DE10394352T5

DE10394352T5 - Kompressor

Info

Publication number: DE10394352T5
Application number: DE10394352T
Authority: DE
Inventors: Hyun Changwon Kim; Ji Young Bae; Chul Gi Changwon Roh; Chang Yong Jang; Jong Min Sin
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US7908962B2; WO2005061893A1; US20080022850A1; AU2003289529A1

Abstract

Kompressor mit:
einem Zylinderblock zum Komprimieren, Ausstoßen und Ansaugen eines Kühlmittels;
einem Kolben für eine Hin-Her-Bewegung im Inneren des Zylinderblocks;
einer Kurbelwelle, die für ihre Drehung ein Drehmoment von einem elektrischen Antriebsteil erfährt und die an einem Ende über ein Exzenterteil verfügt;
einer Verbindungsstange, deren eines Ende mit dem Kolben verbunden ist und deren anderes Ende mit dem Exzenterteil an der Kurbelwelle verbunden ist, um die Drehbewegung der Kurbelwelle in eine Linearbewegung zum Bewegen des Kolbens umzusetzen; und
einem Zusatzdrehmoment-Lieferteil zum Herabsetzen der Geschwindigkeit des Kolbens beim Komprimieren des Kühlmittels und zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Kolbens beim Ansaugen des Kühlmittels.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Kompressoren, und spezieller betrifft sie einen Hubkolbenkompressor, bei dem die Kompressionsrate eines Kühlmittels relativ reduziert ist und die Wiederexpansionsrate erhöht ist, um den Saugwirkungsgrad zu maximieren.

Hintergrundbildende Technik

Im Allgemeinen erhält ein Kompressor ein Arbeitsfluid von einem Verdampfungs-Wärmetauscher, und er komprimiert und liefert dasselbe an einen Kondensations-Wärmetauscher. Die 1 veranschaulicht einen bekannten Hubkolbenkompressor, der ein Gas innerhalb eines Zylinders mittels einer Hin-Her-Bewegung eines mit einer Verbindungsstange, die später beschrieben wird, verbundenen Kolbens.

Der Hubkolbenkompressor ist mit einem Gehäuse 10, einem elektrischen Antriebsteil 20 und einem Kompressionsteil 30 versehen. Das Gehäuse 10 verfügt über eine obere Schale 11 und eine untere Schale 12, die miteinander verbunden sind, um den Innenraum des Gehäuses 10 zu umschließen. Im unteren Teil des Inneren der unteren Schale 11 ist Maschinen-Kühlöl mit geeigneter Tiefe aufgenommen, um eine Abnutzung verschiedener Maschinenkomponenten zu verhindern. Der elektrische Antriebsteil 20 im Gehäuse 10 verfügt über einen Stator 21 zum Erhalten eines Stroms zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft sowie einen Rotor 22 zum Erzeugen einer Rotationskraft durch die elektromagnetische Kraft vom Stator 21.

Der Kompressionsteil 30, der das Arbeitsfluid durch die Rotationskraft vom elektrischen Antriebsteil 20 komprimiert, verfügt über eine Kurbelwelle 31, ein Exzenterteil 32, eine Verbindungsstange 33 und einen Kolben 34. Die Kurbelwelle 31 sitzt durch Presspassung im Rotor 22, um sich mit diesem zu drehen, und sie verfügt über ein unteres Ende, das in das Maschinen-Kühlöl in der unteren Schale eingetaucht ist. Der Exzenterteil 22 ist mit einem oberen Ende der Kurbelwelle 21, exzentrisch gegenüber der Wellenachse der Kurbelwelle 31, vorhanden. Ein Ende der Verbindungsstange 33 ist mit dem Exzenterteil 32 am oberen Teil der Kurbelwelle 31 mit einem Stift verbunden, während das andere Ende durch einen Stift mit dem Kolben 34 verbunden ist, um die Drehbewegung der Kurbelwelle 31 in eine lineare Hin-Her-Bewegung umzusetzen. Der Kolben 34 komprimiert mittels einer Verbindungsstange 33 das Arbeitsfluid in einem Zylinderblock 35.

Die 2 veranschaulicht die Konfiguration der Verbindung zwischen dem Zylinderblock 35, dem Kolben 34, der Verbindungsstange 33 und der Kurbelwelle 31 auf schematische Weise.

Wenn Spannung an diesen Hubkolbenkompressor gelegt wird, dreht sich der Rotor 22 aufgrund der Erzeugung einer elektrischen Kraft durch ein Magnetfeld, und die Kurbelwelle 31 dreht sich, wenn sich der Rotor 22 dreht. Dadurch schwingt die Verbindungsstange 33, die mit dem Exzenterteil 33 der Kurbelwelle 31 verbunden ist, wiederholt in den Richtungen nach links/rechts, wenn die Zeichnung von oben betrachtet wird, entsprechend einem vorbestimmten Drehmoment, so dass der Kolben 34 linear im Zylinderblock 35 hin- und herläuft, um das Kühlmittel wiederholt anzusaugen, zu komprimieren und auszustoßen, was entsprechend Ventilwirkungen eines Saugventils und eines Auslassventils erfolgt.

