EP1991778A1 - Linearverdichter bzw. kältegerät umfassend eine abflusseinrichtung für fluidkondensat - Google Patents

Linearverdichter bzw. kältegerät umfassend eine abflusseinrichtung für fluidkondensat

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Publication number
EP1991778A1
EP1991778A1 EP07703863A EP07703863A EP1991778A1 EP 1991778 A1 EP1991778 A1 EP 1991778A1 EP 07703863 A EP07703863 A EP 07703863A EP 07703863 A EP07703863 A EP 07703863A EP 1991778 A1 EP1991778 A1 EP 1991778A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
linear compressor
compressor
housing
openings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07703863A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Kusnik
Jan-Grigor Schubert
Marco Giacchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1991778A1 publication Critical patent/EP1991778A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids

Definitions

  • Linear compressor or refrigeration device comprising a
  • the invention relates to a linear compressor or a refrigerator comprising a piston housing and a compressor piston reciprocating along an axis thereof, wherein the compressor piston is mounted in the piston housing by means of a housing wall opening and a flowing through the opening gaseous fluid.
  • a compressor piston In oil-free linear compressors, a compressor piston is separated from the housing wall by a cushion of gaseous refrigerant, which flows inwards through micro-openings through a housing wall of a piston housing to the compressor piston.
  • a cushion of gaseous refrigerant For maintaining this mediated by the cushion gas pressure storage a continuous gas supply is required, otherwise there is a contact of the compressor piston with the housing wall, which causes friction and thus leads to wear.
  • a small amount of refrigerant compressed by the compressor may condense due to a low temperature and high pressure.
  • the condensate is usually formed on the outside of the housing wall designed as a cylinder sleeve, whereby the microbores introduced in the housing wall are wetted and thus clogged.
  • the wetting of the micro-nozzles makes it considerably more difficult to supply the gas stream required for the gas-pressure bearing and can lead to inoperability of the gas-pressure bearing if relatively large areas are wetted.
  • This condensation effect can be enhanced by the pressure difference before and after the microbore even if a refrigerant evaporates on the housing inner wall, as evaporation further cools the housing wall.
  • the state of the clogged by coolant condensation micro-bores usually takes about 10 minutes. However, it can also last considerably longer. He ends only when the friction of the compressor piston on the housing wall and the heat of compression have sufficiently warmed the whole system so that a critical temperature range is exceeded.
  • the evaporative cooling may stabilize the condensation of the refrigerant, so that the frictional heat is insufficient to leave the critical temperature range, and only at considerable damage to the linear compressor is the friction large enough to generate enough heat.
  • this situation is undesirable because it reduces the efficiency of the linear compressor and reduces the life of the linear compressor.
  • the linear compressor comprises a piston housing and a compressor piston reciprocable therein along an axis, the compressor piston being mounted in the piston housing by means of a housing wall having an opening and a gaseous fluid flowing through the opening, wherein a fluid condensate drainage device is provided.
  • the fluid may be a refrigerant.
  • the housing wall with the openings forms a gas pressure bearing, which builds up a gas cushion by a continuous flow of the fluid into the space between the compressor piston and the housing wall.
  • the gas cushion ensures that the compressor piston is mounted without contact in front of or through the housing wall.
  • the openings may have an average diameter in a range of 0.005 mm to 0.3 mm, in particular in a range of 0.01 mm to 0.100 mm, preferably in a range of 0.02 mm to 0.04 mm.
  • the fluid can be provided by means of a pressure supply capacity from the pressure side of the linear compressor.
  • the fluid may be a refrigerant.
  • the drain means ensures that the condensed fluid is kept away from or derived from the openings. Wetting of the openings is prevented or prevented by the drainage device, so that blockage of the openings, which would result in an at least partial inoperability of the gas pressure bearing, is avoided or at least reduced. The reduced wetting reduces friction and thus the wear. As a result, the life of the linear compressor is increased and increased its efficiency.
  • the drainage device is formed by a depression, which is introduced within the piston housing and forms a reservoir for fluid condensate.
  • the fluid condensate flows into the depression and collects there. With the aid of the collecting basin, the fluid condensate flows away from the housing wall and thus can not wet or clog any further openings.
  • the depression is to be dimensioned such that the amount of fluid condensate accumulating during the start-up phase of the linear compressor can be absorbed.
