DE2558667A1 - Tauchkolbenverdichter - Google Patents

Description

Anmelder ι ütuttgart, 16. Dezember 1975

Dipl.-Ing. Heinrich Dölz ZP 107 X/lcg 6568 Bad Vilbel
Berliner ütraße 66

Tauchkolbenverdichter

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolbenverdichter aus einem als konstruktive Baueinheit ausgeführten elektrodynamischen Tauchspulenantrieb mit einem Permanentmagnet, der in einem Ringspalt ein radiales magnetisches Feld aufrechterhält, aus einem als konstruktive Baueinheit ausgebildeten Verdichter, der mit dem Tauchspulenantrieb zentrisch verbunden ist, und aus einer beiden Baueinheiten gemeinsamen IColben-Tauchspulen-Einheit, deren Kolben in dem

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Zylinder des Verdichters längsverschiebbar geführt ist, deren Tauchspule im Ringspalt axial beweglich berührungsfrei gehalten ist und im Bereich des Magnetfeldes nur aus nichtferromagnetischem Material besteht, und die sich über je eine als vorgespannte Schraubendruckfeder ausgebildete Schwingfeder gegen den Tauchspulenantrieb einerseits und gegen den Verdichter andererseits elastisch abstützt, wobei das aus Schwingfedern, Kolben-Tauchspulen-Einheit, Gasfederung etc. bestehende Schwingsystem hinsichtlich seiner Eigenfrequenz zumindest annähernd auf die Frequenz des die Tauchspule speisenden Stromes abgestimmt ist.

Bei einem bekannten derartigen 'i'auchkolbenverdichter (DT-OS 23 17 0^8) ist an dem dem Antrieb zugewandten -Wide des Kolbens ein Spulenträger befestigt, der eine etwa topf-förmige Gestalt aufweist, wobei das i'opfinnere dem Magnetsystem zugewandt ist, dessen Permanentmagnet an seiner einen Polfläche mit einem inneren Polschuh versehen ist, der die Gestalt eines KreisZylinders aufweist und der mib.seiner anderen Polfläche am Grunde eines topfförmigen äußeren Polschuhes anliegt. Die beiden Polschuhe definieren zwischen sich einen liingspalt, in den die an dem Spulenträger befestigte Tauchspule eintaucht. Die beiden Schwingfedern haltan die Kolben-Tauchspulen-Einheit bei fehlendem Erregerstrom in einer mittleren Ruhelage, in der der Spulenträger einen Abstand von dem Zylinderende und dem inneren Polschuh aufweist. Dementsprechend weisen auch die Ebenen, in denen die Schwingfedern beiderseits an dem

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Spulenträger anliegen, einen Abstand von dem linde des Zylinder« auf, der größer ist als die halbe Schwingaiaplitude bzw. größer ist als die halbe Schwingamplitude zuzüglich dem Abstand der beiden Anlageebenen voneinander.

Der 'üauchsxmlenantrieb und der Verdichter müssen bei der Montage exakt zueinander zentriert werden, ebenso wie die Spule, der Spulenträger und de:? Kolben exakt zueinander zentriert sein müssen, um einen zentrischen Bewegungsablauf der »Jpule in dem Magnetfeld zu erzielen. Durch die Ausbildung der Spule als Zylindisrspule und den radialen Verlauf des Magnetfeldes im lüngspalt wird erreicht, daü die auf die stromdurchflossene Spule ausgeübte Kraft exakt axial verläuft gemäß der Vektorgleichung P = Bxi-L. Um Jegliche Querkräfte, die die lieibung de3 Kolbens im Zylinder erhöhen und die damit zu einem erhallten Verschleiß sowie zu einem erhöhten Energiebedarf führen, zu vermeiden, ist die Spule, soweit sie in das Magnetfeld eintaucht, völlig aus niclrbferromagnetiöchera Iu a to rial aufgebaut, so daß lediglich entsprechend dev oben angegebenen Veictorgleichung wirkende Kräfte auftreten,, t^uerkräfte, also Kräfte mit einer Komponente radial zur Längsachse des ganzen Systemes, können dauer nur noch durch die Schwingfedern bedingt sein. Zwar sind bereits seither die Schwingfedern bei den in Serie hergestellten bekannten 'lYuchkolbenverdichtern

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sehr exakt a\if KLanparallelität der i^ncflächen und zentrische Kraftentwicklung ausgedacht woi'den, doch konnte das iuii treten von Quorkräften nicht völlig ausgeschaltet werden aufgrund dor unvermeidlichen

Fertigungstoleranzen und des konstruktiven Aufbaues solcher zylindrischen Schraubenfedern. Diese Querkräfte erzeugen

ein an dem .Kolben unfrei fend« υ kijipiiMJi.iont, da« bei einer bestiiaiauen ⁱ.£uerkrai"i, um so größer int, j ο länger der wi j-lronde ilebtilcirtu int. Diener iKibol.ii'W ergibt «ich mm dem Ab at and dm.' Aiit-;rii*j'a^unlcte der Kr a it/ im dew ^puleuträ^ex· von dom j--iide der iiolbouf uhr an; i, aliju deui iJnae den ijvlijnli:ra. Uais Kij>]>irioiaeiit iat aiuo dann am grüßten, wuim die iJpule au üiufaten in day An triebsystem liintj^tnucht iat.

