CN101975151B - 带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷压缩机领域，提供了一种带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，包括相隔一定间距依次平行地固设在所述线性压缩机的壳体内部的前端盖、中端盖和后端盖；气缸筒、内部定子、外部定子、活塞、永磁体部件，活动连接部、以及第一柱状谐振弹簧部和第二柱状谐振弹簧部，还包括第一板状谐振弹簧部以及第二板状谐振弹簧部，分别设置在所述活动连接部和后端盖之间以及所述气缸筒和活动连接部之间，并与所述后端盖以及气缸筒固接。本发明提供的线性压缩机通过柱状谐振弹簧和板状谐振弹簧的组合使用，减小了运动部件的侧向偏移和扭转，减少了运动时的摩擦，降低了无效功耗。

Description

带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机

技术领域

本发明涉及制冷压缩机领域，尤其涉及一种能防止运动部件侧向偏移和扭转的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机。

背景技术

线性压缩机是利用直线电机的线性驱动力，驱使气缸中的活塞做往复运动，吸入低压气体并压缩为高压气体的装置。一般情况下，线性压缩机的制造是通过把活塞与永磁体部件联接为整体，取代曲轴作为直线电机的执行机构。在线性压缩机工作过程中，受周期变化的电磁力影响，永磁体部件将带动整个运动部件往复运动，而谐振弹簧则在此过程中提供给整套系统必要的机械力，以抵消运动部件的惯性，保证了整套系统能以较低的功耗运行。同时由于活塞与气缸壁，以及永磁体部件与内外定子之间都存在间隙，因此弹簧组件作为运动部件的支撑，也要承担保证运动部件与定子部分同中心线的任务。由上可知，在线性压缩机结构中，弹簧支撑结构是必须而且非常重要的一部分。

在低温制冷领域，斯特林、脉冲管等低温制冷机中所采用的线性压缩机，由于存在不能使用润滑油的特殊要求，一般采用板状谐振弹簧作为支撑件，这是因为板状谐振弹簧垂直轴线方向上的抗挠强度较大，能够极大的减少运动部件的侧偏和扭转，降低摩擦。而在普冷工程领域，由于可以采用润滑油并且压力比大，一般采用便宜且弹性系数大的柱状弹簧。

如图1所示，为现有技术中的线性压缩机的结构示意图。现有的普冷用线性压缩机通常包括：间隔一定距离平行放置的前中后三个端盖5a～5c，其分别弹性地固定在线性压缩机壳体内，并且三端盖之间以螺栓固定；气缸筒8，其与前端盖5a固接并向中端盖5b方向开口；内部定子1b，其包裹于气缸筒8外侧，并位于前端盖5a与中端盖5b之间；外部定子1a，其固定于前端盖5a与中端盖5b之间，并与内部定子1b之间形成一定空隙，以便于与内部定子1b一起产生感应磁场；永磁体部件3，其安装在内部定子1b与外部定子1a之间的空隙中，用于执行直线往复运动；活塞6，其与永磁体部件3连接为一体，插入到气缸筒8中，当其在气缸筒8中移动时将吸入制冷剂气体将其压缩；活动连接部4，其与永磁体部件3固定连接为一体，并通过多个柱状谐振弹簧部9b分别与中端盖5b与后端盖5c连接；数个柱状谐振弹簧部9b，分别分布于活动连接部4两侧，使活动连接部4分别与中端盖5b和后端盖5c连接，并且用于引导永磁体部件3在内部定子1b与外部定子1a之间的空隙中连续往复运动。

由于柱状弹簧在垂直轴线的方向上不能承力，经过较长时间的振动后，运动部件会产生弯曲或旋转，大大影响了运动部件与定子部分的同轴度，增加了压缩机工作时的功耗，降低了使用寿命。

发明内容

(一)、要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何避免线性压缩机的柱状谐振弹簧产生弯曲或旋转，消除运动部件与定子部分的互相偏离，降低压缩机的功耗，延长压缩机的使用寿命。

(二)、技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，包括：

相隔一定间距依次平行地固设在所述线性压缩机的壳体内部的前端盖、中端盖和后端盖；设置于所述前端盖上、并向所述中端盖方向开口的气缸筒；包裹于所述气缸筒外侧的内部定子；设置在所述前端盖与中端盖之间、且与所述内部定子之间具有空隙的外部定子；设置在所述气缸筒内的活塞；固设在所述活塞上、并位于所述内部定子和外部定子之间空隙的永磁体部件；与所述永磁体部件连接的活动连接部，以及设置在所述中端盖和活动连接部之间的第一柱状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间的第二柱状谐振弹簧部，还包括：

