CN101512154A - 具有气体支承式活塞的压缩机 - Google Patents

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T·库什尼尔
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Abstract

一种压缩机，包括用于被压缩气体的入口接头(12)和出口接头(13)，以及用于压缩空气的活塞(2)可在其内部移动的工作腔(1)，与出口接头(13)相通并设置在工作腔(1)的壁(10)内且被活塞(2)覆盖的开口(11)。粒子过滤器(7)安装在所述入口接头(12)与所述出口接头(13)之间的气流通路上。

Description

具有气体支承式活塞的压缩机
技术领域
本发明涉及一种具有气体支承式活塞的压缩机，特别是在家用冰箱内用作制冷剂压缩机。
背景技术
家用电器通常使用带有旋转驱动提升活塞及润滑油的压缩机。由于旋转驱动，活塞在工作腔内上升的运动过程中，位于这样一种压缩机内的活塞同样会受到横向于提升方向的力，该横向力推动活塞顶住工作腔的壁。为了防止压缩机受到磨损，在活塞与腔壁之间必须存在一连续油膜。油的黏度必须足够的高，以防止在横向力的作用下壁与活塞之间的油漏出。横向力越大，油的黏度必须越高，并且由润滑油黏度带来的摩擦损失越大。
为了改进压缩机的效率，近来通过不断的努力，开发出一种带有线性电机驱动器的压缩机。这种线性电机施加在活塞上的横向力较小，因此可以使用黏度较小的润滑油，通过气体支撑活塞，并且气体本身被压缩。通过这种气体支承式压缩机，工作腔壁上的开口被活塞覆盖，并且与压缩机的出口接头连通，因此一小部分压缩物质可以从出口接头流出，通过开口并返回到工作腔内，并且在这个过程中在活塞与壁之间产生的气垫在理想情况下可以使活塞在运动时根本不与壁接触，并且由此也不会有任何磨损。
然而，实践证明这些理想条件是难以实现的。在实际中，已经发现由于活塞与壁之间的磨损，线性压缩机经常在一个相对短的使用寿命后就会损坏。
发明内容
因此本发明的目的是制造一种气体支承式压缩机，所述压缩机可以有效地防止这种磨损。
实现所述目的通过这样一种压缩机实现，所述压缩机具有用于要被压缩空气的入口接头和出口接头，以及用于压缩气体的活塞可在其内移动的工作腔，与出口接头相通且被活塞覆盖并位于工作腔壁上的开口，所述压缩机的特征在于，在压缩机的入口接头与出口接头之间的气流通路中安装有粒子过滤器。
对许多已损坏的压缩机的详细检查表明：在其内发现的污染物不仅归因于活塞与工作腔的磨损，而且在一些情况下由制冷剂回路的其他一些区域引入，并且假设即使这些压缩机污染异物的粒径和数量本身不足以影响压缩机内活塞的运动，最初只会阻塞几个外壁开口，但是如果它们随着制冷剂流循环，将无法形成保护活塞的气垫。在这些漏洞区域无法有效阻止活塞与壁之间接触，所以由于接触造成的磨损迅速损坏压缩机。
本发明的粒子过滤器通过阻止这些异物进入壁上开口来弥补这一缺点。
这种粒子过滤器可安装在压缩机内不同的位置处。根据第一种结构，所述粒子过滤器安装在入口接头和工作腔之间。这种类型的粒子过滤器具有阻止异物从开头进入工作腔的优点。在粗糙的异物出现在工作腔内造成损坏的情况下，尤其需要这种类型的粒子过滤器。
然而，这样安装粒子过滤器的一个缺点是对流经压缩机的整个气流进行过滤，这就需要很大的驱动力并且因此影响了压缩机的效率。此外，这种类型的粒子过滤器处的压降绝对不能大于入口接头处自身的压力，以便获得高传导大通过率并且因而可能需要一个大的过滤截面。特别是当在制冷机内使用所述压缩机时，很重要的一点是，粒子过滤器不能产生过高的动态压力，因为这可能会削弱位于过滤器上游的蒸发器内的制冷剂的蒸发作用。
根据第二实施例，所述粒子过滤器安装在一管道内，该管道连接工作腔的出口与所述出口接头，位于出口与引向开口的支管道之间。这样安装过滤器并不会导致压缩机出口接头处的压力的不需要的增加。此外，与上述说明中的入口接头侧过滤器相比，安装在压缩机压力侧的这样一种过滤器可以产生更大的压降，因此，即使如此高的压降影响压缩机的工作效率，一紧凑过滤器也可以获得足够的通过率(throughput)。
根据特别优选的第三实施例，一引向开口的支管从连接工作腔出口与出口接头的压力管处分叉，并且所述过滤器安装在所述支管内。这种粒子过滤器只作用于产生气垫所需通过的一部分气体，即使所述粒子过滤器处的压降与第二实施例中的一样，为过滤而施加的驱动力也很低。
尽管安装在支管内的过滤器不能从一开始就阻止异物从入口处进入所述压缩机内，然而其确实在压缩机运行的过程中只要异物一进入支管过滤器就收集它们。
