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Kältemittelverdichter für Kältemaschinen mit elektromagnetischem Antrieb
Die Erfindunb betrifft Verdichter für ein Kältemittel mit elektromagnetischem Antrieb
für Kältemaschinen, bei welchen zwei gegenläufige -Verdichterkolben von zwei. schwingenden
Lamellen getragen werden, welche Anker bilden, welche mit der Frequenz eines Wechselstroms
angezogen werden, welcher einen oder mehrere mit diesen Ankern zusammenarbeitende
Elektromagnete speist.
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Erfindungsgemäß ist die Verdichteranordnung elastisch in einer hermetisch
verschlossenen Glocke aufgehängt, welche von der :das von dem Verdampfer kommende
Kältemittel zuführenden Leitung und der dieses Gas nach der Verdichtung zu ,dem
Kondensator führenden Leitung durchdrungen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform trägt ein mittleres, an der Glocke befestigtes
Blech an seinem oberen Teil zwei seitliche. Halter, an: welchen die schwingenden
Lamellen aufgehängt sind, ferner an seinem mittleren Teil die Teile des Magnetkreises,
und an seinem unteren Teil zwei Jochteile, in welche die beiden gegenüberliegenden
Zylinder des Verdichters eingelassen sind.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist jeder dieser Zylinder
an. seinem äußeren Teil durch eine Kappe aus einem nachgiebigen
Werkstoff
verschlossen, welche durch eine Bandage oder einen Ring gegen ihrs gedrückt wird
und in ihrer Mitte von der Kolbenstange durchdrungen wird, ideren Ende mit der schwingenden
Anordnung über einen biegsamen Teil, z.-B. eine Klaviersaite; verbunden ist, wobei
der Rand des Lochs der von. der Kolbenstange durchdrungenen nachgiebigen Kappe unter
der Einwirkung der Elastizität ihres Werkstoffs abdichtend gegen diese Stange angedrückt
wird. Ferner sind die Kolben mit Belägen oder Stulpen, aus einem elastischen Werkstoff
versehen, welche sich während des Verdichtungshubes gegen die Wand der Zylinder
legen und sich während des Rückwärtshubes von dieser Wand abheben können, um das
Gas zwischen sich und dieser Wand durchzulassen.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfmdüng werden an den schwingenden
Lamellen Dauermagnete mit -ausgeprägten Polen. angebracht, d. h. Magnete, .deren
Werkstoff eine solche Behandlung erfahren hat; @daß seine Elementarmagnete in die
Längsrichtung eingestellt sind.
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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung werden die von. den
beweglichen Anordnungen des elektromagnetischen Verdichters getragenen Magnete wenigstens
teilweise von unmagnetisehen und die Elektrizität leitenden Metallteilen umgeben.
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Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters für Kältemittel
mit elektromagnetischem Antrieb für Kältemaschinen äst nachstehend beispielsweise
beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. i :ist eine, geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßenVerdichters
für Kältemaschinen; Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1; Fig.
3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III der Fiig. i ; . Fig. q. ist eins Schnitt
längs der Linie IV-IV der Fig:. i ; Fig. 5 ist eine geschnittene Seitenansicht eines
in den Verdichtern mit elektromagnetischem Antrieb benutzten Organs zur Befestigung
der Magnete; Fing. 6 ist eine Seitenansicht längs der Linie VI-VI der Fig. 5; .
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Fig. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht einer Abwandlung der Fig.
i ; Fiig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7.
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Auf Fig. i ist oder Verdichter an einem mittleren Blech i .angebracht,
an welchem zwei Joche .2 befestigt sind, welche eine einzeilne Kammer 3 begrenzen.
Jedes dieser Joche ist mit einem Zylinder 4 versehen; welcher an seinem inneren
Ende ein Ventil 5 - aufweist, welches an einer an . dem Joch 2 befestigten: Feder
6, angebracht ist. An ihrem äußeren Ende sind @die Zylinder 4 durch Kappen: 7 aus
einem nachgiebigen Werkstoff verschlossen, z. B. geeignetem Kunstgummi, oder einem
beliebigen anderen Werkstoff; welcher eine tadellose Abdichtung gewährleistet und
die beim Arbeiten ,. des Apparats auftretenden Geräusche dämpft. Die Kappen 7 sind
der Zylinder, z. B. durch eine Metallschelle 8; gehalten, welche sie auf einen Rand
9 des Zylinders 4 drücken.
