DE112004001771B4

DE112004001771B4 - Hubkolbenkompressor mit einer seine seitliche Verschiebung dämpfenden Trägereinheit

Info

Publication number: DE112004001771B4
Application number: DE112004001771T
Authority: DE
Inventors: Min-Woo Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: CN1856648A; KR20050029396A; US20080232984A1; DE112004001771T5; CN100412364C; WO2005028868A1; KR100548441B1

Abstract

Hubkolbenkompressor mit:
– einem Gehäuse (100), das eine Saugleitung, durch die ein Fluid von außen zugeführt wird, sowie eine Ablassleitung (DP) umfasst, durch die das Fluid nach außen abgelassen wird, und das einen vorbestimmten Innenraum bildet;
– einem Kompressorhauptkörper (700), der in dem Gehäuse (100) angeordnet ist, das durch die Saugleitung (SP) zugeführte Fluid durch eine lineare Hin- und Herbewegung eines Kolbens (420) komprimiert und das komprimierte Fluid durch die Ablassleitung (DP) ablässt; und
– einer Trägereinheit (600) mit einer Mehrzahl von Schraubenfedern (610, 620), die den Kompressorhauptkörper (700) mit dem Gehäuse (100) verbinden, wobei die Mehrzahl von Schraubenfedern (610, 620) jeweils Endwicklungen (590), die eng gewickelt sind, um an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers (700) bzw. an einer Oberfläche des Gehäuses (100) befestigt zu werden, und eine innere Wicklung (580) umfasst, die mindestens einen Abschnitt aufweist, der ohne Abstand eng gewickelt und zwischen den Endwicklungen (590) angeordnet...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hubkompressor, insbesondere einen Hubkolbenkompressor, mit einer seine seitliche Verschiebung dämpfenden Trägereinheit und insbesondere einen Hubkolbenkompressor mit einer seine seitliche Verschiebung dämpfenden Trägereinheit, die dazu in der Lage ist, eine seitliche Vibration eines Kompressors zu minimieren, die in einer Richtung erzeugt wird, in der ein Hubkolbenmotor im Betrieb des Hubkolbenkompressors betrieben wird.
Stand der Technik
Im Allgemeinen bildet ein Hubkolbenkompressor eine Klimaanlageneinrichtung, saugt ein Kühlgas ein und leitet das komprimierte Kühlgas außerhalb des Kompressors ab, wenn sich ein Kolben in einem Zylinder linear hin- und herbewegt.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein konventioneller Hubkolbenkompressor ein eine Außenseite bildendes Gehäuse 10, das einen bestimmten Raum darin aufweist und eine Saugleitung (SP), durch die ein Kühlgas zugeführt wird, sowie eine Ablassleitung (DP) umfasst, durch die das in dem Kompressor komprimierte Kühlgas nach außen abgeleitet wird, einen in dem Gehäuse 10 angeordneten Kompressorhauptkörper 70 zum Komprimieren des eingesaugten Kühlgases und eine Trägereinheit 60 mit einer Mehrzahl von Schraubenfedern, die den Kompressorhauptkörper 70 elastisch mit einer Oberfläche des Gehäuses 10 verbinden, so dass der Hauptkörper 70 an dem Gehäuse 10 befestigt ist.
Der Hauptkörper 70 des Kompressors umfasst eine Rahmeneinheit 20, die elastisch mit der Trägereinheit 60 verbunden ist und den gesamten Rahmen des Hauptköpers 70 bildet, einen Hubkolbenmotor 30, der fest an der Rahmeneinheit 20 angebracht ist und eine lineare Hubkolbenantriebskraft erzeugt, und eine Kompressionseinheit 40, die an der Rahmeneinheit 20 abgestützt ist und das eingesaugte Kühlgas durch eine Antriebskraft des Hubkolbenmotors 30 komprimiert.
Die Rahmeneinheit 20 umfasst einen vorderen Rahmen 21, der eine durch die Trägereinheit 60 abgestützte Oberfläche aufweist und eine Oberfläche des Hubkolbenmotors 30 befestigt, einen mittleren Rahmen 22, der an der anderen Oberfläche des an dem vorderen Rahmen 21 befestigten Hubkolbenmotors 30 befestigt ist, und einen hinteren Rahmen 23, der eine durch die Trägereinheit 60 elastisch befestigte Oberfläche aufweist und mit dem mittleren Rahmen 22 verbunden ist.
Der Hubkolbenmotor 30 umfasst einen äußeren Stator 31, der fest zwischen dem vorderen Rahmen 21 und dem mittleren Rahmen 22 angebracht ist und eine Spule 34 darin umfasst, einen inneren Stator 32, der dem äußeren Stator 31 in einem bestimmten Abstand gegenüberliegt und fest an einer Seite des vorderen Rahmens 21 angebracht ist, und einen Rotor 33, der sich linear zwischen dem äußeren Stator 31 und dem inneren Stator 32 bewegt.
