WO2008055809A1 - Linearverdichter und gasdrucklager dafür - Google Patents

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    • F16C32/0644Details of devices to control the supply of liquids to the bearings

Definitions

  • the present invention relates to a gas pressure bearing and a linear compressor in which the gas pressure bearing is applicable.
  • a gas pressure bearing conventionally comprises a bushing surrounding a cavity, in which a body is movably supported with little play, wherein the bearing bush is penetrated by a plurality of supply holes, which are acted upon on an outer side of the bearing bush with compressed gas. Gas flowing through the supply holes into the cavity forms, between the inner wall of the sleeve and the movable body, a gas cushion by which the body is held non-contacting in the cavity.
  • the body may be rotatable in the bearing bush or displaceable in the axial direction.
  • a gas pressure bearing of the type described above acts as a gas spring, wherein at the same pressure of the supplied compressed gas, the force that can accommodate the bearing, without coming to the touch of the movable body and the bearing bush, at small gap widths on the order of a few microns to a few tens of microns increases with the gap width.
  • This in itself suggests making the game between bearing bush and body large, to minimize the time delay with which the gas pressure bearing unfolds its effect after starting the supply of compressed gas.
  • a large gap between the bearing bush and the body also promotes the outflow of the cushion forming gas from the gap, that is, the gas flow rate required to maintain the bearing action increases with the gap width, which in turn leads to increased operating costs.
  • the aim of the present invention is therefore to provide a gas pressure bearing, on the one hand already able to build an effective gas cushion with a low pressure of the gas supplied, and on the other hand allows continuous operation at low gas flow.
  • the body and the bearing bush are made of materials with different thermal expansion coefficients. While at a typical non-operating temperature of the gas bearing, there may be a large gap between the bearing bush and the moving body, which allows the body to be kept in contact even at low gas pressure, the gap can be narrowed by controlling the temperature of the gas bearing during operation to allow operation at low gas flow rates.
  • a device for tempering the bearing bush and / or the movable body is preferably provided as a component of the gas pressure bearing.
  • Such a device for tempering can be of various types;
  • the bushing may be provided with an electrical resistance heater or means for inducing eddy currents may be provided in the movable body, possibly by utilizing its movement.
  • An advantageous, indirect possibility of tempering is to provide a means for controlling the temperature of the pressurized gas acting on the supply bores.
  • the means for tempering a compressor, which causes an adiabatic heating of the compressed gas during the compression.
  • the cavity of the bearing bush a working chamber and the movable body may be a piston of this compressor.
  • the gas flow rate of the compressor may be a multiple of the throughput of the service wells; i.e. only a small portion of the compressed gas is needed to maintain the gas cushion, while the vast majority is available for other uses.
  • the piston should have a higher coefficient of thermal expansion than the bearing bush in order to narrow the gap during operation.
  • the movable body made of stainless steel and the bearing bush made of tool steel.
  • Fig. 1 is a schematic section through a compressor with a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a drive unit for the compressor.
  • the compressor shown in Fig. 1 has a housing 21 with a hollow cylindrical, a working chamber 22 limiting bushing 23.
  • the bushing 23 is surrounded by a circumferential cavity 24, and this in turn is limited by a substantially tubular housing part 25.
  • Die Lagerbuchse 23 und the housing part 25 each carry at one end an annular peripheral flange 26 and 27, wherein the flange 26 of the bearing bush 23 in a part through the housing part 25 and on the other hand by a spring plate 28 limited recess engages, whereby the bearing bush 23 is fixed to the housing part 25 and the spring plate 28, and the flange 27 of the housing part 25 in any suitable manner firmly and hermetically sealed to the spring plate 28 is connected.
  • the cavity 24 is sealed by an O-ring 37 clamped between the bearing bush 23 and the housing part 25.
  • the valves 32, 33 are check valves, which allow a gas flow only from the upper, suction-side chamber 30 into the working chamber 22 and from the working chamber 22 into the lower, pressure-side chamber 31.
