EP2212556A1 - Linearverdichter und antriebsaggregat dafür - Google Patents

Linearverdichter und antriebsaggregat dafür

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Publication number
EP2212556A1
EP2212556A1 EP08852620A EP08852620A EP2212556A1 EP 2212556 A1 EP2212556 A1 EP 2212556A1 EP 08852620 A EP08852620 A EP 08852620A EP 08852620 A EP08852620 A EP 08852620A EP 2212556 A1 EP2212556 A1 EP 2212556A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive unit
unit according
diaphragm spring
spring
oscillating body
Prior art date
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Granted
Application number
EP08852620A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2212556B1 (de
Inventor
Jan-Grigor Schubert
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
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2212556A1 publication Critical patent/EP2212556A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2212556B1 publication Critical patent/EP2212556B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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

  • the present invention relates to a linear compressor, in particular for use for compressing refrigerant in a refrigerator, and a drive unit for driving an oscillating piston movement for such a linear compressor.
  • DE 10 2004 062 301 A1 discloses a drive unit for a linear compressor with a frame, a vibrating body that is movable in the frame via at least one diaphragm spring and at least one auxiliary spring acting parallel to the movement.
  • the diaphragm spring of this known drive unit comprises four arms which are integrally connected to one another on the oscillating body and extend in each case zigzag outwards from the oscillating body to attachment points on the frame. Since the arms of the diaphragm spring are easier to deform in the direction of movement of the oscillating body than transversely thereto, they ensure a precise guidance of the oscillating body, without requiring additional guide parts.
  • the pairwise opposite spring arms force the oscillating body to a straight-line oscillating movement, in which the distance of a fastening point of the oscillating body to the spring at the reversal points of the oscillating motion is greater than in the equilibrium position. Since the material of the diaphragm spring is not stretched to any significant extent, the diaphragm spring can only yield to the forces acting at the reversal points between the attachment points by the middle portion of each spring arm is compressed in its longitudinal direction. The occurring deformation of the diaphragm spring is unevenly distributed, in particular stress peaks occur at the break points at which the arms change direction.
  • the diaphragm spring 50 When the linear compressor is in operation, the diaphragm spring 50 experiences load changes per second, corresponding to the frequency of the AC voltage with which the compressor is operated.
  • the material of the leaf spring In order to achieve a life of the linear compressor of many years, corresponding to the life expectancy of the rotary-driven compressors introduced on the market, the material of the leaf spring has to withstand many millions of load changes without significant damage or fatigue. This goal is difficult to achieve with the currently known forms of diaphragm springs.
  • Object of the present invention is therefore to provide a drive unit for a linear compressor, which works reliably for a long time with high probability.
  • a drive unit for a linear compressor with a frame, a vibrating body and a diaphragm spring at a first attachment point on the frame and at a second attachment point on
  • Oscillating body is mounted to guide the oscillating body to the frame to and fro, the diaphragm spring in a region between the two attachment points, preferably a central region, a smaller cross-sectional area than at the attachment points. The occurring in the leaf spring in the deflected state
  • Attachment point is the largest, and minimal in the middle, where opposite
  • the attachment points are conveniently located at two opposite ends of the elongated diaphragm spring.
  • the diaphragm spring preferably has a constant thickness and in the middle region a smaller width than at the fastening points.
  • the membrane can be made in a simple manner from flat material of constant thickness, in particular punched out of spring plate.
  • the diaphragm spring should be free of openings.
  • the cross section of the diaphragm spring expediently varies continuously in the longitudinal direction of the diaphragm spring. It is particularly advantageous if the change in cross section beyond that in the longitudinal direction is continuously differentiable.
  • the diaphragm spring should be free of openings. Namely, if an opening tapers toward one of the attachment points, the forces acting in the spring tend to concentrate at the tip, so that in the course of operation material damage preferably occurs in the vicinity of such a tip. If, on the other hand, a wall of the opening facing the attachment point is rounded off, the change in the cross-sectional area of the diaphragm spring is inevitably discontinuous, and a uniform distribution of the deformation stress via the spring can not be achieved.