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Das mittlere Blech i ist mit zwei Haltern i i, I iu fest verbunden,
an welchen zwei schwingende Lamellen io, io' befestigt sind. Jede dieser letzteren
trägt an ihrem freiem Ende einen. Teil 12 aus! unmagnetischem Metall, an welchem
mit Hilfe von Bügeln zwei Dauermagnete 13 und 14 mit entgegengesetzt liegenden Polen
befestigt sind: Eine an dieser beweglichen Anordnung befestigte Lasche 15 betätigt,den
Kolben 16 mittels einer eine biegsame Verbindung bildenden Klaviersaite 17.
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Die Kolben 16, 16' sowie die Ventile 5 sind zweckmäßig aus Spezialgummi
oder aus einem anderen Werkstoff, welcher von dem Kältemittel, dem Öl und der Wärme
nicht angegriffen wird.
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Die von dein Verdampfer kommenden entspannten Gasse werden über eine
Kugel i 8 angesaugt, in deren Innerem Filter, i9 und Stauscheiben2o zur Dämpfung
-der Geräusche angebracht sind. Kleine Löcher 22 gestatten den Rückfluß des Öls
in die !Glocke. Nachdem Austritt aus der Kugel 18 werden die Gase durch eine Leitung,
2i in die Kühlkanäle 28, 29 der Joche 2 geführt. Hierauf werden,die Gase von den
Einlaßleitungeu 23 der Zylinder 4 übernommen, worauf sie nach ihrer Verdichtung
in die - einzelne Kammer 3 gelangen, bevor sie den Kondensator des Kälteapparats
durch die Leitung 35, 24 erreichen.
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Fig. 2 zeigt den Umlauf der frischen Gase durch das Joch des Verdichters
zum Zweck der Kühlung desselben.
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Beim Austritt aus der Leitung 21 entspannen sich die Gase in dein
Kanal 2$ und dem Kanal 29, indem sie düxch,die in dem mittleren Blech i angebrachte
kreisförmige Öffnung 3o strömen. Die Kanäle 28 und 29 enthalten Zwischenwände 26,
27, 26', 27' mit kalibrierten Löchern 31 zur Vergleichmäßigung der Strömung der
Gase in den Jochen 2, wasieine kräftige Kühlung der Gesamtheit des Verdichters ermöglicht.
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Fig.3 zeigt in, größerem Maßstab den Einlaß der Gase in, die Verdichtungskammern,
32 des Verdichters.
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Die Zylinder 4 besitzen außen einen Teil mit größerem Durchmesser
33, welcher den durch die Einlaßleitungen23, ankommenden Gasen gestattet, zwischen
dem ringförmigen nachgiebigen Umfang der @Gümmikolben und der Wand der Zylinder
in ,die Verdichtungskammer 32 zu strömen, wenn sich die Kolben an ihrem äußeren
Totpunkt befinden.
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Während des Hubes der Kolben 16 werden die Gase zwischen diesem und
den die innere Öffnung der Zylinder 4 verschließenden Ventilen 5 verdichtet. Die
Ventile 5 werden in dieser Stellung .durch eine am Kopf des Ventils 5 so"vie an
einer Schulter 34 des Jochs 2 befestigten Blattfeder 6 gehalten.
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Die Ventilfedern 6 sind so geeicht, daß sie die Gase bei einem bestimmten
Druck durchlassen. Die
Gase treten dann in die Kammer 3 und werden
von dort durch die Leitung 35, 2q. zu dem Kondensator des Kälteapparats geleitet.
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Fig. q. zeigt die Arbeitsweise der Antriebsvorricht@ung der schwingenden
Lamellen io.
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Es werden Dauermagnete 13 und 1.4 mit ausgeprägten Polen benutzt,
d. h. Magnete, deren Werkstoff eine solche Behandlung empfangen hat, daß fast die
Gesamtheit der Elementarmagnete in der Längsrichtung eingestellt ist. Diese Magnete
sind durch Bügel an einem Teil 1:2 aus einem unmagnetischen Metall befestigt. Die
Anordnung der Magnete ist so getroffen, daß stets ein Nordpol und ein Südpol den
beiderseits :dieser Magnete in der in der Zeichnung dargestellten Weise angeordneten
Spulen. 36 und 37 gegenüberliegt.
