CN103775305B - 往复压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种往复压缩机，其包括：气缸，具有压缩空间；活塞，插入气缸的压缩空间中并相对于气缸进行相对的往复运动；以及多个共振弹簧，支撑气缸和活塞之中的沿运动方向进行往复运动的那个构件的两侧，其中共振弹簧被构造为压缩盘簧，至少一个共振弹簧沿着使弹簧的侧向力的方向不对应重力方向的方向设置。由于侧向力和基于自重的力变为零，所以能够防止振动体因自重而松垂。
Description
技术领域
本发明涉及往复压缩机，并更具体地涉及动子与活塞一起进行往复移动的往复压缩机。
背景技术
通常，往复压缩机是当活塞在气缸内高速往复运动时，抽吸、压缩并排出制冷剂的装置。往复压缩机可根据活塞受驱动的方式分成连接式往复压缩机和振动式压缩机。
连接式往复压缩机在连接至旋转电机的转动轴的活塞往复运动时压缩制冷剂。同时，振动式往复压缩机在连接至往复电机的动子的活塞进行振动以在气缸中往复运动时压缩制冷剂。本发明涉及振动式往复压缩机，并在下文中，该振动式往复压缩机将被称为“往复压缩机”。
图1是现有技术的往复压缩机的剖视图。
如图1所示，在现有技术的往复压缩机中，框架20被弹性地安装在密闭外壳10的内部空间中，如在下文中描述的往复电机30的定子31和32以及压缩单元的气缸41被固定到框架20，如在下文中描述的联接到往复电机30的动子33的活塞42被插入气缸41中并联接为在其中进行往复移动。
连接至制冷环路的蒸发器的吸入管11被安装成与外壳10的内部空间连通，连接至制冷环路的冷凝器的排出管12以贯穿的方式安装在吸入管11的附近。
在气缸41中形成压缩空间S1，在活塞42中形成将制冷剂引导至压缩空间S1的吸入流路F，而打开并关闭吸入流路F的吸入阀43安装在吸入流路F的一端，排出阀44安装在气缸41的前端以打开及关闭气缸41的压缩空间S1。
同时，多个第一共振弹簧52和多个第二共振弹簧53安装在弹簧支撑件51的两侧，以引起活塞42在活塞42的移动方向的两侧的共振运动。
第一共振弹簧52和第二共振弹簧53构造为压缩盘簧，并沿周向布置在联接到动子33和活塞42的弹簧支撑件51的前侧与凸缘21之间以及弹簧支撑件51的背侧与相应的后盖23之间。
附图标记36表示磁体，附图标记45表示阀弹簧，附图标记46表示排出盖，附图标记61和62表示支撑弹簧，参考字母C表示压缩单元，参考字母M表示电机单元。
在现有技术的往复压缩机中，当对往复电机30的线圈35供电时，往复电机30的动子33进行往复运动。然后，联接到动子33的活塞42在气缸41内通过第一共振弹簧52和第二共振弹簧53高速往复运动，以抽吸制冷剂通过吸入管11进入外壳。然后，外壳10的内部空间中的制冷剂通过活塞42的吸入流路F被抽吸进入压缩空间S1，当活塞42向前运动时，制冷剂从压缩空间S1排出并通过排出管12移动到制冷环路的冷凝器（图中未示）。这个连续过程反复执行。
这里，由于第一共振弹簧52和第二共振弹簧53构造为压缩盘簧，所以当共振弹簧52和53扩张并缩回时，可产生侧向力或扭力。因此，在现有技术中，如图2所示，设置多个第一共振弹簧52和多个第二共振弹簧53并且它们沿周向布置，沿周向相邻的共振弹簧的尾圈52a和53a彼此面向并位于与活塞42的中心OP相同距离的位置，使得可抵销侧向力或扭矩。
然而，在现有技术的往复压缩机中，尽管共振弹簧的尾圈52a和53a设置成使得当第一共振弹簧52和第二共振弹簧53缩回和扩张时可产生的侧向力和扭矩抵销，但是根据压缩盘簧的特性，活塞42因其自重导致的松垂未得到充分解决，从而当活塞42往复运动时，在气缸41的特定部分会产生摩擦损耗和磨损。具体地，当活塞42向后移动部分冲程时，活塞42的背侧可向下倾斜，从而进一步增大活塞42与气缸41之间的摩擦损耗和磨损。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种往复压缩机，其中当引起活塞的共振运动的共振弹簧构造为压缩盘簧时，根据共振弹簧的特性产生的侧向力或扭矩被抵销并防止活塞松垂，因此增强了活塞的平直度（straightness）。