Jedoch kann der bekannte Hubkolbenkompressor aufgrund einer allgemein hohen Kompressionsrate beim Komprimieren des Kühlmittels nur in eine Überkompression gelangen. Selbstverständlich kann die Drehzahl des Rotors 22 gesenkt werden, um dieses Problem zu lösen, wenn jedoch die Saugrate des Kühlmittels niedrig wird, kommt es zu Schwierigkeiten beim Ansaugen desselben. Insbesondere ist zwar ein größeres Drehmoment vom elektrischen Antriebsteil 22 im oberen Totpunkt erforderlich, insoweit dort keine Zeitverzögerung vorliegt, jedoch benötigt dieses größere Drehmoment wiederum ein größeres elektrisches Antriebsteil 20.

Darüber hinaus führen die Kompression und die Wiederexpansion innerhalb eines Halbzyklus im Gehäuse des bekannten Hubkolbenkompressors zu einer großen Änderung des Drehmoments, so dass ein größeres elektrisches Antriebsteil 20 im Vergleich zur Nennausgangsleistung erforderlich ist oder der Saugwirkungsgrad beeinflusst wird.

Offenbarung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung, die dazu konzipiert ist, die vorstehenden Probleme in der einschlägigen Technik zu lösen, liegt darin, einen Kompressor zu schaffen, der eine relativ langsame Kompression und ein relativ schnelles Ansaugen eines Kühlmittels ermöglicht, um den Saugwirkungsgrad zu verbessern, wobei ein Drehmoment eines elektrischen Antriebsteils verringert ist.

Um diese Aufgabe der Erfindung zu lösen, ist ein Kompressor mit Folgendem geschaffen: einem Zylinderblock zum Komprimieren, Ausstoßen und Ansaugen eines Kühlmittels; einem Kolben für eine Hin-Her-Bewegung im Inneren des Zylinderblocks; einer Kurbelwelle, die für ihre Drehung ein Drehmoment von einem elektrischen Antriebsteil erfährt und die an einem Ende über ein Exzenterteil verfügt; einer Verbindungsstange, deren eines Ende mit dem Kolben verbunden ist und deren anderes Ende mit dem Exzenterteil an der Kurbelwelle verbunden ist, um die Drehbewegung der Kurbelwelle in eine Linearbewegung zum Bewegen des Kolbens umzusetzen; und einem Zusatzdrehmoment-Lieferteil zum Herabsetzen der Geschwindigkeit des Kolbens beim Komprimieren des Kühlmittels und zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Kolbens beim Ansaugen des Kühlmittels.

Der Zusatzdrehmoment-Lieferteil ist so positioniert, dass Kompression, Expansion und Wiederherstellung desselben entlang einer Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgen.

Der Kolben verfügt über einen ersten und einen zweiten Kolben, und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil verfügt über ein zweites elastisches Element zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben, wobei seine beiden Enden mit dem ersten und dem zweiten Kolben verbunden sind, um komprimiert zu werden, wenn das Kühlmittel komprimiert wird, und rückgestellt zu werden, wenn das Kühlmittel angesaugt wird.

Die Verbindungsstange verfügt über einen mit dem Kolben verbundenen ersten Verbindungsteil sowie einen mit dem Exzenterteil an der Kurbelwelle verbundenes zweites Verbindungsteil, und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil verfügt über mindestens ein drittes elastisches Element zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungsteil der Verbindungsstange, wobei die beiden Enden mit dem ersten bzw. zweiten Verbindungsteil verbunden sind.