第一板状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间，与后端盖平行，其两端分别通过板状谐振弹簧固定部固定于后端盖上，所述第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于所述后端盖的长度，且其弹性部分具有足够的左右移动的空间，所述活塞的一端依次穿过所述永磁体部件和活动连接部的中心并延伸至所述第一板状谐振弹簧部的中心。

还包括：第二板状谐振弹簧部，设置在所述气缸筒的出口处，所述第二板状谐振弹簧部的外圆直径小于永磁体部件的内径，所述活塞的一端穿过所述第二板状谐振弹簧部的中心向所述永磁体部件的中心延伸，所述活塞的末端与所述第一板状谐振弹簧部的中心相连接。

其中，所述前端盖、中端盖和后端盖、所述活塞、所述永磁体部件、所述活动连接部、以及两组所述第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部的中心位于同一水平线上。

所述第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部分别以所述前端盖和后端盖的中心连线为轴对称设置。

所述第一板状谐振弹簧部通过设置在所述后端盖上的第一板状谐振弹簧固定部与后端盖连接，所述第二板状谐振弹簧部通过设置在所述气缸筒外壁的第二板状谐振弹簧固定部与所述气缸筒连接。

所述第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部由单片板状弹簧或多片板状弹簧同轴紧贴或间隔排列形成，并且多片板状弹簧具有相同弹性系数和几何尺寸。

本发明还提供了另一种带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，包括：

相隔一定间距依次平行地固设在所述线性压缩机的壳体内部的前端盖、中端盖和后端盖；设置于所述前端盖上，向所述中端盖方向开口的气缸筒；包裹于所述气缸筒外侧的内部定子；设置在所述前端盖与中端盖之间，与所述内部定子之间具有空隙的外部定子；设置在所述气缸筒内的活塞，固设在所述活塞上，并位于所述内部定子和外部定子之间空隙的永磁体部件，与所述永磁体部件连接的活动连接部，以及设置在所述中端盖和活动连接部之间的第一柱状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间的第二柱状谐振弹簧部，还包括：

第一板状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间，与后端盖平行，其两端分别通过板状谐振弹簧固定部固定于后端盖上，所述第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于所述后端盖的长度，且其弹性部分具有足够的左右移动的空间，所述活动连接部向后端盖延伸出延伸部，所述延伸部与第一板状谐振弹簧部连接，所述活塞的气体通路依次通过永磁体部件的中心孔和所述活动连接部的延伸部。

其中，所述第一板状谐振弹簧部以所述中端盖和后端盖的中心连线为轴对称设置。

(三)、有益效果

上述技术方案具有如下有益效果：本发明提供的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机通过柱状谐振弹簧部和板状谐振弹簧部的组合使用，减小了运动部件的侧向偏移和扭转，从而减少了运动时的摩擦，降低了压缩机的无效功耗，提高了线性压缩机的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中的线性压缩机的结构剖视图；

图2为本发明一实施例的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机的结构剖视图；

图3为本发明另一实施例的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机的结构剖视图。

图中：1a、外部定子；1b、内部定子；2、线圈；3、永磁体部件；4、活动连接部；5a、前端盖；5b、中端盖；5c、后端盖；6、活塞；7、吸气阀片；7’、吸排气阀；8、气缸筒；9a、柱状谐振弹簧部固定部；9b、柱状谐振弹簧部；10a、板状谐振弹簧固定部；10b、板状谐振弹簧部。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

如图2所示，为本发明一实施例的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机的结构剖视图，本发明提供的线性压缩机包括：前端盖5a、中端盖5b、后端盖5c、气缸筒8、外部定子1a、内部定子1b、活塞6、永磁体部件3、活动连接部4、柱状谐振弹簧部9b、柱状谐振弹簧固定部9a、板状谐振弹簧固定部10a以及板状谐振弹簧部10b。

其中，前端盖5a、中端盖5b以及后端盖5c相隔一定距离依次平行地固设在线性压缩机的壳体内部，三个端盖之间以螺栓固定，使其相对位置固定；中端盖5b和后端盖5c构成弹簧支撑结构，前端盖5a、中端盖5b以及后端盖5c共同构成本发明的基本框架。气缸筒8设置于前端盖5a上，并且向中端盖5b方向设置开口；内部定子1b包裹于气缸筒8外侧，位于前端盖5a与中端盖5b之间；外部定子1a固定设置在前端盖5a与中端盖5b之间，与内部定子1b之间具有一定空隙以便与内部定子1b一起产生感应磁场，外部定子1a中设置有线圈2。活塞6位于气缸筒8内部，当活塞6在气缸筒8中移动时吸入制冷剂气体并将其压缩；用于执行直线往复运动的永磁体部件3固设在活塞6上，并位于内部定子1b和外部定子1a之间的空隙中。活动连接部4与永磁体部件3固定连接。本实施例的活塞6为实心活塞或者空心活塞。

