EP3019748A1 - Linearverdichter für ein haushaltsgerät und haushaltskältegerät - Google Patents

Linearverdichter für ein haushaltsgerät und haushaltskältegerät

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EP3019748A1
EP3019748A1 EP14734096.2A EP14734096A EP3019748A1 EP 3019748 A1 EP3019748 A1 EP 3019748A1 EP 14734096 A EP14734096 A EP 14734096A EP 3019748 A1 EP3019748 A1 EP 3019748A1
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EP
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linear compressor
cylinder
cylinder inner
piston outer
appliance
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EP14734096.2A
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EP3019748B1 (de
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Marco Giacchi
Christian Mayershofer
Jan-Grigor Schubert
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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    • 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
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • 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
    • 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
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/125—Cylinder heads

Definitions

  • WO 2008/055810 A1 and WO 2006/089582 A1 each show a linear compressor for a domestic appliance, with one in the longitudinal direction of a cylinder between an upper and lower Pressure point position movable piston, the piston outer surface is to form a gas pressure bearing in the radial direction of the cylinder contactless with respect to a corresponding cylinder inner surface storable.
  • the linear compressor shown there are used in respective refrigeration cycles of household appliances.
  • gas Due to the refrigeration cycle, gas is sucked from a low-pressure side of the refrigeration circuit by the linear compressor and pumped into a high-pressure side of the refrigeration circuit.
  • the gas pressure bearing used in the linear compressor is normally supplied from the high pressure side of the refrigeration cycle to prevent contact between the piston and the cylinder.
  • the gas pressure bearing can therefore not be designed accordingly and the piston outer surface has contact with the corresponding cylinder inner surface in the first seconds after the start of the linear compressor.
  • WO 2006/069881 A1 likewise shows a linear compressor for a household appliance, with a longitudinal direction of a cylinder between an upper and lower dead center position movable piston, the piston outer surface is to form a gas pressure bearing in the radial direction of the cylinder contactless with respect to a corresponding cylinder inner surface storable.
  • the mutually facing side surfaces of the piston and the cylinder are provided with an abrasion-resistant sliding layer.
  • this is associated with considerable additional effort and corresponding costs in the production of the linear compressor.
  • the linear compressor according to the invention for a domestic appliance comprises a piston which can be moved between an upper and lower dead center position in the longitudinal direction of a cylinder, the piston outer surface of which can be mounted in contact with a corresponding cylinder inner surface in a contactless manner with the formation of a gas pressure bearing in the radial direction of the cylinder.
  • the piston outer surface and the cylinder inner surface have a martensitic microstructure at least in a respective predetermined area.
  • the piston outer surface and the cylinder inner surface are formed of a martensitic steel at least in the respective predetermined region.
  • linear compressor according to the invention in other applications than in household appliances, in particular wherever self-powered gas pressure bearing or dynamic bearings, such as turbines, are used.
  • the linear compressor according to the invention can be used in corresponding devices of the aerospace industry and in plants for power generation.
  • the piston outer surface and the cylinder inner surface each include a single of the predetermined areas where a contact of the piston outer surface with the cylinder inner surface is possible if no gas pressure bearing is formed or the gas pressure bearing has fallen below a predetermined pressure threshold.
  • the respective predetermined areas are formed with the martensitic microstructure only where there is a risk that at an insufficient pressure supply of the linear compressor, a contact of the piston outer surface with the cylinder inner surface is even possible.
  • a complex complete machining of the piston outer surface and the cylinder inner surface can be saved, which has a positive effect on the manufacturing costs of the respective components.
  • the cylinder comprises a bush, which has the cylinder inner surface.
  • the corresponding predetermined range with the martensitic microstructure on the cylinder must also be formed only on the socket, whereby the production of the cylinder can be considerably facilitated because a corresponding surface treatment must be made only on the socket and not on the entire cylinder.
  • the respective predetermined areas are formed of a steel with the alloy X15T.N. As a result, a particularly abrasion-resistant and low-wear surface is provided at the respective predetermined areas.
  • the microstructures of the respective predetermined regions comprise homogeneously distributed, spherical carbides.
  • spherical is to be understood as meaning that the carbides have a substantially spherical shape, that is to say they have a maximum deviation from a theoretically optimum spherical shape in the range of approximately 10 to 15% within the usual manufacturing tolerances.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the carbides have a diameter of 1 to 2 ⁇ .
