrotor, der während des Betriebs des Verdichters
Schmieröl
aus einem im unteren Abschnitt des Gehäuses festgelegten Tank zu den
Teilen mit gegenseitiger Relativbewegung leitet, um eine Ölversorgung
für den
einwandfreien Betrieb der Teile sicherzustellen.
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Die
Lage des Axiallagers kann sich abhängig von der Anordnung der
Verdichterbauteile und von Ausführungsvarianten
unterscheiden. Die Lösungen ziehen
eine Montage des Rotors an der Kurbelwelle unterhalb des Zylinderblocks,
wie in 1 dargestellt, oder eine Montage des Rotors an
der Kurbelwelle oberhalb des Zylinderblocks, wie sie in 2 gezeigt
ist, in Betracht. Abhängig
von der Montageposition des Rotors relativ zum Zylinderblock werden die
Flächen,
die das Axiallager festlegen, verändert.
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Im
Falle des unterhalb des Zylinderblocks montierten Rotors wird die
Unterseite eines Ringflansches der Kurbelwelle axial auf einer Ringfläche abgestützt, die
am oberen Ende der Radiallagernabe festgelegt ist. Wenn der Rotor
dagegen oberhalb des Zylinderblocks montiert ist, wird die Unterseite
des Rotors axial auf einer Ringfläche abgestützt, die am oberen Ende der
Radiallagernabe festgelegt ist. Wenn der Rotor jedoch unterhalb
des Zylinderblocks montiert ist, stützt sich die Unterseite eines
Ringflansches der Kurbelwelle axial auf einer Ringfläche ab, die
am oberen Ende der Radiallagernabe festgelegt ist.
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Bei
den Verdichtern mit unterhalb des Zylinderblocks montiertem Rotor
ist auch die Anordnung bekannt, bei der ein zweites Lager, das radial
auf die Kurbelwelle wirkt, oberhalb des Exzenterabschnitts der letzteren
vorgesehen ist. Bei dieser Bauweise umfaßt die Kurbelwelle einen zweiten
Ringflansch, dessen Unterfläche
sich axial auf einer oberen Ringfläche dieses zweiten Radiallagers
abstützt.
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Bei
allen oben erwähnten
Ausführungsformen
ist die perfekte parallele Ausrichtung zwischen den gegeneinander
anlaufenden Flächen,
die das Axiallager festlegen, aufgrund des Vorliegens von Positionsfehlern
(Axialbeanspruchungen) und hauptsächlich aufgrund von Verformungen
der Bauteile während
des Verdichterbetriebs nicht sichergestellt.
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Die
Positionsfehler der Flächen,
die das Axiallager festlegen, können
mittels präziserer
Herstellverfahren minimiert werden. Die Verformungen der Bauteile
sind jedoch dem Verdichterbetrieb inhärent und entstehen während des
Zeitraums der Verdichtung der Kühlgase.
Diese Verformungen werden in einen Verlust der Parallelität zwischen
den gegeneinander anlaufenden Flächen,
die das Axiallager festlegen, umgesetzt, was zu einer Geometrie
führt,
die ungünstig
für die
Bildung eines Ölfilms
ist, und folglich die Haltbarkeit des Axiallagers verringert, mechanische
Reibungsverluste erhöht
und wahrscheinlich einen Verschleiß der Flächen verursacht. Zusätzlich bewirkt
die Verformung der Bauteile, insbesondere der Verlust der senkrechten
Ausrichtung, der zwischen Pleuelstange und Kurbelwelle auftritt,
eine Aufteilung der Kräfte,
welche die Gase komprimieren, wodurch eine Komponente in axialer
Richtung der Kurbelwelle entsteht, die eine zusätzliche Last in die Kraft (Gewicht)
der Kurbelwelle-Rotor-Anordnung über
dem Axiallager einbringt.
