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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hubkolbenkompressor und insbesondere
eine Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor,
die verhindern kann, dass Abrieb zwischen einem Zylinder und einem
Kolben, der sich in einem Zylinderinnenraum linear hin und her bewegt, infolge
von Verarbeitungsfehlern und Montagefehlern bei den Komponenten
des Hubkolbenkompressors entsteht.
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2. Allgemeiner
Stand der Technik
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Im
Allgemeinen wandelt ein Kompressor elektrische Energie in kinetische
Energie um und verdichtet Kältemittel
mittels der kinetischen Energie. Der Kompressor gehört zu den
Hauptkomponenten eines Kühlkreislaufsystems.
Je nach dem Verdichtungsmechanismus zum Verdichten von Kältemitteln unterscheidet
man zwischen Drehkolbenkompressoren, Schneckenkompressoren und Hubkolbenkompressoren.
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1 ist eine schematische
Querschnittsansicht, die den Hubkolbenkompressor veranschaulicht.
In 1 enthält der Hubkolbenkompressor
ein Gehäuse 100 mit
einem Gasansaugrohr 110 und einem Gasauslassrohr 120,
eine in dem Gehäuse 100 angeordnete
Rahmeneinheit 200, einen auf der Rahmeneinheit 200 angebrachten
Pendelmotor 300 zum Erzeugen einer linearen hin- und hergehenden Antriebskraft,
eine Verdichtungseinheit 400, auf die die Antriebskraft
des Pendelmotors 300 wirkt und die ein Gas verdichtet,
und eine Resonanzfedereinheit 500, um die Antriebskraft
des Pendelmotors 300 resonant zu übertragen.
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Die
Rahmeneinheit 200 enthält
einen vorderen Rahmen 210 zum Tragen einer Seite des Pendelmotors 300,
einen mittleren Rahmen 220 zum Tragen der anderen Seite
des Pendelmotors 300 und einen hinteren Rahmen 230,
der so mit dem mittleren Rahmen 220 verbunden ist, dass
er zusammen mit dem mittleren Rahmen 220 einen Raum bildet.
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Der
Pendelmotor 300 enthält
einen äußeren Stator 310,
der zwischen dem mittleren Rahmen 220 und dem hinteren
Rahmen 230 befestigt ist, einen inneren Stator 320,
der in den äußeren Stator 310 eingefügt ist und
fest mit dem vorderen Rahmen 210 verbunden ist, eine Bewegungsvorrichtung 330,
die beweglich zwischen dem äußeren Stator 310 und dem
inneren Stator 320 eingefügt ist, und eine Wickelspule 340,
die in dem äußeren Stator 310 angebracht
ist. Die Bewegungsvorrichtung 330 besteht aus einem Magneten 331 und
einem Magnethalter 332 zum Stützen des Magneten 331.
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Die
Verdichtungseinheit 400 enthält einen Zylinder 410,
der fest an dem vorderen Rahmen 210 angebracht ist, einen
Kolben 420, dessen eine Seite beweglich in einen Innenraum
des Zylinders 410 eingefügt ist und dessen andere Seite
fest mit der Bewegungsvorrichtung 330 verbunden ist, eine
Auslassventilbaugruppe 430, die an einer Seite des Zylinders 410 befestigt
ist und den Auslass von Kältemittel steuert,
und ein Ansaugventil 440, das am Ende des Kolbens 420 angebracht
ist und dem Steuern des Flusses von Kältemittel dient, das in den
Innenraum des Zylinders 410 gesaugt wird.
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Der
Kolben 420 besteht aus einem zylindrischen Körper 421 mit
einer zuvor festgelegten Länge und
einem zuvor festgelegten Außendurchmesser, einer
Flanscheinheit 422, die sich vom Ende des zylindrischen
Körpers 421 in
vertikaler Richtung erstreckt, wobei der Magnethalter 332 der
Bewegungsvorrichtung 330 mit der Flanscheinheit 422 verbunden
ist, und einem Ansaugkanal 423, der in dem zylindrischen
Körper 421 ausgebildet
ist.
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Die
Auslassventilbaugruppe 430 enthält einen Auslassdeckel 431 zum
Abdecken des Innenraums des Zylinders 410, ein Auslassventil 432,
das in den Auslassdeckel 431 eingesetzt ist und dem Öffnen und
Schließen
des Innenraums des Zylinders 410 dient, und eine Auslassfeder 433,
die in den Auslassdeckel 431 eingesetzt ist und dem elastischen Stützen des
Auslassventils 432 dient.
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Die
Resonanzfedereinheit 550 enthält ein Federstützmittel 510,
das fest mit dem Kolben 420 und der Bewegungsvorrichtung 330 verbunden
ist, eine vordere Schraubenfeder 520, die zwischen dem Federstützmittel 510 und
dem mittleren Rahmen 220 angebracht ist, und eine hintere
Schraubenfeder 530, die zwischen dem Federstützmittel 510 und
dem hinteren Rahmen 230 angebracht ist.
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Die
Bezugsnummer 10 bezeichnet eine Stützfeder, und 411 bezeichnet
den Innenraum des Zylinders 410.
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Es
wird nun die Funktionsweise des Hubkolbenkompressors erläutert.