  • a bore 34 connects the pressure-side chamber 31 with the bearing bush 23 surrounding cavity 24th
  • pressurized gas can pass from the cavity 24 into the working chamber 22 and form a gas cushion there between the inside of the bearing bush 23 and a piston 36 displaceable in the bearing bush 23.
  • the piston 36 is connected to the drive unit shown in Fig. 2 via a piston rod 38 and driven to an oscillating movement.
  • the piston 36 is made of stainless steel.
  • a typical coefficient of thermal expansion of a stainless steel is 16x10 "6 K " 1 .
  • the bearing bush 23 on the other hand is made of tool steel and has a thermal expansion coefficient of 13 x10 -6 K '1.
  • the material of the piston has a higher thermal expansion coefficient than that Parts of the piston 36 and bushing 23 may also be made of materials which do not meet the above condition, provided that this does not substantially alter the difference between the global coefficients of thermal expansion of the two parts, in particular both parts with hardening and / or friction reducing Be provided surface coatings.
  • the compressor in a non-operating condition substantially assumes room temperature.
  • the outer diameter of the piston 36 and the inner diameter of the bearing bush 23 are about 30 millimeters, wherein the diameter of the piston at
  • Room temperature is made about 14 microns smaller than that of the sleeve 23, so that when the piston 36 is exactly centered, a circumferential gap of 7 microns width separates it from the bearing bushing 23.
  • the compressed refrigerant heats up, and by the return flow of the warm refrigerant into the cavity 24 warm in the course of operation, the bearing bush 23 and the piston 36.
  • the heating may typically be about 50 K. Such heating reduces the width of the gap between the piston 36 and the bushing 23 from 7 microns when starting the compressor to approximately 4.75 microns in continuous operation. Due to the gap narrowing, the gas flow rate through the holes 35 in the warm state is significantly reduced compared to the start-up phase.
  • the compressor has a relatively low efficiency, because a relatively large portion of the refrigerant is diverted to maintain the gas cushion.
  • a relatively low overpressure of the refrigerant is sufficient in the starting phase in order to hold the piston 36 without contact in the bearing bushing 23.
  • the Continuous operation is sufficient pressure of the compressed refrigerant available to ensure freedom of contact even with a reduced gap width.
  • Fig. 2 shows schematically the drive unit, which drives the oscillating movement of the piston 36. It comprises two E-shaped yokes 1 with three mutually opposite arms 3, 4, 5. The mutually facing ends of the arms 3, 4, 5 each form an air gap 2 defining pole pieces 7. Around the middle arms 4 around is each a field winding 8 attached. The two exciter windings 8 can be acted upon by a control circuit with current, wherein the current direction in the two exciter windings 8 is in each case set so that the opposite pole pieces 7 of the middle arms 4 form unlike magnetic poles.
  • the pole shoes of the outer arms 3 and 5 each form the adjacent middle arm 4 unlike magnetic poles.
  • an armature 10 is suspended on two springs 11 between an upper and a lower (or a right and left reversal point in the illustration of FIG. 2) reversing point reversibly movable.
  • the position of the armature 10 at the upper reversal point is shown by solid lines, dashed lines at the lower reversal point.
  • the springs 1 1 are each stamped from a piece of sheet metal leaf springs with a plurality of zigzag extending arms 12.
  • the arms 12 of a spring 11 each extend mirror images of each other from a central point on the armature 10 to suspension points 13 on a rigid frame, not shown, to which also the yokes 1 and the compressor are anchored.
  • the substantially rod-shaped armature 10 comprises in its central region a four-pole permanent magnet 14. While in a relaxed position of the springs 11 in which the arms 12 of each spring 1 1 lie substantially in a same plane, the magnet 14 centrally in the air gap. 2 is placed and a borderline 15 between his 1 left and right poles extends centrally through the middle arms 4, is deflected by applying the windings 8 with a current of the armature 10 depending on the current direction to the left or to the right.
  • the embodiment explained above uses the adiabatic heating of the refrigerant associated with the compressor operation to heat the piston 36 during operation.
