CN103282656A - 双作用制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

该制冷压缩机为双作用制冷压缩机，包括在两个相对设置且相互之间不能相对移动的气缸部(41,42)被自由引导的活塞(7)，所述活塞(7)包括延伸穿过活塞内部的流动通道(8)，每个气缸部(41,42)和活塞(7)沿着流动通道(8)分别包括至少一个止回阀(10,11,12)，该止回阀(10,11,12)设置成其流动方向是单向的。

Description

双作用制冷压缩机

技术领域

本发明涉及双作用制冷压缩机。

背景技术

冷却系统特别是空调系统的制冷剂回收领域，要求压缩机在使用空调系统的地方的现行条件下，能够将制冷剂从冷却系统中抽走并将其传送到相应的运输容器。

为此，该所需压缩机需要在各个环境温度中在瓶中产生大于制冷剂的蒸汽压力的气体压力。在极端情况下，该气体压力可明显大于30巴从而需要进一步假定工作压力达到40巴。

现有的将制冷剂从制冷系统传送到回收容器的回收装置具有压缩机和关闭该压缩机的旁路线。压缩机线和旁路线均具有阀门，其中，首先该加压的制冷剂将流过该旁路线进入回收容器。完成回收容器和制冷系统之间的压力补偿之后，当旁路线关闭时剩余的制冷剂将通过回收装置的压缩机传送到回收容器。

发明内容

本发明的目的是提供一种制冷压缩机，该制冷压缩机简单、便宜并且具有回收制冷剂所需的高压缩性能。

本发明的制冷压缩机如权利要求1所述。因此，该制冷压缩机是双作用制冷压缩机，其具有在两个相对的气缸部被自由引导的活塞。该气缸部相互之间不能相对移动。活塞包括穿过活塞内部的流动通道。每个气缸部和活塞沿流动通道均具有至少一个止回阀，该止回阀的流动方向是单向的。

该气缸部可以是一体式气缸的部件或者是单独的部件。气缸部相互之间不能相对移动并且活塞在气缸部被自由引导起决定性的作用。也就是说，不是用密封的方式连接到其他部件如活塞杆。内部流动通道从活塞一端到相对的活塞端穿透整个活塞。在流动通道区域中，活塞包括至少一个止回阀。每个气缸部也包括至少一个止回阀。优选地，流动通道形成于设置所述止回阀的线性纵轴。止回阀的流动方向是单向的，也就是说，制冷剂在第一流动方向流过活塞时，止回阀打开，制冷剂在跟第一流动方向相反的第二流动方向流过活塞时，止回阀关闭。

这样，制冷系统的制冷剂在高压力如40巴下能够被转送到低压回收容器里且不需要单独的旁路线是可能的。在完成制冷系统和回收容器之间的压力补偿的过程中，在回收容器的方向活塞通过面对制冷系统的气缸部的止回阀在往复运动过程中吸入来自制冷系统的制冷剂。随后在制冷系统方向始于回收容器的活塞的相反的往复运动中，活塞的止回阀打开，之前从制冷系统吸入的制冷剂通过内部流动通道流过活塞到达面对回收容器的活塞端。在再度反转的往复运动中，活塞的止回阀关闭，活塞在回收容器方向将制冷剂压进面向回收容器的气缸部的止回阀。

本发明的制冷压缩机的优点是不需要有单独的旁路线来将制冷系统的制冷剂移到回收容器里直到完成压力补偿。内部流动通道可以用简单的方式例如挖掘来实现。在各个气缸部被自由引导的活塞，不需要使用密封体将外部机件通过气缸连接到活塞。仅仅止回阀区域和活塞与气缸部的接触区域需要密封体。

如果气缸部和具有止回阀和流动通道的活塞关于中心纵向轴线旋转对称，本发明的制冷压缩机可以通过车削、钻孔等特别简单的方式制造。

气缸部之间优选具有一定距离，从而从外部能自由地接触到活塞的区域从而能够接触到活塞并且活塞的驱动单元不需要通过气缸部安装密封体。

有利的是，活塞包括：在其两端之间的受压面，与两个气缸部中的一个形成辅助体积，该辅助体积在由驱动力作用的活塞的往复运动过程中，将产生抵抗该驱动力的恢复力。

特别有利的是如果两个气缸部中的至少一个作为反向活塞在所述活塞中被引导，因此活塞将各个气缸部在外面围起来并且在那里能够自由接触到活塞，例如为了接触到驱动单元。特别地，在所述活塞中两个均可作为反向活塞在所述活塞中被引导，其中两个气缸部彼此之间不能相对活动，仅活塞能够移动。