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Wenn
dem Hubkolbenkompressor Strom zugeführt wird, so wird die lineare
hin- und hergehende Antriebskraft durch eine elektromagnetische
Wechselwirkung des Pendelmotors 300 erzeugt und durch die
Bewegungsvorrichtung 330 an den Kolben 420 übertragen.
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Der
Kolben 420 empfängt
die lineare hin- und hergehende Antriebskraft von der Bewegungsvorrichtung 330 und
bewegt sich in dem Innenraum 411 des Zylinders 410 linear
hin und her. Das Ansaugventil 440 und das Auslassventil 432 werden durch
die lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens 420 und einen
Druckunterschied zwischen dem Innenraum 411 des Zylinders 410 und
der Außenseite betätigt, um
Kältemittel
in den Innenraum 411 des Zylinders 410 zu saugen,
das Kältemittel
zu verdichten und das verdichtete Kältemittel abzulassen. Das abgelassene
Kältemittel
wird durch den Auslassdeckel 431 und das Auslassrohr 120 aus
dem Hubkolbenkompressor abgelassen. Das Kältemittel wird durch Wiederholung
des obigen Ablaufs verdichtet.
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Die
vordere Schraubenfeder 520 und die hintere Schraubenfeder 530 werden
durch die Hin- und Herbewegung der Bewegungsvorrichtung 330 und des
Kolbens 420 zusammengezogen oder entspannt, um die Bewegungsvorrichtung 330 und
den Kolben 420 elastisch zu stützen und Resonanz zu erzeugen.
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Andererseits
muss der Hubkolbenkompressor, um die Verdichtungseffizienz des im
Innenraum 411 des Zylinders 410 verdichteten Kältemittels
zu erhöhen,
eine präzise
Montagetoleranz zwischen dem Innenraum 411 des Zylinders 410 und
dem Kolben 420, der in den Innenraum 411 des Zylinders 410 eingesetzt
ist, aufrecht erhalten.
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Wie
aber oben beschrieben, werden in dem Hubkolbenkompressor die Bewegungsvorrichtung 330,
der Kolben 420 und die Resonanzfedereinheit 500 als
eine gemeinsame Baugruppe montiert und mit den anderen Komponenten
verbunden. Wenn während
der Prozesse der Verarbeitung jeder Komponente der Baugruppe und
der Prozesse des Verbindens der Komponenten, wie in 2 gezeigt, Verarbeitungs- bzw. Montagefehler
bei den Komponenten auftreten, so ist die Konzentrizität des Innenraums 411 des
Zylinders 410 nicht mit der Konzentrizität des zylindrischen
Körpers 421 des
Kolbens 420 identisch, so dass die Innenwände des
Innenraums 411 des Zylinders 410 den zylindrischen
Körper 421 des
Kolbens 420 berühren.
Folglich entsteht am Zylinder 410 und am Kolben 420 Abrieb,
und das verdichtete Kältemittel
tritt aus, was zu einer geringen Verdichtungseffizienz führt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Darum
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung
zum Verhindern von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor bereitzustellen,
die verhindern kann, dass Abrieb zwischen einem Zylinder und einem
Kolben, der sich in einem Zylinderinnenraum linear hin und her bewegt, infolge
von Verarbeitungsfehlern und Montagefehlern bei den Komponenten
des Hubkolbenkompressors entsteht.
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Um
diese und weitere Vorteile zu erreichen, und gemäß der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, wie sie im vorliegenden Text verkörpert und weitgefasst beschrieben
ist, wird eine Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor bereitgestellt,
die folgendes enthält:
einen Zylinder; einen Pendelmotor mit einem Stator und einer Bewegungsvorrichtung
zum Erzeugen einer linearen hin- und hergehenden Antriebskraft;
einen Kolben, der linear beweglich in einen Innenraum des Zylinders
eingefügt
ist; eine Kolbenstange, die so mit dem Kolben verbunden ist, dass
sie in radialer Richtung des Kolbens beweglich ist, und die mit
der Bewegungsvorrichtung des Pendelmotors verbunden ist, um die
lineare hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors auf den
Kolben zu übertragen;
und ein Konzentrizitätssteuerungsmittel,
das an eine Verbindungsstelle zwischen dem Kolben und der Kolbenstange
angekoppelt ist, um den Kolben und die Kolbenstange in axialer Richtung
zu fixieren und ihnen eine Relativbewegung in radialer Richtung
zu gestatten.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Verhindern
von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor folgendes: einen ersten
Zylinder; einen Pendelmotor mit einem Stator und einer Bewegungsvorrichtung zum
Erzeugen einer linearen hin- und hergehenden Antriebskraft; einen
ersten Kolben, der mit der Bewegungsvorrichtung des Pendelmotors
verbunden ist und sich durch die lineare hin- und hergehende Antriebskraft
des Pendelmotors in einem Innenraum des ersten Zylinders linear
hin- und herbewegt; einen zweiten Zylinder, der so mit dem ersten
Kolben verbunden ist, dass er eine Verbindung zu einem ersten Ansaugkanal,
der in dem ersten Kolben ausgebildet ist, herstellt; einen zweiten
Kolben, der linear beweglich in einen Innenraum des zweiten Zylinders
eingefügt
ist; eine Kolbenstange, die so mit dem zweiten Kolben verbunden
ist, dass sie in radialer Richtung des zweiten Kolbens beweglich
ist, und die mit einem Rahmen fest verbunden ist; und ein Konzentrizitätssteuerungsmittel,
das an eine Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Kolben und der Kolbenstange
angekoppelt ist, um den zweiten Kolben und die Kolbenstange in axialer
Richtung zu fixieren und ihnen eine Relativbewegung in radialer
Richtung zu gestatten.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
noch deutlicher.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen, die dazu dienen, das Verständnis der
Erfindung zu vertiefen, und die in die vorliegende Spezifikation
aufgenommen sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und erläutern
zusammen mit der Beschreibung die Prinzipien der Erfindung.