  • the above requirements are easy to fulfill because the diaphragm spring has at least one concave edge.
  • the curvature of the deflected diaphragm spring should change its sign across its middle section. In the middle section then necessarily exists an undeformed site.
  • a shape of the deformable region of the diaphragm spring has proven to be particularly resistant, comprising in longitudinal section two mutually inversion-symmetrical arcs, in particular parabolic arcs.
  • a curve function that describes the edge course of such a diaphragm spring can not be specified in analytical form, but a specialist can make a prototype of such a diaphragm spring without inventive effort by starting from a diaphragm spring of any shape whose longitudinal section detected in the deflected state and Places whose curvature is smaller than desired, abrading material.
  • an arc shape can be realized whose curvature increases linearly from a clamped edge region up to a local maximum, from there it decreases linearly to a local minimum while the sign changes, and from there rises again to zero. It is also advantageous to provide at least a second diaphragm spring, the arms of which act on a region of the oscillating body which is spaced from the engagement region of the first diaphragm spring in the direction of the oscillating movement. By two diaphragm springs of the vibrating body is reliably guided to the linear device of the desired oscillating motion, and a lateral rolling movement of the vibrating body can be avoided.
  • the material of the diaphragm spring should be as thin as possible and thus easily flexible.
  • a slightly flexible diaphragm spring has a low resonance frequency.
  • the resonant frequency is in turn proportional to the capacity of a linear compressor in which the drive unit is used. Therefore, a high resonance frequency is desired from the viewpoint of the capacity.
  • at least one parallel to the movement of the oscillating body acting auxiliary spring is provided.
  • the stiffness of the diaphragm spring parallel to the movement is preferably smaller than that of the auxiliary spring.
  • the time sequence and in particular the period of the oscillatory movement is essentially determined by the auxiliary spring, while the diaphragm spring essentially determines the path of the oscillating body during the oscillating movement.
  • the auxiliary spring may conveniently be a coil spring.
  • the center of gravity of the oscillating body (5) is then preferably movable along the longitudinal axis of the helical spring.
  • the drive unit comprises two auxiliary springs, which are connected to each other at two first ends and to the oscillating body and extend in opposite directions in the direction of movement.
  • a linear compressor which uses the drive unit according to the invention.
  • Such a linear compressor preferably has a compressor chamber coupled to the oscillating body by a piston rod. Since the suspension of the oscillating body on the leaf spring guides the oscillating body on a slightly curved path, but the compressor chamber requires an exactly linear drive movement, a transverse component of the movement of the oscillating body can be compensated by means of the piston rod.
  • the piston rod is surrounded by the at least one auxiliary spring.
  • auxiliary springs In order to introduce the force of the auxiliary springs in the oscillating body, preferably carries the piston rod a flange, press against the two auxiliary springs from opposite directions.
  • Fig. 1 is a perspective view of a linear compressor
  • Fig. 2 is a plan view of a diaphragm spring of the linear compressor of Fig. 1;
  • the linear compressor shown in Fig. 1 has a frame 1 with a base plate on which two E-shaped soft iron cores 2 are mounted mirror-symmetrically opposite each other. Of the three mutually facing legs 3 of the soft iron cores 2 each of the middle is hidden by a magnetic coil 4, by the winding it extends.
  • the Membrane springs 6, 7 made of spring steel in each case substantially the shape of a rectangle waisted by recesses along its longitudinal sides.
  • a plurality of mounting holes 8 are formed, which serve for anchoring the diaphragm spring 6, 7 on an end face of the oscillating body 5 or on an edge of a projecting from the base plate side wall 9 of the frame 1 by means of screws, rivets or the like , which pass through the mounting holes 8 and openings of clamping plates 14.
  • the clamping plates 14 are shown in Fig. 1 transparent to leave the mounting holes 8 visible.
