DE102006009273A1 - Refrigeration device especially a cooling- and/or refrigeration cabinet, has kinetic energy of compressor piston stored with intermediate storage medium during intermittent oscillating movement by compression of gaseous fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere einen Kühl- und/oder Gefrierschrank oder eine Klimaanlage, umfassend einen Kühlraum und einen Linearverdichter, wobei der Linearverdichter ein Kolbengehäuse und einen darin entlang einer Achse hin und her beweglichen Verdichterkolben sowie ein Zwischenspeichermittel für die kinetische Energie des hin und her beweglichen Verdichterkolbens aufweist, einen Linearverdichter für ein Kältegerät sowie ein Verfahren zum Verdichten eines Gases und ein Verfahren zum Kühlen von Waren.The The invention relates to a refrigeration device, in particular a cooling and / or freezer or air conditioning, including a cold room and a Linear compressor, wherein the linear compressor is a piston housing and a compressor piston reciprocable along an axis thereof and an intermediate storage means for the kinetic energy of reciprocating compressor piston has a linear compressor for a Refrigeration device as well a method for compressing a gas and a method for cooling Were.
Bei einem Linearverdichter muss der entlang einer Achse zwischen einem ersten und einem zweiten Umkehrpunkt hin und her bewegliche Verdichterkolben in einer Richtung quer zur Achse gelagert bzw. geführt werden. Darüber hinaus muss die kinetische Energie des sich hin und her bewegenden Verdichterkolbens an den Umkehrpunkten, d.h. an den Punkten, an denen sich die Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens umkehrt, zwischengespeichert werden, um eine möglichst verlustarme Umkehr der Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens zu ermöglichen. Durch die Umkehr der Bewegungsrichtung führt der Verdichterkolben in einem Kolbengehäuse in eine oszillierende im Wesentlichen translatorische Hin- und Herbewegung durch. Mit Hilfe der Hin- und Herbewegung wird ein Verdichtungsvorgang ausgeführt.at a linear compressor must be along an axis between a first and a second reversing point reciprocating compressor piston be stored or guided in a direction transverse to the axis. About that In addition, the kinetic energy of the reciprocating must be Compressor piston at the reversal points, i. at the points, on which the direction of movement of the compressor piston reverses, be cached to a low-loss reversal allow the direction of movement of the compressor piston. By reversing the direction of movement of the compressor piston leads in a piston housing into an oscillating, essentially translatory, float by. With the help of the reciprocating motion becomes a compression process executed.
Es ist bekannt, die Bewegungsenergie des Verdichterkolbens mit einer oder mehreren Schraubenfedern zwischenzuspeichern. Darüberhinaus muss der Verdichterkolben in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung gelagert werden. Systeme mit offener Bauweise, d.h. einer seriell angeordneten Motor-Pumpe-Anordnung, nutzen ein Federpaket mit einer oder mehreren sehr dünnen Membranfedern oder Membranfederpaketen und einer oder mehreren Schraubenfedern oder Schraubenfederpaketen zur Zwischenspeicherung der Bewegungsenergie und zur seitlichen Lagerung des Verdichterkolbens in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung. Für eine hinreichende Stabilität werden derartige Federn bzw. Federpakete aus Metall gefertigt. Dabei sind die Membranfedern so dünn und weich ausgelegt, dass die Federn in der Summe ihrer Quersteifigkeiten die senkrecht zur Schwingungsrichtung entstehenden Kräfte des Gesamtsystems hinreichend sicher aufnehmen können. Zur Erreichung einer geeigneten Längssteifigkeit sind Feder anordnungen bekannt, bei denen Membranfedern durch eine oder mehrere Schraubenfedern oder Schraubenfederpakete unterstützt werden. Derartige Federanordnungen sind jedoch vergleichsweise kompliziert aufgebaut und somit in der Herstellung und Montage aufwändig. Lässt die Federkraft der Federn mit der Zeit nach oder werden die Federkräfte der einzelnen Federn unausgewogen, kann Reibung zwischen dem Verdichterkolben und dem Kolbengehäuse entstehen, welches den Wirkungsgrad des Linearverdichters bzw. der Kältemaschine verschlechtert und zu mehr Energieverbrauch führt.It is known, the kinetic energy of the compressor piston with a or temporarily store more than one coil spring. In addition, must the compressor piston in a direction transverse to the direction of movement be stored. Open-structure systems, i. a serial arranged motor-pump arrangement, use a spring package with a or several very thin ones Diaphragm springs or diaphragm spring packs and one or more coil springs or coil spring assemblies for temporary storage of kinetic energy and for lateral storage of the compressor piston in one direction transverse to the direction of movement. For one sufficient stability Such springs or spring assemblies are made of metal. there the diaphragm springs are so thin and softly designed that the springs in the sum of their transverse stiffnesses the forces perpendicular to the direction of oscillation of the Sufficiently secure overall system. To achieve a suitable longitudinal rigidity Feder arrangements are known in which diaphragm springs by a or more coil springs or coil spring assemblies are supported. However, such spring arrangements are relatively complicated constructed and thus consuming in the production and assembly. Leave the Spring force of the springs with time or are the spring forces of unbalanced individual springs, can friction between the compressor piston and the piston housing arise, which the efficiency of the linear compressor or the refrigerator deteriorates and leads to more energy consumption.