  • the drainage device is formed in that a pressure supply line for gaseous fluid opens at a lowest point of the piston housing.
  • the pressure supply line required for the gas pressure storage gaseous fluid of the housing wall is provided. Due to the arrangement of the pressure supply line at the lowest point of the piston housing, the pressure supply line also serves as a return line for the fluid condensate. The fluid condensate can flow out of the interior of the piston housing due to gravity through the pressure supply line.
  • a suction port and a pressure port are provided, and the drain device is formed in that the pressure port forms a lowest point of the piston housing.
  • the fluid condensate is then forced out of the linear compressor into a condenser of a refrigeration system or, due to gravity, flows into the condenser. Also by this configuration, wear of the linear compressor is reduced, since the degree of blockage of the openings is reduced. By reducing the number of clogged openings a reduction of the friction is effected, whereby the efficiency of the linear compressor is increased.
  • the housing wall has a side facing the compressor piston and a side facing away from the compressor piston, and the drainage device is formed by providing the housing wall on the opposite side, in particular in the immediate vicinity of the openings, pores and / or grooves.
  • the pores or grooves have the function of developing capillary forces with respect to the fluid condensate, by means of which the fluid condensate is removed or removed from the openings.
  • the diameter of the pores or the width of the grooves is smaller than the diameter of the openings. Such a dimensioning of the pores or grooves ensures that the capillary forces in the pores or grooves are greater than in the respective openings, so that the liquid fluid condensate is pulled out of the openings due to the pore size gradient.
  • the pores can be formed by a porous material, which is for example a sintered metal or a sintered ceramic and is applied to the outside of a housing wall designed as a cylinder sleeve.
  • the grooves can also be introduced directly on the side facing away from the compressor piston side of the housing wall.
  • the grooves can be embossed by scribing or pressing in the housing wall.
  • adhesion forces of the grooves cause the liquid condensate to escape from the openings.
  • a heater in the piston housing in particular on and / or in the housing wall, is provided.
  • condensate can be evaporated.
  • the heating is provided on the side facing away from the compressor piston.
  • the housing wall can be heated via a condensation point of the fluid. In principle, this concept can also be realized separately and without the drainage device.
  • the operation of the heater can be controlled so that it is provided only during the start-up phases of the linear compressor. As a result, the amount of heat required during the start-up phase is provided. Unnecessary heat generated during normal operation of the linear compressor.
  • the linear compressor is oil-free.
  • a particularly hard surface coating of the compressor piston is provided.
  • the housing wall is advantageously designed as a cylinder sleeve, in which the compressor piston reciprocates.
  • the refrigerator according to the invention comprises the linear compressor according to the invention.
  • the refrigeration device is characterized by a special longevity and a high degree. The friction in the linear compressor is reduced and the wear of the compressor piston or the housing wall is reduced.
  • the refrigerator may be a refrigerator, a freezer and / or an air conditioner, in particular an air conditioning system for motor vehicles.
  • the inventive method for cooling goods uses the refrigeration device according to the invention. It is able to cool goods, in particular food, quickly, reliably and energy-saving or to keep cool.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the linear compressor according to the invention in a sectional view
  • Fig. 2 shows a second embodiment of the linear compressor according to the invention in a sectional view.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the linear compressor 1 in longitudinal section with a piston housing 2, in which along a shaft 3, a compressor piston 4 by means of a piston rod 18 is reciprocated.
  • the compressor piston 4 is supported by means of a housing wall 6, which has openings 5, in that a fluid flows through the openings 5 and forms a gas cushion between the housing wall 6 and the compressor piston 4.
  • the linear compressor 1 has a suction connection 9 and a pressure connection 10, which are switched on or off with the aid of a valve plate 17 in the correct phase.
  • the piston housing 2 has a depression 7, which serves as drainage device 16 'for the fluid condensate.
  • Formed fluid condensate runs from the housing wall formed as a cylinder sleeve 6 in the recess 7 and collects there. This fluid condensate can then no longer wet any further openings 5.
  • the conti- Continuous gas flow is provided by the pressure connection 10 with the aid of a pressure supply line 8.
  • the housing wall 6 has a compressor piston 4 facing side 1 1 and a side facing away from the compressor piston 4 side 12.