活塞可以由两个对面工作的螺线管以非接触的方式驱动，例如，扁平电枢驱动或者活塞电枢驱动。如果是扁平电枢驱动，电枢板优选穿过两个气缸部之间的间隙伸入由螺线管产生的磁场。从理论上说，在这方面两个螺线管中的一个可以替换成弹簧驱动。如果是活塞电枢驱动，活塞可作为活塞电枢完全插入该一体式气缸的内部。

可选地，曲轴驱动的偏心导向系统可以通过两个气缸部之间的间隙连接到活塞，或者旋转驱动可以通过凸出件在活塞表面上形成8字形的滑行路径。

附图说明

本发明的实施例将结合附图进行详细描述，附图如下：

图1示出了第一实施例的第一工作状态，

图2示出了第一实施例的第二工作状态，

图3示出了第二实施例的第一工作状态，

图4示出了第二实施例的第二工作状态，

图5示出了第三实施例的第一工作状态，

图6示出了第三实施例的第二工作状态，

图7示出了第四实施例的第一工作状态，

图8示出了第四实施例的第二工作状态，

图9示出了第五实施例，

图10示出了第六实施例，

图11示出了第七实施例，

图12示出了第八实施例，

图13示出了第九实施例。

具体实施方式

第一实施例的制冷压缩机如图1和2所示，压缩机系统包括步进气缸1，具有中心流动通道8的活塞7在步进气缸1中被轴向引导。该气缸通过插入有吸入阀门10的吸入阀板2和插入有排出阀门12的排出阀板3终止。流动通道8由位于出口那侧的另一阀门11终止。

在该装置中，步进气缸1较大直径的左边部分形成第一气缸部41，步进气缸1较小直径的右边部分形成第二气缸部42。这样，两个气缸部41,42一体连接并形成气缸1。

该双作用单列自由活塞压缩机的基本功能描述如下：

通过还没有在这里描述的驱动部件，该活塞将进行线性摆动。这可以为共振振荡或强迫振荡。

在功能方面压缩机具有三个影响体统工作并且决定力的发展的特征体积：

-低压工作体积4

-高压工作体积6

-协助控制活塞的辅助体积5

（最好在左边阀门10之前或者在右边阀门12之后使用旁路）

当活塞7移动到左边时，低压工作体积4中的介质将被移走。因为由于压力上升，阀门10关闭，介质通过流动通道8和流动阀门11被压入扩大的高压工作体积6。因此完成介质的预压缩，该预压缩大致由低压工作体积4的气缸横截面和高压工作体积6的横截面之间的比例确定。

活塞一旦达到其左边的转折点，运动反转。介质将从高压工作体积6被移走并且通过排出阀门12进行排出。同时，低压工作体积4变大。低压工作体积4的压力下降并且高压工作体积6的压力上升引起流动阀门11关闭。同时介质从吸入阀门10被吸入。

活塞一旦达到其右边的转折点，运动再次反转，过程重复。

在制冷剂回收的运行模式，上述结构具有出口和入口能产生正压力补偿的优点。这样，本领域通常所需的旁路可以忽略。通过该双作用单列自由活塞压缩机的结构，介质直接通过吸入阀门10，流动阀门11和排出阀门12流动。介质可为液相以及气相。

压力补偿之后，制冷剂的蒸汽压力在这种情况下可假设为40巴，制冷剂的蒸汽压力可存在于低压工作体积4以及高压工作体积6。现在辅助体积5的压力对系统的力/路径具有相当大的影响。

变形1：体积与环境连通。压力因此恒定为常压1巴。

变形2：体积为气封并且通过使用恒定预压力p₀作为气压弹簧实现。

变形3：体积连接到入口路线从而预压力等于制冷系统的工作压力。

变形4：体积连接到出口路线从而辅助体积的预压力等于回收容器的工作压力。

第一实施例的修改通过在气缸中间开口获得，因此，第二实施例如图3和4实现，第一气缸部41与第二气缸部42隔开。将气缸划分成两个相互间隔的气缸部41,42能够机械接触活塞并能够通过使用形状锁扣连接驱动活塞。

进一步修改如图5和6的第三实施例具有反向气压室。该具有反向气压室的压缩机由具有流动通道8的活塞25，中间阀门11以及反向气压室6组成。该活塞25在该气缸24内被引导，该气缸24终止于吸入阀板2。该吸入阀板2中装有该吸入阀门10。该吸入阀板2，气缸24以及活塞25形成低压工作体积4。

具有排出通道和排出阀门12的固定反向活塞23插入反向气压室6里面。该气缸24以及反向活塞23相互之间通过支撑架（在这里没有画出）紧密连接并形成压缩机的固定系统。

该设置的优点是保持介质的单相流动时能直接机械接触到活塞，因此，一方面，驱动活塞也能采用受迫引导，例如通过曲柄驱动部件，另一方面，介质可以直接从入口直接流过所有阀门到达出口。