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät bzw. einen Linearverdichter für ein Kältegerät anzugeben, bei dem eine Hin- und Herbewegung eines verwendeten Verdichterkolbens bei der Verdichtung auf eine einfache Weise zuverlässig und energiesparend realisiert wird. Weiterhin ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Verdichten eines Gases sowie ein Verfahren zum Kühlen von Waren anzugeben, wobei ein Verdichtungs- bzw. Kühlvorgang mit hoher Zuverlässigkeit besonders energiesparend durchgeführt werden kann.It Object of the present invention, a refrigerator or a linear compressor for a Specify refrigeration device, in which a reciprocating motion of a used compressor piston in compacting in a simple way reliable and energy efficient is realized. Furthermore, it is an object, a method for compacting a gas and a method for cooling goods, wherein a compression or cooling process with high reliability can be carried out particularly energy-saving.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kältegerät und durch den Linearverdichter für das Kältegerät sowie durch das Verfahren zum Verdichten eines Gases und durch das Verfahren zum Kühlen von Waren, wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben, gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, die jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden können, sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by the Refrigeration device and through the linear compressor for the Refrigeration device as well by the method for compressing a gas and by the method for cooling of goods, as in the independent claims stated, solved. Further advantageous embodiments and developments, respectively are individually applied or can be combined with each other, are Subject of the respective dependent Claims.
Das erfindungsgemäße Kältegerät, insbesondere ein Kühl- und/oder Gefrierschrank oder eine Klimaanlage, vorzugsweise eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, umfasst einen Kühlraum und einen Linearverdichter, wobei der Linearverdichter ein Kolbengehäuse und einen darin entlang einer Achse hin und her beweglichen Verdichterkolben sowie ein Zwischenspeichermittel für die kinetische Energie des hin und her beweglichen Verdichterkolbens aufweist, wobei die kinetische Energie des Verdichterkolbens mit dem Zwischenspeichermittel während der Hin- und Herbewegung zwischenzeitlich durch Kompression eines gasförmigen Fluids speicherbar ist.The Refrigerating appliance according to the invention, in particular a cooling and / or freezer or air conditioning, preferably one Air conditioning for motor vehicles, includes a refrigerator and a linear compressor, wherein the linear compressor is a piston housing and a compressor piston reciprocable along an axis thereof and an intermediate storage means for the kinetic energy of the down and her forth movable compressor piston, wherein the kinetic Energy of the compressor piston with the buffer means during the Float intermittently by compression of a gaseous fluid is storable.
Mit Hilfe des Linearverdichters wird ein zweites Fluid, insbesondere ein Kältemittel, verdichtet, um mit einer nachgeschalteten Verdampfungsstufe Kälte erzeugen zu können.With Help the linear compressor is a second fluid, in particular a refrigerant, compressed to produce cold with a downstream evaporation stage to be able to.
Das zweite Fluid wird durch eine Bewegung des Verdichterkolbens im Kolbengehäuse verdichtet. Das zweite Fluid kann auch das für die Zwischenspeicherung verwendete, gasförmige Fluid sein.The second fluid is compressed by movement of the compressor piston in the piston housing. The second fluid can also do that for the caching used to be gaseous fluid.
Die Bewegung des Verdichterkolbens erfolgt im Wesentlichen entlang einer Achse. Dabei oszilliert der Verdichterkolben zwischen zwei Umkehrpunkten, an denen er kurzzeitig zur Ruhe kommt, um seine Bewegungsrichtung zu ändern. An den Umkehrpunkten geht eine Hinbewegung in eine Herbewegung über.The Movement of the compressor piston takes place substantially along one Axis. The compressor piston oscillates between two reversal points which he briefly comes to rest to change his direction of movement. At At the turning points, a forward movement is transformed into a movement.
