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Elektromagnetisch betriebener Kolbenverdichter Es ist bereits vorgeschlagen
worden, Verdichter, insbesondere Kleinverdichter, für Kältemaschinen nicht mit einer
Kolbenpumpe, sondern mit einem unter dem Einfluß eines Wechselfeldes stehenden Schwingungssystem
auszurüsten. Bei bekannten Ausführungen dieser Art stellt der in einem die Ein-
und Auslaßventile enthaltenden Zylinder gleitende Kolben mit einet, Schwinganker
in Verbindung, auf den einerseits ein' mit einer Wechselstromspule versebener Magnet,
andererseits Rückholfedern einwirken. Unter dem Einfluß des Wechselfeldes wird der.
die Schwingmasse darstellende Schwinganker abwechselnd abwechselnd vom Elektromagneten
angezogen- - und beim. Stromdurchgang durch `Null, von den Federn zurückgeführt.
Ein solcher Verdichter muß in Resonanz -arbeiten, es muß also- die Federung des
Systems e so- bemessen werden, daß die" Eigenfrequenz des Systems mit der. Frequenz
des Wechselfeldes übereinstimmt. Diese Resonanz - läßt sich wohl durch richtige
Bemessung der Rückholfedern erzielen, auch dürften die meist sehr stark bemessenen
Rückholfedern selbst nach längerer Zeit an Federkraft ' nichts einbüßen, aber es
besteht die Gefahr, daß die Frequenz des Wechselfeldes sich ändert. Treten im Wechselstromnetz
stoßweise Belastungen auf, . so kann es zu einem Nachlassen der- Frequenz und später
zu einem Anstieg der Frequenz kommen, um z. B. -mit Rücksicht auf an das Netz angeschlossene
Synchronuhren die in der Zeiteinheit erforderliche Frequenzzahl. wieder zu erreichen.
Bei derartigen oder ähnlichen Frequenzänderungen kommt aber das Schwingungssystem,
weil -die Resonanzlage nicht, mehr besteht, zur Ruhe.
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Dieser . Nachteil. ist zwar bei - einer weiteren: bekannten- Ausführung.
vermieden;- bei
der zwei in einem Zylinder gegenläufig hin und her
bewegte Kolben vorgesehen sind, die mit einem Saugventil versehen sind. Diese vorbekannte
Anordnung ist im Aufbau außer-> ordentlich verwickelt. In einem von einer Gleichstromwicklung
erzeugten Feld schwingt eine vom Wechselstrom erregte Schwingspule hin und her,
die mit dem eigentlichen Kolben durch ein Zwischenstück verbunden ist. Auf den Kolben
bzw. das Zwischenstück wirken Federn ein, die die Schwingspule bei Nichterregung
in einer Mittellage zu halten suchen. Der besondere Nachteil dieser Art von Verdichtern
besteht, abgesehen von dem verwikkelten Aufbau, auch noch darin, daß die zu bewegenden
Massen sehr groß sind, also ein erheblicher Energieverlust in Kauf genommen werden
muß, der um so schwerwiegender ist, als bei solchen in einem Schwingungssystem arbeitenden
Pumpen fortgesetzt Massen in Bewegung gesetzt, zum Stillstand gebracht und erneut
in Bewegung gesetzt werden müssen. Zu, erwähnen wäre auch noch die Umständlichkeit,
die Stromzuleitungen zur Wechselstromspule so auszubilden, daß diese einwandfrei
schwingen kann und nicht etwa durch die beweglich zu lagernden Stromzuleitungen
gedämpft wird.
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Es sind weiter elektromagnetisch betriebene Kolbenverdichter mit in
einem Zylinder gegenläufigen Kolben bekannt, die bei Erregung eines Wechselstrommagneten
aneinander angezogen und durch eine zwischen ihnen angeordnete Feder beim Ausbleiben
der Erregung auseinandergedrückt werden. Die Hilfsmittel. zur aufeinanderfolgenden
Erregung der Magnetspule und ihrer Wiederabschaltung verwickeln den Aufbau und wirken
ungünstig auf die Lebensdauer des Verdichters ein. Überdies sind die gegenläufigen
Kolben dieser vorbekannten Ausführung je durch eine' Feder gegen das Pumpengehäuse
abgestützt, so daß diese vorbekannte Ausführung nicht weniger als drei Federn aufweist,
die jedenfalls bis zu einem gewissen Grad richtig zueinander abgestimmt sein müssen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetisch betriebenen Kolbenverdichter,
insbesondere für Kältemaschinen, mit einem unter dem Einfluß eines Wechselfeldes
stehenden Schwingungssystem und zwei in einem Zylinder gegenläufig hin und her bewegten,
mit einem Saugventil versehenen Kolben. Es wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
die beispielsweise durch Anordnung im Innern einer Gleichstromspule polarisierten
Kolben der Wirkung je eines Pols eines Wechselstrommagneten auszusetzen. Der Vorteil
eines derartigen Verdichters besteht nicht nur in einer Frequenzunabhängigkeit;
das Schwingungssystem besitzt überhaupt keine federnd aufgehängten Massen, und',
falls das - Anordnen einer Feder aus Zweckmäßigkeitsgründen doch geschehen sollte,
so braucht die Feder nicht der Frequenz angeglichen zu werden. Im Gegensatz zu bekannten
Anordnungen mit großen zu bewegenden Massen, die einen Energieverlust bedeuten,
zeigt der Erfindungsgegenstand bei ruhigem, stoßfreiem Lauf eine Vereinfachung im
Aufbau auch noch dadurch, daß die Kolben selbst als Schwingkörper dienen und nicht
erst mit einem als Schwingmasse dienenden Anker in Verbindung gebracht zu werden
brauchen.