Die Kompressionseinheit 40 umfasst einen Zylinder 41, der zur Befestigung an diesem in den vorderen Rahmen 21 eingeführt ist, einen Kolben 42, der einen Pfad (F) für ein Kühlgas darin aufweist und mit einem Ende mit dem Rotor 33 verbunden ist, um sich dadurch in dem Zylinder 41 hin- und her zu bewegen, ein Saugventil 43, das an einer vorderen Stirnseite des Kolbens 42 angebracht ist, um den Kühlgaspfad (F) zu öffnen und zu schließen, und eine Ablassventilanordnung 44, die an einer Stirnseite des Zylinders 41 angebracht ist, um das Ablassen des komprimierten Kühlgases zu steuern. Ein Kompressionsraum (P) ist zwischen dem Saugventil 43 und der Ablassventilanordnung 44 gebildet.
Hier sind eine vordere Resonanzfeder 51 und eine hintere Resonanzfeder 52, die eine Resonanzbewegung des Kolbens 42 verursachen, zwischen einem Ende des mit dem Rotor 33 verbundenen Kolbens 42 und einem Ende des vorderen Rahmens 21 bzw. zwischen dem einen Ende des Kolbens 42 und einem Ende des hinteren Rahmens 23 angebracht.
Eine Mehrzahl von die Trägereinheit 60 bildenden Schraubenfedern umfasst eine vordere Schraubenfeder 61, die den vorderen Rahmen 21 mit einer Oberfläche des Gehäuses 10 verbindet, und eine hintere Schraubenfeder 62, die den hinteren Rahmen 23 mit einer Oberfläche des Gehäuses 10 verbindet, so dass der Hauptkörper 70 elastisch an der Innenseite des Gehäuses 10 befestigt ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Mehrzahl von Schraubenfedern 61 und 62 durch mehrere spiralförmige Wicklungen mit gleichen Abständen und dem gleichen Durchmesser gebildet. Das heißt, die Schraubenfeder 61, 62 weist eine mehrere Male gewickelte innere Wicklung 58 sowie an beiden Enden der inneren Wicklung 58 ausgebildete Endwicklungen 59 auf.
Die innere Wicklung 58 ist mit regelmäßigen Steigungen (t) gewickelt und jede der Endwicklungen 59 ist eng gewickelt, so dass die Schraubenfeder 61, 62 an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers 70 – dem vorderen Rahmen 21 und dem hinteren Rahmen 23 – und einer Oberfläche des Gehäuses 10 befestigt werden kann.
Der oben beschriebene konventionelle Hubkolbenkompressor wird wie folgt betrieben.
Wenn ein Strom an eine Spule 34 eines äußeren Stators 31 eines Hubkolbenmotors 30 angelegt wird, wird ein magnetisches Induktionsfeld mit einer sich gemäß einer Richtung eines Stroms ändernden Richtung an dem äußeren Stator 31 gebildet und eine elektromagnetische Kraft mit einer sich gemäß einer Richtung des magnetischen Induktionsfeldes ändernden Richtung wird durch die Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Induktionsfeld und einem Magnetfeld des inneren Stators 32 zwischen dem äußeren Stator 31 und dem inneren Stator 32 erzeugt. Hier werden ein Rotor 33 und ein Kolben 42 gemeinsam in einer Richtung der elektromagnetischen Kraft bewegt und gleichzeitig erzeugt der Kolben 42 eine Druckdifferenz in einem Kompressionsraum (P) des Zylinders 41, während er sich durch die vorderen und hinteren Resonanzfedern 51 und 52 linear in dem Zylinder hin- und her bewegt, wodurch wiederholt eine Reihe von Schritten des Ansaugens eines Kühlgases und des Komprimierens des angesaugten Kühlgases durchgeführt wird, bis der Druck ein bestimmtes Niveau erreicht und das komprimierte Kühlgas abgelassen wird.
Wenn der Kompressor die Schritte des Ansaugens und Ablassens eines Kühlgases durch einen Betrieb des Hubkolbenmotors durchläuft, wird an dem Hauptkörper eine Vibration erzeugt. Eine derartige Vibration des Kompressorhauptkörpers wird durch eine Trägereinheit reduziert, die eine Mehrzahl von Schraubenfedern mit regelmäßigen Steigungen umfasst, und somit wird auch der Lärm und die auf das Gehäuse des Kompressors übertragene Vibration verringert.