Mit Hilfe des Zwischenspeichermittels wird die in der Bewegung des Verdichterkolbens liegende kinetische Energie in Form von potentieller Energie zwischengespeichert. Eine in der Bewegung des Verdichterkolbens liegende Gesamtenergie, welche sich aus der kinetischen Energie des Verdichterkolbens und der im Zwischenspeichermittel gespeicherten potentiellen Energie zusammensetzt, bleibt im Wesentlichen konstant. Durch das Zwischenspeichermittel wird insbesondere die Bewegungsenergie des Verdichterkolbens kurz vor einem Umkehrpunkt aufgenommen und nach Umkehr der Bewegungsrichtung im Wesentlichen wieder vollständig an den Verdichterkolben abgegeben. Hierbei wird das Ziel verfolgt, die von einem Antrieb aufgebrachte mechanische Energie nahezu vollständig in Arbeit an dem zu verdichtenden Fluid umzuwandeln; insbesondere soll der Antrieb keine Bremsfunktion für den Verdichterkolben übernehmen.With Help of the intermediate storage means becomes in the movement of the compressor piston lying kinetic energy stored in the form of potential energy. A total energy in the movement of the compressor piston, which is the kinetic energy of the compressor piston and the potential energy stored in the temporary storage means is essentially constant. Through the buffering agent In particular, the kinetic energy of the compressor piston is short taken before a reversal point and after reversing the direction of movement essentially complete again delivered to the compressor piston. Here, the goal is pursued, the applied by a drive mechanical energy almost completely in To convert work on the fluid to be compressed; in particular, the Drive no braking function for take over the compressor piston.
Das zu komprimierende Gas befindet sich insbesondere in einem abgeschlossenen Volumen, auf welches ein Kolben verkleinernd einwirkt. Bei der Kompression steigt der Druck im Fluid an. Insbesondere wird bei der Kompression ein Druck erzielt, welcher größer ist, vorzugsweise um 1 bar bis 10 bar größer, insbesondere bevorzugt um 2 bar bis 7 bar größer, als ein auf einer Druckseite des Linearverdichters erzeugbarer Druck.The gas to be compressed is located in particular in a closed Volume on which a piston acts in a smaller way. In compression the pressure in the fluid increases. In particular, in compression achieve a pressure that is greater preferably by 1 bar to 10 bar greater, more preferably by 2 bars to 7 bars larger than a pressure which can be generated on a pressure side of the linear compressor.
Mit Hilfe des Zwischenspeichermittels kann beispielsweise ein unkontrolliertes Anschlagen des Verdichterkolbens an einem Anschlag oder an einer Ventilplatte des Linearverdichters vermieden werden, wodurch ein Verschleiß verringert und Energie für den Betrieb des Kältegerätes eingespart wird.With For example, help from the cache means may be uncontrolled Impacting the compressor piston on a stop or on a valve plate of the linear compressor can be avoided, thereby reducing wear and energy for the Saved operation of the refrigerator becomes.
Im Gegensatz zu bekannten Lösungen, die als Zwischenspeichermittel eine metallische Feder vorsahen, wird die kinetische Energie des Verdichterkolbens erfindungsgemäß durch Kompression eines gasförmigen Fluids gespeichert. Das Zwischenspeichermittel kann durch eine Gastdruckfeder gebildet sein.in the Contrary to known solutions, as a temporary storage means provided a metallic spring, is the kinetic energy of the compressor piston according to the invention by Compression of a gaseous Fluids stored. The temporary storage means may be provided by a gas pressure spring be formed.
Das Zwischenspeichermittel nimmt vorzugsweise mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 99 % der in der Bewegung des Verdichterkolbens vor einem Umkehrpunkt liegenden kinetischen Energie auf. Anschließend gibt das Zwischenspeichermittel mindestens 88 %, insbesondere mindestens 97 % dieser Energie wieder an den Verdichterkolben ab, wodurch der aus der Hinbewegung abgebremste und am Umkehrpunkt zur Ruhe gekommene Verdichterkolben bei seiner Herbewegung wieder beschleunigt wird.The Caching means preferably takes at least 90%, in particular at least 95%, preferably at least 99% of the movement of the compressor piston before a reversal point lying kinetic Energy up. Subsequently the intermediate storage means is at least 88%, in particular at least 97% of this energy back to the compressor piston, causing the slowed down from the forward movement and come to rest at the turning point Compressor piston is accelerated again during its movement.
Das gasförmige Fluid kann identisch mit oder verschieden von einem von dem Linearverdichter verdichteten zweiten Fluid sein. Das gasförmige Fluid kann beispielsweise ein vom Linearverdichter verdichtetes Kältemittel sein. Grundsätzlich kann jedoch ein beliebiges Gas bei der Zwischenspeicherung verwendet werden. Beispielsweise könnte Luft in einer Druckluftfeder verwendet werden.The gaseous Fluid may be identical to or different from one of the linear compressors be second fluid. The gaseous For example, fluid can be compressed by the linear compressor refrigerant be. in principle however, any gas may be used in caching become. For example, could Air can be used in a pneumatic spring.