  • the edge portions of the diaphragm spring 6 are, by being clamped between the clamping plates 14 and the end face of the oscillating body 5 and the edge of the side wall 9, protected from any deformation.
  • the deformable surface of the diaphragm spring 6 lying between the attachment points is free of openings of any kind.
  • a piston rod 11 which connects the vibrating body 5 with a reciprocating in a pumping chamber 12, not shown piston extends.
  • the holes 8 are each on two mutually parallel, dash-dotted line in Fig. 2 lines.
  • a control circuit applied to the magnetic coils 4 with an alternating current of controlled frequency and amplitude, to generate between each of the middle and the two outer legs 3 magnetic fields with alternating orientation.
  • the vibrating body 5 includes a permanent magnet which is subjected to an oscillating force by the magnetic field thus generated and drives a swinging motion of the vibrating body 5.
  • the two diaphragm springs 6, 7 guide the vibrating body 5 on a slightly curved path, wherein movement of the vibrating body 5 transversely to the direction of movement of the piston in the pumping chamber 12 is absorbed by a corresponding oscillating movement of the piston rod 11 and is not transmitted to the piston.
  • the path on which the oscillating body 5 moves is exactly defined by the diaphragm springs 6, 7.
  • the capacity of the compressor is proportional to the resonant frequency of the oscillating body 5.
  • To stiffen the oscillatory system in the direction of movement of the piston are two coil springs 16, 17, each attacking on opposite sides of a protruding from the piston rod 1 1 flange 18 and of which the 16 at a movement of the diaphragm spring 6 limiting intermediate edge 19 of the Frame 1 and the other 17 is supported on the pumping chamber 12.
  • the coil springs 16, 17 are exactly centered on the piston rod 11 by means of flat circular disks 20 and a ring 21, and by a truncated cone 22, of the flange 18 on its two sides, of the intermediate wall 19 and of the pumping chamber 12 from into the interior of the coil springs 16, 17 engage. By centering is excluded that the coil springs 16, 17 except a desired force in the direction of the piston rod 1 1 also exert a torque on the oscillating system of oscillating body 5, piston rod 11 and piston.
  • Fig. 2 shows a plan view of one of the two identical spring plates 6.7. Between the clamped edge portions of the deformable main portion extends with continuous, inwardly curved longitudinal edges 15. The course of the longitudinal edges is chosen so that when the spring plate 6 and 7 is deflected, a longitudinal section results in the greatly over-marked in Fig. 3 course
  • the main section has two oppositely curved halves 23, 24. The curvature is zero at each edge of each half 23, 24, ie at a center line 25, at which the halves 23, 24 adjoin one another, and where the halves pass into the clamped edge portions.
  • the center line 25 is also the point at which the width of the diaphragm spring 26 is minimal.
  • the curvature increases linearly toward the center of the respective half 23, 24, i.e., in the direction of the center.
  • the points 26 of maximum curvature are in each case in a distance corresponding to one quarter of the length of the main section from its center 25 or its edges.

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Description

Linearverdichter und Antriebsaggregat dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearverdichter, insbesondere für den Einsatz zum Verdichten von Kältemittel in einem Kältegerät, sowie ein Antriebsaggregat zum Antreiben einer oszillierenden Kolbenbewegung für einen solchen Linearverdichter.