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Es
zeigen:
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1 – eine schematische
Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Hubkolbenkompressor
veranschaulicht.
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2 – eine schematische
Querschnittsansicht, die den Abrieb zwischen einem Zylinder und
einem Kolben des herkömmlichen
Hubkolbenkompressors veranschaulicht.
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3 – eine schematische
Querschnittsansicht, die einen Hubkolbenkompressor mit einer Vorrichtung
zum Verhindern von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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4 und 5 – schematische
Querschnittsansichten, die Beispiele eines Konzentrizitätssteuerungsmittels
der Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulichen.
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6 und 7 – schematische
Querschnittsansichten, die eine Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb
in einem Hubkolbenkompressor gemäß einer
zweiten und dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nun näher
auf die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eingegangen, wovon Beispiele in den begleitenden
Zeichnungen veranschaulicht sind.
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Es
wird nun eine Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die einen Hubkolbenkompressor
mit einer Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wo immer möglich, werden
in allen Zeichnungen und in der gesamten Beschreibung die gleichen
Bezugszahlen verwendet, um ähnliche
oder gleiche Teile zu bezeichnen.
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Wie
in 3 gezeigt, enthält der Hubkolbenkompressor
ein Gehäuse 100 mit
einem Gasansaugrohr 110 und einem Gasauslassrohr 120,
eine in dem Gehäuse 100 angeordnete
Rahmeneinheit 200, einen auf der Rahmeneinheit 200 angebrachten
Pendelmotor 300 zum Erzeugen einer linearen hin- und hergehenden
Antriebskraft, eine Verdichtungseinheit 400 mit der Vorrichtung
zum Verhindern von Abrieb, auf die die Antriebskraft des Pendelmotors 300 wirkt und
die ein Gas verdichtet, und eine Resonanzfedereinheit 500,
um die Antriebskraft des Pendelmotors 300 in Resonanz zu
bringen.
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Das
Gehäuse 100,
die Rahmeneinheit 200 und die Resonanzfedereinheit 500 sind
mit denen nach dem Stand der Technik identisch, so dass hier keine
detaillierten Erläuterungen
gegeben werden.
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Der
Pendelmotor 300 enthält
einen äußeren Stator 310,
der zwischen dem mittleren Rahmen 220 und dem hinteren
Rahmen 230 befestigt ist, einen inneren Stator 320,
der in den äußeren Stator 310 eingefügt ist und
fest mit dem vorderen Rahmen 210 verbunden ist, eine Bewegungsvorrichtung 330,
die beweglich zwischen dem äußeren Stator 310 und dem
inneren Stator 320 eingefügt ist, und eine Wickelspule 340,
die in dem äußeren Stator 310 angebracht
ist. Die Bewegungsvorrichtung 330 besteht aus einem Magneten 331 und
einem Magnethalter 332 zum Stützen des Magneten 331.
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Die
Verdichtungseinheit 400 enthält einen Zylinder 410,
der fest an dem vorderen Rahmen 210 angebracht ist, einen
Kolben 450, der linear beweglich in einen Innenraum 411 des
Zylinders 410 eingefügt
ist, eine Kolbenstange 460, die so mit dem Kolben 450 verbunden
ist, dass sie in radialer Richtung des Kolbens 450 beweglich
ist, und die mit der Bewegungsvorrichtung 330 verbunden
ist, um die lineare hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors 300 auf
den Kolben 450 zu übertragen,
ein Konzentrizitätssteuerungsmittel,
das an eine Verbindungsstelle zwischen dem Kolben 450 und
der Kolbenstange 460 angekoppelt ist, um den Kolben 450 und
die Kolbenstange 460 in axialer Richtung zu fixieren und eine
Relativbewegung des Kolbens 450 und der Kolbenstange 460 in
radialer Richtung zu gestatten, eine Auslassventilbaugruppe 430,
die an einer Seite des Zylinders 410 befestigt ist und
den Auslass von Kältemittel
steuert, und ein Ansaugventil 440, das am Ende des Kolbens 420 angebracht
ist und dem Steuern des Flusses von Kältemittel dient, das in den
Innenraum 411 des Zylinders 410 gesaugt wird.
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Der
Zylinder 410 enthält
einen Zylinderkörper 412,
der in einer zuvor festgelegten Form ausgebildet ist, und den Innenraum 411,
der in einer zylindrischen Form in dem Zylinderkörper 412 ausgebildet ist.
