DE1054649B

DE1054649B - Electromagnetic vibrating compressor with means to limit the stroke

Info

Publication number: DE1054649B
Application number: DEL24555A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Laib
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-04-09
Filing date: 1956-04-09
Publication date: 1959-04-09

Description

Elektromagnetisdier Schwingkompressor mit NUtteln zur Begrenzung des Hubes Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schwingkompressor, wie er insbesondere für Kälteanlagen benutzt wird, mit Mitteln zur Begrenzung des Hubes, vorzugsweise in der Kompressionsendlage.Electromagnetic vibrating compressor with shackles to limit the Hubes The invention relates to an electromagnetic swing compressor like him is used in particular for refrigeration systems, with means to limit the stroke, preferably in the final compression position.

Bei elektromagnetischen Kompressoren wird der Kompressorkolben durch dieBewegung eines Schwingankers in einem wechselnden Magnetfeld hin und her bewegt, wobei entweder beide Bewegungen durch die elektromaanetischen Kräfte erzeugt werden oder auch "J el nur eine, während die andere Bewegung durch eine Federkraft bewirkt wird. Da der Hub bei allen diesen Systemen in der Regel stark belastungsabhängig ist, ist seine Begrenzung und damit auch die Erzielung eines möglichst kleinen schädlichen Rai.iiiies mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.In electromagnetic compressors, the compressor piston is through the movement of a vibrating armature moves back and forth in an alternating magnetic field, where either both movements are generated by the electromaanetic forces or "J el only one, while the other causes movement by a spring force will. Since the hub in all of these systems is usually heavily load-dependent is, its limitation and thus also the achievement of the least possible harmful Rai.iiiies associated with considerable difficulties.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten sind bereits verschiedene Anordnungen bekanntgeworden, die eine mechanische Hubbegrenzung vorsehen. Der Einbau von den Hub begrenzenden Anschlägen ist fertigungsgemäß nur schwer durchführbar und in Kälteanlagen geräuscbmäßig meist nicht tragbar. Es wurden besondere kraftübertragende Teile zwischen dein Anker und den zu bewegenden Teilen eines Kompressors vorgeschlagen, wie Gelenkwellen, die den Hub des Kompressorkolbens begrenzen. Auch eine Hubbegrenzung durch Verbindung des Ankers mit dem feststellenden Teil des Antriebes über ein nicht der Kraftübertragung dienendes Gelenk ist bereits bekannt. Solche Anordnungen sind meist recht kompliziert, sie stellen eine unerwünschte Vermehrung der beweglichen Teile dar und bewirken schlag- und ruckartige Beaiispruchungen der kraftübertragenden Teile, die sich ungünstig auf die Festigkeit der Anlage auswirken und lästige Geräusche erzeugen.Various arrangements have already been made to overcome these difficulties became known that provide a mechanical stroke limiter. The installation of the Stroke limiting stops is difficult to carry out according to production and in refrigeration systems Noise usually not acceptable. There were special power transmission parts between suggested your armature and the moving parts of a compressor, such as cardan shafts, which limit the stroke of the compressor piston. Also a stroke limitation through connection of the armature with the locking part of the drive via a non-power transmission serving joint is already known. Such arrangements are usually quite complicated, they represent and cause an undesirable increase in the number of moving parts sudden and jerky loads on the force-transmitting parts, which are unfavorable affect the rigidity of the system and generate annoying noises.

Es ist auch bereits bekannt, die Amplitude des Schwingankers bei geringem Gegendruck durch Schwächung des elektromagnetischen Antriebssysteins zu verkleinern, um so ein Anschlagen des Schwingkolbens gegen die Ventile bzw. den Zylinderdeckel zu vermeiden. Dies wird durch eine zusätzliche Kammer erreicht, welche mit der Druckleitung verbunden und durch eine Membran verschlossen ist. Diese Membran trägt einen 1,Z-ontalithebel, welcher als Gleitkontakt je nach dem Druck in der Druckleitting eine größere oder kleinere Anzahl von Windungen eines Widerstandes dem Antriebssystem vorschaltet. Die Funktion dieser Membran kann auch von einem in der Druckkammer geführten Kolben übernommen werden.It is also already known to reduce the amplitude of the oscillating armature at low counterpressure by weakening the electromagnetic drive system in order to prevent the oscillating piston from hitting the valves or the cylinder cover. This is achieved by an additional chamber which is connected to the pressure line and closed by a membrane. This membrane carries a 1, Z-ontalit lever, which as a sliding contact, depending on the pressure in the pressure pipe, connects a larger or smaller number of turns of a resistor upstream of the drive system. The function of this membrane can also be taken over by a piston guided in the pressure chamber.