Die Verbindungsstange verfügt über ein mit dem Kolben verbundenes erstes Verbindungsteil und ein mit dem Exzenterteil der Kurbelwelle verbundenes zweites Verbindungsteil, und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil verfügt über ein viertes elastisches Element zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsteil, wobei die entgegengesetzten Enden mit dem ersten bzw. zweiten Verbindungsteil verbunden sind, um eine Außenumfangsfläche zu bilden, und ein fünftes elastisches Element, das in das Innere des vierten elastischen Elements eingesetzt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, veranschaulichen mindestens eine Ausführungsform derselben, und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu erläutern.
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
1 zeigt einen Schnitt eines einschlägigen Hubkolbenkompressors;
2 zeigt ein Diagramm der Konfiguration der Verbindung zwischen einem Zylinderblock, einem Kolben, einer Verbindungsstange und einer Kurbelwelle bei einem einschlägigen Kompressor auf schematische Weise;
3A 3C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt ein Diagramm zum Veranschaulichen eines anderen Beispiels der Anwendung eines ersten elastischen Elements gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5A~5C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6A~6C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
7A~7C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
8A~8C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
9A~9C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele dargestellt sind.
Zunächst verfügt der Kompressor gemäß der Erfindung über einen Zylinderblock 350, einen Kolben 340, eine Kurbelwelle 310, eine Verbindungsstange 330 sowie ein Zusatzdrehmoment-Lieferteil.
Im Zylinderblock 350 wird ein Kühlmittel komprimiert, ausgestoßen und angesaugt. Der Kolben 340 läuft innerhalb des Zylinderblocks 350 hin und her, um das Kühlmittel zu komprimieren oder anzusaugen. Die Kurbelwelle 310 dreht sich, während sie vom elektrischen Antriebsteil 20 mit einem Stator 21 und einem Rotor 2 ein Drehmoment erfährt, und sie verfügt über ein Exzenterteil 320 an ihrem Ende. Das Exzenterteil 320, das gegenüber der Achse der Kurbelwelle 310 exzentrisch ist, dreht sich exzentrisch gegenüber der Rotationsachse des Substrats 310. Ein Ende der Verbindungsstange 330 ist so mit dem Kolben 340 verbunden, dass es in den Richtungen nach links/rechts drehbar ist, und das andere Ende ist mit dem Exzenterteil 320 so verbunden, dass es in den Richtungen nach links/rechts drehbar ist. Die beiden Enden der Verbindungsstange 330 verfügen über Durchgangslöcher mit einer Verbindungsachse 341, die am Kolben 340 ausgebildet sind, wobei jeweils das Exzenterteil 320 darin eingesetzt ist. Das Zusatzdrehmornent-Lieferteil verlangsamt die Geschwindigkeit des Kolbens 340 beim Komprimieren des Kühlmittels und sie beschleunigt die Geschwindigkeit des Kolbens 340 beim Ansaugen des Kühlmittels. Montagepositionen und Konfigurationen der Zusatzdrehmoment-Lieferteile werden für jede Ausführungsform beschrieben.
Gemäß den 3A~3C schlägt eine erste Ausführungsform die Positionierung des Zusatzdrehmoment-Lieferteils in solcher Weise vor, dass die Kompression und Wiederherstellung desselben entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens 340 erfolgen.
Zu diesem Zweck verfügt das Zusatzdrehmoment über ein erstes elastisches Element 410, dessen eines Ende an einem stationären Teil innerhalb des Kompressors befestigt ist, während das andere Ende mit dem Exzenterteil 320 in Kontakt steht, um Dehnungs- oder Kontraktionsbewegungen entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens 340 beim Komprimieren des Kühlmittels auszuführen, um das Niveau des dort gespeicherten Drehmoments zu erhöhen.
D. h., dass das erste elastische Element 410 eine Blattfeder in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Exzenterteils 340 ist, so dass dieses erste elastische Element 410 für eine Rückstellkraft auf das Exzenterteil 320 in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Kolbens 340 bei der Kompression des Kühlmittels sorgt, wobei insbesondere das erste elastische Element 410 einen Zustand erreicht, in dem es maximal gedehnt ist, wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
Selbst verständlich kann, gemäß der 4, das erste elastische Element 410 eine Kompressionsfeder vom Schraubentyp in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Exzenterteils 320 sein, um auf dieses eine Rückstellkraft in der Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Kolbens 340 bei der Kompression des Kühlmittels auszuüben, so dass diese Kompressionsfeder vom Schraubentyp einen Zustand erreicht, in dem sie dann maximal komprimiert ist, wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