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Die
Verbesserung der Energieleistung dieser Verdichter kann mit der
Verringerung der mechanischen Reibungsverluste durch Verwendung
effizienterer Lager erhalten werden. Bei diesem Konzept wurde die
Verwendung eines Axialkugellagers vorgeschlagen, dessen Betrieb
hinsichtlich abgeleiteter mechanischer Verluste nahezu ideale Raten
aufweist. Eine bauliche Lösung
für ein
Lager, das mit diesem Konzept arbeitet, ist im brasilianischen Patent
PI 8503054 beschrieben,
das an White Consolidated Industries, Inc. übertragen wurde und hermetische
Verdichter betrifft, bei denen der Rotor des Elektromotors oberhalb
des Zylinderblocks montiert ist. Die
US
4718830 verwendet ebenfalls eine solche Axiallageranordnung.
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Bei
einer Bauweise dieser im Patent
PI 8503054 vorgeschlagenen
Art ist das Axialkugellager, das aus zwei flachen Laufringen und
der Kugellagerbuchse besteht, zwischen der Rotorstirnfläche und
der Ringfläche,
die am oberen Ende der Radiallagernabe festgelegt ist, vorgesehen,
wobei das Kugellager in seinem Innendurchmesser direkt von der Außenfläche des
Hauptteils der Kurbelwelle geführt wird.
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Die
Lebensdauer der Axialkugellager wird stark durch die Ausrichtung
ihrer Laufkränze
beeinflußt.
Dennoch reicht das Vorliegen von Abweichungen, selbst von Dezimalstellen
von Milliradianten, in der parallelen Ausrichtung zwischen den Laufkränzen aus,
um ihre Betriebslebensdauer im Vergleich zur Lebensdauer eines Axialkugellagers
mit absolut parallelen Laufkränzen
um mehr als das 20-fache zu verringern. Diese Verringerung der Lebensdauer
der Kugellager erfolgt aufgrund der Konzentration der Axiallast
auf eine oder zwei Kugeln, anstelle einer Verteilung dieser Last
auf alle Kugeln des Kugellagers.
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Bei
den hermetischen Verdichtern, bei denen der Rotor des Elektromotors
unterhalb des Zylinderblocks an der Kurbelwelle montiert ist, vergrößert das einfache
Vorsehen eines Axialkugellagers, wie es im Patent
PI 8503054 vorgeschlagen ist, zwischen
der unteren Fläche
eines Ringflansches der Kurbelwelle und der Ringfläche, die
am oberen Ende der Radiallagernabe festgelegt ist, den Abstand zwischen
der Zylinderachse und der Lagerringfläche, die das benachbarte Ende
des Radiallagerblocks bildet, wie dies in
3 gezeigt
ist. Bei diesem hypothetischen Montagezustand, der auf den Lehren
des hier berücksichtigten
Standes der Technik beruht, verursacht die Vergrößerung des Abstandes zwischen
der Zylinderachse und dem benachbarten Ende der Radiallagernabe
meist ein größeres Moment
auf die Radiallagernabe-Kurbelwelle-Anordnung, was folglich zu einer
Zunahme des Biegens und der Beanspruchungen führt, mit denen diese Anordnung
beaufschlagt wird.
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Ein
weiterer Nachteil der in 3 dargestellten Ausführungsform
betrifft die hohe Ölleckage,
die über
das gesamte Axialkugellager auftritt und die mechanischen Verluste
durch viskose Reibung des Axialkugellagers erhöht, sowie die im Kurbelwellenabschnitt
und in den Bauteilen des Verdichtermechanismus oberhalb des Axialkugellagers
vorhandene Menge an Schmieröl
verringert. Die korrekte Menge an Schmieröl, die dem Axialkugellager
zur Verfügung steht,
gestattet eine Optimierung der mechanischen Verluste und der Lebensdauer
dieses Bauteils.