  • changing the gap width between piston and bearing bushing temperature change between an operating and a non-operating state can also be accomplished by direct heating (or cooling) of the piston and the bushing.

Abstract

Ein Gasdrucklager, insbesondere für einen Linearverdichter, umfasst eine einen Hohlrau (22) umgebenden Lagerbuchse (23) und einen in dem Hohlraum (22) beweglichen Körper (36). Die Lagerbuchse (23) ist von einer Mehrzahl von Versorgungsbohrungen (35) durchsetzt, die an einer Außenseite (24) der Lagerbuchse (23) mit Druckgas beaufschlagbar sind, um in dem Innenraum (22) ein Gaspolster zur Lagerung des beweglichen Körpers (36) zu bilden. Der Körper (36) und die Lagerbuchse (23) sind aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt.

Description

Linearverdichter und Gasdrucklager dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasdrucklager und einen Linearverdichter, in dem das Gasdrucklager anwendbar ist.
Ein Gasdrucklager umfasst herkömmlicher Weise eine einen Hohlraum umgebende Lagerbuchse, in der ein Körper mit geringem Spiel beweglich gelagert ist, wobei die Lagerbuchse von einer Mehrzahl von Versorgungsbohrungen durchsetzt ist, die an einer Außenseite der Lagerbuchse mit Druckgas beaufschlagbar sind. Durch die Versorgungsbohrungen in den Hohlraum strömendes Gas bildet zwischen der Innenwand der Buchse und dem beweglichen Körper ein Gaspolster aus, durch das der Körper in dem Hohlraum berührungslos gehalten ist. Der Körper kann in der Lagerbuchse drehbeweglich oder in axialer Richtung verschiebbar sein.
Um den Körper ohne Berührung der Lagerbuchse gelagert zu erhalten, ist eine konti- nuierliche Versorgung mit dem Druckgas erforderlich. Wenn jedoch ein Gerät, in dem das Gasdrucklager verwendet ist, außer Betrieb ist, ist es generell wünschenswert, die Druckgasversorgung unterbrechen zu können, damit keine unnötigen Betriebskosten entstehen. Wenn das Gerät selbst das Druckgas erzeugt, führt ein Ausschalten des Geräts zwangsläufig zu einer Unterbrechung der Druckgasversorgung. Bei ausge- schalteter oder unzureichender Druckgasversorgung kommt es jedoch zu Reibkontakt zwischen dem beweglichen Körper und der Lagerbuchse und damit zu Verschleiß, wenn der Körper bewegt wird. Um in einer solchen Situation den Verschleiß zu minimieren, ist es wünschenswert, ein funktionierendes Gaspolster mit möglichst geringer Verzögerung nach Einsetzen der Bewegung aufbauen zu können.
Ein Gasdrucklager der oben beschriebenen Art wirkt als eine Gasfeder, wobei bei gleichem Druck des zugeführten Druckgases die Kraft, die das Lager aufnehmen kann, ohne dass es zur Berührung des beweglichen Körpers und der Lagerbuchse kommt, bei kleinen Spaltbreiten in der Größenordnung von einigen Mikrometern bis wenigen zehn Mikrometern mit der Spaltbreite zunimmt. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass bei einer großen Breite des Spalts zwischen Lagerbuchse und beweglichem Körper bereits ein geringer Druck des zugeführten Druckgases ausreicht, damit das Gaspolster das Gewicht des beweglichen Körpers tragen und einen Kontakt des Körpers mit der Lagerbuchse aufheben kann. Dies spräche an sich dafür, das Spiel zwischen Lagerbuchse und Körper groß zu machen, um die Zeitverzögerung zu minimieren, mit der nach Starten der Druckgaszufuhr das Gasdrucklager seiner Wirkung entfaltet. Ein großer Spalt zwischen der Lagerbuchse und dem Körper fördert jedoch auch den Abfluss des das Polster bildenden Gases aus dem Spalt, das heißt der zum Aufrechterhalten der Lagerwirkung benötigte Gasdurchsatz nimmt mit der Spaltbreite zu, was wiederum zu erhöhten Betriebskosten führt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Gasdrucklager anzugeben, das einerseits bereits mit einem niedrigen Druck des zugeführten Gases ein wirksames Gaspolster aufzubauen in der Lage ist, und das andererseits einen Dauerbetrieb bei niedrigem Gasdurchsatz ermöglicht.