Diese Mittel zur Verkleinerung der Schwingungsamplitude bestehen aus mehreren beweglichen, aufeinander abgestimmten Einzelteilen. Diese stellen eine zusätzliche Störungsquelle dar und beeinträchtigen die Betriebssicherheit eines solchen Verdichters. Die Verkleinerung der Schwingamplitude verhindert zwar das Anschlagen des Schwingkolbens an die Ventile bzw. den Zylinderdeckel, vermindert jedoch gleichzeitig die Ansaugleistung des Verdichters.These means for reducing the oscillation amplitude consist of several movable, coordinated individual parts. These represent a additional source of interference and affect the operational safety of a such a compressor. The reduction of the oscillation amplitude prevents that Impact of the oscillating piston on the valves or the cylinder cover is reduced but at the same time the suction capacity of the compressor.

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die bei diesen bekannten Mitteln zur Hubbegrenzung oder Verkleinerung auftretenden Schwierigkeiten zu beheben und eineHubbegrenzung zu schaffen, welche stoß- und geräuschfrei arbeitet und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.The invention has for its object that in these known means to resolve any difficulties encountered to limit the stroke or to reduce the size to create a stroke limiter which works shock-free and noise-free and a high one Operational safety guaranteed.

Uni dies zu erreichen, wird erfin-dungsgemäß außerhalb des elektrischen Antriebssystems ein zusätzliches magnetisches Bremssystem derart angeordnet, daß ein mit dem Schwinganker starr verbundenes Element aus magnetischem Werkstoff gerade dann aus dem Feld eines Permanentmagneten des Bremssystems heraustritt, wenn der Kompressorkolben die gewünschte Totpunktlage erreicht.Uni to achieve this is according to the invention outside of the electrical Drive system an additional magnetic brake system arranged such that an element made of magnetic material that is rigidly connected to the oscillating armature then emerges from the field of a permanent magnet of the brake system when the Compressor piston reaches the desired dead center position.

Ein elektromagnetisches Antriebssystem beliebiger bekannter Art bewegt einen Schwinganker und einen mit ihm gekoppelten Kompressorkolben. Das Antriebssystem ist so ausgebildet, daß die Antriebskraft kurz vor Erreichen des Hubmaximums des Kompressorkolbens stark abnimmt. Die Schwingankerachse ist nach unten verlängert und mit einem Element von elektromagnetischem Weichmaterial, wie einer Weicheisennianschette versehen, die in einem vorzugsweise ringförinigen Permanentmagneten schwingt. Solange sich dieses Element längs der Achse im permanenten Magnetfeld bewegt, sind die auf sie wirkenden Bremskräfte klein und beinahe unabhängig von der Stellung der Auflage im Magnetfeld, also praktisch konstant und stellen nur eine kleine Dämpfung des Antriebssystems dar. Das Element und der Permanentmagnet sind so bemessen und angeordnet, daß das Element sich längs der Achse im permanenten Magnetfeld bewegt und gerade dann aus dem Magnetfeld nach oben austritt, wenn der mit dem Schwinganker gekoppelte Kompressorkolben seine öbere Totpunktlage kurz unterhalb des Zylinderdeckels erreicht u nd die den Kompressorkolben bewegende Antriebskraft.stark abgenommen hat. Solange das Element sich im Magnetfeld be-,vegt, sind die auf das Element wirkenden Bremskräfte nur klein und gegenüber der Antriebskraft zu vernachlässigen. Kommt das Element jedoch in den Bereich der Polkanten, so steigt die auf das Element wirkende Anzugskraft, bedingt durch die Tendenz, die Feldenergie möglichst klein zu halten, stark an und versucht, das Element in den Permanentmagneten zurückzuziehen.An electromagnetic drive system of any known type moves a vibrating armature and a compressor piston coupled to it. The drive system is designed so that the drive force shortly before reaching the maximum stroke of the Compressor piston decreases sharply. The oscillating armature axis is extended downwards and with an element of soft electromagnetic material, such as a soft iron nian cuff provided, which oscillates in a preferably ring-shaped permanent magnet. So long if this element moves along the axis in a permanent magnetic field, they are on they have small braking forces and almost independent of the position of the support in the magnetic field, i.e. practically constant and only provide a small attenuation of the The element and the permanent magnet are dimensioned and arranged in such a way that that the element moves along the axis in the permanent magnetic field and straight then exits the magnetic field upwards when the one coupled to the oscillating armature Compressor piston reached its upper dead center position just below the cylinder cover and the Compressor piston moving driving force. Has decreased sharply. As long as the element moves in the magnetic field, the braking forces acting on the element are only small and negligible compared to the driving force. However, the item comes in the area of the pole edges, the attraction force acting on the element increases, due to the tendency to keep the field energy as small as possible, strongly on and tries to pull back the element in the permanent magnet.

