DE60129258T2

DE60129258T2 - Sauggasführungssystem für hubkolbenverdichter

Info

Publication number: DE60129258T2
Application number: DE60129258T
Authority: DE
Inventors: Jung-Sik Park; Kyung-Seok Kang; Sung-Tae Suyoung-Gu WOO
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2021-05-26
Also published as: ES2286124T3; EP1399676A1; KR100386508B1; JP2004519586A; US6860725B2; CN1237274C; ATE366366T1; BR0111507B1; CN1443279A; BR0111507A; JP3872434B2; US20030156956A1; KR20020078231A; EP1399676B1; DE60129258D1; WO2002081914A1

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter und insbesondere ein Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter, der dafür geeignet ist Sauggas ruhig und reibungslos in eine Verdichtereinheit einzubringen und das Sauggeräusch im Falle der Anordnung der Verdichtereinheit innerhalb eines Hubkolbenmotors zu verringern.
STAND DER TECHNIK
Allgemein kann ein Hubkolbenverdichter eingeteilt werden in einen Verdichter, der das angesaugte Gas verdichtet und ableitet, indem eine Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens verwandelt wird, und einen Verdichter, der das angesaugte Gas verdichtet und ableitet, indem der Kolben eine Hin- und Herbewegung ausführt, während der Antriebsmotor eine lineare Hin- und Herbewegung ausführt.
1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Ausführung des Hubkolbenverdichters zeigt, in welcher der Antriebsmotor die lineare Hin- und Herbewegung durchführt.
Wie hier gezeigt, umfasst ein konventioneller Hubkolbenverdichter ein Gehäuse 10, in welchem ein Saugrohr (SP) und ein Ableitrohr (DP) miteinander in Verbindung stehen; wobei ein Hubkolbenmotor 20 innerhalb des Gehäuses 10 befestigt ist; wobei eine Verdichtereinheit 30 innerhalb des Hubkolbenmotors 20 angeordnet ist, welche Gas ansaugt, verdichtet und ableitet; wobei eine Rahmeneinheit 40 den Hubkolbenmotor 20 und die Verdichtereinheit 30 trägt; und wobei eine Federeinheit 50 einen Rotor 22 des Hubkolbenmotors 20 in der Bewegungsrichtung elastisch trägt und eine Resonanz führt.
Der Hubkolbenmotor 20 beinhaltet einen Stator 21, welcher einen inneren Stator 21A und einen äußeren Stator 21B aufweist, und einen Rotor 22, der in einem Spalt zwischen dem inneren Stator 21A und dem äußeren Stator 21B angeordnet ist und eine Hin- und Herbewegung ausführt.
Die Kompressoreinheit 30 umfasst einen Kolben 31, der an ein Magnettragelement 22A des Hubkolbenmotors 20 gekoppelt ist und die Hin- und Herbewegung zusammen mit dem Magnettragelement 22A ausführt; einen an einem Vorderrahmen 41 befestigten Zylinder 32, der später beschrieben werden wird und der einen Verdichtungsraum mit dem Kolben bildet; ein an dem vorderen Ende des Kolbens angeordnetes Saugventil 33, welches das Ansaugen von Gas durch Öffnen und Schließen eines Gasdurchgangslochs 31b des Kolbens begrenzt, was später beschrieben werden wird; und eine an dem vorderen Ende des Zylinders 32 angeordnete Auslassventilanordnung, welche den Verdichtungsraum abdeckt und das Ableiten von verdichtetem Gas begrenzt.
Ein innerer Fließdurchgang 31a, der mit dem Saugrohr (SP) in Verbindung steht, ist mit einer gewissen Tiefe innerhalb des Kolbens 31 ausgebildet, und das Gasdurchgangsloch 31b, das mit dem inneren Fließdurchgang 31a in Verbindung steht und die vordere Endfläche des Kolbens 31 durchdringt, ist ausgebildet.
Die Rahmeneinheit 40 beinhaltet einen Vorderrahmen 41, welcher die Vorderflächen des inneren Stators 21A und des äußeren Stators 21B berührt, wobei er die Statoren zusammen trägt, und in welchen der Zylinder 32 eingeschoben ist; einen Mittelrahmen 42, welcher die Rückfläche des äußeren Stators 21B berührt, wobei er den äußeren Stator 21B trägt; und einen hinteren Rahmen 43, der an den Mittelrahmen 42 gekoppelt ist und das hintere Ende einer hinteren Feder 52 trägt, welche später beschrieben werden wird.
Die Federeinheit 50 beinhaltet eine vordere Feder 51, deren beide Enden von der Vorderseite des gekoppelten Bereiches zwischen dem Magnettragelement 22A und dem Kolben 31 und von der entsprechenden Innenfläche des Vorderrahmens 41 getragen sind, und eine hintere Feder 52, deren beiden Enden von der Hinterseite des gekoppelten Bereiches zwischen dem Magnettragelement 22A und dem Kolben 31 und von der entsprechenden Vorderfläche des hinteren Rahmens 43 getragen sind.
Die Bezugszahl 22B bezeichnet einen Magneten.
Der konventionelle Hubkolbenverdichter, wie oben beschrieben, wird wie folgt betrieben.
Wenn elektrischer Strom an die an dem äußeren Stator 21B des Hubkolbenmotors 20 angebrachte Wicklungsspule 21C angelegt und ein Strom zwischen dem inneren Stator 21A und dem äußeren Stator 21B erzeugt wird, bewegt sich der in dem Spalt zwischen dem inneren Stator 21A und dem äußeren Stator 21B angeordnete Rotor gemäß der Richtung des Stromes und wird durch die Federeinheit 50 zu einer Hin- und Herbewegung veranlasst. Dementsprechend führt der an den Rotor 22 gekoppelte Kolben 31 eine Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders 32 aus, so dass eine Volumenschwankung innerhalb des Verdichtungsraumes erzeugt wird, wodurch das Kühlgas in den Verdichtungsraum gesaugt, dann verdichtet und abgeleitet wird.