Diese Ziel wird dadurch erreicht, dass bei einem Gasdrucklager der eingangs genannten Art der Körper und die Lagerbuchse aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt sind. Während bei einer typischen Nichtbetriebs- temperatur des Gasdrucklagers eine große Spaltbreite zwischen Lagerbuchse und beweglichem Körper vorliegen kann, der es bereits bei niedrigem Gasdruck ermöglicht, den Körper berührungslos zu halten, kann durch Steuern der Temperatur des Gasdruck- lagers während des Betriebs der Spalt verengt werden, um einen Betrieb bei niedrigem Gasdurchsatz zu ermöglichen.
Um die Spaltbreite in dieser Weise zu steuern, ist vorzugsweise eine Einrichtung zum Temperieren der Lagerbuchse und/oder des beweglichen Körpers als eine Komponente des Gasdrucklagers vorgesehen.
Eine solche Einrichtung zum Temperieren kann von unterschiedlichster Art sein; zum Beispiel kann die Lagerbuchse mit einer elektrischen Widerstandsheizung versehen sein, oder es können Mittel zum Induzieren von Wirbelströmen in dem beweglichen Körper, gegebenenfalls unter Ausnutzung von dessen Bewegung, vorgesehen sein.
Eine vorteilhafte, indirekte Möglichkeit der Temperierung ist, eine Einrichtung zum Temperieren des die Versorgungsbohrungen beaufschlagenden Druckgases vorzusehen. Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist die Einrichtung zum Temperieren ein Verdichter, der eine adiabatische Erwärmung des Druckgases bei der Verdichtung bewirkt.
Insbesondere kann der Hohlraum der Lagerbuchse eine Arbeitskammer und der bewegliche Körper ein Kolben dieses Verdichters sein.
Der Gasdurchsatz des Verdichters kann ein Vielfaches des Durchsatzes der Versorgungsbohrungen sein; d.h. nur ein kleiner Teil des Druckgases wird zur Aufrechterhaltung des Gaspolsters benötigt, während der überwiegende Rest für andere Verwendungen zur Verfügung steht.
Wenn die Temperatur des Gasdrucklagers im Betrieb höher ist als im Nichtbetriebs- zustand, sollte der Kolben, um im Betrieb den Spalt zu verengen, einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben als die Lagerbuchse.
So kann insbesondere der bewegliche Körper aus Edelstahl und die Lagerbuchse aus Werkzeugstahl gefertigt sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Verdichter mit einem
Gasdrucklager gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Antriebsaggregats für den Verdichter.
Der in Fig. 1 gezeigte Verdichter hat ein Gehäuse 21 mit einer hohlzylindrischen, eine Arbeitskammer 22 begrenzenden Lagerbuchse 23. Die Lagerbuchse 23 ist umgeben von einem umlaufenden Hohlraum 24, und dieser wiederum ist begrenzt durch ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuseteil 25. Die Lagerbuchse 23 und das Gehäuseteil 25 tragen jeweils an einem Ende einen ringförmig umlaufenden Flansch 26 bzw. 27, wobei der Flansch 26 der Lagerbuchse 23 in eine einerseits durch das Gehäuseteil 25 und andererseits durch ein Federblech 28 begrenzte Aussparung eingreift, wodurch die Lagerbuchse 23 an dem Gehäuseteil 25 und dem Federblech 28 fixiert ist, und der Flansch 27 des Gehäuseteils 25 in beliebiger geeigneter Weise fest und hermetisch dicht mit dem Federblech 28 verbunden ist. An einem von den Flanschen 27, 28 abgewandten Ende ist der Hohlraum 24 durch einen zwischen Lagerbuchse 23 und Gehäuseteil 25 eingeklemmten O-Ring 37 abgedichtet.
