BR0017489B1

BR0017489B1 - apoio aerostático para um compressor linear.

Info

Publication number: BR0017489B1
Application number: BRPI0017489-0A
Authority: BR
Inventors: Lindsey Jack Roke; Ian Campbell Mcgill; Gerald David Duncan; William George Ferguson; Andrew Paul Taylor
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2011-01-25
Also published as: JP2003512581A; NZ500681A; CN100404861C; EP1247029A1; EP1947333A2; EP1947334A3; KR100808539B1; KR100808528B1; AR030032A1; US6966761B1; BR0014947A; EP1247029A4; EP1947333B1; CA2388264A1; AU759760B2; BR0014947B1; US7247007B2; CR6624A; KR20020047257A; WO2001029444A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPRESSOR LINEAR".

Dividido do Pl 0014947-0, depositado em 17.10.2000.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um compressor linear, particu-larmente, mas não unicamente, para uso em refrigeradores.

SUMÁRIO DA TÉCNICA ANTERIOR

Compressores, em particular, compressores para refrigeradores,são convenientemente acionados por motores elétricos rotativos. Entretanto,mesmo na sua forma mais eficiente, há perdas significativas associadas aosistema de manivela, que converte movimento rotativo em movimento alter-nativo linear. Alternativamente, um compressor rotativo, o qual não requeruma manivela, pode ser usado, mas, novamente, há altas cargas centrípe-tas, levando a perdas significativas por atrito. Um compressor linear aciona-do por um motor linear não teria essas perdas, e pode ser projetado comuma carga de rolamento baixa o bastante para permitir o uso de rolamentosde gás aerostáticos, como mostrado na Patente US 5.525.845, onde umahaste de conexão lateralmente maleável permite a carga de rolamento baixa.

Uma discussão de rolamentos de gás aerostáticos é incluída em"Design of Aerostatic Bearings", J W Powell, The Machinery PublishingCompany Limited, Londres 1970. Entretanto, com tolerâncias e um equipa-mento de fabricação normais, uma produção de rolamentos de gás eficazé difícil.

Os compressores convencionais são montados em um aloja-mento hermeticamente vedado, o qual, em uso, atua como um revestimentode gás refrigerante. O gás refrigerante é levado para o compressor a partirde seu reservatório, e é exaurido através de um conduto de exaustão quesai do compressor, através do alojamento.

A operação do compressor envolve a alternância de partes mó-veis, levando a uma vibração da unidade do compressor, em todos os trêseixos. Para a redução do efeito de ruído externo desta vibração, o compres-sor é montado em molas de isolamento no alojamento vedado.

Com um compressor linear, o pistão vibra em relação ao cilindroapenas em um eixo, com forças de reação conseqüentes em qualquer queseja parte, se houver, sendo fixas. Uma solução proposta para este proble-ma é operar um par de compressores de forma síncrona em uma configura-ção equilibrada e oposta. Entretanto, esta disposição seria complexa demaise dispendiosa para uso em um item de serviço, tal como um refrigeradordoméstico. Uma outra solução proposta é a adição de um contrapeso deressonância, para reduzir a vibração. Entretanto, esta abordagem limita aoperação do compressor, porque o contrapeso é um dispositivo de retroali-mentação negativa, e é limitado para a força de desequilíbrio fundamental.Uma outra solução é proposta em "Vibration characteristics of small rotaryand linear cryogenic coolers for IR systems", Gully e Haynes, Proceedings ofthe 6th International Cryocooler Conference, Plymouth, Massachusetts, 1990.Esta solução envolve, independentemente, o suporte da parte de pistão e daparte de cilindro do compressor no alojamento, de modo que o "estator atuecomo um contrapeso". Contudo, na implementação deste projeto em um re-frigerador doméstico, há um problema, quando a massa do pistão é baixa.Em um compressor como esse, conforme a pressão de descarga aumenta, aforça do gás comprimido atua como uma mola (a "mola de gás"), a qual au-menta a velocidade de funcionamento, conforme a pressão de descargaaumenta. Isso é um problema, porque o "terceiro" modo de vibração (onde opistão e o cilindro vibram em fase um com o outro, mas fora de fase com acarcaça do compressor) está apenas ligeiramente acima do "segundo" mododesejável (quando a carcaça não vibra e o pistão e o cilindro estão fora defase). Assim, a carcaça começa a vibrar de forma intolerável, conforme a"mola de gás" começa a operar e eficazmente eleva o "segundo" modo defreqüência para, e eventualmente acima, do "terceiro" modo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É um objetivo da presente invenção prover um compressor linearcompacto, o qual se destina, de alguma forma, a eliminar as desvantagensmencionadas acima.Assim sendo, em um primeiro aspecto, a presente invençãoconsiste em um compressor linear, que inclui:

uma parte de cilindro,

uma parte de pistão,

uma mola principal, que se conecta entre a referida parte de ci-lindro e a referida parte de pistão e operando na direção de alternância dareferida parte de pistão em relação à referida parte de cilindro,um alojamento vedado,

um motor elétrico linear, disposto para operação entre a referidaparte de cilindro e a referida parte de pistão,

um meio de mola de parte de cilindro que se conecta entre a re-ferida parte de cilindro e a referida parte de alojamento, e operando na refe-rida direção de alternância; e

um meio de mola de parte de pistão, que se conecta entre a re-ferida parte de pistão e o referido alojamento, e operando de forma elásticana referida direção de alternância, o referido meio de mola de parte de pistãotendo uma constante de mola, a qual é o produto da fração da referida mas-sa de parte de pistão pela referida massa de parte de cilindro, e a constantede mola efetiva do referido meio de mola de parte de cilindro atuando na re-ferida direção de alternância.

Ainda em um aspecto adicional, a invenção consiste em umamola (particularmente adequada para compressores lineares), que tem umpar de primeiros pontos de montagem para fixação a um primeiro corpo, epelo menos um segundo ponto de montagem, para fixação a um segundocorpo, que pode ser alternado em relação ao referido primeiro corpo, e umbraço de mola, que cobre um percurso entre os referidos primeiros pontosde montagem, via o referido segundo ponto de montagem, pelo menos umaprimeira seção tendo uma curva em torno dos referidos primeiros pontos demontagem, e uma segunda seção, que tem uma curva em torno de um outroreferido ponto de montagem, a referida primeira seção e a referida segundaseção encontrando-se entre os referidos primeiros pontos de montagem noreferido segundo ponto de montagem.Em um outro aspecto, a invenção, amplamente, pode ser ditacomo consistindo em um compressor linear, que tem uma parte de pistão euma parte de cilindro alternativas uma em relação à outra, e uma mola prin-cipal, como estabelecido acima, que se conecta entre a referida parte depistão e a referida parte de cilindro.

Em um outro aspecto, a invenção consiste em:uma parte de cilindro, que inclui um cabeçote, um cilindro e umacobertura de cilindro no referido cilindro, e tendo um orifício passante e aber-turas através da referida cobertura de cilindro para o referido orifício,

uma parte de pistão,

um motor linear, configurado para operar entre a referida partede pistão e a referida parte de cilindro,

uma mola principal que se conecta entre a referida parte de ci-lindro e a referida parte de pistão, e que opera na direção de alternância dareferida parte de pistão em relação à referida parte de cilindro,

a referida parte de pistão incluindo uma ligação radialmente ma-leável mas axialmente rígida, a referida ligação conectando-se entre o referi-do pistão e a referida mola principal, o referido pistão movendo-se no referi-do orifício da referida cobertura de cilindro,

um coletor de rolamento de gás, adaptado para receber um su-primento de gases comprimidos pelo referido compressor, e

passagens de rolamento de gás, formadas entre o referido cilin-dro e a referida cobertura de cilindro, as quais recebem gases do referidocoletor, as referidas passagens levando para as referidas aberturas, atravésda parede da referida cobertura de cilindro.

