DE19510620A1 - Refrigerator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Refrigerator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Refrigeratoren sind Tieftemperatur-Kältemaschinen, in denen ein thermodynamischer Kreisprozeß abläuft. Sie umfassen einen Verdränger, der sich während des Betriebs des Refrigerators in einem zylindrischen Arbeitsraum zwischen zwei Totpunkten hin und her bewegt. Diese Ver­ drängerbewegung ist die Ursache für unerwünschte Vibra­ tionen und Geräusche.

Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, die mit dem Betrieb von Refrigeratoren verbundenen Vibrationen zu dämpfen. Aus der europäischen Patentanmeldung 160 808 ist es bekannt, innerhalb des Arbeitsraumes eine Flach­ feder anzuordnen. Diese bildet jedoch einen die Leistung des Refrigerators reduzierenden Totraum. Weitere Vor­ schläge zur Reduzierung der Vibrationen sind in der EU- A-437 661 und in der DE-A-43 18 406 beschrieben. Offen­ bart sind Refrigeratoren mit einem Gasantrieb für den Verdränger. Der Gasantrieb umfaßt eine Zylinder-Kolben- Anordnung. Durch besondere Maßnahmen im Zusammenhang mit dem Einlaß bzw. Auslaß der Gase in den Zylinder des Gas­ antriebs oder auch in den Arbeitsraum sollen die ge­ wünschten Vibrationsdämpfungen erreicht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem Refrigerator mit einem Gas antrieb auftre­ tenden Vibrationen und Geräusche zu dämpfen. Erfin­ dungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patent­ ansprüchen enthaltenen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Infolge der Zwangsführung des Verdrängers kann seine Be­ wegung exakt vorgegeben werden. Es kann beispielsweise vermieden werden, daß der Verdränger im Bereich seiner Totpunkte an das Gehäuse anschlägt. Von Anschlägen her­ rührende Vibrationen und Geräusche sind bei dieser Lö­ sung vollständig unterdrückt. Zweckmäßig ist der Gasan­ trieb mit der Zwangsführung ausgerüstet. Dadurch ergibt sich ein platzsparender Aufbau. Besonders vorteilhaft ist es, mit Hilfe der Drehbewegung eines Motors, der der Steuerung eines Drehventiles dient, die Zwangsführung zu bewirken. Dieses stellt zwar eine zusätzliche Belastung des Motors dar; diese ist jedoch so geringfügig, daß ei­ ne Änderung der Dimensionierung der bisher nur der Steuerung des Drehventils dienenden Motoren nicht erfor­ derlich ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbei­ spieles erläutert werden.

Der in der Figur dargestellte Refrigerator 1 umfaßt ein zweiteiliges Gehäuse (Motorgehäuse 2, Verdrängergehäuse 3). Im Verdrängergehäuse 2 befindet sich der zylindri­ sche Arbeitsraum 4, in dem sich der Verdränger 5 hin und her bewegt. Zwecks Abdichtung des Spaltes zwischen Ge­ häuse 3 und Verdränger 5 ist der Dichtungsring 6 vorge­ sehen.

Im Bereich seines warmen Endes ist der Verdränger 5 mit einem Gasantrieb 7 ausgerüstet. Dieser umfaßt den An­ triebskolben 8, der am Verdränger 5 ausgebildet ist, so­ wie den Zylinder 9. Der Zylinder 9 wird von einer Buchse 10 und einem Topfbauteil 11 gebildet, welches mit dem im Motorgehäuse 2 befindlichen Antriebsmotor 12 gekoppelt ist. Die Buchse 10 hat neben der Führung des Kolbens 8 außerdem noch die Aufgabe, den Arbeitsraum 4 vom Motor­ raum 13 zu trennen. Zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Kolben 8 und der Buchse 10 dient der Dichtungsring 14.

Schematisch angedeutet sind die Anschlüsse 15 und 16 für Hoch- und Niederdruckgas, über die Antriebsgas und Ar­ beitsgas zugeführt wird. Der Gassteuerung dient in be­ kannter Weise ein Drehventil 17, das vom Ringbauteil 18 und der Buchse 10 gebildet wird. Das Ringbauteil 18 bil­ det den unteren Rand des während des Betriebes des Re­ frigerators sich drehenden Topfbauteils 11 und ist mit Bohrungen ausgerüstet, die in im einzelnen nicht darge­ stellter Weise mit den Anschlüssen 15, 16 in Verbindung stehen. In der feststehenden Buchse 10 befinden sich weitere Bohrungen, die zeitweise mit den Bohrungen im Ringbauteil 18 in Verbindung stehen, wodurch die ge­ wünschte Gassteuerung erzielt wird. Beispielsweise dar­ gestellt sind nur die Bohrungen 21 und 22 im Ringbauteil 18 sowie die Bohrungen 23, 24 in der Buchse 10. Die Boh­ rung 23 mündet in den Antriebszylinder, so daß über die Bohrungen 21, 23 die Steuerung des Antriebsgases erfol­ gen kann. Die Bohrung 24 mündet in den Arbeitsraum 4. Über die Bohrungen 22, 24 erfolgt die Versorgung des Ar­ beitsraumes 4 mit Arbeitsgas.