Vorteilhafterweise umfasst das Mittel ein durch das Kolbengehäuse und den Verdichterkolben gebildeten, insbesondere bei der und/oder durch die Hin- und Herbewegung des Verdichterkolben verschließbaren, Verdichtungsraum. Der Verdichtungsraum kann durch den Verdichterkolben selbst verschlossen werden, er kann jedoch auch mit Hilfe von Ventilen verschlossen werden.advantageously, the means comprises a piston formed by the piston housing and the compressor piston, in particular during and / or by the reciprocation of the Closing compressor pistons, Compression chamber. The compression chamber can through the compressor piston However, it can also be closed by means of valves be closed.
Der Verdichtungsraum kann durch einen Totraum im Kolbengehäuse gebildet sein. Der Totraum wird durch Wände des Verdichtergehäuses und eine Kopfseite des Verdichterkolbens. In dieser Ausgestaltung sind keine Ventile erforderlich, um eine zwischenzeitliche Kompression des gasförmigen Fluids in dem Totraum zu bewirken, da der Verdichterkolben das gasförmige Fluid in dem Totraum komprimiert.Of the Compaction space can be formed by a dead space in the piston housing be. The dead space is through walls of the compressor housing and a head side of the compressor piston. In this embodiment No valves are required to provide intermediate compression of the gaseous To cause fluid in the dead space, since the compressor piston, the gaseous fluid compressed in the dead space.
In einer alternativen Ausgestaltung weist der Verdichtungsraum Ventile auf, die bei der Hin- und Herbewegung des Verdichterkolbens phasenrichtig angesteuert, d.h. geöffnet oder verschlossen, werden.In an alternative embodiment, the compression chamber valves on, which are driven in phase during the reciprocation of the compressor piston, i.e. open or locked up.
Vorteilhafterweise weist das Mittel ein Ventil auf, welches schließt bevor sich die Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens umkehrt, und wieder öffnet, nachdem sich die Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens umgekehrt hat. Hierbei öffnet und schließt das Ventil mindestens einmal pro Zyklus. Das Ventil schließt insbesondere während einer Hinbewegung und öffnet während einer unmittelbar auf die Hinbewegung folgenden Herbewegung.advantageously, the means comprises a valve which closes before the direction of movement the compressor piston reverses, and reopens after the direction of movement the compressor piston has reversed. This opens and closes the valve at least once per cycle. The valve closes in particular during a Forward movement and opens while a movement immediately following the forward movement.
In einer besonderen Ausgestaltung schließt das Ventil während einer Hinbewegung innerhalb einer Strecke von 50 % des Kolbenhubs der Hin- und Herbewegung vor einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb einer Strecke von 20 % des Kolbenhubs vor einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb von 10 % des Kolbenhubs vor dem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens. Innerhalb der Strecke wird der Verdichterkolben abgebremst, bis er an einem Umkehrpunkt stillsteht.In In a particular embodiment, the valve closes during a Forward movement within a range of 50% of the piston stroke Reciprocation before a reversal point of the compressor piston, especially within a distance of 20% of the piston stroke a reversal point of the compressor piston, in particular within of 10% of the piston stroke before the reversal point of the compressor piston. Within the range, the compressor piston is decelerated until he is resting at a turning point.
In einer weiteren speziellen Ausgestaltung der Erfindung öffnet das Ventil während einer Herbewegung innerhalb einer Strecke von 50 % des Kolbenhubs der Hin- und Herbewegung nach einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb einer Strecke von 20 % des Kolbenhubs nach einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb von 10 % des Kolbenhubs nach dem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens. Innerhalb dieser Strecke wird der Verdichterkolben wieder auf seine ursprüngliche Geschwindigkeit beschleunigt, wobei das Zwischenspeichermittel die in ihm gespeicherte Energie wieder an den Verdichterkolben abgibt.In a further specific embodiment of the invention, the valve opens during a movement within a distance of 50% of the reciprocating piston stroke to a reversal point of the compressor piston, in particular within a distance of 20% of the piston stroke to a reversal point of the compressor piston, in particular within 10% of the piston stroke after the reversal point of the compressor piston. Within this distance, the compressor piston is accelerated back to its original speed, wherein the buffering means emits the energy stored in it back to the compressor piston.
