CN104454441A - 一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机，包括活塞、气缸、过渡法兰和压缩法兰，活塞与气缸之间设有气体流道，形成支承活塞的气体静压轴承；过渡法兰与活塞、气缸围成第一压缩腔，压缩法兰与过渡法兰围成第二压缩腔；过渡法兰的中心孔处设有压力控制阀，压力控制阀的进气口与第一压缩腔连接，压力控制阀的出气口与第二压缩腔连接。本发明采用气体静压轴承支承活塞，结合压力控制阀，不仅使得活塞与气缸实现气体润滑效应，达到无磨损支承，而且压力控制阀很好地控制了第一压缩腔内部的压力，迫使其达到压力控制阀的开启压力，从而极大地提升了压缩机的输出压缩比，为膨胀机提供高压缩比的高压气体做功奠定了基础。

Description

一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机

技术领域

本发明涉及线性压缩机技术领域，具体是一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机。

背景技术

传统高压缩比的线性压缩机采用油润滑，特别是韩国LG公司开发的冰箱用线性压缩机，其输出功率虽然较高，但压缩机活塞运动需要润滑油，达到降低活塞与气缸之间摩擦磨损的目的，但是这样会导致压缩机内部结构过于复杂（如增加润滑油过滤系统），既降低了压缩机的输出效率，又缩短了压缩机的整机寿命。同时，由于压缩机整机振动较大，产生的振动噪声较高，影响压缩机的应用范围。

气体轴承式线性压缩机以气体润滑的方式，很好地解决了活塞与气缸之间的摩擦磨损，降低了摩擦损耗，极大地提高了活塞的使用寿命。然而压缩机采用气体轴承技术支承活塞运转，气体轴承的成功悬浮需要消耗压缩腔内部的高压气体，必然会导致压缩机产生的高压气体用于膨胀制冷的量减少，从而影响了压缩机的效率。另一方面，由于压缩机结构、尺寸、重量等因素限制，导致压缩机运动产生的高压气体压力比较小，而压缩机的输出压缩比作为衡量压缩机性能的参数之一，若输出压缩比较小，必然会制约压缩机的输出PV功，从而降低膨胀机产生制冷的制冷量，导致制冷机整机效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机，一方面，解决油润滑压缩机结构复杂、效率低、振动大与寿命短等问题；另一方面，解决由于气体轴承式线性压缩机的气体轴承消耗高压气体，导致压缩机输出压缩比低且无法增加膨胀机膨胀制冷量需求等问题。

本发明的技术方案为：

一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机，包括活塞、气缸以及驱动活塞在气缸内往复运动的线性电机，所述活塞与气缸之间设有气体流道，形成支承活塞的气体静压轴承；所述活塞从气缸的一端进入，气缸的另一端外圆周固定设有过渡法兰，所述过渡法兰上固定设有压缩法兰；所述过渡法兰与活塞、气缸围成第一压缩腔，所述压缩法兰与过渡法兰围成第二压缩腔；所述过渡法兰的中心孔处设有压力控制阀，所述压力控制阀的进气口与第一压缩腔连接，所述压力控制阀的出气口与第二压缩腔连接。

所述的高压缩比的气体轴承式线性压缩机，所述过渡法兰与压缩法兰采用焊接连接。

所述的高压缩比的气体轴承式线性压缩机，所述压力控制阀通过螺栓装设在过渡法兰上。

所述的高压缩比的气体轴承式线性压缩机，所述线性电机包括内定子、外定子以及位于内定子与外定子之间的激励永磁体，所述激励永磁体通过连接件与活塞连接。

由上述技术方案可知，本发明采用气体静压轴承支承活塞，结合压力控制阀，不仅使得活塞与气缸实现气体润滑效应，达到无磨损支承，而且压力控制阀很好地控制了第一压缩腔内部的压力，迫使其达到压力控制阀的开启压力，从而极大地提升了压缩机的输出压缩比，为膨胀机提供高压缩比的高压气体做功奠定了基础。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

如图1所示，一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机，包括活塞1、气缸2、内定子3、外定子4、激励永磁体5、连接件6、过渡法兰7、压缩法兰8和压力控制阀9。活塞1从气缸2的一端进入，装配于气缸2内部。内定子3、外定子4和激励永磁体5构成线性电机，内定子3与外定子4形成线性电机的内外磁极，激励永磁体5通过连接件6与活塞1连接，形成驱动活塞1的动子。