Para aqueles versados na técnica à qual a invenção refere-se,muitas mudanças na construção e modalidades amplamente diferentes eaplicações da invenção sugerirão a si mesmas, sem se desviar do escopoda invenção, como definido nas reivindicações em apenso. As exposições eas descrições aqui são puramente ilustrativas e não têm por finalidade ser,em qualquer sentido, limitativas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSFigura 1 é uma seção transversal de um compressor linear, deacordo com a presente invenção,

Figura 2 é uma vista plana de uma vista plana de uma molaprincipal para o compressor linear da Figura 1,

Figura 3 é uma vista plana de uma modalidade alternativa damola principal para o compressor linear da Figura 1,

Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma modalidade preferi-da da mola principal do compressor para a Figura 1,

Figura 5 é uma vista em perspectiva da mola principal da Figura5, a partir de uma direção alternativa,

Figura 6 é uma vista em perspectiva de uma cobertura de cilin-dro, de acordo com uma forma preferida da presente invenção, e

Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma cobertura de cilin-dro, de acordo com uma outra forma preferida da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Uma modalidade prática da invenção, mostrada na Figura 1, en-volve um motor linear de ímã permanente, conectado a um compressor depistão livre alternativo. O cilindro 9 é suportado por uma mola de cilindro 14e por um tubo de descarga 18 na carcaça do compressor 30. O pistão 11 ésuportado radialmente pelo rolamento formado pelo orifício do cilindro maissua mola 13, através da montagem de mola 25. Uma mola principal 15 co-necta-se entre a parte de pistão 11 e a parte de cilindro 9. O movimento al-ternativo total é a soma do movimento do pistão 11 e do cilindro 9.

Este movimento alternativo retira gás, através de um tubo desucção 12, através de uma porta de sucção 26, através de um silenciador desucção 20 e através de uma porta de válvula de sucção 24 em uma placa deválvula 21, para um espaço de compressão 28. O gás comprimido, então,sai através de uma porta de válvula de descarga 23, é silenciado no silen-ciador de descarga 19, e sai através de um tubo de descarga 18.

O cilindro 9 é suportado pelo tubo de descarga 18 e pela molade cilindro 14, a qual tem uma rigidez combinada, cilindro, na direção axial. Opistão 11 é suportado radialmente por rolamentos de gás, os quais serãodescritos mais tarde. Para a obtenção de uma oscilação de ressonância dopistão e do cilindro, a mola principal tem uma rigidez, principal, de modo que afreqüência de ressonância, fn, pode ser estimada, a partir da relação:

<formula>formula see original document page 7</formula>

onde pistão, cilindro sao as massas de mola das moléculas de pistão e de cilin-dro, fn é, usualmente, 10 a 20 Hz menor do que a freqüência de funciona-mento desejada, para permitir o aumento na freqüência, devido à rigidez dogás comprimido, das molas de cilindro 14 e 18 e da mola de pistão 13. Arigidez da mola de pistão pistão, então, é selecionada de acordo com a relação:

<formula>formula see original document page 7</formula>

As forças de mola são transferidas para o pistão, através da ex-tremidade de haste 25 e da haste de pistão radialmente maleável 24, para opistão. As forças eletromagnéticas são transferidas para o pistão através doflange de pistão 7, a partir de ímãs bipolares 22. Estes são ligados unas aosoutros e ao flange de pistão 7.

O motor do compressor compreende um estator em duas partes5, 6 e um induzido 22. A interação magnética do estator 5, 6 e do induzido22 gera uma força alternativa no pistão 11 (afixado ao induzido por um flan-ge 7).

Uma corrente de oscilação em bobinas 1 e 2, não necessaria-mente senoidal, dará margem a um movimento substancial do pistão 11 emrelação ao cilindro 9, desde que a freqüência de oscilação esteja próxima dafreqüência de ressonância natural do sistema mecânico. Esta força de osci-lação cria uma força de reação nas partes de estator. Assim, o estator 6 de-ve ser rigidamente afixado ao cilindro 9, por meio de um adesivo, um ajustecom retração ou um grampeamento, etc. O contra-ferro é grampeado ou li-gado à montagem de estator 17.

A montagem de estator 17 também prende as extremidades ex-ternas da mola principal 15 e, também, mantém o estator externo relativa-mente fraco redondo e concêntrico com o estator interno. Todo o conjunto docompressor é hermeticamente vedado dentro da carcaça do compressor 30.

Na presente invenção, é proposto que a mola principal 15 tenhauma rigidez muito maior do que a rigidez da mola de cilindro efetiva e da mo-la de pistão. Esta "mola principal" eleva a freqüência de "segundo" modoacima da do "terceiro", de modo que a "mola de gás", então, apenas separemais as freqüências modais.