前端盖5a、中端盖5b以及后端盖5c、活塞6、永磁体部件3、活动连接部4以及板状谐振弹簧部10b的中心位于同一水平线上。

本实施例的多个柱状谐振弹簧部9b包括至少两组，分别为第一柱状谐振弹簧部和第二柱状谐振弹簧部，分别位于活动连接部4的两端的两侧，通过设置在活动连接部4两端两侧的固定键，以及设置在中端盖5b外侧的固定键和后端盖5c内侧的固定键，将活动连接部4分别与中端盖5b和后端盖5c连接，柱状谐振弹簧部9b以各个端盖的中心线为轴对称设置；两组柱状谐振弹簧具有相同弹性系数和几何尺寸。本实施例的柱状谐振弹簧部9b的两端通过柱状谐振弹簧固定部9a分别与中端盖5b、活动连接部4、以及后端盖5c固定连接。柱状谐振弹簧固定部9a在活动连接部4的内外两侧上，沿同一圆周均匀分布，该分布圆的直径大于永磁体部件3的内径而小于活动连接部4的内径。柱状谐振弹簧部9b在线性压缩机未工作时处于一定的压缩状态，位置由两侧的柱状谐振弹簧固定部9a固定，且其线性工作区具有足够的压缩和拉伸空间。柱状谐振弹簧部9b及各个端盖的内侧外侧中，内侧是指靠近定子部件的一侧，外侧是指远离定子部件的一侧。

同时本实施例的板状谐振弹簧部10b包括至少两组，分别为第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部，其中第一板状谐振弹簧部设置在活动连接部4和后端盖5c之间，与后端盖5c平行，其两端分别通过板状谐振弹簧固定部10a固定于后端盖5c上；第二板状谐振弹簧部设置在气缸筒8的开口处，板状谐振弹簧部10b以各个端盖的中心线为轴对称设置。活塞6的一端依次穿过第二组板状谐振弹簧部10b、永磁体部件3、活动连接部4以及第一组板状谐振弹簧部10b的中心孔，活塞6的末端与第一板状谐振弹簧部的中心相连接，使得活塞6、永磁体部件3与活动连接部4保持同轴。活塞6进入气缸筒8的部分，与气缸筒8内壁之间形成间隙，可同时保证气密性和润滑性。在活塞8伸出气缸筒8之外的部分，其外圆直径小于气缸筒8的内圆直径。其中第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于后端盖5c的长度，且其弹性部分具有足够的左右移动的空间；本实施例的后端盖5c可以为圆形可以为方形，当为圆形时第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于后端盖5c的直径，当为方形时，第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于后端盖5c在第一板状谐振弹簧部所在的圆的方向上的径向长度；第二板状谐振弹簧部的外圆直径小于永磁体部件的内径；板状谐振弹簧部10b根据实际需要由单层板状弹簧或多层板状弹簧同轴紧贴或间隔排列形成。其中，多层板状弹簧具有相同弹性系数和几何尺寸。

工作时，本实施例的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机吸气和排气均由气缸筒8一端设置的的吸排气阀7完成，板状谐振弹簧和柱状谐振弹簧共同构成的谐振弹簧组件给整个线性压缩机提供必要的弹性强度，同时支撑运动部件，减少发生侧向偏移或旋转的可能性。

如图3所示，为本发明另一实施例的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机的结构示意图，本实施例与上一实施例的区别在于：活塞6的一端插入到气缸筒8中，使运动部件与定子部件保持同轴；活塞6的另一端从气缸筒8中伸出，固接在永磁体部件3的内侧，活塞6的气体通路经过永磁体部件3和活动连接部4，活动连接部4沿与活塞6的外壁一致的方向向后端盖5c的方向延伸出一段延伸部，使得板状谐振弹簧部10b连接在活动连接部4的延伸部与设置在后端盖5c上的板状谐振弹簧固定部10a之间；同时使得活塞6的气体通路延伸至延伸部。活塞6与活塞6顶端安装的吸排气阀7′形成一条完整的吸气通路，且活塞6进入气缸筒8的部分与气缸筒8的内壁形成间隙，可以同时保证气密性和润滑性。