  • the carbides have a diameter of 1 to 2 ⁇ .
  • the respective predetermined areas are tempered, surface hardened and / or press-hardened.
  • a corresponding cover layer can be formed in the respective predetermined areas, which essentially has no porous surface, whereby the desired wear-resistant and tough layer can be formed on the respective surfaces.
  • the corresponding microstructure can be formed in a particularly simple manner by tempering, surface hardening and / or press hardening.
  • the domestic refrigerator according to the invention with a refrigeration cycle and a compressor is characterized in that the compressor is designed as the linear compressor according to the invention or as an advantageous embodiment of the linear compressor according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of a household refrigerator with a linear compressor
  • FIG. 2 is a side sectional view of the linear compressor having an in
  • Longitudinal direction of a cylinder between an upper and lower dead center position movable piston comprises.
  • a domestic refrigerator 10 is shown in Fig. 1 in a schematic longitudinal sectional view, which may be a refrigerator, a freezer or a combined refrigerated-freezer.
  • the household refrigeration appliance 10 comprises an interior space 12 which is designed to receive food.
  • This interior space 12 may be a refrigerated compartment, a freezer compartment or a no-frost compartment or at least two of these compartments.
  • the domestic refrigeration appliance 10 comprises a refrigeration cycle 14, which comprises a linear compressor 16.
  • the linear compressor 16 is preferably arranged in a machine room 18, which is located in the lower and rear region of the domestic refrigerator 10.
  • the linear compressor 16 is thus used in the refrigeration cycle 14, 16 sucked gas from an unspecified low-pressure side of the linear compressor and pumped into an unspecified high-pressure side.
  • the linear compressor 16 comprises a piston 24, which is movable in the longitudinal direction 20 of a cylinder 22 between an upper and lower dead center position, whose piston outer surface 26 can be mounted in contact with a corresponding cylinder inner surface 30 without contact in the radial direction 28 of the cylinder 22, forming a gas pressure bearing.
  • the cylinder 22 comprises a bushing 32, through which the cylinder inner surface 30 is formed. Via a multiplicity of bores 34 extending through the bush 32, pressurized gas can pass from a cavity 36 into a working chamber 38 and form there the gas pressure bearing in the form of a gas cushion between the piston outer surface 26 and the cylinder inner surface 30 in order to contact them radially in the radial direction 28 to store.
  • the piston outer surface 26 and the cylinder inner surface 30 are formed in a respective predetermined region 40, 42 by a martensitic microstructure.
  • the predetermined regions 40, 42 are formed where a contact of the piston outer surface 26 with the cylinder inner surface 30 is possible if no gas pressure bearing is formed or the gas pressure bearing has fallen below a predetermined pressure threshold. This is particularly the case when the linear compressor 16 is switched on after a standstill phase, in which case the pressure on the high pressure side and on the low pressure side is normally balanced. In such a case, the gas pressure layer is not yet or not completely formed, ie with a correspondingly required pressure, so that the piston outer surface 26 and the cylinder inner surface 30 can come into contact with one another in the first seconds after the start of the linear compressor 16.
  • the predetermined area 40 is formed at those areas of the piston outer surface 26 which are arranged parallel to the cylinder inner surface 30.
  • the given area 42 in the present case is the whole Cylinder inner surface 30 of the sleeve 32 is formed.
  • the predetermined regions 40, 42 may also be formed only partially on the piston outer surface 26 and on the cylinder inner surface 30.
  • the shape of the piston outer surface 26 and / or the cylinder inner surface 30 may be such that they can touch only in certain sections. In such cases, the predetermined regions 40, 42 are also formed only at these points of the cylinder inner surface 30 and on the piston outer surface 26.
  • the respective predetermined regions 40, 42 are formed of a steel with the alloy X15T.N.
  • the microstructure of the respective predetermined regions 42, 40 comprise homogeneously distributed, spherical carbides.
  • the carbides have a diameter of 1 to 2 ⁇ .
  • the predetermined regions 40, 42 may be tempered, surface hardened and / or press-hardened in order to form the correspondingly described martensitic microstructure with the spherical carbides.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Compressor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Linearverdichter (16) für ein Haushaltsgerät (10), mit einem in Längsrichtung (20) eines Zylinders (22) zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben (24), dessen Kolbenaußenfläche (26) unter Ausbildung eines Gasdrucklagers in radialer Richtung (28) des Zylinders (22) berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche (30) lagerbar ist, wobei die Kolbenaußenfläche (26) und die Zylinderinnenfläche (30) zumindest in einem jeweils vorgegebenen Bereich (40, 42) eine martensitische Gefügestruktur aufweisen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Haushaltskältegerät (10) mit einem Kältekreislauf (14) und einem Verdichter (16).