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Die
zunehmende Biegung der Radiallagernabe-Kurbelwelle-Anordnung und
die zunehmende Leckage im gesamten Axialkugellager erhöhen das
Geräusch
des Verdichters und verringern den Energiewirkungsgrad der Lager
sowie die mechanische Zuverlässigkeit
der verschiedenen Verdichterbauteile, deren eines das Axialkugellager
ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Lageranordnung für
einen hermetischen Kolbenverdichter zur Kühlung bereitzustellen, ohne
eine Abweichung von der Parallelität zwischen den gegeneinander
anlaufenden Flächen zu
verursachen, die das Axiallager festlegen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lageranordnung
der oben erwähnten
Art für
einen hermetischen Kolbenverdichter zur Kühlung bereitzustellen, bei
dem der Rotor des Elektromotors an der vertikalen Kurbelwelle unterhalb
des Zylinderblocks angeordnet ist, ohne das Biegen und die Beanspruchungen
der Radiallagernabe-Kurbelwelle-Anordnung zu erhöhen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lageranordnung
der oben erwähnten
Art bereitzustellen, welche die adäquate Schmierung des Kurbelwellenabschnittes
und der anderen Bauteile des Verdichtermechanismus, die oberhalb
des Axialkugellagers angeordnet sind, nicht beeinträchtigt,
und mit der ferner die adäquate
Menge an Schmieröl,
die dem Axialkugellager zuzuführen
ist, festgelegt werden kann.
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Die
betreffende Lageranordnung kommt bei einem hermetischen Kolbenverdichter
zum Einsatz, der ein Gehäuse,
einen im Inneren des Gehäuses montierten
Zylinderblock, welcher einen Zylinder und eine vertikal angeordnete
Radiallagernabe trägt,
und eine vertikale Kurbelwelle aufweist, die durch die Radiallagernabe
hindurch montiert ist und die einen unteren Endabschnitt, der unterhalb
der Radiallagernabe nach oben vorsteht und den Rotor eines Elektromotors
befestigt, sowie einen oberen Endabschnitt aufweist, der nach oben über die
Radiallagernabe hinausragt und mit einem Umfangsflansch versehen ist,
dessen Unterfläche
eine Ring-Stützfläche und
einen Exzenterabschnitt festlegt.
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Gemäß der Erfindung
umfaßt
die Radiallagernabe einen oberen rohrförmigen Ansatz mit einer Innenfläche, die
eine entsprechende Verlängerung der
Kurbelwelle radial trägt,
eine Endfläche
und eine zur Innenfläche
konzentrische Außenfläche, um
die herum ein Axiallager montiert ist. Das Axialkugellager sitzt
gleichzeitig auf der Radiallagernabe und auf der ringförmigen Stützfläche der
Kurbelwelle, um einen gewissen Mindestaxialspalt zwischen der ringförmigen Stützfläche und
der ringförmigen
Endfläche des
oberen rohrförmigen
Ansatzes aufrecht zu erhalten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
vertikalen Mittelquerschnitt durch einen hermetischen Kolbenverdichter
mit einer am Rotor eines Elektromotors angebrachten, vertikalen
Kurbelwelle, die unterhalb des Zylinderblocks angeordnet ist und
von einem Axiallager nach dem Stand der Technik vertikal abgestützt wird;
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2 eine ähnliche
Ansicht wie die in der vorhergehenden Figur, wobei hier jedoch eine
Bauweise nach dem Stand der Technik dargestellt ist, bei welcher
der Rotor des Elektromotors oberhalb des Zylinderblocks angeordnet
ist und von einem Axialkugellager nach dem Stand der Technik vertikal
abgestützt
wird;
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3 einen
vertikalen Teilquerschnitt durch einen Zylinderblock der in 1 dargestellten
Art, mit einer vertikalen Radiallagernabe, auf deren oberem Ende
ein Axialkugellager für
die Kurbelwelle-Elektromotorrotor-Anordnung sitzt, gemäß den Lehren
des Standes der Technik;
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3a eine
vergrößerte Einzelheit