  • pores 13 and grooves 14 are provided in the immediate vicinity of the openings, which have a characteristic size, that is, in the case of pores of the diameter and grooves, the width, which is smaller than the diameter of the openings 5.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the linear compressor 1 according to the invention, wherein on a side facing away from the compressor piston 4 side of the housing wall 6, a heater 15 is provided by means of which the housing wall 6 is heated with the therein openings 5 so strong that no fluid condensate can precipitate or already evaporated fluid condensate is evaporated.
  • the temperature is greater than the condensation temperature of the fluid at the pressure prevailing in the piston housing mean pressure.
  • the heater is advantageously switched on only during the start-up phase of the linear compressor 1 and remains switched off during normal operation of the linear compressor 1.
  • the pressure port 10 of the compression chamber 22 is attached to the lowest point of a lid 23 of the linear compressor 1, so that accumulating liquid fluid such. B.
  • a refrigerant from the linear compressor 1 out in a condenser of the refrigeration system (not shown) is pressed or can flow into the condenser due to gravity.
  • the arrangement of the pressure port 10 forms at the lowest point a drain device 16 '".
  • a pressure supply line 8 is provided in the piston housing 2, which supplies the housing wall 6 with gaseous fluid from the pressure side 10 ago and has its mouth at a at the lowest point of the piston housing 2, so that accumulating fluid condensate can drain by gravity via the pressure supply line 8.
  • the pressure supply line 8 thus serves as a return line for the fluid condensate
  • the arrangement of the pressure supply line 8 at a lowest point of the piston housing 2 represents a further embodiment of the drainage device 16.
  • the various variants of the drainage device 16, 16 ', 16 ", 16'” form various measures to avoid inoperability of the gas pressure bearing due to wetting of the openings required for the gas pressure storage. They can each be applied individually or combined with each other. Each variant individually causes fewer openings to be blocked by fluid condensate, whereby the gas pressure bearing of the compressor piston 4 in the piston housing 2 is improved and works more reliably. As a result, the wear is reduced and the life of the linear compressor 1 is increased and the efficiency increased.
  • the linear compressor 1 according to the invention or the refrigerator according to the invention comprising this linear compressor 1 comprises a piston housing 2 and a compressor piston 4 movable back and forth along an axis 3, wherein the compressor piston 4 in the piston housing 2 by means of a housing wall 6 having openings 5 and a is stored through the openings 5 flowing gaseous fluid, wherein a drain device 16, 16 ', 16 ", 16'” is provided for fluid condensate and is characterized by a long life and a particularly high efficiency.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Der erfindungsgemäße Linearverdichter (1) bzw. die erfindungsgemäße Kältegerät umfassend diesen Linearverdichter (1) umfasst ein Kolbengehäuse (2) und eine darin entlang einer Achse (3) hin- und her beweglichen Verdichterkolben (4), wobei der Verdichterkolben (4) in dem Kolbengehäuse (2) mit Hilfe einer Öffnungen (5) aufweisenden Gehäusewand (6) und eines durch die Öffnungen (5) strömenden gasförmigen Fluids gelagert wird, wobei eine Abflusseinrichtung (16, 16', 16', 16'') für Fluidkondensat vorgesehen ist und zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer und einen besonders hohen Wirkungsgrad aus.

Description

Linearverdichter bzw. Kältegerät umfassend eine
Abflusseinrichtung für Fluidkondensat
Die Erfindung betrifft einen Linearverdichter bzw. eine Kältegerät umfassend ein Kolbengehäuse und einen darin entlang einer Achse hin- und her beweglichen Verdichterkolben, wobei der Verdichterkolben in dem Kolbengehäuse mit Hilfe einer Öffnung aufweisenden Gehäusewand und eines durch die Öffnung strömenden gasförmigen Fluids gelagert wird.
Bei ölfreien Linearverdichtern wird ein Verdichterkolben durch ein Polster aus gasförmigem Kältemittel, das durch MikroÖffnungen durch eine Gehäusewand eines Kolbenge- häuses nach innen zum Verdichterkolben einströmt, von der Gehäusewand getrennt. Für eine Aufrechterhaltung dieser durch das Polster vermittelten Gasdrucklagerung ist eine kontinuierliche Gaszufuhr erforderlich, da es sonst zu einem Kontakt des Verdichterkolbens mit der Gehäusewand kommt, der Reibung bewirkt und damit zu Verschleiß führt. Es ist bekannt, für die Bildung des Gaspolsters eine Vielzahl von in die Zylinderwand ein- gebrachten Mikrobohrungen vorzusehen. US 6,575,716 sieht eine in der Gehäusewand umlaufende Nut mit der zentralen Versorgungsbohrung vor.
