DE102006042021A1 - Compressor with gas-bearing piston - Google Patents
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Abstract
Ein Verdichter hat einen Einlassanschluss (12) und einen Auslassanschluss (13) für ein zu verdichtendes Gas und eine Arbeitskammer (1), in der ein Kolben (2) zum Verdichten des Gases bewegbar ist, wobei in einer von dem Kolben (2) überstrichenen Wand (10) der Arbeitskammer (1) mit dem Auslassanschluss (13) kommunizierende Öffnungen (11) gebildet sind. Ein Partikelfilter (7) ist in einem Strömungsweg des Gases zwischen dem Einlassanschluss (12) und dem Auslassanschluss (13) angeordnet.A compressor has an inlet port (12) and an outlet port (13) for a gas to be compressed and a working chamber (1) in which a piston (2) is movable for compressing the gas, swept in one of the pistons (2) Wall (10) of the working chamber (1) with the outlet port (13) communicating openings (11) are formed. A particulate filter (7) is disposed in a flow path of the gas between the inlet port (12) and the outlet port (13).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter mit gasdruckgelagertem Kolben, insbesondere zur Verwendung als Kältemittelverdichter in einem Haushaltskältegerät.The The present invention relates to a gas pressure bearing compressor Piston, in particular for use as a refrigerant compressor in a domestic refrigerator.
In Haushaltsgeräten werden herkömmlicherweise Verdichte mit rotatorisch angetriebenem Hubkolben und Ölschmierung eingesetzt. Aufgrund des rotatorischen Antriebs ist der Kolben eines solchen Verdichters im Laufe seiner Hubbewegung in einer Arbeitskammer auch Kräften quer zur Hubrichtung ausgesetzt, die den Kolben gegen die Wand der Arbeitskammer drücken. Um den Verdichter vor Reibverschleiß zu schützen, muss zwischen Kolben und Kammerwand ein kontinuierlicher Ölfilm vorhanden sein. Die Zähigkeit des Öls muss groß genug sein, um auszuschließen, dass unter der Wirkung einer Querkraft das Öl zwischen Wand und Kolben verdrängt wird. Je größer die Querkräfte sind, um so dickflüssiger muss das Öl sein, und um so stärker sind Reibungsverluste aufgrund der Viskosität des Öls.In household appliances become conventional Compressors with rotary driven piston and oil lubrication used. Due to the rotary drive, the piston is a such compressor in the course of its stroke movement in a working chamber also forces Exposed transverse to the stroke direction, the piston against the wall of the Press working chamber. In order to protect the compressor from fretting, it is necessary to switch between pistons and chamber wall, a continuous oil film may be present. The tenacity of the oil must be big enough be to exclude that under the action of a lateral force the oil between wall and piston repressed becomes. The bigger the transverse forces are the more viscous must the oil be, and the stronger you are Frictional losses due to the viscosity of the oil.
Um den Wirkungsgrad der Verdichter zu verbessern, sind in letzter Zeit verstärkt Bemühungen unternommen worden, Verdichter mit Linearmotorantrieb zu entwickeln. Ein solcher Linearmotor übt geringere Querkräfte auf den Kolben aus, so dass dünnflüssigere Schmierstoffe verwendet werden können, bis hin zu einer Lagerung des Kolbens durch das zu verdichtende Gas selbst. Bei einem solchen Verdichter mit Gasdrucklagerung sind in einer von dem Kolben überstrichenen Wand der Arbeitskammer Öffnungen gebildet, die mit einem Auslassanschluss des Verdichters kommunizieren, so dass ein kleiner Anteil des verdichteten Mediums vom Auslassanschluss über die Öffnungen zurück in die Arbeitskammer strömen kann und dabei ein Gaskissen zwischen Kolben und Wand erzeugt, welches im Idealfall eine Bewegung des Kolbens völlig ohne Kontakt mit der Wand und somit auch ohne jeglichen Reibverschleiß ermöglicht.Around To improve the efficiency of the compressor, are lately reinforced Efforts made been developed to develop compressors with linear motor drive. Such a Linear motor exercises lower lateral forces on the flask so that thinner Lubricants can be used up to a storage of the piston through the to be compacted Gas itself. In such a compressor with gas pressure bearing are in a swept by the piston Wall of the working chamber openings formed communicating with an outlet port of the compressor, allowing a small portion of the compressed medium from the outlet port through the openings back pour into the working chamber can and creates a gas cushion between the piston and wall, which ideally a movement of the piston completely without contact with the wall and thus also without any fretting wear possible.