Description

Linearverdichter für ein Haushaltsgerät und Haushaltskältegerät
Die Erfindung betrifft einen Linearverdichter und ein Haushaltskältegerät der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art. Die WO 2008/055810 A1 und die WO 2006/089582 A1 zeigen jeweils einen Linearverdichter für ein Haushaltsgerät, mit einem in Längsrichtung eines Zylinders zwischen einer oberen und unteren Druckpunktlage bewegbaren Kolben, dessen Kolbenaußenfläche unter Ausbildung eines Gasdrucklagers in radialer Richtung des Zylinders berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche lagerbar ist. Der dort gezeigten Linearverdichter werden in jeweiligen Kältekreisläufen der Haushaltsgeräte eingesetzt.
Kältekreislaufbedingt wird dabei vom Linearverdichter Gas aus einer Niederdruckseite des Kältekreislaufs angesaugt und in eine Hochdruckseite des Kältekreislaufs gepumpt. Das im Linearverdichter eingesetzte Gasdrucklager wird normalerweise aus der Hochdruckseite des Kältekreislaufs versorgt, um eine Berührung zwischen dem Kolben und dem Zylinder zu verhindern. Wenn der Linearverdichter nach einer Stillstandsphase eingeschaltet wird, ist der Druck auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite üblicherweise ausgeglichen. Das Gasdrucklager kann daher nicht entsprechend ausgebildet werden und die Kolbenaußenfläche hat in den ersten Sekunden nach dem Start des Linearverdichters Kontakt mit der korrespondierenden Zylinderinnenfläche.
Dadurch kann es über der Lebensdauer des Linearverdichters zu einem erheblichen Verschleiß an der Kolbenaußenfläche und an der korrespondierenden Zylinderinnenfläche kommen. Die dadurch entstehenden Verschleißpartikel können entsprechende Gasdrucklagerdüsen, die den Kolben bei ausreichendem Druck auf der Hochdruckseite berührungslos gegenüber dem Zylinder lagern, verstopfen. Dadurch kann die Funktion des Gasdrucklagers verloren gehen und es kann im schlimmsten Fall zu einem Kolbenfresser kommen.
Die WO 2006/069881 A1 zeigt ebenfalls einen Linearverdichter für ein Haushaltsgerät, mit einem in Längsrichtung eines Zylinders zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben, dessen Kolbenaußenfläche unter Ausbildung eines Gasdrucklagers in radialer Richtung des Zylinders berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche lagerbar ist. Gemäß der Lehre der WO 2006/069881 A1 ist es dabei vorgesehen, die aneinander zugewandten Seitenflächen des Kolbens und des Zylinders mit einer abriebfesten Gleitschicht zu versehen. Dies ist jedoch mit erheblichem Zusatzaufwand und entsprechenden Kosten bei der Herstellung des Linearverdichters verbunden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearverdichter und ein Haushaltskältegerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen auf verbesserte Weise die Lebensdauer eines Linearverdichters erhöht und dessen Funktionsfähigkeit sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Linearverdichter sowie durch ein Haushaltskältegerät mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Linearverdichter für ein Haushaltsgerät umfasst einen in Längsrichtung eines Zylinders zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben, dessen Kolbenaußenfläche unter Ausbildung eines Gasdrucklagers in radialer Richtung des Zylinders berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche lagerbar ist. Zur verbesserten Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit des Linearverdichters und zur Erhöhung der Lebensdauer des Linearverdichters ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kolbenaußenfläche und die Zylinderinnenfläche zumindest in einem jeweils vorgegebenen Bereich eine martensitische Gefügestruktur aufweisen. Mit anderen Worten sind die Kolbenaußenfläche und die Zylinderinnenfläche zumindest in dem jeweils vorgegebenen Bereich aus einem martensitischen Stahl ausgebildet. Dadurch weisen entsprechende Deckschichten der Kolbenaußenfläche und der Zylinderinnenfläche in dem zumindest einen jeweils vorgegebenen Bereich keine poröse Zone auf, stattdessen wird an der Oberfläche der jeweils vorgegebenen Bereiche eine besonders verschleißharte und zähe Schicht bereitgestellt. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine ausreichende Verschleißfestigkeit an den Oberflächen der jeweils vorgegebenen Bereiche erzielt, so dass die zuverlässige Ausbildung des Gasdrucklagers über der Lebensdauer des Linearverdichters gewährleistet werden kann. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Lösung ein Abrieb an der Kolbenaußenfläche und der Zylinderinnenfläche weitestgehend vermieden, so dass im Wesentlichen keine Verschleißpartikel mehr entstehen. Eine eventuelle Verstopfung von entsprechenden Gasdrucklagerdüsen, die zur Ausbildung des Gasdrucklagers dienen, wird dadurch sicher vermieden.
