DE102011007672A1

DE102011007672A1 - Pumpeneinrichtung für ein Fluid sowie Kältemaschine mit der Pumpeneinrichtung zur Förderung eines Schmiermittels

Info

Publication number: DE102011007672A1
Application number: DE201110007672
Authority: DE
Inventors: Thomas Rink
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-10-25

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeneinrichtung für ein Fluid, insbesondere für ein Schmiermittel, vorzuschlagen, welche besonders effektiv betrieben werden kann. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Kältemaschine mit dieser Pumpeneinrichtung zur Förderung eines Schmiermittels für die Kältemaschine vorzuschlagen. Hierzu wird eine Pumpeneinrichtung 15 für ein Fluid vorgeschlagen mit einem Pumpenzylinder 19, mit einem Pumpenkolben 20, welcher in dem Pumpenzylinder 19 angeordnet und relativ zu dem Pumpenzylinder 19 in einer Translationsrichtung 21 durch Schwingungen des Pumpenzylinders 19 oszillierend bewegbar ist, mit einem ersten Arbeitsraum 22a, welcher sich endseitig an den Pumpenkolben 20 anschließt, mit einer ersten Saugleitung 23a und mit einer ersten Druckleitung 24a, wobei die erste Saugleitung 23a und die erste Druckleitung 24a mit dem ersten Arbeitsraum 22a strömungstechnisch gekoppelt sind, wobei das Fluid in einem ersten Fluidweg von der ersten Saugleitung 23a über den ersten Arbeitsraum 22a in die erste Druckleitung 24a förderbar ist, und mit einem zweiten Arbeitsraum 22b, wobei das Fluid in einem zweiten Fluidweg über den zweiten Arbeitsraum 22b förderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpeneinrichtung für ein Fluid mit einem Pumpenzylinder, mit einem Pumpenkolben, welcher in dem Pumpenzylinder angeordnet ist und relativ zu dem Pumpenzylinder in einer Translationsrichtung durch Schwingungen des Pumpenzylinders oszillierend bewegbar ist, mit einem ersten Arbeitsraum, welcher sich endseitig an den Pumpenkolben anschließt und mit einer ersten Saugleitung sowie mit einer ersten Druckleitung, wobei die erste Saugleitung und die erste Druckleitung mit dem ersten Arbeitsraum strömungstechnisch gekoppelt sind, wobei das Fluid in einem ersten Fluidweg von der ersten Saugleitung über den ersten Arbeitsraum in die erste Druckleitung förderbar ist. Die Erfindung betrifft auch eine Kältemaschine mit einem Linearverdichter und der Pumpeneinrichtung zur Förderung eines Schmiermittels für den Linearverdichter.
Die Schmierung von Arbeitsmaschinen ist notwendig, um deren Reibung gering zu halten und zugleich deren Lebensdauer zu erhöhen. Bei manchen Anwendungen ist es nicht notwendig, dass große Mengen an Schmiermitteln bewegt werden, so dass nur sichergestellt sein muss, dass die Schmierung regelmäßig bzw. kontinuierlich erfolgt.
Eine derartige Anwendung ist zum Beispiel in der Druckschrift DE 10 190 608 B4 beschrieben, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In dieser Druckschrift wird eine Schmiermittelversorgungsvorrichtung vorgestellt, welche einen Linearkolbenverdichter schmiert, der zur Umwälzung eines Kühlmittels eingesetzt wird. Die Schmiermittelversorgungsvorrichtung weist einen Schmiermittelzylinder und einen Schmiermittelkolben auf, welcher in dem Schmiermittelzylinder gleitend eingesetzt ist. Der Schmiermittelkolben ist beidseitig mit Federeinrichtungen verbunden. Der Antrieb der Schmiermittelversorgungsvorrichtung erfolgt über Schwingungen, die vom Linearverdichter auf die Schmiermittelversorgungsvorrichtung übertragen werden. Aufgrund einer Trägheitskraft, die einer Hin- und Herbewegung des Schmiermittelzylinders entgegen gesetzt ist, führt der Schmiermittelkolben eine Bewegung im Schmiermittelzylinder aus.