In ähnlicher Weise kann eine Kopffläche des Verdichterkolbens während einer Hinbewegung bzw. während einer Herbewegung um eine Strecke von mindestens 5 % des Kolbenhubs der Hin- und Herbewegung, insbesondere um eine Strecke von mindestens 10 % des Kolbenhubs, vorzugsweise um eine Strecke von mindestens 30 % des Kolbenhubs, in den Totraum hineinreichen, um das von dem Innenraum und dem Verdichterkolben umschlossene gasförmige Fluid zu komprimieren.In similar Way can a head surface of the compressor piston during a forward movement or while a movement about a distance of at least 5% of the piston stroke the float, in particular by a distance of at least 10% of the piston stroke, preferably by a distance of at least 30% of the piston stroke, extend into the dead space to that of the Interior and the compressor piston enclosed gaseous fluid to compress.
Vorteilhafterweise wird der Verdichterkolben in dem Kolbengehäuse mit Hilfe einer Öffnungen aufweisenden Gehäusewand und eines durch die Öffnungen strömenden gasförmigen Fluids, insbesondere ein Kühlmittel, geführt. Derartige Führungen können ölfrei arbeiten. Mit Hilfe dieser Führung wird der Verdichterkolben in radialer Richtung, d.h. in einer Richtung quer zur Achse, gelagert. Aufgrund des durch die Öffnungen strömenden Fluids wird ein Gaspolster vor der Gehäusewand erzeugt, durch welches der Verdichterkolben in dem Kolbengehäuse berührungsfrei gelagert wird.advantageously, is the compressor piston in the piston housing by means of an openings having housing wall and one through the openings flowing gaseous Fluids, in particular a coolant, guided. Such guides can work oil-free. With the help of this leadership the compressor piston is moved in the radial direction, i. in one direction transverse to the axis, stored. Because of through the openings flowing Fluids a gas cushion is generated in front of the housing wall, through which the compressor piston is mounted without contact in the piston housing.
Vorteilhafterweise ist an beiden Umkehrpunkten des Verdichterkolbens ein Zwischenspeichermittel vorgesehen, wobei vorteilhafterweise die kinetische Energie des Verdichterkolbens mit dem Zwischenspeichermittel während der Hin- und Herbewegung zwischenzeitlich durch Kompressionen eines gasförmigen Fluids speicherbar ist.advantageously, is a temporary storage means at both reversal points of the compressor piston provided, wherein advantageously the kinetic energy of Compressor piston with the temporary storage means during the Float intermittently by compressions of one gaseous Fluids is storable.
Es können jedoch auch Mischformen zum Einsatz gelangen, bei denen die kinetische Energie an dem einen Umkehrpunkt durch Kompression des gasförmigen Fluids gespeichert wird, während an dem anderen Umkehrpunkt die kinetische Energie mit Hilfe einer Feder oder eines Federpakets, insbesondere mit Hilfe einer metallischen Feder oder eines metallischen Federpakets, zwischengespeichert wird.It can However, mixed forms are used, in which the kinetic Energy at the one reversal point by compression of the gaseous fluid is saved while at the other reversal point the kinetic energy with the help of a Spring or a spring package, in particular by means of a metallic Spring or a metallic spring package, cached.
Das Zwischenspeichermittel kann auch ein elastisches Element, insbesondere eine Feder, vorzugsweise eine Membranfeder oder ein Membranfederpaket, aus Verbundwerkstoff aufweisen. Ein Verbundwerkstoff ist ein Konstruktionswerkstoff, der aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Materialien besteht, z.B. Fasern, Kunststoff, Metall, Keramik. Hierbei werden in die Grundstruktur, eine sog. Matrix, mindestens eine Komponente, beispielsweise Fasern, eingelagert. Dabei wird versucht, die unterschiedlichen Vorteile der einzelnen Werkstoffe im Endwerkstoff zu kombinieren und deren Nachteile auszuschließen. Als Verbundwerkstoff können kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), glasfaserverstärkte Kunststoffe (GfK), TiGr-Composit, d.h. eine Verbindung aus Titan, Graphit und Epoxiharz, sowie bestimmte Polyaramide, insbesondere Polyphenylenterephthalamide (bekannt unter dem Markennamen Kevlar), und andere zum Einsatz kommen.The Caching means may also be an elastic element, in particular a spring, preferably a diaphragm spring or a diaphragm spring packet, made of composite material. A composite is a construction material, which consists of two or more different materials, e.g. Fibers, plastic, metal, ceramics. Here are in the Basic structure, a so-called matrix, at least one component, for example Fibers, stored. It tries to find the different ones Advantages of the individual materials in the final material to combine and to exclude their disadvantages. As a composite material can carbon fiber reinforced Plastics (CFRP), glass fiber reinforced plastics (GfK), TiGr composite, i.e. a compound of titanium, graphite and epoxy resin, as well as certain Polyaramides, in particular Polyphenylenterephthalamide (known under the brand name Kevlar), and others are used.
