DE102010002554A1 - linear compressor - Google Patents
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Abstract
Ein Linearverdichter umfasst eine Laufbuchse (2), einen in der Laufbuchse hin und her beweglichen Kolben (4), eine am einen Ende der Laufbuchse vorgesehene Ventilplatte (6), und einen induktiven Sensor (8), welcher ein Signal ausgibt, dass eine Information über die Entfernung des Kolbens (4) von der Ventilplatte (6) enthält. Der induktive Sensor (8) ist als auf der Ventilplatte (6) angeordnete Flachspule ausgebildet.A linear compressor comprises a liner (2), a piston (4) which can be moved back and forth in the liner, a valve plate (6) provided at one end of the liner, and an inductive sensor (8) which outputs a signal that information contains the distance of the piston (4) from the valve plate (6). The inductive sensor (8) is designed as a flat coil arranged on the valve plate (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Linearverdichter, und insbesondere Linearverdichter mit einem induktiven Sensor, der die Bewegung eines Kolbens in einer Laufbuchse erfasst.The present invention relates to linear compressors, and more particularly to linear compressors having an inductive sensor which detects movement of a piston in a bushing.
Typische Linearverdichter weisen eine Laufbuchse auf, in der ein Kolben hin und her bewegbar ist. Der Kolben begrenzt zu einer Seite hin einen Kolbenraum, in welchen über ein Einlassventil in einer Ventilplatte Gas eingelassen werden kann. Bei einem Kompressionshub des Kolbens wird das in den Kolbenraum eingelassene Gas verdichtet und über ein Auslassventil in der Ventilplatte ausgestoßen. Zur Regelung des Kolbenhubs in der Laufbuchse kann ein Sensor verwendet werden, der die Annäherung des Kolbens an die Ventilplatte erfasst.Typical linear compressors have a bushing in which a piston is movable back and forth. The piston delimits to one side a piston chamber, in which an inlet valve in a valve plate gas can be admitted. During a compression stroke of the piston, the gas introduced into the piston chamber is compressed and expelled via an outlet valve in the valve plate. To control the piston stroke in the bushing, a sensor can be used which detects the approach of the piston to the valve plate.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, einen Linearverdichter anzugeben, in welchem ein induktiver Sensor mit geringem Aufwand angeordnet werden kann und dessen Hochdruckbereich einfach und sicher abgedichtet werden kann.Object of the present invention is therefore to provide a linear compressor in which an inductive sensor can be arranged with little effort and its high-pressure area can be sealed easily and safely.
Erfindungsgemäß umfasst ein Linearverdichter eine Laufbuchse, einen in der Laufbuchse hin und her beweglichen Kolben, eine am einen Ende der Laufbuchse vorgesehene Ventilplatte, einen induktiven Sensor, welcher ein Signal ausgibt, dass eine Information über die Entfernung des Kolbens von der Ventilplatte enthält, wobei der induktive Sensor als auf der Ventilplatte angeordnete Flachspule ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann die Ventilplatte somit durchgehend ausgebildet sein, weist also insbesondere keine Durchgangsbohrung mit dem Durchmesser des Sensors auf, so dass die Abdichtung des Kolbenraums vereinfacht wird.According to the invention, a linear compressor comprises a bushing, a reciprocating piston in the bushing, a valve plate provided at one end of the bushing, an inductive sensor which outputs a signal containing information about the distance of the piston from the valve plate, the inductive sensor is designed as arranged on the valve plate flat coil. Advantageously, the valve plate can thus be formed continuously, so in particular has no through hole with the diameter of the sensor, so that the sealing of the piston chamber is simplified.
Unter einer Flachspule ist hierbei eine Spule zu verstehen, deren Ausdehnung der Flachspule in der Ebene der Ventilplatte mindestens 5 mal, vorzugsweise mindestens 10 mal, besonders vorzugsweise mindestens 25 mal so groß ist wie in der Richtung senkrecht dazu, also in der Richtung in der der Kolben sich hin- und herbewegt.A flat coil here is a coil whose extension of the flat coil in the plane of the valve plate at least 5 times, preferably at least 10 times, more preferably at least 25 times as large as in the direction perpendicular thereto, ie in the direction in which Piston reciprocates.
