DE2558667C3 - Tauchkolbenverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolbenverdichter, der über eine Tauchspule angetrieben wird, welche in einem Ringspalt mit einem radialen magnetischen Feld schwingt und mit dem Verdichterkolben zentrisch verbunden ist, wobei die Kolben-Tauchspulen-Einheit sich über je eine als vorgespannte Schraubendruckfeder ausgebildete Schwingfeder gegen den Tauchspulenantrieb einerseits und gegen den Verdichter andererseits elastisch abstützt und das aus Schwingfedern, Kolben-Tauchspulen-Einheit, Gasfederung usw. bestehende Schwingsystsm hinsichtlich seiner Eigenfrequenz zumindest annähernd auf die Frequenz des die Tauchspule speisenden Stromes abgestimmt ist

Ein derartiger Tauchkolbenverdichter ist bekannt (US-PS 39 03 438; DE-OS 23 17 038). Bei diesen bekannten Geräten ist an dem dem Antrieb zugewandten Ende des Kolbens ein Spulenträger befestigt, der eine etwa topfförmige Gestalt aufweist, wobei das Topfinnere dem Magnetsystem zugewandt ist, dessen Magnet an seiner einen Polfläche mit einem inneren Polschuh versehen ist, der die Gestalt eines Kreiszylinders aufweist und der mit seiner anderen Polfläche am Grunde eines topfförmigen äußeren Polschuhes anliegt. Die beiden Polschuhe definieren zwischen sich einen Ringspalt, in den die an dem Spulenträger befestigte Tauchspule eintaucht. Die beiden Schwingfedern halten 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 Spulenträger anliegen, einen Abstand von dem Ende des Zylinders auf, der größer ist als die halbe Schwingamplitude bzw. größer ist als die halbe Schwingamplitude zuzüglich dem Abstand der beiden Anlageebenen voneinander.

Der Tauchspulenantrieb und der Verdichter müssen bei der Montage exakt zueinander zentriert werden, ebenso wie die Spule, der Spulenträger und der Kolben exakt zueinander zentriert sein müssen, um einen zentrischen Bewegungsablauf der Spule in dem Magnetfeld zu erzielen. Durch die Ausbildung der Spule als Zylinderspule und den radialen Verlauf des Magnetfeldes im Ringspalt wird erreicht, daß die auf die stromdurchflossene Spule ausgeübte Kraft exakt axial verläuft gemäß der Vektorgleichung P= Bxi-L. Um jegliche Querkräfte, die die Reibung des Kolbens im Zylinder erhöhen und die damit zu einem erhöhten Verschleiß sowie zu einem erhöhten Energiebedarf führen, zu vermeiden, ist die Spule, soweit sie in das Magnetfeld eintaucht, völlig aus nichtferrogm lgneti-

b5 schem Material aufgebaut, so daß lediglich entsprechend der oben angegebenen Vektorgleichung wirkende Kräfte auftreten. Querkräfte, also Kräfte mit einer Komponente radial zur Längsachse de·; ganzen

Systems, können daher nur noch durch die Schwingfedern bedingt sein. Zwar sind bereits seither die Schwingfedern bei den in Serie hergestellten bekannten fauchkolbenverdichtern sehr exakt auf Planparallelität der Endflächen und zentrische Kraftentwickiung ausgesucht worden, doch konnte das Auftreten von Querkräften nicht völlig ausgeschaltet werden aufgrund der unvermeidlichen Fertigungstolertnzen und des konstruktiven Aufbaues solcher zylindrischer Schraubenfedern. Diese Querkräfte erzeugen ein an dem Kolben angreifendes Kippmoment, das bei einer bestimmten Querkraft um so größer ist, je länger der wirkende Hebelarm isL Dieser Hebelarm ergibt sich aus dem Abstand der Angriffspunkte der Kraft an dem Spulenträger von dem Ende der Kolbenführung, also dem Ende des Zylinders. Das Kippmoment ist also dann am größten, wenn die Spule am tiefsten in das Antriebssystem eingetaucht ist