Mit einer Kompression des gasförmigen Fluids kann die kinetische Energie des Verdichterkolbens für die Bewegungsrichtungsumkehr zuverlässig zwischengespeichert werden, so dass ein zuverlässiger und energiesparender Betrieb des Kältegeräts möglich wird.With a compression of the gaseous Fluids can be the kinetic energy of the compressor piston for the direction of motion reversal reliably cached be so reliable and energy-saving operation of the refrigerator is possible.
Der erfindungsgemäße Linearverdichter ist insbesondere geeignet und bestimmt für das erfindungsgemäße Kältegerät und weist ein Kolbengehäuse und einen darin entlang einer Achse hin und her beweglichen Verdichterkolben sowie ein Zwischenspeichermittel für die kinetische Energie des hin und her beweglichen Verdichterkolbens auf, wobei die kinetische Energie des Verdichterkolbens mit dem Zwischenspeichermittel während der Hin- und Herbewegung zwischenzeitlich durch Kompressionen eines gasförmigen Fluids speicherbar ist.Of the Linear compressor according to the invention is particularly suitable and intended for the refrigerator according to the invention and has a piston housing and a compressor piston reciprocable along an axis therein and an intermediate storage means for the kinetic energy of the down and forth movable compressor piston, wherein the kinetic Energy of the compressor piston with the buffer means during the Float can be stored in the meantime by compressing a gaseous fluid.
Das Mittel kann einen durch das Kolbengehäuse und einer Kopffläche des Verdichterkolbens gebildeten, insbesondere durch die Hin- und Herbewegung verschließbaren, Verdichtungsraum, insbesondere ein Totraum, umfassen. Dabei weist das Mittel vorzugsweise ein Ventil auf, welches schließt, bevor sich die Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens umkehrt und wieder öffnet, nachdem sich die Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens umgekehrt hat.The Means may be a through the piston housing and a head surface of the Compressor piston formed, in particular by the reciprocation closable Compaction space, in particular a dead space include. It points the means preferably comprises a valve which closes before the direction of movement of the compressor piston reverses and reopens after the direction of movement of the compressor piston has reversed.
Das Ventil kann während einer Hinbewegung innerhalb einer Strecke von 50 % des Kolbenhubes der Hin- und Herbewegung vor einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb einer Strecke von 20 % des Kolbenhubes vor einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb von 10 % des Kolbenhubs vor dem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, schließen.The Valve can while a forward movement within a distance of 50% of the piston stroke of Reciprocation before a reversal point of the compressor piston, especially within a distance of 20% of the piston stroke a reversal point of the compressor piston, in particular within of 10% of the piston stroke before the reversal point of the compressor piston, shut down.
Auch kann das Ventil während einer Herbewegung innerhalb einer Strecke von 50 % des Kolbenhubs der Hin- und Herbewegung nach einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb einer Strecke von 20 % des Kolbenhubs nach einem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, insbesondere innerhalb von 10 % des Kolbenhubs nach dem Umkehrpunkt des Verdichterkolbens, öffnen.Also can the valve during a movement within a distance of 50% of the piston stroke the reciprocation after a reversal point of the compressor piston, especially within a distance of 20% of the piston stroke a reversal point of the compressor piston, in particular within of 10% of the piston stroke after the point of reversal of the compressor piston.
Auch kann eine Kopfseite des Verdichterkolbens um eine Strecke von mindestens 5 %, insbesondere um mindestens 10 %, vorzugsweise um mindestensAlso, a head of the Verdichterkol a distance of at least 5%, in particular at least 10%, preferably at least
In ähnlicher Weise kann eine Kopffläche des Verdichterkolbens während einer Hinbewegung bzw. während einer Herbewegung um eine Strecke von mindestens 5 % des Kolbenhubs der Hin- und Herbewegung, insbesondere um eine Strecke von mindestens 10 % des Kolbenhubs, vorzugsweise um eine Strecke von mindestens 30 % des Kolbenhubs, in einen Totraum hineinreichen, um das von dem Innenraum und dem Verdichterkolben umschlossene gasförmige Fluid zu komprimieren.In similar Way can a head surface of the compressor piston during a forward movement or while a movement about a distance of at least 5% of the piston stroke the float, in particular by a distance of at least 10% of the piston stroke, preferably by a distance of at least 30% of the piston stroke, extend into a dead space to that of the gaseous fluid enclosed in the interior and the compressor piston to compress.
Der Verdichterkolben kann in dem Kolbengehäuse mit Hilfe einer Öffnungen aufweisenden Gehäusewand und eines durch die Öffnungen strömenden gasförmigen Fluids, insbesondere ein Kühlmittel, geführt werden.Of the Compressor piston can in the piston housing by means of an opening having housing wall and one through the openings flowing gaseous Fluids, in particular a coolant, are guided.