Die Flachspule kann beispielsweise als Laminat aus mindestens zwei Kunststoffschichten und mindestens einer zwischen den Kunststoffschichten laminierten Metallschicht, insbesondere aus Kupfer ausgebildet sein. Somit lässt sich eine besonders flache Flachspule bei relativ großer Permeabilität verwirklichen.The flat coil may be formed, for example, as a laminate of at least two plastic layers and at least one metal layer laminated between the plastic layers, in particular of copper. Thus, a particularly flat flat coil with relatively high permeability can be realized.
Dabei kann sich das Laminat über die von der Laufbuchse abgegrenzte Fläche hinaus entlang der Ventilplatte erstrecken. In diesem Fall erstreckt sich das Kunststofflaminat entlang der Kontaktfläche zwischen Laufbuchse und Ventilplatte, so dass das Kunststofflaminat gleichzeitig auch die Funktion einer Dichtung zwischen Laufbuchse und Ventilplatte annimmt. Somit wird die Abdichtung des Kolbenraums weiter vereinfacht.The laminate may extend beyond the area delimited by the bushing along the valve plate. In this case, the plastic laminate extends along the contact surface between the bushing and valve plate, so that the plastic laminate at the same time also assumes the function of a seal between the bushing and valve plate. Thus, the sealing of the piston chamber is further simplified.
Alternativ zum Kunststofflaminat kann die Flachspule auch in LTCC-Technologie gefertigt sein (LTCC: low temperature co-fired ceramic).As an alternative to the plastic laminate, the flat coil can also be manufactured in LTCC technology (LTCC: low temperature co-fired ceramic).
Die Flachspule kann mindestens eine in der Ventilplatte vorgesehene Ventilöffnung, beispielsweise eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils, umschließen. Somit wird der Raum im Kolbenraum besonders effizient genutzt.The flat coil can surround at least one valve opening provided in the valve plate, for example an inlet valve and / or an outlet valve. Thus, the space in the piston chamber is used particularly efficiently.
Gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform umfasst ein Linearverdichter eine Laufbuchse, einen in der Laufbuchse hin und her beweglichen Kolben, eine am einen Ende der Laufbuchse vorgesehene Ventilplatte, und einen induktiven Sensor auf, welcher ein Signal ausgibt, dass eine Information über die Entfernung des Kolbens bzw. des Kolbenbodens von der Ventilplatte enthält, wobei der induktive Sensor in einer sacklochartigen Ausnehmung in der Ventilplatte angeordnet ist. An der Stelle, an der der Sensor in der Ventilplatte gelagert ist, kann die Ventilplatte somit durchgehend ausgebildet sein, weist also insbesondere keine Durchgangsbohrung mit dem Durchmesser des Sensors auf, so dass die Abdichtung des Kolbenraums vereinfacht wird. Insbesondere müssen keine zusätzlichen Elemente vorgesehen werden, um den Sensor in der Ausnehmung zu fixieren.According to a first alternative embodiment, a linear compressor comprises a bushing, a piston reciprocating in the bushing, a valve plate provided at one end of the bushing, and an inductive sensor which outputs a signal indicating information about the distance of the piston or piston . Contains the piston bottom of the valve plate, wherein the inductive sensor is arranged in a blind hole-like recess in the valve plate. At the point at which the sensor is mounted in the valve plate, the valve plate can thus be formed continuously, thus in particular has no through hole with the diameter of the sensor, so that the sealing of the piston chamber is simplified. In particular, no additional elements need to be provided to fix the sensor in the recess.
Die den Sensor aufnehmende Ausnehmung kann auf der dem Kolben abgewandten Seite der Ventilplatte vorgesehen ist. Somit ist der Sensor auf der Niederdruckseite der Ventilplatte angeordnet, so dass in der Ventilplatte keine Bohrung zur Durchführung von Anschlussleitungen zum Sensor vorgesehen werden muss, was die Abdichtung des Kolbenraums weiter vereinfacht.The sensor receiving recess may be provided on the side facing away from the piston of the valve plate. Thus, the sensor is arranged on the low pressure side of the valve plate, so that in the valve plate no bore for the passage of connecting lines to the sensor must be provided, which further simplifies the sealing of the piston chamber.
Gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform umfasst ein Linearverdichter eine Laufbuchse, einen in der Laufbuchse hin und her beweglichen Kolben, eine am einen Ende der Laufbuchse vorgesehene Ventilplatte, und einen induktiven Sensor, welcher ein Signal ausgibt, dass eine Information über die Entfernung des Kolbens von der Ventilplatte enthält, wobei der induktive Sensor auf der dem Kolben zugewandten Seite der Ventilplatte angeordnet ist, und am dem induktiven Sensor zugewandten Ende des Kolbens eine Ausnehmung vorgesehen ist, in welcher der Sensor bei Annäherung des Kolbens an die Ventilplatte aufnehmbar ist. Auch hierbei ergibt sich aus den oben genannten Gründen eine Vereinfachung der Abdichtung des Kolbenraums. Die Ausnehmung im Kolben kann dabei beispielsweise dadurch realisiert werden, dass am Ende des Kolbens eine Hülse befestigt ist. According to a second alternative embodiment, a linear compressor comprises a bushing, a reciprocating piston in the bushing, a valve plate provided at one end of the bushing, and an inductive sensor which outputs a signal indicative of removal of the piston from the piston Includes valve plate, wherein the inductive sensor is arranged on the side facing the piston of the valve plate, and at the inductive sensor facing the end of the piston, a recess is provided, in which the sensor is receivable on approach of the piston to the valve plate. Here, too, results for the reasons mentioned above, a simplification of the sealing of the piston chamber. The recess in the piston can be realized, for example, by attaching a sleeve to the end of the piston.
Gemäß einer dritten alternativen Ausführungsform umfasst ein Linearverdichter eine Laufbuchse, einen in der Laufbuchse hin und her beweglichen Kolben, eine am einen Ende der Laufbuchse vorgesehene Ventilplatte, die mit einer Bohrung versehen ist, einen Stößel, der am dem Sensor zugewandten Ende des Kolbens derart angeordnet ist, dass er bei einem Kompressionshub des Kolbens von der Bohrung aufgenommen wird, und einen induktiven Sensor, welcher ein Signal ausgibt, dass eine Information über die Eindringtiefe des Stößels in die Ventilplatte enthält. Auch hierbei ergibt sich aus den oben genannten Gründen eine Vereinfachung der Abdichtung des Kolbenraums. Dabei kann auf der dem Kolben abgewandten Seite der Ventilplatte eine Sensorhalterung vorgesehen sein, an der der Sensor befestigt ist.According to a third alternative embodiment, a linear compressor comprises a bushing, a reciprocating piston in the bushing, a valve plate provided at one end of the bushing provided with a bore, a plunger disposed at the end of the piston facing the sensor is that it is received in a compression stroke of the piston from the bore, and an inductive sensor which outputs a signal that contains information about the depth of penetration of the plunger in the valve plate. Here, too, results for the reasons mentioned above, a simplification of the sealing of the piston chamber. In this case, a sensor holder may be provided on the side facing away from the piston of the valve plate, to which the sensor is attached.
Der erfindungsgemäße Linearverdichter kann insbesondere in einem Kältegerät zum Verdichten eines Kältemittels eingesetzt werden. Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.The linear compressor according to the invention can be used in particular in a refrigerator for compressing a refrigerant. A refrigeration appliance is understood in particular to be a household refrigeration appliance, that is to say a refrigeration appliance used for household purposes or possibly even in the gastronomy sector, and in particular for storing food and / or beverages in household quantities at specific temperatures, such as, for example, a refrigerator, a freezer , a fridge-freezer, a freezer or a wine fridge.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further embodiments will be explained with reference to the accompanying drawings. Show it:
Falls nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Elemente.Unless otherwise indicated, like reference numerals in the figures denote like or functionally identical elements.