E* ist auch ein elektrodynamisches Antriebssystem für Tauchkolbenverdichter bekannt (DE-AS ¹I 39 575), bei dem die Tauchspule mit einer koaxialen Hülse versehen ist, die auf einem konzentrisch zum Ringspalt des Magneten angeordneten Bolzen geführt ist. Zwei als Schraubendruckfedern ausgebildete Schwingfedern stützen sich gegen den Tauchspulenträger einerseits und gegen den Magnet bzw. ein Gehäuse des Antriebssystems andererseits ab. Der Kolben des anzutreibenden Verdichters wird an der konzentrischen HuKe im Bereich außerhalb der beiden Schwingfedern befestigt, wo auch der Zylinder des Tauchkolbenverdichters angeordnet ist. In diesem Falle wird der erwähnte Führungsbolzen weggelassen, weil andernfalls ein sehr exaktes Fluchten zwischen dem Führungsbolzen und dem Zylinder des Tauchkolbenverdichters sichergestellt werden müßte und es kaum möglich ist, die durch den 3i Führungsbolzen gebildete Lagerung zu schmieren. Es stützt sich bei diesem bekannten System keine der Schwingfedern gegen den Verdichter ab, und es befinden sich der Tauchspulenkolben und der den Tauchspulenkolben führende Zylinder des Verdichters in einem Bereich weit außerhalb der Schwingfedern, so daß es unmöglich erscheint, die zwangsläufig auftretenden Kippmomente, die zu erhöhtem Verschleiß und erhöhtem Energieverbrauch führen, entscheidend zu vermindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verdichter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die auftretenden Kippmomente, die zu erhöhtem Verschleiß und erhöhtem Energieverbrauch führen, vermindert werden und dabei gleichzeitig eine Verkleinerung des Raumbedarfes der Anordnung erzielt wird. Die Verminderung der Kippmomente ist im Hinblick auf den Antriebsleistungsbedarf deshalb von großer Bedeutung, weil derartige Verdichter häufig nicht vom Lichtnetz gespeist werden, wo der Energiebedarf von untergeordneter Bedeutung ist, sondern weil sie häufig aus einem Akkumulator mit naturgemäß begrenzter Kapazität versorgt werden, weil sie nämlich als Kältemittelverdichter insbesondere in transportablen Kleinkühlanlagen eingesetzt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei dem Tauchkolbenverdichter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Anlageebenen der Schwingfedern an der Kolben-Tauchspulen-Einheit so angeordnet sind, daß sie zumindest über einen wesentlichen Bereich des μ Schwingweges hinweg den feststehenden, den Kolben führenden Zylinder des Verdichters schneiden.

Durch diese Maßnahme ist e«; in verblüffend einfacher Weise möglich, die Auswirkung der unvermeidlich verbleibenden Restquerkräfte praktisch völlig auszuschalten, weil nahezu kein Kippmoment mehr erzeugt wird, das die Kolbenreibung, den dadurch bedingten Verschleiß und den damit verbundenen Antriebsleistungsaufwand verursacht Es 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 werden müßten. Außerdem ergibt sich durch die Erfindung eine Verminderung des Bauvolumens des Tauchkolbenverdichters, der gedrängter aufgebaut werden kann, weil die Anlageebenen der beiden Schwingfedern an dem Spulenträger näher zum Verdichter hin gerückt sind. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist zwar nicht grundsätzlich auf nach dem elektro-dynamischen Prinzip arbeitende Antriebssysteme beschränkt, doch hätte deren Anwendung bei elektromagnetischen Antriebssystemen, bei denen im Magnetfeld ferromagnetische Teile bewegt werden, keinen merklichen Nutzen, weil dort stets magnetsystembedingte Querkräfte erheblichen Umfanges auftreten, so daß die Ausschaltung 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 Tauch- oder Schwingkolbenverdichtern vorhandenen Werten.