Der oben beschriebene konventionelle Hubkolbenkompressor vibriert jedoch von Natur aus hauptsächlich in seitlicher Richtung, d.h. in einer Richtung, in der sich der Kolben des Hubkolbenmotors bewegt. Trotzdem ist die seitliche Steifigkeit der Schraubenfeder gering, da eine innere Wicklung einer jeden Schraubenfeder zum Abstützen des Hauptkörpers des Hubkolbenkompressors mit regelmäßigen Steigungen ausgebildet ist. Wie in 3 gezeigt ist, wird aus diesem Grund eine seitliche Verschiebung (L) des Kompressors groß und somit wird der Kompressorhauptkörper übermäßig geneigt, wodurch die Vibration des Kompressors sehr stark wird.
Ein Hubkolbenkompressor, ähnlich dem vorab mit Bezug zu den 1 bis 3 beschriebenen Hubkolbenkompressor, ist in Dokument EP 1 580 428 A1 offenbart. Der Hubkolbenkompressor verfügt über ein Gehäuse, in dem ein auf Schraubenfedern gelagertes elektrisches Kompressionselement aufgenommen ist. Die Schraubenfedern werden angeordnet, um die Geräusche und Vibrationen des elektrischen Kompressors zu reduzieren. Die Schraubenfedern gemäß diesem Dokument weisen zwischen der oberen und unteren Endwicklung Bereiche mit unterschiedlich großen Abständen zwischen den einzelnen Wicklungen auf. Die Abstände zwischen den einzelnen Wicklungen im mittleren Bereich der Schraubenfeder sind geringer als die Abstände der Wicklungen, die auf den oberen bzw. unteren Endbereich der Schraubenfeder zulaufen. Durch die Verringerung der Abstände der Wicklungen im mittleren Bereich der Schraubenfeder können die Vibrationen und seitlichen Verschiebungen des Kompressors nur in sehr geringem Maße reduziert werden.
Das Dokument WO 01/98658 A2 offenbart ein Federungssystem für einen Hubkolbenmotor. Eine Feder, beispielsweise eine Druckfeder, dieses Federungsmotors weist gleichbleibende Abstände und Steigungen der einzelnen Wicklungen zueinander auf. Die jeweils letzte obere und untere Wicklung der Feder weist einen größeren Durchmesser als die Wicklungen im Bereich zwischen den beiden Endwicklungen auf.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hubkolbenkompressor mit einer eine seitliche Verschiebung dämpfenden Trägereinheit bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, eine seitliche Vibration eines Kompressors in einem größeren Umfang als der Stand der Technik zu minimieren, die in einer Richtung erzeugt wird, in der ein Hubkolbenmotor im Betrieb des Hubkolbenkompressors betrieben wird.
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird ein Hubkolbenkompressor bereitgestellt, der umfasst: ein Gehäuse, das eine Saugleitung, durch die ein Fluid von außen zugeführt wird, und eine Ablassleitung umfasst, durch die das Fluid nach außen abgelassen wird, und das einen vorbestimmten Innenraum bildet, einen in dem Gehäuse angeordneten Kompressorhauptkörper, der das durch die Saugleitung zugeführte Fluid durch eine lineare Hin- und Herbewegung eines Kolbens komprimiert und das komprimierte Fluid durch die Ablassleitung ablässt, und eine Trägereinheit mit einer Mehrzahl von Schraubenfedern, die den Kompressorhauptkörper mit dem Gehäuse verbinden, wobei die Mehrzahl von Schraubenfedern jeweils Endwicklungen, die eng gewickelt sind, um an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers und an einer Oberfläche des Gehäuses befestigt zu werden, sowie eine innere Wicklung umfasst, die zwischen dem Paar von Endwicklungen angeordnet ist und mindestens einen ohne Abstand eng gewickelten Abschnitt aufweist.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht eines konventionellen Hubkolbenkompressors;
2 ist eine Seitenansicht, die eine Schraubenfeder eines konventionellen Hubkolbenkompressors zeigt;
3 ist eine Ansicht, die eine seitliche Verschiebung einer Schraubenfeder eines konventionellen Hubkolbenkompressors zeigt;
4 ist eine Längsschnittansicht, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Hubkolbenkompressors zeigt;
5 ist eine Längsschnittteilansicht eines Kolbenkompressors zur Veranschaulichung einer Schraubenfeder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Seitenansicht, die eine Schraubenfeder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Ansicht, die eine seitliche Verschiebung einer Schraubenfeder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine Längsschnittteilansicht eines Hubkolbenkompressors zur Veranschaulichung einer Schraubenfeder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Seitenansicht, die eine Schraubenfeder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Ansicht, die eine seitliche Verschiebung einer Schraubenfeder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist eine Längsschnittteilansicht eines Hubkolbenkompressors zur Veranschaulichung einer Schraubenfeder gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Seitenansicht, die eine Schraubenfeder gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
13 ist eine Ansicht, die eine seitliche Verschiebung einer Schraubenfeder gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Art der Erfindung
Es wird nun detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, für die Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
4 ist eine Längsschnittansicht, die einen erfindungsgemäßen Hubkolbenkompressor zeigt.
