DE1018078B - Elektrischer Schwingverdichter, insbesondere fuer Kleinkaeltemaschinen - Google Patents

Elektrischer Schwingverdichter, insbesondere fuer Kleinkaeltemaschinen

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DE1018078B
DE1018078B DED18754A DED0018754A DE1018078B DE 1018078 B DE1018078 B DE 1018078B DE D18754 A DED18754 A DE D18754A DE D0018754 A DED0018754 A DE D0018754A DE 1018078 B DE1018078 B DE 1018078B
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cylinder
oscillating
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compressor according
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Dipl-Ing Heinrich Doelz
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HEINRICH DOELZ DIPL ING
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HEINRICH DOELZ DIPL ING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids

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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Elektrischer Schwingverdichter, insbesondere für Kleinkältemaschinen Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung eines elektrischen Schwingverdichters, wie er insbesondere für Kleinkältemaschinen benötigt wird, wobei die Antriebsquelle aus einem elektrischen Schwingantrieb auf unpolarisierter, z. B. elektromagnetischer, oder polarisierter, z. B. elektrodynamischer Grundlage besteht.
  • Hierunter sind z. B. Antriebe zu verstehen, deren. Anker in einem periodisch erregten Magnetfeld Schwingungen ausführt oder deren Anker aus einer Spule besteht, die von einem periodischen Strom durchflossen wird und die in einem konstanten Magnetfeld schwingt. Solche elektrischen. Antriebe mit hin- und hergehenden Arbeitsbewegungen, sogenannte Schwingantriebe, sind in ihrer Schwingweite, d. h. in ihrem Hub, in starkem Maße abhängig von. der entnommenen mechanischen Leistung, den Schwankungen der Frequenz und der Spannung des elektrischen Netzes, von . unterschiedlichen Lagerreibungen, von der Temperatur usw., gleichgültig welcher Bauart sie sind und nach welchem Prinzip sie arbeiten.
  • Für eine Reihe von. Anwendungen ist diese Eigen: schaft der Schwingantriebe ohne Bedeutung, beispielsweise für Rüttelsiebe, Förderrinnen. usw. Als Antriebe für Verdichter, und zwar für Tauchkolbenverdichter der üblichen. Bauart, sind, derartige Schwingantriebe auf Grund ihrer Hubschwankungen wenig oder gar nicht geeignet, da der Verlust an Verdichterleistung durch diese Hubschwankungen bisher nicht durch einfache Mittel beseitigt werden konnte.
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen und den Einsatz der elektrischen Schwingantriebe für Verdichter aller Anwendungszwecke zu ermöglichen, trotz ihrer starken Schwankungen, innerhalb des Arbeitshubes, ohne besondere Regelmittel für den Arbeitshub vorsehen, zu müssen. Die Erfindung schlägt einen. Schwingverdichter vor, der in der Vereinigung eines an sich bekannten elektrischen Schwingantriebes in unpolarisierter oder polarisierter Ausführung als Antriebsquelle und eines Verdichterteiles aus einem frei fliegend in. einem Zylinderkörper gelagerten Kolben besteht, dessen Zylinderkörper mit dem Schwingantrieb in Verbindung steht.
  • Eine solche Vereinigung eines Schwingantriebes in Verbindung mit dem Verdichterteil ergibt die Möglichkeit:, die Nachteile des. sich ändernden Hubes des elektrischen Antriebes auf einfache Weise auszuschalten., so daß erstmalig die Möglichkeit besteht, derartige Schwingantriebe ohne besondere Mittel für die Hubregelung auch für den Betrieb von Verdichtern einzusetzen.
  • Die Arbeitsweise des Verdichterteiles mit frei fliegendem Kolben beruht darauf, daß der Zylinder als Beschleuniger für den in ihm frei beweglichen und mit Masse behafteten Kolben wirkt. Der Zylinder ist mit dem Schwingantrieb verbunden und wird von diesem mit mehr oder weniger großer Schwingweite entsprechend den Hubschwankungen. geradlinig hin-und herbewegt. Dadurch wird der frei bewegliche Kolben zwischen seinen beiden. Endlagen im Zylinder selbst ebenfalls hin- und herbewegt. Der Kolben leistet dabei auf Grund seiner kinetischen Energie Verdichterarbeit, und zwar in jeder Bewegungsrichtung.