Das Kühlgas wird durch das Ansaugrohr (SP) während des Saughubs des Kolbens in das Gehäuse 10 gesaugt und das Gas wird beim Öffnen des Saugventils 33 durch den inneren Fließdurchgang 31a des Kolbens 31 und durch das Gasdurchgangsloch 31b in den Verdichtungsraum des Zylinders 32 gesaugt. Dann wird das Gas während des Verdichtungshubs des Kolbens bis zu einem gewissen Grad verdichtet und dann beim Öffnen der Auslassventilanordnung 34 durch das Ableitrohr 34 abgeleitet. Der gesamte Vorgang wird dann wiederholt.
Allerdings wird bei einem konventionellen Hubkolbenverdichter, wie oben beschrieben, das durch das Saugrohr (SP) in das Gehäuse 10 gesaugte Kühlgas innerhalb des Gehäuses 10 verteilt, wodurch die Dichte pro Volumeneinheit verringert wird. Dementsprechend ist die tatsächliche Menge an Kühlgas, die während der Hin- und Herbewegung des Kolbens 31 in den Verdichtungsraum gesaugt wird, gering, wodurch die Leistung des Kompressors gesenkt wird.
Das in das Gehäuse 10 gesaugte Kühlgas wird ebenfalls durch Berührung mit dem Hubkolbenmotor 20 innerhalb des Gehäuses 10 vorab erwärmt und dann wird das Gas in den Verdichtungsraum gesaugt. Daher erhöht sich das spezifische Volumen des Kühlgases und die Leistung des Kompressors wird geringer.
Wenn zudem das Saugventil 33 geöffnet/geschlossen wird, schlägt das Saugventil 33 gegen die vordere Endfläche des Kolbens 31, wobei das erzeugte Aufschlaggeräusch vollständig in das Innere des Gehäuses 10 übertragen und die Lautstärke des gesamten Kompressors erhöht wird.
Wenn zusätzlich das Saugventil 33 geöffnet/geschlossen wird, stößt das entgegen strömende Kühlgas augenblicklich auf das angesaugte Kühlgas, wodurch eine Druckschwankung erzeugt wird. Und die Druckschwankung wird durch den inneren Fließdurchgang 31a des Kolbens 31 auf das Saugrohr (SP) übertragen und dadurch wird das Ansaugen des Kühlgases gestört und die Wirksamkeit des Verdichters verringert.
US-A-6 089 836 legt einen Hubkolbenverdichter dar mit einem Gehäuse, in welchem ein Saugrohr und ein Ableitrohr miteinander in Verbindung stehen, mit einem Hubkolbenmotor, der einen Stator aufweist, einer Verdichtereinheit, die einen Kolben aufweist, und einer Federeinheit.
Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Hubkolbenverdichter gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 bereitzustellen.
Die oben erwähnten Ziele können durch den Hubkolbenverdichter gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erreicht werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zur Lösung der Probleme des Standes der Technik ist es daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter bereitzustellen, welches die Wirksamkeit des Verdichters erhöht, indem es das angesaugte Gas innerhalb eines Gehäuses in einen Verdichtungsraum einleitet und dadurch die Dichte des Kühlgases pro Volumeneinheit erhöht.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter bereitzustellen, das in der Lage ist die Effizienz des Verdichters zu steigern, indem das angesaugte Gas daran gehindert wird erwärmt zu werden, bevor es in den Verdichtungsraum eingeleitet wird, und dadurch den Anstieg des spezifischen Volumens des Gases zu verhindern.
Zusätzlich ist es noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter bereitzustellen, das in der Lage ist, den Lärm des Verdichters zu verringern, indem das Aufschlaggeräusch, das durch das Aufschlagen des Saugventils auf eine vordere Endfläche des Kolbens erzeugt wird, wenn das Kühlgas angesaugt wird, gedämpft wird.
Es ist ebenfalls noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter bereitzustellen, das in der Lage ist, ruhig und gleichmäßig das Kühlgas anzusaugen, indem die durch das Öffnen/Schließen des Saugventils erzeugte Druckschwankung abgemildert wird.
Zum Erreichen dieser Ziele der vorliegenden Erfindung wird ein Hubkolbenverdichter bereitgestellt, mit einem Gehäuse, in dem ein Saugrohr und ein Ableitrohr miteinander in Verbindung stehen; einem Hubkolbenmotor, der einen Stator mit einem inneren Stator und einem äußeren Stator beinhaltet, welche innerhalb des Gehäuses mit einem gewissen Luftspalt zwischen sich angebracht sind, und einen Rotor, der in dem Luftspalt zwischen den beiden Statoren angeordnet ist und eine hin- und hergehende Bewegung ausführt; einer Kompressoreinheit, die einen Kolben aufweist, der an den Rotor des Hubkolbenmotors gekoppelt ist und mit dem Rotor eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, wobei ein innerer Fließdurchgang, der das Innere des Kolbens durchdringt, eingerichtet ist, und ein Zylinder, der innerhalb des Hubkolbenmotors getragen ist, so dass er durch Einführen des Kolbens in den Zylinder einen Verdichtungsraum bildet; einer Rahmeneinheit, welche den Hubkolbenmotor und die Kompressoreinheit trägt; und einer Federeinheit, welche den Rotor des Hubkolbenmotors in der Bewegungsrichtung elastisch trägt; wobei das Sauggasführungssystem eine Gasführungsleitung umfasst, deren beiden Enden an dem Saugrohr und an dem inneren Fließdurchgang des Kolbens derart angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, um das durch das Saugrohr in das Gehäuse angesaugte Gas zu dem inneren Fließdurchgang des vorgesehenen Kolbens zu führen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen konventionellen Hubkolbenkompressor zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Hubkolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Querschnittsansicht, welche den Hubkolbenverdichter zeigt, in dessen Zentrum ein Sauggasführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
4 ist eine auseinander gezogene Perspektivansicht, welche das Sauggasführungssystem des Hubkolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Betriebszustand des Hubkolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Betriebszustand des Hubkolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Querschnittsansicht, welche eine weitere Ausführung des Gasführungssystems des Hubkolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 ist eine Querschnittsansicht, welche eine weitere Ausführung des Gasführungssystems des Hubkolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
DURCHFÜHRUNGSARTEN DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
Hiernach wird das Sauggasführungssystem des Hubkolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
Wie in 2 und 3 gezeigt, weist der Hubkolbenverdichter mit dem Sauggasführungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 10 auf, in welchem ein Saugrohr (SP) und ein Ableitrohr (DP) miteinander in Verbindung stehen; wobei ein Hubkolbenmotor 20 innerhalb des Gehäuses befestigt ist; wobei eine Verdichtereinheit 30 innerhalb des Hubkolbenmotors 20 angeordnet ist, welche Gas ansaugt, verdichtet und ableitet; wobei eine Rahmeneinheit 40 den Hubkolbenmotor 20 und die Verdichtereinheit 30 trägt; wobei eine Federeinheit 50 einen Rotor 22 des Hubkolbenmotors 20 in der Bewegungsrichtung elastisch trägt und eine Resonanz führt; und wobei eine Gasführungseinheit 100 zwischen der Verdichtereinheit 30 und der Rahmeneinheit 40 angeordnet ist und das angesaugte Gas führt.