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 Ausführungsform der Erfindung schneiden die Anlageebenen der Schwingfedern an der Tauchkolben-Spulen-Einheit den Kolben etwa in der Mitte seiner Längserstreckung. Dies führt zu einem 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 Zylinder 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 Schraubendruckfedern zu beiden Seiten eines Ringflansches des Spulenträgers, von dessen radial innerem Rand 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 Rand sich eine zweite Hülse zu dem Antriebssystem hip erstreckt, an deren antriebsseiligem Ende die Spule starr befestigt ist. Diese Ausbildung des Spulenträgers ergibt einerseits ein leichtes und dennoch in sich sehr starres Gebilde, das die gewünschte Lage der Anlageebenen der Schwingfedern relativ zum Kolben und zum Zylinder gewährleistet. Darüber hinaus läßt sich ein derartiger Spulenträger mit guter Genauigkeit herstellen und zentrisch mit dem

Kolben und der Spule zu einer Einheit verbinden.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die beiden Schwingfedern identisch und es ist ihr lichter Durchmesser größer als der Außendurchmesser der ersten Hülse und ihr Außendurchmesser kleiner als der Durchmesser der zweiten Hülse. Durch die identische Ausbildung der beiden Schwingfedern läßt sich eine größere Herstellserie und damit eine rationelle Herstellung erreichen.

Bei den bekannten Tauchkolbenverdichtern mit zwei Schwingfedern ist die Länge des gesamten Verdichtersystems einschließlich Antrieb wesentlich durch die Länge der beiden Federn mitbestimmt. Die Summe der Einbaulängen der beiden Federn ergibt etwa die halbe Länge des gesamten Tauchkolbenverdichters, weil der Verdichterteii weitgehend innerhalb der verdichterseitigen Feder untergebracht werden kann, so daß sich die Gesamtlänge des Systems im wesentlichen aus der Länge des antreibenden Magnetsystems zuzüglich der Länge der beiden Federn ergibt. Eine erhebliche Verkleinerung der Baulänge des ganzen Systems läßt sich daher erzielen, wenn es gelingt, die Länge der Federn zu vermindern. Da das Schwingungsverhalten der Tauchkolben-Spulen-Einheit nicht verändert werden darf, muß die Gesamtfederkonstante c(ausgedrückt in Kp/mm) konstant sein. Diese Gesamtfederkonstante verteilt sich auf die beiden Schwingfedern. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die verdichterseitige Schwingfeder eine kleinere Federkonstante und damit eine kleinere Baulänge auf als die antriebsseitige Schwingfeder und es ist die Anlageebene der antriebsseitigen Schwingfeder an dem Magnetsystem tief in einen Polschuh des Antriebssystems versenkt. Durch diese beiden Maßnahmen läßt sich die Baulänge des Tauchkolbenverdichters merklich reduzieren. Die Verkürzung der verdichterseitigen Feder ermöglicht ein Verschieben des Verdichters in Richtung auf den Antrieb hin; der Antrieb kann seine Position (relativ zum Spulenträger) trotz Verlängerung der antriebsseitigen Schwingfeder beibehalten, weil deren Anlageebene an dem Antriebsystem von dessen Stirnfläche weg zur Mitte des Antriebssystems 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 Schwingfeder an dem Spulenträger. Dies bedeutet, daß die beiden Schwingfedern sich in ihren einander zugewandten Endbereichen »überlappen«. Dadurch läßt sich eine weitere Verminderung der Baulänge des Tauchkolbenverdichters erzielen. Es ist dabei grundsätzlich die Wahl freigestellt, ob die verdichterseitige oder die antriebsseitige Schwingfeder den kleineren Durchmesser aufweist Bevorzugt ist vorgesehen, daß die verdichterseitige Schwingfeder einen kleineren Durchmesser aufweist als die antriebsseitige Schwingfeder. Dies ermöglicht es nämlich, in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung, die Anordnung so zu treffen, daß die antriebsseitige Schwingfeder an einem äußeren Polschuh des Magnetes des Antriebssystems anliegt Dies hat dann zusätzliche Vorteile, wenn, wie bekannt, die beiden Schwingfedern der Stromzuführung zu der Tauchspule dienen. Dabei ist im allgemeinen die verdichterseitige Feder isoliert gehalten und es dient die antriebsseitige Schwingfeder der Stromrückführung; dabei kann die antriebsseitige Schwingfeder und das Antriebssystem an Masse liegen. Falls jedoch die Stromzuführung zu der Tauch- oder Schwingspule massefrei sein soll, muß auch die antriebsseitige Feder isoliert gehalten sein und dies läßt sich dann sehr viel leichter verwirklichen und zuverlässig einhalten, wenn die antriebsseitige Schwingfeder sich nicht innerhalb des Spulenträgers und der Tauchspule sondern außerhalb befindet, was zur Voraussetzung hat, daß sich die antriebsseitige Schwingfeder an dem Außenpolschuh