  • Das einwandfreie Zusammenarbeiten von Schwingantrieb und Verdichterteil wird noch dadurch. verbessert, daß das Verdichterteil einen solchen Aufbau besitzt, daß der Schwingkolben in seinen Endlagen nicht unmittelbar, sondern nur mittelbar über federnde Zwischenglieder mit dem Zylinder in Berührung kommt. Diese federnden Zwischenglieder können mechanische Federn, Luftpolster oder sonstige federnde Mittel mit oder ohne Eigendämpfung sein.
  • Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigen mit den. für sie wesentlichen. Teilen die Ausführungsbeispiele in der Zeichnung, und zwar Fig. 1 eine Teilansicht im Schnitt, Fig. 2 eine besondere Verdichteraushildung im Schnitt, Fig. 3 eine Durchführung mit Abdichtmitteln und Fig. 4 eine, Gesamtansicht im Teilschnitt.
  • Der Zylinder 1 des Verdichters in. Fig. 1 wird an seinen beiden Enden durch je ein Druckventil 2 und. 3 abgeschlossen, welches als den. gesamten Zylinderquerschnitt überdeckende Ventilplatte: ausgebildet ist, die durch je eine, Feder 4 oder 5 auf den Zylinderrand gedrückt wird, der als Ventilsitz dient. Die hinter den Ventilplatten liegenden. Druckkammern 6 und 7 weirden z. B. durch Flansche 8 und 9 abgeschlossen, welche mit Führungsstangen 10 und 11 verbunden sind. Die beiden Druckkammern 6 und 7 können durch das Rohr, 12 miteinander verbunden sein, und die Druckkammer 7 hat wiederum über die Bohrung 13 Verbindung mit der Hauptdruckkammer 14, welche durch das Gehäuseteil 17 und den. Rahmen 15 gebildet wird. Die Führungsstange 11 ist in dem linken Lager 16 des Rahmens 15 möglichst gasdicht in bekannter Weise längs verschiebbar gelagert. In dem Lager 18 ist die Führungsstange 10 längs verschiebbar gelagert. Zylinder 1, Ventile 2 und 3 mit den Federn. 4 und 5 und den Führungsstangen 10 und 11 bilden den Beschleuniger, der mit dem Abtriebsorgan eines nicht gezeichneten Schwingantriebes beliebiger Bauart für hin- und hergehende Arbeitsbewegungen verbunden ist. Das Abtriebsorgan des elektrischen Schwingantriebes sei im folgenden mit Anker bzw. Schwinganker bezeichnet, gleichgültig um welche Art von elektrischem Schwingantrieb es sich handelt (polarisiert, vorzugsweise dynamisch, oder unpolarisiert, vorzugsweise elektromagnetisch).
  • Der mit Masse behaftete! Kolben 25 sei hier als Vollzylinder mit ebenen und senkrecht zur Zylinderachse verlaufenden Begrenzungsflächen ausgebildet. In seinen beiden Endstellungen (die linke ist gezeichnet) gibt der Kolben 25 jeweils die Ansaugschlitze 26 frei.
  • Bewegt sich der Anker des Schwingantriebes aus seinem Umkehrpunkt heraus nach rechts, so wird der Beschleuniger aus der gezeichneten. Lage heraus ebenfalls nach rechts bewegt, wobei seine Geschwindigkeit von Null (linker Umkehrpunkt) bis zum Maximalwert v = w . s anwächst. Das Maximum der Geschwindigkeit tritt ein, wenn der Schwinganker und damit der Beschleuniger die Mitte zwischen seinen. beiden Umkehrpunkten. erreicht hat. Der Wert s entspricht dem halben Gesamthub des Beschleunigers. In dieser ersten Phase der Bewegung bleibt der frei bewegliche Kolben25 mit seiner Masse m an der Ventilplatte 3 liegen bzw. spannt die Feder 5 ein wenig, die ja die: Beschleunigungskraft m - w2 . s (sin w t) aufnehmen muß, wenn der Kompressionsdruck auf die Ventilplatte 3 nicht ausreichen, sollte, diese Kraft aufzunehmen.