J-^a itit auch uin '!',-tuchkolbenverdich-cer btüiannt (])'j?-G»j 23 18 711), bei dem nur eine einzige iJch\dii_t;-feder vorgesehen ist, die ala 2'jug- und ala 1)mcJcfeder ciiont. iJiese ochwingfeder iat einerseits an dem antrit-ibaiiiiitigen KoIbenende und andei^oraeita an dem inneren J'olachuh befestigt, b'm '^uerkräfte klein zu halten ist das ünde der üchviingspule über apeaiell ausgebildete Halterungen an axial ausgericnteten liiegeataben befestigt, wobei die uclnvin^,·- fedex· mit Jpiel in einem Zwischenstück {^ehalten und dann in dieser Lage eingelötet wird. Jxux diese weise gelingt es zwar, die auftretenden Querkräfte relativ klein zu heilten, doch ist einerseits die Ivioritage der Anordnung relativ kompliziert und es ist andererseits

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eine Verschlechterung der Federqualität durch den Lötvorgang unvermeidliche

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin gesehen, einen Tauchkolbenverdichter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die auftretenden Kippmomente, die zu erhöhtem Ve.rschleiß und erhöhtem Energieverbrauch führen, vermindert werden. Dabei wird gleichzeitig eine Verkleinerung des Raumbedarfes der Anordnung angestrebt» Die Verminderung der Kippmomente ist im Hinblick auf den Antriebsleistungsbedarf deshalb von großer Bedeutung, weil derartige Jjchwingkolben- oder Tauchkolbenverdichter häufig nicht vom Lichtnetz gespeist werden, wobei der Energiebedarf nur von untergeordneter Bedeutung wäre, sondern weil derartige Systeme häufig aus einem Akkumulator mit naturgemäß begrenzter Kapazität versorgt werden» Derartige Tauchkolbenverdichter werden nämlich als kältemittelverdichter in Kleinkühlanlagen, insbesondere transportablen Kleinkühlanlagen, eingesetzt»

Gelöst wird die vorstehend angegebene Aufgabe, ausgehend von einem Tauchkolbenverdichter der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch, daß die Anlageebenen der üchwingfedern an der Kolben-Tauch-

spulen-Einheit so angeordnet sind, daß sie zumindest über einen wesentlichen Bereich des Schwingweges hinweg die Zylinderführung des Kolbens schneiden.

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Durch, diese Maßnahme ist es in verblüffend fächer weise möglich, die Auswirkung der unvermeidlich verbleibenden Hestquerkräfte praktisch völlig auszuschalten, weil nahezu kein Kippmoment mehr erzeugt wird, das die Kolbonreibung, den dadurch bedingten Verschleiß und den danit verbundenen Antriebsleistungsaufwand verursacht, iia können dadurch mit zwei druckfedern als Schwingfeder aufgebaute Tauchkolbenverdichter ebenso kippmomentarm aufgebaut werden wie das bekannte System mit einer Zug-Druck-Schwingfeder, ohne daß die dort auftretenden Nachteile hinsichtlich der Federgüte in Kauf genommen worden müssten. Außerdem ergibt sich durch die Erfindung eine Verminderung des Bauvolumens des l'auchkolbenverdichters, der gedrängter aufgebaut werden kann, weil die Anlageebenen der beiden ochwingfedern an dem Spulenträger näher zum Verdichter hin gerückt sind. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist zv/ar nicht grundsätzlich auf nach deu elektro-dynamischen Prinzip arbeitende Antriebssysteme beschränkt, doch hätte deren Anwendung bei elektromagnetischen Antriebs systemen, bei denen im Magnetfeld ferromagnetische Teile bewegt werden, keinen merklichen Nutzen, weil dort stets magnetsystembedingte tyuerkräfte erheblichen Umfanges auftreten, so daß die Aus schalt\mg eines kleinen Teiles des insgesamt wirkenden Kippmomentes keinen durchschlagenden Effekt ergeben würde.

Die Kippmomente fallen dann völlig weg, wenn die Anlageebenen die Zylinderführung über den ganzen Hub hinweg schneiden. Sie sind aber bereits dann wesentlich vermindert, wenn sie die Zylinderführung nur in einem Teil des Hubbereiches schneiden, da eine Klemmwirkung durch Verkanten infolge der Kippmomente erst ab einem gewissen Mindestwert sich merklich auszuwirken beginnt. Dieser Mindestwert liegt weit unter den bei bekannten Tauchoder Schwingkolbenverdichtern vorhandenen Werten.