根据一优选的实施例，所述支管包括分布腔以及连接所述分布腔与所述压力管的孔，被活塞覆盖的壁形成了工作腔与分布腔之间的间隔壁。通过这种支管，所述粒子过滤器可以很小很紧凑地布置在所述孔内，或者可以布置在分布腔内以便覆盖所述间隔壁。
在工作腔带有提升活塞的情况下，所述分布腔最好是围绕圆柱形工作腔延伸的一空心圆柱体。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将在以下实施例中通过参考附图给予说明，其中：
图1示出了根据本发明带有吸入侧粒子过滤器的压缩机的截面简图；
图2示出了与图1类似的带有压力侧粒子过滤器的压缩机的截面图；
图3示出了与图1类似的带有安装在支管内的粒子过滤器的压缩机的截面图，并且
图4示出了带有安装在支管内的粒子过滤器的改进型压缩机的截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明第一实施例的压缩机的截面简图。压缩机是家用冰箱中的制冷机的组成部分，因为其余元件已知所以家用冰箱在此未被示出。活塞2通过驱动单元可以在压缩机的圆柱形工作腔1内往复运动，驱动单元本身同样已知而未示出。该驱动单元例如可以是在DE 10 2004 010849 AG所描述的线性电机，但是通常可以考虑使用任何能够产生驱动力并且其横向分量足够小可以有效避免在工作腔1的壁与活塞2之间产生摩擦接触的驱动单元。
分别连接工作腔1与吸管5及压力管6以及通过它们分别连接入口接头12和出口接头13的吸入阀3和压力阀4设置在工作腔的一个端面上。粒子过滤器7安装在吸管5内。孔8从压力管6通向中空圆柱形分布腔9并且该分布腔环绕在工作腔1的四周，因此在活塞2运动时，被活塞2覆盖的工作腔1的壁10是工作腔1与分布腔9之间的一间隔壁。大量狭窄开口11分布在此壁10上。
在活塞12运行时，当活塞2向右移动时，通过吸管5、粒子过滤器7和吸入阀3从入口接头12吸入致冷剂，进入工作腔1内。当活塞2向左运动时，在压力阀4打开并且压缩气体跑到压力管6之前，在压力管6内的压力下，工作腔1内的物质首先被压缩。一小部分在压力管6中流动的气体通过孔8并且进入分布腔9并且从那通过壁10上的开口11返回工作腔1内，在工作腔1内在活塞2与壁10之间产生气垫。
存在于即使未组装的制冷机其它各个元件内的异物或者由于组装而产生的异物在随着制冷剂流一起进入工作腔1之前被粒子过滤器7捕获。因而防止开口11被异物阻塞。由于活塞2与壁10之间由此形成的气垫，因此在活塞与壁之间不会产生磨损微粒，进而不会有磨损微粒通过孔8和分布腔9进入开口11并且将其阻塞。
图2中示出的实施例与图1中的实施例的不同之处在于，过滤器7安装在压力管6内，位于压力阀4与孔8之间，而不在吸管5内。如图1中的实施例，所有穿过压缩机的制冷剂都穿过粒子过滤器7。由于粒子过滤器7安装在压力管6内，与图1中的实施例中的情况相比，粒子过滤器7可以产生一个较大的压降，因此即使用紧凑型过滤器也可以获得足够的通过率。
图3中的实施例与上述说明的两个实施例的不同之处在于，粒子过滤器7放置在分布腔9内。在此靠置在壁10上，使得由于其入口侧与出口侧的压力差，过滤器紧压住壁10。由于只有一部分压缩机制冷剂流穿过过滤器并且在过滤期间消耗的驱动力与过滤流通量和压降的乘积相匹配，所以在这个实施例中，由于过滤而需要的驱动力的增加只是前两个实施例中需要的驱动力的一部分。
在分布腔9内安装粒子过滤器7的优点是制冷剂可以在很大的截面积上从过滤器7流过，所以，甚至当使用一个多孔过滤器时也有足够的通过率来保证获得气垫。
为了确保开口11处的气体均匀分布，粒子过滤器7最好具有层状结构，带有细孔外层7a和粗孔的、易渗型的内层，内层的功能主要是维持细孔层7a与壁10之间的空间，在所述空间内气体本身可以在开口11中自由分配。
图4示出了目前本发明的一个优选实施例。所述实施例与上述那些说明的实施例不同之处在于，连接分布腔9和压力管6的孔8足够长并且足够宽，以容纳过滤盒14形式的粒子过滤器7。过滤盒从其面对压力管6的一端被引入到孔8中。过滤盒的压力侧凸缘15靠置在孔8入口处形成的台肩16上，因此过滤盒14在制冷剂流上产生的压降作用下压住台肩16。
根据一改进的实施例(图中未示出)，图1实施例中的吸入侧粒子过滤器7也可以与图3或图4所示安装在制冷剂从压力管6到开口11的路径上的粒子过滤器相结合。在这种情况下，吸入侧粒子过滤器可以是具有低流阻的粗孔滤波器，该粗孔过滤器仅用于阻止粗糙污染物进入工作腔1内而微细污染物被压力侧粒子过滤器捕获。

