DE847905C - Magnetkompressor - Google Patents

Description

• Magnetkompressor Bei Nlagnetko>ntpressoreti für Kältemaschinen, die nach dem Resonanzprinzip arbeiten, wurde die auf Resonanz abgestimmte Federkraft bisher durch eine oder mehrere Federn aufgebracht. In der letzten Zeit ist auch der Vorschlag gemacht worden, bei einem Flügelverdichter mit Schwingantrieb die federnde Befestigung der Massen des Flügelkolbens und des Ankers durch eine auf Torsion beanspruchte Stabfeder zu bewirken. Erfindungsgemäß dient ebenfalls zur Befestigung der schwingenden Massen ein Torsionsstab. Dem vorbeschriebenen Vorschlag gegenüber besteht die Erfindung jedoch darin, einen äus zwei Stabteilen gebildeten Torsionsstab zu verwenden, die in der Schwingebene der in ringförmig gebogenen Zylindern schwingenden Kolben, beispielsweise durch die Masse miteinander verbunden und mit den freien Enden eingespannt sind.
• Der Magnetkompressor gemäß Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und an Hand der Zeichnung nachfolgend im einzelnen näher erläutert Der beispielsweise dargestellte Magnetkompressor besteht aus dem Gehäuse r und dem aus den Teilen 2a und z° bestehenden Torsionsstab, der mit Teil 2a oben bei 3 und mit "heil 2' unten bei 4 eingespannt ist und an dem die Kolben 6a und 6° auf einer Kreisbahn in den dem Umfang des Gehäuses entsprechend abgebogenen Zylindern 7a und 7" schwingend angeordnet sind. Die Kolben sind an der blasse 8 befestigt, die im Falle der Abb. i als Scheibe ausgebildet sein kann. Die den Torsionsstab bildenden Teile 211 und 21 können Vollstäbe oder auch Hohlstäbe von beliebigem Querschnitt sein. Bei N'erwendung von Hohlstäben kann das Innere des Torsionsstabes wie im Falle der Zeichnung zugleich als Zu- und Ableitung für das Gas dienen. Im Falle der Abb. i tritt das Gas bei A in den Torsionsstab ein und gelangt über die Öffnung 9 in den Raum io des Gehäuses i. Aus dem Raum io tritt das Gas durch das Ventil ii (Abb. 2) im Boden der Zylinder 711 und 7b ein, die es komprimiert durch das Ventil 12 in den Kolben 611 und 61 wieder verläßt, um über die Bohrung 13 in der Masse 8 (Abb. i) und den hohlen Stab bei B wieder aus der Vorrichtung auszutreten.
• An dem oberen Stabteil 211 ist die Schwungmasse 14 befestigt, die zugleich den Anker des Elektromagneten bildet, dessen Pole (Abb.3) mit i511 und i5b bezeichnet sind und der von außen auf das Gehäuse i aufgeschoben ist. Eine zusätzliche Schwungmasse 16 ist im Beispielsfalle schließlich noch an Teil 21 des Torsionsstabes vorgesehen, die jedoch nicht unbedingt erforderlich ist.
• An Stelle der scheibenförmigen Schwungmasse 8, wie sie im Falle der Abb. i vorgesehen ist, zeigt Abb. 2 eine andersartig ausgebildete, in der Kolbenebene schwingende Masse, die weiter unten näher erläutert wird. Die Ausbildung der Zylinder und Kolben ist in beiden Fällen die gleiche.
• Die Pole 1511 und 151 des Elektromagneten sind zweckmäßig so angeordnet, daß sie dem Anker 14 im Ruhezustand der Vorrichtung etwas versetzt gegenüberliegen, was zur Folge hat, daß die Maschine beim Einschalten der Magnete selbsttätig anläuft.