An einer Stirnseite des Schmiermittelkolbens ist in dem Schmiermittelzylinder ein Raum angeordnet, welcher strömungstechnisch mit einem Schmiermittelreservoir und einer Schmiermittelzuführung zum Linearverdichter gekoppelt ist. Zwischen dem Raum und dem Schmiermittelreservoir ist ein erstes Rückschlagventil und zwischen Raum und Schmiermittelzuführung ein zweites Rückschlagventil angeordnet. Bei der oszillierenden Bewegung des Schmiermittelkolbens in dem Schmiermittelzylinder wird aus dem Schmiermittelreservoir Schmiermittel angesaugt und in Richtung der Schmiermittelzuführung gepumpt. Die beiden Rückschlagventile dienen dazu, ein Zurückfließen des Schmiermittels zu verhindern.
Gebiet der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpeneinrichtung für ein Fluid, insbesondere für ein Schmiermittel, vorzuschlagen, welche besonders effektiv betrieben werden kann. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Kältemaschine mit dieser Pumpeneinrichtung zur Förderung eines Schmiermittels für die Kältemaschine vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden durch eine Pumpeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Kältemaschine mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Pumpeneinrichtung für ein Fluid vorgeschlagen, wobei das Fluid besonders bevorzugt als ein Schmierstoff, insbesondere als ein Schmieröl ausgebildet ist. Die Pumpeneinrichtung dient insbesondere dazu, das Fluid von mindestens einem Pumpeneingang zu mindestens einem Pumpenausgang aktiv zu transportieren. Die Pumpeneinrichtung ist besonders bevorzugt als eine Minimalmengenschmierungspumpe ausgebildet, wobei die Förderleistung kleiner als 1000 ml pro Stunde ist.
Die Pumpeneinrichtung umfasst einen Pumpenzylinder sowie einen Pumpenkolben, wobei der Pumpenkolben in dem Pumpenzylinder in Bezug auf eine Translationsrichtung reibungsarm, insbesondere gleitend oder abwälzend, gelagert ist. Insbesondere ist der Pumpenkolben so gelagert, dass dieser relativ zu dem Pumpenzylinder in der Translationsrichtung oszillierend bewegbar ist, um das Fluid zu pumpen. Der Pumpenkolben ist bevorzugt als ein sogenannter Freikolben ausgebildet, welcher nur in Bezug auf die Translationsrichtung zwangsgeführt ist und insbesondere kein Glied einer kinematischen Kette bildet. Insbesondere ist der Pumpenkolben frei bewegbar in dem Pumpenzylinder angeordnet. Der Antrieb des Pumpenzylinders erfolgt über Schwingungen, die von einer Trägerkonstruktion, die die Pumpeneinrichtung trägt, auf die Pumpeneinrichtung übertragen werden. Der Pumpenkolben wird aufgrund seiner Massenträgheit durch Schwingungen des Pumpenzylinders, insbesondere in der Translationsrichtung, oszillierend bewegt. Damit ist die Pumpeneinrichtung insbesondere als eine passive Pumpeneinrichtung ausgebildet, welche durch externe mechanische Energie angeregt wird.
Endseitig an dem Pumpenkolben ist in dem Pumpenzylinder ein erster Arbeitsraum angeordnet. Der Arbeitsraum ist mit einer ersten Saugleitung und mit einer ersten Druckleitung verbunden, wobei das Fluid – ausgehend von dem mindestens einen Pumpeneingang – von der ersten Saugleitung in die erste Druckleitung – in Richtung des mindestens ersten Pumpenausgangs – in einem ersten Fluidweg gefördert wird. Die Förderenergie wird durch den Pumpenkolben auf das Fluid übertragen.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Pumpeneinrichtung einen zweiten Arbeitsraum aufweist, welcher sich auf der anderen Seite endseitig an dem Pumpenkolben anschließt und mit einer zweiten Saugleitung und einer zweiten Druckleitung strömungstechnisch gekoppelt ist, wobei das Fluid in einem zweiten Fluidweg von der zweiten Saugleitung über den zweiten Arbeitsraum in die zweite Druckleitung gefördert wird. Die Erfindung schlägt somit vor, die Pumpeneinrichtung als eine Doppelhubkolbenpumpe auszubilden, welche durch wechselseitige Änderung des Volumens der Arbeitsräume zwei Pumpenabschnitte mit einem gemeinsamen Pumpenkolben betreiben kann.
Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass die Förderleistung der Pumpeneinrichtung im Vergleich zu dem Stand der Technik vergrößert oder sogar verdoppelt werden kann, wobei zugleich der konstruktive Mehraufwand sehr begrenzt ist. Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Pumpeneinrichtung gemäß der Erfindung sehr kompakt gehalten werden kann, da für zwei Pumpenmodule nur ein gemeinsamer Pumpenzylinder genutzt werden muss.
Besonders bevorzugt ist der Pumpenkolben als ein Teil eines Feder-Massen-Schwingers ausgebildet. Der Pumpenkolben schwingt als Masse des Feder-Massen-Schwingers in Translationsrichtung. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Feder-Massen-Schwinger eine Resonanzfrequenz aufweist, die der Schwingungsfrequenz der Trägerkonstruktion entspricht. Ist die Trägerkonstruktion als Linearverdichter ausgebildet, so wird der Feder-Massen-Schwinger so ausgelegt, dass die Resonanzfrequenz der Arbeitsfrequenz des Linearverdichters entspricht, um einen maximalen Hub zu erzeugen.
Konstruktiv kann vorgesehen sein, dass in mindestens einem der Arbeitsräume eine in Translationsrichtung wirkende Federeinrichtung angeordnet ist. Für den Fall, dass genau in einem der Arbeitsräume eine derartige Federeinrichtung angeordnet ist, wird diese auf Zug und auf Druck elastisch beansprucht, so dass der Feder-Massen-Schwinger gebildet ist Für den Fall, dass in beiden Arbeitsräumen jeweils eine Federeinrichtung angeordnet ist, kann diese sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder oder Zug-Druck-Feder ausgebildet sein.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausbildung der Erfindung sind in den Saugleitungen saugseitige Rückschlageinrichtungen angeordnet, welche ein Zurücklaufen des Fluids insbesondere entlang des ersten bzw. des zweiten Fluidwegs verhindern. Die Rückschlagmittel können zum Beispiel als Rückschlagventile oder Rückschlagklappen ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind die saugseitigen Rückschlageinrichtungen als Kugelrückschlagventile ausgebildet. Die Rückschlageinrichtung dient allgemein zur Richtungsbestimmung der Strömung des Fluids innerhalb der Pumpeneinrichtung und ist als ein Wegeventil ausgebildet, das den Durchgang des Fluids in einer Strömungsrichtung selbsttätig sperrt und in die andere Strömungsrichtung erlaubt.
Es ist ferner konstruktiv bevorzugt, dass in den Druckleitungen ein druckseitiges Rückschlagmittel angeordnet ist, welches ein Zurücklaufen des Fluids, insbesondere entlang des ersten bzw. des zweiten Fluidwegs, verhindert.
Bei einer möglichen ersten Realisierung der Erfindung ist das druckseitige Rückschlagmittel als zwei separate druckseitige Rückschlageinrichtungen ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Druckleitung nach den druckseitigen Rückschlageinrichtungen zu einem gemeinsamen Pumpenausgang zusammengeführt werden oder dass zwei separate Pumpenausgänge gebildet werden. Die druckseitigen Rückschlageinrichtungen können analog zu den saugseitigen Rückschlageinrichtungen ausgebildet sein, so dass auf deren Beschreibung verwiesen wird.