Eine an der dem Gehäuseteil 25 entgegengesetzten Seite des Federblechs 28 befestigte Kappe 29 begrenzt zwei Kammern 30, 31 , die mit der Arbeitskammer 22 über in der Fig. schematisch dargestellte, vorzugsweise einteilig aus dem Federblech 28 geformte Ventile 32, 33 kommunizieren. Die Ventile 32, 33 sind Rückschlagventile, die einen Gasstrom jeweils nur von der oberen, saugseitigen Kammer 30 in die Arbeitskammer 22 bzw. von der Arbeitskammer 22 in die untere, druckseitige Kammer 31 zulassen. Eine Bohrung 34 verbindet die druckseitige Kammer 31 mit dem die Lagerbuchse 23 umgebenden Hohlraum 24.
Über eine Vielzahl von sich durch die Lagerbuchse 23 erstreckenden Bohrungen 35 kann Druckgas aus dem Hohlraum 24 in die Arbeitskammer 22 gelangen und dort ein Gaspolster zwischen der Innenseite der Lagerbuchse 23 und einem in der Lagerbuchse 23 verschiebbaren Kolben 36 ausbilden. Der Kolben 36 ist mit dem in Fig. 2 gezeigten Antriebsaggregat über eine Kolbenstange 38 verbunden und zu einer oszillierenden Bewegung antreibbar.
Der Kolben 36 ist aus Edelstahl gefertigt. Ein typischer Wärmeausdehnungskoeffizient eines Edelstahls ist 16x10"6 K"1. Die Lagerbuchse 23 hingegen besteht aus Werkzeugstahl und hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 13 x10~6 K"1. Selbstverständlich kommen auch andere Kombinationen von Werkstoffen für den Kolben 36 und die Lagerbuchse 23 in Betracht, sofern der Werkstoff des Kolbens einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als derjenige Lagerbuchse hat. Teile des Kolbens 36 und der Lagerbuchse 23 können auch aus Werkstoffen gefertigt sein die die obige Bedingung nicht erfüllen, soweit dies die Differenz zwischen den globalen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Teile nicht wesentlich verändert; insbesondere können beide Teile mit härtenden und/oder reibungsverringernden Oberflächenbeschichtungen versehen sein. Einer bevorzugten Anwendung zufolge kann der in Fig. 1 gezeigte Verdichter zum Verdichten von Kältemittel in einem Haushaltskältegerät eingesetzt werden. In diesem Fall nimmt der Verdichter in einem Nichtbetriebszustand im wesentlichen Raumtemperatur an. Der Außendurchmesser des Kolbens 36 und der Innendurchmesser der Lagerbuchse 23 betragen ca. 30 Millimeter, wobei der Durchmesser des Kolbens bei
Zimmertemperatur ca. 14 Mikrometer kleiner als der der Buchse 23 gemacht ist, so dass, wenn der Kolben 36 exakt zentriert ist, ein umlaufender Spalt von 7 Mikrometer Breite ihn von der Lagerbuchse 23 trennt.
Wenn der Verdichter in Betrieb genommen wird und das Antriebsaggregat beginnt, den Kolben 36 zu bewegen, besteht zunächst kein Druckunterschied zwischen der Arbeitskammer 22 und dem Hohlraum 24. Es wird kein Gaskissen erzeugt, und der Kolben 36 bewegt sich in Kontakt mit der Lagerbuchse 23. Erst durch die oszillierende Bewegung des Kolbens 36 entsteht ein Überdruck in der Kammer 31 , und ein Teil des in der Arbeitskammer 22 verdichteten und in die druckseitige Kammer 31 ausgestoßenen gasförmigen Kältemittels fließt in den Hohlraum 24 zurück und beaufschlagt dort die Bohrungen 35. Sobald in dem Hohlraum 24 ein ausreichender Überdruck erzeugt ist, wird das Gaskissen wirksam und verhindert ein weiteres Schleifen des Kolbens 36 an der Lagerbuchse 23.