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Die Induktionsspulen 36 und 37 -werden. mit Wechselstrom aus dem Netz
gespeist, und in einem gegebenen Augenblick t bildet ,die Spule 36 z. B. einen Nordpol
und die Spule 37 einen Südpol. In diesem Augenblick -wird der Dauermagnet 13 von
den Polstücken 38 und 39 der Spulen 36 und 37 angezogen.
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Die Benutzung von Dauermagneten mit ausgeprägten, Polen bewirkt eine
Verringerung des Stromverbrauchs und eine Verbesserung des Leistungsfaktors. Außerdem
hat die Verringerung des Verbrauchs- eine Erniedrigung der Innentemperatur .des
Apparats zur Folge.
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Der gesamte Verdichter ist elastisch in einer Hermetisch geschlossenen
Glocke4o aufgehängt. Die Kammer 3 steht mit dem Außenraum durch ein die Glocke durchdringendes
Kupferrohr 35, 24 in Verbindung. Die elektrischen Verbindungen sind mit Hilfe von
isolierenden Glasperlen durch die Glocke geführt.
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Die an den schwingenden Lamellen io, iö angebrachten beweglichen Anordnungen
haben eine Eigenfrequenz, welche kleiner als die Netzfrequenz ist. Bei der Speisung
des Apparats mit Wechselstrom aus dem Netz geraten diese Anordnungen mit der Netzfrequenz.
in Schwingung und betätigen die Kolben 16, 16 '. Diese bewirken gleichzeitig die
Verdichtung in den beiden Zylindern 4, d', so daß die Antriebskräfte und; ,die Trägheitskräfte
stets entgegengesetzt gerichtet sind. Das Kältemittel wird während des Rückwärtshubes
der Kolben 16, 16' in die Zylinder 4., a' .durch den in, den Zylindern durch diese
Kolben erzeugten Unterdruck angesaugt, wobei :die nachgiebigen Dichtungsbeläge der
Kolben an ihrem Umfang zurücktreten:, um das Kältemittel eintreten zu lassen. Wenn
das. gasförmige Kältemittel in den Verdichtungskammern 32 der Zylinder., q.' während
des Arbeitshubes der Kolben 16, 16' verdichtet wird, lassen die Druckventile 5 dieses
verdichtete Gas in die Kammer 3 eintreten, wobei sie sich jedoch einem Rückstrom
desselben widersetzen. Das verdichtete Gas wird dann durch das die Glocke durchdringende
Kupferrohr 35, 24 zu -dem Kondensator geleitet.
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Das mittlere Blech i ist zweckmäßig mit zwei Seitenplatten"4i, 42
zusammengeschweißt, welche als Halter für die Teile des Magnetkreises dienen, wodurch
man eine große Steifig1teit der Anordnung erhält. Ferner können die 1@Iagnetltreise
sehr leicht angebracht -werden, wenn der gesamte Apparat bereits zusammengesetzt
ist, wobei außerdem die Einstellung der Luftspalte erheblich erleichtert wird. Die
Magnetkreise werden zweckmäßig nach ihrem Zusammenbau einer Tränkun:g unterworfen,
dank welcher rdie Spulen fest an :den. Magnetblechen haften, wodurch Schwingungen
derselben verhindert werden.
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Hierzu ist zu bemerken, daß die beschriebene Vorrichtung nicht nur
die Kühlung der Joche, sondern auch die Schmierung der Kolben und das geräuschlose
Arbeiten :des Verdichters gewährleistet. Die Pulsationen bleiben nämlich in den
beschriebenen Leitungen eingeschlossen, wobei die nur ein Kapillarloch aufweisende
Kugel iS den Austritt von Öltröpfchen gestattet, aber die Fortpflanzung der Pulsabionen
in die; Glocke und geräuschvolle Schwingungen :derselben verhindert.
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Auf Fig. 5 und 6 bezeichnet 43 das Teile des elektromagnetisch angetriebenen
Verdichters tragende mittlere Blech, -während ..1.. eine der eine bewegliche- Anordnung
tragenden schwingenden Lamellen ist. Diese schwingendeLamelle trägt an ihrem Ende
einen Teil .45, welcher an seinem oberen Teil einen Gabelkopf 46 ' bildet,
-welcher Löcher .f7 für den Durchtritt einer Schraube oder eines Bolzens ,4.8 für
seine Befestigung am Ende der schwingenden Lamelle ,4q. aufweist.