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Die Position der Anlageebenen der Schwingfedern relativ zum Kolben kann innerhalb gewisser Grenzen, die durch die konstruktiven Gegebenheiten bedingt sind, frei gewählt werden. Bei einer bevorzugten Ausführimgsform der Erfindung- schneiden die Anlageebenen der üchuingfedern an der '.Jnuchkolben-Sjmlen-Hinheit den Kolben etwa in der lütte seiner Längserstreckung. Dies führt zu einen gedrungenen Aufbau einerseits und zu einer genügenden Verminderung der Kippmomente andererseits, da der Kolben auch in der ausgefahrenen Extremlage mehr als mit seiner halben Länge in den Launder eintaucht«

Die konstruktive Ausgestaltung der beiden Anlageebenen und die Kraftübertragung von den Anlageebenen zum tauchkolben kann unterschiedlich ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich die beiden Anlageebenen der Schv/ingfedern zu beiden Seiten eines liingflansches des Spulenträgers, von dessen radial innerem Hand sich eine erste Hülse zu dem Antriebssystem hin erstreckt, deren antriebsseitiges Ende mit dem aus dem Zylinder herausragenden Kolbenende starr verbunden ist, und von dessen radial äußerem Hand sich eine zweite Hülse zu dem Antriebssystem hin erstreckt, an deren antriebs seitigem Ende die Spule starr befestigt ist. Diese Ausbildung des iJpulenträgers ergibt einerseits ein leichtes und dennoch in sich sehr starres Gebilde,

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da« die gewünschte Lage der Anlageebenen der üchwingfedorn relativ zum .kolben und zum Zylinder gewährleistet. Darüber hinaus läßt sich ein derartiger Uj) ule nt rager mit gut ei' Genauigkeit herstellen und zentrisch mit dem Kolben und der üpule zu einer Einheit verbinden»

Bei bevorzugten Aus führung si" or me η der Erfindung sind die beiden üchwingfedern identisch und ea ii.it ihr lichter Durchmesser großer als der iuißeiidurchmesser der ernten ilülse und ihr .außendurchmesser kleiner als der Durchmesser der zweiten Hülseο Durch die identische Ausbildung der beiden ■Jciiuingfedern läßt «ich eine größere Herstellaerie und damit eine rationelle Herstellung erreichen.

Btii den bekannten ΐ¹; uchkolbenverdichtern mit zwei ochwingfedern ist die Länge des gesamten Verdichtorsystemes einschließlich Antrieb wesentlich durch die Länge der beiden tfederii mitbestimmt. Die üumne dea> j^inbaulängen der beiden federn ergibt etwa die halbe Länge des gesamten -L'auchkolbenver dicht er s, weil der Verdiehterteil weitgehend innerhalb der verdichterseitigen Feder untergebracht werden kann, so daß uich die tresaratlänge des fciystemes im wesentlichen aus der Länge des antreibenden Magnet syst ernes zuzüglich doi? Länge der beiden Federn ergibt. Line erhebliche Verkleinerung der Baulänge des ganzen ily nt eines läßt sich

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daher erzielen, wenn ea gelingt, die Länge der Federn zu vermindern«. Da das üchwingungsverhalten der 'fauchkolben-üpulen-i^inheit nicht verändert werden darf, muß die (iesanitfederkonstante c (ausgedrückt in Kp/mm) konstant sein_o Diese Gesaiatf ederkonstante verteilt sich auf die beiden ochvvingfedern Bei einer besonders bevorzugten Aunführungsform der Erfindung weist die verdichtersei .,ige üchv/ingfedex· eine kleinere .b'ederkonstante und damit eine kleinere Baulänge auf als die antriebsseitige Schwingfeder und ea ist die Anlageebene der antriebeseitigen Schwingfeder an dein Magnetsystem tief in einen Polschuh des Antriebssystemes versenkt. Durch diese beiden Maßnahmen läßt sich die Baulänge des 'iauchkolbenverdichters merklich reduzieren«. Die Verkürzung der verdichterseitigen Feder ermöglicht ein Verschieben des Verdichters in Hichtung auf den Antrieb hin; der Antrieb kann seine Position (relativ zum iopulenträger) trotz Verlängerung der antrieb3seitigen Schwingfeder beibehalten, xveil deren Anlageebene an dem Antriebssystem von dessen Stirnfläche weg zur Mitte des Antriebssystemes hin verlegt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Schwingfedern unterschiedliche Durchmesser auf,und es liegt die Anlageebene der antriebsseitigen Schwingfeder an dem Spulenträger dem Verdichter näher als die Anlageebene der verdichterseitigen