Während der Anlaufphase des Verdichters, die üblicherweise mehrere Minuten dauert, bis zu dem Zeitpunkt bis der Verdichter seine Arbeitstemperatur erreicht hat, kann eine TeN- menge eines von dem Verdichter verdichteten Kältemittels aufgrund einer niedrigen Temperatur bei gleichzeitig hohem Druck kondensieren. Das Kondensat bildet sich meist an der Außenseite der als Zylinderhülse ausgestalteten Gehäusewand, wodurch die in der Gehäusewand eingebrachten Mikrobohrungen benetzt und damit verstopft werden. Durch die Benetzung der Mikrodüsen wird eine Zufuhr des für die Gasdrucklagerung erforderli- chen Gasstroms erheblich erschwert und kann zu einer Funktionsuntüchtigkeit der Gasdrucklagerung führen, wenn größere Bereiche benetzt sind. Dieser Kondensationseffekt kann durch den Druckunterschied vor und hinter der Mikrobohrung noch verstärkt werden, wenn ein Kältemittel an der Gehäuseinnenwand verdampft, da eine Verdampfung die Gehäusewand weiter abkühlt.
Der Zustand der durch Kühlmittelkondensation verstopften Mikrobohrungen dauert in der Regel etwa 10 Minuten. Er kann jedoch auch erheblichlänger andauern. Er endet erst dann, wenn die Reibung des Verdichterkolbens an der Gehäusewand und die Verdichtungswärme das ganze System ausreichend aufgewärmt haben, so dass ein kritischer Temperaturbereich überschritten ist.
Unter gewissen Umständen kann die Verdampfungskälte die Kondensation des Kältemit- tels stabilisieren, so dass die Reibungswärme nicht ausreicht, um den kritischen Temperaturbereich zu verlassen und erst bei erheblichem Schaden des Linearverdichters ist die Reibung groß genug, um genügend Wärme zu erzeugen. Diese Situation ist jedoch unerwünscht, da hierdurch der Wirkungsgrad des Linearverdichters reduziert und die Lebensdauer des Linearverdichters verringert ist.
Bislang wurden besonders harte Oberflächenbeschichtungen des Verdichterkolbens vorgesehen, die einen Verschleiß der Reibphasen bei An- und Auslauf auf ein vertretbares Maß reduzieren. Derartige Oberflächenbeschichtungen sind jedoch vergleichsweise aufwändig herzustellen.
Durch eine geeignete Wärmebrücke der Druckseite des Linearverdichters mit dem Gasdrucklager kann eine dauerhafte Kondensation verhindert werden. Ein Leistungsverlust während der Anlaufphase wurde bislang in Kauf genommen.
Damit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearverdichter bzw. eine Kältegerät umfassend diesen Linearverdichter sowie ein Herstellungsverfahren hierfür bereitzustellen, womit auf einfache Weise die Betriebsdauer erhöht und der Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe ein Verfahren zum Kühlen von Waren anzugeben, welches ein besonders zügiges, zuverlässiges und energiesparendes Kühlen von Waren zulässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Linearverdichter, durch das Kältegerät, durch das Herstellungsverfahren sowie durch das Verfahren zum Kühlen wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter- bildungen, die jeweils einzeln oder beliebig miteinander kombiniert werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der erfindungsgemäße Linearverdichter umfasst ein Kolbengehäuse und einen darin entlang einer Achse hin und her beweglichen Verdichterkolben, wobei der Verdichterkolben in dem Kolbengehäuse mit Hilfe einer Öffnung aufweisenden Gehäusewand und eines durch die Öffnung strömenden gasförmigen Fluids gelagert wird, wobei eine Abflusseinrichtung für Fluidkondensat vorgesehen ist. Das Fluid kann ein Kältemittel sein.