Bei einer anderen möglichen Realisierung der Erfindung ist das druckseitige Rückschlagmittel als ein Wechselventil ausgebildet, wobei das Wechselventil zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist und wobei die erste und die zweite Druckleitung den zwei Eingängen zugeordnet sind. Das Wechselventil stellt die technische Umsetzung einer Oder-Verknüpfung dar, wobei das Wechselventil in einer ersten Wechselstellung die erste Druckleitung auf den Ausgang schaltet und ein Zurücklaufen des Fluid in die zweite Druckleitung verhindert und in einer zweiten Wechselstellung die zweite Druckleitung auf den Ausgangsschalter und ein Zurücklaufen des Fluids in die erste Druckleitung verhindert. Nachdem die beiden Pumpenabschnitte der Pumpeneinrichtung aufgrund der Nutzung des gemeinsamen Pumpenkolbens im Gegentakt arbeiten, ist ein derartiges Wechselventil ausreichend, da die Fluidströme jedenfalls nur abwechselnd durchgeschaltet werden müssen. Durch die Verwendung des Wechselventils können Bauteile eingespart werden und dadurch die Produktionskosten der Pumpeneinrichtung verringert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Pumpeneinrichtung zum Fördern des Schmierstoffs, insbesondere des Schmieröls, ausgebildet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kältemaschine mit einem Linearkompressor – auch Linearverdichter genannt –, welche erfindungsgemäß eine Pumpeneinrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Schmierung des Linearkompressors mit einem oder dem Schmiermittel aufweist, wobei die Pumpeneinrichtung mit dem Linearkompressor mechanisch so gekoppelt ist, dass die Pumpeneinrichtung, insbesondere der Pumpenzylinder, bei einem Betrieb des Linearkompressors in Schwingungen versetzt wird, so dass der Pumpenkolben relativ zu dem Pumpenzylinder in der Translationsrichtung oszillierend bewegt wird, um das Schmiermittel zu pumpen. Der Linearkompressor dient zur Förderung und/oder Kompression eines flüssigen oder gasförmigen Kältemittels.
Der Linearkompressor ist vorzugsweise mit einem Lineardirektantrieb ausgebildet, wobei der Lineardirektantrieb zum Beispiel als ein elektromagnetischer Linearmotor (Maxwell-Motor) realisiert sein kann. Alternativ ist der Lineardirektantrieb als ein elektrodynamischer Linearmotor ausgebildet, welcher in den Bauformen mit bewegtem Permanentmagneten (MM: Moving Magnet) oder mit bewegter Spule (MC: Moving Coil) ausgestattet sein kann. Prinzipiell kann bei Linearkompressoren vorgesehen sein, dass – bezogen auf ein stationäres Gehäuse – der Linearkolben oder der Linearzylinder bewegt wird.
Bei einer besonders bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung wird der Linearzylinder bewegt, wobei die Pumpeneinrichtung mechanisch mit dem Linearzylinder gekoppelt ist und insbesondere mit dem Linearzylinder mitbewegt wird, so dass die Schwingungen erzeugt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung ist der Linearkompressor als ein Doppelkolbenverdichter ausgebildet, wobei der Linearzylinder als ein Lineardoppelzylinder ausgebildet ist und wobei die beiden Linearzylinder parallel zur Translationsrichtung ausgerichtet sind. In der Ausbildung als Doppelkolbenverdichter zeigen sich die Vorteile der Erfindung besonders stark, da durch eine einzelne Pumpeneinrichtung beide Linearzylinder mit Schmierstoff versorgt werden müssen, so dass die vergrößerte Fördermenge der erfindungsgemäßen Pumpeneinrichtung besonders gut genutzt werden kann.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch einen Linearverdichter mit einer Pumpeneinrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Detaildarstellung der Pumpeneinrichtung in der 1;
3 eine Weiterbildung der Pumpeneinrichtung in der 2 in gleicher Darstellung.
Die 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Linearverdichters 1, wie dieser in Kältemaschinen zur Förderung und/oder Verdichtung von Kühlmitteln eingesetzt wird. Bei dem Kühlmittel kann es sich insbesondere um ein flüssiges oder ein gasförmiges Kühlmittel handeln.
Der Linearverdichter 1 weist einen Zuflussbereich 2 sowie zwei Auslässe 3a, b auf, wobei der Linearverdichter 1 ausgebildet ist, das Kühlmittel ausgehend von dem Zuflussbereich 2 in die Auslässe 3a, b zu fördern. Der Zuflussbereich 2 und die Auslässe 3a, b sind in nicht näher dargestellter Weise mit dem Kühlkreislauf der Kältemaschine strömungstechnisch gekoppelt, so dass der Linearverdichter 1 das Kühlmittel in dem Kühlkreislauf umwälzen kann.
Der Linearverdichter 1 weist eine Stator 4 auf, in dem ein Oszillator 5 in einer Oszillationsrichtung O oszillierend hin- und her bewegbar ist. Insbesondere ist der Oszillator 5 in dem Stator 4 gleitend gelagert. Der Oszillator 5 weist zwei Linearzylinder 6a, b auf, welche baugleich ausgebildet sind und sich entlang einer Mittellinie 7 erstrecken, die parallel zu der Oszillationsrichtung O ausgerichtet ist. Die Linearzylinder 6a, b sind mit ihren Öffnungen voneinander abgewandt.