Wie darin gezeigt ist, umfasst der erfindungsgemäße Hubkolbenkompressor: ein Gehäuse 100, das eine Außenseite eines Kompressors bildet, einen bestimmten Raum darin aufweist und eine Saugleitung (SP), durch die ein Kühlgas zugeführt wird sowie eine Ablassleitung umfasst, durch die das in dem Kompressor komprimierte Kühlgas nach außen abgelassen, wird einen in dem Gehäuse 100 angeordneten Kompressorhauptkörper 700, um das angesaugte Kühlgas zu komprimieren und abzulassen, und eine Trägereinheit 600 mit einer Mehrzahl von Schraubenfedern, die den Kompressorhauptkörper 700 elastisch mit einer Oberfläche des Gehäuses 100 verbinden, so dass der Hauptkörper 700 an dem Gehäuse 100 befestigt ist.
Der Kompressorhauptkörper 700 umfasst eine Rahmeneinheit 200, die elastisch mit der Trägereinheit 600 verbunden ist und den gesamten Rahmen des Hauptkörpers 700 bildet, einen Hubkolbenmotor 300, der fest an der Rahmeneinheit 200 angebracht ist, um eine lineare Hubkolbenantriebskraft zu erzeugen, und eine durch die Rahmeneinheit 200 abgestützte Kompressionseinheit 400, um das angesaugte Kühlgas durch eine Antriebskraft des Hubkolbenmotors 300 zu komprimieren.
Die Rahmeneinheit 200 umfasst einen vorderen Rahmen 210, der eine von der Trägereinheit 600 abgestützte Oberfläche aufweist und eine Oberfläche des Hubkolbenmotors 300 befestigt, einen mittleren Rahmen 220, der an der anderen Oberfläche des an dem vorderen Rahmen 210 befestigten Hubkolbenmotors 300 befestigt ist, und einen hinteren Rahmen 230, der eine elastisch an der Trägereinheit 600 befestigte Oberfläche aufweist und mit dem mittleren Rahmen 220 verbunden ist.
Der Hubkolbenmotor 300 umfasst einen äußeren Stator 310, der fest zwischen dem vorderen Rahmen 210 und dem mittleren Rahmen 220 angebracht ist und eine Spule 340 darin aufweist, einen inneren Stator 320, der dem äußeren Stator 310 in einem bestimmten Abstand gegenüberliegt und fest an einer Seite des vorderen Rahmens 210 angebracht ist, und einen Rotor 330, der sich linear zwischen dem äußeren Stator 310 und dem inneren Stator 320 bewegt.
Die Kompressionseinheit 400 umfasst einen Zylinder 410, der zur Befestigung daran in den vorderen Rahmen 210 eingeführt ist, einen Kolben 420, der einen Pfad (F) für ein Kühlgas darin sowie ein Ende aufweist, das mit dem Rotor 330 verbunden ist, um dadurch in dem Zylinder 410 hin- und herbewegt zu werden, ein Saugventil 430, das an einer vorderen Stirnseite des Kolbens 420 angebracht ist, um den Kühlgaspfad (F) zu öffnen und zu schließen, und eine Ablassventilanordnung 440, die an einer Stirnseite des Zylinders 410 angebracht ist, um das Ablassen des Kompressorkühlgases zu steuern. Demgemäß wird ein Kompressionsraum (P) zwischen dem Saugventil 430 und der Ablassventilanordnung 440 gebildet.
Hier sind eine vordere Resonanzfeder 510 und eine hintere Resonanzfeder 520, die eine Resonanzbewegung des Kolbens 420 verursachen, zwischen einem Ende des mit dem Rotor 330 verbundenen Kolbens 420 und einem Ende des vorderen Rahmens 210 bzw. dem einen Ende des Kolbens 420 und einem Ende des hinteren Rahmens 230 angebracht.
Eine Mehrzahl von Schraubenfedern, die die Trägereinheit 600 bilden, umfasst jeweils eine vordere Schraubenfeder 610, die den vorderen Rahmen 210 mit einer Oberfläche des Gehäuses 100 verbindet, und eine hintere Schraubenfeder 620, die den hinteren Rahmen 230 mit einer Oberfläche des Gehäuses 100 verbindet, so dass der Hauptkörper 700 elastisch an der Innenseite des Gehäuses 100 befestigt ist.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Mehrzahl von Schraubenfedern 610 und 620 durch mehrere spiralförmige Wicklungen mit dem gleichen Durchmesser gebildet. Das heißt, die Schraubenfeder 610, 620 weist eine mehrmals gewickelte innere Wicklung 580 sowie Endwicklungen 590 auf, die an beiden Enden der inneren Wicklung 580 ausgebildet sind.