Aus DE 10 2004 062 301 A1 ist ein Antriebsaggregat für einen Linearverdichter mit einem Gestell, einem in dem Gestell über wenigstens eine Membranfeder gelagerten, hin und her beweglichen Schwingkörper und wenigstens einer parallel zu der Bewegung wirkenden Hilfsfeder bekannt. Die Membranfeder dieses bekannten Antriebsaggregats umfasst vier am Schwingkörper einteilig miteinander verbundene Arme, die sich von dem Schwingkörper aus jeweils in Zickzack nach Außen zu Befestigungspunkten am Gestell erstrecken. Da die Arme der Membranfeder in Bewegungsrichtung des Schwingkörpers leichter verformbar sind als quer dazu, gewährleisten sie eine präzise Führung des Schwingkörpers, ohne zusätzliche Führungsteile zu erfordern. Dabei zwingen die sich jeweils paarweise gegenüberliegenden Federarme den Schwingkörper zu einer geradlinigen Schwingbewegung, bei der der Abstand eines Befestigungspunktes des Schwingkörpers an der Feder an den Umkehrpunkten der Schwingbewegung jeweils größer ist als in der Gleichgewichtslage. Da das Material der Membranfeder nicht in nennenswertem Maße dehnbar ist, kann die Membranfeder den an den Umkehrpunkten zwischen den Befestigungspunkten wirkenden Kräften nur nachgeben, indem der mittlere Abschnitt jedes Federarms in seiner Längsrichtung gestaucht wird. Die dabei auftretende Verformung der Membranfeder ist ungleichmäßig verteilt, insbesondere treten Belastungsspitzen an den Knickpunkten auf, an denen die Arme ihre Richtung ändern. Wenn der Linearverdichter in Betrieb ist, erfährt die Membranfeder 50 Lastwechsel pro Sekunde, entsprechend der Frequenz der Wechselspannung, mit der der Verdichter betrieben wird. Um eine Lebensdauer des Linearverdichters von vielen Jahren, entsprechend der Lebenserwartung der am Markt eingeführten rotatorisch angetriebenen Verdichter zu erreichen, muss das Material der Blattfeder viele Millionen Lastwechsel ohne nennenswerte Schädigung oder Ermüdung aushalten. Dieses Ziel ist mit den gegenwärtig bekannten Formen von Membranfedern schwierig zu erreichen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Antriebsaggregat für einen Linearverdichter anzugeben, das mit hoher Wahrscheinlichkeit lange Zeit zuverlässig funktioniert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einem Antriebsaggregat für einen Linearverdichter mit einem Gestell, einem Schwingkörper und einer Membranfeder, die an einer ersten Befestigungsstelle am Gestell und an einer zweiten Befestigungsstelle am
Schwingkörper befestigt ist, um den Schwingkörper an dem Gestell hin und her beweglich zu führen, die Membranfeder in einem Bereich zwischen den beiden Befestigungsstellen, vorzugsweise einem mittleren Bereich, eine kleinere Querschnittsfläche als an den Befestigungsstellen aufweist. Die in der Blattfeder im ausgelenkten Zustand auftretenden
Biegemomente sind über die Länge der Blattfeder hinweg ungleichmäßig verteilt: Sie sind am größten an den Befestigungsstellen, d.h. dort, wo der Hebelarm der jeweils anderen
Befestigungsstelle am größten ist, und minimal in der Mitte, wo sich entgegengesetzte
Drehmomente der beiden Befestigungsstellen gegenseitig kompensieren. Indem der Querschnitt der Membranfeder in dem mittleren Bereich verringert ist, kann eine gleichmäßigere Verteilung der Biegebelastung über das Material der Membranfeder erreicht werden, und die Ermüdungsneigung des Federmaterials wird verringert.
Die Befestigungsstellen befinden sich zweckmäßigerweise an zwei entgegengesetzten Enden der lang gestreckten Membranfeder.
Die Membranfeder hat vorzugsweise eine konstante Dicke und in dem mittleren Bereich eine kleinere Breite als an den Befestigungsstellen. So kann die Membran auf einfache Weise aus Flachmaterial konstanter Stärke gefertigt, insbesondere aus Federblech ausgestanzt werden.
Die Membranfeder sollte frei von Öffnungen sein.