ίο des Magnetsystems abstützt. Auch dabei kann sich die Schwingfeder in der Nähe der Stirnflächenebene oder auch zur Stirnflächenebene stark vertiefl an dem Polschuh abstützen.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei

i") der sich die einander zugewandten Federenden nicht »überlappen«, weisi der Spulenträger im Längsschnitt einen U-förmigen Querschnitt (zweifach) auf. Bei bevorzugten Ausführungsformen, bei denen die einander zugewandten Federenden einander »überlappen«, weist der Ringflansch des Spulenträgers im Längsschnitt einen Z-förmigen Querschnitt auf und es befinden sich die Anlageebenen der Schwingfedern an den beiden Endschenkeln des Z. Es ist dabei der Ringflansch nicht als plane Ringscheibe sondern als in axialer Richtung abgekröpfte Ringscheibe ausgebildet. Dabei schließt die erste Hülse nach wie vor an den Innendurchmesser der Ringscheibe an. Die zweite Hülse kann entweder an den Außendurchmesser der gekröpften Ringscheibe anschließen, wenn die antriebsseitige Schwingfeder sich an dem Innenpolschuh des Antriebssystems abstützt; die zweite Hülse schließt jedoch im Bereich der Kröpfung an die Ringscheibe (Ringflansch) an, falls die antriebsseitige Feder sich an dem Außenpolschuh des Magneten abstützt, weil in diesem Fall sich auch die Spule innerhalb der antriebsseitigen Schwingfeder befindet

Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt
F i g. 1 einen Tauchkolbenverdichter bekannter Bauart im Längsschnitt

Fig.2 einen erfindungsgemäß aufgebauten Tauchkolbenverdichter im Längsschnitt,

Fig.3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der F i g. 2 und

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3.

Der Längsschnitt der für die Darstellung der F i g. 2 verwendet ist, ist durch die Linie H-II der Fig.3 verdeutlicht.

In den F i g. 2 bis 4 sind, soweit die betreffenden Teile unverändert sind, dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Für einander hinsichtlich der Funktion entsprechende Teile, die in ihrer Gestaltung geändert wurden, ist in Fig.2 eine um 100 vergrößerte Bezugsziffer verwendet

Der in Fig. 1 dargestellte, hermetisch gekapselte Tauchkolbenverdichter umfaßt ein gasdichtes Gehäuse 1, in dem ein elektrodynamischer Schwingantrieb 2 und ein Verdichter 3 untergebracht sind.