Die innere Wicklung 580 weist mindestens einen Abschnitt auf, der eng gewickelt ist, um die Vibration des Kompressorhauptkörpers 700 zu verringern, die in einer Richtung erzeugt wird, in der sich der Kolben 420 bewegt. Darüber hinaus ist die Endwicklung 590 eng gewickelt, so dass die Schraubenfeder 610, 620 an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers 700 – dem vorderen Rahmen 210 und dem hinteren Rahmen 230 – und an einer Oberfläche des Gehäuses 100 befestigt werden kann.
Es sind mehrere Ausführungsformen eines Hubkolbenkompressors mit einer Trägereinheit 600 möglich, die die Mehrzahl von Schraubenfedern 610 und 620 umfasst. Im Folgenden werden nun die besonders bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und auf mit der obigen Beschreibung überlappende Beschreibungen wird verzichtet.
5 zeigt eine von mehreren Schraubenfedern, die eine Trägereinheit eines Hubkolbenkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden.
Obwohl nur eine vordere Schraubenfeder in 5 dargestellt ist, weisen die restlichen Schraubenfedern des Hubkolbenkompressors den gleichen Aufbau wie den in der Zeichnung dargestellten auf. Ein in einer anderen Zeichnung dargestellter Aufbau für eine nachfolgend zu beschreibende weitere Ausführungsform ist ebenfalls bei den übrigen Schraubenfedern des entsprechenden Kompressors vorhanden.
Die Schraubenfeder 610, 620 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Endwicklungen 590, die eng gewickelt sind, so dass sie jeweils an einer Oberfläche des Gehäuses 100 und einer Oberfläche des Hauptkörpers, insbesondere einer Oberfläche der Rahmeneinheit 200 befestigt sind, und eine innere Wicklung 580, die gewickelt und mit der Endwicklung 590 verbunden ist.
Die innere Wicklung 580 umfasst ein Paar von elastischen Abschnitten 631, die vorbestimmte Steigungen (t) von der Endwicklung 590 in Richtung des mittleren Abschnitts der Schraubenfeder haben, und einen Masseabschnitt 632, der an dem mittleren Abschnitt der Schraubenfeder zwischen dem Paar von elastischen Abschnitten 631 ausgebildet und ohne Abstand eng gewickelt ist.
Die Wicklungszahl des Masseabschnitts 632 ist zwei- bis viermal so groß wie die der Endwicklung 590, so dass die Schraubenfeder 610, 620 eine Steifigkeit aufweist, die einer seitlichen Vibration eines Hubkolbenmotors 300 und einer Kompressionseinheit 400 standhalten kann.
Das Paar von elastischen Abschnitten 631 ist mit regelmäßigen Steigungen gewickelt.
Darüber hinaus kann jeder der elastischen Abschnitte 631 mit Steigungen (T) gewickelt sein, die von der Endwicklung 590 in Richtung des Masseabschnitts 632 ab nehmen, oder kann mit Steigungen (T) gewickelt sein, die von der Endwicklung 590 in Richtung des Masseabschnitts 632 zunehmen.
Darüber hinaus kann jeder der elastischen Abschnitte 631 mit Steigungen gewickelt sein, die zwischen dem Endabschnitt 590 und dem Masseabschnitt 632 abwechselnd zunehmen und abnehmen.
Die Schraubenfeder weist eine Längssteifigkeit und gleichzeitig eine seitliche Steifigkeit auf, indem sie das Paar von elastischen Abschnitten 631 und den Masseabschnitt 632 zwischen dem Paar von elastischen Abschnitten 631 umfasst.
Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, wird die seitliche Steifigkeit der Schraubenfeder erhöht, da der Masseabschnitt 632, der eng gewickelt ist, zwischen dem Paar von elastischen Abschnitten 632 ausgebildet ist, wodurch eine seitliche Verschiebung (L1) des Kompressorhauptkörpers 700 gedämpft und so die Vibration des Kompressorhauptkörpers wirksam verringert wird.
Die 8 und 9 zeigen eine Schraubenfeder, die eine Trägereinheit eines Hubkolbenkompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
Wie in 8 gezeigt ist, umfasst eine Schraubenfeder 610, 620 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Endwicklung 590 und eine innere Wicklung 580, die ein Paar von Masseabschnitten 641 umfasst, die unmittelbar benachbart zu der Endwicklung 590 eng gewickelt sind, und einen elastischen Abschnitt 642, der mit vorbestimmten Steigungen (t) zwischen dem Paar von Masseabschnitten gewickelt ist.
Die Wicklungszahl des Masseabschnitts 641 ist vorzugsweise ist zwei- bis viermal so groß wie die der Endwicklung 590.
Der elastische Abschnitt 642 ist vorzugsweise mit regelmäßigen Steigungen (t) gewickelt.