  • Nach Überschreiten der Mittellage setzt die zweite Phase der Bewegung des Beschleunigers ein. Die Geschwindigkeit des Beschleunigers nimmt bis auf Null im rechten Umkehrpunkt ab und steigt danach in umgekehrter Richtung wieder auf den Maximalwert v = w . s an, wenn der Beschleuniger bei der nunmehr von. rechts nach links verlaufenden Bewegung seine Mittellage erneut erreicht hat.
  • Am Ende der ersten. Phase und am Beginn der zweiten Phase hat der Kolben 25 die Maximalgeschwindigkeit des Beschleunigers angenommen und wird sich am Beginn der zweiten Phase von, der linken Ventilplatte 3 abheben, weil er auf Grund seines Beharrungsvermögens zunächst seine Geschwindigkeit beibehalten wird, während der Beschleuniger seine Geschwindigkeit vom Beginn der zweiten Phase an verlangsamt und während der ganzen zweiten Phase eine Verzögerung erfährt, welche ihren größten Wert im rechten Umkehrpunkt des Beschleunigers hat-. Der Kolben25 hat also während der ganzen zweiten Phase Zeit, seine am Ende der ersten Phase aufgenommene Bewegungsenergie zum Verdichten des z. B. über Ansaugschlitze 26 angesaugten Gases zu benutzen und dieses Gas aus dem Zylinder 1 in die Druckkammer 6 auszuschieben.
  • Richtet man es so ein, daß durch Festlegung des Kolbenhubes und der Kolbenmasse m die vom Kolben aufgenommene kinetische Energie stets größer ist als die maximal zu leistende: Verdichterarbeit, so wird der Kolben 25 schon vor Ablauf der zweiten. Bewegungsphase die rechte Ventilplatte 2 erreicht haben und sich unter Spannen z. B. der Feder 4 sogar ein Stück über den Zylinderrand unter mechanischer Abhebung der Ventilplatte 2 hinausbewegen. Die überschüssige Bewegungsenergie wird dann, von der Feder 4 aufgenommen. Diese Bemessung von Masse und Hub des Kolbens 25 gewährleistet, daß erstens das gesamte im Zylinderraum vorhandene Gas in die Druckkammer 6 befördert wird, ein schädlicher Raum also praktisch nicht wirksam wird, und daß zweitens der Kolben 25 schon vor Ende oder spätestens am Ende der zweiten Phase in Verbindung mit der Ventilplatte 2 steht.
  • Die dritte Phase verläuft nun. genauso wie die zweite Phase, mit dem einzigen Unterschied, daß die Bewegungen und Beschleunigungen in umgekehrter Richtung wie in der zweiten Phase erfolgen. Der Kolben 25 verdichtet das über die Ansaugschlitze 26 in den linken Zylinderraum des Zylinders 1 angesaugte Gas und schiebt dieses Gas in die Druckkammer 7 aus. Die vierte Phase der Bewegung gleicht dann wieder der zweiten, die fünfte Phase der dritten Phase usw., womit die periodische Umwandlung der kinetischen Energie des Kolbens 25 in Verdichterarbeit gegeben ist.
  • Das verdichtete Gas in der Druckkammer 6 kann über das Rohr 12, über die Druckkammer 7 und über die Bohrung 13 einer Hauptdruckkammer 14 zugeführt werden, während, das komprimierte Gas in der Druckkammer 7 über die Bohrung 13 in die Hauptdruckkammer 14 gelangt. Aus der Hauptdruckkammer gelangt das verdichtete Gas über den Druckstutzen 27 an die Verbrauchersteller. Ein besonderes Rückschlagventil28 sorgt dafür, daß bei Stillstand des Schwingverdichters durch etwa vorhandene geringe Undichtigkeiten zwischen Führungsstange 11 und Lager 16 kein - wenn auch noch so geringes -Rückströmen des verdichteten Gases eintritt. Bei Verwendung des Schwingverdichters als Kleinkältemaschine ist das Rückschlagventil28 unbedingt erforderlich, während es für viele andere Verwendunszwecke wegfallen kann.