本实施例的板状谐振弹簧部10b固接于中端盖5b和后端盖5c之间，板状谐振弹簧部10b的外圆直径略小于柱状谐振弹簧9b的分布圆直径，且位置由板状谐振弹簧固定部10a和活动连接部4的延伸部固定，其弹性部分有足够的左右移动的空间。

本实施例的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机工作时，吸气由活塞以及活塞顶部的吸气阀片构成的吸气通路完成，排气由气缸筒另一端的排气阀完成，板状谐振弹簧和柱状谐振弹簧共同构成的谐振弹簧组件给整个线性压缩机提供必要的弹性强度，同时支撑运动部件，减少发生侧向偏移或旋转的可能性。

如上所述，本发明提供的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机通过柱状谐振弹簧部和板状谐振弹簧部的组合使用，减小了运动部件的侧向偏移和扭转，从而减少了运动时的摩擦，降低了线性压缩机的无效功耗，提高了线性压缩机的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，包括相隔一定间距依次平行地固设在所述线性压缩机的壳体内部的前端盖、中端盖和后端盖；设置于所述前端盖上、并向所述中端盖方向开口的气缸筒；包裹于所述气缸筒外侧的内部定子；设置在所述前端盖与中端盖之间、且与所述内部定子之间具有空隙的外部定子；设置在所述气缸筒内的活塞；固设在所述活塞上、并位于所述内部定子和外部定子之间空隙的永磁体部件；与所述永磁体部件连接的活动连接部，以及设置在所述中端盖和活动连接部之间的第一柱状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间的第二柱状谐振弹簧部，其特征在于，还包括：

第一板状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间，与后端盖平行，其两端分别通过板状谐振弹簧固定部固定于后端盖上，所述第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于所述后端盖的长度，且其弹性部分具有足够的左右移动的空间，所述活塞的一端依次穿过所述永磁体部件和活动连接部的中心并延伸至所述第一板状谐振弹簧部的中心。

2.根据权利要求1所述的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，其特征在于，还包括：第二板状谐振弹簧部，设置在所述气缸筒的出口处，所述第二板状谐振弹簧部的外圆直径小于永磁体部件的内径，所述活塞的一端穿过所述第二板状谐振弹簧部的中心向所述永磁体部件的中心延伸，所述活塞的末端与所述第一板状谐振弹簧部的中心相连接。

3.根据权利要求2所述的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，其特征在于，所述前端盖、中端盖和后端盖、所述活塞、所述永磁体部件、所述活动连接部、以及所述第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部的中心位于同一水平线上。

4.根据权利要求2所述的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，其特征在于，所述第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部分别以所述前端盖和后端盖的中心连线为轴对称设置。

5.根据权利要求2所述的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，其特征在于，所述第一板状谐振弹簧部通过设置在所述后端盖上的第一板状谐振弹簧固定部与后端盖连接，所述第二板状谐振弹簧部通过设置在所述气缸筒外壁的第二板状谐振弹簧固定部与所述气缸筒连接。

6.根据权利要求2所述的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，其特征在于，所述第一板状谐振弹簧部和第二板状谐振弹簧部由单片板状弹簧或多片板状弹簧同轴紧贴或间隔排列形成，并且多片板状弹簧具有相同弹性系数和几何尺寸。

7.带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，包括相隔一定间距依次平行地固设在所述线性压缩机的壳体内部的前端盖、中端盖和后端盖；设置于所述前端盖上，向所述中端盖方向开口的气缸筒；包裹于所述气缸筒外侧的内部定子；设置在所述前端盖与中端盖之间，与所述内部定子之间具有空隙的外部定子；设置在所述气缸筒内的活塞，固设在所述活塞上，并位于所述内部定子和外部定子之间空隙的永磁体部件，与所述永磁体部件连接的活动连接部，以及设置在所述中端盖和活动连接部之间的第一柱状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间的第二柱状谐振弹簧部，其特征在于，还包括：

第一板状谐振弹簧部，设置在所述活动连接部和后端盖之间，与后端盖平行，其两端分别通过板状谐振弹簧固定部固定于后端盖上，所述第一板状谐振弹簧部的外圆直径小于所述后端盖的长度，且其弹性部分具有足够的左右移动的空间，所述活动连接部向后端盖延伸出延伸部，所述延伸部与第一板状谐振弹簧部连接，所述活塞的气体通路依次通过永磁体部件的中心孔和所述活动连接部的延伸部。

8.如权利要求7所述的带有组合弹簧支撑结构的线性压缩机，其特征在于，所述第一板状谐振弹簧部以所述中端盖和后端盖的中心连线为轴对称设置。

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