Durch die Verdichtung in der Arbeitskammer 22 erwärmt sich das verdichtete Kältemittel, und durch den Rückfluss des warmen Kältemittels in den Hohlraum 24 erwärmen sich im Laufe des Betriebs auch die Lagerbuchse 23 und der Kolben 36. Die Erwärmung kann typischerweise ca. 50 K betragen. Eine solche Erwärmung reduziert die Breite des Spalts zwischen dem Kolben 36 und der Lagerbuchse 23 von 7 Mikrometer beim Start des Verdichters auf ca. 4, 75 Mikrometer im kontinuierlichen Betrieb. Aufgrund der Spaltverengung ist der Gasdurchsatz durch die Bohrungen 35 im warmen Zustand gegenüber der Anlaufphase erheblich verringert.
In der Startphase hat also der Verdichter einen relativ niedrigen Wirkungsgrad, weil ein relativ großer Teil des Kältemittels zur Aufrechterhaltung des Gaskissens abgezweigt wird. Gleichzeitig genügt aber in der Startphase bereits ein relativ niedriger Überdruck des Kältemittels, um den Kolben 36 berührungslos in der Lagerbuchse 23 zu halten. Im Dauerbetrieb steht ausreichend Druck des verdichteten Kältemittels zur Verfügung, um Berührungsfreiheit auch bei einer verringerten Spaltbreite zu gewährleisten. Indem durch Erwärmung die Spaltbreite verringert wird, kann in dieser Situation die zur Aufrechterhaltung des Gaskissens erforderliche Kältemittelmenge reduziert werden, was den Wirkungsgrad des Verdichters erhöht.
Fig. 2 zeigt schematisch das Antriebsaggregat, das die oszillierende Bewegung des Kolbens 36 antreibt. Es umfasst zwei E-förmige Joche 1 mit drei sich paarweise gegenüberliegenden Armen 3, 4, 5. Die einander zugewandten Enden der Arme 3, 4, 5 bilden jeweils einen Luftspalt 2 begrenzende Polschuhe 7. Um die mittleren Arme 4 herum ist jeweils eine Erregerwicklung 8 angebracht. Die zwei Erregerwicklungen 8 sind durch eine Steuerschaltung mit Strom beaufschlagbar, wobei die Stromrichtung in den beiden Erregerwicklungen 8 jeweils so festgelegt ist, dass die einander gegenüberliegenden Polschuhe 7 der mittleren Arme 4 ungleichnamige Magnetpole bilden. Die Polschuhe der äußeren Arme 3 und 5 bilden jeweils zum benachbarten mittleren Arm 4 ungleichnamige Magnetpole.
In dem Luftspalt 2 ist ein Anker 10 an zwei Federn 11 zwischen einem oberen und einem unteren (beziehungsweise einem rechten und linken Umkehrpunkt in der Darstellung der Fig. 2) Umkehrpunkt reversierend beweglich aufgehängt. Die Stellung des Ankers 10 am oberen Umkehrpunkt ist mit durchgezogenen Linien, die am unteren Umkehrpunkt gestrichelt dargestellt. Die Federn 1 1 sind jeweils aus einem Blechstück ausgestanzte Blattfedern mit mehreren zickzackförmig verlaufenden Armen 12. Die Arme 12 einer Feder 11 erstrecken sich jeweils spiegelbildlich zueinander von einem zentralen Angriffspunkt an dem Anker 10 zu Aufhängungspunkten 13 an einem nicht dargestellten starren Gestell, an dem auch die Joche 1 und der Verdichter verankert sind. Durch diese Gestaltung sind die Federn 11 in Längsrichtung des Ankers 10 und in jeder dazu orthogonalen Richtung schwer verformbar, so dass sie den Anker 10 in seiner Längsrichtung reversierbar führen.