Der Hubkolbenmotor 20 beinhaltet einen Stator 21, welcher einen inneren Stator 21A und einen äußeren Stator 21B aufweist, und einen Rotor 22, der in einem Luftspalt zwischen dem inneren Stator 21A und dem äußeren Stator 21B angeordnet ist und eine Hin- und Herbewegung ausführt.
Der innere Stator 21A weist eine zylindrische Form auf und ist mit Druck auf ein Motortragelement 44 aufgesetzt und auf diesem getragen, wobei das Motortragelement an den hinteren Rahmen 43 gekoppelt ist, was später beschrieben werden wird.
Der äußere Umfang des Motortragelementes 44 ist als ein Zylinder ausgebildet, aber der innere Umfang des Motortragelementes 44 weist einen abgestuften Bereich auf, so dass ein schmaler Leitungsabschnitt 44a und ein breiter Leitungsabschnitt 44b im Inneren gebildet sind. Die Innenfläche des schmalen Leitungsabschnitts 44a ist derart ausgebildet, dass sie an die Außenfläche des ausgedehnten Bereiches 31d des Kolbens 31 angrenzt, was später beschrieben werden wird, und die Innenfläche des breiten Leitungsabschnitts 44b ist derart ausgebildet, dass sie einen ersten Resonanzraum (S1) bildet, indem sie einen gewissen Abstand von der Außenfläche einer Gasführungsleitung 110 aufweist, was später beschrieben werden wird.
Die Verdichtereinheit 30 umfasst einen Kolben 31, der an das Magnettragelement 22A des Hubkolbenmotors 20 gekoppelt ist und zusammen mit diesem eine Hin- und Herbewegung ausführt; einen an einem Vorderrahmen 41 befestigten Zylinder 32, der später beschrieben werden wird und der einen Verdichtungsraum mit dem Kolben, der gleitend in den Zylinder eingeführt ist, bildet; ein an dem vorderen Ende des Kolbens 31 angeordnetes Saugventil 33, welches das Ansaugen des Gases durch Öffnen/Schließen eines Gasdurchgangslochs 31b des Kolbens 31 begrenzt, was später beschrieben werden wird; und eine an der vorderen Endfläche des Zylinders 32 angeordnete Auslassventilanordnung 34, welche den Verdichtungsraum abdeckt und das Ableiten des verdichteten Gases begrenzt.
Ein innerer Fließdurchgang 31a, der mit dem Saugrohr (SP) in Verbindung steht, ist mit einer gewissen Tiefe innerhalb des Kolbens 31 ausgebildet, und ein Gasdurchgangsloch 31b, das mit dem inneren Fließdurchgang 31a in Verbindung steht und die vordere Endfläche des Kolbens durchdringt, ist innerhalb des Kolbens 31 ausgebildet. Am hinteren Ende des Kolbens ist eine an das Magnettragelement 22A gekoppelte Flanscheinheit 31c ausgebildet und ein verlängerter Leitungsabschnitt 31d, der sich von dem hinteren Ende zu dem Hubkolbenmotor 20 hin erstreckt, ist zur Verbindung mit dem inneren Fließdurchgang 31a ausgebildet.
Der verlängerte Leitungsabschnitt 31d ist dafür ausgebildet, sich teilweise mit dem schmalen Leitungsabschnitt 44a des Motortragelementes 44 immer dann zu überlappen, wenn der Kolben 31 die Hubbewegung ausführt.
Die Rahmeneinheit 40 beinhaltet einen Vorderrahmen 41, in welchen der Zylinder 32 eingeschoben und an welchen er gekoppelt ist; einen ersten Mittelrahmen 42A, welcher an den Vorderrahmen 41 gekoppelt ist und die Verdichtereinheit 30 schützt; einen zweiten Mittelrahmen 42B, der an den ersten Mittelrahmen 42A gekoppelt ist und die Vorderfläche des äußeren Stators 21B berührt; und einen hinteren Rahmen 43, der an den zweiten Mittelrahmen 42B gekoppelt ist und die Rückseiten des inneren Stators 21A und des äußeren Stators 21B berührt, wobei er diese beiden Statoren zusammen trägt.