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Die
Auslassventilbaugruppe 430 enthält einen Auslassdeckel 431 zum
Abdecken einer Seite des Zylinderkörpers 412, ein Auslassventil 432,
das in den Auslassdeckel 431 eingesetzt ist und dem Öffnen und
Schließen
einer Seite des Innenraums 411 dient, und eine Ventilfeder 433,
die in den Auslassdeckel 431 eingesetzt ist und dem elastischen
Stützen des
Auslassventils 432 dient.
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Der
Kolben 450 enthält
eine Kolbenkörpereinheit 451 mit
einer zuvor festgelegten Länge
und einem zuvor festgelegten Außendurchmesser,
wobei in der Kolbenkörpereinheit 451 ein
Ansaugkanal 452 in Längsrichtung
ausgebildet ist und wobei auf einer Seite der Innenwand des Ansaugkanals 452 eine Einsetznut 453 mit
einer zuvor festgelegten Breite und Tiefe ausgebildet ist. Das Ansaugventil 440 ist mit
dem Ende der Kolbenkörpereinheit 451 verbunden
und ist auf der Seite, die der Einsetznut 453 gegenüberliegt,
angeordnet. Der Kolben 450 wird in den Innenraum 411 des
Zylinders 410 eingefügt,
und das Ansaugventil 440, das mit dem Kolben 450 verbunden
ist, ist in dem Innenraum 411 des Zylinders 410 angeordnet.
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Die
Kolbenstange 460 enthält
eine Stangenkörpereinheit 461 mit
einem zuvor festgelegten Außendurchmesser
und einer zuvor festgelegten Länge,
eine ringförmige
Einhakvorsprungeinheit 462, die von der Außenumfangsfläche einer
Seite der Stangenkörpereinheit 461 hervorsteht
und eine zuvor festgelegte Höhe
und Dicke (Breite) aufweist, eine Flanscheinheit 463, die
auf der anderen Seite der Außenumfangsfläche der
Stangenkörpereinheit 461 ausgebildet
ist und eine zuvor festgelegte Dicke und Fläche aufweist, und einen Ansaugkanal 464,
der in der Stangenkörpereinheit 461 in
Längsrichtung
ausgebildet ist. Ein Außendurchmesser
und eine Dicke der Einhakvorsprungeinheit 462 sind kleiner
als ein Innendurchmesser und eine Breite der Einsetznut 453.
In der Kolbenstange 460 wird der Einhakvorsprung 462 eingesetzt
und in die Einsetznut 453 gehakt, und der Magnethalter 332 der
Bewegungsvorrichtung 330 und ein Federstützmittel 510 der
Resonanzfedereinheit 500 sind durch mehrere Schrauben fest
mit der Flanscheinheit 463 verbunden.
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Das
Konzentrizitätssteuerungsmittel
ist zwischen einer Seite der Einsetznut 453 des Kolbens 450 und
einer Seite der Einhakvorsprungeinheit 462 der Kolbenstange 460 verbunden
und weist zu einer Seite der Einsetznut 453.
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Das
Konzentrizitätssteuerungsmittel
enthält einen
ringförmigen
elastischen Körper 610 mit
einer zuvor festgelegten Dicke. Der elastische Körper 610 ist zwischen
der Rückseite
der Einhakvorsprungeinheit 462 und einer Seite der Einsetznut 453,
bei der es sich um die Seite handelt, die einer Richtung des Verdichtungshubes
entgegengesetzt ist, verbunden. Der elastische Körper 610 begrenzt
eine axiale Bewegung des Kolbens 450 und der Kolbenstange 460 und
gestattet eine radiale Relativbewegung des Kolbens 450 und
der Kolbenstange 460.
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4 zeigt
ein weiteres Beispiel des Konzentrizitätssteuerungsmittels. Ein ringförmiger Magnet 620 mit
einer zuvor festgelegten Dicke dient als Konzentrizitätssteuerungsmittel.
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Eine
Verbindungsnut 454, die dem ringförmigen Magneten 620 entspricht,
ist auf einer Seite der Einsetznut 453 des Kolbens 450 ausgebildet,
und der ringförmige
Magnet 620 ist fest mit der Verbindungsnut 454 verbunden.
Die Verbindungsnut 454 ist auf einer Seite der Einsetznut 453 ausgebildet,
die zur Vorderseite der Einhakvorsprungeinheit 462 der
Kolbenstange 460 weist. Der Magnet 620 fixiert
den Kolben 450 und die Kolbenstange 460 in axialer
Richtung und gestattet eine radiale Relativbewegung des Kolbens 450 und
der Kolbenstange 460.
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5 zeigt
ein weiteres Beispiel des Konzentrizitätssteuerungsmittels. Eine Druckschraubenfeder 630 dient
als das Konzentrizitätssteuerungsmittel.
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Die
Druckschraubenfeder 630 ist zwischen der Rückseite
der Einhakvorsprungeinheit 462 und einer Seite der Einsetznut 453,
die zur Rückseite
der Einhakvorsprungeinheit 462 weist, verbunden. Das heißt, die
Druckschraubenfeder 630 ist auf der Seite angeordnet, die
der Richtung des Verdichtungshubes des Kolbens 450 entgegengesetzt
ist. Ein Außendurchmesser
der Druckschraubenfeder 630 ist kleiner als der Außendurchmesser
der Einhakvorsprungeinheit 462.