Der Stator 4 umfasst zwei Linearkolben 9a, b, welche jeweils in einen der Linearzylinder 6a, b eingreifen. Dementsprechend sind die Linearkolben 9a, b mit ihrem freien Ende aufeinander zu gerichtet. Durch die Linearzylinder 6a, b und die Linearkolben 9a, b sind Verdichtungsräume 10a, b gebildet.
Funktional betrachtet wird bei einer Bewegung des Oszillators 5 in Oszillationsrichtung O nach rechts der Verdichtungsraum 10a vergrößert und der Verdichtungsraum 10b verkleinert. Bei einer Bewegung des Oszillators 5 in Gegenrichtung wird der Verdichtungsraum 10a verkleinert und der Verdichtungsraum 10b dagegen vergrößert.
Die Bewegung des Oszillators 5 wird durch eine Linearmotoreinrichtung umgesetzt, welche durch das Zusammenspiel einer stationären Spule 11, welche in oder an dem Stator 4 angeordnet ist, und zwei bewegten Spulen 12a, b an dem Oszillator 5 erreicht, welche in der gezeigten Mittellage des Oszillators 5 beidseitig zu der stationären Spule 11 angeordnet sind. Die stationäre Spule 11 und die bewegten Spulen 12a, b sind umlaufend um die Mittellinie 7 ausgebildet. Statt der stationären Spule 11 kann auch ein Permanentmagnet vorgesehen sein oder eine Kombination aus beiden.
Durch Ansteuerung der bewegten Spulen 12a, b mit Wechselspannung werden magnetische Felder erzeugt, die temporär gegenläufig zu dem Magnetfeld der stationären Spule 11 ausgerichtet sind, so dass der Oszillator 5 in Oszillationsrichtung O ausgelenkt wird. Für eine genaue Diskussion eines derartigen elektrodynamischen Linearschwingmotors wird auf die Druckschrift DE 10 2008 061 205 A1 verwiesen, in der der Fachmann eine genaue Diskussion der Funktionsweise findet. Die Linearmotoreinrichtung kann auch auf einer anderen Funktionsweise beruhen.
Zwischen dem Zuflussbereich 2 und den Verdichtungsräumen 10a, b sind Einlassventile 13a, b angeordnet, welche als Rückschlagventile ausgebildet sind und ein Einlassen des Kühlmittels von dem Zuflussbereich 2 in die Verdichtungsräume 10a, b erlauben, jedoch ein Zurückfließen in Gegenrichtung verhindern. Zwischen den Verdichtungsräumen 10a, b und den Auslässen 3a, b sind Auslassventile 14a, b angeordnet, welche ebenfalls als Rückschlagventile ausgebildet sind und ein Ausströmen des Kühlmittels in Richtung der Auslässe 3a, b erlauben, ein Zurückfließen des Kühlmittels in Gegenrichtung jedoch verhindern. Die Einlassventile 13a, b bzw. Auslassventile 14a, b sind als Tellerventile ausgebildet.
Im Betrieb wird das Kühlmittel aus dem Zuflussbereich 2 bei einer Vergrößerung des Verdichtungsraums 10a bzw. 10b angesaugt und in den Verdichtungsraum 10a bzw. 10b gefördert. Bei einer Verkleinerung des Verdichtungsraums 10a bzw. 10b wird das Kühlmittel dann über das Auslassventil 14a bzw. 14b in den Auslass 3a bzw. 3b gefördert.
Im Dauerbetrieb ist es notwendig, dass der Linearverdichter 1 insbesondere im Kontaktbereich zwischen Linearkolben 9a, b und Linearzylinder 6a, b mit einem Schmiermittel versorgt wird, um Reibungseffekte gering zu halten.
Zur Schmiermittelversorgung ist eine Pumpeneinrichtung 15 vorgesehen, welche auf dem Oszillator 5 angeordnet ist, so dass die Pumpeneinrichtung 15 mit dem Oszillator 5 in Oszillationsrichtung O oszillierend mitbewegt wird.
Die Pumpeneinrichtung 15 ist ausgebildet, ein Schmiermittel, zum Beispiel ein Schmieröl, aus einem Schmiermittelreservoir 16 über Einlasskanäle 17a, b anzusaugen und über Auslasskanäle 18a, b zu den Schmierstellen, insbesondere in die Verdichtungsräume 10a, b zu pumpen.