Der magnetische Kreis des Schwingantriebes 2 umfaßt einen äußeren, topfförmigen Polschuh 4, einen inneren Polschuh 5 und einen Permanentmagnet 6. Der Permanentmagnet 6 liegt mit seinen beiden stirnseitigen Polflächen einerseits am Grund des topfförmigen äußeren Polschuhes 4 und andererseits an einer

*·· Stirnfläche des zylinderförmigen inneren Polschuhs 5 an. Die Polschuhe 4 und 5 bestehen aus einem ferromagnetisch weichem Werkstoff und sind mittels eines Bolzens 7, der aus einem magnetisch inaktiven

Material besteht, mit dem Permanentmagnet 6 verspannt. Der äußere Polschuh 4 und der innere Polschuh 5 begrenzen zwischen sich einen Ringspalt 8, der den Luftspalt des magnetischen Kreises bildet und in dem sich der von dem Permanentmagnet 6 hervorgerufene magnetische Fluß konzentriert. In dem Ringspalt 8 ist eine Tauchspule 10 des Schwingantriebes 2 berührungsfrei geführt. Die Tauchspule 10 umfaßt eine aus Kupferdraht hergestellte Wicklung, die auf einen Spulenkörper 11 aufgebracht und dort, beispielsweise durch Verbacken befestigt ist. Der Spulenkörper 11 ist an einem Spulenträger 12 starr befestigt, beispielsweise mit ihm verschweißt. Spulenkörper und Spulenträger können aus Kunststoff oder nichtferromagnetischem Metall bestehen. Der Spulenträger 12 ist seinerseits starr mit einer Buchse 13 verbunden, beispielsweise durch Finpressen, Hartlöten oder Schweißen, die ihrerseits an einem Kolben 15 starr befestigt ist. Der Kolben 15 ist in einem Zylinderkörper 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 Zylinderkörper 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, Zylinderkörper 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.

Die mit dem Spulenträger 12 starr verbundene Tauchspule 10 und die in dem Spulenträger 12 befestigte Buchse 13 sind durch Aufpressen der Buchse 13 an dem Kolben 15 starr befestigt. Zwei Schwingfedern 26 und 27 sind als Runddraht-Schraubendruckfedern ausgebildet und halten die Tauchspule 10 und den Kolben 15 in einer mittleren Ruhelage des möglichen Kolbenhubes. Sie sind so bemessen, daß sie zusammen mit der Gasfederung des Kältemittelgases und den beweglichen Massen von Kolben, Tauchspule und Spulenkörper eine Resonanzfrequenz aufweisen, die etwa der Resonanzfrequenz des speisenden Stromes gleich ist. Die beiden Schwingfedern 26 und 27 stützen sich an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Spulenträgers 12 ab, wogegen ihre beiden einander abgewandten Enden einerseits an dem inneren Polschuh 5 und andererseits an dem Flansch des Zylinders 14 anliegen. Über die Schwingfedern 26 und 27 wird ferner der die Wicklung 10 der Tauchspule 10 speisende Wechselstrom zugeführt. Dabei liegt die Schwingfeder 26 an Masse, steht also in unmittelbarer metallischer Berührung mit dem inneren Polschuh 5, der elektrisch leitend mit dem Permanentmagnet 6 und dem äußeren Polschuh 4 und damit auch mit der Distanzhülse 24 und dem Zylinder 14 verbunden ist. Dagegen ist die Schwingfeder 27 elektrisch isoliert durch Zwischenringe 28 und 29 die zwischen die Schwingfeder 27 und den Spulenträger 12 bzw. den Flanschansatz des Zylinders 14 eingefügt sind. Der Strompfad führt von einer nicht dargestellten Wechselspannungsquelle über eine in das Gehäuse 1 eingesetzte Außendurchführung 30, eine innere Zuleitung 31, eine die Distanzhülse 24 durchsetzende Innendurchführung 32, eine Kontaktfeder 33, einen zwischen dem isolierenden Zwischenring 29 und die Schwingfeder 27 eingefügten Kontaktring 34, die Schwingfeder 27 und von deren spulenträgerseitigen Ende über eine nicht dargestellte Drahtbrücke zur Wicklung 10. Von der Wicklung 10 führt eine ebenfalls nicht dargestellte Drahtbrücke zu dem spulenträgerseitigen Ende der Schwingfeder 26 die, wie bereits erwähnt, an Masse liegt. Von der Masse führt eine nicht dargestellte Rückleitung zu der Wechselspannungsquelle.