  • Die Hubzahl eines Schwingantriebes in der Minute ist gleich bzw. einem Vielfachen, der Frequenz des speisenden Wechselstromes, sie ist daher je nach Bauart des Schwingantriebes ein, für allemal festgelegt. Dagegen kann der Hub des Schwingantriebes, wie bereits erwähnt, in weiten Grenzen schwanken. Diese Hubschwankungen wirken, sich auf den Schwingverdichter in der Weise aus, daß er von einem bestimmten Mindesthub an beginnt, einwandfrei zu arbeiten, und das ist dann, der Fall, wenn der Hub des Schwingantriebes und damit des Beschleunigers ausreicht, um dem Schwingkolben die für seine Verdichterarbeit notwendige kinetische Energie zu vermitteln. Liegt der Hub des Schwingantriebes oberhalb dieses Mindesthubes, so ist die kinetische Energie des Schwingkolbens stets größer als die zu leistende Verdichterarbeit. Der Schwingverdichter leistet somit seine volle Verdichterarbeit, wobei seine Förderleistung praktisch unabhängig vom Hub des Beschleunigers und damit des Schwingantriebes ist, denn das Ansaugvolumen ist durch den vorgegebenen Weg des Schwingkolbens im Zylinder gegeben und nicht durch den Hub des Beschleunigers.
  • Auf diese Weise ist die Aufgabe gelöst, elektrische Schwingantriebe mit Verdichtern derart zusammenarbeiten zu lassen, daß, beginnend von einem gewissen Mindesthub des Schwingantriebes, die Förderleistung des Kompressors praktisch unabhängig vom Hub des Schwingantriebes wird, d. h., daß der Hub des Schwingantriebes in sehr weiten Grenzen (± 30% und mehr) schwanken kann., ohne daß sich. die Förderleistung merklich ändert.
  • Diese gleichbleibende Förderleistung bei Schwankungen des Hubes, welche ihrerseits die Folge von Änderungen der Frequenz und der Spannung des elektrischen Netzes, des zu beherrschenden. Druckbereiches. am Kompressor, der Unterschiedlichkeit in der Lagerreihung usw. sind, ist eine Forderung, die vor allem von Kleinkältemaschinen erfüllt werden muß.
  • Wesentlich für das einwandfreie, Arbeiten von Schwingantrieben in Verbindung mit Schwingverdichtern. ist dabei die Beachtung, daß der Schwingkolben nur über federnde Zwischenglieder, wie sie beispielsweise die Ventilfedern, 4 und 5 darstellen, in seinen Endlagern mit dem Zylinder in Berührung steht. Die überschüssige Bewegungsenergie des Schwingkolbens, die er vor allem bei größeren. Hüben des Schwingantriebes aufnimmt, kann mit dieser Maßnahme so aufgefangen werden, daß Betschädigungen von Kolben. und/oder Zylinder nicht eintreten.
  • Statt mit Federn. kann man auch mit anderen Mitteln die überschüssige kinetische Energie des Schwingkolbens auffangen, z. B. mittels pneumatischer Puffer oder Luftpolster. Die Fig. 2 zeigt eine. solche Ausbildung der Druckventile, bei der ein geringer schädlicher Raum in Kauf genommen wird. Dieser schädliche Raum. stellt das Luftpolster zwischen Kolben und Zylinder dar. Der Zylinder 29 .ist ein. Rohr mit den. Ansaugschlitzen 26, in das die Zylinderböden als zylindrische Abschlußdeckel 31 und. 32 gasdicht eingepreßt sind. Die Stehbolzen 33 verspannen, diese Abschlußdeckel gegeneinander; so daß der Zylinder29 mit seinen beiden Abschlußdeckeln 31 und 32 ein festgefügtes Ganzes bildet. Die Auslaßöffnungen 34 und 35 für die Druckventile 36 und 37 sind seitlich in der Zylinderwand angeordnet, und zwar ein kleines Stück vor den Zylinderböden. Der frei bewegliche Schwingkolben, 25 wird also nach Überfahren. von einer der beiden Auslaßöffnungen 34 oder 35 auf ein Gaspolster stoßen, welches den, Aufschlag des Kolbens auf den Zylinderboden verhindert.
  • Wegen der selbst bei größeren. Verdichterleistungen verhältnismäßig geringen. Masse des. Kolbens kann das Gaspolster -und damit der Raum zwischen den Auslaßöffnungen 34 und 35 und den Zylinderböden 31 und 32 sehr klein. gehalten werden.. Die Druckkammer 39 besitzt zwei durch Öffnungen, 40 verbundene: Ventilkammern 41 und 42 und steht schließlich z. B. über ein Rohr 45 mit der Bohrung 13 der Führungsstange 11 in Verbindung. Damit kann das vom Kolben 25 über die Auslaßöffnungen 34 und 35 ausgeschobene Gas in die Bohrung 13 gelangen.