Darüber hinaus kann der elastische Abschnitt 642 mit Steigungen gewickelt sein, die in Richtung des mittleren Abschnitts der Schraubenfeder 610, 620 abnehmen oder, im Gegensatz dazu, mit Steigungen (T), die in Richtung ihres mittleren Abschnitts zunehmen.
Darüber hinaus kann der elastische Abschnitt 642 mit Steigungen gewickelt sein, die zwischen dem Paar von Masseabschnitten 641 abwechselnd zunehmen und abnehmen.
Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, wird in diesem Fall die seitliche Steifigkeit der Schraubenfeder 610, 620 durch die Masseabschnitte 641, die eng gewickelt sind, erhöht, wodurch eine durch die Vibration des Kompressorhauptkörpers 700 verursachte seitliche Verschiebung (L2) wirksam gedämpft wird.
11 zeigt eine Schraubenfeder, die eine Trägereinheit eines Hubkolbenkompressors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet.
Wie hier gezeigt ist, umfasst eine Schraubenfeder 610, 620 gemäß der dritten Ausführungsform eine Endwicklung 592 und eine innere Wicklung mit einem ersten elastischen Abschnitt 652, der von einer an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers 700 befestigten Endwicklung 590 mit vorbestimmten Steigungen (t1) gewickelt ist, einem zweiten elastischen Abschnitt 653, der von einer an einer Oberfläche des Gehäuses 100 befestigten Endwicklung 590 mit vorbestimmten Steigungen (t2) gewickelt ist, die sich von denen (t1) des ersten elastischen Abschnitts 652 unterscheiden, und einem Masseabschnitt 651, der zwischen den ersten und zweiten elastischen Abschnitten 652 und 653 eng gewickelt ist.
Die Steigungen (t1) des ersten elastischen Abschnitts 652 bzw. die Steigungen (t2) des zweiten elastischen Abschnitts sind regelmäßig, die zwei Steigungen (t1 und t2) sind jedoch unterschiedlich.
Darüber hinaus können der erste elastische Abschnitt 652 und der zweite elastische Abschnitt 653 mit Steigungen (t1, t2) gewickelt sein, die von beiden Endwicklungen 592 und dem Masseabschnitt 651 abnehmen und die Verhältnisse der Verringerung der Steigung (t1) und der Steigung (t2) können sich unterscheiden.
Im Gegensatz dazu können der erste elastische Abschnitt 652 und der zweite elastische Abschnitt 653 mit Steigungen (t1 und t2) gewickelt sein, die von beiden Endwicklungen 592 in Richtung des Masseabschnitts 651 zunehmen und die Verhältnisse der Zunahme der Steigung (t1) und der Steigung (t2) können unterschiedlich sein.
Darüber hinaus können der erste elastische Abschnitt und der zweite elastische Abschnitt 653 mit Steigungen (t1 und t2) gewickelt sein, die von beiden Endwicklungen 592 in Richtung des Masseabschnitts 651 abwechselnd zunehmen und abnehmen und die Verhältnisse der Zunahme der Steigung (t1) und der Steigung (t2) können unterschiedlich sein.
Darüber hinaus ist als weitere Modifikation einer der ersten und zweiten elastischen Abschnitte 652 und 653 mit regelmäßigen Steigungen gewickelt, der andere elastische Abschnitt kann jedoch mit Steigungen gewickelt sein, die in Richtung des Masseabschnitts 651 zunehmen. Im Gegensatz dazu ist einer der ersten und zweiten elastischen Abschnitte 652 und 653 mit regelmäßigen Steigungen gewickelt, der andere elastische Abschnitt kann jedoch mit Steigungen gewickelt sein, die in Richtung des Masseabschnitts 651 abnehmen.
Darüber hinaus ist einer der ersten und zweiten elastischen Abschnitte 652 und 653 mit regelmäßigen Steigungen gewickelt, der andere elastische Abschnitt kann jedoch mit Steigungen gewickelt sein, die in Richtung des Masseabschnitts 651 abwechselnd zunehmen und abnehmen.
Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, wird die seitliche Steifigkeit der Schraubenfeder 610, 620 durch eine derartige Konstruktion einer Schraubenfeder 610, 620 gemäß der dritten Ausführungsform durch den Masseabschnitt, der eng gewickelt ist, erhöht. Da die Elastizitätskoeffizienten des ersten elastischen Abschnitts 652 und des zweiten elastischen Abschnitts 653 unterschiedlich sind, kann darüber hinaus eine durch die Vibration des Kompressorhauptkörpers 7 verursachte seitliche Verschiebung wirksamer gedämpft werden.
In Abhängigkeit der Konstruktion kann darüber hinaus der Kompressorhauptkörper an dem Gehäuse abgestützt werden, indem Schraubenfedern, die eine Trägereinheit des Hubkolbenkompressors gemäß einer jeden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden, in geeigneter Art und Weise angeordnet werden.