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Die
Druckschraubenfeder 630 begrenzt eine axiale Bewegung des
Kolbens 450 und der Kolbenstange 460 und gestattet
eine radiale Relativbewegung des Kolbens 450 und der Kolbenstange 460.
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Es
wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb
in dem Hubkolbenkompressor gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Wenn
die lineare hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors 300 durch
die mit der Bewegungsvorrichtung 330 verbundene Kolbenstange 460 zum
Kolben 450 übertragen
wird, so bewegt sich der Kolben 450 im Innenraum 411 des
Zylinders 410 linear hin und her.
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Wenn
sich der Kolben 450 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt
bewegt, so wird – infolge eines
Druckunterschiedes zwischen dem Innenraum 411 des Zylinders 410 und
der Außenseite – das Ansaugventil 440 geöffnet, und
das Auslassventil 432 wird geschlossen, so dass das Kältemittel
durch die Ansaugkanäle 452 und 464 in
den Innenraum 411 des Zylinders 410 gesaugt werden
kann. Der Einhakvorsprung 462 der Kolbenstange 460 wird
in die Einsetznut 453 des Kolbens 450 eingehakt,
so dass die Kolbenstange 460 den Kolben 450 zieht.
Das zwischen der Kolbenstange 460 und dem Kolben 450 angeordnete
Konzentrizitätssteuerungsmittel
fixiert oder beschränkt die
axiale Bewegung des Kolbens 450 und der Kolbenstange 460.
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Wenn
sich der Kolben 450 vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt
bewegt, so wird das Ansaugventil 440 geschlossen, und das
Gas, das in den Innenraum 411 des Zylinders 410 gesaugt
wurde, wird komprimiert. In einem zuvor festgelegten Druckzustand
wird das Auslassventil 432 geöffnet, um das verdichtete Gas
abzulassen. Außerdem
drückt
die Vorderseite der Einhakvorsprungeinheit 462 der Kolbenstange 460 gegen
eine Seite der Einsetznut 453 des Kolbens 450.
Das zwischen der Kolbenstange 460 und dem Kolben 450 angeordnete
Konzentrizitätssteuerungsmittel
fixiert oder beschränkt
eine axiale Bewegung des Kolbens 450 und der Kolbenstange 460.
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Wenn
andererseits Montagefehler durch Verarbeitungsfehler und Montagefehler
der Bewegungsvorrichtung 330 des Pendelmotors 300,
der mit der Bewegungsvorrichtung 330 verbundenen Kolbenstange 460 und
des Kolbens 450 akkumuliert werden, so können der
Kolben 450 und die Kolbenstange 460 sich in radialer
Richtung bewegen und die akkumulierten Fehler ausgleichen, wodurch
die Konzentrizität
des Kolbens 450 und des Innenraums 411 des Zylinders 410 beibehalten
bleibt. Das heißt,
das Konzentrizitätssteuerungsmittel
fixiert oder beschränkt
eine axiale Bewegung des Kolbens 450 und der Kolbenstange 460 und
gestattet ihnen ein radiales Bewegen. Dementsprechend bleibt die
Konzentrizität
des Innenraums 411 des Zylinders 410 und des Kolbens 450 auch
dann erhalten, wenn Fehler zwischen den Komponenten akkumuliert
werden.
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Vorrichtung zum
Verhindern von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der folgenden Beschreibung
werden für
die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die gleichen Bezugszahlen verwendet.
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Wie
in 6 veranschaulicht, enthält die Vorrichtung zum Verhindern
von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor einen ersten Zylinder 710;
einen Pendelmotor (300, siehe 3) zum Erzeugen
einer linearen hin- und hergehenden Antriebskraft; einen ersten
Kolben 720, der mit einer Bewegungsvorrichtung 330 des
Pendelmotors 300 verbunden ist und sich durch die lineare
hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors 300 in
einem Innenraum 711 des ersten Zylinders 710 linear
hin- und herbewegt; einen zweiten Zylinder 730, der so
mit dem ersten Kolben 720 verbunden ist, dass er eine Verbindung zu
einem ersten Ansaugkanal 721, der in dem ersten Kolben 720 ausgebildet
ist, herstellt; einen zweiten Kolben 740, der in einen
Innenraum 731 des zweiten Zylinders 730 eingefügt ist;
eine Kolbenstange 750, die so mit dem zweiten Kolben 740 verbunden
ist, dass sie in radialer Richtung des zweiten Kolbens 740 beweglich
ist, und die mit einem hinteren Rahmen 230 fest verbunden
ist; und ein Konzentrizitätssteuerungsmittel,
das an eine Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Kolben 740 und
der Kolbenstange 750 angekoppelt ist, um den zweiten Kolben 740 und
die Kolbenstange 750 in axialer Richtung zu fixieren und
eine Relativbewegung des zweiten Kolbens 740 und der Kolbenstange 750 in
radialer Richtung zu gestatten.
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Eine
Auslassventilbaugruppe (430; siehe 3) ist auf
einer Seite des ersten Zylinders 710 angeordnet, und der
Pendelmotor 300 wurde schon oben beschrieben.