Die Brernskraft des Elementes auf der Schwingankerachse kann also so eingestellt sein, daß sie den Kompressorkolben kurz vor dem Anschlagen an die Ventilplatte bzw. an den Zylinderdeckel, in der oberen Totpunktlage, bei konstantem, möglichst kleinem schädlichen Raum abbremst.The braking force of the element on the oscillating armature axis can therefore be set so that it hits the compressor piston just before it hits the Valve plate or on the cylinder cover, in the top dead center position, with constant, slows down as small a harmful space as possible.

Um den beim Austreten des Elementes aus dern Magnetfeld auftretenden Anstieg der Bremskraft noch steiler zu gestalten, kann der Permanentmagnet oder das Element bzw. können beide so ausgebildet sein, daß der magnetische Leitwert sich beim Austritt des Elementes aus dem Permanentmagneten sehr rasch ändert. Zu diesem Zweck kann das Element vorteilhaft an seinem unteren Ende eine sich zu einer Spitze verjüngende Querschnittsvergrößerung erhalten, und ebenso kann auch die Bodenfläche des Elementes mit einer vorzugsweise schalenförmigen Vertiefung versehen sein. Durch die so gebildete scharfe Kante des Elementes wird eine starke Änderung des magnetischen Leitwertes beim Austritt des Elementes aus dein Permanentmagneten erreicht.To avoid the magnetic field that occurs when the element emerges The permanent magnet or can make the increase in braking force even steeper the element or both can be designed so that the magnetic conductance changes very quickly when the element leaves the permanent magnet. to For this purpose, the element can advantageously become one at its lower end Pointed tapered cross-sectional enlargement can be obtained, and so can the base area of the element can be provided with a preferably cup-shaped recess. By the sharp edge of the element thus formed becomes a strong change in the magnetic Conductivity reached when the element emerges from your permanent magnet.

Bei einem Doppelkolbenkompressor, dessen Kompressorkolben beiderseits des Schwingankers und gleichachsig mit diesem angeordnet sind, wird das rnagnetischeBremssystem dann vorteilhaft so ausgebildet, daß sowohl beim Austritt des Elementes aus dem Magnetfeld nach oben als auch nach unten eine starke Änderung des magnetischen Leitwertes eintritt und damit auf beide Kompressorkolben in deren oberer Totpunktlage eine Gegenkraft einwirkt. So kann das Element mit einer spitzwinkligen Auflage senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schwingankers versehen sein, deren scharfe Kante eine große magnetischeLeitwertänderung beim Austritt aus dem Magnetfeld nach oben und nach unten bewirkt.In the case of a double piston compressor, the compressor piston on both sides of the oscillating armature and are arranged coaxially with it, the magnetic brake system then advantageously designed so that both when the element emerges from the Magnetic field upwards as well as downwards there is a strong change in the magnetic conductance occurs and thus one on both compressor pistons in their top dead center position Counterforce acts. So the element with an acute-angled support can be vertical be provided for the direction of movement of the oscillating armature, the sharp edge of which has a large change in magnetic conductance when exiting the magnetic field upwards and causes down.