Zwischen Motor 12 und Topfbauteil 11 befindet sich zweckmäßig ein Axiallager 25. Dadurch können die axial wirkenden Kräfte auf den Motor reduziert werden.

Das Verdrängergehäuse 2 und der Verdränger 5 sind nur teilweise dargestellt. Ist der Refrigerator 1 einstufig ausgebildet, dann ist nur der Verdränger 5 im Arbeits­ raum 4 vorhanden. Ist der Refrigerator zwei- oder mehr­ stufig ausgebildet, schließen sich an das Verdrängerge­ häuse 3 zwei oder mehr Gehäuseabschnitte mit jeweils ei­ nem Verdränger an, deren Bewegungen in bekannter Weise mit der Bewegung des Verdrängers 5 korrespondieren. Üb­ licherweise sind die Verdränger miteinander gekoppelt, in der Regel fest verbunden.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gasan­ trieb 7 mit der Zwangsführung ausgerüstet. Diese umfaßt eine umlaufende Nut 26 am Kolben 8 und einen in die Nut 26 eingreifenden Vorsprung 27 (Stift, Kugel, Nudellager o. dgl.) am Topfbauteil 11. Die Nut 26 weist gegenüber einem Schnitt durch den Kolben 8 derart geneigte Ab­ schnitte auf, daß der Verdränger während der Drehung des Topfbauteiles 11 eine Hin- und Herbewegung ausführt. Die Formgebung der Nut 26 (Neigung, Hub) bestimmt diese Be­ wegung. Sie kann beispielsweise so erzwungen werden, daß der Verdränger nicht mehr am Gehäuse 3 bzw. an der Buchse 10 anschlägt. Nut 26 und Vorsprung 27 können auch vertauscht sein.

Voraussetzung für die gewünschte Bewegung des Verdrän­ gers 5 ist, daß er keine Drehbewegung ausführt. Übli­ cherweise ist diesem wegen der relativ großen Reibung zwischen den Dichtungsringen 6 und 14 sowie dem Gehäuse 3 bzw. der Buchse 10 sichergestellt. Es besteht jedoch außerdem die Möglichkeit, bekannte Mittel zur Verhinde­ rung einer Drehbewegung des Verdrängers 5, zum Beispiel einen gehäusefesten Stift, der in einen axialen Schlitz im Verdränger eingreift, vorzusehen.

Claims (7)

1. Refrigerator für Kryopumpen, Kryostate usw. mit ei­ nem Gehäuse, mit einem in seinem Gehäuse (2, 3) an­ geordneten, zylindrischen Arbeitsraum (4), mit ei­ nem im Arbeitsraum (4) hin- und herbewegbar ange­ ordneten Verdränger (5) und mit einem Gasantrieb (7) für den Verdränger (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (5) zwangsgeführt ist.

2. Refrigerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gasantrieb (7) einen an einer Stirn­ seite des Verdrängers (5) vorgesehenen Kolben (8) sowie einen Zylinder (9) umfaßt und daß der Gasan­ trieb (7) mit der Zwangsführung (26, 27) ausgerü­ stet ist.

3. Refrigerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit Hilfe der von einem Motor (12) erzeugten Drehbewegung die Zwangsführung des Verdrängers (5) bewirkt wird.

4. Refrigerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Steuerung der Zufuhr des Antriebsga­ ses und/oder des Arbeitsgases ein Drehventil (17) vorgesehen ist und daß der Antriebsmotor (12) für das Drehventil auch die für die Zwangsführung er­ forderliche Drehbewegung erzeugt.

5. Refrigerator nach Anspruch 2 und Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein mit dem Motor (12) gekoppeltes Topfbauteil (11) den Zylinder (9) des Gasantriebs (7) bildet und daß das Topfbauteil (11) und der Kolben (8) mit Mitteln zur Zwangsführung des Verdrängers (5) ausgerüstet sind.

6. Refrigerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Motor (12) und dem Topfbau­ teil (11) ein Lager (25) angeordnet ist.

7. Refrigerator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolben (8) des Verdrängers (5) oder die Innenwand des Topfbauteiles (11) mit einer Nut (26) und das Topfbauteil (11) bzw. der Kolben (8) mit einem in diese Nut (26) eingreifen­ den Vorsprung (27) ausgerüstet sind.