Um zu vermeiden, dass die Verformungsbeanspruchung sich an einzelnen Punkten der Membranfeder konzentriert, variiert der Querschnitt der Membranfeder zweckmäßigerweise in Längsrichtung der Membranfeder stetig. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Querschnittsänderung darüber hinaus in der Längsrichtung stetig differenzierbar ist. Die Membranfeder sollte frei von Öffnungen sein. Wenn nämlich eine Öffnung zu einer der Befestigungsstellen hin spitz zuläuft, so neigen die in der Feder wirkenden Kräfte dazu, sich an der Spitze zu konzentrieren, so dass im Laufe des Betriebs Materialschäden bevorzugt in der Nähe einer solchen Spitze auftreten. Ist hingegen ein der Befestigungsstelle zugewandter Wand der Öffnung abgerundet, so ist die Änderung der Ouerschnittsfläche der Membranfeder zwangsläufig unstetig, und eine gleichmäßige Verteilung der Verformungsbeanspruchung über die Feder kann nicht erreicht werden.
Bei einer von Öffnungen freien Membranfeder von konstanter Stärke ist die Anforderung nach einer stetigen Veränderung des Ouerschnitts in Längsrichtung der Feder gleichbedeutend mit einem stetigen bzw. stufenfreien Verlauf der Längsränder der Feder, und ein stetig differenzierbarer Ouerschnitt entspricht einem von Knicken freien Verlauf der Längsränder.
Die obigen Anforderungen sind insbesondere dadurch, dass die Membranfeder wenigstens einen konkaven Rand hat, einfach zu erfüllen.
Die Krümmung der ausgelenkten Membranfeder sollte über deren mittleren Abschnitt hinweg ihr Vorzeichen wechseln. In dem mittleren Abschnitt existiert dann notwendigerweise eine nicht verformte Stelle.
Als besonders beständig hat sich eine Form des verformbaren Bereichs der Membranfeder erwiesen, der im Längsschnitt zwei zueinander inversionssymmetrische Bögen, insbesondere Parabelbögen umfasst. Eine Kurvenfunktion, die den Randverlauf einer solchen Membranfeder beschreibt, kann zwar nicht in analytischer Form angegeben werden, doch kann ein Fachmann einen Prototypen einer solchen Membranfeder ohne erfinderischen Aufwand anfertigen, indem er ausgehend von einer Membranfeder beliebiger Gestalt deren Längsschnitt im ausgelenkten Zustand erfasst und von Stellen, deren Krümmung kleiner ist als angestrebt, Material abträgt. In gleicher Weise ist auch eine Bogenform realisierbar, deren Krümmung von einem geklemmten Randbereich aus linear bis zu einem lokalen Maximum zunimmt, von dort aus unter Wechsel des Vorzeichens linear bis zu einem lokalen Minimum abnimmt und von dort aus wieder auf Null ansteigt. Vorteilhaft ist auch, wenigstens eine zweite Membranfeder vorzusehen, deren Arme an einem Bereich des Schwingkörpers angreifen, der vom Angriffsbereich der ersten Membranfeder in Richtung der Schwingbewegung beabstandet ist. Durch zwei Membranfedern ist der Schwingkörper zuverlässig zur Lineareinrichtung der gewünschten Schwingbewegung geführt, und eine seitliche Schlingerbewegung des Schwingkörpers kann vermieden werden.
Um eine hohe Langzeitstabilität der Membranfeder zu erreichen, sollte das Material der Membranfeder möglichst dünn und damit leicht biegsam sein. Eine leicht biegsame Membranfeder hat jedoch eine niedrige Resonanzfrequenz. Die Resonanzfrequenz ist wiederum proportional zur Förderleistung eines Linearverdichters, in dem das Antriebsaggregat verwendet wird. Daher ist unter dem Gesichtspunkt der Förderleistung eine hohe Resonanzfrequenz erwünscht. Um diese sich widersprechenden Anforderungen erfüllen zu können, ist vorzugsweise wenigstens eine parallel zu der Bewegung des Schwingkörpers wirkende Hilfsfeder vorgesehen.