Der Linearverdichter weist insbesondere an beiden Umkehrpunkten des Verdichterkolbens ein Zwischenspeichermittel auf.Of the Linear compressor has in particular at both reversal points of the Compressor piston on a temporary storage means.
Damit können sämtliche in Bezug auf das Kältegerät beschriebenen Merkmale des Linearverdichters auf den erfindungsgemäßen Linearverdichter angewandt und in vorteilhafterweise genutzt werden. Hierdurch wird ein Linearverdichter bereitgestellt, der besonders robust und zuverlässig in Betrieb ist und energiesparend arbeitet.In order to can all described with respect to the refrigeration device Characteristics of the linear compressor on the linear compressor according to the invention applied and used in an advantageous manner. This will a linear compressor provided that is particularly robust and reliable in Operation is working and energy saving.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verdichten eines Gases mit Hilfe eines Kältegerätes umfassend einen Linearverdichter, wobei der Linearverdichter ein Kolbengehäuse und einen darin entlang einer Achse hin und her beweglichen Verdichterkolben aufweist, sieht vor, dass ein überwiegender Teil der kinetischen Energie des hin und her beweglichen Verdichterkolbens, insbesondere zu mehr als 90 %, vorzugsweise zu mehr als 95 %, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollständig, mit Hilfe eines Gaspolsters zwischengespeichert wird, um ein Umkehren der Bewegungsrichtung des hin und her beweglichen Verdichterkolbens zu bewirken.The inventive method for compressing a gas with the aid of a refrigerator comprising a linear compressor, wherein the linear compressor comprises a piston housing and one therein along a Axis reciprocating compressor piston, provides that a predominant one Part of the kinetic energy of the reciprocating compressor piston, in particular more than 90%, preferably more than 95%, in particular preferably essentially complete, cached using a gas cushion to reverse the direction of movement of the reciprocating compressor piston to effect.
Vorteilhafterweise wird ein gasförmiges Fluid durch die Bewegung des Verdichterkolbens komprimiert, wodurch der Verdichterkolben abgebremst wird und zum Stillstand kommt. Anschließend wird die in der Kompression gespeicherte Energie wieder genutzt, um den Verdichterkolben in der entgegengesetzten Richtung, d.h. in Herrichtung, auf den Betrag der ursprünglichen Geschwindigkeit zu beschleunigen, so dass die in Form einer potentiellen Energie gespeicherte Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt wird. Die Bewegungsrichtungsumkehr kann im Wesentlichen ohne Mithilfe des Antriebs, d.h. antriebsfrei, erfolgen.advantageously, becomes a gaseous Fluid compressed by the movement of the compressor piston, causing the compressor piston is braked and comes to a standstill. Subsequently, the energy stored in the compression reused to the compressor piston in the opposite direction, i. in preparation, on the Amount of the original Speed up, so that in the form of a potential Energy stored energy is converted back into kinetic energy becomes. The reversal of movement can essentially be done without assistance of the drive, i. drive-free.
Das Gaspolster kann durch Verdichten des gasförmigen Fluids erzeugt werden. Das gasförmige Fluid ist insbesondere ein Kältemittel für ein Kältegerät. Das Gaspolster kann jedoch auch durch Komprimieren eines anderen Gases, insbesondere von Luft, gebildet werden.The Gas cushion can be generated by compressing the gaseous fluid. The gaseous fluid is in particular a refrigerant for a The refrigerator. The gas cushion however, it can also be done by compressing another gas, in particular be formed by air.
Das Gaspolster wird vorteilhafterweise durch ein mit dem Verdichterkolben selbst verdichtetes gasförmiges Fluid gebildet. Dafür wird das Gaspolster dadurch gebildet, dass ein Innenraum durch das Kolbengehäuse und den Verdichterkolben umschlossen und verschlossen wird kurz bevor sich die Bewegungsrichtung des Verdichterkolbens umkehrt. Nach Umkehr der Bewegungsrichtung wird der Innenraum wieder geöffnet. Das Öffnen und Verschließen dieses Innenraums erfolgt phasenrichtig mit der Hin- und Herbewegung des Verdichterkolbens.The Gas cushion is advantageously by a with the compressor piston self-compressed gaseous Formed fluid. Therefore the gas cushion is formed by an interior through the piston housing and the compressor piston is enclosed and closed shortly before the direction of movement of the compressor piston reverses. After conversion the direction of movement, the interior is opened again. The opening and close This interior is in phase with the float of the compressor piston.
Das Gaspolster kann jedoch auch mit einer separaten Gasdruckfeder erzeugt werden.The Gas cushion can also be produced with a separate gas spring become.