A freqüência de funcionamento real (a freqüência de "segundo"modo) é determinada por uma relação complicada da massa do pistão e docilindro e pela rigidez da mola do pistão, da mola do cilindro e da mola prin-cipal 15. Também, quando a pressão de descarga é alta, a rigidez do gáscomprimido deve ser adicionada àquela da mola principal. Entretanto, com amola de cilindro bastante macia (digamos com uma rigidez de 1/100 da molaprincipal), a freqüência de funcionamento é encontrada, de forma razoavel-mente precisa, por:

<formula>formula see original document page 8</formula>

Uma vibração externa, devido a outras fontes além da funda-mental, devido a um movimento do pistão / cilindro, pode ser praticamenteeliminada pela redução da massa de oscilação e assegurando-se que asmolas do pistão e do cilindro sejam relativamente macias. A rigidez da molado cilindro pode ser reduzida para um mínimo, não tendo nenhuma mola decilindro de forma alguma, e usando-se a rigidez inerente (de cerca de 1000N/m) do tubo de descarga 18 (ou onde um tubo de resfriamento é usado, arigidez de ambos os tubos de descarga e de resfriamento é combinada, istoé, 2000 N/m). Isso, então, significa que a rigidez da mola do pistão deve ser:

<formula>formula see original document page 8</formula>

a qual é para uma relação de massa de cilindro para pistão de dez para ume dá um pistão-mola muito macio (aproximadamente de 100 a 200 N/m).

Para o compressor entrar em ressonância a aproximadamente75 Hz, uma massa de pistão de cerca de 100 g e uma relação de massa decilindro para pistão de dez para um, a mola principal (principal) precisa ser decerca de 20000 N/m. tipicamente, o valor da mola de gás será menor do queaquela da mola principal, mas não substancialmente menor. No caso acima,a freqüência de funcionamento poderia ser esperada como sendo de 99 Hz1onde a mola de gás (kgás) de aproximadamente 15000 N/m.

O pistão 11 é suportado radialmente no cilindro por rolamentosde gás aerostáticos.

A parte de cilindro do compressor inclui o cilindro 9, que tem umorifício passante e uma cobertura de cilindro 10 no orifício. A cobertura decilindro 10 pode ser feita a partir de um material adequado, para reduzir odesgaste do pistão. Por exemplo, ela pode ser formada a partir de um com-pósito de plástico reforçado com fibra, tal como um náilon reforçado comfibra de carbono com 15% de PTFE (preferido), ou pode ser de ferro fundidocom um efeito de autolubrificação de seus flocos de grafite. Com referênciaàs Figuras 6 e 7, a cobertura de cilindro 10 tem aberturas 31 através dela,que se estendem a partir da superfície cilíndrica externa 70 da mesma até oorifício interno 71 da mesma. O pistão 11 corre no orifício interno 71, e essasaberturas 31 formam os rolamentos de gás. Um suprimento de gás compri-mido é suprido para as aberturas 31, por uma série de passagens de rola-mento de gás 8. As passagens de rolamento de gás 8 abrem-se em suasoutras extremidades para um coletor de suprimento de rolamento de gás 16,a qual é formada como uma câmara anular em torno da cobertura de cilindro10, na extremidade de cabeçote do mesmo, entre a cobertura 10 e o cilindro9. O coletor de suprimento de rolamento de gás 16, por sua vez, é supridopelo coletor de gás comprimido 20 do cabeçote do compressor, por uma pe-quena passagem de suprimento 73. O tamanho pequeno da passagem desuprimento 73 controla a pressão no coletor de suprimento de rolamento 16,desse modo limitando o consumo de gás dos rolamentos de gás.

As passagens de rolamento de gás 8 são formadas como ranhu-ras 80 ou 81 no orifício 74 do cilindro óu na parede externa 70 da coberturade cilindro. Essas ranhuras 80 ou 81 combinam com a parede do outro cilin-dro ou da cobertura de cilindro, para a formação de passagens envolvidas 8,que levam às aberturas 31. Será apreciado que embora as ranhuras pudes-sem ser providas em qualquer parte, elas são mais prontamente formadasna parte de cobertura do que na parte de cilindro, estando em uma superfí-cie externa ao invés de em uma superfície interna. Ser capaz de usinar asranhuras em uma superfície de uma ou de outra parte, ao invés de se ter deperfurar ou furar as passagens, é um melhoramento de fabricação significativo.