Diese Idealbedingungen erweisen sich jedoch als schwierig zu realisieren. In der Praxis wurde häufig nach relativ kurzer Betriebsdauer ein Ausfall des Linearverdichters aufgrund von Reibverschleiß zwischen Kolben und Kammerwand festgestellt.These However, ideal conditions prove difficult to realize. In practice it became common After a relatively short period of operation, a failure of the linear compressor due to fretting between Piston and chamber wall detected.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Verdichter mit Druckgaslagerung zu schaffen, der es erlaubt, solchen Reibverschleiß zuverlässig zu verhindern.task The invention is therefore to a compressor with compressed gas storage create, which allows to reliably prevent such friction wear.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Verdichter mit einem Einlassanschluss und einem Auslassanschluss für ein zu verdichtendes Gas und einer Arbeitskammer, in der ein Kolben zum Verdichten des Gases bewegbar ist, wobei in einer von dem Kolben überstrichenen Wand der Arbeitskammer mit dem Auslassanschluss kommunizierende Öffnungen gebildet sind, und der gekennzeichnet ist durch ein Partikelfilter, das in einem Strömungsweg des Gases durch den Verdichter zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss angeordnet ist.The Task is solved by a compressor having an inlet port and an outlet port for a gas to be compressed and a working chamber in which a piston for compressing the gas is movable, wherein in a swept by the piston Wall of the working chamber with the outlet port communicating openings are formed, and which is characterized by a particulate filter, that in a flow path of the gas through the compressor between the inlet port and the outlet port is arranged.
Bei genaueren Untersuchungen der ausgefallenen Verdichter wurde nämlich festgestellt, dass darin gefundene Verunreinigungen nicht allein auf Abrieb des Kolbens und der Kammerwand zurückgingen, sondern teilweise auch aus anderen Bereichen des Kältemittelkreislaufs eingetragen waren, und es wird angenommen, dass diese verdichterfremden Verunreinigungen, auch wenn ihre Menge und Partikelgröße an sich nicht ausreicht, um die Beweglichkeit des Kolbens im Verdichter zu beeinträchtigen, wenn sie mit dem Kältemittelstrom zirkulieren, zunächst einzelne der Wandöffnungen verstopfen, wodurch das den Kolben schützende Gaskissen lückenhaft wird. Im Bereich dieser Lücken kann ein Kontakt zwischen Kolben und Wand nicht mehr zuverlässig verhindert werden, so dass der bei Kontakten entstehende Abrieb den Verdichter schnell zerstört.at more precise investigations of the failed compressors have been found that found therein impurities not only on abrasion of the Piston and the chamber wall went back, but also partially from other areas of the refrigerant circuit were registered, and it is believed that these were non-Compressors Contaminants, even if their amount and particle size in itself is insufficient to control the mobility of the piston in the compressor to impair when with the refrigerant flow circulate, first single wall openings clogging, causing the piston cushion protecting gaskets becomes. In the area of these gaps can no longer reliably prevent contact between the piston and the wall so that the abrasion created by contacts the compressor quickly destroyed.
Abhilfe schafft hier das erfindungsgemäße Partikelfilter, indem es diese Fremdverunreinigungen daran hindert, die Wandöffnungen zu erreichen.remedy creates here the particle filter according to the invention, by preventing these foreign impurities from the wall openings to reach.
Ein solches Partikelfilter kann an diversen Stellen im Verdichter vorgesehen sein. Einer ersten Ausgestaltung zufolge ist das Partikelfilter zwischen dem Einlassanschluss und der Arbeitskammer angeordnet. Ein solches Partikelfilter hat den Vorteil, dass Fremdverunreinigungen von vorneherein daran gehindert werden, die Arbeitskammer zu erreichen. Dies ist insbesondere im Fall grobkörniger Fremdverunreinigungen wünschenswert, die bereits allein durch ihre Anwesenheit in der Arbeitskammer Schäden verursachen können.One such particle filter can be provided at various points in the compressor be. According to a first embodiment, the particulate filter disposed between the inlet port and the working chamber. Such a particle filter has the advantage that foreign contaminants be prevented from the outset to reach the working chamber. This is more coarse in particular in the case Foreign impurities desirable, which cause damage even by their presence in the working chamber can.
Nachteilig an einer solchen Platzierung des Partikelfilters ist jedoch, dass die damit bewirkte Filterung des vollständigen den Verdichter durchlaufenden Gasstromes eine erhebliche Antriebsleistung erfordert und folglich den Wirkungsgrad des Verdichters beeinträchtigt. Außerdem kann der Druckabfall an einem solchen Partikelfilter niemals größer werden als der Druck am Einlassanschluss selbst, so dass zum Erreichen eines ausreichenden Durchsatzes ein hoher Leitwert und dementsprechend ein großer Querschnitt des Filters erforderlich werden kann. Insbesondere bei Anwendung des Verdichters in einer Kältemaschine ist es wichtig, dass der Partikelfilter keinen zu hohen Staudruck aufbaut, da dieser die Verdunstung des Kältemittels im dem Filter vorgelagerten Verdampfer beeinträchtigen würde.adversely however, at such a placement of the particulate filter is that the resulting filtering of the complete passing through the compressor Gas flow requires a considerable drive power and therefore affects the efficiency of the compressor. In addition, the pressure drop can Such a particle filter will never become larger than the pressure at Inlet connection itself, allowing to reach a sufficient Throughput a high conductance and accordingly a large cross section of the filter may be required. Especially when used of the compressor in a chiller It is important that the particle filter is not too high back pressure builds up, since this upstream of the evaporation of the refrigerant in the filter Impact evaporator would.
