CN101384822A - 用于直线压缩机中的油泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线压缩机的供油设备。在包括有主体框架(53)、安装在主体框架(53)上的气缸(52)以及安装在气缸(52)内以进行直线往复移动的活塞(54)的直线压缩机中，供油设备在气缸(52)和活塞(54)之间循环油。直线压缩机的供油设备包括：供油通道(62)，其用于向气缸(52)和活塞(54)之间的间隙供油；泵油装置，其由油缸(72)、质量构件和油泵弹性构件组成，油缸固定到主体框架(53)以与供油通道(62)连通，质量构件(74)安装在油缸(72)内并且通过主体框架(53)的振动直线地往复移动以泵油，油泵弹性构件安装在油缸(72)内以在质量构件(74)的两侧处弹性地支撑质量构件(74)。质量构件(74)的质量和油泵弹性构件的弹性模量设成使得由质量构件(74)的质量和油泵弹性构件的弹性模量决定的固有频率能够小于主体框架(53)的工作频率。

Description

用于直线压缩机中的油泵
技术领域
本发明涉及一种直线压缩机的供油设备，在包括气缸、活塞和直线电机的结构弹性地安装在壳体内并且活塞在气缸内直线地往复移动的状态下，所述供油设备能够将存储在外壳下部处的油泵送到缸体和活塞之间的间隙中，更具体地说，涉及一种直线压缩机的供油设备，其能够通过将取决于质量构件和用于在油缸内弹性地支撑质量构件的两端的油泵弹簧的固有频率设成小于直线压缩机的工作频率来减小磨损。
背景技术
通常，压缩机是一种通过接收来自例如电机或涡轮等动力发生设备的动力来压缩空气、制冷剂或其它各种工作气体并升高其压力的机械设备。压缩机广泛应用于例如冰箱和空调的家用电器或者整个工业领域中。
压缩机大致分为：往复式压缩机，其中在活塞和气缸之间形成有用于吸入或排出工作气体的压缩空间，并且活塞在气缸内直线地往复移动以压缩制冷剂；旋转式压缩机，其中在偏心旋转的滚子和气缸之间形成有用于吸入或排出工作气体的压缩空间，并且滚子沿气缸内壁偏心地旋转以压缩制冷剂；以及涡旋式压缩机，其中在动涡盘和定涡盘之间形成有用于吸入或排出工作气体的压缩空间，并且动涡盘沿着定涡盘旋转以压缩制冷剂。
近来，在往复式压缩机中大量地发展一种直线压缩机，其能够提高压缩效率并简化整体结构，并且通过将活塞直接连接到直线往复式驱动电机而没有运动转换导致的机械损失。
在直线压缩机中，活塞通过位于密封壳体内的直线电机而在气缸内直线地往复运动，用于吸入、压缩和排出制冷剂。设置有用于将存储在壳体下部处的油泵送到位于气缸和活塞之间的间隙中的供油设备以进行冷却和防止当活塞在气缸内直线往复运动时产生的摩擦的润滑。
图1是示出传统的直线压缩机的供油设备的截面图。
参照图1，传统的直线压缩机的供油设备安装在结构1的下部，结构1置于密封壳体(未图示)内，并且包括气缸2、活塞4和直线电机(未图示)。供油通道12和回油通道14形成于一侧主体框架3中以与形成在气缸2和活塞4之间的油循环通道10连通。质量构件24由位于油缸22内的油泵弹簧26a和26b弹性地支撑并直线往复运动以产生一个压差，所述油缸22形成在供油通道12的下部以与供油通道12连通。浸在存储于壳体下部的油中的供油管21安装在油缸22的一侧以与油缸22连通。用于控制供油的供油阀组件28安装在供油通道12和油缸22之间。
主体框架3固定气缸2和直线电机。活塞4在气缸2内于上死点(TDC)和下死点(BDC)之间直线地往复运动，用于反复地执行用于将制冷剂吸到形成于活塞4和气缸2之间的压缩空间P中的吸入行程和用于压缩和排出制冷剂的压缩行程。用于吸入制冷剂的吸入阀6安装在活塞4的端部处，而用于排出被压缩的制冷剂的排出阀8a由位于固定到气缸2端部的排出盖8b内的排出阀弹簧8c弹性地支撑以及打开和闭合。
供油通道12和回油通道14形成在主体框架3和气缸2中，用于给/从形成于气缸2和活塞4之间的油循环通道10供油和回油。油循环通道10由气缸2内周的环形气缸槽2h和活塞外周的环形气缸槽4h彼此叠置而形成，用于使油循环。
油缸22与位于结构1下部的供油通道12的端部连通，从而与结构1一起振动。质量构件24由于油缸22振动产生的惯性力在油缸22内直线地往复移动。油泵弹簧26a和26b沿轴向弹性地支撑质量构件24的两端，并且在油缸22内产生压差。供油管21安装在油缸22的下部处以与油缸22连通。供油管21的端部浸在存储于壳体处的油中。具体地说，油缸22的一端固定地插入到固定槽3h中，固定槽3h阶梯状地形成在主体框架3的底端处、与供油通道12连通。固定盖27强迫地插入到油缸22的另一端中。质量构件24的两端分别由位于供油通道12的阶梯状固定槽3h和固定盖27之间的油泵弹簧26a和26b弹性地支撑。在此，固定盖27的一端强迫地插入油缸22的另一端，并且固定盖的另一端保持在油缸22的所述另一端上。即，固定盖27呈双阶梯形式以通过油泵弹簧26a弹性地支撑。固定盖27的中部处形成有通孔27h。因此，尽管质量构件24在油缸22中直线地往复移动，但是由于壳体内的压力没有压差，所以油缸22的一侧内空间维持相同的压力。