Der erfindungsgemäße Hubkolbenkompressor wird wie folgt betrieben.
Wenn ein Strom an eine Spule 340 eines äußeren Stators 310 eines Hubkolbenmotors 300 angelegt wird, wird ein magnetisches Induktionsfeld mit einer durch eine Richtung eines Stroms veränderbaren Richtung an dem äußeren Stator 310 gebildet und eine elektromagnetische Kraft mit einer durch eine Richtung des magnetischen Induktionsfelds veränderbaren Richtung wird durch die Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Induktionsfeld und einem Magnetfeld des inneren Stators 320 zwischen dem äußeren Stator 310 und dem inneren Stator 320 erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt werden ein Rotor 330 und ein Kolben 420 gemeinsam in einer Richtung der elektromagnetischen Kraft bewegt und gleichzeitig bewegt sich der Kolben 420 durch vordere und hintere Resonanzfedern 510, 520 linear in einem Zylinder hin und her, wodurch eine Druckdifferenz in einem Kompressionsraum des Zylinders 410 erzeugt wird. Somit wird eine Serie von Schritten des Saugens eines Kühlgases in den Kompressionsraum (P) und des Komprimierens des angesaugten Kühlgases, bis der Druck ein bestimmtes Niveau erreicht, und dann des Ablassens des komprimierten Kühlgases wiederholt ausgeführt. Wenn sich der Rotor 330 und der Kolben 420 des Hubkolbenmotors hin- und herbewegen, wird hier der Kompressorhauptkörper 700, ein vibrierender Körper, übermäßig in einer Richtung erschüttert, in der sich der Kolben hin- und herbewegt, d.h., in einer seitlichen Richtung des Kompressors, wodurch eine Vibration erzeugt wird. Durch die vorliegende Erfindung umfasst jedoch die Schraubenfeder 610, 620 zum Abstützen des Kompressorhauptkörpers 7 einen Masseabschnitt, der als eine Art Massekörper funktioniert, indem er eng gewickelt ist. Darüber hinaus ist ein elastischer Abschnitt mit vorbestimmten Steigungen in der Nähe des Masseabschnitts ausgebildet. Demgemäß stellt die Schraubenfeder nicht nur eine elastische Kraft bereit, was eine grundlegende Eigenschaft einer Schraubenfeder darstellt, sondern auch eine hohe seitliche Steifigkeit, wodurch eine seitliche Verschiebung des Kompressorhauptkörpers gedämpft und somit die Vibration des Kompressors wirksam verringert wird.
Es versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne den Gedanken oder den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung umfasst, vorausgesetzt, sie fallen in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche sowie deren Äquivalente.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben diskutiert, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Hubkolbenkompressor mit einer eine seitliche Verschiebung dämpfenden Trägereinheit eine seitliche Vibration des Kompressors minimieren, die in einer Richtung erzeugt wird, in der ein Hubkolbenmotor im Betrieb des Hubkolbenkompressors betrieben wird.

Claims

Hubkolbenkompressor mit: – einem Gehäuse (100), das eine Saugleitung, durch die ein Fluid von außen zugeführt wird, sowie eine Ablassleitung (DP) umfasst, durch die das Fluid nach außen abgelassen wird, und das einen vorbestimmten Innenraum bildet; – einem Kompressorhauptkörper (700), der in dem Gehäuse (100) angeordnet ist, das durch die Saugleitung (SP) zugeführte Fluid durch eine lineare Hin- und Herbewegung eines Kolbens (420) komprimiert und das komprimierte Fluid durch die Ablassleitung (DP) ablässt; und – einer Trägereinheit (600) mit einer Mehrzahl von Schraubenfedern (610, 620), die den Kompressorhauptkörper (700) mit dem Gehäuse (100) verbinden, wobei die Mehrzahl von Schraubenfedern (610, 620) jeweils Endwicklungen (590), die eng gewickelt sind, um an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers (700) bzw. an einer Oberfläche des Gehäuses (100) befestigt zu werden, und eine innere Wicklung (580) umfasst, die mindestens einen Abschnitt aufweist, der ohne Abstand eng gewickelt und zwischen den Endwicklungen (590) angeordnet ist.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die innere Wicklung (580) umfasst: – ein Paar von elastischen Abschnitten (631), die jeweils von den Endwicklungen (590) mit vorbestimmten Steigungen (t) gewickelt sind; und – einen Masseabschnitt (632), der zwischen dem Paar von elastischen Abschnitten (631) eng gewickelt ist.
Kompressor nach Anspruch 2, bei dem jeder der elastischen Abschnitte (631) mit regelmäßigen Steigungen (t) gewickelt ist.
Kompressor nach Anspruch 2, bei dem jeder der elastischen Abschnitte (631) mit Steigungen (T) gewickelt ist, die von der Endwicklung (590) in Richtung des Masseabschnitts (632) zunehmen.