Die Federeinheit 50 beinhaltet eine vordere Feder 51, deren beide Enden jeweils von der Vorderseite des gekoppelten Bereiches zwischen dem Magnettragelement 22A und dem Kolben 31 und von der Innenfläche des Vorderrahmens 41 getragen sind, und eine hintere Feder 52, deren beiden Enden jeweils von der Hinterseite des gekoppelten Bereiches zwischen dem Magnettragelement 22A und dem Kolben 31 und von der Vorderfläche des inneren Stators 21A getragen sind.
Wie in 2 oder 4 gezeigt, beinhaltet die Gasführungseinheit 100 zumindest eine Gasführungsleitung 110 (eine Gasführungsleitung ist in den Figuren gezeigt), die an die Rückseite des hinteren Rahmens 43 gekoppelt und in das Motortragelement 44 eingeschoben ist, um sich mit dem ausgedehnten Bereich 31d des Kolbens 31 zu überlappen.
Die Gasführungsleitung 110 beinhaltet einen schmalen Leitungsabschnitt 111 mit einem kleineren Innendurchmesser als derjenige des ausgedehnten Bereiches 31d, so dass der vordere Bereich der Leitung 110 mit einem gewissen Spalt in den ausgedehnten Bereich eingeschoben ist, und einen breiten Leitungsabschnitt 112, der an der Eingangsseite des schmalen Leitungsabschnitts 111 ausgebildet ist und eine Vielzahl von Resonanzräumen (S2 und S3) aufweist.
Der schmale Leitungsabschnitt 111 kann in den inneren Fließdurchgang 31a des Kolbens eingeschoben werden und in diesem Fall ist der Abstand (a) von dem vorderen Ende des schmalen Leitungsabschnitts 111 zu dem inneren Ende des inneren Fließdurchgangs 31a des Kolbens länger als der Abstand (b) zwischen der Vorderseite der Flanscheinheit 31c des Kolbens 31 und dem hinteren Ende des diesem entsprechenden Zylinders 32.
Ein nach oben gebogener Bereich 111a, der nach außen hin verbreitert ist, ist vorspringend von dem Ende des schmalen Leitungsabschnitts 111 ausgebildet, um mit dem ausgedehnten Bereich 31d des Rahmens 31 den Resonanzraum (S1) zu bilden.
Andererseits ist die Ablenkplatteneinheit 112A zum Unterteilen des Inneren des breiten Leitungsabschnitts 112 in eine Vielzahl von Resonanzräumen (S2 und S3) zumindest einmal (eine Ablenkplatteneinheit ist in Figur ? gezeigt) an dem breiten Leitungsabschnitt 112 ausgebildet, und die Ablenkplatteneinheit 112A ist in der vertikalen Richtung gegen die Strömungsrichtung des Gases angeordnet.
Der breite Leitungsabschnitt 112 beinhaltet eine Ablenkplatteneinheit 112A, einen ersten Leitungsabschnitt 112B und einen zweiten Leitungsabschnitt 112C, welche den zweiten und dritten Resonanzraum (S2 und S3) bilden, indem sie an beide Seiten der Ablenkplatteneinheit 112A gekoppelt sind, und eine erste Seitenplatteneinheit 112D und eine zweite Seitenplatteneinheit 112E sind jeweils an die anderen Seiten des ersten und zweiten Leitungsabschnitts 112B und 112C gekoppelt.
Die Außendurchmesser des ersten und zweiten Leitungsabschnitts 112B und 112C sind genauso ausgebildet wie diejenigen der Ablenkplatteneinheit 112A und der jeweiligen Seitenplatteneinheiten 112D und 112E, und Bohrungen 112a, 112d und 112e, die auf denselben axialen Linien wie das Saugrohr (SP), die schmalen Leitungsabschnitte 111 und der innere Fließdurchgang 31a angeordnet sind, sind an dem mittleren Bereich der Ablenkplatteneinheit 112A und der jeweiligen Seitenplatteneinheiten 112D und 112E ausgebildet.
Die erste Seitenplatteneinheit 112D ist auf der Vorderseite des breiten Leitungsabschnitts 112 angeordnet und der schmale Leitungsabschnitt 111 ist an die Bohrung 112d gekoppelt. Zusätzlich ist eine Flanscheinheit (nicht definiert), die an den hinteren Rahmen 43 gekoppelt ist, an der zweiten Seitenplatteneinheit 112E ausgebildet.
Es ist ebenfalls wünschenswert, dass das Eingangsende 111b des schmalen Leitungsabschnitts 111 rund ausgebildet ist. Und der erste Leitungsabschnitt 112B und die erste Seitenplatteneinheit 112D können als ein einziger Körper ausgebildet sein, und die anderen Bauteile sind angekoppelt und verschweißt unter Verwendung des Ultraschallschweiß- oder -lötverfahrens.
Dieselben Bauteile wie diejenigen in der konventionellen Technik sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
Bezugszahl 22B bezeichnet einen Magneten.
Das Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter wie oben beschrieben hat die folgenden Auswirkungen.
Wenn eine elektrische Stromquelle an den Hubkolbenmotor 20 angelegt wird, wird ein Strom zwischen dem inneren Stator 21A und dem äußeren Stator 21B erzeugt, wodurch sich der Rotor 22 mit dem Kolben 31 gemäß der Richtung des Stromes bewegt und durch die Federeinheit 50 eine lineare Hin- und Herbewegung ausführt. Dann führt der an den Rotor 22 gekoppelte Kolben 31 die lineare Hin- und Herbewegung innerhalb des Zylinders 32 aus, so dass eine Druckschwankung wiederholt innerhalb des Zylinders 32 erzeugt wird. Aufgrund der Druckschwankung innerhalb des Zylinders 32 wird das Kühlgas durch den inneren Fließdurchgang 31a in dem Kolben 31 in den Verdichtungsraum des Zylinders 32 gesaugt, dann verdichtet und abgeleitet. Der gesamte Vorgang wird dann wiederholt.
Das Verfahren wird in näheren Einzelheiten nachfolgend beschrieben.