Der im wesentlichen stabförmige Anker 10 umfasst in seinem mittleren Bereich einen vierpoligen Permanentmagneten 14. Während in einer entspannten Stellung der Federn 11 , in der die Arme 12 jeder Feder 1 1 im wesentlichen in einer gleichen Ebene liegen, der Magnet 14 zentral in dem Luftspalt 2 platziert ist und eine Grenzlinie 15 zwischen seinen in Fig. 1 linken und rechten Polen mittig durch die mittleren Arme 4 verläuft, wird durch Beaufschlagen der Wicklungen 8 mit einem Strom der Anker 10 je nach Stromrichtung nach links oder nach rechts ausgelenkt.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel nutzt zur Erwärmung des Kolbens 36 im Betrieb die mit dem Verdichterbetrieb verbundene adiabatische Erwärmung des Kältemittels. Selbstverständlich kann eine die Spaltbreite zwischen Kolben und Lagerbuchse verändernde Temperaturänderung zwischen einem Betriebs- und einem Nichtbetriebszustand auch durch direktes Heizen (oder Kühlen) des Kolbens und der Lagerbuchse bewerkstelligt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Gasdrucklager mit einer einen Hohlraum (22) umgebenden Lagerbuchse (23) und einem in dem Hohlraum (22) beweglichen Körper (36), wobei die Lager- buchse (23) von einer Mehrzahl von Versorgungsbohrungen (35) durchsetzt ist, die an einer Außenseite (24) der Lagerbuchse (23) mit Druckgas beaufschlagbar sind, um in dem Innenraum (22) ein Gaspolster zur Lagerung des beweglichen Körpers (36) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (36) und die Lagerbuchse (23) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt sind.
2. Gasdrucklager nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Temperieren der Lagerbuchse und/oder des beweglichen Körpers (36).
3. Gasdrucklager nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum
Temperieren des die Versorgungsbohrungen (35) beaufschlagenden Druckgases.
4. Gasdrucklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einrichtung zum Temperieren ein Verdichter ist.
5. Gasdrucklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (22) eine Arbeitskammer (22) und der bewegliche Körper (36) ein Kolben (36) des Verdichters ist.
6. Gasdrucklager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdurchsatz des Verdichters ein Vielfaches des Durchsatzes der Versorgungsbohrungen (35) ist.
7. Gasdrucklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (36) einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat als die Lagerbuchse (23). Gasdrucklager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche
Körper (36) aus Edelstahl und die Lagerbuchse (23) aus Werkzeugstahl gefertigt ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013071382A2 (en) 2011-11-16 2013-05-23 Whirpool S.A. Flow restrictor and gas compressor
WO2013071383A1 (en) 2011-11-16 2013-05-23 Whirlpool S.A. Flow restrictor and gas compressor
WO2014057346A2 (pt) 2012-10-09 2014-04-17 Whirlpool S.A. Processo de fabricação de um componente poroso e componente
WO2014121361A1 (en) 2013-02-07 2014-08-14 Whirlpool S.A. Flow restrictor and gas compressor

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102245888B (zh) * 2008-12-10 2014-02-05 丰田自动车株式会社 活塞的气体润滑结构及斯特林发动机
EP2402608A1 (de) * 2010-07-02 2012-01-04 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Pumpe zum Dosieren von Flüssigkeiten
KR101860340B1 (ko) * 2011-09-06 2018-05-23 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기
BRPI1105470A2 (pt) * 2011-11-16 2015-11-10 Whirlpool Sa luva de vedação para um cilindro de um compressor, compressor e aparelho de refrigeração
BRPI1105479A2 (pt) * 2011-11-16 2016-01-19 Whirlpool Sa conjunto de pistão e cilindro e compressor linear
TWI521139B (zh) * 2012-11-14 2016-02-11 周文三 空氣壓縮機
CN103016531B (zh) * 2012-12-31 2015-02-25 浙江工业大学 无摩擦旋转供气气浮装置
CN104251197B (zh) * 2013-06-28 2017-04-12 Lg电子株式会社 线性压缩机