Aufgrund des Wechselstromes in der Tauchspule 10 werden durch den magnetischen Fluß im Ringspalt 8 auf die Tauchspule 9 und damit auf den Kolben 15 Kräfte in Achsrrichtung ausgeübt, die ihre Richtung 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 ölsumpf 44 vorgesehen ist, dessen ölspiegel 43 so hoch liegt, daß ein Ansaugrohr 37 bei in Stillstand befindlichem Verdichter bis unter den ölspiegel 43 in den ölsumpf 44 ragt. Das Ansaugrohr 37 stellt die einzige Verbindung zwischen dem Gehäuseinnenraum 36 und einem inneren Verdichterraum 38 dar, der von der Distanzhülse 24, dem Flanschansatz des Zylinders 14 und dem topfförmigen äußeren Polschuh 4 nach außen begrenzt ist. Bei dem Anlaufen des Verdichters saugt dieser daher zunächst solange öl in den inneren Verdrehterraum 38, bis der ölspiegel 43 so weit abgesunken ist, daß das untere Ende des Ansaugrohres 37 frei ist. Erst dann setzt die Nutzförderung, d.h. die Förderung von gasförmigem Kältemittel ein. Während des Zeitraumes der ölansaugung 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 öl 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, vor wo es während des Kompressionshubes des Kolbens 15 unter öffnen des Druckventils 17 entgegen der Krafi der Druckventilfeder 18 in die nachgeschaltete Druckkammer 19 ausgeschoben wird. Ein Druckrohr 40, da: durch den Gehäusedeckel 19' hindurchgeführt ist, isi innerhalb des Gehäuses 1 an dem System entlanggeführt und außen am Topfboden des äußeren Polschuhes 4 befestigt. Hier geht das Druckrohr 40 über in ein« Druckrohrwendel 41, die durch einen die Wand des Gehäuses 1 durchsetzenden Druckstutzen 42 nach außen geführt ist Das unter Druck stehende gasförmig«

Kältemittel fließt von der Druckkammer 19 durch das Druckrohr 40, die Druckrohrwendel 41 und den Druckstutzen 42 und von hier zu dem nichi dargestellten Kältemittelkreislauf, dessen Auslaß wiederum mit dem Ansaugrohr 35 verbunden ist.

Der gesamte Tauchkolbenverdichter 45 mit dem Schwingantrieb 2 und dem Verdichter 3 ist innerhalb des Gehäuses 1 mittels zweier Schraubendruckfedern 46 und 47 federnd befestigt. Die beiden Schraubendruckfedern stützen sich einerseits an den Stirnseiten des Gehäuses 1 und andererseits an dem Gehäusedeckel 19' bzw. der Außenseite des Topfbodens des äußeren Polschuhes 4 ab.

Die Schwingfedern 26 und 27 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 Ebene 50 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 10 am tiefsten in den Ringspalt 8 eintaucht. Die von den Schwingfedern 26 und 27 unvermeidlich auf den Spulenträger 12 ausgeübten, quer zur Längsachse 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 Kippmoment bewirkte unter ungünstigen Umständen ein Verklemmen und Festsitzen des Kolbens 15 im Zylinder 14, was trotz Präzisionsfertigung der Schwingfedern vorkommt

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäß 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 F i g. 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 Il mit der Tauchspule 10 befestigt, wogegen die radial innere Hülse, die leicht konisch ausgebildet ist, an der Büchse 13 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 49 den Zylinder 14 schneiden, tritt praktisch kein Kippmoment auf.

Die Befestigung des Permanentmagneten 6 an dem inneren Polschuh 5 und dem äußeren Polschuh 4 ist ebenfalls geändert. Diese drei Teile werden nur mehr durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 6 zusammengehalten. Eine Zentrierung wird durch eine

'5 Hülse 107sichergestellt.