Der Betrieb des Kompressors der ersten Ausführungsform wird, unter Bezugnahme auf die 3A~3C, die Betriebsschritte des Kompressors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen, detailliert beschrieben.
Wenn Spannung an den Kompressor gelegt wird, um ihn zu betreiben, dreht sich der Rotor 22 gemeinsam mit der Kurbelwelle 310. Dann dreht sich der Exzenterteil 320 am Ende der Kurbelwelle 310, exzentrisch zu dieser, um die Achse der Kurbelwelle 310, um dafür zu sorgen, dass sich die Verbindungsstange 330 hin- und herbewegt.
Demgemäß läuft der Kolben 340 innerhalb des Zylinderblocks 350 hin und her, um eine Reihe von Prozessen zu wiederholen, bei denen das Kühlmittel in den Zylinderblock 350 gesaugt, komprimiert und ausgestoßen wird.
Beim obigen Prozess wird, gemäß der 3A, zum Komprimieren des eingeleiteten Kühlmittels, wenn sich der Kolben 340 von der untersten Position Stück für Stück nach oben bewegt, d. h., wenn sich das Exzenterteil 320 Stück für Stück gemeinsam mit der Drehung der Kurbelwelle 310 bewegt, das andere Ende des elastischen Elements 410, das mit der Oberseite des Exzenterteils 320 in Kontakt steht, in Bezugnahme auf ein festes Ende Stück für Stück angehoben, und es speichert ein Drehmoment.
In diesem Fall wird, obwohl sich das Exzenterteil 320 durch die Drehung der Kurbelwelle 310 dreht, die Aufwärts-Umlaufgeschwindigkeit des Exzenterteils 320, wenn es sich dem oberen Totpunkt nähert, durch das erste elastische Element 410 verlangsamt, das für eine Rückstellkraft auf die Oberfläche sorgt.
Demgemäß wird die Kompressionsrate des Kühlmittels verringert, um zu verhindern, dass Überkompressionsverluste auftreten. Dies, da die Überkompressionsverluste proportional zum Quadrat der Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens)² sind.
Gemäß der 3B ist dann, wenn der Kolben 340 durch den vorstehend genannten Prozess an den oberen Totpunkt gelangt, die Stärke des im ersten elastischen Element 410 gespeicherten Drehmoments am größten.
Wenn im obigen Zustand eine Explosion des komprimierten Kühlmittelgases auftritt, um dieses auszustoßen, und wenn der mit der Verbindungsstange 330 verbundene Kolben 340 durch die folgende Drehung der Kurbelwelle 310 und die Drehung des Exzenterteils 320, wie es in der 3C dargestellt ist, nach unten bewegt wird, wirkt das erste elastische Element 410 so, dass unter Verwendung des gespeicherten Drehmoments eine schnellere Drehung des Exzenterteils 320 erfolgt, da das erste elastische Element 410 durch die Rückstellkraft wiederhergestellt wird. Daher bewegt sich der Kolben 340 im Wiederexpansionsprozess schneller, um das Kühlmittel gleichmäßiger anzusaugen.
Die 5A~5C zeigen schematisch Diagramme zum Veranschaulichen der Betriebsschritte einer Konstruktion gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
D. h., dass es die zweite Ausführungsform der Erfindung vorschlägt, ein zusätzliches Zusatzdrehmoment-Lieferteil in den Kolben 340 einzusetzen. Zu diesem Zweck verfügt der Kolben 340 über einen ersten Kolben 341 und einen zweiten Kolben 342, und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil ist zwischen den Kolben 341 und 342 vorhanden, wobei seine beiden Enden mit diesen verbunden sind.
Das Zusatzdrehmoment-Lieferteil verfügt über ein zweites elastisches Element 420, das komprimiert wird, wenn das Kühlmittel komprimiert wird, und das wiederhergestellt wird, wenn das Kühlmittel angesaugt wird. Das Zusatzdrehmoment-Lieferteil 420 ist entweder eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder.
Insbesondere schlägt es, wie dargestellt, die zweite Ausführungsform vor, dass das zweite elastische Element 420 eine kegelförmige Schraubenfeder mit einem Durchmesser ist, der größer wird, wenn man sich an die Seite annähert, die mit der Verbindungsstange 330 verbunden ist.
Selbstverständlich kann der Kolben 340 nicht nur über zwei Kolbenteile 341 und 342 verfügen, sondern auch über mehrere Kolbenteile, mehr als drei, wenn ein zweites elastisches Element 420 zwischen jedem von benachbarten Kolbenteilen vorhanden ist.
Die Verbindungsstange 330 ist mit dem zweiten Kolben 342 verbunden, der im untersten Teil der Zeichnung positioniert ist, wenn diese von oben her betrachtet wird, und der erste Kolben 341 bewegt sich gemeinsam mit dem zweiten elastischen Element 420.
Das zweite elastische Element 420 ist durch ein Befestigungselement 421, wie einen Bolzen, eine Schraube, eine Verschweißung oder einen Niet oder Haken (nicht dargestellt) an entgegengesetzten Flächen der Kolben 341 und 342, mit denen Enden des zweiten elastischen Elements 420 verhakt sind, an den Kolben 341 und 342 befestigt.
Nun wird der Betrieb des Kompressors gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5A und 5C detaillierter beschrieben.