Die Gehäusewand mit den Öffnungen bildet ein Gasdrucklager, welches ein Gaspolster durch eine kontinuierliche Strömung des Fluids in den Zwischenraum zwischen Verdichterkolben und Gehäusewand aufbaut. Das Gaspolster sorgt dafür, dass der Verdichterkolben berührungslos vor der bzw. durch die Gehäusewand gelagert wird. Die Öffnungen können einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 0.005mm bis 0.3 mm, insbesondere in einem Bereich von 0.01 mm bis 0.100 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0.02 mm bis 0.04 mm, aufweisen. Das Fluid kann mittels einer Druckversorgungsleistung von der Druckseite des Linearverdichters bereitgestellt werden. Das Fluid kann ein Kältemittel sein.
Die Abflusseinrichtung sorgt dafür, dass das kondensierte Fluid von den Öffnungen ferngehalten bzw. hiervon abgeleitet wird. Durch die Abflusseinrichtung wird ein Benetzen der Öffnungen verhindert bzw. unterbunden, so dass eine Verstopfung der Öffnungen, die eine zumindest teilweise Funktionsuntüchtigkeit der Gasdrucklagerung zur Folge hätte, vermieden oder zumindest reduziert wird. Die verringerte Benetzung reduziert Reibung und damit den Verschleiß. In der Folge wird die Lebensdauer des Linearverdichters erhöht und sein Wirkungsgrad gesteigert.
In einer ersten Ausgestaltung ist die Abflusseinrichtung durch eine Vertiefung gebildet, die innerhalb des Kolbengehäuses eingebracht ist und ein Sammelbecken für Fluidkondensat bildet.
Das Fluidkondensat fließt in die Vertiefung und sammelt sich dort. Mit Hilfe des Sammelbeckens fließt das Fluidkondensat von der Gehäusewand weg und kann somit keine wei- teren Öffnungen benetzen bzw. verstopfen. Die Vertiefung ist dabei so zu bemessen, dass die Menge an während der Anlaufphase des Linearverdichters anfallenden Fluidkondensat aufgenommen werden kann. - A -
In einer zweiten Ausgestaltung wird die Abflusseinrichtung dadurch gebildet, dass eine Druckversorgungsleitung für gasförmiges Fluid an einer tiefsten Stelle des Kolbengehäuses mündet.
Mit Hilfe der Druckversorgungsleitung wird das für die Gasdrucklagerung erforderliche gasförmige Fluid der Gehäusewand zur Verfügung gestellt. Durch die Anordnung der Druckversorgungsleitung an der tiefsten Stelle des Kolbengehäuses dient die Druckversorgungsleitung auch als Rückführungsleitung für das Fluidkondensat. Das Fluidkonden- sat kann aufgrund der Schwerkraft durch die Druckversorgungsleitung aus dem Inneren des Kolbengehäuses abfließen.
In einer dritten Ausgestaltung sind ein Sauganschluss und ein Druckanschluss vorgesehen, und die Abflusseinrichtung wird dadurch gebildet, dass der Druckanschluss eine tiefste Stelle des Kolbengehäuses bildet.
Bildet sich Fluidkondensat im Inneren des Kolbengehäuses, sammelt sich dieses an der tiefsten Stelle des Kolbengehäuses und kann über den Druckanschluss aus dem Kolbengehäuse entweichen.
Vorteilhafterweise wird dann das Fluidkondensat aus dem Linearverdichter heraus in ei- nen Verflüssiger eines Kältesystems gedrückt bzw. fließt aufgrund der Schwerkraft in den Verflüssiger. Auch durch diese Ausgestaltung wird ein Verschleiß des Linearverdichters verringert, da der Grad einer Verstopfung der Öffnungen verringert wird. Durch die Verringerung der Anzahl der verstopften Öffnungen wird eine Verringerung der Reibung bewirkt, wodurch der Wirkungsgrad des Linearverdichters erhöht wird.