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Die Polarisierung der Kolben kann auf die verschiedenste Art und Weise
geschehen. An Stelle einer Gleichstromspule, in deren Innern der Zylinder mit seinen
beiden Kolben angeordnet wird, kann z. B. zwecks Polarisierung der Kolben ein Dauermagnet
vorgesehen werden, der zweckmäßig außen auf dem Zylinder angeordnet wird. Die Erregung
der Gleichstromspule kann aus einem fremden Gleichstromnetz entnommen werden, man
kann aber den zur Erregung erforderlichen Gleichstrom auch transformatorisch aus
dem Wechselstromnetz entnehmen. So ist es sehr zweckmäßig, auf dem Eisen des Wechselstrommagneten
eine sekundäre Wicklung vorzusehen, deren Strom über Gleichrichter zur Erregung
der Gleichstromspule dient. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist
in der Zeichnung schematisch dargestellt. In einem Zylinder a aus unmagnetischem
Stoff-, der an seinen beiden Stirnseiten Luftauslaßventile U trägt, sind die Windungen
einer Gleichstromspule c angeordnet. Im Innern des Zylinders ist ein Führungsstück
d aus Eisen ortsfest gelagert, in welchem sich die Zuführungskanäle e, f
befinden. Auf diesem Führungsstück d gleiten innerhalb des Zylinders a Kolben g,
h, die an ihren Stirnseiten Lufteinlaßventile i tragen. Bei Erregung der Gleichstromspule
c werden die Kolben g, !a polarisiert, und zwar derart, daß der eine Kolben einen
Nordpol, der anderen. Kolben einen Südpol bildet. Die Kolben g, 1z bilden das Schwingungssystem.
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Der Zylinder a ist mit seinen Enden in Ausnehmungen der freien Schenkel
des U-Magneten j gelagert. Der Eisenkern j trägt eine Spulek, die an einem Wechselstromnetz
liegt. Auf dem Eisenkern j ist ferner eine Sekundärspule zzz vorgesehen. Der Nullpunkt
zz dieser Sekundärspule m ist über die Leitung o zu dem einen Ende der Gleichstromspule
c geführt, die Enden der Sekundärspulem sind mit Gleichrichtern p verbunden, von
denen eine Leitung r . zu dem zweiten Ende der Gleichstromspule c führt.
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Die Wirkungsweise des Verdichters ist folgende: Zufolge des durch
den Elektromagneten j, 1z erzeugten- Wechselfeldes bilden
sich analog
der Frequenz in den freien Schenkeln s und- t Nord- bzw. Südpole, jedoch derart,,
daß fortgesetzt ein Wechsel von Nord zu Süd und umgekehrt stattfindet. Bei der dargestellten
Lage der Kolben g, h ist angenommen, daß sich im Schenkels ein Nordpol, im Schenkel
t ein Südpol gebildet hat. Da der Kolben g einen Südpol und der Kolben k einen Nordpol
darstellt, erfolgt 11
diesem Augenblick ein Abstoßen der gleichnamigen Pole;
es werden also die Kolben g, h im Saughub einwärts getrieben, wobei sie aufeinander
zulaufen. Im nächsten Augenblick ist aber aus dem Nordpol im Schenkels ein Südpol
und aus dem Südpol im Schenkel p ein Nordpol geworden, so daß nunmehr ein Anziehen
der ungleichnamigen Pole erfolgt. Die beiden Kolben g, k führen also nunmehr einander
entgegengesetzt nach außen gleitend den Druckhub aus.
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An Stelle der beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen Gleichstromspule
c, die aus dem Wechselstromnetz über Gleichrichter gespeist wird, könnte auch eine
Gleichstromspule verwendet werden, die aus einem fremden Netz gespeist wird. An
Stelle der Gleichstromspule wäre auch ein Dauermagnet verwendbar. Die beim Ausführungsbeispiel
vorgesehene Schaltung der Gleichstromspule über Gleichrichter an die Sekundärspule
»z kann ohne Beeinträchtigung des Erfindungsgedankens geändert werden. Das Ausführungsbeispiel
läßt den besonders einfachen Aufbau des Erfindungsgegenstandes erkennen. Man könnte
beim Ausführungsbeispiel etwa zwischen die beiden Kolben g, h eine Zugfeder spannen,
die den Saughub der Kolben unterstützt; auch eine Druckfeder zur Unterstützung des
Druckhubes wäre möglich. Da-durch würde der einfache Aufbau des Erfindungsgegenstandes
nicht gestört, und man brauchte insbesondere eine Frequenzabhängigkeit der Federspannung
nicht in Kauf nehmen.