Die Steifigkeit der Membranfeder parallel zu der Bewegung ist vorzugsweise kleiner als die der Hilfsfeder. So ist der zeitliche Ablauf und insbesondere die Periode der Schwingbewegung im Wesentlichen durch die Hilfsfeder bestimmt, während die Membranfeder im Wesentlichen den Weg des Schwingkörpers während der Schwingbewegung bestimmt.
Die Hilfsfeder kann zweckmäßigerweise eine Schraubenfeder sein. Der Schwerpunkt des Schwingkörpers (5) ist dann vorzugsweise entlang der Längsachse der Schraubenfeder beweglich ist.
Vorzugsweise umfasst das Antriebsaggregat zwei Hilfsfedern, die an zwei ersten Enden miteinander und mit dem Schwingkörper verbunden sind und sich in der Bewegungsrichtung gegenläufig erstrecken. Eine solche Anordnung ermöglicht einen kompakten Aufbau eines Linearverdichters, der das erfindungsgemäße Antriebsaggregat verwendet. Ein solcher Linearverdichter hat vorzugsweise eine an den Schwingkörper durch eine Kolbenstange gekoppelte Verdichterkammer. Da die Aufhängung des Schwingkörpers an der Blattfeder den Schwingkörper auf einer leicht gekrümmten Bahn führt, die Verdichterkammer aber eine exakt lineare Antriebsbewegung erfordert, kann mit Hilfe der Kolbenstange eine Querkomponente der Bewegung des Schwingkörpers ausgeglichen werden.
In einem Platz sparenden Aufbau ist die Kolbenstange von der wenigstens einen Hilfsfeder umgeben.
Um die Kraft der Hilfsfedern in den Schwingkörper einzuleiten, trägt vorzugsweise die Kolbenstange einen Flansch, gegen den zwei Hilfsfedern aus entgegen gesetzten Richtungen andrücken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Linearverdichters;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Membranfeder des Linearverdichters aus Fig. 1 ; und
Fig.3 einen Längsschnitt der Membranfeder im ausgelenkten Zustand.
Der in Fig. 1 gezeigte Linearverdichter hat einen Rahmen 1 mit einer Grundplatte, auf der zwei E-förmige Weicheisenkerne 2 einander spiegelsymmetrisch gegenüberliegend montiert sind. Von den jeweils drei einander zugewandten Schenkeln 3 der Weicheisenkerne 2 ist jeweils der mittlere durch eine Magnetspule 4 verborgen, durch deren Wicklung er sich erstreckt.
In einem Spalt zwischen den einander zugewandten freien Enden der Schenkel 3 der Weicheisenkerne 2 ist ein Schwingkörper 5 mit Hilfe zweier Membranfedern 6, 7 aufgehängt. Wie insbesondere in der Draufsicht der Fig. 2 zu erkennen, haben die Membranfedern 6, 7 aus Federstahl jeweils im Wesentlichen die Form eines durch Aussparungen entlang seiner Längsseiten taillierten Rechtecks. An den Schmalseiten des Rechtecks sind jeweils mehrere Befestigungsbohrungen 8 gebildet, die zur Verankerung der Membranfeder 6, 7 an einer Stirnseite des Schwingkörpers 5 bzw. an einer Kante einer von der Grundplatte abstehenden Seitenwand 9 des Rahmens 1 mit Hilfe von Schrauben, Nieten oder dergleichen dienen, die die Befestigungsbohrungen 8 und Öffnungen von Klemmplatten 14 durchsetzen. Die Klemmplatten 14 sind in Fig. 1 transparent dargestellt, um die Befestigungsbohrungen 8 sichtbar zu lassen. Die Randabschnitte der Membranfeder 6 sind, indem sie zwischen den Klemmplatten 14 und der Stirnseite des Schwingkörpers 5 bzw. der Kante der Seitenwand 9 geklemmt sind, vor jeder Verformung geschützt. Die zwischen den Befestigungspunkten liegende verformbare Fläche der Membranfeder 6 ist von Öffnungen jeder Art frei.