• Bei einer mit konstanter Frequenz angetriebenen Maschine ändern sich die Schwingungsausschläge und damit auch die Förderleistung mit dem Gasdruck, d. h. also mit der gasdruckabhängigen Federkraft des Gases, die einen Teil der gesamten, zum anderen Teil konstruktiv bestimmten Federkraft darstellt. Diese Änderungen können erfindungsgemäß durch selbsttätige Änderung der Federkraft des Torsionsstabes oder durch Änderung der Masse in Abhängigkeit von dem jeweils entstehenden Differenzdruck zwischen Kompressions- und Ansaugdruck ausgeglichen werden.
• Eine Möglichkeit zur Ausgleichung der auftretenden Schwingungsänderungen in Abhängigkeit von den Gasdrücken zeigt Abb. i. Nach dieser ist der Einspannring 4 des Torsionsstabes auf einer Rohrfeder 411 angeordnet und weiterhin der untere Teil 17 des Gehäuses durch einen Membranboden 18 gegen den darüberliegenden Teil io abgetrennt. Der Membranboden ist einerseits in der Wand des Gehäuses i und andererseits innen in einem auf dem Einspannring 4 sitzenden Zylinder i9 befestigt, der im oberen Teil 2o tellerartig erweitert ist und gleichzeitig als Stütze für die Feder 21 dient. Schließlich ist eine Leitung 22 vorgesehen, über die der Druck des komprimierten Gases in den Raum 17 abgeleitet wird. Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung ändert sich die Lage des Membranbodens je nach dem Druckunterschied zwischen (lein lioinpressionsdruck im Raum 17 und dem Ansaugdruck im Raum io. Übersteigt der Differenzdruck ein bestimmtes Maß, so verändert die Membran i8 ihre Lage in Richtung nach oben und nimmt hierbei den Einspannring 4 mit. Infolgedessen wird der Einspannpunkt des Torsionsstabes 2b axial verschoben, und es ändert sich seine Eigenschwingungszahl entsprechend. Ebenso tritt eine Verschiebung im entgegengesetzten Sinne bei einer rückläufigen Änderung des Druckverhältnisses ein. Vertauscht man die Druckventile ii und 12 miteinander und saugt das Gas beiß an und läßt es bei A austreten, dann herrscht im Raum 17 der Ansaugdruck und im Raum io der Enddruck. Die Verschiebung des Einspannpunktes erfolgt dann in entgegengesetzter Weise wie oben beschrieben.
• Eine andere Möglichkeit, die Schwingungsänderungen in Abhängigkeit von den Gasdrücken auszugleichen, läßt Abb.2 erkennen. Nach dieser ist in der Ebene der Kolben und mit diesem schwingend eine sich mit den Gasdrücken selbsttiitig verstellende Masse vorgesehen. Diese Masse besteht aus zwei auf der Schwungachse 24 der Kolben angeordneten Körpern 23a und 23b. In ihnen sind unter dem Druck von Federn 25a und 25' stehende Membrankörper 26a und 26b untergebracht, deren Inneres über die Leitungen 27a und 27b unter Kompressionsdruck steht und an denen als Zusatzmasse dienende Kolben 28a und 28b befestigt sind, die in den Enden der Körper23a und 23' gleitend geführt sind. Je nach dem Differenzdruck zwischen dem Kompressionsdruck in den Membrankörpern 2611 und (lern Ansaugdruck des Raumes io werden die Massen 2811 und 28b nach innen oder außen verschoben. Je größer der Kompressionsdruck wird und je weiter sich die Massen infolgedessen von der Achse entfernen, um so geringer wird die Schwingungszahl des Systems. Es können somit auch auf diese Weise die Schwingungsänderungen in Abhängigkeit von den Gasdrücken selbsttätig gesteuert werden. Vertauscht man wieder die Druckseite mit der Saugseite in der bereits beschriebenen Form, so kann umgekehrt eine Erhöhung der Schwingungszahl bei größer werdendem Kompressionsdruck erreicht werden.