Foi verificado que a perda de pressão nas passagens de rola-mento de gás precisa ser similar à perda de pressão no fluxo de saída entreo pistão e o orifício da cobertura de cilindro. Uma vez que o espaço entre opistão 11 e o orifício de cobertura de cilindro 71 (para um compressor com-pacto efetivo) é de apenas 10 a 15 mícrons, as dimensões em corte daspassagens 8 não precisam ser muito pequenas, por exemplo, de 40 mícronsde profundidade por 120 mícrons de largura. Essas dimensões pequenastornam a fabricação difícil.

Entretanto, com referência às Figuras 6 e 7, na montagem prefe-rida da presente invenção, esta combinação é tornada mais fácil pelo au-mento do comprimento das passagens 8, de modo que a área em corte tam-bém seja aumentada. Tomando-se os exemplos anteriores, as dimensõespoderiam se tornar 70 mícrons de profundidade por 200 mícrons de largura.

Isso tira vantagem da capacidade de se formarem as ranhuras 80 ou 81 emqualquer formato apropriado na superfície da parte de cobertura 10 ou daparte de cilindro 9, a qual, então, forma as passagens 8 em conjunto com aoutra parte. As ranhuras podem ser formadas tendo qualquer percurso, e seum percurso tortuoso for escolhido, o comprimento das ranhuras pode sersignificativamente maior do que o percurso direto do coletor de suprimentode rolamento de gás e das respectivas aberturas de formação de rolamentode gás. Duas opções possíveis são descritas nas Figuras 6 e 7, sendo per-cursos helicoidais 80 e percursos em serpentina 81, respectivamente. Oscomprimentos dos respectivos percursos são escolhidos de acordo com aárea em corte preferida da passagem, a qual pode ser escolhida para fácilfabricação (a usinagem ou, possivelmente, por alguma outra forma, tal comomoldagem de precisão).

Freqüências de funcionamento mais altas reduzem o tamanhodo motor, mas requerem mais rigidez de mola e, conseqüentemente, ten-sões mais altas nas molas. Assim, é importante para a longevidade do com-pressor que o material de mola de mais alta qualidade seja usado. Nos com-pressores lineares convencionais, molas principais feitas de folha de aço demola prensado são, freqüentemente, usadas. Entretanto, as bordas cortadasna operação de prensagem requerem um polimento cuidadoso, para read-quirirem a resistência original da folha de aço de mola.

Na modalidade preferida da presente invenção, a mola principalé formada a partir de uma corda de música de seção circular. Como descritona Figura 2, ela pode ser enrolada para formar uma mola em espiral 15. Amola em espiral 15 tem um par de braços em espiral 50, 51, os quais estão180 graus fora de alinhamento, de modo que o percurso de cada braço este-ja entre voltas adjacentes do outro braço. O ponto de montagem de pistão52 está em uma ponte de conexão 53 no centro, e o ponto de montagem decilindro 54 para cada braço da mola na outra extremidade do braço.

A resistência à fadiga muito alta da corda de música é utilizadaeficazmente, e não há necessidade de uma operação de polimento subse-qüente. Se uma rigidez lateral aumentada for requerida, a corda de músicapoderia ser deformada em 10%, para dar uma seção elíptica. Para simplifi-car a afixação da mola principal, uma corda de seção quadrada poderia serusada, ou as extremidades de conexão da mola podem ser estampadas pa-ra um formato aplainado, como descrito.

Entretanto, uma modalidade alternativa e preferida da mola prin-cipal é descrita na Figura 3. Esta mola também pode ser formada a partir deuma corda de música e se tirar vantagem de sua alta resistência à fadiga.