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 Tauchspule 10 geführt ist. Ferner ist von dem anderen Anschluß der Tauchspule 10 eine Zuleitung 154 zu einer Kontaktscheibe 155 geführt, die zu einem Auflagering 156 führt, der zwischen Schwingfeder 26 und einem Isolierzwischenring 157 eingesetzt ist. Der Isolierzwischenring 157 liegt am Grunde des Ringraumes an 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 Ölkohlebildung führen könnte.

Das Druckventil 17 ist in einem Druckventilkäfig 158 geführt, was es ermöglicht, die Druckventilfeder 18 schwächer auszubilden, wodurch eine Reduzierung des Laufgeräusches und eine Erhöhung der Förderleistung erreicht wurde. Das Ansaugrohr 37 nach F i g. 1 ist durch ein Ansaugrohr 137 ersetzt worden, das im Topfboden des äußeren Polschuhes 4 angeordnet ist.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Beispielsweise kann der Flansch 158 auch profiliert sein und es können Schwingfedern unterschiedlicher Durchmesser und verschiedener Länge Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Tauchkolbenverdichter, der über eine Tauchspule angetrieben wird, welche in einem Ringspalt mit einem radialen magnetischen Feld schwingt und mit dem Verdichterkolben zentrisch verbunden ist, wobei die Kolben-Tauchspulen-Einheit sich über je eine als vorgespannte Schraubendruckfeder ausgebildete Schwingfeder gegen den Tauchspulenantrieb einerseits und gegen den Verdichter andererseits elastisch abstützt und das aus Schwingfedern, Kolben-Tauchspulen-Einheit, Gasfederung usw. bestehende Schwingsystem hinsichtlich seiner Eigenfrequenz zumindest annähernd auf die Frequenz des die Tauchrpule speisenden Stromes abgestimmt ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Anlageebenen (48 bzw. 49) der Schwingfedern (26 bzw. 27) an der Kolben-Tauchspulen-Einheit (9) so angeordnet sind, daß sie zumindest über einen wesentlichen Bereich des Schwingweges hinweg den feststehenden, den Kolben (15) führenden Zylinder (14) des Verdichters (3) schneiden.

2. Tauchkolbenverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageebenen (48 bzw. 49) der Schwingfedern (26 bzw. 27) an der Kolben-Tauchspulen-Einheit (9) den Kolben (15) etwa in der Mitte seiner Längserstreckung schneiden.

3. Tauchkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anlageebenen (48 und 49) der Schraubendruckfedern (26 bzw. 27) sich zu beiden Seiten eines Ringflansches (159) eines Spulenträgers (12) befinden, von dessen radial innerem Rand sich eine erste Hülse zu dem Antriebssystem hin erstreckt, deren antriebsseitiges Ende mit dem aus dem Zylinder herausragenden Kolbenende starr (13) verbunden ist, und von dessen radial äußerem Rand sich eine zweite Hülse zu dem Antriebssystem hin erstreckt, an deren antriebsseitigem Ende der Spulenkörper (11) mit der Wicklung (10) starr befestigt ist.

4. Tauchkolbenverdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingfedern (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. Tauchkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichterseitige Schwingfeder (27) eine kleinere Federkonstante und damit eine kleinere Baulänge (Blocklänge) aufweist als die antriebsseitige Schwingfeder (26), und daß die Anlageebene der antriebsseitigen Schwingfeder tief in einen Polschuh (5) des Antriebssystems versenkt ist.

6. Tauchkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingfedern unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und daß die Anlageebene der antriebsseitigen Schwingfeder dem Verdichter näher liegt als die Anlageebene der verdichterseitigen Schwingfeder.

7. Tauchkolbenverdichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verdichterseitige Schwingfeder einen kleineren Durchmesser aufweist als die antriebsseitige Schwingfeder.

8. Tauchkolbenverdichter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitige Schwingfeder an einem äußeren Polschuh des Magneten des Antriebssystems anliegt.

9. Tauchkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch des Spurenträgers im Längsschnitt einen Z-förmigen Querschnitt aufweist und die Anlageebenen der beiden Schwingfedern sich an den beiden Endschenkeln des Z befinden.