In einer vierten Ausgestaltung weist die Gehäusewand eine dem Verdichterkolben zugewandte Seite und eine dem Verdichterkolben abgewandte Seite auf und die Abflusseinrichtung wird dadurch gebildet, dass an der abgewandten Seite der Gehäusewand insbesondere in unmittelbarer Nähe der Öffnungen, Poren und/oder Nuten vorgesehen sind. Die Poren bzw. Nuten haben die Funktion in Bezug auf das Fluidkondensat kapillare Kräfte zu entwickeln, durch die das Fluidkondensat von den Öffnungen weg- bzw. abgeführt wird. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser der Poren bzw. die Breite der Nuten kleiner als der Durchmesser der Öffnungen. Durch eine derartige Dimensionierung der Poren bzw. Nuten wird sichergestellt, dass die kapillaren Kräfte in den Poren bzw. Nuten größer sind als in den jeweiligen Öffnungen, so dass das flüssige Fluidkondensat aufgrund des Poren- größengradienten aus den Öffnungen heraus gezogen wird.
Die Poren können durch ein poröses Material gebildet sein, welches beispielsweise ein gesintertes Metal oder eine gesinterte Keramik ist und auf die Außenseite einer als Zylinderhülse ausgebildeten Gehäusewand aufgebracht wird.
Die Nuten können auch direkt auf die dem Verdichterkolben abgewandte Seite der Gehäusewand eingebracht sein. Beispielsweise können die Nuten durch Einritzen oder Einpressen in die Gehäusewand eingeprägt werden. Auch hier bewirken Adhäsionskräfte der Nuten ein Entziehen des flüssigen Kondensats aus den Öffnungen.
Vorteilhafterweise ist eine Heizung im Kolbengehäuse, insbesondere an und/oder in der Gehäusewand, vorgesehen. Mit Hilfe der Heizung kann Fluidkondensat verdampft werden. Beispielsweise wird die Heizung an der dem Verdichterkolben abgewandten Seite vorgesehen. Mit Hilfe der Heizung kann die Gehäusewand über einen Kondensationspunkt des Fluids erwärmt werden. Dieses Konzept kann prinzipiell auch separat und ohne die Abflusseinrichtung realisiert werden.
Der Betrieb der Heizung kann so gesteuert werden, dass er nur während der Anlaufphasen des Linearverdichters vorgesehen ist. Hierdurch wird die während der Anlaufphase benötigte Wärmemenge bereitgestellt. Unnötige Wärme während des normalen Betriebs des Linearverdichters erzeugt.
In einer speziellen Ausgestaltung ist der Linearverdichter ölfrei. Zur Verringerung des Verschleißes des Linearverdichters ist eine besonders harte Oberflächenbeschichtung des Verdichterkolbens vorgesehen.
Die Gehäusewand ist vorteilhafterweise als Zylinderhülse ausgebildet, in der sich der Verdichterkolben hin- und herbewegt. Das erfindungsgemäße Kältegerät weist den erfindungsgemäßen Linearverdichter auf. Das Kältegerät zeichnet sich durch eine besondere Langlebigkeit und einen hohen Grad aus. Die Reibung im Linearverdichter wird verringert und der Verschleiß des Verdichterkolbens bzw. der Gehäusewand wird reduziert. Das Kältegerät kann ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank und/oder eine Klimaanlage, insbesondere eine Klimaanlage für Kraftfahr- zeuge sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kühlen von Waren verwendet das erfindungsgemäße Kältegerät. Es ist in der Lage, Waren, insbesondere Lebensmittel, zügig, zuverlässig und energiesparsam zu kühlen bzw. kühl zu halten.