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Schwingfeder an dem opulent rager» Dies bedeutet, daß die beiden Schwingfedern sich in iuren einander zugewandten ^ndbereichen "überlappen",, Dadurch läßt sich eine weitere Verminderung der Baulänge des 'iauchkolbenverdichtei's erzielen. La ist dabei grundsätzlich die Wahl freigestellt, üb die verdichterseitige oder die antriebsseitige Schwingfeder den kleineren durchmesser aufweist» Bevorzugt ist vorgesehen, daß die verdichterseitige Schwingfeder einen kleineren Durchmesser aufweint als die antriebaneitige Schwingfeder. Dies ermöglicht es nämlich, in weiterer vorteilhafter Aus ge staltung, die ii.nordnu.ni: so zu treffen, daß die antriebaseitige Schwingfeder an einem äußeren Polschuh des Magnetes den Antriebsaystemes anliegt. Diea hat dann zusätzliche Vorteile, wenn, wie bekannt, die beiden Schwing federn der Stromzuführung zu der Tauchspule dienen» Dabei ist im allgemeinen die verdichterseitige !Feder isoliert gehalten und ea dient die antriebsaeitige Schwingfeder der Stroinrückführung; dabei kann die antriebsaeitige Schwingfeder und das Antriebssystem an ί-iasse liegen. Falls jedoch die Stromzuführung zu der !'auch- oder Schwingapule mas3efrei sein soll, muß auch die antriebeaeitige Feder isoliert gehalten sein und dies läßt sich dann sehr viel leichter verwirklichen uikI zuverlässig einhalten, wenn die antriebsseitige Schwingfeder sich nicht innerhalb des opulenträgers und der Tauchepule sondern außerhalb

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befindet, was zur Voraussetzung hat, daJi sich die antriebsseitige Schwingfeder an aera Außenpol schuh des Lagnetsystemos abstützt, -ivuch dabei kann sich die Schwingfeder in der iiühe der Stirnflächenebene oder auch zur Stirnfläehenebene stark vertieft an dem Polschuh abstützen,,

Bei der zuvor beschriebenen uaioiuliXungsf orm, bei der sich die einander zugewandten Federenden nicht "überlappen", weist der Spulenträger im Längsschnitt einen U-förmigen Quer¹ schnitt (zweifach) auf. Bei bevorzugten ausfuhrungsformen, bei denen die einander zugewandten Federenden einander "überlappen"₍ weist der Ringflansch des Spulenträger^ im Längsschnitt einen Z-förmigen Querschnitt auf und es befinden sich die Anlageebenen der Schwingfedern an den beiden -Jndschenkeln des Z. oia ist dabei der Ringflansch nicht als plane Ringscheibe sondern als in axialer iüchtung abgekröpfte Ringscheibe ausgebildet. Dabei schließt die erste Hülse nach wie vor an den Innendurchmesser der Ringscheibe an» JJie zweite Hülse kann entweder an den Außendurchmesser der gekröpften Ringscheibe anschließen, wenn die antriebsseitige Schwingfeder sich an dem Innenpolschuh des Antriebssystemes abstützt; die zweite Hülse schließt jedoch im Bereich der Kröpfung an die Ringscheibe (Ringflansch) an, falls die antriebs seitige Feder sich an dem Außenpolschuh des Magnetes abstützt, weil in diesem Fall sich auch die Üpule innerhalb der antriebsseitigen Schwingfeder befindet.

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..eitere Einzelheiten und j^u;₃|;e;;tH.l tunken der vorliegenden J-irrindung ergeben sieh aus «lea? noohfol-, senden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Tauchkolbenver.iichter in ijUtsainuenhang mit den Ansprüchen. Ks zeilen:

i?i£₃'. 1 einen l';iuchkülbenvt:rdi(;hi-er bekannte!· B^ui-rt im Län^snclniitt,

!''ig. - oincn er.t'indunt'jKi;er;i:iii ;nij"i;eijaul;en iaucihkolbenverdichter im Jjän^ö

i'ifg. j> eine ^.nfiiclit in liiciiittm^ den i'feileu 3.i.I dor 1'¹XG. 2 und

3¹Xf;. ^zl- einen oclinitt nach der Linie IV-IV der i''i{;. 3»

Der Län^sHchiiitt, der für die "IJarsstellurii·; der x^ij:;. Vfji'vi/endot i:it, i;jt durch die Linie H-II der !''ifj. ^ verdeutlicnt.

In den i.^!^. .? bis 4 sind, soweit die betreffenden '!"eile imverändei't nind, dieselben Bonuijszeichen verwendet wie in i-^li^. 1. l'iix' einander hinsichtlich der !''unktion entß])rechende 'i'eile, die in ί]ιΐ·βχ^ ties taltunr; f^oänderi; wurden, ist in i^pig·. P. eine um 100 vergrößerte iieiiut;^- ziffer verwendet.

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Dtu¹ in i'ig. 1 dargestellte, hermetisch gekapselte 'fauchkolbenvexxlichber umfaßt ein gasdichtes Gelümse 1, in dem ein elektx'odynamischer uchvvingantxaeb 2 und ein Verdichter 3 untergebracht sind.

