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Zweistufiger, elektromagnetisch angetriebener Schwingverdichter, insbesondere
für Kälteapparate Die Erfindung betrifft einen zweistufigen, elektromagnetisch angetriebenen
Schwingverdichter, insbesondere für Kälteapparate, mit mindestens zwei in einem
dichten Gehäuse angeordneten Zylindern verschiedenen Innendurchmessers, in denen
mit entsprechenden Durchmessern versehene und miteinander verbundene Kolben gleichzeitig
hin- und herbewegbar sind.
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Um bei zweistufigen, elektromagnetisch angetriebenen Schwingverdichtern
die Zahl der bewegten Teile sowie das durch deren Bewegung hervorgerufene störende
Geräusch zu verringern und eine geeignete Füllung der Verdichtungsräume zu gewährleisten,
hat man Kolben und Ventile aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere aus künstlichem
Gummi verwendet. Die so ausgebildeten Kolben und Ventile haben sich in der Praxis
zwar bewährt, jedoch dazu gezwungen, die Verdichter mit Kühlvorrichtungen zu versehen,
um zu verhindern, daß die Temperatur der Kolben und der Ventile einen Wert übersteigt,
oberhalb welchem die elastischen Dichtungsbeläge zerstört werden. Aus diesem Grunde
darf die Temperatur in den Verdichterkammern 80@ C nicht überschreiten.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Verdichter größter Kühlleistung
zu schaffen, bei welchem die Verwendung von bisher üblichen Kühlvorrichtungen für
die Kolben nicht erforderlich ist und welcher trotz seiner zwei Verdichtungsstufen
eine einfache Bauart von leichter Herstellungsweise besitzt. Zur Erreichung dieses
Zieles ist es erforderlich, daß das im flüssigen Zustand befindliche Kühlmittel
zwischen den beiden Verdichtungsstufen besonders stark abgekühlt werden kann. Dies
wird durch eine Zwischenverdichtungskammer erreicht.
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Zwar ist bereits ein zweistufiger Schwingverdichter mit zwei in einem
Gehäuse angeordneten Zylindern verschiedenen Innendurchmessers bekanntgeworden,
bei welchem zwischen den beiden Verdichtungsstufen ein Zwischenraum vorgesehen ist.
Dieser Raum ist jedoch derart klein, daß er in dem Gehäuse keine ausreichende Abkühlung
gewährleisten kann.
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Gemäß der Erfindung wird daher die Zwischenverdichtungskammer durch
das das Verdichteraggregat enthaltende Gehäuse gebildet, und die Kolben sind auf
an sich bekannte Weise mit elastischen, einander entgegengesetzt gerichteten, kegelstumpfförmigen
Dichtungsbelägen versehen, so daß sie gleichzeitig Saugventile und Druckorgane bilden.
Hierdurch wird eine Zwischenverdichtungskammer mit sehr großem Rauminhalt erhalten,
die ohne die Verwendung bisher üblicher Wärmeaustauscher, wie z. B. Kühlschlangen
oder -rippen oder einen besonderen Kühll:reislauf eine wirksame Abkühlung g2-;vährleistet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
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Fig. 1 ist ein teilweiser Grundriß des Verdichters Fig.2 ist ein Schnitt
längs der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch eine
andere Ausführungsform des Verdichters.
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Der in Fig. 1 dargestellte Verdichter ist in ein dichtes glockenförmiges
Gehäuse 1 eingeschlossen, welches einerseits mit dem Niederdruckrücklauf des Kühlmittels
und andererseits mit dem den Verdampfer des Kälteapparates speisenden Hochdruckkreis
in Verbindung steht. Die elektromagnetische Vorrichtung 2 betätigt eine Scheibe
3, welche eine Schwingbewegung ausführt. Das untere Ende 3a der Scheibe. 3 weist
zwei Löcher 4, 5 auf, in welche die'. Halter 6, 7 der Stangen 8 und 9 der Kolben
10 und 11 des zweistufigen Verdichters eingesetzt sind. Diese jeweils einen nachgiebigen
Dichtungsbelag tragenden Kolben sind in Zylindern 12 und 13 bewegbar, welche in
einem Block 14 ausgebildet sind. Dieser Block ist an einem Ansatz 15 befestigt,
der mit einer durch Säulen 17 und 18 gehaltenen Platte 16 fest verbunden ist. In
dem Ansatz 15 sind zwei Kammern 19 und 20 ausgebildet, welche mit den Zylindern
12 und 13 über die Ventile 21 und 22 in Verbindung stehen. Zwischen dem Block 14
und dem Ansatz 15 ist ferner eine weitere Platte 23 eingefügt, welche die Schäfte
der Ventile 21 und 22 trägt.