为了实现这些目的和其它优点，根据本发明的目的，如在此具体表述并广义描述的，往复压缩机包括：气缸，具有压缩空间；活塞，插入所述气缸的压缩空间中并相对于所述气缸进行相对的往复运动；以及多个共振弹簧，支撑所述气缸和所述活塞之中的沿运动方向进行往复运动那个构件的两侧，其中所述共振弹簧被构造为压缩盘簧，至少一个共振弹簧沿着使所述弹簧的侧向力的方向不对应重力方向的方向设置。
为了实现这些目的和其它优点，根据本发明的目的，如在此具体表述并广义描述的，往复压缩机包括：气缸，具有压缩空间；活塞，插入气缸的压缩空间并相对于气缸进行相对的往复运动；以及构造为压缩盘簧并弹性支撑弹簧的一侧的第一共振弹簧和构造为压缩盘簧并弹性支撑活塞的另一侧的第二共振弹簧，其中第一共振弹簧基于活塞的中心沿竖向设置，第二共振弹簧基于活塞的中心沿水平方向设置，第一共振弹簧之中的较低的第一共振弹簧沿使得弹簧的侧向力的方向不对应重力方向的方向设置。
从在下文中给出的详细描述，本发明适用的进一步范围将变得更明显。然而，应理解，详细描述和具体示例在指示本发明的优选实施例时仅作为例证给出，因为从这些详细描述中，处于本发明的精神和范围内的各种改变和更改对本领域技术人员将变得明显。
附图说明
附图被包括在内以提供对本发明进一步的理解，而且被并入和构成本申请的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在图中：
图1是示出现有技术的往复压缩机的示例的竖向剖视图；
图2是示出图1的往复压缩机的共振弹簧沿周向的布置状态的示意图；
图3是示出当设置图2的共振弹簧时活塞松垂的现象的示意图；
图4是示出在根据本发明的实施例的往复压缩机中、多个共振弹簧沿周向布置成使得其尾圈面向与重力方向相反的方向的示例的正视图；
图5是示出图4的共振弹簧的布置方式的示意图；
图6至8是示出图4的共振弹簧的布置方式的另一实施例的示意图；以及
图9是示出基于图4和图5的共振弹簧的布置方式的活塞的平直状态的示意图。
具体实施方式
参照附图，现在将详细描述示例性实施例。为了参照附图简要描述，相同或等同部件将给予相同的附图标记并将不再重复其描述。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的往复压缩机。
参照图1，在根据本实施例的往复压缩机中，框架20可安装为由多个在下文中描述的支撑弹簧61和62弹性支撑在外壳10的内部空间，产生往复力的电机单元M可固定联接到框架20的一侧，压缩单元C可布置在框架20与电机单元M之间，以在接收来自电机单元M的往复力时压缩制冷剂。
外壳10的内部空间被气密性地封闭，吸入管11可连接至外壳10的一侧的壁表面，以将制冷环路的制冷剂引导至外壳10的内部空间，排出管12可以贯穿的方式安装在外壳10邻近吸入管11的一侧，以便如下文中描述的那样将气缸41的压缩空间S1中被压缩的制冷剂排出至制冷环路。多个支撑弹簧61和62可安装在外壳10的底部，电机单元M和压缩单元C以及框架20可由支撑弹簧61和62弹性支撑，使得它们与外壳10的底部之间分隔开预定的间隔。
构成电机单元M的往复电机30可包括联接到框架20的外定子31、按预定间隙布置在外定子31的内侧并联接到框架20的内定子32以及布置在外定子31与内定子32之间的间隙中的动子33，使磁体36对应线圈35并沿着由磁体36与线圈35感应的磁通量的方向往复运动。
压缩单元C可包括插入式联接在框架20中的气缸41、插入在气缸41中以往复运动的方式压缩制冷剂的活塞42以及联接到活塞42以引导活塞42的共振运动的共振单元50。