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Der
erste Kolben 720 enthält
eine Kolbenkörpereinheit 722 mit
einer zuvor festgelegten Länge und
einem zuvor festgelegten Außendurchmesser, wobei
in der Kolbenkörpereinheit 722 ein
Ansaugkanal 721 in Längsrichtung
ausgebildet ist und wobei sich von der äußeren Umfangsfläche auf
einer Seite der Kolbenkörpereinheit 722 eine
Flanscheinheit 723 mit einer zuvor festgelegten Dicke und
Fläche
erstreckt. Ein erstes Ansaugventil 441 ist an der Endfläche der
Kolbenkörpereinheit 722 angebracht
und auf der Seite angeordnet, die der Flanscheinheit 723 gegenüberliegt,
und der erste Kolben 720 ist so eingefügt, dass der Befestigungsabschnitt
des ersten Ansaugventils 441 in dem Innenraum 711 des
ersten Zylinders 710 angeordnet werden kann.
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Der
zweite Zylinder 730 hat eine zylindrische Form und ist
an der Flanscheinheit 723 des ersten Kolbens 720 befestigt.
Der Innenraum 731 des zweiten Zylinders 730 ist
mit dem Ansaugkanal 721 des ersten Kolbens 720 verbunden.
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Der
zweite Kolben 740 enthält
eine Kolbenkörpereinheit 741 mit
einem Außendurchmesser,
der einem Innendurchmesser des Innenraums 731 des zweiten
Zylinders 730 entspricht, und einer zuvor festgelegten
Länge,
wobei in der Kolbenkörpereinheit 741 ein
Ansaugkanal 742 ausgebildet ist und eine Einsetznut 743 auf
der Außenseite
einer Seite der Kolbenkörpereinheit 741 ausgebildet
ist. Ein zweites Ansaugventil 442 zum Öffnen und Schließen des
Ansaugkanals 742 ist auf einer Oberfläche der Kolbenkörpereinheit 741 angebracht
und auf der Seite angeordnet, die der Einsetznut 743 gegenüberliegt.
Der zweite Kolben 740 ist so in den Innenraum 731 des
zweiten Zylinders 730 eingefügt, dass das zweite Ansaugventil 442 nahe
der Flanscheinheit 723 des ersten Kolbens 720 angeordnet
werden kann.
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Die
Kolbenstange 750 enthält
eine Zylindereinheit 751 mit einer zuvor festgelegten Länge und einem
zuvor festgelegten Außendurchmesser
und eine ringförmige
Einhakvorsprungeinheit 752, die auf der Innenumfangsfläche einer
Seite der Zylindereinheit 751 ausgebildet ist und eine
zuvor festgelegte Dicke und Höhe
aufweist. Ein Außendurchmesser
der Zylindereinheit 751 ist kleiner als ein Innendurchmesser
des Innenraums 731 des zweiten Zylinders 730, und
ein Außendurchmesser
der Einsetznut 743 ist größer als ein Innendurchmesser
der Einhakvorsprungeinheit 752. Die Einhakvorsprungeinheit 752 der
Kolbenstange 750 wird in die Einsetznut 743 des zweiten
Kolbens 740 eingesetzt, und eine Seite der Kolbenstange 750 ist
fest mit dem hinteren Rahmen 230 verbunden, so dass eine
Rahmeneinheit entsteht. Ein Durchgangsloch 231, das mit
der Innenseite der Kolbenstange 750 verbunden ist, ist
am hinteren Rahmen 230 ausgebildet, an dem die Kolbenstange 750 befestigt
ist.
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Das
Konzentrizitätssteuerungsmittel
ist zwischen einer Seite der Einsetznut 743 des zweiten Kolbens 740 und
einer Seite der Einhakvorsprungeinheit 752 der Kolbenstange 750,
die zu einer Seite der Einsetznut 743 weist, angebracht.
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Das
Konzentrizitätssteuerungsmittel
ist ein ringförmiger
Magnet 620 mit einer zuvor festgelegten Dicke und einem
zuvor festgelegten Außendurchmesser.
Eine Verbindungsnut 744, die dem ringförmigen Magneten 620 entspricht,
ist auf einer Seite der Einsetznut 743 ausgebildet, und
der Magnet 620 ist mit der Verbindungsnut 744 verbunden.
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Als
ein weiteres Beispiel kann ein elastischer Körper oder eine Druckschraubenfeder
als Konzentrizitätssteuerungsmittel
verwendet werden, was oben schon beschrieben wurde.
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Es
wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb
in dem Hubkolbenkompressor gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Wenn
die lineare hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors 300 zu
dem mit der Bewegungsvorrichtung 330 verbundenen ersten
Kolben 720 übertragen
wird, so bewegt sich der erste Kolben 720 im Innenraum 711 des
ersten Zylinders 710 linear hin und her.
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Wenn
sich der erste Kolben 720 vom oberen Totpunkt zum unteren
Totpunkt bewegt, so wird – infolge
eines Druckunterschiedes zwischen dem Innenraum 711 des
ersten Zylinders 710 und der Außenseite – das erste Ansaugventil 441 geöffnet, und das
zweite Ansaugventil 442 wird geschlossen, so dass das Kältemittel,
das zu dem Ansaugkanal 721 des ersten Kolbens 720 und
zu dem Innenraum 731 des zweiten Zylinders 730 gesaugt
wird, in den Innenraum 711 des ersten Zylinders 710 gesaugt
werden kann. Wenn sich der zweite Zylinder 730 mit dem ersten
Kolben 720 bewegt, vollführen der zweite Zylinder 730 und
der zweite Kolben 740 eine Relativbewegung. Das Konzentrizitätssteuerungsmittel
fixiert oder beschränkt
eine axiale Bewegung des zweiten Kolbens 740 und der Kolbenstange 750 und
gestattet ihnen ein radiales Bewegen.