供油阀组件28包括：板形阀片28a，其安装在主体框架3的与油缸22和供油通道12连通的一侧处；用于吸油的吸油阀(未图示)和用于排油的排油阀(未图示)，所述吸油阀和排油阀安装在阀片28a上以被打开和闭合；以及片罩28b，其安装在阀片28a外侧以与阀片28a叠置，用于形成用于临时存储油的吸入存储空间A和排出存储空间B。例如垫圈的各种部件另外安装在阀片28a和片罩28b之间，用以防止漏油。在传统的供油设备中，当油缸22与结构1一起振动时，质量构件24由于惯性力在油缸22内直线地往复移动以在油缸22的一侧内部空间中产生压差。因此，存储在壳体下部处的油被吸到供油管21中，经过供油阀组件28a和28b，供应通过供油通道12，沿油循环通道10循环以进行冷却和润滑，并通过回油通道14返回到壳体的下部。
传统的直线压缩机的供油设备通过活塞4的直线往复运动由主体框架3的工作频率产生的振动供油。当取决于油泵弹簧26a和26b以及质量构件24的固有频率处于特定频带上时，质量构件24会移动过度从而摩损油簧26a和26b的支撑部。
发明内容
技术问题
本发明的目的是通过设定供油设备的固有频率从而不引起磨损，以减小直线压缩机的供油设备的振动和噪声，并且提高其质量。
本发明的另一目的是提高直线压缩机的供油设备的耐用性以及根据顺畅的工作有效地供油。
技术方案
本发明提供一种直线压缩机的供油设备，所述直线压缩机包括制冷剂压缩单元，所述制冷剂压缩单元具有在气缸内直线地往复移动的活塞，所述供油设备包括：供油通道，其用于向所述气缸和所述活塞之间的间隙供油；油缸，其与所述供油通道连通；以及质量构件，其安装在所述油缸内并通过所述制冷剂压缩单元的移动而直线地往复移动以泵送油，所述质量构件的固有频率小于所述制冷剂压缩单元的工作频率。通过这种配置，供油设备的固有频率与制冷剂压缩单元的工作频率一致，因此防止了质量构件的共振。
在本发明的另一方面中，所述质量构件的固有频率设成小于所述制冷剂压缩单元的工作频率以防止所述质量构件以过大的振幅运动。这种配置防止了由于质量构件的振幅过大而引起的供油设备的磨损。
本发明的另一方面中，所述质量构件的固有频率设成比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
本发明的另一方面中，供油设备进一步包括用于在所述油缸内支撑所述质量构件的油泵弹簧，且考虑所述油泵弹簧来设定所述固有频率。在质量构件的运动中，填充在油缸中的油提供了弹性，并且从而如同弹性构件地工作。当考虑油的弹性模量来计算质量构件的固有频率时，能够更精确地控制质量构件。
在本发明的另一方面中，供油设备进一步包括用于在所述油缸内支撑所述质量构件的两侧的油泵弹簧，并且质量构件的考虑所述油泵弹簧的固有频率设成比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
在本发明的另一方面中，所述质量构件的质量设成使得所述固有频率能够比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
在本发明的另一方面中，供油设备进一步包括用于在所述油缸内支撑所述质量构件的两侧的油泵弹簧，并且所述油泵弹簧的弹性模量设成使得所述固有频率能够比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
另外，本发明还提供了一种直线压缩机的供油设备的控制方法，所述直线压缩机包括制冷剂压缩单元，所述制冷剂压缩单元具有在气缸内直线地往复移动的活塞，所述供油设备包括供油通道、油缸和质量构件，所述方法包括如下步骤：设定所述制冷剂压缩单元的工作频率；以及将所述供油设备的固有频率设成小于所述制冷剂压缩单元的工作频率，从而抑制所述质量构件振幅的过大增加。
在本发明的另一方面中，在所述设定固有频率的步骤中，将所述供油设备的固有频率设成比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