Beispielsweise kann der Innenraum durch den Verdichterkolben selbst verschlossen werden, wenn der Innenraum als Totraum ausgestaltet ist, und der Verdichterkolben komprimiert das eingeschlossene gasförmige Fluid bei seiner Bewegung in den Innenraum hinein. Durch die Kompression wird ein Abbremsen des Verdichterkolbens aus der Hinbewegung und ein Beschleunigen in eine Herbewegung bewirkt.For example the interior can be closed by the compressor piston itself be when the interior is designed as a dead space, and the Compressor piston compresses the trapped gaseous fluid as it moves into the interior. By the compression is a deceleration of the compressor piston from the forward movement and causes an acceleration in a movement.
Vorteilhafterweise wird der Innenraum innerhalb einer Zeitspanne von einem Viertel der Periodenlänge der Hin- und Herbewegung, insbesondere von einem Achtel der Periodenlänge der Hin- und Herbewegung, vor dem Zeitpunkt der Bewegungsrichtungsumkehr verschlossen. Durch das Verschließen des Innenraums innerhalb dieser Zeitspanne wird ein Abbremsen des Verdichterkolbens in dieser Zeitspanne bewirkt.advantageously, becomes the interior within a period of a quarter the period length the reciprocating motion, in particular of one-eighth of the period length of the Back and forth movement, before the time of reversing the direction of movement locked. By closing the interior inside This time will be a deceleration of the compressor piston in this period causes.
Vorteilhafter Weise wird der Innenraum innerhalb einer Zeitspanne von einem Viertel der Periodenlänge der Hin- und Herbewegung, insbesondere von einem Achtel der Periodenlänge der Hin- und Herbewegung, nach dem Zeitpunkt der Bewegungsrichtungsumkehr geöffnet. Innerhalb dieser Zeitspanne wird der Verdichterkolben wieder auf seine ursprüngliche Geschwindigkeit, die er kurz vor dem Verschließen des Innenraums hatte, beschleunigt.Favorable Way, the interior is within a period of one quarter the period length the reciprocating motion, in particular of one-eighth of the period length of the Back and forth movement, after the moment of reversing the direction of movement open. Within this period, the compressor piston is on again his original Speed he had just before closing the interior accelerates.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen von Waren verwendet das erfindungsgemäße Kältegerät und/oder den erfindungsgemäßen Linearverdichter. Durch eine derartige Verwendung wird ein besonders zuverlässiges, energiesparendes und schnelles Kühlen von Waren ermöglicht.The inventive method for cooling of goods uses the refrigerator according to the invention and / or the linear compressor according to the invention. Such use makes a particularly reliable, energy-saving and fast cooling of goods.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten bzw. spezielle Ausgestaltungen werden anhand der folgenden Zeichnung, welche die vorliegende Erfindung nicht einschränken sondern lediglich exemplarisch illustrieren soll, näher erläutert.Further advantageous details or speci Elle embodiments will be explained in more detail with reference to the following drawing, which is not intended to limit the present invention, but only by way of example.
Es zeigen schematisch:It show schematically:
Der
Verdichterkolben
Die
Erfindung betrifft ein Kältegerät
- 11
- Linearverdichterlinear compressor
- 22
- Kolbengehäusepiston housing
- 33
- Achseaxis
- 44
- Verdichterkolbenpistons compressor
- 55
- Fluidfluid
- 66
-
Zwischenspeichermittel
für der
kinetischen Energie des hin und her beweglichen Verdichterkolbens
4 Caching means for the kinetic energy of the reciprocating compressor piston4 - 77
- Verdichtungsraumcompression chamber
- 88th
-
erster
Umkehrpunkt des Verdichterkolbens
4 first reversal point of the compressor piston4 - 99
-
zweiter
Umkehrpunkt des Verdichterkolbens
4 second reversal point of the compressor piston4 - 1010
- erstes Ventilfirst Valve
- 1111
- zweites Ventilsecond Valve
- 1212
- GaskompressionpolsterGas compression pad
- 1313
- Innenrauminner space
- 1414
- Sauganschlusssuction
- 1515
- Druckanschlusspressure connection
- 1616
- Ventilplattevalve plate
- 1717
- Zuführungfeed
- 1818
- GaslagerpolsterGas bearing pads
- 1919
- Kolbenstangepiston rod
- 2020
- KältegerätThe refrigerator
- 2121
- O-RingO-ring
- 2222
- Öffnungenopenings
- 2323
- Gehäusewandhousing wall
- 2424
- WarenWere
- 2525
- Antriebdrive
- 2626
- Federfeather
- 2727
- Kühlraumrefrigerator
- 2828
- Totraumdead space
- 2929
- Kopfflächehead face
- HH
- Kolbenhubstroke
- SS
- Strecke innerhalb eines Kolbenhubs Hroute within a piston stroke H
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