Zunächst wird, wie in 5 gezeigt, das Kühlgas (angezeigt mit dem durchgezogenen Linienpfeil in der Zeichnung) durch das Saugrohr (SP) während des Saughubs des Kolbens 31 angesaugt und in das Gehäuse 10 eingebracht, und danach wird das in das Gehäuse 10 eingebrachte Kühlgas beim Öffnen des Saugventils 33 durch den breiten Leitungsabschnitt 112 und den schmalen Leitungsabschnitt 111 der Gasführungsleitung 110 und das Gasdurchgangsloch 31b und den inneren Fließdurchgang 31a des Kolbens 31 während des fortgesetzten Saughubs des Kolbens 31 in den Verdichtungsraum des Zylinders 32 eingebracht.
Zu diesem Zeitpunkt, und zwar bevor das in das Gehäuse 10 gesaugte Kühlgas in dem gesamten Gehäuse 10 verteilt wird, wird das Gas durch die Gasführungsleitungen 110 und den ausgedehnten Bereich 31d zu dem inneren Fließdurchgang 31a des Kolbens geführt, und das in den inneren Fließdurchgang 31a geführte Gas wird beim Öffnen des Saugventils 33 durch das Gasdurchgangsloch 31b direkt in den Verdichtungsraum gesaugt, wodurch die Gasdichte pro Volumeneinheit erhöht und daher die Wirksamkeit des Kompressors gesteigert wird.
Wenn das durch das Saugrohr (SP) in das Gehäuse 10 gesaugte Kühlgas durch die Gasführungsleitung 110 zu dem Verdichtungsraum des Zylinders 32 geführt wird, kann ebenfalls ein direkter Kontakt des Gases mit dem Motor bis zu einem gewissen Grad vermieden werden. Und dadurch kann der Anstieg des spezifischen Volumens des Kühlgases begrenzt werden und dementsprechend wird die Menge an angesaugtem Gas erhöht, wodurch die Wirksamkeit des Verdichters gesteigert werden kann.
Die Gasführungsleitung 110 und der ausgedehnte Bereich 31d des Kolbens 31 sind derart angeordnet, dass sie sich während der Hubbewegung überlappen, so dass ein Entweichen des Kühlgases vermieden wird, wenn das Kühlgas angesaugt wird. Daher wird die Ansauggeschwindigkeit des Kühlgases gesteigert und die Wirksamkeit des Verdichters kann auch gesteigert werden.
Das Saugrohr (SP), die Gasführungsleitung 110 und der ausgedehnte Bereich 31d sind ebenfalls auf derselben axialen Linie wie diejenige des inneren Fließdurchgangs 31a des Kolbens 31 angeordnet, und das Eingangsende 111b des schmalen Leitungsabschnitts 111 in der Gasführungsleitung 110 ist rund ausgebildet, wodurch das Ansaugen des Kühlgases ruhig und gleichmäßig geschieht, die Ansauggeschwindigkeit des Kühlgases erhöht wird und daher die Effizienz des Kompressors gesteigert werden kann.
Danach wird, wie in 6 gezeigt, das Kühlgas in dem Verdichtungsraum des Zylinders 32 während des Verdichtungshubs des Kolbens 31 verdichtet und dann wird das Gas beim Öffnen des Auslassventils 34 abgeleitet.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Saugventil 33, das während des Ansaugens des Kühlgases geöffnet worden war, geschlossen, und dann wird das Saugventil 33 gegen die Vorderseite des Kolbens 31 gepresst, wodurch ein Aufschlaggeräusch (angezeigt als Pfeile in gestrichelten Linien in der Zeichnung) zwischen dem Ventil 33 und dem Kolben 31 erzeugt wird. Und das Geräusch fließt entgegen der Ansaugrichtung des Gases.
Allerdings wird das Niedrigfrequenzgeräusch in dem ersten Resonanzraum (S1), der zwischen dem breiten Leitungsabschnitt 44b des Motortragelementes 44 und der äußeren Umfangsfläche des schmalen Leitungsabschnitts 111 der Gasführungsleitung 110 gebildet ist, gedämpft, und das Hochfrequenzgeräusch wird durch den zweiten Resonanzraum (S2) und den dritten Resonanzraum (S3), der an dem breiten Leitungsabschnitt 112 in der Gasführungsleitung 110 gebildet ist, gedämpft, wodurch die Verlässlichkeit des Verdichters gesteigert wird.
Wenn das Saugventil 33 geöffnet/geschlossen wird, strömt einiges des angesaugten Kühlgases entgegen und dementsprechend bewirkt das entgegen strömende Kühlgas einen Druckstoß durch Auftreffen auf das Kühlgas, das durch den inneren Fließweg 31a des Kolbens 31 angesaugt wird. Dann stört der Druckstoß das Ansaugen des Kühlgases, indem Gas entgegen der Saugrichtung strömt.
Allerdings wird der Druckstoß zusammen mit dem Aufprallgeräusch etwas abgemildert, wenn er durch den jeweiligen Resonanzraum (S1, S2 und S3) strömt, wodurch die neu angesaugte Menge an Kühlgas erhöht werden und die Effizienz des Verdichters gesteigert werden kann.
Wenn zudem die Gasführungsleitung 110 zusammengebaut wird, wird der breite Leitungsabschnitt 130 gebildet, indem eine Vielzahl von Elementen geformt wird und danach die Komponenten unter Einsatz des Ultraschallschweiß- oder –lötverfahrens aneinander gekoppelt werden, wodurch die Gasführungsleitung 110 in einfacher Weise zusammengebaut und die Produktivität gesteigert werden kann.
Hiernach wird eine weitere Ausführung des Sauggasführungssystems für einen Hubkolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
In der oben beschriebenen Ausführung beinhaltet die Gasführungseinheit eine Gasführungsleitung, aber in der vorliegenden Ausführung ist eine Vielzahl von Gasführungsleitungen vorgesehen.