Die Anordnung nach der Erfindung erübrigt die Verwendung von den Hub begrenzenden mechanischen Teilen, zeigt einen sehr einfachen Aufbau und sichert einen praktisch störungsfreien Betrieb. Sie arbeitet ohne Materialverschleiß, geräuschlos und bedingt keinerlei ruck- oder stoßartige Belastungen, da die Bremskraft zwar mit steilem Anstieg, jedoch nicht ruckartig angreift.The arrangement according to the invention eliminates the need to use the hub limiting mechanical parts, shows a very simple structure and secures practically trouble-free operation. It works without material wear, noiseless and does not require any jerky or jolting loads, as the braking force is with a steep ascent, but not attacking suddenly.

Fig. 1 zeigt einen Schwinganker 1 und Schwingankerachse la mit einem elektromagnetischen Antriebssystem 2 und einem Kompressor, bestehend aus einem Kompressorkolben 3 und einem Zylinder 4 mit Ventilen 5. Am unteren Ende der Schwingankerachse la befindet sich das magnetische Bremssystem, bestehend aus einem auf der Schwingankerachse aufgebrachten Element 6, das als Weicheisenmanschette -ausgebildet ist, die in einem Permanentmagneten 7 schwingt. Die gegenseitige Lage des Elementes 6 und des Permanentmagneten 7 ist so abgestimmt, daß die Unterkante des Elementes mit der oberen Kante des Permanentma-gneten etwa in einer Ebene liegen, wenn der Kompressorkolben seinen oberen Totpunkt erreicht.Fig. 1 shows a swing armature 1 and swing armature axis la with an electromagnetic drive system 2 and a compressor, consisting of a compressor piston 3 and a cylinder 4 with valves 5. At the lower end of the oscillating armature axis la is the magnetic brake system, consisting of one on the oscillating armature axis applied element 6, which is designed as a soft iron sleeve, which oscillates in a permanent magnet 7. The mutual position of the element 6 and the permanent magnet 7 is coordinated so that the lower edge of the element with the upper edge of the permanent magnet are approximately in the same plane when the compressor piston reaches its top dead center.

Fig. 2 a zeigt die Schwingankerachse la mit einem als Manschette ausgebildeten Element 6 in einem ringförmigen Permanentmagneten 7 im unteren Totpunkt gestrichelt und im oberen Totpunkt ausgezeichnet.Fig. 2a shows the oscillating armature axis la with an element 6 designed as a sleeve in an annular permanent magnet 7 at bottom dead center with broken lines and marked at top dead center.

Fig. 2 b zeigt die auf das Element 6 wirkende ma-Bremskraft P in Abhängigkeit von dem Weges des Elementes im Permanentmagneten zwischen unterem und oberem Totpunkt.2 b shows the ma braking force P acting on the element 6 as a function of the path of the element in the permanent magnet between bottom and top dead center.

Fig. 3a zeigt ein als Manschette mit spitzwinkliger Polkante ausgebildetes Element 6 im Permanentmagneten 7 im unteren Totpunkt gestrichelt und im oberen Totpunkt ausgezeichnet. 3a shows an element 6 in the form of a sleeve with an acute-angled pole edge in the permanent magnet 7 in the bottom dead center with dashed lines and marked out in the top dead center.

Fig. 3b zeigt die auf das Element 6 wirkende Bremskraft P in Abhängigkeit vom Weg s des Elementes mit spitzwinkliger Polkante im Permanentmagneten zwischen unterem und oberem Totpunkt. 3b shows the braking force P acting on the element 6 as a function of the path s of the element with an acute-angled pole edge in the permanent magnet between bottom and top dead center.

Claims

PATENT ANSPROCIIE- 1. Electromagnetic vibrating compressor with means for limiting the stroke, preferably in the compression end position, characterized by the arrangement of an additional magnetic pulley system outside the electromagnetic drive system in such a way that an element made of magnetic material rigidly connected to the vibrating armature is removed from the field. permanent magnets of the brake system emerge when the compressor piston reaches the desired dead center position.

2. Electromagnetic vibrating compressor according to claim 1, characterized in that the magnetic brake system is arranged on the opposite side of the drive system to the compressor, the magnetic element cooperating with this brake system being designed as a support or insert on the correspondingly extended oscillating armature axis. 3. Electromagnetic vibrating compressor according to claim 1 and 2, characterized in that the element or the Pennanent magnet or both are provided with sharp, in particular acute-angled edges.

Considered publications: German Patent Specifications No. 596 890, 605 241.