eines Teils von 3;
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4 eine
vertikale Teilschnittdarstellung eines Zylinderblocks der in 1 gezeigten
Art, mit einer Radiallagernabe, die so ausgebildet ist, daß sie ein
Axialkugellager gemäß der Anordnung
der vorliegenden Erfindung aufnimmt;
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4a in
vergrößertem Maßstab einen
Teil der 4, die eine erste Ausführungsform
der Axialkugellageranordnung darstellt;
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4b ebenfalls
in vergrößertem Maßstab einen
Teil der 4, die eine zweite bauliche
Ausführungsform
des Axialkugellagers veranschaulicht;
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4c eine
den 4a bis 4b ähnliche Ansicht,
die jedoch eine dritte bauliche Ausführungsform des Axialkugellagers
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4d in
vergrößertem Maßstab einen
Teil der 4, der zu dem in 4a gezeigten
winkelversetzt ist und eine bauliche Ausführungsform für den Anschlag
des Axialkugellagers der vorliegenden Erfindung darstellt, und
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5 eine
Perspektivdarstellung einer Stützeinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Beschreibung
der dargestellten Ausführungsformen
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1 zeigt
vereinfacht einen hermetischen Kolbenverdichter mit einem Gehäuse 10,
in dessen Innerem ein Zylinderblock 20 entsprechend aufgehängt ist,
der einen Zylinder 30 festlegt und eine vertikal angeordnete
Radiallagernabe 40 enthält,
die eine vertikale Kurbelwelle 50 trägt, welche einen unteren Endabschnitt
aufweist, der unterhalb der Radiallagernabe 40 vorsteht,
um einen Rotor 61 eines Elektromotors 60 zu befestigen,
dessen Stator 62 unterhalb des Zylinderblocks 20 angebracht
ist. Die Kurbelwelle 50 weist ferner einen oberen Endabschnitt,
der über
die Radiallagernabe 40 nach oben ragt und einen Umfangsflansch 51 aufnimmt, dessen
Unterfläche
eine Axiallager-Ringfläche 51a festlegt,
sowie einen Exzenterabschnitt 52 auf, an dem die größere Öse einer
Pleuelstange 70 angebracht ist, deren kleinere Öse an einem
Kolben 80 montiert ist, welcher im Inneren des Zylinders 30 hin und
her läuft.
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Bei
einer derartigen Bauweise nach dem Stand der Technik wird die Axiallager-Ringfläche 51a von
einer oberen Ringfläche 41 der
Radiallagernabe 40 so abgestützt, daß sie ein Axialgleitlager bildet, welches
das Gewicht der Kurbelwelle 50-Rotor 61-Anordnung
abstützt.
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2 zeigt
ebenfalls einen hermetischen Kolbenverdichter mit den gleichen Grundelementen, die
bereits im Zusammenhang mit dem Verdichter der 1 beschrieben
wurden und hier mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt sind.
Bei der in 2 dargestellten Bauweise ist
der Elektromotor 60 jedoch oberhalb des Zylinderblocks 20 und
folglich oberhalb der Radiallagernabe 40 vorgesehen, wodurch
das Axiallager in einem Abstand von der Achse des Zylinders 30 positioniert
bleiben kann, bei dem die Abweichungen von der parallelen Ausrichtung zwischen
den beiden Ringflächen
des Axiallagers relativ klein sind.
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Bei
der Bauweise nach 2 wird ein Axialkugellager 90 verwendet,
das an der oberen Ringfläche 41 der
Radiallagernabe 40 auf einem entsprechenden unteren Oberflächenabschnitt
des Rotors 61 sitzt.
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Bei
der Bauweise nach den 3 bis 3a ist
eine Anordnung für
ein Axialkugellager dargestellt, das für einen hermetischen Kolbenverdichter
ausgelegt ist, wobei dessen Kurbelwelle 50 vertikal angeordnet
ist und den Rotor eines Elektromotors trägt, der unterhalb des Zylinderblocks 20 und
der Radiallagernabe 40 montiert ist.