Der Betrieb des Kompressors der ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 3A~3C detaillierter beschrieben, die Betriebsschritte des Kompressors der ersten Ausführungsform veranschaulichen.
Wenn Spannung an den Kompressor gelegt wird, um ihn zu betreiben, dreht sich der Rotor 22 gemeinsam mit der Kurbelwelle 310. Dann läuft das Exzenterteil 320 am Ende der Kurbelwelle 310, exzentrisch zu dieser, um die Achse der Kurbelwelle 310, um dafür zu sorgen, dass sich die Verbindungsstange 330 hin- und herbewegt.
Demgemäß läuft der Kolben 340 im Inneren des Zylinderblocks 350 hin und her, um eine Reihe von Prozessen zu wiederholen, bei denen das Kühlmittel in den Zylinderblock 350 gesaugt, komprimiert und ausgestoßen wird.
Wenn sich beim obigen Prozess, gemäß der 5A, der Kolben 340 ausgehend von der untersten Position Stück für Stück nach oben bewegt, um das eingeleitete Kühlmittel zu komprimieren, wird das zweite elastische Element 420 zwischen den Kolben 341 und 342 Stück für Stück zusammengedrückt, und es speichert eine Drehmomentmenge.
In diesem Fall wird, obwohl das Exzenterteil 320 aufgrund der Drehung der Kurbelwelle 310 umläuft, die Aufwärts-Umlaufgeschwindigkeit desselben, wenn es sich dem oberen Totpunkt nähert, durch das zweite elastische Element 420, das eine Rückstellkraft auf die Oberseite ausübt, verlangsamt.
Bis das zweite elastische Element 420 vollständig komprimiert ist, wenn die auf den ersten Kolben übertragene Kraft vollständig auf den zweiten Kolben 342 übertragen wird, ist die Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Kolbens 341 langsamer als diejenige des zweiten Kolbens 342. Demgemäß nimmt die Kompressionsrate für das Kühlmittel ab, um es zu verhindern, dass Überkompressionsverluste auftreten.
Gemäß der 5B ist dann, wenn der Kolben 340 beim vorstehenden Prozess an den oberen Totpunkt gelangt, die Stärke des im zweiten elastische Element 420 gespeicherten Drehmoments am größten.
Wenn im obigen Zustand eine Explosion des komprimierten Kühlmittelsgases erfolgt, um es auszustoßen, und wenn sich der mit der Verbindungsstange 330 verbundene Kolben 340 durch die folgende Drehung der Kurbelwelle 310 und den Umlauf des Exzenterteils 320, wie es in der 5C dargestellt ist, nach unten bewegt, wirkt das zweite elastische Element 420 in solcher Weise, dass unter Verwendung des gespeicherten Drehmoments ein schnellerer Umlauf des Exzenterteils 320 erfolgt, da das zweite elastische Element 420 durch die Rückstellkraft wiederhergestellt wird. Daher bewegt sich der Kolben 340 beim Wiederexpansionsprozess schneller nach unten, um das Kühlmittel gleichmäßiger anzusaugen.
Gemäß den 6A~6C schlägt es eine dritte Ausführungsform vor, das Zusatzdrehmoment-Lieferteil an der Verbindungsstange 330 anzubringen.
Zu diesem Zweck ist die Verbindungsstange 330 in einen ersten Verbindungsteil 331 und einen zweiten Verbindungsteil 332 unterteilt, und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil ist zwischen dem ersten Verbindungsteil 331 und dem zweiten Verbindungsteil 332 vorhanden. Der erste Verbindungsteil 331 ist mit dem Kolbenteil 340 verbunden, und der zweite Verbindungsteil 332 ist mit dem Exzenterteil 330 verbunden.
Darüber hinaus verfügt das Zusatzdrehmoment-Lieferteil über mindestens ein drittes elastisches Element 430, dessen entgegengesetzte Enden mit entgegengesetzten Flächen des ersten Verbindungsteils 331 und des zweiten Verbindungsteils 332 verbunden sind. Das dritte elastische Element 340 ist eine Blattfeder, und es ist durch mindestens einen Verbindungstyp, der aus einem Bolzen, einer Schraube, einem Niet und einer Verschweißung ausgewählt ist, mit den Verbindungsteilen 331 und 332 verbunden.
D. h., dass, gemäß der 6A, bei der dritten Ausführungsform der Erfindung, da die Verbindungsstange 330 am dritten elastischen Element 430 gebogen ist, um die Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 340 zu verringern, die durch Überkompression hervorgerufenen Verluste verhindert werden können. D. h., dass die Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 340 entsprechend dem Ausmaß der Biegung des dritten elastischen Elements 430 verringert wird.
Dann existiert, gemäß der 6B, am oberen Totpunkt des Kolbens keine Biegung des dritten elastischen Elements 430, wenn dieses wieder vollständig hergestellt ist.
Dann wird, gemäß der 6C, ähnlich wie bei der Kompression, das dritte elastische Element 430 bei der Wiederexpansion in gewissem Ausmaß gebogen, um den Kolben 340 an seiner Stellung in der Nähe des oberen Totpunkts zu halten, bis der Exzenterteil 320 um mehr als einen bestimmten Winkel umgelaufen ist, wenn das dritte elastische Element 430 wiederhergestellt ist, um dafür zu sorgen, dass der Kolben 340 schneller als zuvor nach unten läuft, was ein einfaches Ansaugen des Kühlmittels ermöglicht.