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Wenn
sich der erste Kolben 720 vom unteren Totpunkt zum oberen
Totpunkt bewegt, so wird das erste Ansaugventil 441 geschlossen,
und das Gas, das in den Innenraum 711 des ersten Zylinders 710 gesaugt
wurde, wird komprimiert. In einem zuvor festgelegten Druckzustand
wird das Auslassventil 432 geöffnet, um das verdichtete Gas
abzulassen. Gleichzeitig, wenn sich der zweite Zylinder 730 mit dem
ersten Kolben 720 bewegt, wird das zweite Ansaugventil 442 geöffnet, um
das Kältemittel
zu dem Ansaugkanal 711 des ersten Kolbens 710 und
zu dem Innenraum 731 des zweiten Zylinders 730 zu saugen.
Dabei fixiert oder beschränkt
das Konzentrizitätssteuerungsmittel
eine axiale Bewegung des zweiten Kolbens 740 und der Kolbenstange 750 und gestattet
ihnen ein radiales Bewegen.
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Wenn
bei der Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor
Montagefehler durch Verarbeitungsfehler und Montagefehler bei den
Komponenten akkumuliert werden, so können der zweite Kolben 740 und
die Kolbenstange 750 sich in radialer Richtung bewegen
und die akkumulierten Fehler ausgleichen, wodurch die Konzentrizität des zweiten
Kolbens 740 und des Innenraums 731 des zweiten
Zylinders 730 beibehalten bleibt.
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Vorrichtung zum
Verhindern von Abrieb in einem Hubkolbenkompressor gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der folgenden Beschreibung
werden für
die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die gleichen Bezugszahlen verwendet.
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Wie
in 7 veranschaulicht, enthält die Vorrichtung zum Verhindern
von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor einen ersten Zylinder 810;
einen Pendelmotor (300, siehe 3) zum Erzeugen
einer linearen hin- und hergehenden Antriebskraft; einen ersten
Kolben 820, der mit einer Bewegungsvorrichtung 330 des
Pendelmotors 300 verbunden ist und sich durch die lineare
hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors 300 in
einem Innenraum 811 des ersten Zylinders 810 linear
hin- und herbewegt; einen hinteren Rahmen 230, der in einem
zuvor festgelegten Abstand von dem ersten Kolben 820 angeordnet
ist; einen zweiten Zylinder 830, der zwischen dem hinteren
Rahmen 230 und dem ersten Kolben 820 angeordnet
ist; einen zweiten Kolben 840, der sich von einer Seite
des ersten Kolbens 820 erstreckt und beweglich in einen
Innenraum 831 des zweiten Zylinders 830 eingefügt ist;
und ein Konzentrizitätssteuerungsmittel,
das den zweiten Zylinder 830 in axialer Richtung fixiert
und es dem zweiten Zylinder 830 gestattet, eine radiale
Relativbewegung am hinteren Rahmen 230 zu vollführen.
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Eine
Auslassventilbaugruppe (430; siehe 3) ist mit
einer Seite des ersten Zylinders 810 verbunden, und der
Pendelmotor 300 wurde schon oben beschrieben.
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Der
erste Kolben 820 enthält
eine Kolbenkörpereinheit 821 mit
einer zuvor festgelegten Länge und
einem zuvor festgelegten Außendurchmesser, wobei
sich von der äußeren Umfangsfläche auf
einer Seite der Kolbenkörpereinheit 821 eine
Flanscheinheit 822 mit einer zuvor festgelegten Dicke und
Fläche
erstreckt, wobei auf einer Oberfläche der Flanscheinheit 822 ein
zweiter Kolben 840 mit einem zuvor festgelegten Außendurchmesser
und einer zuvor festgelegten Länge
ausgebildet ist und wobei in der Kolbenkörpereinheit 821 und
in dem zweiten Kolben 840 ein Ansaugkanal 823 ausgebildet
ist. Ein erstes Ansaugventil 441 zum Öffnen und Schließen des
Ansaugkanals 823 ist an der Endfläche der Kolbenkörpereinheit 821 angebracht.
Der erste Kolben 820 ist so eingefügt, dass der Befestigungsabschnitt
des ersten Ansaugventils 441 in dem Innenraum 811 des ersten
Zylinders 810 angeordnet werden kann.
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Der
zweite Zylinder 830 enthält eine Zylindereinheit 832 mit
einem Hohlraum, und eine ringförmige
Stützeinheit 833 erstreckt
sich von der Außenumfangsfläche auf
einer Seite der Zylindereinheit 832 mit einer zuvor festgelegten
Dicke und Fläche. Die
Stützeinheit 833 des
zweiten Zylinders 830 wird durch Berühren des hinteren Rahmens 230 gestützt, und
der zweite Kolben 840 ist in die Zylindereinheit 832 des
zweiten Zylinders 830 eingefügt. Ein Durchgangsloch 231 ist
am hinteren Rahmen 230 ausgebildet und führt zu dem
Innenraum 831 des zweiten Zylinders 830, und ein
zweites Ansaugventil 442 zum Öffnen und Schließen des
Durchgangsloches 231 ist am hinteren Rahmen 230 dergestalt
angebracht, dass es in dem Innenraum 831 des zweiten Zylinders 830 angeordnet
werden kann.