  • Der Vorteil der beschriebenen: Maßnahmen zur Abbremsung des Kolbens liegt in einem geräuscharmen Arbeiten des Kompressors, weil keinerlei Kontaktberührung des Kolbens 25 mit irgendwelchen Bauelementen stattfindet und jeder harte Aufschlag vermieden wird. Dadurch eignet sich die Anordnung nach Fig. 2 besonders gut für Kälteverdichter, insbe sondere Kleinkältemaschinen, weil dort vor allem bei Haushaltkühlschränken die Forderung nach Geräuscharmut mit an, erster Stelle steht.
  • Fig. 3 zeigt noch eine Lösung, wie das Lager 16 in Fig. 1 von seiner Funktion der Abdichtung befreit werden kann.. Die Führungsstange 11 ist im Lager 16 verschiebbar gelagert, an das die Hauptdruckkammer 14 mit dem Druckkammerboden, 52 und dem Druckstutzen 53 angeschraubt sind.. Auf das Ende der Führungsstange 11 wird ein Faltenbalg 54 z. B. mit einem Schraubanschluß 55 aufgeschraubt, während das andere Ende des Faltenbalges 54 gasdicht z. B. zwischen der Verschraubung von Hauptdruckkammer 14 und Druckkammerboden 52 gehalten ist. Das verdichtete Gas strömt aus der Bohrung 13 der Führungsstange 11 durch die hohle Verschraubung 55 in den Faltenbalg 54 und von dort über die Bohrung 57 und den Druckstutzen 53 in die nicht gezeichnete Druckleitung. Das Lager 16 kann jetzt kürzer und einfacher gehalten werden. Statt des Faltenbalges können. auch andere Zwischenglieder vorgesehen werden., z. B. Stahlwellrohre, Membranen, Doppelmembranen, Schläuche aus hochbeanspruchbaren flexiblen. Kunststoffen. usw.
  • Wie beispielsweise ein hermetisch gekapselter Verdichter insbesondere als Kleinkältemaschine aufgebaut werden kann, zeigt Fig. 4. Hier ist 58 der Schwingverdichter z. B. nach den Fig. 1 oder 2, dessen untere Führungsstange 11 im Lager 16 längs verschiebbar wie in Fig. 1 gelagert ist. Die Hauptdruckkammer 14 mit dem Druckstutzen 27 ist ebenfalls aus Fig. 1 entnommen. Die obere Führungsstange 10 ist im oberen Gehäuseteil 18 längs verschiebbar gelagert. Die beiden Lager 16 und 18 bilden mit dem Gehäuseteil 65 den Rahmen bzw. das gekapselte Gehäuse des Aggregates. Die obere Führungsstange 10 dient gleichzeitig zur Aufnahme des Schwingankers 69, z. B. eines elektromagnetischen Schwingantriebes. Der Schwinganker 69 ist dann lamelliert und besteht aus parallel zur Zeichenebene geschichteten, z. B. rechteckigen Eisenblechen. Die Eisenbleche können durch nicht gezeichnete Niete oder Schrauben miteinander verbunden sein und bilden ein stabiles Blechpaket, das mit seiner Mittelbohrung auf die Führungsstange 10 aufgeschoben und auf dieser fest verschraubt ist. Der Stator des elektromagnetischen Schwingantriebes wird durch die beiden U-förmigen Blechpakete 74 und 75 gebildet, welche ebenfalls parallel zur Zeichenebene geschichtet und deren Eisenbleche durch Niete oder Schrauben zusammengehalten sind.
  • Wird nun die auf dem Spulenkörper 81 aufgebrachte Statorwicklung 80 über die Zuleitungen. 78 und 79 und die Stromdurchführungen. 76 und 77 mit Wechselstrom gespeist, so wird der Schwinganker sowohl bei der positiven als auch bei der negativen Halbwelle des Wechselstromes nach oben. in den. Stator hineingezogen, während die zwischen den Feldertellern 83 und 84 liegende Rückhodfeder 82 den. Schwinganker in der stromlosen Phase des Wechselstrome,s wieder aus dem Stator herauszieht. Die! Rückhodfeder 82 bildet mit den gesamten bewegten, Massen (Schwinganker, Schwingverdichter, Führungsstangen usw.) ein Schwingsystem.