Der magnetische kreis dea iichwingantidebes 2 umfaßt einen äußeren, topf-förmigen l^Jolschuh 4, einen inneren Pol π c huli ^lj> und einen l-Ormanentiaa^net 6. Der Permanentmagnet 6 liert mit seinen beiden stirnaeitigen Polflächen einei'iSf-iitu am Gj?u]k1 dea topf-x'ormigen äuiieren Polfjchuhtis 4 und anderuraeits an einer stirnfläche des zylinderfürui^en inneren i'olachuhos ^l) an. Die Polschuhe 4 und 5 beatohc-n autj einem fex^roma^netiach weichem werkstoff und sind mittels eines Bolzens 7t dei« ^aus einem magnetisch inaktiven IViaterial besteht, mit dem Permanentmagnet 6 vex^spannt. Der äußere Polschuh 4 und der innere Polschuh ^cj bagx'enzen zwischen sich einen itiripjspalt 8, der den Luftspalt des magnetischen Kreises bildet und in dein sich der von dem Permanentmagnet 6 hervorgerufene magnetische i'luß konzentriert. In dem liiiigspalt 8 ist eine l'auchspule 9 des üchwinganta^iebes 2. berühruiigafrei geführt«. Die Tauchspule 9 umfaßt eine aus laipferdraiit hex^gestellte !«icklung 10, die auf einen opulenkürper 11 aufgebracht und dort, beispielsweise durch Verbacken, befestigt ist«, Der opulenkürper 11 ist an einem üpulentx^äger 12 starr befestigt, beispielsweise mit ihm vex^schweißt. kÖ3?pex^ uml upulenträgei' können aus Kunststoff nichtf erromagnetischem Metall bestehen. Dex· opulentiräf^ei· ist seinerseits starr mit einer* Buchse 13 verbunden, beispielsweise durch Einpressen, Hax'tlöten oder Uchwöilsen,

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die ihrerseits an einem Kolben 15 starr befestigt ist. Der Kolben 15 ist in einem Zylinder 14 des Verdichters 3 längsverschiebbar und abgedichtet geführt.

Der Verdichter 3 umfaßt außer dem Zylinderkörper 14 und einem an der Stirnseite des längsdurchbohrten Kolbens 15 vorgesehenen »Saugventil 16 ein Druckventil oder Auslaßventil 17, das unter überdruck im Zylinderinnenraum öffnet und durch eine Druckventilfeder 18 in Schließlage gehalten ist. Der Auslaß des Druckventils 17 mündet in eine Druckkammer 19» die stirnseitig an dem Zylinder 14 auf der dem Antriebssystem abgewandten Seite anschließt. Ein die Druckkammer 19 nach außen begrenzender Gehäusedeckel 19' ist durch Schrauben 20 an dem Körper des Zylinders 14 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 21 gas- und druckdicht befestigt.

Der äußere Polschuh 4 und der Zylinder 14 sind mit zentrischen Ausnehmungen 22 bzw. 23 versehen, in die eine Distanzhülse 24 eingepaßt ist, die dafür sorgt, daß die Achsen von Ringspalt 8, Zylinder 14 und Kolben 15 exakt fluchten.· Schrauben 25 pressen einen flanschförmigen Ansatz des Zylinders 14 gegen die eine Stirnseite der Distanzhülse 24 und den äußeren Polschuh 4 gegen deren andere Stirnseite und halten in dieser Weise den Schwingantrieb 2 und den Verdichter 3 zusammen.

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Uiü i-;ic d,;;.i ^j.iilejro.ragt.,·!· Ί.·' ijLax'i' verbundene '"..'/iui;li-Uj)UIo ^l) utici die in den <jjiult:nt;'ager 1 ' befestigte Buchse 1p sind durch iiufjireuiiuji uer üu^hae 1> an dorn i-ulbüu '\'y ijtarr boi'eti ti^t. l-imd. Scmwingfodern . \> und ii'/ ;;ind cily iiunddl'aht—Üi:tjraubiiiicu*Ui:i;it:viorii iLUi,f;·; — bildet UtKi heilten die ü.'; uciiü^uli,· -J uiki Ut3Ji I-oibeii 1'> in einer iaitti«x'en l.uiitilaf-,'ο zwi;jchoix den bt:icuäii ...ino.-Ia^iHi de;; i.iü; -"Liclion ii.olbeinhu.beu. Üie üind so boi.ici-fjtixi, daij iiiij ivaaaijirien mit dur ü..i3reiit:runj:; doij i.iini- niit'[j&'I ^aHtHi 'uini den bewe^lichon luasüon von l.ülbtui, 'L'auch:;].'Ul(; iiuo opulenkürpoi* tjint- liojionanKi'ru'iuenK