Weitere vorteilhafte bzw. spezielle Ausgestaltungen werden anhand der folgenden Zeichnung, die die Erfindung nicht beschränken sondern lediglich exemplarisch illustrieren soll, weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearverdichters in einer Schnittansicht,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearverdichters in einer Schnittansicht.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des Linearverdichters 1 im Längsschnitt mit einem Kolbengehäuse 2, in dem entlang einer Achse 3 ein Verdichterkolben 4 mit Hilfe einer Kolbenstange 18 hin- und herbewegt wird. Der Verdichterkolben 4 wird mit Hilfe einer Gehäusewand 6, welche Öffnungen 5 aufweist, gelagert, indem ein Fluid durch die Öff- nungen 5 strömt und ein Gaspolster zwischen der Gehäusewand 6 und dem Verdichterkolben 4 bildet. Bei Aufrechthaltung eines kontinuierlichen Gasstroms durch die Öffnungen 5 wird der Verdichterkolben 4 berührungslos in der als Zylinderhülse ausgebildeten Gehäusewand 6 geführt. Der Linearverdichter 1 weist einen Sauganschluss 9 und einen Druckanschluss 10 auf, die mit Hilfe einer Ventilplatte 17 phasenrichtig zu- bzw. abge- schaltet werden. Das Kolbengehäuse 2 weist eine Vertiefung 7 auf, welche als Abflusseinrichtung 16' für das Fluidkondensat dient. Gebildetes Fluidkondensat läuft von der als Zylinderhülse ausgebildeten Gehäusewand 6 in die Vertiefung 7 und sammelt sich dort. Dieses Fluidkondensat kann dann keine weiteren Öffnungen 5 mehr benetzen. Der konti- nuierliche Gasstrom wird mit Hilfe einer Druckversorgungsleitung 8 von dem Druckan- schluss 10 bereitgestellt. Die Gehäusewand 6 weist eine dem Verdichterkolben 4 zugewandte Seite 1 1 und eine dem Verdichterkolben 4 abgewandte Seite 12 auf. An der abgewandten Seite 12 sind in unmittelbarer Nähe der Öffnungen 5 Poren 13 bzw. Nuten 14 vorgesehen, die eine charakteristische Größe, d. h. bei Poren der Durchmesser und bei Nuten die Breite, aufweisen, die kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen 5. Durch eine derartige Dimensionierung entstehen kapillare Kräfte in Bezug auf das Fluidkonden- sat, welche das Fluidkondensat aus den Öffnungen 5 herausziehen. Das Fluidkondensat wird somit von den Poren 13 bzw. Nuten 14 aufgenommen und die Öffnung 5 wird freigegeben und steht der Gasdrucklagerung für den Verdichterkolben 4 zur Verfügung. Die Poren 13 bzw. Nuten 14 stellen eine weitere Ausführungsform einer Abflusseinrichtung 16" dar. Das Fluid wird mit Hilfe von Ventilen 21 phasenrichtig zu- bzw. abgeführt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearverdichters 1 , wobei an einer dem Verdichterkolben 4 abgewandten Seite 12 der Gehäusewand 6 eine Heizung 15 vorgesehen ist, mittels derer die Gehäusewand 6 mit den darin befindlichen Öffnungen 5 so stark erwärmt wird, dass sich kein Fluidkondensat niederschlagen kann bzw. bereits niedergeschlagenes Fluidkondensat verdampft wird. Die Temperatur ist größer als die Kondensationstemperatur des Fluids bei dem im Kolbengehäuse herrschenden mittleren Druck. Die Heizung wird vorteilhafterweise nur während der Anlaufphase des Linearverdichters 1 zugeschaltet und bleibt im normalen Betrieb des Linearverdichters 1 ausgeschaltet. Der Druckanschluss 10 des Verdichtungsraums 22 ist an der tiefsten Stelle eines Deckels 23 des Linearverdichters 1 angebracht, so dass sich ansammelndes flüssiges Fluid, wie z. B. ein Kältemittel aus dem Linearverdichter 1 heraus in einen Verflüssiger des Kältesystems (nicht dargestellt) gedrückt wird bzw. in den Verflüssiger aufgrund der Schwerkraft fließen kann. In dieser Ausgestaltung bildet die Anordnung des Druckanschlusses 10 an der tiefsten Stelle eine Abflusseinrichtung 16'" dar. Weiterhin ist in dem Kolbengehäuse 2 eine Druckversorgungsleitung 8 vorgesehen, die die Gehäusewand 6 mit gasförmigem Fluid von der Druckseite 10 her versorgt und hat ihre Mündung an einer am tiefsten gelegenen Stelle des Kolbengehäuses 2, so dass sich ansammeln- des Fluidkondensat über die Schwerkraft über die Druckversorgungsleitung 8 ablaufen kann. Die Druckversorgungsleitung 8 dient somit als Rückführungsleitung für das Fluidkondensat. Bei geeigneter Stellung der Ventilplatte 17 kann das Fluidkondensat zum Druckanschluss 10 hin abfließen. Die Anordnung der Druckversorgungsleitung 8 an einer tiefsten Stelle des Kolbengehäuses 2 stellt eine weitere Ausgestaltung der Abflusseinrichtung 16 dar.