气缸41呈筒状并插入式联接到框架20，排出阀44可拆卸地安装在气缸41的前端，以打开及关闭压缩空间S1。气缸41的内周表面与由铸铁制成的活塞42构成支承面，因此，气缸可由铸铁或硬度至少高于框架20的材料制成，以便防止气缸被活塞42磨损。
活塞42具有吸入流路F，制冷剂通过该吸入流路F被抽吸进入气缸41的压缩空间S1，吸入阀43可安装在活塞42的前端，以打开及关闭吸入流路F。活塞42可由与气缸41相同的材料制成，或可由硬度类似活塞42的至少一种材料制成，以便减小相对于气缸41的磨损。
共振单元50可包括联接到活塞42的弹簧支撑件51，以及安装在弹簧支撑件51之前或之后的第一共振弹簧52和第二共振弹簧53。可设置单个第一共振弹簧52和单个第二共振弹簧53，或者可设置多个第一共振弹簧52和多个第二共振弹簧53。
与现有技术的部件相同的部件使用相同的附图标记。
附图标记S2表示排出空间。
根据本实施例的往复压缩机的运作效果如下。
即，当对往复电机30的线圈35供电时，在外定子31与内定子32之间形成磁通量。然后，布置在外定子31与内定子32之间的间隙中的动子33沿磁通量的方向移动并因共振单元50而连续地往复运动。然后，联接到动子50的活塞42在气缸41内往复运动以重复地执行吸入、压缩和排出制冷剂的一系列过程。
这里，共振弹簧52和53构造为沿水平方向极大变形的压缩盘簧。因此，当活塞42往复运动时，具体地，当活塞42执行吸入冲程时，活塞42的背侧从气缸41释放从而松垂，因此，活塞42倾斜而与气缸41碰撞，造成摩擦损耗和磨损。因此，优选地，共振弹簧52和53被设置成使得由活塞42支撑的表面的尾圈52a和53a面向与重力方向相反的方向，以减少活塞42的松垂。
图4是示出在根据本发明的实施例的往复压缩机中、多个共振弹簧沿周向设置成使得其尾圈面向与重力方向相反的方向的示例的正视图。
如图4所示，多个第一共振弹簧52和多个第二共振弹簧53可分别设置成彼此沿周向分隔开。即，第一共振弹簧52可基于活塞42沿竖向（即，重力方向侧和重力方向的相反侧）设置，第二共振弹簧53可基于活塞42沿水平方向设置。因此，第一共振弹簧52和第二共振弹簧53可按90°间隔交替地设置。
成对的第一共振弹簧52可上下设置，成对的第二共振弹簧53可左右设置。
这里，如图5所示，构造为压缩盘簧的共振弹簧52和第二共振弹簧53可设置成使得成对的共振弹簧的尾圈基于活塞42的竖向线CL对称，以便抵销其侧向力和扭矩。
例如，在外壳10内的位于活塞42的沿重力方向的下侧的第一共振弹簧（在下文中，称为“下共振弹簧”）521可设置成使得其尾圈521a不面向重力方向，优选地面向重力方向的相反方向。即，第一共振弹簧52可安装为位于与活塞42的中心Op相同距离的位置，使得下共振弹簧521比位于重力方向的相反侧的共振弹簧522的尾圈522a更靠近活塞42的中心Op。
将下共振弹簧521的尾圈521a连接到共振弹簧521的中心Os的竖向线CL1和将位于活塞的竖向线CL的中心Op的另一侧的另一下共振弹簧521的尾圈521a连接到共振弹簧521的中心的竖向线CL1可平行。
连接上共振弹簧522的尾圈522a的水平线CL2可基于活塞42的竖向线CL设置在垂直于活塞42的竖向线CL的位置。
因此，根据下共振弹簧521的支撑负载的增大，能够有效防止包括活塞42的振动体因自重而松垂。
同时，上共振弹簧522可设置成使得其尾圈522a位于与弹簧的中心Os同一水平高度，下共振弹簧521可设置成使得其尾圈521a比弹簧的中心Os高（即，沿重力的相反侧）。
即，如图6所示，下共振弹簧521的尾圈521a设置成位于连接每个共振弹簧的中心Os与活塞42的中心Op的虚拟线CL3中，或如图7所示，下共振弹簧521的尾圈521a可设置成面对向上方向约±45°，使得穿过每个共振弹簧521的中心Os的虚拟线CL4与活塞42的中心Op以下的竖向线相交。此外，在这种情况下，如同前述的实施例，根据下共振弹簧521的支撑负荷的增大，能够有效防止包括活塞42的振动体因自重而松垂。