在本发明的另一方面中，在所述设定固有频率的步骤中，考虑所述油缸内的油的弹性模量以及所述质量构件的质量地设定所述固有频率。
有益效果
根据本发明，设定直线压缩机的供油设备的固有频率以防止磨损。因此，能够减小直线压缩机的供油设备的振动和噪声并且能够提高其质量。
另外，能够提高直线压缩机的供油设备的耐用性，并且能够因为顺畅的工作有效地供油。
附图说明
参照附图，本发明将变得更易于理解，附图仅以示例的方式给出，因而对本发明并不具有限制性，图中：
图1是示出传统的直线压缩机的供油设备的截面图；
图2是示出根据本发明的直线压缩机的供油设备的截面图；
图3是示出根据本发明的直线压缩机的供油设备的示意图；以及
图4是示出根据本发明的直线压缩机的工作频率和供油设备的固有频率的曲线图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明。本发明的范围不局限于下面说明书或附图的任意细节。另外，本发明所属领域内的普通技术人员能够容易地具体化本发明的范围。本发明的恰当的范围仅由下文列出的权利要求书限定。
图2是示出根据本发明的直线压缩机的供油设备的截面图；图3是示出根据本发明的直线压缩机的供油设备的示意图；以及图4是示出根据本发明的直线压缩机的工作频率和供油设备的固有频率的曲线图。
如图2和3中所示，在直线压缩机的供油设备中，泵油装置70安装在结构51的下部处，用于将存储在壳体50下部处的油泵送到形成于结构51内的每个通道中，结构51包括气缸52、活塞54和位于壳体50中的直线电机55，所述壳体50是密封空间。主体框架53和电机罩80安装成支撑结构51的两端并且固定每个部件。泵油装置70的一端固定到主体框架53的底端，而其另一端由电机罩80的底端部分地支撑。
活塞54的端部在气缸52内直线地往复移动。吸入孔54h形成于活塞54的一端，用于将制冷剂吸入形成于气缸52和活塞54之间的压缩空间P中。薄的吸入阀56安装在活塞54的端部处以打开和闭合吸入孔54h。排出罩58a由位于固定到气缸52端部的排出盖58b内的排出阀弹簧58c弹性地支撑以及打开和闭合，用于排出在压缩空间P中压缩的制冷剂。环形气缸槽(未图示)和环形活塞槽(未图示)分别形成在气缸52的内周和活塞54的外周上。气缸槽和活塞槽彼此配合，用于形成循环油的油循环通道60。
直线电机55包括：内定子552，其通过沿周向层压多个叠层形成；外定子554，其绕内定子552的外周隔开地设置，包括通过层压多个绕绕组线圈554a隔开地安装的叠层形成的芯块554b；以及永磁体556，其置于内定子552和外定子554之间，并且通过相互作用的电磁力直线地往复移动。永磁体556通过连接构件558直接连接到活塞54的另一端，用于驱动活塞54。
气缸52的端部固定地插入主体框架53的中部。外定子554的一端由主体框架53的朝向气缸52的表面支撑。用于将油供给到油循环通道60的供油通道62和用于返回所供给的油的回油通道64形成在主体框架53中。
电机罩80的中部处形成有孔H，使得活塞54的另一端能够穿过孔H。在外定子554的另一端由电机罩80的朝向气缸52的表面支撑的状态下，电机罩80的外周通过外定子554固定到主体框架53。在此，用于沿轴向弹性地支撑活塞54的多个弹簧(未图示)由电机罩80的与气缸52背对的表面弹性地支撑。
直线压缩机的供油设备包括泵油装置70和供油通道62。泵油装置70包括：油缸72，其一端安置在形成于主体框架53的底端处的阶梯状固定槽53h中以与供油通道62连通，而另一端与电机罩80的底端相邻地设置；质量构件74，其在油缸72内直线地往复移动；以及油泵弹性构件76a和76b，其分别用于在主体框架53的固定槽53h和电机罩80的底端之间弹性地支撑质量构件74的两端。
供油通道62包括供油管71，供油管71的底端浸在位于壳体50下部处的油中以进行供油，而顶端设置成与油缸72连通。用于控制供油的供油阀组件78安装在供油通道62和油缸72之间。供油阀组件78包括：板形阀片78a，其紧密地接触主体框架53的与供油通道62连通的一侧，在该处形成有用于吸油的吸油阀(未图示)和用于排油的排油阀(未图示)以打开和闭合；以及片罩78b，其安装在阀片78a的外侧以与阀片78a叠置，用于形成用于临时存储油的吸入存储空间A和排出存储空间B。
油缸72形成为圆筒形。油缸72的一端固定地插入形成于主体框架53底端的表面上的阶梯状固定槽53h中，而其另一端与电机罩80的表面相邻地设置。油缸72与主体框架53和电机罩80成直角地安装。直径与油缸72的内径相同的质量构件74沿轴向在油缸72内直线地往复移动。质量构件74的一端通过属于压缩弹簧类型的第一油泵弹性构件76a由主体框架53的固定槽53h支撑，而其另一端通过属于压缩弹簧类型的第二油泵弹性构件76b由电机罩80的底端支撑。