Na Figura 3, a mola 59 inclui um par de pontos de montagem 60,61, para montagem em uma das partes do compressor (a parte de cilindro),e um ponto de montagem central 62, para montagem na outra parte de com-pressor (a parte de pistão). A mola 59 inclui um par de seções curvas 63, 64de raio de curvatura substancialmente constante, as quais são, cada uma,centralizadas em um respectivo ponto de montagem de cilindro 60, 61. Es-sas seções encontram-se tangencialmente no ponto de montagem de pistão62. Cada seção curva-se suavemente em sua outra extremidade 65, 66, pa-ra estar radialmente alinhada 67, 68 no ponto de montagem de cilindro. Estacurva mais abrupta 65, 66 é selecionada, preferencialmente, para se manteruma distribuição de tensão substancialmente uniforme ao longo da transi-ção. O alinhamento das extremidades de montagem de cilindro 67, 68, pre-ferencialmente, as alinha com a linha entre os pontos de montagem de cilin-dro 60, 61. Para se obter a melhor performance para o espaço total ocupadopela mola, as seções de curvatura constante 63, 64 da mola 59 são tão lon-gas quanto possível. Conseqüentemente, elas se estendem por aproxima-damente 325 graus a partir do ponto de montagem de pistão 62, antes de securvarem mais abruptamente para o ponto de montagem de cilindro 60 ou61, respectivamente. Esta configuração permite que as seções de mola es-treitamente evitem uma interferência. A mola total assume um formato apro-ximado do número oito, embora não se cruzando.

As curvas de raio constante 63, 64 são colocadas em torção pe-lo deslocamento (fora do plano) do ponto de montagem de pistão 62 em re-lação aos pontos de montagem de cilindro 60, 61. Sendo constante o raio detorção, as tensões ao longo de cada uma das seções 60, 61 também sãosubstancialmente constantes. A direção radial, ou substancialmente radial,nas seções de montagem de cilindro 67, 68 reduz quaisquer tensões de tor-ção na montagem de cilindro, e melhora a montagem da mola 59 na parte decilindro. O ponto de montagem central 62 da parte de pistão, em uma parteda mola que tem altas tensões de torção, não complica, significativamente,aquela montagem, porque a montagem pode ser feita envolver o braço demola e ter um capuz resiliente (por exemplo, de borracha), para permitir ummovimento no braço de mola na montagem. Um movimento do braço de mo-la na montagem será cíclico e, devido à simetria da mola (a mola é simétrica,em termos rotativos, por 180 graus) e das forças cíclicas, não deve fazercom que a montagem flua ou ande ao longo do braço de mola. Deve ser no-tado que esta configuração de mola foi particularmente desenvolvida para aincorporação da abordagem formada por corda, ao invés da abordagem deplaca estampada. Entretanto (sujeito a limitações em modalidades maiscomplexas, referidas abaixo), as molas desta forma geométrica também po-deriam ser fabricadas usando-se o método de placa estampada, mas algu-mas das vantagens (por exemplo, aquela das tensões constantes serem a-dequadas, em particular, à corda, a qual é de seção transversal constante)não seriam realizadas.

Deve ser apreciado que variações nesta mola também são pos-síveis, sem se desviar do escopo da invenção. Em particular, se a mola fos-se formada de modo que o braço de mola fosse perpendicular à linha entreas montagens do compressor, na montagem de compressor, então, o braçopoderia continuar a formar um laço equivalente (embora espelhado), abaixoou acima do primeiro laço, de volta para a outra montagem de compressor.Esse laço, obviamente, teria um segundo ponto de conexão de pistão abaixoou acima do primeiro. No outro ponto de conexão de compressor, as extre-midades podem se encontrar, ou, alternativamente, este segundo laço podeser continuado através do ponto de conexão, para a formação de um terceirolaço, abaixo (ou acima, como necessário) do segundo laço, de volt apara oprimeiro ponto de montagem de compressor (ou pelo menos para um pontode montagem imediatamente acima ou abaixo). Este encadeamento de la-ços pode prosseguir para incluir tantos laços quanto o necessário, para aobtenção de uma constante de mola requerida. Claramente, esta é uma con-figuração de mola plana que não pode ser construída por métodos de placaestampada.

Entretanto, a modalidade mais preferida para a mola principal édescrita nas Figuras 4 e 5.

Na modalidade mais preferida, a mola principal toma uma outraforma que não aquela de uma mola plana. Ela retém muitos dos aspectosconceituais da mola da Figura 3 e, portanto, onde os aspectos similares fo-rem evidentes, os mesmos números de referência terão sido usados.