Zur Beschreibung der Pumpeneinrichtung 15 wird auf die 2 und 3 verwiesen, die in schematischer Darstellung zwei mögliche Ausführungsformen der Pumpeneinrichtung 15 zeigen.
Auch in der 2 wird das Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoir 16 über die Einlasskanäle 17a, b zu den Auslasskanälen 18a, b transportiert. Die Pumpeneinrichtung 15 umfasst einen Pumpenzylinder 19, welcher in der 2 rohrförmig ausgebildet ist und in dem ein Pumpenkolben 20 in einer Translationsrichtung 21 oszillierend bewegbar gelagert ist.
An den freien Ende des Pumpenkolbens 20 schließt sich beidseitig jeweils ein Arbeitsraum 22a, b an. Die Arbeitsräume 21a, b sind durch den Pumpenkolben 20 voneinander strömungstechnisch getrennt. In den Arbeitsraum 22a mündet eine erste Saugleitung 23a, in den Arbeitsraum 22b mündet eine zweite Saugleitung 23b. An den ersten Arbeitsraum 22a schließt sich eine erste Druckleitung 24a und an den zweiten Arbeitsraum 22b eine zweite Druckleitung 24b an. Zwischen dem ersten Einlasskanal 17a und der ersten Saugleitung 23a ist ein erstes saugseitiges Rückschlagventil 25a angeordnet, zwischen dem zweiten Einlasskanal 17b und der zweiten Saugleitung 23b ist ein zweites saugseitiges Rückschlagventil 25b eingesetzt. In gleicher Weise ist zwischen der ersten Druckleitung 24a und dem ersten Auslasskanal 18a ein erstes druckseitiges Rückschlagventil 26a und zwischen der zweiten Druckleitung 24b und dem zweiten Auslasskanal 18b ein zweites druckseitiges Rückschlagventil 26b positioniert. Die Rückschlagventile 25a, b, 26a, b sind bevorzugt als Kugelrückschlagventile ausgebildet. Die saugseitigen Rückschlagventile 25a, b sperren ein Zurücklaufen des Schmiermittels von den Saugleitungen 23a, b in die Einlasskanäle 17a, b. Die druckseitigen Rückschlagventile 26a, b sperren ein Zurückfließen des Schmierstoffes von den Auslasskanälen 18a, b zu den Druckleitungen 24a, b. In der Gegenrichtung sind die Rückschlagventile 25a, b, 26a, b dagegen geöffnet.
Über zwei Federn 27a, b, welche in Translationsrichtung 21 elastisch ausgebildet sind, ist der Pumpenkolben 20, welcher als ein Freikolben ausgebildet ist, in Translationsrichtung 21 schwingfähig vorgespannt oder gelagert.
Die Funktion der Pumpeneinrichtung 15 ist wie folgt: Im Betrieb wird die Pumpeneinrichtung 15 gemeinsam mit dem Oszillator 5 des Linearverdichters 1 in der Oszillationsrichtung O hin und her bewegt und dadurch in Schwingung versetzt. Der Pumpenkolben 20 bildet zusammen mit den Federn 27a, b einen Feder-Massen-Schwinger, wobei sich der Pumpenkolben 20 aufgrund seiner Trägheit relativ zu dem Pumpenzylinder 19 bewegt, dass der Pumpenkolben 20 einen oszillierenden Hub in Translationsrichtung 21 durchführt. Bei einer besonders geschickten Auslegung des Systems ist die Resonanzfrequenz des Feder-Massen-Schwingers auf die Betriebsfrequenz des Oszillators 5 des Linearverdichters 1 ausgelegt, so dass bei dessen Betriebsfrequenz die größten Hübe des Pumpenkolbens 20 durchgeführt werden.