Durch eine größere, zentrale Bohrung 10 an einer der Schmalseiten der Membranfeder 6 erstreckt sich eine Kolbenstange 11 , die den Schwingkörper 5 mit einem in einer Pumpkammer 12 hin und her beweglichen nicht gezeigten Kolben verbindet. Der einfacheren Montage wegen ist die Feder 6, 7 symmetrisch, mit je einer größeren Bohrung 10 an jeder Schmalseite, ausgebildet. Die Bohrungen 8 liegen jeweils auf zwei zueinander parallelen, in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichneten Linien.
Eine nicht dargestellte Steuerschaltung beaufschlagt die Magnetspulen 4 mit einem Wechselstrom von kontrollierter Frequenz und Amplitude, um jeweils zwischen dem mittleren und den beiden äußeren Schenkeln 3 Magnetfelder mit wechselnder Ausrichtung zu erzeugen. Der Schwingkörper 5 enthält einen Permanentmagneten, der durch das so erzeugte Magnetfeld einer oszillierenden Kraft ausgesetzt ist und eine Schwingbewegung des Schwingkörpers 5 antreibt. Die zwei Membranfedern 6, 7 führen den Schwingkörper 5 auf einer leicht gekrümmten Bahn, wobei eine Bewegung des Schwingkörpers 5 quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens in der Pumpkammer 12 durch eine entsprechende Pendelbewegung der Kolbenstange 11 aufgefangen und nicht auf den Kolben übertragen wird. Die Bahn, auf der sich der Schwingkörper 5 bewegt, ist durch die Membranfedern 6, 7 exakt festgelegt.
Die Förderleistung des Verdichters ist proportional zur Resonanzfrequenz des Schwingkörpers 5. Um bei geringer Materialstärke der Membranfedern 6, 7 eine ausreichende Förderleistung zu erzielen, ist daher wünschenswert, die Resonanzfrequenz höher zu machen, als dies allein unter Verwendung der Membranfedern 6, 7 möglich wäre. Zur Versteifung des schwingfähigen Systems in der Bewegungsrichtung des Kolbens dienen zwei Schraubenfedern 16, 17, die jeweils an entgegen gesetzten Seiten eines von der Kolbenstange 1 1 abstehenden Flansches 18 angreifen und von denen die eine 16 an einer den Bewegungsspielraum der Membranfeder 6 begrenzenden Zwischenrand 19 des Rahmens 1 und die andere 17 an der Pumpkammer 12 abgestützt ist. Die Schraubenfedern 16, 17 sind exakt auf die Kolbenstange 11 mit Hilfe flacher Kreisscheiben 20 bzw. eines Rings 21 , sowie durch einen Kegelstumpf 22 zentriert, die von dem Flansch 18 auf dessen zwei Seiten, von der Zwischenwand 19 bzw. von der Pumpkammer 12 aus ins Innere der Schraubenfedern 16, 17 eingreifen. Durch die Zentrierung ist ausgeschlossen, dass die Schraubenfedern 16, 17 außer einer erwünschten Kraft in Richtung der Kolbenstange 1 1 auch ein Drehmoment auf das schwingende System aus Schwingkörper 5, Kolbenstange 11 und Kolben ausüben.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eines der zwei identischen Federbleche 6,7. Zwischen den geklemmten Randabschnitten erstreckt sich der verformbare Hauptabschnitt mit stetigen, einwärts gekrümmten Längsrändern 15. Der Verlauf der Längsränder ist so gewählt, dass sich, wenn das Federblech 6 bzw. 7 ausgelenkt ist, ein Längsschnitt mit dem in Fig. 3 stark überzeichneten Verlauf ergibt: Der Hauptabschnitt hat zwei entgegengesetzt gekrümmte Hälften 23, 24. Die Krümmung ist jeweils Null an einem Rand jeder Hälfte 23, 24, d.h. an einer Mittellinie 25, an der die Hälften 23, 24 aneinander grenzen, und dort, wo die Hälften in die geklemmten Randabschnitte übergehen. Die Mittellinie 25 ist gleichzeitig die Stelle, an der die Breite der Membranfeder 26 minimal wird. Von jedem Rand aus nimmt die Krümmung zur Mitte der betreffenden Hälfte 23, 24 hin linear zu, d.h. die Punkte 26 maximaler Krümmung befinden sich jeweils in einer einem Viertel der Länge des Hauptabschnitts entsprechenden Entfernung von dessen Mitte 25 bzw. seinen Rändern.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsaggregat für einen Linearverdichter mit einem Gestell (1 , 9), einem Schwingkörper (5) und einer Membranfeder (6, 7), die an einer ersten Befestigungsstelle am Gestell (1 ) und an einer zweiten Befestigungsstelle am
Schwingkörper (5) befestigt ist, um den Schwingkörper (5) an dem Gestell (1 , 9) hin und her beweglich zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfeder (6, 7) in einem Bereich (25) zwischen den beiden Befestigungsstellen eine kleinere Querschnittsfläche als an den Befestigungsstellen aufweist.