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Bei
dieser Bauweise nach dem Stand der Technik umfaßt das Axialkugellager 90 eine
kreisförmige
Lagerbuchse 91, die mehrere Kugeln enthält, die in Winkelrichtung zueinander
im Abstand versetzt und auf einem oberen Laufring 92 abgestützt sind
sowie von einem unteren Laufring 93, jeweils in Form flacher
Metall-Unterlegscheiben, getragen werden, die jeweils an der ringförmigen Stützfläche 51a der Kurbelwelle 50 und
an der oberen Ringfläche 41 der Radiallagernabe 40 sitzen.
Um die korrekte Ausrichtung des Ansatzes der Kurbelwelle 50 relativ
zur Zylinderachse sicherzustellen, ist die obere Ringfläche 41 der
Radiallagernabe 40 bis zu einer solchen Tiefe eingekerbt,
daß die
Zunahme der Höhe
des Axialkugellagers 90 ausgeglichen ist.
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Auch
wenn sie keine Veränderung
des Ansatzes der Kurbelwelle 50 bewirkt, führt die
Bereitstellung des Axialkugellagers 90 mittels dieses einfachen
Verfahrens doch zu einer Vergrößerung des
Abstandes zwischen der Achse des Zylinders 30 und der oberen
Ringfläche 41 der
Radiallagernabe 40, die den Anfang des Radiallagers festlegt.
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4 zeigt
zusammen mit 4a eine erste Ausführungsform
der Lageranordnung der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß nimmt
die Radiallagernabe 40 einen oberen rohrförmigen Ansatz 45 auf,
der eine Innenfläche 45a,
welche einen entsprechenden Ansatz der Kurbelwelle 50 trägt, eine
ringförmige Endfläche 45b und
eine Außenfläche 45c aufweist, um
die herum mit einem gewissen Mindestradialspalt ein Axialkugellager 90 montiert
ist, das eine geeignetere Bauweise als beispielsweise die zuvor
im Zusammenhang mit 3a beschriebene hat.
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Wie
in 4a deutlicher gezeigt ist, sitzt der obere Laufring 92 des
Axialkugellagers 90 an der ringförmigen Stützfläche 51a des Umfangsflansches 51 der
Kurbelwelle 50 und an der oberen Ringfläche 41 der Radiallagernabe 40,
die relativ zur ringförmigen
Endfläche 45b des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 axial zurückgesetzt
gehalten wird. Bei den in den 4–4c dargestellten
Ausführungsformen ist
die obere Ringfläche 41 der
Radiallagernabe 40 zur Innenseite der Kontur der letzteren
axial zurückgesetzt,
um das Axialkugellager 90 aufnehmen zu können, ohne
wesentliche Änderungen
der Bauweise der Radiallagernabe 40 zu erfordern.
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Die
axiale Zurücksetzung
der oberen Ringfläche 41 der
Radiallagernabe 40, die Höhe des Axialkugellagers 90 und
die Abmessungen des oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 sind so gestaltet, daß ein Mindestaxialspalt für das Axiallager
der Kurbelwelle gewährleistet
ist, der hinsichtlich Herstellung und Montage einfach zu erzielen
ist, und zwar zwischen der ringförmigen
Endfläche 45b des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 und der ringförmigen Stützfläche 51a der Kurbelwelle 50.
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Bei
den Bauweisen, bei denen das Ölpumpen
vom unteren Ende des Exzenterabschnittes 52 der Kurbelwelle 50 durch
das Innere der letzteren hindurch erfolgt, kann die Schmierung des
Axialkugellagers 90 dadurch erfolgen, daß ein Teil
des dem Exzenterabschnitt 52 zugeführten Ölflusses kontrolliert gelenkt
wird, ohne die Schmierung des letzteren zu beeinträchtigen,
selbst wenn ein gewisser überdimensionierter
Spalt zwischen der ringförmigen
Stützfläche 51a der Kurbelwelle 50 und
der ringförmigen Endfläche 45b des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 der Radiallagernabe 40 vorliegt.