当外定子4的内部线圈接通交流电源时，交变电流于内定子3与外定子4之间产生交变电磁场，并与激励电磁场相互作用，产生交变往复的电磁推力，驱动活塞1沿着气缸2壁面作往复运动，压缩气体工质，产生高压气体。活塞1与气缸2之间设有气体流道，形成支承活塞1的气体静压轴承。

过渡法兰7安装在气缸2另一端的外圆周面上，压缩法兰8与过渡法兰7采用焊接连接，压力控制阀9通过螺栓装配在过渡法兰7的中心孔12处。过渡法兰7与活塞1、气缸2围成第一压缩腔10，过渡法兰7与压缩法兰8围成第二压缩腔11。压力控制阀9的进气口与第一压缩腔10连接，压力控制阀9的出气口与第二压缩腔11连接。过渡法兰7的中心孔12可视为第一压缩腔10的排气孔，压缩法兰8的中心孔13可视为第二压缩腔11的排气孔。

本发明的工作原理：

一方面，线性电机驱动活塞1在气缸2内部往复运动产生的高压气体，其中极少部分进入活塞1与气缸2之间所形成的气体流道，形成气体静压轴承，支承活塞1，使活塞1稳定悬浮于气缸2内部，在活塞1与气缸2之间进行气体润滑，实现活塞1与气缸2之间的无磨损支承，成功获得无磨损、长寿命、高可靠性的气体轴承式线性压缩机。

另一方面，活塞1往复运动产生的高压气体进入第一压缩腔10内部，当气体压力未达到压力控制阀9的开启压力时，气体被封存于第一压缩腔10，随着活塞1的往复运动，被封存于第一压缩腔10内的气体压力逐步增大，达到压力控制阀9的开启压力时，压力控制阀9开启，此时，通过压力控制阀9的控制而压力提高的高压气体进入第二压缩腔11，并通过压缩法兰8的中心孔13进入膨胀机，高压气体膨胀产生制冷量。并且，由于压力控制阀9的单向导通特性，确保第二压缩腔11内部的高压气体不会回流至第一压缩腔10，很好地控制了压缩机的输出压缩比，即由于压力控制阀9的作用，很好地将活塞1往复运动产生的高压气体压力提升到压力控制阀9的开启压力，使得压缩机的输出压缩比很高。根据压缩机输出压缩比的设计要求，设计合理的压力控制阀9，即可获得压缩机设计所需要的输出压缩比，达到设计需求。

    本发明的压缩机内部活塞1的支承方式采用气体静压润滑技术，实现了活塞1的无磨损支承，极大地提高了压缩机的工作寿命；同时活塞1往复运动产生的高压气体被封存于第一压缩腔10，迫使压缩机的输出压力必须达到压力控制阀9的开启压力，从而使得压缩机的输出压缩比有很大的提高，这样的高压气体进入膨胀机做功，产生的制冷量也得到极大提升。因此，本发明提供了一种高压缩比、长寿命和高可靠性的气体轴承式线性压缩机。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高压缩比的气体轴承式线性压缩机，包括活塞、气缸以及驱动活塞在气缸内往复运动的线性电机，其特征在于：所述活塞与气缸之间设有气体流道，形成支承活塞的气体静压轴承；所述活塞从气缸的一端进入，气缸的另一端外圆周固定设有过渡法兰，所述过渡法兰上固定设有压缩法兰；所述过渡法兰与活塞、气缸围成第一压缩腔，所述压缩法兰与过渡法兰围成第二压缩腔；所述过渡法兰的中心孔处设有压力控制阀，所述压力控制阀的进气口与第一压缩腔连接，所述压力控制阀的出气口与第二压缩腔连接。

2.根据权利要求1所述的高压缩比的气体轴承式线性压缩机，其特征在于：所述过渡法兰与压缩法兰采用焊接连接。

3.根据权利要求1所述的高压缩比的气体轴承式线性压缩机，其特征在于：所述压力控制阀通过螺栓装设在过渡法兰上。

4.根据权利要求1所述的高压缩比的气体轴承式线性压缩机，其特征在于：所述线性电机包括内定子、外定子以及位于内定子与外定子之间的激励永磁体，所述激励永磁体通过连接件与活塞连接。