2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (25) zumindest annähernd in der Mitte zwischen der ersten und zweiten Befestigungsstelle liegt.
3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Befestigungsstellen sich an zwei entgegengesetzten Enden der lang gestreckten Membranfeder (6, 7) befinden.
4. Antriebsaggregat nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfeder (6, 7) eine konstante Materialstärke und in dem mittleren
Bereich (25) eine kleinere Breite als an den Befestigungsstellen aufweist.
5. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt in Längsrichtung der Membranfeder (6, 7) stetig variiert.
6. Antriebsaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt in Längsrichtung der Membranfeder (6, 7) stetig differenzierbar ist.
7. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein verformbarer Bereich (23, 24) der Membranfeder (6, 7) frei von Öffnungen ist.
8. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranfeder (6, 7) wenigstens an einer ihrer Längsseiten einen konkaven Rand (15) aufweist.
9. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Membranfeder (6, 7) über deren mittleren Bereich (25) hinweg ihr Vorzeichen wechselt.
10. Antriebsaggregat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgelenkte Membranfeder (6, 7) in einem Längsschnitt zwei zueinander inversionssymmetrische Bögen (23, 24) umfasst.
11. Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bögen (23, 24) parabelförmig sind.
12. Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung über die Länge der Bögen (23, 24) hinweg linear variiert.
13. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine zweite Membranfeder (7, 6) umfasst, und dass die erste und die zweite Membranfeder (6, 7) an in Richtung der Schwingbewegung beabstandeten Bereichen des Schwingkörpers (5) angreifen.
14. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine parallel zu der Bewegung des Schwingkörpers (5) wirkende Hilfsfeder (16, 17).
15. Antriebsaggregat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit der Membranfeder (6, 7) parallel zu der Bewegung kleiner als die der Hilfsfeder (16, 17) ist
16. Antriebsaggregat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfeder (16, 17) eine Schraubenfeder ist und dass der Schwerpunkt des Schwingkörpers (5) entlang der Längsachse der Schraubenfeder (16, 17) beweglich ist.
17. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Hilfsfedern (16, 17) umfasst, die an zwei ersten Enden miteinander und mit dem Schwingkörper (5) verbunden sind und sich in der
Bewegungsrichtung gegenläufig erstrecken.
18. Linearverdichter mit einem in einer Verdichterkammer (12) verschieblich geführten Kolben, der durch eine Kolbenstange (11 ) mit dem Schwingkörper (5) verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
19. Linearverdichter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11 ) zumindest abschnittsweise von der wenigstens einen Hilfsfeder (16, 17) umgeben ist.
20. Linearverdichter nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11 ) einen Flansch (18) trägt, gegen den zwei Hilfsfedern (16, 17) aus entgegengesetzten Richtungen andrücken.
21. Kältegerät mit einem Linearverdichter nach einem der Ansprüche 18 bis 20.
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