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In
Fällen,
in denen das Heraufpumpen des im Boden des Gehäuses 10 gespeicherten
Schmieröls
mit Hilfe einer Schraubennut 55 erfolgt, die an der Außenseite
der Kurbelwelle 50 ausgebildet ist, sollte jedoch besondere
Sorgfalt auf die Bauweise des Axialkugellagers 90 verwendet
werden, um zu vermeiden, daß das Öl, welches
bei seinem Fließen
nach oben die Höhe
dieses Lagers erreicht, durch den Bereich des Axialkugellagers 90 hindurch
radial austritt und dabei die Schmierung des Exzenterabschnittes 52 beeinträchtigt.
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Wie
in den 4–4a dargestellt,
wird das Öl
entlang der äußeren Schraubennut 55 der Kurbelwelle 50 nach
oben gedrückt,
bis es das obere Ende dieser Nut im Bereich des Axialkugellagers 90 erreicht,
wobei das obere Ende zum unteren Ende eines axialen, geneigten Öldurchlasses 58 hin
offen ist, der zur Endfläche
des Exzenterabschnittes 52 führt, und der untere Abschnitt
des Öldurchlasses 58 axial in
den Bereich der ringförmigen
Stützfläche 51a mündet.
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Eine
mögliche
Lösung
zum Minimieren dieser Leckage besteht darin, den Axialspalt FA zwischen
der ringförmigen
Stützfläche 51a der
Kurbelwelle 50 und der ringförmigen Endfläche 45b des oberen
rohrförmigen
Ansatzes 45 der Radiallagernabe 40 zu steuern.
Diese Lösung
erfordert jedoch enge Herstellungs- und Montagetoleranzen, um einen
Spalt bereitzustellen, der ausreichend klein ist, um gleichzeitig
eine Ölleckage
und den Kontakt der gegeneinander anlaufenden Flächen, die sich relativ zueinander
bewegen, zu vermeiden.
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Die 4–4a zeigen
eine erste Lösung, die
erfindungsgemäß entwickelt
wurde, um einen angemessenen Rückhalt
des aufsteigenden Ölflusses bereitzustellen,
wenn er durch das Axialkugellager 90 hindurchfließt, ohne
gegenseitige Reibflächen
zu erzeugen und ohne die Toleranzen einhalten zu müssen, die
den Herstellungs- und Montageprozeß des Verdichters erschweren.
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Gemäß dieser
ersten Ausführungsform
liegt der obere Laufring 92 des Axialkugellagers 90 in Form
einer Unterlegscheibe mit rechteckigem Querschnitt vor, deren innere
Zylinderfläche 92 einen
gewissen Radialspalt FR gegenüber
der zylindrischen Außenfläche 45c des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 beibehält.
Da sich diese beiden Flächen
aufgrund der Drehung der Kurbelwelle relativ zueinander bewegen,
sollte der Kontakt und folglich der Verschleiß zwischen diesen Flächen vermieden
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann dieser Reibkontakt zwischen der inneren Zylinderfläche 92a des
oberen Laufrings 92 des Axialkugellagers 90 und
der Außenfläche 45c des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 dadurch vermieden werden, daß der obere
Laufring 92 gegen Radialverschiebungen gegenüber der
Kurbelwelle 50 gesichert wird, z. B. durch Bereitstellen
eines Anschlagelementes 51b, das von der Kurbelwelle 50 in
einer radial außerhalb der
Außenfläche 45c des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 gelegenen Stellung getragen wird.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
liegt das Anschlagelement 51b in Form einer Ausnehmung
der Kurbelwelle 50 vor, die radial innen und benachbart
der inneren zylindrischen Fläche 92a des oberen
Laufrings 92 vorgesehen sowie beispielsweise in der Stützfläche 51a der
Kurbelwelle 50 ausgebildet ist.