Des Weiteren ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen Linearverdichter auch in anderen Anwendungen als in Haushaltsgeräten einzusetzen, insbesondere überall dort, wo ebenfalls selbstversorgende Gasdrucklager oder dynamische Lagerungen, wie beispielsweise bei Turbinen, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der erfindungsgemäße Linearverdichter in entsprechenden Vorrichtungen der Luft-und- Raumfahrt-Industrie und in Anlagen zur Energieerzeugung eingesetzt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kolbenaußenfläche und die Zylinderinnenfläche jeweils dort einen einzigen der vorgegebenen Bereiche umfassen, wo eine Berührung der Kolbenaußenfläche mit der Zylinderinnenfläche möglich ist, wenn kein Gasdrucklager ausgebildet ist oder das Gasdrucklager einen vorbestimmten Druckschwellwert unterschritten hat. Somit werden die jeweils vorgegebenen Bereiche mit der martensitischen Gefügestruktur nur dort ausgebildet, wo überhaupt die Gefahr besteht, dass bei einer nicht ausreichenden Druckversorgung des Linearverdichters eine Berührung der Kolbenaußenfläche mit der Zylinderinnenfläche überhaupt möglich ist. Eine aufwändige Komplettbearbeitung der Kolbenaußenfläche und der Zylinderinnenfläche kann dadurch eingespart werden, was sich positiv auf die Herstellkosten der jeweiligen Komponenten auswirkt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Zylinder eine Buchse umfasst, welche die Zylinderinnenfläche aufweist. Somit muss der entsprechend vorgegebene Bereich mit der martensitischen Gefügestruktur am Zylinder auch nur an der Buchse ausgebildet werden, wodurch die Herstellung des Zylinders erheblich erleichtert werden kann, da eine entsprechende Oberflächenbehandlung nur an der Buchse und nicht an dem gesamten Zylinder vorgenommen werden muss. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweils vorgegebenen Bereiche aus einem Stahl mit der Legierung X15T.N ausgebildet sind. Dadurch wird eine besonders abriebfeste und verschleißarme Oberfläche an den jeweils vorgegebenen Bereichen bereitgestellt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Gefügestrukturen der jeweils vorgegebenen Bereiche homogen verteilte, kugelförmige Carbide umfassen. Dadurch wird eine besonders hohe Verschleißfestigkeit der jeweils vorgegebenen Bereiche erzielt. Unter kugelförmig ist dabei zu verstehen, dass die Carbide im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind, also innerhalb der üblichen Herstelltoleranzen eine maximale Abweichung von einer theoretisch optimalen Kugelform im Bereich von circa maximal 10 bis 15 % aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Carbide einen Durchmesser von 1 bis 2 μηη aufweisen. Dadurch wird eine besonders feine Gefügestruktur in Form feinstverteilter Rund-Carbide ermöglicht, wodurch die Verschleißfestigkeit der vorgegebenen Bereiche nochmals verbessert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die jeweils vorgegebenen Bereiche vergütet, randschichtgehärtet und/oder pressgehärtet sind. Durch eine entsprechende Einstellung jeweiliger Prozessparameter und Überwachung dieser eingestellten Prozessparameter kann eine entsprechende Deckschicht in den jeweils vorgegebenen Bereichen ausgebildet werden, welche im Wesentlichen keine poröse Oberfläche aufweist, wodurch an den jeweiligen Oberflächen die gewünschte verschleißharte und zähe Schicht ausgebildet werden kann. Des Weiteren kann durch das Vergüten, Randschichthärten und/oder Presshärten die entsprechende Gefügestruktur auf besonders einfache Weise ausgebildet werden.
Das erfindungsgemäße Haushaltskältegerät mit einem Kältekreislauf und einem Verdichter zeichnet sich dadurch aus, dass der Verdichter als der erfindungsgemäße Linearverdichter oder als eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearverdichters ausgebildet ist. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Haushaltskältegeräts mit einem Linearverdichter; und Fig. 2 eine Seitenschnittansicht des Linearverdichters, welcher einen in
Längsrichtung eines Zylinders zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben umfasst.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Haushaltskältegerät 10 ist in Fig. 1 in einer schematischen Längsschnittdarstellung gezeigt, welches ein Kühlgerät, ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät sein kann. Das Haushaltskältegerät 10 umfasst einen Innenraum 12, der zur Aufnahme von Lebensmitteln ausgebildet ist. Dieser Innenraum 12 kann ein Kühlfach, ein Gefrierfach oder ein No-Frost-Fach sein oder zumindest zwei dieser Fächer aufweisen.