Die verschiedenen Varianten der Abflusseinrichtung 16, 16', 16", 16'" bilden verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung einer Funktionsuntüchtigkeit des Gasdrucklagers aufgrund von Benetzung der für die Gasdrucklagerung erforderlichen Öffnungen dar. Sie können jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden. Alle Varianten bewirken jeweils einzeln, dass weniger Öffnungen durch Fluidkondensat blockiert werden, wodurch die Gasdrucklagerung des Verdichterkolbens 4 in dem Kolbengehäuse 2 verbessert wird zuverlässiger arbeitet. In der Folge wird der Verschleiß verringert und die Lebensdauer des Linearverdichters 1 erhöht sowie der Wirkungsgrad gesteigert.
Der erfindungsgemäße Linearverdichter 1 bzw. die erfindungsgemäße Kältegerät umfassend diesen Linearverdichter 1 umfasst ein Kolbengehäuse 2 und eine darin entlang einer Achse 3 hin- und her beweglichen Verdichterkolben 4, wobei der Verdichterkolben 4 in dem Kolbengehäuse 2 mit Hilfe einer Öffnungen 5 aufweisenden Gehäusewand 6 und eines durch die Öffnungen 5 strömenden gasförmigen Fluids gelagert wird, wobei eine Abflusseinrichtung 16, 16', 16", 16'" für Fluidkondensat vorgesehen ist und zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer und einen besonders hohen Wirkungsgrad aus.
Bezugszeichenliste
1 Linearverdichter
2 Kolbengehäuse
3 Achse
4 Verdichterkolben
5 Öffnungen
6 Gehäusewand
7 Vertiefung
8 Druckversorgungsleitung
9 Sauganschluss
10 Druckanschluss
1 1 zugewandte Seite
12 abgewandte Seite
13 Poren
14 Nuten
15 Heizung
16, 16', 16", 16'" Abflusseinrichtung
17 Ventilplatte
18 Kolbenstange
19 O-Ring
20 Schwerkraft
21 Ventil
22 Verdichtungsraum
23 Deckel

Claims

Patentansprüche
1. Linearverdichter (1 ) umfassend ein Kolbengehäuse (2) und einen darin entlang einer Achse (3) hin und her beweglichen Verdichterkolben (4), wobei der Verdichterkolben (4) in dem Kolbengehäuse (2) mit Hilfe einer Öffnungen (5) aufweisen- den Gehäusewand (6) und eines durch die Öffnungen (5) strömenden gasförmigen Fluids gelagert wird, gekennzeichnet durch eine Abflusseinrichtung (16, 16', 16", 16'") für Fluidkondensat.
2. Linearverdichter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abfluss- einrichtung (16') durch eine Vertiefung (7) gebildet ist, die innerhalb des Kolbengehäuses (2) eingebracht ist und ein Sammelbecken für Fluidkondensat bildet.
3. Linearverdichter (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflusseinrichtung (16) dadurch gebildet wird, dass eine Druckversorgungsleitung (8) für gasförmiges Fluid an einer tiefsten Stelle des Kolbengehäuses (2) mündet.
4. Linearverdichter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sauganschluss (9) und ein Druckanschluss (10) vorgesehen sind, und die Abflusseinrichtung (16'") dadurch gebildet wird, dass der Druckanschluss (10) eine tiefste Stelle des Kolbengehäuses (2) bildet.
5. Linearverdichter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (6) eine dem Verdichterkolben (4) zugewandte Seite (1 1 ) und eine dem Verdichterkolben (4) abgewandte Seite (12) aufweist und dass die Abflusseinrichtung (16") dadurch gebildet wird, dass an der abgewandten Seite (12) der Gehäusewand (6), insbesondere in unmittelbarer Nähe der Öffnungen (5), Poren (13) und/oder Nuten (14) vorgesehen sind.
6. Linearverdichter (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durch- messer der Poren (13) bzw. die Breite der Nuten (14) kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen (5).
7. Linearverdichter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizung (15) im Kolbengehäuse (2), insbesondere an der Gehäusewand (6), vorgesehen ist.
8. Linearverdichter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass der Linearverdichter (1 ) ölfrei ist.
9. Linearverdichter (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (6) als Zylinderhülse ausgebildet ist.
10. Kältegerät, insbesondere ein Kühl- und/oder Gefrierschrank, umfassend einen Linearverdichter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
1 1. Verfahren zum Kühlen von Waren mit Hilfe eines Kältegeräts nach Anspruch 10.
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