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Wie
aus 4d ersichtlich, ist der Innendurchmesser der Ausnehmung
größer als
der Außendurchmesser
der Außenfläche 45c im
oberen rohrförmigen
Ansatz 45. Wenn gleich dies nicht dargestellt ist, kann
auch eine andere Form der Vermeidung dieses Kontaktes durch die
Befestigung erreicht werden, z. B. indem ein klebendes Element verwendet
wird, das zwischen dem oberen Laufring 92 und der Stützfläche 51a der
Kurbelwelle 50 angeordnet ist. Bei beiden hier beschriebenen
Montagelösungen
sollte die konzentrische Ausrichtung des Innendurchmessers des oberen
Laufrings 92 relativ zum Hauptteil der Kurbelwelle 50 sichergestellt
sein.
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Durch
Einstellen des Radialspaltes FR mit einer Axialerstreckung bei einer Überlappung
SB der inneren zylindrischen Fläche 92a des
oberen Laufrings 92 relativ zur Außenfläche 45c des oberen
rohrförmigen
Ansatzes 45 wird ein stärkerer
oder geringerer Ölrückhalt erreicht,
wobei diese Einstellung einen gewissen Grad an Lastverlust für den Ölfluß festlegt,
der zwischen den beiden gegeneinander anlaufenden Zylinderflächen nach
unten zu fließen
neigt. Somit kann die Toleranz für
den Radialspalt FR gelockert werden, was die Herstellung und Montage
erleichtert, ohne jedoch zuzulassen, daß es zu einer übermäßigen Ölleckage
durch das Axialkugellager 90 hindurch kommt.
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4b veranschaulicht
eine bauliche Variante für
die in 4a vorgeschlagene Lösung, bei welcher
der obere Laufring 92 im Axialkugellager 90 an
seiner inneren Oberkante eine geneigte Abschrägung 92b aufweist,
wobei diese Abschrägung
auf Höhe
des Axialspaltes FA angeordnet ist, der zwischen der Endfläche 45b des
oberen rohrförmigen Ansatzes 45 und
der Stützfläche 51a der
Kurbelwelle 50 vorliegt, um den Ölfluß aufzunehmen, der vom Axialspalt
FA radial ausgestoßen
wird. Die Abschrägung 92b dient
als Ablenkeinrichtung zur Kraftverteilung, die bewirkt, daß der in
ihr aufgenommene radiale Ölfluß sich nach
oben bewegt, in den Öldurchlaß 58 durch
dessen radial axial geöffneten
unteren Abschnitt eintritt, und zum exzentrischen oberen Ende geführt wird.
Der ansteigende Impuls, der mit der Abschrägung 92b erreicht
wird, die jedes geeignete Profil aufweisen kann, gestattet einen
Ausgleich der Verringerung, den diese Anordnung im allgemeinen im
axial überlappenden
Ansatz erzeugt, wobei der Radialspalt FR zwischen dem oberen Laufring 92 und
dem oberen rohrförmigen
Ansatz 45 verringert wird.
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Gemäß einer
baulichen Option der vorliegenden Erfindung umfaßt der obere Laufring 92 des Axialkugellagers 90 einen
oberen Oberflächenabschnitt 92b,
der eine Basis BF festlegt, um die Schmierölsäule aufrecht zu erhalten, die
durch den Öldurchlaß 58 fließt.
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4c zeigt
eine dritte mögliche
Bauweise, bei der eine Unterlegscheibe 96 zwischen dem
oberen Laufring 92 des Axialkugellagers 90 und
der Stützfläche 51a der
Kurbelwelle 50 vorgesehen ist, wobei die Innenfläche 96a der
Unterlegscheibe 96 in einem radialen Abstand von der Außenfläche 45c des
oberen rohrförmigen
Ansatzes 45 gehalten wird, um mit letzterem und mit dem
oberen Laufring 92 eine obere Ringnut 100 festzulegen,
die in den Axialspalt FA und nach oben hin in den Öldurchlaß 58 mündet, wobei
der mittels Zentrifugalkraft bei Drehung der Kurbelwelle 50 angetriebene
radiale Ölfluß in das
Innere der Nut geleitet wird. Die obere Ringnut 100 weist
eine Bodenwand auf, welche die Basis BF zum Aufrechterhalten der
Schmierölsäule, die
durch den Öldurchlaß 58 fließt, festlegt.