Das unter Niederdruck stehende Kühlmittel
dringt durch die Leitung 24 in die Niederdruckkammer 19
ein und wird
aus dieser in den Zylinder 12 eingesaugt, wenn sich der Kolben 10 in Richturig des
Pfeils F1 bewegt, da der durch diese Bewegung des Kolbens in dem Zylinder
12 hervorgerufene Unterdruck ein Verformen des Ventils 21 ermöglicht. Bei
der unter Einwirkung der fortwährend hin- und hergehenden Scheibe 3 erfolgenden
Rückbewegung des Kolbens 10 in der dem Pfeil F1 (Fig. 2) entgegengesetzten Richtung
verdichtet der Kolben das Kühlmittel, welches sodann aus dem Zylinder 12 in das
Gehäuse 1 durch Verformung der an dem Kolben 1.0 befestigten kegelstumpfförmigen
Schale austritt.
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Bei der Bewegung des Kolbens 11 in Richtung des Pfeils F1 (Fig. 2)
verformt sich der an diesem befestigte nachgiebige Dichtungsbelag, und das unter
einem mittleren Druck stehende Kühlmittel tritt in den Zylinder 13 ein. Bei der
Rückkehr des Kolbens 11 in der dem Pfeil F1 entgegengesetzten Richtung wird das
in dem Zylinder befindliche Kühlmittel verdichtet, um dann unter Verformung des
von dem Ventil 22 getragenen Dichtungsbelages in die Hochdruckkammer 20 einzudringen,
aus welcher es durch die Leitung 25 zu einem Hochdruckkältemittelbehälter strömt,
welcher den Kälteapparat speist.
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Man erhält so durch die doppelstufige Verdichtung einen kleineren
Verdichtungsgrad in jedem Zylinder, wodurch infolge der Kühlung des unter dem mittleren
Druck stehenden Gases ein besserer Wirkungsgrad der Gesamtanordnung, ein besserer
Füllkoeffizient, geringere Beanspruchungen in den Dichtungsbelägen und eine Verringerung
der Temperatur in den Zylindern gewährleistet werden. Die Abnutzung wird verkleinert,
und das besser symmetrische Arbeiten der Anordnung ist ausgeglichener als bei einem
einzigen Zylinder.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung
liegt die elektromagnetische Antriebsvorrichtung 2 zentrisch zu den Zylindern 12
und 13, die einander an den beiden Enden des glockenförmigen Gehäuses 1 gegenüberliegen.
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Wenn die die Kolben 10 und 11 tragende Verbindungsstange 26 sich in
Richtung des Pfeiles F, (Fig. 3) bewegt, erzeugt der Kolben 10 im Zylinder 12 einen
Unterdruck, und das unter \; iederdruclz stehende, durch die Leitung 24 ankommende
Kühlmittel tritt unter Verformung des Ventils 21 in diesen Zylinder ein. Bei der
Bewegung der Stange 26 in der dem Pfeil F, (Fig. 3) entgegengesetzten Richtung
wird das Kühlmittel verdichtet. Das es nicht in die Leitung 24 zurückströmen kann,
da das Ventil 21 geschlossen ist, verformt es sodann den von dem Kolben 10 getragenen
Dichtungsbelag und tritt in das Creiläu@e 1 aus. Gleichzeitig mit der Bewegung des
Kolbens 10 in der dem Pfeil F., entgegengesetzten Richtung erzeugt der Kolben 11
im Zylinder 13 einen Unterdruck, so daß das unter einem mittleren Druck stehende,
im Gehäuse 1 enthaltene Kühlmittel unter Verformung des von dem Kolben 11 getragenen
Dichtungsbelags in diesen Zylinder eintreten kann. Wenn sich die Stange 26 von neuem
in der Richtung des Pfeils F, (Fig. 3) bewegt, wird das unter einem mittleren Druck
stehende Kühlmittel wiederum verdichtet. Da es nicht hinter den Kolben 11 gelangen
kann, verformt es den von dem Ventil 22 getragenen nachgiebigen Dichtungsbelag und
tritt durch die Leitung 25 aus.
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Bei dieser Ausführungsform haben die einander gegenüberliegenden Kolben
gleichen Hub und einen verschiedenen Querschnitt. In gewissen Fällen können jedoch
die Hubstrecken der beiden Kolben auch verschieden voneinander sein, wobei dann
der Querschnitt der Kolben den Hubstrecken entsprechend gewählt wird.
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Bei den beiden geschilderten Ausführungsformen wird der Antrieb durch
einen hin- und hergehenden elektromagnetischen Teil vorgenommen. Man kann jedoch
auch ein sich drehendes Antriebselement mit Umformung der Drehbewegung in eine hin-
und hergehende Bewegung benutzen.
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Die Vorrichtung gestattet die Herstellung von hermetischen Aggregaten,
deren glockenförmiges Gehäuse das Kühlmittel mit einem mittleren Druck enthält.
Da dieses Gehäuse eine bedeutende Berührungsfläche mit der sie umgebenden Luft hat,
erhält man ohne weitere Hilfsmittel eine erhebliche Kühlung des Gases zwischen den
beiden Verdichtungsstufen. Diese Kühlung ist von besonderer Bedeutung, da sie den
Übergang des Kühlmittels von dem gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand erleichtert.