  • Bei Verwendung der Anordnung als hermetisch geikapseltes Kälteaggregat wird über, den Saugstutzen 85 und die. Bohrung 86 das Kältegas angesaugt und über den Druckstutzen 27 komprimitiert dem Kältekreislauf wieder zugeführt. Legt man Wert auf besonders geräuschloses Arbeiten des Aggregates, so wäre! ein Schwingkolben.verdichteir ähnlich Fsg. 2 zu verwenden und noch dazu das gesamte: Aggregat federnd an einer zweiten, hermetisch abgeschlossenen Kapsel aufzuhängen. In diesem Falle braucht das Gehäuse 65 nicht unbedingt hermetisch gekapselt zu sein, da man die äußere Kapsel als Saugraum benutzen kann:.
  • Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Schwingverdichter sind doppelt wirkende Kompressoren, weil der Kolben sowohl beim Hingang als auch beim Rückgang Verdichterarbeit leistet. Eine leicht abzuleitende Beziehung sagt nun aus, daß der Kolbenhub maximal H = s . (w t-sin wt) sein darf, wobei für wt als Größtwert (i) t = n einzusetzen ist. Der Hub des Kolbens kann somit zwischen denn theoretischen Wert Null und dem Maximalwert s . n gewählt werden, also auch größer sein als der Gesamthub 2 . s des Beschleunigers. Der Kolbenhub ist danach in sehr weiten Grenzen frei wählbar. Der Vorteil liegt nun darin, daß der Kolbenhub wesentlich kleiner als der Hub des Beschleunigers festgelegt werden kann, was für das Arbeiten, des Kolbens und des Kompressors wegen der damit verbundenen Kolbengeschwindigkeit nur günstig ist, während ein größerer Hub des Beschleunigers kleine Lagerbelastungen der Führungslager und damit wieder größere Betriebssicherheit mit sich bringt.
  • Ein Kolbenhub, der klein ist im Vergleich zum Hub des Beschleunigers, hat noch einen weiteren Vorteil. Während eines Hin- und Herganges des. Beschleunigers wird der Kolben den. größten Teil dieser Zeitspanne in seinen beiden Endstellungen verharren. und für seine Hubbewegung nur einen Bruchteil der Zeitspanne des Hin- und Herganges des Beschleunigers benötigen. Dadurch werden die Ansaugschlitze 26 sehr lange Zeit freigegeben, so daß eine vollkommene Füllung des Zylinderraumes gewährleistet ist. Bekanntlich haben sich Ansaugschlitze als Einlaßorgane bei den normalen Tauchkolbenkompressoren nicht durchgesetzt, weil wegen der zu kurzzeitigen. Freigabe der Schlitze nur eine unvollkommene Füllung möglich ist. Die Vorteile des Ansaugschlitzes, keinen schädlichen Raum zu besitzen und konstruktiv denkbar einfach zu sein, können nunmehr im Schwingkolbenkompressor nach der Erfindung voll ausgenutzt werden.
  • Auch die Ventilanordnungen 2 und 3 der Fig. 1 können beim Schwingkolbenkompressor günstiger verwendet werden, und arbeiten. hier einwandfrei, während diese Ventile bei normalen Tauchkolbenkompressoren nicht die erwarteten Vorteile brachten. Tauchkolbenkompressoren haben. einen zwangläufig bewegten Kolben. Richtet man es bei diesen Kompressoren so ein, daß der Tauchkolben sich in seiner oberen Totpunktlage ein wenig über den Zylinderrand hinausbewegt, so sollte beim Zurückgehen des Kolbens die mit Federkraft auf dem Kolben aufliegende Ventilplatte so weit mit zurückgehen, bis sie auf dem Zylinderrand aufliegt und dort auch liegenbleibt. Die Bewegungen der Ventilplatte werden also vom zwangläufig bewegten Kolben bestimmt. Die Ventilplatte macht aber die Kolbenbewegungen nicht so genau mit. Das hat ein Rückströmen eines Teiles des verdichteten Gases zur Folge, was sich genau wie das Vorhandensein eines schädlichen Raumes auswirkt.