Das Haushaltskältegerät 10 umfasst einen Kältekreislauf 14, welcher einen Linearverdichter 16 umfasst. Der Linearverdichter 16 ist vorzugsweise in einem Maschinenraum 18, der sich im unteren und hinteren Bereich des Haushaltskältegeräts 10 befindet, angeordnet. Der Linearverdichter 16 wird also in dem Kältekreislauf 14 eingesetzt, wobei von dem Linearverdichter 16 Gas aus einer nicht näher bezeichneten Niederdruckseite angesaugt und in eine nicht näher bezeichnete Hochdruckseite gepumpt wird.
Anhand der Fig. 2, in welcher der Linearverdichter 16 in einer Seitenschnittansicht gezeigt ist, wird dieser nachfolgend näher erläutert. Der Linearverdichter 16 umfasst einen in Längsrichtung 20 eines Zylinders 22 zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben 24, dessen Kolbenaußenfläche 26 unter Ausbildung eines nicht näher bezeichneten Gasdrucklagers in radialer Richtung 28 des Zylinders 22 berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche 30 lagerbar ist.
Im vorliegend gezeigten Fall umfasst der Zylinder 22 eine Buchse 32, durch welche die Zylinderinnenfläche 30 ausgebildet ist. Über eine Vielzahl von sich durch die Buchse 32 erstreckenden Bohrungen 34 kann Druckgas aus einem Hohlraum 36 in eine Arbeitskammer 38 gelangen und dort das Gasdrucklager in Form eines Gaspolsters zwischen der Kolbenaußenfläche 26 und der Zylinderinnenfläche 30 ausbilden, um diese in der radialen Richtung 28 berührungslos zu lagern.
Die Kolbenaußenfläche 26 und die Zylinderinnenfläche 30 sind in einem jeweils vorgegebenen Bereich 40, 42 durch eine martensitische Gefügestruktur ausgebildet. Die vorgegebenen Bereiche 40, 42 sind dabei dort ausgebildet, wo eine Berührung der Kolbenaußenfläche 26 mit der Zylinderinnenfläche 30 möglich ist, wenn kein Gasdrucklager ausgebildet ist oder das Gasdrucklager einen vorbestimmten Druckschwellwert unterschritten hat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Linearverdichter 16 nach einer Stillstandsphase eingeschaltet wird, wobei dann der Druck auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite normalerweise ausgeglichen ist. Das Gasdrucklage ist in einem solchen Fall noch gar nicht beziehungsweise noch nicht vollständig, also mit einem entsprechend erforderlichen Druck, ausgebildet, so dass die Kolbenaußenfläche 26 und die Zylinderinnenfläche 30 in den ersten Sekunden nach dem Start des Linearverdichters 16 miteinander in Kontakt geraten können.
Im vorliegend gezeigten Fall ist der vorgegebene Bereich 40 an denjenigen Bereichen der Kolbenaußenfläche 26 ausgebildet, welche parallel zur Zylinderinnenfläche 30 angeordnet sind. Des Weiteren ist der vorgegebene Bereich 42 im vorliegenden Fall an der gesamten Zylinderinnenfläche 30 der Buchse 32 ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen können die vorgegebenen Bereiche 40, 42 auch nur teilweise an der Kolbenaußenfläche 26 und an der Zylinderinnenfläche 30 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Formgebung der Kolbenaußenfläche 26 und/oder der Zylinderinnenfläche 30 derart sein, dass diese sich nur in bestimmten Abschnitten überhaupt berühren können. In solchen Fällen sind die vorgegebenen Bereiche 40, 42 auch nur an diesen Stellen der Zylinderinnenfläche 30 und an der Kolbenaußenfläche 26 ausgebildet.
Durch die jeweils vorgegebenen Bereiche 40, 42 mit ihrer martensitischen Gefügestruktur wird ein unerwünschter Verschleiß an der Kolbenaußenfläche 26 und an der Zylinderinnenfläche 30 vermieden.
Die jeweils vorgegebenen Bereiche 40, 42 sind dabei aus einem Stahl mit der Legierung X15T.N ausgebildet. Die Gefügestruktur der jeweils vorgegebenen Bereiche 42, 40 umfassen dabei homogen verteilte, kugelförmige Carbide. Die Carbide weisen einen Durchmesser von 1 bis 2 μηη auf. Die vorgegebenen Bereiche 40, 42 können dabei vergütet, randschichtgehärtet und/oder pressgehärtet sein, um die entsprechend beschriebene martensitische Gefügestruktur mit den kugelförmigen Carbiden auszubilden. Durch das Vorsehen der vorgegebenen Bereiche 40, 42 wird über der Lebensdauer des Linearverdichters 16 ein Verschleiß an der Kolbenaußenfläche 26 und an der Zylinderinnenfläche 30 verhindert oder erheblich reduziert. Dadurch kann verhindert werden, dass entsprechende Verschleißpartikel entstehen, welche die als Gasdrucklagerdüsen dienenden Bohrungen 34 verstopfen könnten, so dass eine ausreichende Druckversorgung zur Ausbildung des Gasdrucklagers durchgehend sichergestellt werden kann. Insbesondere kann dadurch die Gefahr eines sogenannten Kolbenfressers erheblich reduziert oder sogar vollständig vermieden werden. Bezugszeichenliste
10 Haushaltskältegerät
12 Innenraum
14 Kältekreislauf
16 Linearverdichter
18 Maschinenraum
20 Längsrichtung
22 Zylinder
24 Kolben
26 Kolbenaußenfläche
28 Radiale Richtung
30 Zylinderinnenfläche
32 Buchse
34 Bohrung
36 Hohlraum
38 Arbeitskammer
40 Vorgegebener Bereich
42 Vorgegebener Bereich
25