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Das
Konzentrizitätssteuerungsmittel
ist eine Schraubenfeder 631 und ist zwischen der Stützeinheit 832 des
zweiten Zylinders 830 und der Flanscheinheit 822 des
ersten Kolbens 820 befestigt.
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Als
ein weiteres Beispiel kann ein elastischer Körper oder ein Magnet, der zwischen
dem zweiten Zylinder 830 und dem hinteren Rahmen 230 befestigt ist,
als Konzentrizitätssteuerungsmittel
verwendet werden, was oben schon beschrieben wurde.
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Es
wird nun die Funktionsweise der Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb
in dem Hubkolbenkompressor gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Wenn
die lineare hin- und hergehende Antriebskraft des Pendelmotors 300 zu
dem mit der Bewegungsvorrichtung 330 verbundenen ersten
Kolben 820 übertragen
wird, so bewegt sich der erste Kolben 820 im Innenraum 811 des
ersten Zylinders 810 linear hin und her.
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Wenn
sich der erste Kolben 820 vom oberen Totpunkt zum unteren
Totpunkt bewegt, so wird – infolge
eines Druckunterschiedes zwischen dem Innenraum 811 des
ersten Zylinders 810 und der Außenseite – das erste Ansaugventil 441 geöffnet, und das
zweite Ansaugventil 442 wird geschlossen, so dass das Kältemittel,
das zu dem Ansaugkanal 823 des ersten Kolbens 820 und
zu dem Innenraum 831 des zweiten Zylinders 830 gesaugt
wird, in den Innenraum 811 des ersten Zylinders 810 gesaugt
werden kann. Wenn sich der zweite Kolben 840 mit dem ersten
Kolben 820 bewegt, vollführen der zweite Kolben 840 und
der zweite Zylinder 830 eine Relativbewegung. Das Konzentrizitätssteuerungsmittel
fixiert den zweiten Zylinder 830 in axialer Richtung und
gestattet ihm ein radiales Bewegen.
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Wenn
sich der erste Kolben 820 vom unteren Totpunkt zum oberen
Totpunkt bewegt, so wird das erste Ansaugventil 441 geschlossen,
und das Gas, das in den Innenraum 811 des ersten Zylinders 810 gesaugt
wurde, wird komprimiert. In einem zuvor festgelegten Druckzustand
wird das Auslassventil 432 geöffnet, um das verdichtete Gas
abzulassen. Gleichzeitig, wenn sich der zweite Kolben 840 mit dem
ersten Kolben 820 bewegt, wird das zweite Ansaugventil 442 geöffnet, um
das Kältemittel
zu dem Ansaugkanal 823 des ersten Kolbens 820 und
zu dem Innenraum 831 des zweiten Zylinders 830 zu saugen.
Dabei fixiert das Konzentrizitätssteuerungsmittel,
nämlich
die Schraubenfeder 631, den zweiten Zylinder 830 in
axialer Richtung und gestattet ihm ein radiales Bewegen.
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Wenn
bei der Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb in dem Hubkolbenkompressor
Montagefehler durch Verarbeitungsfehler und Montagefehler bei den
Komponenten akkumuliert werden, so kann der zweite Zylinder 830 eine
Relativbewegung an dem hinteren Rahmen 230 vollführen und
die akkumulierten Fehler ausgleichen, wodurch die Konzentrizität des Innenraums 831 des
zweiten Zylinders 830 und des zweiten Kolbens 840 beibehalten
bleibt.
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Wenn,
wie oben besprochen, Montagefehler durch Verarbeitungsfehler und
Montagefehler bei den Komponenten des Hubkolbenkompressors akkumuliert
werden, so verhindert die Vorrichtung zum Verhindern von Abrieb
in einem Hubkolbenkompressor gemäß der vorliegenden
Erfindung, dass infolge einer Exzentrizität zwischen dem Zylinder und
dem Kolben Abrieb erzeugt wird, indem die akkumulierten Fehler ausgeglichen
werden und indem die Konzentrizität zwischen dem Zylinder und
dem Kolben beibehalten bleibt. Infolge dessen können die Zuverlässigkeit
und die Verdichtungseffizienz des Hubkolbenkompressors verbessert
werden.
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Da
die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen verkörpert sein
kann, ohne dass vom Geist oder den wesentlichen Merkmalen der vorliegenden
Erfindung abgewichen wird, versteht es sich auch, dass die oben
beschriebenen Ausführungsformen
nicht durch Details der obigen Beschreibung eingeschränkt sind
(sofern nicht anders angegeben), sondern dass sie vielmehr im weitesten Sinne
im Rahmen dieses Geistes und Geltungsbereichs auszulegen sind, wie
es in den angehängten
Ansprüchen definiert
ist. Darum ist es beabsichtigt, dass alle Änderungen und Modifikationen,
die innerhalb der Grenzen der Ansprüche fallen, oder die innerhalb vergleichbarer
Grenzen fallen, durch die angehängten
Ansprüche
erfasst werden.