Einer zweiten Ausgestaltung zufolge ist das Partikelfilter in einer einen Ausgang der Arbeitskammer mit dem Ausgangsanschluss verbindenden Leitung zwischen dem Ausgang und einer zu den Öffnungen führenden Zweigleitung angeordnet. Diese Anordnung des Filters führt nicht zu einer unerwünschten Drucksteigerung am Einlassanschluss des Verdichters. Außerdem kann an einem solchen auf der Druckseite des Verdichters angeordneten Filter ein höherer Druckabfall aufgebaut werden als an dem zuvor beschriebenen einlassseitigen Filter, so dass ein ausreichender Durchsatz auch an einem kompakten Filter erreichbar ist, doch beeinträchtigt ein solcher hoher Druckabfall wiederum den Wirkungsgrad des Verdichters.one According to a second embodiment, the particulate filter is in one Output of the working chamber connecting to the output port Conduit disposed between the output and a branch leading to the openings. This arrangement of the filter leads not to an undesirable Pressure increase at the inlet connection of the compressor. In addition, can arranged on such on the pressure side of the compressor Filter a higher one Pressure drop can be constructed as on the inlet side described above Filter, allowing adequate throughput even on a compact Filter is accessible, but affects such a high pressure drop turn the efficiency of the compressor.
Einer dritten, besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge zweigt von einer einen Ausgang der Arbeitskammer mit dem Auslassanschluss verbindenden Druckleitung eine zu den Öffnungen führende Zweigleitung ab, und das Partikelfilter ist in der Zweigleitung angeordnet. Da ein solches Partikelfilter nur auf denjenigen Bruchteil des Gasdurchsatzes wirkt, der zur Erzeugung des Gaskissens benötigt wird, ist die Antriebsleistung, die für die Filterung aufgewandt werden muss, gering, selbst wenn der Druckabfall an dem Partikelfilter der gleiche ist wie an demjenigen gemäß der zweiten Ausgestaltung.one third, particularly preferred embodiment branches of one connecting an output of the working chamber with the outlet port Pressure line one to the openings premier Branch line off, and the particulate filter is in the branch line arranged. Because such a particle filter only on that fraction the gas flow needed to produce the gas cushion acts is the drive power required for The filtering must be done low, even if the pressure drop at the particulate filter is the same as that according to the second Design.
Das in der Zweigleitung angeordnete Filter verhindert zwar nicht von vorneherein, dass Fremdverunreinigungen den Verdichter durchlaufen, fängt sie aber dennoch im Laufe des Betriebs des Verdichters alle ab, sobald sie in die Zweigleitung geraten.The Although arranged in the branch line filter does not prevent from at the outset that foreign contaminants pass through the compressor, she starts but still all in the course of the operation of the compressor, as soon as they get into the branch line.
Einer bevorzugten Weiterentwicklung zufolge umfasst die Zweigleitung eine Verteilerkammer und eine die Verteilerkammer mit der Druckleitung verbindende Bohrung, wobei die von dem Kolben überstrichene Wand eine Trennwand zwischen der Arbeitskammer und der Verteilerkammer bildet. Bei einer solchen Zweigleitung kann das Partikelfilter klein und kompakt in der Bohrung angeordnet sein, oder es kann in der Verteilerkammer die Trennwand überdeckend angeordnet sein.one According to preferred development, the branch line comprises a Distribution chamber and a distribution chamber connecting the pressure line Bore, wherein the swept by the piston wall wall a partition forms between the working chamber and the distribution chamber. At a such branch pipe, the particulate filter can be small and compact in the bore can be arranged, or it can in the distribution chamber covering the partition be arranged.
Bei einer Arbeitskammer mit Hubkolben ist die Verteilerkammer vorzugsweise ein sich rings um die zylindrische Arbeitskammer erstreckender Hohlzylinder.at a working chamber with reciprocating piston, the distribution chamber is preferably a hollow cylinder extending around the cylindrical working chamber.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments with reference to the attached Characters.
Es zeigen:It demonstrate:
An
einer Stirnseite der Arbeitskammer befinden sich ein Saugventil
Im
Betrieb saugt der Kolben
Fremdpartikel,
die in den diversen anderen Komponenten der Kältemaschine bereits vor deren Zusammenbau
vorhanden waren oder durch den Zusammenbau entstanden sind, werden
von dem Partikelfilter
Die
in
Die
Ausgestaltung der
Die
Anbringung des Partikelfilters
Um
eine gleichmäßige Verteilung
des Gases auf die Öffnungen
Die
derzeit bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in
Einer
nicht in einer Figur dargestellten Weiterbildung zufolge kann das
saugseitige Partikelfilter
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130403 |