DE102013213380A1 (de) * 2013-07-09 2015-01-15 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linearverdichter für ein Haushaltsgerät und Haushaltskältegerät
KR102191193B1 (ko) 2014-06-24 2020-12-15 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
KR102201629B1 (ko) * 2014-06-26 2021-01-12 엘지전자 주식회사 리니어 압축기 및 이를 포함하는 냉장고
DE112015006207T5 (de) * 2015-02-23 2017-11-16 Mitsubishi Electric Corporation Wärmebeständige Struktur für eine Wellenhalterung und einen Antrieb
JP6466300B2 (ja) 2015-09-25 2019-02-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 エアサスペンションシステム
KR102257479B1 (ko) * 2016-05-03 2021-05-31 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
US11415135B2 (en) 2017-06-16 2022-08-16 Trane International Inc. Aerostatic thrust bearing and method of aerostatically supporting a thrust load in a scroll compressor
US10865792B2 (en) 2017-06-16 2020-12-15 Trane International Inc. Aerostatic thrust bearing and method of aerostatically supporting a thrust load in a scroll compressor
US10718333B2 (en) 2017-06-16 2020-07-21 Trane International Inc. Aerostatic thrust bearing method and method of aerostatically supporting a thrust load in a scroll compressor
DE102020114948A1 (de) 2020-06-05 2021-12-09 Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik Linearkompressor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4506935A (en) * 1982-04-12 1985-03-26 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Bar-type slide guiding apparatus with hydrostatic bearings
DE8132123U1 (de) * 1981-11-03 1985-04-25 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Gaslagerung relativ zueinander sich bewegender Bauteile
US4802774A (en) * 1987-10-14 1989-02-07 Brown & Sharpe Manfacturing Co. Gas bearing for guiding relative movement of precision machine parts
CH695112A5 (de) * 2000-04-04 2005-12-15 Esec Trading Sa Linearführung mit einem Luftlager.
WO2006069883A1 (de) 2004-12-23 2006-07-06 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verdichter für ein kältegerät

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2907304A (en) * 1957-04-04 1959-10-06 Macks Elmer Fred Fluid actuated mechanism
US5355679A (en) * 1993-06-25 1994-10-18 Phpk Technologies, Incorporated High reliability gas expansion engine
JPH07293468A (ja) * 1994-04-28 1995-11-07 Toshiba Corp 密閉形コンプレッサ
DE102004062303A1 (de) * 2004-12-23 2006-07-13 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linearverdichter
US7338254B2 (en) * 2005-11-29 2008-03-04 Honeywell International, Inc. Turbocharger with sliding piston assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8132123U1 (de) * 1981-11-03 1985-04-25 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Gaslagerung relativ zueinander sich bewegender Bauteile
US4506935A (en) * 1982-04-12 1985-03-26 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Bar-type slide guiding apparatus with hydrostatic bearings
US4802774A (en) * 1987-10-14 1989-02-07 Brown & Sharpe Manfacturing Co. Gas bearing for guiding relative movement of precision machine parts
CH695112A5 (de) * 2000-04-04 2005-12-15 Esec Trading Sa Linearführung mit einem Luftlager.
WO2006069883A1 (de) 2004-12-23 2006-07-06 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verdichter für ein kältegerät

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013071382A2 (en) 2011-11-16 2013-05-23 Whirpool S.A. Flow restrictor and gas compressor
WO2013071383A1 (en) 2011-11-16 2013-05-23 Whirlpool S.A. Flow restrictor and gas compressor
US9599130B2 (en) 2011-11-16 2017-03-21 Whirlpool S.A. Flow restrictor and gas compressor
WO2014057346A2 (pt) 2012-10-09 2014-04-17 Whirlpool S.A. Processo de fabricação de um componente poroso e componente
WO2014121361A1 (en) 2013-02-07 2014-08-14 Whirlpool S.A. Flow restrictor and gas compressor
US10288063B2 (en) 2013-02-07 2019-05-14 Whirlpool S.A. Flow restrictor and gas compressor

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