Die Laufbuchse
Der Kolben
Gegenüber Kolbenverdichtern mit einem rotatorischen Antrieb, z. B. über eine von einem Drehmotor angetriebene Pleuelstange, haben Linearverdichter den Vorteil, dass der Kolbenhub verändert werden kann. Zur Regelung des Kolbenhubs ist der Linearverdichter
Der Sensor
Abhängig von der Frequenz dieser Wechselspannung Uac sowie den Materialeigenschaften des zu detektierenden Objekts, auch „Target” genannt, ergeben sich unterschiedlich große Änderungen der Induktivität L und des ohmschen Ersatzwiderstandes R_Ta. Wird als Target ein Material mit großen relativen Permeabilitätswerten, z. B. μr = 200...2000, und geringem elektrischen Leitwert verwendet, dann lässt sich eine große Änderung der Induktivität erzielen. Es handelt sich dann um einen rein oder hauptsächlich induktiv arbeitenden Sensor. Ein Beispiel für ein solches Material ist Ferrit, welches folglich als Werkstoff für den Kolben
Durch die Vertiefung in der Ventilplatte
Der Sensor
Neben dem Einlass- und dem Auslassventil ist lediglich die Durchgangsbohrung
Der Linearverdichter
Im Betrieb erzeugt der Sensor
Andere Aspekte dieser Ausführungsform gleichen denen der ersten Ausführungsform und werden daher nicht näher beschrieben.Other aspects of this embodiment are similar to those of the first embodiment and will therefore not be described in detail.
Der Linearverdichter
In dem Linearverdichter
Der Kolben
Andere Aspekte dieser Ausführungsform gleichen denen der ersten Ausführungsform und werden daher nicht näher beschrieben.Other aspects of this embodiment are similar to those of the first embodiment and will therefore not be described in detail.
Auch bei dieser Ausführungsform ist in der Ventilplatte
Alternativ zu der in
In dieser Ausführungsform ist auf der Niederdruckseite der Ventilplatte
Die Innenseite der Sensorhalterung
Am der Ventilplatte
In der in
Auch gemäß dieser Ausführungsform ist der Sensor
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der induktive Sensor
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich somit Vorteile hinsichtlich der Abdichtung, da der Sensor
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt mindestens eine der Kunststoffschichten
Mit dieser Anordnung übernimmt diese Kunststoffschicht
Die Flachspule ist in dem in
Die Flachspule kann zwischen Ein- und Auslassventil angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform umschließt die Flachspule das Einlassventil und/oder das Auslassventil in der Ventilplatte. Somit kann die Ausdehnung der Spule vergrößert werden und der Raum im Kolbenraum
Die Flachspule des Sensors
Alternativ zu einer zwischen Kunststoffschichten laminierten Kupferspule ist es auch möglich, die Flachspule in der sogenannten LTCC-Technologie zu fertigen. Hierbei wird eine leitende Paste in Spiralform auf ein isolierendes Substrat aufgebracht und anschließend gebrannt. Auch andere Druckverfahren sind denkbar.As an alternative to a laminated between plastic layers copper coil, it is also possible to manufacture the flat coil in the so-called LTCC technology. Here, a conductive paste is applied in a spiral shape on an insulating substrate and then fired. Other printing methods are conceivable.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde der Kolben
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Linearverdichterlinear compressor
- 22
- Laufbuchseliner
- 44
- Kolbenpiston
- 66
- Ventilplattevalve plate
- 7a7a
- Einlassventilintake valve
- 7b7b
- Auslassventiloutlet valve
- 88th
- induktiver Sensorinductive sensor
- 99
- Ausnehmungrecess
- 1010
- Kolbenraumpiston chamber
- 1212
- Stützscheibesupport disc
- 1313
- Hülseshell
- 1414
- Kolbenstangepiston rod
- 1616
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 1717
- elektrische Leitungelectrical line
- 1818
- Sensorhalterungsensor mount
- 18a18a
- erste Seitenwandfirst sidewall
- 18b18b
- zweite Seitenwandsecond side wall
- 2020
- Sensorsteuerungsensor control
- 2222
- Sinusoszillatorsinusoidal oscillator
- 2424
- Auswerteschaltungevaluation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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-
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