Die Aufwärts- und die Abwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 340 bei der Kompression und der Wiederexpansion des Kühlmittels können unter Verwendung der Federkonstanten des dritten elastischen Elements 430 eingestellt werden.
Darüber hinaus sorgt die Verringerung der lateralen Kraftkomponente (X-Achse), die die Verbindungsstange 330 bei der Kompression auf den Kolben 340 ausübt, für einen Vorteil dahingehend, dass die Reibungskraft zwischen einer Außenfläche des Kolbens 340 und einer Innenfläche des Zylinderblocks 350 verringert ist.
Die 7A~7C zeigen Diagramme, die jeweils ein System gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
D. h., dass es die vierte Ausführungsform der Erfindung vorschlägt, dass das dritte elastische Element des Zusatzdrehmoment-Lieferteils bei der dritten Ausführungsform eine Schraubenfeder 431 ist. Die Schraubenfeder 431 kann zylindrisch, mit demselben Durchmesser über die gesamte Feder, sein, oder sie kann kegelförmig mit einem Durchmesser sein, der nach unten hin immer größer wird.
Wenn das dritte elastische Element eine Schraubenfeder 431 ist, wird diese dadurch mit den Verbindungsteilen 331 und 332 verbunden, dass an den Außenumfängen in ihrer Längsrichtung jeweils Vorsprünge 331a und 332a ausgebildet werden, und die beiden Enden der Schraubenfeder 331 durch diese festgehalten werden. Die obige Verbindungskonstruktion ermöglicht es, ein Wegbrechen der Schraubenfeder 431 folgend auf eine Verbiegung derselben zu verhindern.
Insbesondere kann der Vorsprung 331a oder 332a über ein Gewinde, oder über mindestens zwei Vorsprünge, verfügen. Die mindestens zwei Vorsprünge können nach außen geneigt sein, wenn die Vorsprünge 331a und 332a von den Verbindungsteilen zu einer Außenseite hin verlaufen, so dass das Einsetzen der Schraubenfeder 431 zwischen die Vorsprünge einfach ist, während ein Herausnehmen von dort verhindert ist.
Selbstverständlich kann die Verbindung zwischen den Verbindungsteilen 331 und 332 der Verbindungsstange 330 und der Schraubenfeder durch Bolzen, Schrauben, Niete, Verschweißungen und dergleichen erfolgen.
Demgemäß wird, gemäß der 7A, da ein Teil der Schraubenfeder 431 beim Komprimieren des Kühlmittels gebogen wird, die Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 340 vergleichsweise abgesenkt, um durch Überkompression hervorgerufene Verluste zu verhindern, und es tritt, wie es in der 7B dargestellt ist, im oberen Totpunkt kein Verbiegen der Schraubenfeder 431 auf.
Danach ist, gemäß der 7C, da die Schraubenfeder 431 bei der Wiederexpansion wiederhergestellt wird, so dass sie den Kolben 340 mit höherer Geschwindigkeit nach unten bewegt, das Ansaugen des Kühlmittels einfach.
Indessen zeigen die 8A~8C Diagramme, die jeweils ein System einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Die fünfte Ausführungsform der Erfindung schlägt es vor, dass das Zusatzdrehmoment-Lieferteil bei der dritten Ausführungsform der Erfindung ein Stab oder eine Platte aus einem flexiblen Material ist, das kein Metall ist.
Das Zusatzdrehmoment-Lieferteil 440 aus flexiblem Material und die Verbindungsteile 331 und 332 können durch mindestens einen von Verbindungstypen verbunden sein, die für Verbindung mit dem Befestigungselement 431 ausgewählt sind, wie ein Bolzen, eine Schraube, ein Niet oder eine Verschweißung.
Gemäß der 8A wird, wie beim System der dritten Ausführungsform der Erfindung, beim System der fünften Ausführungsform der Erfindung, die Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 340 verringert, wenn das flexible Zusatzdrehmoment-Lieferteil 440 bei der Kompression des Kühlmittels gebogen wird, um durch Überkompression verursachte Verluste zu verringern.
Darauf folgend kann, gemäß der 8B, da das flexible Zusatzdrehmoment-Lieferteil 440 im oberen Totpunkt gestreckt wird, und wie es in der 8C dargestellt ist, das flexible Zusatzdrehmoment-Lieferteil 440 so gebogen wird, dass sich der Kolben 340 bei der Wiederexpansion mit hoher Geschwindigkeit bewegt, das Ansaugen des Kühlmittels leicht erfolgen.
Indessen veranschaulichen die 9A~9C Diagramme, die jeweils ein System einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Die sechste Ausführungsform der Erfindung schlägt es vor, dass das an der Verbindungsstange 330 vorhandene Zusatzdrehmoment-Lieferteil über ein viertes elastisches Element 450 und ein fünftes elastisches Element 460 verfügt. Wie bei der dritten Ausführungsform ist die Verbindungsstange 330 in einen ersten Verbindungsteil 331 und einen zweiten Verbindungsteil 332 unterteilt.