Wie in 7 gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführung eine erste Gasführungsleitung 210, die in die innere Bohrung (nicht definiert) in dem inneren Stator 21A eingeführt ist und sich mit dem ausgedehnten Bereich 31d des Kolbens 31 überlappt, an den hinteren Rahmen 43 gekoppelt, und eine zweite Führungsleitung 220, die in die erste Führungsleitung 210 eingeführt ist, ist mit der ersten Führungsleitung 210 an den hinteren Rahmen 43 gekoppelt.
Die erste Führungsleitung 210 beinhaltet einen breiten Leitungsabschnitt 211, der an die Innenfläche des inneren Stators 43 anstößt, und einen schmalen Leitungsabschnitt 212, der von dem breiten Leitungsabschnitt 211 in einer axialen Richtung abgestuft ausgebildet ist, und in welchen der ausgedehnte Bereich 31d des Kolbens 31 eingeführt ist, um sich stets damit zu überlappen.
Es ist wünschenswert, dass der Außendurchmesser des schmalen Leitungsabschnitts 212 kleiner ist als der Innendurchmesser des ausgedehnten Bereiches 31d des Kolbens 31, wobei allerdings gegebenenfalls der Innendurchmesser des schmalen Leitungsabschnitts 212 größer ist als der Außendurchmesser des ausgedehnten Bereiches 31d, wodurch der ausgedehnte Bereich 31d in den schmalen Leitungsabschnitt 212 eingeführt werden kann.
Andererseits beinhaltet die zweite Führungsleitung 220 einen schmalen Leitungsabschnitt 221, der in den ausgedehnten Bereich 31d order in den inneren Fließdurchgang 31a des Kolbens 31 eingeführt ist, und einen breiten Leitungsabschnitt 222, der sich von dem Eingang des schmalen Leitungsabschnitts 221 verbreiternd ausgebildet ist und mit dem schmalen Leitungsabschnitt 221 in Verbindung steht.
Der Außendurchmesser des schmalen Leitungsabschnitts 221 ist derart ausgebildet, dass er kleiner als der Innendurchmesser des ausgedehnten Bereiches 31d ist, wodurch der schmale Leitungsabschnitt 221 tief in den ausgedehnten Bereich 31d eingeführt werden kann, und an dem vorderen Ende des schmalen Leitungsabschnitts 221 ist eine sich nach außen erstreckende Flanscheinheit 221a derart ausgebildet, dass sie der Innenfläche des inneren Fließdurchgangs 31a des Kolbens 31 oder der Innenfläche des ausgedehnten Bereiches 31d des Kolbens 31 gegenüberliegt.
Die äußere Umfangsfläche des breiten Leitungsabschnitts 222 ist derart ausgebildet, dass sie gegen die Innenfläche des breiten Leitungsabschnitts 211 der ersten Führungsleitung 210 stößt, und die Länge der Querrichtung des breiten Leitungsabschnitts ist kürzer als diejenige des breiten Leitungsabschnitts 211 der ersten Führungsleitung 210, so dass der erste Resonanzraum (S1) zwischen der ersten Führungsleitung 210 und der zweiten Führungsleitung 220 angeordnet ist.
Der breite Leitungsabschnitt 222 umfasst ebenfalls eine Ablenkplatteneinheit 222A, welche das Innere des breiten Leitungsabschnitts 222 in eine Vielzahl von Resonanzräumen (S2 und S3) unterteilt, wobei ein erster Leitungsabschnitt 222B und ein zweiter Leitungsabschnitt 222C den zweiten und dritten Resonanzraum (S2 und S3) bilden, indem sie mit beiden Seiten der Ablenkplatteneinheit 222A verbunden sind, und eine erste Seitenplatteneinheit 222D, die mit dem schmalen Leitungsabschnitt 221 verbunden ist, und eine zweite Seitenplatteneinheit 222E, die an den hinteren Rahmen 43 gekoppelt ist, wobei sie an die anderen Seiten des ersten und zweiten Leitungsabschnitts 222B und 222C gekoppelt sind.
Daher wird das Niedrigfrequenzgeräusch, das erzeugt wird, wenn das Saugventil geöffnet/geschlossen wird, in dem ersten Resonanzraum (S1) gedämpft, und das Hochfrequenzgeräusch wird in dem zweiten und dritten Resonanzraum (S2 und S3) des breiten Leitungsabschnitts durch die zweite Führungsleitung 220 gedämpft, wodurch das Geräusch des Verdichters wirksam verringert werden kann.
Die in der oben dargelegten Ausführung beschriebenen Wirkungen sind ähnlich denjenigen der vorliegenden Ausführung und dementsprechend wird die Beschreibung davon ausgelassen.
Hiernach wird eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
In den oben beschriebenen Ausführungen ist ein breiter Leitungsabschnitt vorgesehen, aber in der vorliegenden Ausführung ist eine Vielzahl von breiten Leitungsabschnitten vorgesehen. Wie in 8 gezeigt, ist der innere Stator 21A an der äußeren Umfangsfläche des Motortragelementes 44 befestigt und eine erste Führungsleitung 310 mit einem ersten breiten Leitungsabschnitt 312 ist in den breiten Leitungsabschnitt 44b des Motortragelementes 44 eingeführt und an dem hinteren Rahmen befestigt. Zusätzlich ist eine zweite Führungsleitung 320 mit einem zweiten breiten Leitungsabschnitt 322 an der Außenseite des Motortragelementes 44 mit der ersten Führungsleitung 310 befestigt.
Das Motortragelement 44 und die erste Führungsleitung 310 sind auf die gleiche Weise gebildet wie diejenigen der in den 2 und 4 gezeigten Ausführung, allerdings ist die zweite Führungsleitung 320 derart gebildet, dass sie sich zu dem Saugrohr (SP) des Gehäuses 10 hin erstreckt.