Die weitere Funktionsweise wird zunächst an dem linken Pumpenabschnitt der Pumpeneinrichtung 15 erläutert. Bei einer Bewegung des Pumpenkolbens 20 in dem Pumpenzylinder 19 nach rechts wird der erste Arbeitsraum 22a vergrößert. Dadurch entsteht ein Unterdruck, wobei die erste Druckleitung 24a durch das druckseitige Rückschlagventil 26a gesperrt ist und die erste Saugleitung 23a über das saugseitige Rückschlagventil 25a zu dem ersten Einlasskanal 17a strömungstechnisch geöffnet ist, so dass Schmiermittel aus dem Schmiermittelreservoire 16 in den ersten Arbeitsraum 22a geführt oder gesaugt wird. Nach Durchqueren des Totpunkts schwingt der Pumpenkolben 20 in dem Pumpenzylinder 19 nach links, so dass das Volumen des ersten Arbeitsraumes 22a verkleinert wird. Bei einem aus der Verkleinerung resultierenden Überdrucks in dem Arbeitsraum 22a wird das saugseitige Rückschlagventil 25a gesperrt und das druckseitige Rückschlagventil 26a geöffnet, so dass Schmiermittel in Richtung des ersten Auslasskanals 18a und somit zu den Schmierstellen des Linearkolben 9a mit dem Linearzylinder 6a gefördert wird. Die Funktion des zweiten Pumpenabschnitts, umfassend den gemeinsamen Pumpenkolben 20, den gemeinsamen Pumpenzylinder 19 sowie die zweite Feder 27b etc. weist die gleiche Funktion auf, wobei diese aufgrund des gemeinsamen Pumpenkolbens 20 jedoch im Gegentakt zu dem ersten Pumpenabschnitt arbeitet.
Die passive Pumpeneinrichtung 15 wird somit durch die Bewegung des Oszillators 5 angetrieben, wobei es besonders vorteilhaft ist, dass beide Arbeitsräume 22a, b einem eigenen Pumpenabschnitt zugeordnet sind, so dass eine hohe Förderung von Schmiermitteln erreicht wird.
Die 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Pumpeneinrichtung 15 in der 2, wobei als Rückschlagmittel statt der druckseitigen Rückschlagventile 26a, b ein gemeinsames Wechselventil 28 eingesetzt ist. Das Wechselventil 28 weist zwei Eingänge und einen Ausgang auf, wobei die Eingänge mit der ersten Druckleitung 24a bzw. der zweiten Druckleitung 24b verbunden sind und der Ausgang mit dem ersten und dem zweiten Auslasskanal 18a, b strömungstechnisch verbunden ist. Das Wechselventil 28 ist entweder als ein Kugelventil mit einer Kugel 29 umgesetzt, wobei das Wechselventil 28 eine ODER-Funktion mit zwei Wechselstellungen umsetzt. Wenn der Pumpenkolben 20 nach rechts fährt und dadurch den zweiten Arbeitsraum 22b verkleinert, wird Schmiermittel durch die zweite Druckleitung 24b zu dem Wechselventil 28 gefördert und dies in eine erste Wechselstellung gebracht. Dabei wird die Kugel 29 nach links gedrückt, versperrt die erste Druckleitung 24a und das Schmiermittel kann zugleich, ausgehend von der zweiten Druckleitung 24b zu dem ersten und dem zweiten Auslasskanal 18a, b fließen. Zum gleichen Zeitpunkt wird der erste Arbeitsraum 22a vergrößert, so dass hier ein Unterdruck vorliegt, wobei auch durch diesen Unterdruck die Kugel 29 in die Sperrposition für die erste Druckleitung 24a geführt wird und neuer Schmierstoff über den ersten Einlasskanal 17a aus dem Schmierstoffreservoire 16 gefördert wird.
Schwingt der Pumpenkolben 20 in die andere Richtung, so wird auch die Kugel 29 versetzt, wobei von dem Wechselventil 28 eine zweite Wechselstellung eingenommen wird. In der zweiten Wechselstellung ist die zweite Druckleitung 24b gesperrt und die erste Druckleitung 24a zu dem gemeinsamen Ausgang des Wechselventils 28 bzw. zu den Auslasskanälen 18a, b geöffnet.