Das vierte elastische Element 450 bildet in einem Zustand, in dem seine entgegengesetzten Enden mit dem ersten Verbindungsteil 331 bzw. dem zweiten Verbindungsteil 332 verbunden sind und das fünfte elastische Element 460 in das Innere dieses vierten elastischen Elements 450 eingesetzt ist, eine Außenumfangsfläche.
Es existieren ein erster Halter 331b und ein zweiter Halter 332b an entgegengesetzten Seiten des ersten Verbindungsteils 331 und des zweiten Verbindungsteils 332, mit jeweils einem Innenraum, der größer als ein Einlass ist, wobei das fünfte elastische Element 460 über entgegengesetzte große Enden 461 verfügt, die im ersten und zweiten Halter 331b und 332b festgehalten werden.
Der Innenraum des Halters 331b oder 332b ist um einen bestimmten Zwischenraumswert größer als der Durchmesser des großen Endes 461. Der bestimmte Zwischenraumswert beschränkt die Länge eines Biegemoments, zu dem es durch das Verbiegen des vierten elastischen Elements 450 bei der Kompression des Kühlmittels kommt, und es wird die Variation der verformten Länge beim Wegziehen des vierten elastischen Elements 450 bei der Wiederexpansion und dem Ansaugen des Kühlmittels begrenzt.
Bei der obigen Konstruktion ist das vierte elastische Element 450 eine Schraubenfeder, und das fünfte elastische Element 460 ist ein flexibler Stab oder eine Blattfeder aus Metall oder eine Schraubenfeder. Wenn das vierte elastische Element 450 eine Schraubenfeder ist, verfügen der erste und der zweite Halter 331b und 332b an ihren Enden über Befestigungsstufen 331c und 332c.
Selbstverständlich kann zwar, wie bei der vierten Ausführungsform, ein Gewinde oder mehrere Vorsprünge an einem Ende der Halter 331b und 332b für stabile Befestigung der Schraubenfeder vorhanden sein, oder es kann ein Bolzen, eine Schraube, ein Niet oder eine Verschweißung für eine stabile Befestigung verwendet werden, da das fünfte elastische Element 460 bei der sechsten Ausführungsform immer einen Abstand zwischen den Verbindungsteilen 331 und 332 aufrecht erhält, jedoch kann ein einfaches Einsetzen des vierten elastischen Elements 450 in die Befestigungsstufen 331c und 332c ein Wegbrechen desselben vermeiden.
Daher verbiegen sich, gemäß der 9A, wenn eine Kraft, die bei der Kühlmittelkompression den Kolben 340 nach oben drückt, auf das vierte elastische Element 450 einwirkt, dieses und auch das fünfte elastische Element 460, und in Zusammenhang damit wird die Aufwärts-Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbenteils 340 entsprechend einer Zeitperiode (Zeitperiode, in der das vierte und das fünfte elastische Element 450 und 460 gebogen werden) verzögert, um durch Überkompression verursachte Verluste zu verhindern.
Darüber hinaus wird, wie es durch die 9B veranschaulicht ist, das Ansaugen des Kühlmittels sehr einfach, da die Verbindungsstange 330 im oberen Totpunkt nicht gebogen ist, und da sich, wie es in der 9C dargestellt ist, das vierte, 450, und das fünfte elastische Element, 460, bei der Wiederexpansion Stück für Stück verbiegen, um für eine Kraft zu sorgen, die dafür sorgt, dass der Kolben 340 mit hoher Geschwindigkeit nach unten läuft.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang derselben abzuweichen. So soll die Erfindung diejenigen Modifizierungen und Variationen ihrer selbst abdecken, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und der Äquivalente fallen.
Industrielle Anwendbarkeit
Beim erfindungsgemäßen Kompressor ist die Kompressionsrate eines Kühlmittels bei einem Kühlmittel-Kompressionsprozess durch ein Zusatzdrehmoment-Lieferteil verringert. Demgemäß können Überkompressionsverluste des Kühlmittels maximal verringert werden. Darüber hinaus sorgt das Zusatzdrehmoment-Lieferteil für eine Zeitverzögerung am oberen Totpunkt, was eine Drehmomentverringerung des elektrischen Antriebsteils ermöglicht.
Darüber hinaus ermöglicht es das Zusatzdrehmoment-Lieferteil, dass sich der Kolben bei der Wiederexpansion mit höherer Geschwindigkeit nach unten bewegt, um das Ansaugen des Kühlmittels zu vereinfachen.
Das Zusatzdrehmoment-Lieferteil gemäß einer der bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 3 der Erfindung verringert eine Kraftkomponente in der Richtung der X-Achse, wie sie bei der Kompression des Kühlmittels auf eine Seite des Kolbens wirkt, um die Reibungskraft des Kolbens zu verringern, wodurch eine Abnutzung des Kolbens oder der Innenfläche des Zylinderblocks verringert wird.
Zusammenfassung:
Es handelt sich um einen Kompressor mit einem Zusatzdrehmoment-Lieferteil zum Verringern der Geschwindigkeit eines Kolbens (340) beim Komprimieren eines Kühlmittels und zum Erhöhen der Geschwindigkeit desselben beim Ansaugen des Kühlmittels, um dadurch die Kompressionsrate des Kühlmittels bei der Kompression relativ zu verringern und die Wiederexpansionsrate zu erhöhen, um den Saugwirkungsgrad zu maximieren.