die etwa der liettonam:!'reijuenz dea iipoi:;cnj [jlciich iato Dio beitlen oc und '.''/ iitützi'.a «ich an zwei einander den oeiten dt:_;,· ..Jpulenträp.jtirii Ί' ab, 'JOgCpJOn ihre boiden einander abf;;<·;'*ηΐ'κΐ Ctni Uiuleri eineiwieitn an dein innej'en iolHciiuh \y und andeiporiieitu an dem i*'lan;;ch dee üy"!.Indors 1'I- anliefen. i-be3· die ouhwiiiß'federn 26 und Γ7 wird ferner der die Wicklung 10 der 'i'aucnapule ^c) sx^eisende ViOcliaelstroDi zugeiührt. Dabei liegt die Schwingfeder 116 an luasne, steht also in unmittelbarer metallischer Beinüirun^· mit dem inneren Polschuh ^, der elektrisch leitend mit dem PermaiientBiapjuet 6 und dem äußeren Polschuh 4 und damit auch mit der Diutanzhülae 24- und dem Zylinder 14- verbunden ist„ Dagegen ist die ^Schwingfeder 27 elektrisch isoliert durch Zwischenringe 28 und 29 die zwischen die ^Schwingfeder und chin Spulenträger 12 bzw. den Flanuchansatz des Zylinders 14- eingefügt sind_o Der Strompfad führt von

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einer nicht dargestellten Viechselspannungsquelle über eine in das 'iehäuae 1 eingesetzte Außendurchführung 30, eine innere Zuleitung 31» eine die üistanzhülse 24 durchsetzende Imiendurchführung 32» eine Kontaktfeder 33» einen zwischen dem isolierenden Zwischenring 29 und die «Schwingfeder 27 eingefügten Kontalctring 34-, die Schwingfeder 2? und von deren Spulenträgerseitigen Knde über eine nicht dargestellte Drahtbrücke zur Wicklung 10. Von der "wicklung 10 führt eine ebenfalls nicht dargestellte Draht-.brücke zu dem apuleiiträgeraeitigen Ende der üchwingfeder 26 die, wie bereits erwähnt, an Masse liegt«, Von der Masse führt eine nicht dargestellte liückleitung zu der Wechselspannungaquelle»

Aufgrund des Wechselstromes in der Wicklung 10 werden durch den magnetischen Fluß im liingspalt 8 auf die Tauchspule 9 und damit auf den Kolben 15 Kräfte in Achsrichtung ausgeübt, die ihre liichtung jeweils mit dem Polaritätswechsel des Stromes umkehren.

Das zu fördernde, in der. Gasphase befindliche Kältemittel gelangt durch ein äußeres Ansaugrohr 35 in einen Gehäuseinnenraum 36, in dessen unterem, dem Gehäusedeckel 19' benachbarten Bereich ein Ülsumpf 44· vorgesehen ist, dessen öl spie gel 4-3 so hoch liegt, daß ein Anaaugrohr 37 bei in »Stillstand befindlichem Verdichter bis unter den Ül3piegel 4-3 in den ölauiapf ragto Das Anaaugrohr 37 stellt die einzige Verbindung

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zwischen den Gehäuneinnenraum 36 und einem inneren Verdichtarraum 38 dar, der von der Distanzhülse 24-, dem Flanachansatz des Zylinders 14 und dem topfföraiigen äußeren Polschuh 4- nach außen begrenzt ist«, Bei dein Anlaufen des Verdichters saugt dieser daher zunächst solange öl in den inneren Verdichterraum 38, "bis der ülspiegel 4-3 so weit abgesunken ist, daß das untere i^nde des Ansaugrohres 37 frei ist. i^rst dann setzt die Nutzförderung, d.h. die Förderung von gasförmigem Kältemittel ein, Yiährend des Zeitraumes der ülansaugung und des daran anschließenden Zeitraumes, in dem ein Öl-Gasgemisch gefördert wird, bildet sich im inneren Verdichterraum 38 ein Ölnebel, der für die Schmierung ausreicht, wenn ein geschlossener Kreislauf verwendet wird, bei dem aus dem Kältekreislauf Ol zurückfließt, wodurch ein gleichmäßiger Ölstand gewährleistet ist. Das durch das Ansaugrohr 37 in den inneren Verdichterraum 38 angesaugte gasförmige Kältemittel gelangt über in der Zeichnung nicht dargestellte Aussparungen im Spulenkörper 11 und im Spulenträger 12 sowie auch durch den Ringspalt 8 und durch den längsdurchbohrten Kolben 15 während des Saughubes hindurch, bei dem das an der Stirnseite des Kolbens 15 vorgesehene Saugventil 16 geöffnet ist«, Das angesaugte Gas tritt in einen Zylinderraum 39 ein, von wo es während des Kompressionshubes des Kolbens 15 unter öffnen des Druckventiles entgegen der Kraft der Druckventilfeder 18 in die nachgeschaltete Druckkammer 19 ausgeschoben wird«, Ein Druckrohr 40, das durch den Gehäusedeckel 19' hindurchgeführt

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' ist, ist innerhalb des Gehäuses 1 an dem üystein entlanggeführt und außen am 'Hopfboden des äußeren PoI-schuhes 4 befestigt. Hier geht das Druckrohr 40 über in eine Druckrohrwendel 41, die durch einen die Viand des Gehäuses 1 durchsetzenden Druckstutzen 42 nach außen geführt ist. Das unter Druck stehende gasförmige Kältemittel fließt von der Druckkammer 19 durch das Druckrohr 40, die Druckrohrwendel 41 und den Druckstutzen 42 und von hiex^ zu dem nicht dargestellten Kältemittelkreislauf₉ dessen Auslaß wiederum mit dem Ansaugrohr 35 verbunden ist.