Bezugszeichenliste

1: Linearverdichter
2: Zuflussbereich
3a, b: Auslässe
4: Stator
5: Oszillator
O: Oszillationsrichtung
6a, b: Linearzylinder
7: Mittellinie
8: leer
9a, b: Linearkolben
10a, b: Verdichtungsräume
11: stationäre Spule
12a, b: bewegte Spulen
13a, b: Einlassventile
14a, b: Auslassventile
15: Pumpeneinrichtung
16: Schmiermittelreservoire
17a, b: Einlasskanäle
18a, b: Auslasskanäle
19: Pumpenzylinder
20: Pumpenkolben
21: Translationsrichtung
22a, b: Arbeitsraum
23a, b: Saugleitung
24a, b: Druckleitung
25a, b: saugseitiges Rückschlagventil
26a, b: druckseitiges Rückschlagventil
27a, b: Federn
28: Wechselventil
29: Kugel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10190608 B4 [0003]
DE 102008061205 A1 [0033]

Claims

Pumpeneinrichtung (15) für ein Fluid mit einem Pumpenzylinder (19), mit einem Pumpenkolben (20), welcher in dem Pumpenzylinder (19) angeordnet und relativ zu dem Pumpenzylinder (19) in einer Translationsrichtung (21) durch Schwingungen des Pumpenzylinders (19) oszillierend bewegbar ist, mit einem ersten Arbeitsraum (22a), welcher sich endseitig an den Pumpenkolben (20) anschließt, mit einer ersten Saugleitung (23a) und mit einer ersten Druckleitung (24a), wobei die erste Saugleitung (23a) und die erste Druckleitung (24a) mit dem ersten Arbeitsraum (22a) strömungstechnisch gekoppelt sind, wobei das Fluid in einem ersten Fluidweg von der ersten Saugleitung (23a) über den ersten Arbeitsraum (22a) in die erste Druckleitung (24a) förderbar ist, gekennzeichnet durch einen zweiten Arbeitsraum (22b), welcher sich auf der anderen Seite endseitig an den Pumpenkolben (20) anschließt, sowie durch eine zweite Saugleitung (23b) und eine zweite Druckleitung (24b), wobei die zweite Saugleitung (23b) und die zweite Druckleitung (24b) mit dem zweiten Arbeitsraum (22b) strömungstechnisch gekoppelt sind, wobei das Fluid in einem zweiten Fluidweg von der zweiten Saugleitung (23b) über den zweiten Arbeitsraum (22b) in die zweite Druckleitung (24b) förderbar ist.
Pumpeneinrichtung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (20) als ein Teil eines Feder-Massen-Schwingers ausgebildet ist.
Pumpeneinrichtung (15) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Arbeitsräume (22a, b) eine in Translationsrichtung (21) wirkende Federeinrichtung (27a, b) angeordnet ist.
Pumpeneinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Saugleitungen (23a, b) saugseitige Rückschlageinrichtungen (25a, b) angeordnet sind, welche ein Zurücklaufen des Fluids verhindern.
Pumpeneinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckleitungen (24a, b) ein druckseitiges Rückschlagmittel (26a, b; 28) angeordnet ist, welches ein Zurücklaufen des Fluids verhindert.
Pumpeneinrichtung (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das druckseitige Rückschlagmittel als zwei separate druckseitige Rückschlageinrichtungen (26a, b) ausgebildet ist.
Pumpeneinrichtung (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das druckseitige Rückschlagmittel als ein Wechselventil (28) ausgebildet ist, welches zwei Eingänge und einen Ausgang aufweist, wobei das Wechselventil (28) in einer ersten Wechselstellung die erste Druckleitung (24a) auf den Ausgang schaltet und ein Zurücklaufen des Fluids in die zweite Druckleitung (24b) verhindert und in einer zweiten Wechselstellung die zweite Druckleitung (24b) auf den Ausgang schaltet und ein Zurücklaufen des Fluids in die erste Druckleitung (24a) verhindert.
Pumpeneinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinrichtung (15) zum Fördern eines Schmierstoffs ausgebildet ist.
Kältemaschine mit einem Linearkompressor (1), gekennzeichnet durch eine Pumpeneinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Schmierung des Linearkompressors (1), wobei die Pumpeneinrichtung (15) mit dem Linearkompressor so gekoppelt ist, dass die Pumpeneinrichtung (15), insbesondere der Pumpenzylinder (19) bei einem Betrieb des Linearkompressors (1) in Schwingungen versetzt wird, so dass der Pumpenkolben (20) relativ zu dem Pumpenzylinder (19) in der Translationsrichtung (21) oszillierend bewegt wird.
Kältemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearverdichter (1) als ein Doppelkolbenverdichter ausgebildet ist.