• Falls die Leistung der Maschine mit mehreren Zylindern zu groß oder ein großer Druckunterschied verlangt wird, kann man auch mit einem Zylinderpaar arbeiten, von dem der eine die erste Stufe, der andere die zweite Stufe der Kompression übernimmt. Da die Zylinderabmessungen dabei verschieden sind, bewegen sich dann die Kolben auf verschiedenen Radien. Trotzdem ist es aber möglich, durch entsprechende Bemessung einen -vollkommenen Massenausgleich zu erreichen.
• Die in Abb. i und 2 dargestellten Bauformen können für sich oder auch kombiniert miteinander verwendet werden. Weiterhin kann auch der Anker so-gestellt werden, daß der Kraftfluß im Magnetteil dem Energiebedarf des Systems angepaßt wird. Durch Verdrehung des Magneten um die Achse kann die Magnetkraft beeinflußt werden. Dieser Umstand kann zur Steuerung der Maschine ausgenutzt werden, z. B. dadurch, claß der Druckunterschied zur Einstellung der Magnetpole im Verhältnis zum Anker durch entsprechende Verdrehung benutzt wird.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. hach dein Resonanzprinzip arbeitender Magnetkompressor für Kältemaschinen, bei dem die auf Resonanz abgestimmte Federkraft durch einen Te,rsionsstab aufgebracht wird, an dem die Verdichterkolben in ringförmig gebogenen Zylindern in einer Kreisbahn schwingend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab aus zwei Stabteilen (2a, 21) besteht, die in der Schwingebene der Kolben (6a, 6b), beispielsweise durch eine schwingende Masse (8) miteinander verbunden und mit den freien Enden eingespannt sind.
2. 2. Magnetkompressor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Torsionsstab bildenden Teile (2a, 21) beide oder auch nur einer von ihnen hohl ausgebildet sind und als Saug-bzw. Druckleitung dienen.
3. 3. Magnetkompressor nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingespannte Dinge des Torsionsstabes durch Verschiebung der 1?inspannstelle gesteuert wird.
4. 4. Magnetkompressor nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Einspannstellen (z. B. 4) des Torsionsstabes in Abhängigkeit von der jeweiligen Druckdifferenz zwischen Kompressions- und Ansaugedruck axial verschiebbar ausgebildet und angeordnet ist.
5. 5. Magnetkompressor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, claß die axiale Verschiebl>arkeit der Einspannstelle (4) durch einen das (@clt;iuse (i) in einen Saugdruckraum (io) und einen Kompressionsdruckraum (i7) unterteilenden Membranboden (i8) bewirkt wird, der mit seinem äußeren Rand an der Wand des Gehäuses (i) und mit seinem inneren Rand an einem mit der Einspannstelle verbundenen Zylinder (i9) befestigt ist.
6. 6. Magnetkompressor nach Anspruch i bis dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Torsionsstab in der Kolbenebene mitschwingende Masse in Abhängigkeit von der jeweiligen Druckdifferenz zwischen Kompressions- und Ansaugedruck veränderlich ausgebildet ist.
7. Magnetkompressor nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu Abstimmungszwecken eine zusätzliche Schwungmasse (i6) vorgesehen ist. B.
8. Magnetkompressor nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schwingebene der Kolben mitschwingende blasse aus zwei auf der Schwungachse (24) angeordneten Hohlkörpern (23a, 23b) besteht, in denen Meinbrankörper (26a, 26b) angeordnet sind, die in den Hohlkörpern gleitend geführte, die Hohlkörper nach dein Saugdruckraum (io) abschließende Massekolben (28a, 28b) tragen und deren Inneres mit der Kompressionsdruckleitung in Verbindung steht.
9. 9. Magnetkompressor nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen Kompressions- und Ansaugedruck zur Verdrehung und damit zur Einstellung der Magnete (15a, 15b) im Verhältnis zum Anker (i4) ausgenutzt wird. io. Magnetkompressor nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine zweistufig ausgebildet ist, wobei die gegenüberliegenden Zvlinder verschieden große Abmessungen aufweisen.