Der gesamte Tauchkolbenverdichter 45 mit dem Üchwingantrieb 2 und dem Verdichter 3 ist innerhalb des Gehäuses 1 mittels zweier LJchraubendruckfedeini 46 und federnd befestigte Die beiden Schraubendruckfedern stützen sich einerseits an den Stirnseiten des Gehäuses 1 und andererseits an dem Gehäusedeckel 19' bzw ο der Außenseite des ^rlOpfboden3 des äußeren Polschuhes 4 ab.

Die üchwingfedern 26 und 2? liegen in Anlageebenen 48 bzw. 49 an dem spulenträger 12 an. Das Ende der Führung des Kolbens 15 in dem Zylinder 14 ist durch eine £/bene der stirnfläche des Zylinders gegeben. Die Ebenen 48 bzw. 49 weisen von der Ebene 50 die Abstände a bzw. b auf,. Die Abstände a bzw. b weisen ihren Größtwert auf, wenn die Tauchspule 9 am tiefsten in den üchwingantrieb eintaucht» Die von den üchwingfedern 26 und 27 unvermeidlich auf den Spulenträger 12 ausgeübten, quer zur Längsachse

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gerichteten Querkräfte üben auf den Kolben 15 ein Kippmoment aus, dessen Größe durch das Produkt aus Querkraft und Abstand a bzw» b gegeben ist. Das Κϊρχ3-moment bewirkte unter ungünstigen Umständen ein Verklemmen, und Festsitzen des Kolbens 15 im Zylinder 14-, was trotz Präzisionsfertigung der LSchwingf edern vorkommt „

Bei der in i'ig· 2 dargestellten Ausführungsform eines erfindungs^emaß ausgebildeten Tauchkolbenverdichters

ist die federnde Aufhängung in einem gasdichten Gehäuse bzw. in einer Kapsel die gleiche wie in Fig. 1. Auf eine nähere zeichnerische Darstellung wurde daher verzichtet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Tauchkolbenverdichter nach der Erfindung

ist ein Spulenträger 112 vorgesehen, der nicht die Gestalt einer Ringscheibe aufweist, sondern der aus einem ringscheibenförmigen Flansch 159» an dessen radial innerem und radial äußeren Rand sich in Richtung zum Schwingantrieb 2 hin jeweils eine Hülse anschließt, "besteht. An der radial äußeren. Hülse ist der Spulenkörper 11 mit der Wicklung 10 befestigt, wogegen die radial innere Hülse, die leicht konisch ausgebildet ist, an der Büchse 15 befestigt ist, die in bekannter Weise an dem Kolben 15 angebracht ist« Durch die leicht konische Hülse ist der Flansch 159 so weit in Richtung auf den Verdichter hin versetzt, daß die Anlageebenen 48 und 49 auch in den beiden Schwingendlagen noch den Zylinder 14 schneiden© Selbst wenn in einem Teil des Hubes die Anlageebene 48 oder sogar die Anlageebene 49 den Zylinder 14 nicht mehr schneiden würden,so wären dennoch die Abstände a und b so stark verringert, daß nur noch ein vernachlässigbar kleines Kippmoment auftreten könnte. Solange die Ebenen 48 und

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don Zylinder 14 schneiden, tritt praktisch kein Kippmoment auf«

Die Befestigung des Permanentm?-.t;miten b an dem inneren Polschuh 5 und dem äußeren Polschuh 4 ist ebenf al] s geändert, Diese drei 'feile werden nurmehr durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 6 zusammengehalten,, üine Zentrierung wird durch eine Hülse 107 sichergestellt«,

Die Stromzuführung erfolgt durch eine Durchführung 132, die in den Flansch des Zylinders 14 eingesetzt ist« An die Durchführung 132 schließt im Verdichterraum 38 eine Kontaktscheibe 133 an, die zu einem Auflagering 134 führt, der zwischen schwingfeder 27 und isolierendem Zwischenring 29 eingesetzt ist. Andererseits liegt die Schwingfeder 27 an einem Auflagering 151 auf, der sich an dem isolierenden Zwischenring 28 abstützt und von dem eine Kontaktscheibe, 152 radial nach außen führt, an der eine Zuleitung 153 angeschlossen ist, die andererseits zur wicklung 10 geführt ist. Ferner ist von dem anderen Anschluß der Wicklung 10 eine Zuleitung 154 zu einer Kontaktscheibe 155 geführt, die zu einem Auflagering 156 führt, der zwischen Schwingfeder 26 und einem Isolierzvisohenring 157 eingesetzt ist. Der Isolierzwischenring 157 liegt am Grunde des Hingraumes an

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dem Flansch 159 an, der durch die "beiden an dem Flansch 159 anschließenden Hülsen gebildet ist» Der Isolierzwischenring 157 unterbindet einen möglichen elektrischen Nebenschluß über den Kolben 15 und den Zylinder 14 an Masse, der zu ülkohlebildung führen könnte.