  • Ganz anders liegen die Verhältnisse bei vorliegenden Schwingverdichtern. Wenn sich dort der frei bewegliche Kolben 25 infolge seiner kinetischen Energie über den Zylinderrand hinausbewegt hat, wird er durch die Federkraft der Ventilfeder 5 bzw. 4 zurückbewegt. Der Bewegungsablauf des Kolbens in dieser Phase wird also vom Ventil bestimmt. Diese Ventilanordnung, welche bei den bisherigen Tauchkolbenkompressoren nicht befriedigt, arbeitet jetzt beim Schwingverdichter einwandfrei, weil die Bewegungsfunktionen hier völlig anders liegen und vom Ventil selbst beeinflußt werden.
  • Es ist zweckmäßig, die Masse des Beschleunigers einschließlich der übrigen Masse größer als die Masse des Schwingkolbens zu wählen. Je größer der Massenunterschied ist, desto ruhiger ist der Lauf des Schwingverdichters. Bei einer Masse von z. B. 75 g für den Kolben bietet diese Maßnahme keine Schwierigkeiten. Die Wahl von beispielsweise M = 500 g für die Gesamtmasse des schwingenden Systems ist für Schwingantriebe dieser Größenordnung durchaus üblich.
  • In einer Weiterbildung ist es möglich, durch Ausbildung des Kolbens 25 als Stufenkolben und entsprechende Konstruktion der Druckkammer eine zweistufige Verdichtung zu erzielen, wobei in der einen Bewegungsrichtung des Kolbens die erste Stufe der Verdichtung und in der anderen die zweite Stufe der Verdichtung liegt. Die Kolbendurchmesser des Stufenkolbens werden dann ähnlich wie bei zweistufigen Kompressoren bisheriger Bauart bemessen. Auch die Verwendung eines Kolbens gleichen Durchmessers in beiden Stufen ist möglich, indem man durch entsprechende Anordnung der Ansaugschlitze den wirksamen Verdichtungshub verschieden groß festlegt und damit dieselbe Wirkung wie bei einem Stufenkolben erzielt. Ist Zwischenkühlung erforderlich, so könnte man das in der ersten Stufe verdichtete Gas durch die linke Führungsstange dem Zwischenkühler zuführen und durch die rechte Führungsstange dem Ansaugschlitz der zweiten Stufe wieder zuleiten. Das nach der zweiten Stufe anfallende verdichtete Gas wäre eventuell über flexible Rohrleitungen zu entnehmen; wenn nicht eine der Führungsstangen doppelt gelagert wird und das Gas hinter dem zweiten Lager oder zwischen den beiden Lagern zur Entnahme kommt. Bei mehr als zweistufiger Verdichtung können auch mehrere Schwingkolbenverdichter fest miteinander verbunden und von einem einzigen Motor angetrieben werden.
  • Statt des Kolbens 25 kann man auch den Zylinder zum frei beweglichen und mit Masse behafteten Element machen, während man dann den Kolben mit dem Anker 69 des Schwingantriebes verbindet. Auch hier sind federnde Zwischenglieder zwischen Kolben und Zylinder vorzusehen, die ein hartes Aufschlagen des jetzt frei beweglichen Zylinders auf den Kolben verhindern.
  • An Stelle der Lager 16 und 18 kann gegebenenfalls eine Blattfederführung vorgesehen werden, indem die Lager durch an den Führungsstangen befestigte Blattfedern ersetzt werden, deren freie Enden mit dem Gehäuse verbunden sind und die sich in Bewegungsrichtung des Schwingankers und des Schwingverdichters durchbiegen, während sie senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung keine oder nur geringe Nachgiebigkeit zeigen. Die Federkonstante dieser Federn kann allein oder mit zur Abstimmung des Schwingsystems herangezogen werden, wobei die Feder 82 z. B. überflüssig werden würde.

Claims (18)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Schwingverdichter, insbesondere für Kleinkältemaschinen, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer Antriebsduelle aus einem polarisierten oder unpolarisierten elektrischen Schwingankerantrieb mit einem Verdichterteil aus einem frei fliegend in einem Zylinderkörper gelagerten und mit Masse behafteten Kolben, dessen Zylinderkörper mit dem Schwingantrieb in Verbindung steht.