Claims (10)

1.一种压缩机，包括用于要被压缩气体的入口接头(12)和出口接头(13)，以及工作腔(1)，用于压缩气体的活塞(2)在工作腔内移动，与出口接头(13)相通并设置在工作腔(1)的壁(10)内且被活塞(2)覆盖的开口(11)，其特征在于，粒子过滤器(7)布置在所述入口接头(12)与所述出口接头(13)之间的气流通路上。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述粒子过滤器(7)布置在所述入口接头(12)与所述工作腔(1)之间。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述粒子滤波器(7)布置在管道(6)内，所述管道连接所述工作腔(1)的出口(4)与出口接头(13)，位于出口(4)与通向所述开口(11)的支管(8，9)之间。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，通向开口(11)的支管(8，9)从连接所述工作腔(1)的出口(4)与所述出口接头(13)的压力管(6)处分叉，并且，所述粒子过滤器(7)布置在所述支管(8，9)内。
5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述支管(8，9)包括分布腔(9)和连接所述分布腔(9)与所述压力管(6)的孔(8)，由活塞(2)覆盖的所述壁(10)形成所述工作腔(1)与所述分布腔(9)之间的间隔壁。
6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述粒子过滤器(7)布置在所述孔(8)内。
7.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述粒子过滤器(7)布置在所述分布腔(9)内，以便覆盖所述间隔壁(10)。
8.如权利要求5到7中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述分布腔(9)是围绕圆柱形工作腔(1)延伸的空心圆柱体。
9.如前述权利要求中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述活塞(2)由线性电机驱动。
10.一种制冷机，其特征在于，具有如前述权利要求中任一项所述的压缩机来用作制冷剂压缩机。
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