第四实施例如图7和8所示，两个气缸部41和42均作为反向活塞在活塞25中被引导。

图9中的第五实施例包括用于驱动活塞的扁平衔铁驱动器。活塞可以用与驱动器不相关的材料制成，活塞机械连接到由磁性软铁做成的衔铁板52。两端各设有由铁芯50或54和电线圈51或53组成的罐形磁铁。通过从电线圈两侧交替地通电，在该罐形磁铁和衔铁板之间分别产生磁场，该磁场引起衔铁进行相应的运动。通过控制通电，活塞需要位置传感器。最简单的情况下，当到达预设的终点位置时，该传感器可作为滑动开关将电源切换到另一个线圈。

可使用其他电子部件，该电子部件实现切换功能，该切换功能不仅与位置有关还与其他例如速度和控制过程中的负载有关。这种驱动的优点是扁平衔铁具有力/路径开发，该力/路径开发有利于适应压缩机的力/路径开发。随着衔铁和磁铁的空气间隙变小，力将以过大的比例上升，因此特别允许在活塞端位施加高压力。

如图10所示的第六实施例，活塞采用磁性弹簧驱动。其工作原理在于弹性物体振荡器，其中活塞作为该物体被激励以进行震荡运动。被机器传送的工件具有阻尼效应并且需要通过磁铁作为同步激励执行。该原理对较小的工作容量十分有效。为了让震荡实际发生，存储于弹性物体系统的动能或势能需要大于传送的工件。

如图11中的第七实施例，活塞衔铁作为活塞的驱动。线圈将在两边以交替的方式在活塞衔铁的左边和右边产生磁通量。则衔铁每次将被拉到相应的终止位置。同时迫切需要完成线圈的最优化控制从而避免衔铁的非减速撞击。控制线圈的方式与控制扁平衔铁驱动的方式相同。

如图12中所示的实施例，活塞7由传统的曲柄驱动通过包括轴60的偏心导向装置61驱动。通过本身也已知的方法对旋转驱动器的对称设置的轴60进行操作能够转换成受迫振荡。这种方式也可用于通常的结构设计和具有反向压缩室的设计。这里的优点是使用常用的旋转驱动和路径的受迫控制。

可选地，如果提供传统的驱动，图13中的旋转轴对应于活塞7的中心纵轴的旋转驱动器通过内部凸出部72也能够与设置于活塞7的圆周外表面的8字形滑动轨73连接，因此，通过对旋转驱动器71进行旋转，活塞7将进行震荡运动。

Claims (11)

1.一种双作用制冷压缩机，包括在两个相对设置且相互之间不能相对移动的气缸部（41,42）被自由引导的活塞（7），所述活塞（7）包括穿过活塞内部的流动通道（8），每个气缸部（41,42）和活塞（7）沿着流动通道（8）分别包括至少一个止回阀（10,11,12），该止回阀设置成其流动方向是单向的。

2.如权利要求1所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，活塞（7）和气缸部（41,42）旋转对称，该止回阀（10,11,12）和流动通道（8）设置于活塞（7）和气缸部（41,42）的中心纵轴。

3.如权利要求1或2所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，气缸部（41,42）彼此隔开从而能够从气缸部（41,42）外面自由接触到活塞（7）的区域。

4.如权利要求1-3任一项所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，在该活塞（7）与每个气缸部（41,42）之间分别形成有与各个气缸部（41,42）的止回阀（10,11,12）和活塞（7）的止回阀（10,11,12）相邻的可压缩工作体积。

5.如权利要求1-4任一项所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，活塞（7）的端面包括低压受压面以及活塞（7）的另一端面包括小于该低压受压面的高压受压面。

6.如权利要求5所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，该活塞（7）的阀门形成于高压受压面。

7.如权利要求5或6所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，该活塞（7）在低压受压面和高压受压面之间包括辅助受压面，该辅助受压面与形成低压工作体积（4）的气缸部（41,42）一起形成辅助体积（5）。

8.如权利要求1-7任一项所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，至少一个气缸部（41,42）在活塞（7）中作为反向活塞（23）被引导。

9.如权利要求1-8任一项所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，该活塞（7）以非接触的方式由两个相反方向的电磁铁驱动。

10.如权利要求1-8任一项所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，该活塞（7）由曲柄驱动通过偏心导向装置（61）引导。

11.如权利要求1-8任一项所述的双作用制冷压缩机，其特征在于，该活塞（7）设有与旋转驱动器（71）的凸出部（72）连接的8字形滑动轨（73）用于驱动活塞（7）。

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