Kompressor nach Anspruch 2, bei dem jeder der elastischen Abschnitte (631) mit Steigungen (T) gewickelt ist, die von der Endwicklung (590) in Richtung des Masseabschnitts (632) abnehmen.
Kompressor nach Anspruch 2, bei dem jeder der elastischen Abschnitte (631) mit Steigungen (T) gewickelt ist, die zwischen der Endwicklung (590) und dem Masseabschnitt (632) abwechselnd zunehmen und abnehmen.
Kompressor nach Anspruch 2, bei der die Wicklungszahl des Masseabschnitts (632) zwei- bis viermal so groß ist, wie die der Endwicklung (590).
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die innere Wicklung (580) umfasst: – ein Paar von eng gewickelten Masseabschnitten (641) unmittelbar benachbart zu den Endwicklungen (590); und – einen elastischen Abschnitt (642), der zwischen dem Paar von Masseabschnitten (641) angeordnet und mit vorbestimmten Steigungen (T) gewickelt ist.
Kompressor nach Anspruch 8, bei dem die Wicklungszahl des Masseabschnitts (641) zwei- bis viermal so groß ist wie die der Endwicklung (590).
Kompressor nach Anspruch 9, bei dem der elastische Abschnitt (642) mit regelmäßigen Steigungen (t) gewickelt ist.
Kompressor nach Anspruch 9, bei dem der elastische Abschnitt (642) mit Steigungen (T) gewickelt ist, die in Richtung eines mittleren Abschnitts der Schraubenfeder (610, 620) abnehmen.
Kompressor nach Anspruch 9, bei dem der elastische Abschnitt (642) mit Steigungen (T) gewickelt ist, die in Richtung des mittleren Abschnitts der Schraubenfeder (610, 620) zunehmen.
Kompressor nach Anspruch 9, bei dem der elastische Abschnitt (642) mit Steigungen (T) gewickelt ist, die abwechselnd zunehmen und abnehmen.
Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die innere Wicklung (580) umfasst: – einen ersten elastischen Abschnitt (652), der mit vorbestimmten Steigungen (t1) von der an einer Oberfläche des Kompressorhauptkörpers (700) befestigten Endwicklung (590) gewickelt ist; – einen zweiten elastischen Abschnitt (653), der mit vorbestimmten Steigungen (t2) von der an einer Oberfläche des Gehäuses (100) befestigten Endwicklung (590) gewickelt ist, die sich von denjenigen des ersten elastischen Abschnitts (652) unterscheiden; und – einen Masseabschnitt (651), der zwischen den ersten und zweiten elastischen Abschnitten (652, 653) eng gewickelt ist.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem die ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) jeweils regelmäßige Steigungen (t1, t2) haben und die zwei Steigungen (t1, t2) verschieden sind.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem die ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) mit Steigungen (t1, t2) gewickelt sind, die in Richtung des Masseabschnitts (651) zunehmen, wobei sich die Verhältnisse der Zunahme der Steigungen (t1) des ersten elastischen Abschnitts (652) und der Steigungen (t2) des zweiten elastischen Abschnitts (653) voneinander unterscheiden.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem die ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) mit Steigungen (t1, t2) gewickelt sind, die in Richtung des Masseabschnitts (651) abnehmen, wobei sich die Verhältnisse der Abnahme der Steigungen (t1) des ersten elastischen Abschnitts (652) und der Steigungen (t2) des zweiten elastischen Abschnitts (653) voneinander unterscheiden.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem die ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) mit Steigungen (t1, t2) gewickelt sind, die in Richtung des Masseabschnitts (651) abwechselnd zunehmen und abnehmen, wobei sich die Verhältnisse der Zunahme und Abnahme der Steigungen (t1) des ersten elastischen Abschnitts (652) und der Steigungen (t2) des zweiten elastischen Abschnitts (653) voneinander unterscheiden.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem einer der ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) mit regelmäßigen Steigungen (t1, t2) gewickelt ist, der andere elastische Abschnitt (652, 653) jedoch mit Steigungen (t1, t2) gewickelt ist, die in Richtung des Masseabschnitts (651) zunehmen.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem einer der ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) mit regelmäßigen Steigungen (t1, t2) gewickelt ist, der andere elastische Abschnitt (652, 653) jedoch mit Steigungen (t1, t2) gewickelt ist, die in Richtung des Massenabschnitts (651) abnehmen.
Kompressor nach Anspruch 14, bei dem einer der ersten und zweiten elastischen Abschnitte (652, 653) mit regelmäßigen Steigungen (t1, t2) gewickelt ist, der andere elastische Abschnitt (652, 653) jedoch mit Steigungen (t1, t2) gewickelt ist, die in Richtung des Masseabschnitts (651) abwechselnd zunehmen und abnehmen.