DE60112762T2

DE60112762T2 - Schwingungsdämpfendes system für einen kolbenkompressor mit linearmotor

Info

Publication number: DE60112762T2
Application number: DE60112762T
Authority: DE
Inventors: Rinaldo Puff; Erich Dietmar LILIE
Original assignee: Empresa Brasileira De Compressores Sa- Embraco joinville; Empresa Brasileira de Compressores SA
Current assignee: Whirlpool SA
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: SK11562002A3; BR0003293A; JP4956710B2; US6832899B2; WO2002006698A1; EP1301732B1; KR100812297B1; JP2004503717A; ATE302359T1; KR20070116193A; SK287342B6; EP1301732A1; MXPA02009473A; AU2001267164A1; CN1404557A; DE60112762D1; CN1187538C; US20030133812A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schwingungsdämpfungssystem zur Verwendung in einem Kolbenverdichter, der von einem Linearmotor angetrieben wird, wobei die Befestigung der Motor-Verdichter-Anordnung am Gehäuse allgemein mittels Federn erfolgt.
Hintergrund der Erfindung
In einem Kolbenverdichter mit einem Linearmotor (1) tritt der Mechanismus zur Verdichtung des Gases durch die axiale Bewegung eines Kolbens im Inneren eines Zylinders auf. Im Zylinderkopf sind Ansaug- und Ausstoßventile zur Steuerung der Zufuhr und der Abgabe des Gases relativ zum Zylinder angeordnet. Der Kolben wird von einem Betätigungsglied angetrieben, das ein von einem Linearmotor betätigtes magnetisches Bauteil trägt. Der Kolben ist mit einer Schwingfeder verbunden und bildet zusammen mit dem magnetischen Bauteil und der Feder die Schwinganordnung des Verdichters.
Der Verdichter ist im Inneren eines Gehäuses auf einer Anordnung von Dämpfungsfedern (mit einem Elastizitätskoeffizient KS) montiert, deren Funktion darin besteht, die Übertragung von Schwingungen, die von der Bewegung der Schwinganordnung herrühren, zu minimieren.
Die während des normalen Betriebes des Verdichters erzeugten Schwingungen werden durch Oszillation der Masse der mechanischen Anordnung des Verdichters erzeugt.
Während des Betriebes wird die Schwinganordnung einer Masse MP relativ zur durch den Zylinder und den Motor gebildeten Anordnung (Bezugsanordnung, einer Masse MR), die vom Motor angetrieben wird, verschoben. Durch das Prinzip von Aktion und Reaktion wird die Bezugsanordnung eine Verschiebung erfahren, die proportional zum Verhältnis der Massen dieser beiden Anordnungen ist (2). Eine solche Verschiebung der Bezugsanordnung, die auf den Dämpfungsfedern sitzt, überträgt eine Wechselkraft an das Gehäuse des Verdichters, was dazu führt, daß das Gehäuse vibriert, was bei dieser Art einer Maschine, die allgemein in Kühlsystemen von Haushaltsgeräten verwendet wird, unerwünscht ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schwingungsdämpfungssystem für einen Kolbenverdichter mit einem Linearmotor vorzusehen, mit dem eine merkliche Dämpfung der Schwingungen, die von dem Betrieb des Verdichters herrühren, erreicht werden kann.
Dieses Ziel wird durch ein Schwingungsdämpfungssystem für einen Kolbenverdichter mit einem Linearmotor erreicht, von der Art mit: einem Gehäuse, einer Motor-Verdichter-Anordnung, die eine Bezugsanordnung, welche durch einen Motor und einen Zylinder gebildet wird und im Inneren des Gehäuses mittels Dämpfungsfedern montiert ist, und eine Schwinganordnung umfaßt, die aus einer Schwingfeder und einem Kolben, der im Inneren des Zylinders hin- und herläuft, gebildet ist, wobei das System mindestens eine erste Ausgleichseinrichtung, welche die Bezugsanordnung mit dem Gehäuse verbindet, und mindestens eine zweite Ausgleichseinrichtung umfaßt, welche die Schwinganordnung mit dem Gehäuse verbindet, wobei beide Ausgleichseinrichtungen je nach Verschiebungsrichtung des Kolbens ansprechen und die zweite Ausgleichseinrichtung einen Elastizitätskoeffizienten aufweist, der zum Elastizitätskoeffizienten der ersten Ausgleichseinrichtung um einen Faktor proportional ist, der durch das Verhältnis der Massen der Schwinganordnung und der Bezugsanordnung festgelegt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Teils eines Kolbenverdichters mit einem Linearmotor zeigt, der mittels Dämpfungsfedern im Inneren eines Verdichtergehäuses montiert ist, gemäß dem Stand der Technik;
2 schematisch den Aufbau der Federanordnung und der Bezugsanordnung des Kolbenverdichters mit einem Linearmotor aus 1 illustriert;
3 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Teils eines Kolbenverdichters mit einem Linearmotor ist, der mittels Dämpfungsfedern im Inneren eines Verdichtergehäuses montiert und mit einem Schwingungsdämpfungssystem versehen ist, das gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist;
4 schematisch, wie in 3, ein Schwingungsdämpfungssystem darstellt, das gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist;
5 schematisch ein Schwingungsdämpfungssystem, das gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist, illustriert;
6 schematisch, wie in 3, ein Schwingungsdämpfungssystem, das gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist, zeigt;
7 schematisch, wie in 3, ein Schwingungsdämpfungssystem, das gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist, darstellt und
8 schematisch den Aufbau sowohl der Schwing- als auch der Bezugsanordnung des Kolbenverdichters mit einem Linearmotor aus den 3 bis 7 illustriert.
Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf einen hermetischen Kolbenverdichter mit einem Linearmotor beschrieben, der, im Inneren eines Gehäuses 1 und wie dargestellt, eine Motor-Verdichter-Anordnung umfaßt, die einen Kolben 2 aufweist, der mit einer Schwingfeder 3 verbunden ist und im Inneren eines Zylinders 4 durch ein Betätigungsglied 5 axial verschoben wird, das ein von einem Linearmotor 7 angetriebenes magnetisches Bauteil 6 trägt. Der Zylinder 4 weist ein Ende auf, das dem operativen Ende des Kolbens 2 gegenüberliegt und durch einen Zylinderkopf 8 verschlossen ist, in dem ein Ansaugventil 8a und ein Ausstoßventil 8b zur Steuerung der Zufuhr und der Abgabe des Gases relativ zum Zylinder 4 angeordnet sind.