Claims

Kompressor mit: einem Zylinderblock zum Komprimieren, Ausstoßen und Ansaugen eines Kühlmittels; einem Kolben für eine Hin-Her-Bewegung im Inneren des Zylinderblocks; einer Kurbelwelle, die für ihre Drehung ein Drehmoment von einem elektrischen Antriebsteil erfährt und die an einem Ende über ein Exzenterteil verfügt; einer Verbindungsstange, deren eines Ende mit dem Kolben verbunden ist und deren anderes Ende mit dem Exzenterteil an der Kurbelwelle verbunden ist, um die Drehbewegung der Kurbelwelle in eine Linearbewegung zum Bewegen des Kolbens umzusetzen; und einem Zusatzdrehmoment-Lieferteil zum Herabsetzen der Geschwindigkeit des Kolbens beim Komprimieren des Kühlmittels und zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Kolbens beim Ansaugen des Kühlmittels.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem das Zusatzdrehmoment-Lieferteil so positioniert ist, dass seine Kompression, Dehnung und Wiederherstellung entlang einer Bewegungsrichtung des Kolbens erfolgen.
Kompressor nach Anspruch 2, bei dem das Zusatzdrehmoment-Lieferteil über ein erstes elastisches Element, dessen eines Ende an einem stationären Teil befestigt ist und dessen anderes Ende mit dem Exzenterteil in Kontakt steht, um eine Dehnung oder Kontraktion entlang einer Bewegungsrichtung des Kolbens beim Komprimieren des Kühlmittels zu erfahren, um die Stärke des in ihm gespeicherten Drehmoments zu erhöhen, verfügt.
Kompressor nach Anspruch 3, bei dem das erste elastische Element über eine Blattfeder verfügt, um auf das Exzenterteil eine Rückstellkraft in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Kolbens beim Komprimieren des Kühlmittels auszuüben.
Kompressor nach Anspruch 3, bei dem das erste elastische Element über eine Kompressionsfeder verfügt, um auf das Exzenterteil eine Rückstellkraft in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Kolbens beim Komprimieren des Kühlmittels auszuüben.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem der Kolben einen ersten Kolben und einen zweiten Kolben aufweist und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil ein zweites elastisches Element zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben aufweist, dessen beide Enden mit dem ersten und zweiten Kolben verbunden sind, um zusammengedrückt zu werden, wenn das Kühlmittel komprimiert wird, und um wiederhergestellt zu werden, wenn Kühlmittel angesaugt wird.
Kompressor nach Anspruch 6, bei dem das zweite elastische Element über eine Schraubenfeder und/oder eine Blattfeder verfügt.
Kompressor nach Anspruch 7, bei dem die Schraubenfeder kegelförmig ist, wobei ihr Durchmesser zur Seite hin, an der die Verbindungsstange angeschlossen ist, größer wird.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem der Kolben über mindestens mehr als drei Teile verfügt und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil zwischen benachbarten Kolbenteilen vorhanden ist.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsstange über einen mit dem Kolben verbundenen ersten Verbindungsteil und einen mit dem Exzenterteil an der Kurbelwelle verbundenen zweiten Verbindungsteil verfügt, und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil über mindestens ein drittes elastisches Element zwischen dem ersten Verbindungsteil und dem zweiten Verbindungsteil der Verbindungsstange verfügt, dessen beide Enden mit dem ersten Verbindungsteil bzw. dem zweiten Verbindungsteil verbunden sind.
Kompressor nach Anspruch 10, bei dem das dritte elastische Element eine Blattfeder aufweist.
Kompressor nach Anspruch 10, bei dem das dritte elastische Element eine Schraubenfeder aufweist.
Kompressor nach Anspruch 12, bei dem die Schraubenfeder dadurch mit den Verbindungsteilen der Verbindungsstange verbunden ist, dass an Außenseiten der Verbindungsteile entlang deren jeweiliger Längsrichtung ein Vorsprung ausgebildet ist und entgegengesetzte Enden der Schraubenfeder durch die Vorsprünge festgehalten werden.
Kompressor nach Anspruch 13, bei dem der Vorsprung ein Gewinde aufweist.
Kompressor nach Anspruch 13, bei dem die Vorsprünge mindestens zwei Vorsprünge sind, von denen jeder von der mit der Feder verbundenen Seite zur Außenseite hin nach außen geneigt ist.
Kompressor nach Anspruch 10, bei dem das dritte elastische Element ein flexibler Stab oder eine flexible Platte ist.
Kompressor nach Anspruch 10, bei dem die Verbindungsteile der Verbindungsstange durch mindestens einen Verbindungstyp, der aus Bolzen, Nieten und Verschweißungen ausgewählt ist, mit dem dritten elastischen Element verbunden sind.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsstange einen mit dem Kolben verbundenen ersten Verbindungsteil und einen mit dem Exzenterteil an der Kurbelwelle verbundenen zweiten Verbindungsteil aufweist; und das Zusatzdrehmoment-Lieferteil ein viertes elastisches Element zwischen dem ersten Verbindungsteil und dem zweiten Verbindungsteil, das über entgegengesetzte Enden verfügt, die mit dem ersten Verbindungsteil bzw. dem zweiten Verbindungsteil verbunden sind, um eine Außenumfangsfläche zu bilden, und ein fünftes elastisches Element aufweist, das in das Innere des vierten elastischen Elements eingesetzt ist.
Kompressor nach Anspruch 18, bei dem das erste Verbindungsteil und das zweite Verbindungsteil an entgegengesetzten Flächen über einen ersten Halter bzw. einen zweiten Halter verfügen; und das fünfte elastische Element an entgegengesetzten Enden über große Enden verfügt, um ein Wegbrechen dieses fünften elastischen Elements zu verhindern, wenn die großen Enden jeweils in den Haltern festgehalten sind.
Kompressor nach Anspruch 19, bei dem der erste Halter und der zweite Halter über Räume verfügen, die größer als die großen Enden ausgebildet sind, um diese jeweils zu halten.
Kompressor nach Anspruch 19, bei dem der erste Halter und der zweite Halter über Befestigungsstufen zum jeweiligen Befestigen des vierten elastischen Elements verfügen.
Kompressor nach Anspruch 18, bei dem das vierte elastische Element eine Schraubenfeder ist.
Kompressor nach Anspruch 18, bei dem die Schraubenfeder dadurch mit den Verbindungsteilen der Verbindungsstange verbunden ist, dass an Außenseiten der Verbindungsteile entlang deren jeweiliger Längsrichtung ein Vorsprung ausgebildet ist und entgegengesetzte Enden der Schraubenfeder durch die Vorsprünge festgehalten werden.
Kompressor nach Anspruch 19, bei dem das erste elastische Element über einen flexiblen Stab und/oder eine flexible Platte verfügt.
Kompressor nach Anspruch 19, bei dem das fünfte elastische Element über eine Blattfeder und/oder eine Schraubenfeder verfügt.
Kompressor nach Anspruch 19, bei dem die Verbindungsteile der Verbindungsstange durch mindestens einen Verbindungstyp, der aus Bolzen, Nieten und Verschweißungen ausgewählt ist, mit dem fünften elastischen Element verbunden ist.