Das Druckventil 17 ist in einem Druckventilkäfig geführt, was es ermöglicht, die Druckventilfeder 18 schwächer auszubilden, wodurch eine Heduzierung des Laufgeräusches und eine Erhöhung der Förderleistung erreicht wurde. Das Ansaugrohr 37 iat durch ein Ansaugrohr 137 ersetzt worden, das in Topfboden des äußeren Polschuhes 4 angeordnet ist„

Eh versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder zu mehreren kombiniert Anwendung finden. Beispielsweise kann der Flansch,158 auch profiliert sein und es können üchwingfedern unterschiedlicher Durchmesser und verschiedener Länge Verwendung finden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Tauchkolbenverdichter aus einem als konstruktive Baueinheit ausgeführten elektro-dynamischen Tauchspulenantrieb mit einem Permanentmagnet, der in einem Ringspalt ein radiales magnetisches Feld aufrechterhält, aus einem als konstruktive Baueinheit ausgebildeten Verdichter, der »it dem Tauchspulenantrieb zentrisch verbunden ist, und aus einer beiden Baueinheiten gemeinsamen Kolben-Tauchspulen-Einheit, deren Kolben in dem Zylinder des Verdichters längsverschiebbar geführt ist, deren Tauchspule im Ringspalt axial beweglich berührungsfrei gehalten ist und im Bereich des Magnetfeldes nur aus nichtferromagnetischem Material besteht, und die sich über je eine als vorgespannte Schraubendruckfeder ausgebildete Schwingfeder gegen den Tauchspulenantrieb einerseits und gegen den Verdichter andererseits elastisch abstützt, wobei das aus Schwingfedern, Kolben-Tauchspulen-Einheit, Gasfederung etc. bestehende Schwingsystem hinsichtlich seiner Eigenfrequenz zumindest annähernd auf die Frequenz des die Tauchspule speisenden Stromes abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageebenen (48 bzw. 4-9) der Schwingfedern (26 bzw. 27) an der Kolben-Tauchspulen-Einheit (9) so angeordnet sind, daß sie zumindest über einen wesentlichen Bereich des Schwingweges hinweg die Zylinderführung (14·) des Kolbens (15) schneiden.

   '?., I'auclikolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änlageebenen (48 bzw. 49) dor üchwingfedern (26 bzw. 27) an der Kolben-Tauchspule n-iiinheit (9) den Kolben (15) etwa in der Mitte seiner Längserstreckung schneiden.

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   3. Tauchkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anlageebenen (4-8 und 49) der Öchraubendruckfedern (26 bzw., 27) sich zu beiden leiten eines i.iingflansches (159) eines Üpulenträgers (12) befinden, von dessen radial innerem Hand sich eine erste; Hülse zu dem Antriebssystem hin erstreckt, deren antriebsseitiges -i^nde mit dein aus dem Zylinder herausragenden Kolbenende starr (13) verbunden ist, und von dessen radial äußerem liand sich eine zweite Hülye zu dem Antriebssystem hin erstreckt, an deren antriebsseitigem lmde der iJpulenkö'riJer (11) mit der

   • Wicklung (1O) starr befestigt ist.

   4. yauchkolbenverdichter nach Anspruch J₁ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Üchwingfedern (26 und 27) identisch sind und ihr lichter Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser der ersten Hülse und ihr Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Hülse.

   5. ^auchkolbenverdichter nach einem der Antsprüclnj 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichterseitige Schwingfeder (27) eine kleinere Federkonstante und damit eine kleinere Baulänge (Blocklänge) aufweist als die antriebsseitige Üchwingfeder (26), und daß die Anlageebene der ant3?iebsseitigen iJchwingfeder tief in einen Polschuh (5) des Antriebssysteuiejis veraenkt ist.

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   6. 'i'auchkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 "bis 5 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden bchwingfedern unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und daß die Anlageebene der antriebsseitigen Schwingfeder dem Verdichter näher liegt als die Anlageebene der verdichterseitigen bchwingfeder.

   7. 'i'auchkolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichterseitige Schwingfeder einen kleineren Durchmesser aufweist als die antriebsseitige Schwingfeder„

   8. i'MUchkolbrtnverdichter nach Anü])i'uch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitige Schwingfeder an einem äußeren 1Ό1schuh des liagneten des Antriebssystemes anliegt»

   % 'fauchkolbenverdichter nach einem der i'oisprüche 6 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß der Hingflansch des Spulenträgers im Längsschnitt einen Z-forraigen viuerschnitt; aufweist und die Anlageebenen der beiden Schwingfedern sich an den beiden .fondscherikeln des Z befinden.

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