Der Kolben 2, die Schwingfeder 3 und die magnetischen Bauteile bilden eine Schwinganordnung 10 einer Masse MP, und die durch den Zylinder und den Motor gebildete Anordnung legt eine Bezugsanordung 20 einer Masse MR fest, wie dies in den 2 und 8 schematisch dargestellt ist. Die Bezugsanordnung 20 sitzt auf Dämpfungsfedern, die allgemein durch Schraubfedern 9, wie in den 1 bis 2 gezeigt, oder durch biegsame Arme mit einem Elastizitätskoeffizienten KS festgelegt sind.
Bei der Bauweise nach dem Stand der Technik (1 und 2) verursacht der Betrieb des Verdichters Schwingungen der Bezugsanordnung 20, zumindest in der Verschiebungsrichtung des Kolbens 2, die nicht durch die Dämpfungsmittel gedämpft und, wie zuvor beschrieben, an das Gehäuse 1 übertragen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt der Kolbenverdichter von der Art, die von einem Linearmotor angetrieben wird, ein Schwingungsdämpfungssystem zur Minimierung der Schwingungen, die von der Hin- und Herverschiebung des Kolbens 2 im Inneren des Zylinders 4 herrühren, das mindestens eine erste Ausgleichseinrichtung 30, welche die Bezugsanordnung 20 mit dem Gehäuse 1 verbindet, und mindestens eine zweite Ausgleichseinrichtung 40, welche die Schwinganordnung 10 mit dem Gehäuse 1 verbindet, umfaßt, wobei beide Ausgleichseinrichtungen je nach Verschiebungsrichtung des Kolbens 2, der im Inneren des Zylinders 4 hin- und herläuft, ansprechen und die zweite Ausgleichseinrichtung 40 einen Elastizitätskoeffizienten KB aufweist, der zum Elastizitätskoeffizienten KS der ersten Ausgleichseinrichtung 30 um einen Faktor proportional ist, der durch das Verhältnis zwischen der Masse MP der Schwinganordnung 10 und der Masse MR der Bezugsanordnung 20 festgelegt ist.
Wenngleich die Ausgleichseinrichtungen 30, 40 bei den dargestellten Bauweisen direkt am Gehäuse 1 verankert sind, sieht die vorliegende Erfindung auch andere bauliche Möglichkeiten vor, bei denen die Ausgleichseinrichtungen 30, 40 über eine Verbindungseinrichtung am Gehäuse 1 montiert sind, mit der Maßgabe, daß diese Verbindungseinrichtung das Verhältnis der Massen und die Elastizitätskoeffizienten zwischen der Schwingungs- und der Bezugsanordnung 10, 20 und den Ausgleichseinrichtungen 30, 40 nicht verändert.
Die vorgeschlagene Lösung ist in 8 schematisch gezeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sollten die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung 30, 40 relativ zueinander im wesentlichen entlang derselben Richtung angeordnet sein, die mit der Verschiebungsrichtung des Kolbens 2 im Inneren des Zylinders 4 zusammenfällt.
Gemäß einer in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Ausgleichseinrichtung 30 durch die Dämpfungsfedern und die zweite Ausgleichseinrichtung 40 durch mindestens eine Schraubfeder festgelegt. Bei der in den 3 und 4 dargestellten Anordnung weist die zweite Ausgleichseinrichtung 40 nur eine Schraubfeder auf, die so an der Schwinganordnung 10 montiert ist, daß ihre Längsachse zur Längsachse des Kolbens 2 ausgerichtet ist.
3 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Schraubfeder der zweiten Ausgleichseinrichtung 40 und die Dämpfungsfedern, die die erste Ausgleichseinrichtung 30 festlegen, unter der Motor-Verdichter-Anordnung vorgesehen sind.
4 stellt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die Schraubfeder der zweiten Ausgleichseinrichtung 40 über der Motor-Verdichter-Anordnung und gegenüber den Dämpfungsfedern vorgesehen ist.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung 30, 40 zwei Schraubfedern aufweisen, die, zueinander und zur Längsachse des Kolbens 2 ausgerichtet, horizontal angeordnet sind. Bei dieser Bauweise arbeiten die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung 30, 40 auch als Dämpfungseinrichtung zum Aufhängen des Verdichters im Inneren des Gehäuses und sind entsprechend bemessen, um die „Aufhängungs-/Ausgleichs"-Doppelfunktion auszuüben.
6 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sowohl die erste als auch die zweite Ausgleichseinrichtung durch einen entsprechenden biegsamen Arm gebildet sind, der quer zur Verschiebungsrichtung des Kolbens 2 angeordnet ist. Bei dieser Bauweise ist der biegsame Arm der ersten Ausgleichseinrichtung 30 am Gehäuse 1 und an der Bezugsanordnung 20 befestigt, wodurch eine Aufhängungseinrichtung für die Motor-Verdichter-Anordnung festgelegt wird, während der biegsame Arm der zweiten Ausgleichseinrichtung 40 am Gehäuse 1 und an der Schwinganordnung 10 befestigt ist, um in Verschiebungsrichtung des Kolbens 2 anzusprechen.
7 zeigt eine Variation der vorliegenden Erfindung, die biegsame Arme für die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung 30, 40 in einer relativ zur in 6 gezeigten Anordnung als Funktion der quer gerichteten Montage der Motor-Verdichter-Anordnung quer verlaufenden Anordnung aufweist.
Wenngleich dies nicht dargestellt ist, so versteht sich doch, daß die vorliegende Erfindung vorsieht, die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung jeweils mit mindestens einem der Elemente auszubilden, die durch eine Schraubfeder und einen biegsamen Arm festgelegt sind, der quer zur Verschiebungsrichtung des Kolbens 2 angeordnet ist.
Da die Bewegungen der Schwinganordnung 10 und der Bezugsanordnung 20 gegenphasig erfolgen, wenn der Elastizitätskoeffizient der zweiten Ausgleichseinrichtung korrekt festgelegt ist, erfolgt die Übertragung von Kräften von der Bezugsanordnung 20 und von der Schwinganordnung 10 an das Gehäuse 1 gegenphasig und mit einer im wesentlichen gleichen Amplitude, was zu einer Kraft am Gehäuse 1 führt, die annähernd gleich oder gleich Null ist, was unerwünschte Schwingungen am Gehäuse deutlich verringert oder sogar beseitigt.
8 zeigt schematisch die Schwinganordnung 10 und die Bezugsanordnung 20 sowie die Ausgleichseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei der Ausgleich, wie zuvor beschrieben, durch die Gleichung KB = KS (MP/MR) erreicht wird.