Der erste breite Leitungsabschnitt 312 der ersten Führungsleitung 310 beinhaltet eine Ablenkplatteneinheit 312A, einen ersten und zweiten Leitungsabschnitt 312B und 312D und eine erste und zweite Seitenplatteneinheit 312D und 312E, so dass der zweite und dritte Resonanzraum innerhalb des ersten breiten Leitungsabschnitts 312 gebildet sind. Die Bezugszahl 311 bezeichnet den schmalen Leitungsabschnitt.
Die zweite Führungsleitung 320 beinhaltet den zweiten breiten Leitungsabschnitt 322 in dem Bereich, der den hinteren Rahmen 43 berührt. Der zweite breite Leitungsabschnitt 322 umfasst eine Ablenkplatteneinheit 322A, einen ersten Leitungsabschnitt 322B und einen zweiten Leitungsabschnitt 322C, welche einen vierten Resonanzraum (S4) und einen fünften Resonanzraum (S5) auf beiden Seiten der Ablenkplatteneinheit 322A bilden, und eine erste Seitenplatteneinheit 322D und eine zweite Seitenplatteneinheit 322E.
In diesem Fall wird das Niedrigfrequenzgeräusch aus dem Geräusch, das erzeugt wird, wenn das Saugventil geöffnet/geschlossen wird, in dem ersten Resonanzraum (S1) gedämpft, und das Hochfrequenzgeräusch wird beim Durchqueren des zweiten, dritten, vierten und fünften Resonanzraumes (S2, S3, S4 und S5) gedämpft, wodurch der Geräuschverringerungseffekt gesteigert werden kann.
Andererseits kann die Gasführungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet sein, dass die in 7 und 8 gezeigten Ausführungen vermischt sind, obwohl dies nicht in den Figuren gezeigt ist. In diesem Fall kann die zweite, in 7 gezeigte Führungsleitung als eine mittlere Führungsleitung ausgebildet sein, die zwischen der in 8 gezeigten ersten und zweiten Führungsleitung angeordnet ist. Und verschiedene Ausführungen innerhalb des technischen Rahmens der vorliegenden Erfindung können ferner bereitgestellt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben ist bei dem Sauggasführungssystem für einen Hubkolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung die Gasführungsleitung vorgesehen, deren beiden Enden jeweils an dem Saugrohr des Gehäuses und an dem inneren Fließdurchgang des Kolbens angeordnet sind, so dass sie sich einander gegenüberliegen, und welche auf derselben axialen Linie wie der Resonanzraum liegen, so dass das durch das Saugrohr angesaugte Gas innerhalb des Gehäuses zu dem inneren Fließdurchgang des Kolbens geführt wird. Dementsprechend wird das Kühlgas ruhig und gleichmäßig durch die Führungsleitung in den inneren Fließdurchgang des Kolbens gesaugt und dann wird die Sauggeschwindigkeit des Kühlgases erhöht. Zusätzlich wird das Geräusch und die Vibration, die beim Ansaugen des Kühlgases erzeugt werden, in den Resonanzräumen gedämpft und der Fließwiderstand gegen das Geräusch und das angesaugte Gas wird verringert, wodurch die Zuverlässigkeit und Effizienz des Verdichters gesteigert werden können.
Auch das Voraberwärmen des in das Gehäuse gesaugten Kühlgases durch den Motor wird verhindert und daher erhöht sich das spezifische Volumen des Kühlgases nicht, wodurch die Wirksamkeit des Verdichters gesteigert wird.
Die Gasführungsleitung wird zusammengebaut, nachdem eine Vielzahl von Bauteilen geformt wurde, und daher ist das Zusammenbauverfahren der Gasführungsleitung einfach, wodurch die Produktivität des Verdichters gesteigert werden kann.
Die vorliegende Erfindung kann in mehreren Formen wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert sind ausgeführt werden.

Claims

Hubkolbenverdichter mit einem Sauggasführungssystem (100) mit: einem Gehäuse (10), in dem ein Saugrohr (SP) und ein Ableitrohr (DP) miteinander in Verbindung stehen; einem Hubkolbenmotor (20), der einen Stator (21) mit einem inneren Stator (21A) und einem äußeren Stator (21B) beinhaltet, welche innerhalb des Gehäuses mit einem gewissen Luftspalt zwischen sich angebracht sind, und einen Rotor (22), der in dem Luftspalt zwischen den beiden Statoren (21A, 21B) angeordnet ist und eine hin- und hergehende Bewegung ausführt; einer Kompressoreinheit (30), die einen Kolben (31) aufweist, der an den Rotor des Hubkolbenmotors gekoppelt ist und mit dem Rotor eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, wobei ein innerer Fließdurchgang (31A), der das Innere des Kolbens durchdringt, eingerichtet ist, und ein Zylinder (32), der auf der Außenseite des Hubkolbenmotors getragen ist, so dass der Kolben gleitend in den Zylinder eingeführt ist; einer Rahmeneinheit (40), welche den Hubkolbenmotor und die Kompressoreinheit verbindet und trägt; und einer Federeinheit (50), welche den Rotor des Hubkolbenmotors in der Bewegungsrichtung elastisch trägt; dadurch gekennzeichnet, dass das Sauggasführungssystem (100) eine Gasführungsleitung (110) umfasst, welche den inneren Stator (21A) durchdringt, und deren beiden Enden an dem Saugrohr (SP) und an dem inneren Fließdurchgang (31A) des Kolbens (31) derart angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegen, um das angesaugte Gas innerhalb des Gehäuses (10) zu dem inneren Fließdurchgang des vorgesehenen Kolbens zu führen. Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei sich die Gasführungsleitung zu dem inneren Fließdurchgang des Kolbens hin ausdehnt, so dass sich ein Teil der Gasführungsleitung oder die gesamte Gasführungsleitung mit dem inneren Fließdurchgang des Kolbens überlappt.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei das Endstück der Gasführungsleitung einen Flanschabschnitt aufweist, der zu der Innenfläche des inneren Fließdurchgangs des Kolbens hin gebogen ist.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei der Kolben ferner einen sich von dem mit dem Rotor gekoppelten Bereich zu dem inneren Stator ausdehnenden Bereich aufweist.