  2. 2. Schwingverdichter nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß der frei fliegend gelagerte Kolben in seinen beiden Endlagen in dem Zylinderkörper (1) nur über federnde Zwischenglieder mit dem Zylinder in. Berührung kommt.
  3. 3. Schwingverdichter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Zwischenglieder zwischen Kolben und Zylinder aus den gesamten Zylinderquerschnitt überdeckenden Ventilplatten (2, 3) gebildet sind, die über Federn (4, 5) auf dem Zylinderrand aufliegen.
  4. 4. Schwingverdichter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als federnde Zwischenglieder zwischen Kolben und Zylinder Restgaspolster dienen, die in den Zylinderräumen verbleiben, die sich zwischen den seitlich in der Zylinderwand angeordneten Auslaßöffnungen (34, 35) und den Zylinderböden befinden.
  5. 5. Schwingverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Kolbens (25) gegenüber dem Hub des Zylinderkörpers (1) kleiner ist.
  6. 6. Schwingverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlaßorgane Schlitze im Zylinder (1) Verwendung finden.
  7. 7. Schwingverdichter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit Verdichter und Schwingantrieb in der Weise ausgebildet ist, daß sie ein Schwingsystem bildet, dessen Eigenfrequenz gleich oder nahezu gleich der Frequenz bzw. einem Vielfachen der Frequenz des speisenden Wechselstromes ist. B.
  8. Schwingverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmasse der schwingenden Teile, wie Zylinder, Führungsstangen, Schwinganker usw., größer, vorzugsweise ein Vielfaches der Masse des Schwingkolbens ist.
  9. 9. Schwingverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zylinder (1) verbundenen Führungsstangen. (10, 11) hohl sind und als Zu- und/oder Ableitungen des zu verdichtenden Gases dienen.
  10. 10. Schwingverdichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der abgehenden Druckleitung ein Rückschlagventil (28) vorgesehen ist.
  11. 11. Schwingverdichter nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die höhlen Führungsstangen (10, 11) über elastische Mittel (54), wie Faltenbälge, Stahlwellrohre, Membranen usw., gasdicht mit den zu- und/oder abgehenden Druck- bzw. Saugleitungen verbunden sind (Fig. 3).
  12. 12. Schwingverdichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Federwirkung dieser elastischen Mittel (54) mit zur Abstimmung des Schwingsystems herangezogen wird.
  13. 13. Schwingverdichter nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Schwingankers (69) und des mit ihm verbundenen Zylinderkörpers über Blattfedern erfolgt, die in der Bewegungsrichtung des Schwingankers nachgeben, quer dazu jedoch praktisch keine Nachgiebigkeit zeigen, und wobei diese mit zur Abstimmung des Schwingsystems dienen.
  14. 14. Schwingverdichter nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt des Schwingankers (69) zwischen den beiden Lagerstellen (16, 18) des Verdich erteiles vorgesehen ist.
  15. 15. Schwingverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkolben (25) nur in einer Bewegungsrichtung Verdichterarbeit leistet.
  16. 16. Schwingverdichter nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch daß zur mehrstufigen Verdichtung in der einen des Kolbens die erste Stufe der Verdichtung und in der anderen Bewegungsrichtung die zweite Stufe der Verdichtung liegt.
  17. 17. Schwingverdichter nach einem vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verd,ichterstellen miteinander verbunden sind und von einem Schwingantrieb, gegebenenfalls unter Verwendung von nur zwei Lagerstellen (16, 18), angetrieben werden.
  18. 18. Schwingverdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, aß die Einheit und Schwingantrieb über ein besonderes Gehäuse hermetisch gekapselt ist und Gehäuse als Saug-oder als Druckraum Verwendung findet.
DED18754A 1954-09-27 1954-09-27 Elektrischer Schwingverdichter, insbesondere fuer Kleinkaeltemaschinen Pending DE1018078B (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2600394A1 (de) * 1976-01-07 1977-07-14 Mechanical Tech Inc Kompressor, z.b. fuer ein kuehlaggregat
DE19651624A1 (de) * 1995-12-12 1997-06-19 Lg Electronics Inc Kolbenstützvorrichtung für einen linearen Verdichter
DE19900886C2 (de) * 1998-01-12 2001-03-08 Lg Electronics Inc Struktur zur Ankoppelung eines Schalldämpfers für einen linearen Kompressor

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