Claims

Patentansprüche
1. Linearverdichter (16) für ein Haushaltsgerät (10), mit einem in Längsrichtung (20) eines Zylinders (22) zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben (24), dessen Kolbenaußenfläche (26) unter Ausbildung eines
Gasdrucklagers in radialer Richtung (28) des Zylinders (22) berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche (30) lagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kolbenaußenfläche (26) und die Zylinderinnenfläche (30) zumindest in einem jeweils vorgegebenen Bereich (40, 42) eine martensitische Gefügestruktur aufweisen.
2. Linearverdichter (16) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kolbenaußenfläche (26) und die Zylinderinnenfläche (30) jeweils dort einen einzigen der vorgegebenen Bereiche (40, 42) umfassen, wo eine Berührung der Kolbenaußenfläche (26) mit der Zylinderinnenfläche (30) möglich ist, wenn kein Gasdrucklager ausgebildet ist oder das Gasdrucklager einen vorbestimmten Druckschwellwert unterschritten hat.
3. Linearverdichter (16) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zylinder (22) eine Buchse (32) umfasst, welche die Zylinderinnenfläche (30) aufweist.
4. Linearverdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweils vorgegebenen Bereiche (40, 42) aus einem Stahl mit der Legierung X15T.N ausgebildet sind.
5. Linearverdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gefügestrukturen der jeweils vorgegebenen Bereiche (40, 42) homogen verteilte, kugelförmige Carbide umfassen.
6. Linearverdichter (16) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Carbide einen Durchmesser von 1 bis 2 μηη aufweisen.
7. Linearverdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweils vorgegebenen Bereiche (40, 42) vergütet, randschichtgehartet und/oder pressgehärtet sind.
8. Haushaltskältegerät (10) mit einem Kältekreislauf (14) und einem Verdichter (16), dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdichter (16) als Linearverdichter nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ausgebildet ist.
EP14734096.2A 2013-07-09 2014-06-25 Linearverdichter für ein haushaltsgerät und haushaltskältegerät Not-in-force EP3019748B1 (de)

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DE102013213380.4A DE102013213380A1 (de) 2013-07-09 2013-07-09 Linearverdichter für ein Haushaltsgerät und Haushaltskältegerät
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EP3019748A1 true EP3019748A1 (de) 2016-05-18
EP3019748B1 EP3019748B1 (de) 2017-03-29

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP14734096.2A Not-in-force EP3019748B1 (de) 2013-07-09 2014-06-25 Linearverdichter für ein haushaltsgerät und haushaltskältegerät

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160153446A1 (de)
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