Verdichter gemäß Anspruch 4, wobei der sich der ausgedehnte Bereich zu dem innerhalb des inneren Stators ausgebildeten Fließdurchgang erstreckt und zumindest an einer Stelle mit dem inneren Stator überlappt.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei der Abstand von dem vorderen Ende der Gasführungsleitung zu dem inneren Endbereich des Kolbens länger ist als der Abstand von der einen Seite des gekoppelten Bereichs des Rotors und des Kolbens zu der Rückseite des diesem entsprechenden Zylinders.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei ein Flanschabschnitt an der Gasführungsleitung derart ausgebildet ist, dass die Gasführungsleitung an die Rahmeneinheit gekoppelt ist.
Verdichter gemäß Anspruch 5, wobei ein Motortragelement, welches den inneren Stator trägt, in den Mittelbereich des Hubkolbenmotors eingesetzt ist, und das Motortragelement einen schmalen Leitungsabschnitt mit einem kleineren Innendurchmesser als derjenige anderer Bereiche aufweist.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei die Gasführungsleitung einen breiten Leitungsabschnitt mit einem verbreiterten Innendurchmesser aufweist.
Verdichter gemäß Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Gasführungsleitungen vorgesehen ist.
Verdichter gemäß Anspruch 10, wobei zumindest eine Gasführungsleitung von diesen Gasführungsleitungen der breite Leitungsabschnitt mit dem verbreiterten Durchmesser aufweist.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 8 oder 11, wobei der breite Leitungsabschnitt derart befestigt ist, dass er einen bestimmten Spalt mit dem schmalen Leitungsabschnitt des Motortragelementes aufweist.
Verdichter gemäß Anspruch 10, wobei die Gasführungsleitungen derart angeordnet sind, dass sie sich zumindest an einer Stelle überlappen.
Verdichter gemäß Anspruch 10, wobei zumindest eine Gasführungsleitung von diesen Gasführungsleitungen einen Flanschabschnitt aufweist, um an die Rahmeneinheit gekoppelt zu werden.
Verdichter gemäß Anspruch 10, wobei die Gasführungsleitungen eine erste, dem Saugrohr gegenüberliegende Führungsleitung und eine zweite, dem Kolben gegenüberliegende Führungsleitung umfassen.
Verdichter gemäß Anspruch 15, wobei zumindest eine mittlere Führungsleitung zwischen der ersten Führungsleitung und der zweiten Führungsleitung angeordnet ist.
Verdichter gemäß Anspruch 15, wobei eine der ersten, zweiten und mittleren Führungsleitungen einen breiten Leitungsabschnitt mit einem verbreiterten Durchmesser aufweist.
Verdichter gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei eine dieser ersten, zweiten und mittleren Führungsleitungen einen an die Rahmeneinheit gekoppelten Flanschabschnitt umfasst.
Verdichter gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei eine dieser ersten, zweiten und mittleren Führungsleitungen derart angeordnet ist, dass sie sich mit einer anderen überlappt.
Verdichter gemäß Anspruch 16, wobei eine dieser ersten und zweiten Führungsleitungen einen Flanschabschnitt umfasst und an die Außenseite der Rahmeneinheit gekoppelt ist, und die andere Leitung an die Innenfläche dieser Rahmeneinheit gekoppelt ist.
Verdichter gemäß Anspruch 16, wobei eine dieser ersten, zweiten und mittleren Führungsleitungen den Flanschabschnitt aufweist und an die Außenseite der Rahmeneinheit gekoppelt ist und die anderen Leitungen an die Innenseite der Rahmeneinheit gekoppelt sind.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 9, 11 oder 17, wobei der breite Leitungsabschnitt eine zylindrische Leitung und einen ersten Seitenplattenabschnitt und einen zweiten Seitenplattenabschnitt aufweist, die an die beiden Enden der Leitung gekoppelt sind und Bohrungen mit kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser der Leitung aufweisen, und wobei einer der ersten und zweiten Seitenplattenabschnitte mit der Leitung als ein einziger Körper geformt ist und der andere unter Einsatz des Ultraschallschweiß- oder -lötverfahrens an die Leitung gekoppelt ist.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 9, 11 oder 17, wobei der breite Leitungsabschnitt eine zylindrische Leitung und einen ersten Seitenplattenabschnitt und einen zweiten Seitenplattenabschnitt aufweist, die an die beiden Enden der Außenseite des Außenumfangs des Leitungsabschnitts gekoppelt sind und Bohrungen mit kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des Leitungsabschnitts aufweisen, und wobei einer der ersten und zweiten Seitenplattenabschnitte unter Einsatz des Ultraschallschweiß- oder -lötverfahrens an den Leitungsabschnitt gekoppelt ist.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 9, 11 oder 17, wobei der breite Leitungsabschnitt an dem gegenüber dem Ansaugrohr liegenden Rahmenbereich der Rahmeneinheit des Gehäuses befestigt ist.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 9, 11 oder 17, wobei der breite Leitungsabschnitt zumindest eine Ablenkplatteneinheit umfasst, die innerhalb den breiten Leitungsabschnitt in eine Vielzahl von miteinander in Verbindung stehenden Resonanzräumen unterteilt.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 9, 11 oder 17, wobei der breite Leitungsabschnitt zumindest eine Ablenkplatteneinheit umfasst, die innerhalb den breiten Leitungsabschnitt in eine Vielzahl von miteinander in Verbindung stehenden Resonanzräumen unterteilt, und wobei die Ablenkplatteneinheit eine Bohrung auf der selben axialen Linie wie das Ansaugrohr umfasst.
Verdichter gemäß den Ansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 20 oder 21, wobei die Gasführungsleitungen auf der einen axialen Linie angeordnet sind.