现在将描述根据本发明的直线压缩机的供油设备的组装过程。绕气缸52的外周固定地安装内定子552，并且将气缸52的一端和外定子554的一端安装在待支撑的主体框架53上。在活塞54的一端插入气缸52中的状态下，将活塞54的另一端连接到置于内定子552和外定子554之间的永磁体556。在油缸72的一端插入主体框架53的固定槽53h的状态下，将第一油泵弹簧76a、质量构件74和第二油泵弹簧76b顺序地插入油缸72的另一端，并且将固定盖77插入油缸72。
泵油装置70通过主体框架53中产生的振动泵油。如图3中所示，当用位移X(t)表示主体框架53关于壳体50的运动状态并且用位移Y(t)表示质量构件74关于壳体50的运动状态时，用位移Z(t)表示质量构件74关于泵油装置70的运动状态。质量构件74的位移和运动方程表示如下。
质量构件74的位移：Z(t)＝X(t)-Y(t)
质量构件74的运动方程：mZ+kZ＝mXω2sin(t)
质量构件74的位移：Z(t)＝{mX2/(k-m2)}sin(t)＝Zpsin(t)
质量构件74的固有频率取决于质量构件74的质量和油泵弹性构件76a及76b的弹性模量。因此，必需改变质量构件74的质量和油泵弹性构件76a及76b的弹性模量来设定固有频率。
图4是共振曲线图，其中将主体框架53的工作频率作为一个坐标轴，并将质量构件74的振幅作为另一个坐标轴。取决于质量构件74的质量和油泵弹性构件76a及76b的弹性模量的固有频率被设成32或37赫兹，接近40赫兹。根据直线压缩机的工作频率和质量构件74的固有频率之间的比较结果，如果固有频率比工作频率小至少20赫兹，则防止了质量构件74的振幅的过度增加。在此实施方式中，因为工作频率是60赫兹，所以固有频率优选为小于至少40赫兹。

Claims (10)

1.一种直线压缩机的供油设备，所述直线压缩机包括制冷剂压缩单元，所述制冷剂压缩单元具有在气缸内直线地往复移动的活塞，所述供油设备包括:
供油通道，其用于向所述气缸和所述活塞之间的间隙供油；
油缸，其与所述供油通道连通；以及
质量构件，其安装在所述油缸内并通过所述制冷剂压缩单元的移动而直线地往复移动以泵送油，所述质量构件的固有频率小于所述制冷剂压缩单元的工作频率。
2.如权利要求1所述的供油设备，
其中所述质量构件的固有频率设成小于所述制冷剂压缩单元的工作频率以防止所述质量构件以过大的振幅运动。
3.如权利要求1所述的供油设备，
其中所述质量构件的固有频率设成比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
4.如权利要求1所述的供油设备，
进一步包括用于在所述油缸内支撑所述质量构件的油泵弹簧，
其中考虑所述油泵弹簧来设定所述固有频率。
5.如权利要求1所述的供油设备，
进一步包括用于在所述油缸内支撑所述质量构件的两侧的油泵弹簧，
其中所述质量构件的考虑了所述油泵弹簧的固有频率设成比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
6.如权利要求1所述的供油设备，
其中所述质量构件的质量设成使得所述固有频率能够比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
7.如权利要求1所述的供油设备，
进一步包括用于在所述油缸内支撑所述质量构件的两侧的油泵弹簧，
其中所述油泵弹簧的弹性模量设成使得所述固有频率能够比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
8.一种直线压缩机的供油设备的控制方法，所述直线压缩机包括制冷剂压缩单元，所述制冷剂压缩单元具有在气缸内直线地往复移动的活塞，所述供油设备包括供油通道、油缸和质量构件，所述方法包括如下步骤:
设定所述制冷剂压缩单元的工作频率；以及
将所述供油设备的固有频率设成小于所述制冷剂压缩单元的工作频率，从而抑制所述质量构件振幅的过大增加。
9.如权利要求8所述的控制方法，
其中，在所述设定固有频率的步骤中，将所述供油设备的固有频率设成比所述制冷剂压缩单元的工作频率小至少20赫兹。
10.如权利要求8所述的控制方法，
其中，在所述设定固有频率的步骤中，考虑所述油缸内的油的弹性模量以及所述质量构件的质量来设定所述固有频率。
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