如前述的实施例，下共振弹簧521可设置成使得其尾圈521a位于与上共振弹簧522的尾圈522a不同的位置，可选地，下共振弹簧521和上共振弹簧可设置成使得尾圈521a和尾圈522a对称。即，下共振弹簧521的尾圈521a和上共振弹簧522的尾圈522a可位于与活塞42的中心Op对齐的位置。此外，在这种情况下，如同前述的实施例，根据下共振弹簧521的支撑负荷的增大，能够有效防止包括活塞42的振动体因自重而松垂。此外，能够防止活塞42因下共振弹簧52的不正确装配或任何其它理由而过度提升，从而增强活塞42的平直度。
因此，尽管引起包括活塞的振动体的共振运动的共振弹簧构造为压缩盘簧，但是侧向力和基于自重的力变为零，由此减少振动体因振动体的自重而松垂并增强活塞往复运动的平直度，从而能够防止气缸与活塞之间的摩擦损耗和磨损。
前述的实施例和优点仅仅是示意性的，不应解释为限制本发明。本教导内容能够容易地应用于其它类型的设备。该描述旨在示例，而非限制权利要求的范围。对本领域技术人员而言，多种替换、改型和变型是显而易见的。在此描述的示意性实施例的特征、结构、方法和其它特性可以各种方式进行组合，从而获得附加和/或替换的示意性实施例。
由于在不背离其特性的情况下，可以若干形式来实施所述特征，所以还应理解，除非另外说明，上述实施例不局限于前述描述的任何细节，而应在所附权利要求限定的范围内加以广义解释，因此，落入权利要求的范围和界限或这种范围和界限的等效方案内的所有变型和改型都因而为所附权利要求包括在内。
Claims (9)
1.一种往复压缩机，包括：
气缸，具有压缩空间；
包括活塞的振动体，所述活塞插入所述气缸的压缩空间中并相对于所述气缸进行相对的往复运动；以及
弹性支撑所述活塞的第一侧且为压缩盘簧的多个第一共振弹簧和弹性支撑所述活塞的第二侧且为压缩盘簧的多个第二共振弹簧，其中所述多个第一共振弹簧基于所述活塞的中心沿竖向设置，其中所述多个第二共振弹簧基于所述活塞的中心沿水平方向设置，
其特征在于，所述多个第一共振弹簧和所述多个第二共振弹簧被设置成使得多个侧向力的合力抵消由包括所述活塞的所述振动体的重量和所述多个第一共振弹簧、所述多个第二共振弹簧所引起的施加到重力方向的力。
2.根据权利要求1所述的往复压缩机，其中所述多个第一共振弹簧和所述多个第二共振弹簧中的至少一个共振弹簧的两个尾圈之中的、由所述活塞支撑的尾圈的尾圈方向不对应重力方向。
3.根据权利要求1所述的往复压缩机，其中所述多个第一共振弹簧之中的、基于所述活塞的中心而位于下侧的下共振弹簧的尾圈方向不对应重力方向。
4.如权利要求3所述的往复压缩机，其中所述下共振弹簧的尾圈被定位成与所述活塞的中心对齐。
5.如权利要求3所述的往复压缩机，其中两个下共振弹簧被设置在所述活塞的下侧，所述下共振弹簧的尾圈基于穿过所述活塞的中心的竖向线是对称的。
6.如权利要求5所述的往复压缩机，其中连接所述下共振弹簧的尾圈和每个下共振弹簧的中心的虚拟线平行于穿过所述活塞的中心的竖向线。
7.如权利要求5所述的往复压缩机，其中连接所述下共振弹簧的尾圈和每个下共振弹簧的中心的虚拟线被定位成穿过所述活塞的中心的线。
8.如权利要求5所述的往复压缩机，其中连接所述下共振弹簧的尾圈和每个下共振弹簧的中心的虚拟线被定位成穿过比所述活塞的中心更低的部分的线。
9.一种往复压缩机，包括：
气缸，具有压缩空间；
包括活塞的振动体，所述活塞插入所述气缸的压缩空间中并相对于所述气缸进行相对的往复运动；以及
多个共振弹簧，沿运动方向支撑所述活塞的两侧，其中所述多个共振弹簧包括多个压缩盘簧，其中位于所述活塞的两侧中的至少一侧处的所述多个共振弹簧设置成使得多个侧向力和由包括所述活塞的所述振动体的重量及所述多个共振弹簧所引起的施加到重力方向的力的总和为零。
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