A mola 15 tem um par de extremidades livres, para montagemem uma das partes de compressor, por exemplo, a parte de cilindro. A mola15 tem um outro ponto de montagem, para montagem da outra parte decompressor, por exemplo, a parte de pistão, este sendo um ponto de monta-gem adicional.

A mola 15 inclui um par de seções curvadas 63, 64 de raio decurvatura substancialmente constante, cada uma das quais passando emtorno da respectiva extremidade de montagem. Cada uma dessas seçõescurvadas estende-se por um comprimento de aproximadamente 360°. Cadauma das seções curva-se suavemente em ambas as suas extremidades.Nas extremidades 65, 66, elas curvam-se de modo que os comprimentos 67,68 delas nas extremidades de montagem de cilindro estejam radialmentealinhados. Esta curva mais abrupta 65, 66 é selecionada para manter umadistribuição de tensão substancialmente uniforme ao longo da transição. Amola 15 das figuras 4 e 5 melhora a mola 59 da figura 3, pelo fato das se-ções de curvatura constante 63, 64 da mola 15 poderem ser tornadas dequalquer comprimento. No exemplo descrito, cada uma delas é de aproxi-madamente 360° de comprimento.

Da maneira descrita nas Figuras 4 e 5, os pontos de montagem60, 61 da mola 15 estão no lado superior da mesma. O ponto de montagemcentral 62 está no lado inferior da mesma. Cada uma das seções curvadasconstantes 63, 64 curva-se suavemente em suas extremidades inferiores,para estarem radialmente alinhadas e contínuas uma com a outra, atravésde um diâmetro do círculo geral da mola, no ponto de montagem 62. O ali-nhamento deste diâmetro é substancialmente perpendicular ao alinhamentodas extremidades 67, 68 nos pontos de montagem de parte de cilindro 60, 61.

As curvas de raio constante 63, 64 são colocadas em torção pe-lo deslocamento do ponto de montagem de pistão 62 em relação aos pontosde montagem 60, 61. Sendo constante o raio de curvatura, a tensão de tor-ção ao longo dé cada uma das seções 63, 64 também são substancialmenteconstantes. A direção radial, ou substancialmente radial, nas seções demontagem de cilindro 67, 68 e no ponto de montagem de pistão 62, reduzquaisquer tensões de torção nas extremidades de montagem de cilindro e noponto de montagem de pistão, e melhora a montagem da mola 15 em ambasas partes de cilindro e na parte de pistão.

Claims

1. Compressor linear, caracterizado pelo fato de que inclui:uma parte de cilindro, que inclui um cabeçote, um cilindro e umacobertura de cilindro no referido cilindro, e tendo um orifício passante e aber-turas através da referida cobertura de cilindro para o referido orifício,uma parte de pistão,um motor linear, configurado para operar entre a referida partede pistão e a referida parte de cilindro,uma mola principal que se conecta entre a referida parte de ci-lindro e a referida parte de pistão, e que opera na direção de alternância dareferida parte de pistão em relação à referida parte de cilindro,a referida parte de pistão incluindo uma ligação radialmente ma-leável e axialmente rígida, a referida ligação conectando-se entre o referidopistão e a referida mola principal, o referido pistão movendo-se no referidoorifício da referida cobertura de cilindro,um coletor de rolamento de gás, adaptado para receber um su-primento de gases comprimidos pelo referido compressor, epassagens de rolamento de gás, formadas entre o referido cilin-dro e a referida cobertura de cilindro, as quais recebem gases do referidocoletor, as referidas passagens levando para as referidas aberturas, atravésda parede da referida cobertura de cilindro.

2. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que as referidas passagens de rolamento de gás têmum comprimento e uma área em corte tal que a perda de pressão nas pas-sagens seja similar àquela do fluxo de saída entre o pistão e as paredes dacobertura de cilindro.

3. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 1 ou com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a área em corte das referi-das passagens é suficientemente grande para permitir uma fácil fabricação,e o comprimento das referidas passagens é regulado de acordo com a perdade pressão requerida e com a referida área em corte, as referidas passa-gens tomando um percurso tortuoso, como necessário.

4. Compressor linear, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as passagens têm uma confi-guração helicoidal ou em serpentina, de modo que o comprimento das refe-ridas passagens seja menor do que a distância do referido coletor até asreferidas aberturas.