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Bei
dieser Anordnung wird das in der oberen Ringnut 100 akkumulierte Öl mittels
Zentrifugation gegen die Innenfläche 96a der
Unterlegscheibe 96 gedrückt.
Da es aufgrund der Sperrwirkung, die durch die radiale Erstreckung
des oberen Laufrings 92 ausgeübt wird, der den Boden der
Ringnut 100 festlegt, für
das Öl
nicht möglich
ist, nach unten zu fließen,
wird es nach oben gedrückt,
um in den Öldurchlaß 58 einzutreten,
wobei es bis zum oberen Ende des Exzenterabschnittes 52 weiter
nach oben fließt.
Um das Aufsteigen des Öls
zu erleichtern, mündet
die Ringnut 100 in ihrem oberen Bereich vollständig in
den Öldurchlaß 58,
wobei die radiale Außenfläche der
Ringnut 100 normalerweise tangential zur Kontur des Öldurchlasses 58 verläuft.
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Da
die auf das Öl
in der Ringnut 100 wirkende Zentrifugalkraft verhindert,
daß das Öl in radialer Richtung
zum Radialspalt FR zwischen dem oberen Laufring 92 und
dem rohrförmigen
oberen Ansatz 45 zurückfließt, muß dieser
Radialspalt keine engen Toleranzen mehr aufweisen, was die Herstellung
und Montage der Bauteile erleichtert.
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Es
versteht sich, daß die
Bereitstellung der Unterlegscheibe 96 nur eine beispielhafte
Form der Bereitstellung einer Öl
akkumulierenden, inneren, oberen Nut im oberen Laufring 92 des
Axialkugellagers 90 darstellt.
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Gemäß den Darstellungen
der 4–5 umfaßt die Anordnung
nach der vorliegenden Erfindung ferner eine Stützeinrichtung 95,
die mit ihrem unteren Abschnitt auf der oberen Ringfläche 41 der Radiallagernabe 40 sitzt
und oben eine Unterfläche 93a des
unteren Laufrings 93 verdrehfest im Axialkugellager 90 hält, wobei
die Stützeinrichtung 95 so
gebaut ist, daß sie
relativ zur oberen Ringfläche 41 der Radiallagernabe 40 und
relativ zum unteren Laufring 93 entlang diametraler Achsen
schwingen kann, die um 90° zueinander
versetzt sind. Bei einer baulichen Option der vorliegenden Erfindung
ist zwischen den gegeneinander anlaufenden Teilen, die durch die
Unterfläche 93a des
unteren Laufrings 93 und die obere Kontaktfläche 95a der
Stützeinrichtung 95,
sowie durch die untere Kontaktfläche 95b der
Stützeinrichtung 95 und
die obere Fläche 41 der
Radiallagernabe 41a festgelegt sind, ein entsprechendes
Paar diametral einander gegenüberliegender,
konvexer Vorsprünge
in einem der gegeneinander anlaufenden Teile aufgenommen und sitzt
an dem anderen der gegeneinander anlaufenden Teile, wobei die Ausrichtung
eines Paares konvexer Vorsprünge
gegenüber dem
anderen Paar konvexer Vorsprünge
um 90° versetzt
ist. Jeder konvexe Vorsprung kann z. B. in Form eines zylindrischen
Vorsprungs vorliegen, der in das entsprechende Teil integriert ist.
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Gemäß den Darstellungen
ist in die obere Kontaktfläche 95a und
die untere Kontaktfläche 95b der
Stützeinrichtung 95 jeweils
ein entsprechendes Paar konvexer Vorsprünge integriert.