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Der Teil 45 enthält in seinem mittleren Abschnitt a9 zwei Ausrnehmungen
5o und 51, in welchen zwei Magnete 52, 53 mit -ausgeprägten. Polen angeordnet sind.
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Der untere Teil 55 des Teils:q.5 ist so ausgebildet, daß er einen
geschwächten Fortsatz bildet, welcher an seinem unteren Teil ein Loch 56 zur Befestigung
einer Stange 57 trägt, welche mit einem nicht dargestellten, sich im Innern eines
Zylinders 58 beivegenden Kolben fest verbunden ist. 59 bezeichnet das Joch
des Verdichters und 6o die einzelne Verteilungskammer dieses Verdichters. In den
Teil 45 ist ein Gewindeloch 61 zur Befestigung von zur Einregulierung des: Verdichters
erforderlichen Abgleichsorganen gebohrt.
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Der Teil 45 besteht zweckmäßig aus Leichtmetall, z. B. einer Aluminiumlegierung
oder einem anderen leitenden, unmagnetischen Metall, wodurch die Entmagneti;sierung
der Magnete 52, 53 beim Arbeiten des Verdichters verhindert wird. Da nämlich bei
diesen Verdichtern, die Frequenz :des von dein Netz gelieferten, benutzten, '\7#Techselstroms
etwa 5o Hz beträgt und der Querschnitt eines jeden Magnets erheblich ist, folgen
diese infolge der in ihnen -erzeugten Wirbelströme nicht genau dem resultierenden
magnetischen Feld, wobei diese Wirbelströme so auf die Magnete einwirken, .daß sie
eine entmagnetisierende Wirkung in. der Mitte derselben hervorrufen.
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Da :der Teil 45 leitend ist, werden die Wirbelströme auch in @diesem
Teil erzeugt, so daß, falls er einem Wechselfeld oder Ausgleichsfeld ausgesetzt
wird, wie dies bei den elektromagnetisch
angetriebenen Verdichtern,
der. Fall ist, die Wirbelströme ein dem äußeren Feld entgegengesetztes Feld erzeugen,
so. da@ß diese Ströme die Magnete gegen die durch die in ihrer Masse erzeugten Wirbelströme
-bewirkte Entmagnetisierung schützen.
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In gewissen Fällen, insbesondere wenn der Teil 45 'aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt ist, kann er unmittelbar auf die vorher in einer Form angeordneten Magnete
52, 53 aufgefo.rmt werd.n.
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Auf Fig. 7 und 8 bezeichnen ,die gleichen Bezugsvwichen die, gleichen
Teile wie auf Fig. 5 und 6. Die schwingende Lamelle q_q. trägt eine Zungen 62, welche
an ihrem oberen Teil einen Gabelkopf 47 bildet; welcher dem von dem Teil 45 der
Fig. 5 gebildeten Gabelkopf entspricht.
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Die Zunge 62 weist am ihrem unteren Teil Schultern, 63 auf, gegen
welche sich die Magnete 52, 53 mit ausgeprägten Polen legen. Die Magnete 52, 53
werden an .der Zunge 62 -durch einen Bügel 64 gehalten, dessen Schenkel .durch geeignete.
Löcher der Zunge 62 und durch entsprechende Löcher einer Lasche 65 treten, .deren
Ende einen Fortsatz 66 bildet, welcher dem von dem Teil 45 der Fig. 5 gebildeten
Fortsatz 55 entspricht.
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Die Enden 64a und 64b des Bügels 64 sind für das Aufschrauben von
Befestigungsmuttern 66a mit Gewinde versehen..
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Wie :bei .dem vorhergehenden Beispiel ist der Förtsatz 66- .der Lasche
65 mit der Kolbenstange 57 verbunden.
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67, 68 beizeichnen die Induktionsspulen des Verdichters: Die Zunge
62 sowie die Lasche 65 sind vorzugsweise aus einem unmagn@tischen, leitenden Metall
hergestellt, ferner sind Ringe 69, 70, 71 und 72 auf jedes Ende der beiden Magnete
mit ausgeprägten Polen 52 und 53 aufgepreßt. Diese Ringe bestehen ebenfalls aus
einem unmagnetischen, leitenden Metall, so, daß beim Betrieb des Verdichters: in
den Ringen 69 bis 72 sowie in .der Zunge 62 und der Lasche 65 Wirbelströme erzeugt
werden; welche die Entmagnetisierung der Magnete 52 und 53 aus den oben erläuterten.
Gründen verhindern.