Claims

Schwingungsdämpfungssystem für einen Kolbenverdichter mit einem Linearmotor, von der Art mit: einem Gehäuse (1), einer Motor-Verdichter-Anordnung, die eine Bezugsanordnung (20) welche durch einen Motor und einen Zylinder (4) gebildet wird und im Inneren des Gehäuses (1) mittels Dämpfungsfedern montiert ist, und eine Schwinganordnung (10) umfaßt, die aus einer Schwingfeder (3) und einem Kolben (2), der im Inneren des Zylinders (4) hin- und herläuft, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine erste Ausgleichseinrichtung (30) die Bezugsanordnung (20) mit dem Gehäuse (1) verbindet, und mindestens eine zweite Ausgleichseinrichtung (40) die Schwinganordnung (10) mit dem Gehäuse (1) verbindet, wobei beide Ausgleichseinrichtungen (30, 40) je nach Verschiebungsrichtung des Kolbens (2) ansprechen und die zweite Ausgleichseinrichtung (40) einen Elastizitätskoeffizienten aufweist, der zum Elastizitätskoeffizienten der ersten Ausgleichseinrichtung (30) um einen Faktor proportional ist, der durch das Verhältnis der Massen der Schwinganordnung (10) und der Bezugsanordnung (20) festgelegt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgleichseinrichtung (30) parallel zur zweiten Ausgleichseinrichtung (40) angebracht ist.
System nach Anspruch 2, daduch gekennzeichnet, daß die erste Ausgleicheinrichtung (30) durch die Dämpfungsfedern festgelegt ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung (30, 40) durch die Dämpfungsfedern festgelegt sind.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung (30, 40) so angeordnet sind, daß sie in Verschiebungsrichtung des Kolbens (2) zueinander ausgerichtet sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ausgleichseinrichtung (30, 40) jeweils durch mindestens eines der Elemente festgelegt sind, die durch eine Schraubfeder und einen biegsamen Arm, der quer zur Verschiebungsrichtung des Kolbens (2) angeordnet ist, festgelegt sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtungen (30, 40) direkt am Gehäuse (1) verankert sind.