CN104487706A - 用于往复式压缩机的电磁致动器 - Google Patents

用于往复式压缩机的电磁致动器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种压缩机,所述压缩机包括设置在外壳41中并且限定压缩室43的一对相对活塞42、44。电磁致动器20与力蓄积器协作往复驱动所述外壳内的所述活塞42、44。所述力蓄积器在第一往复运动期间存储力,使得所述活塞42、44减速,并且在随后的往复运动中施加所述力,从而使得所述活塞加速。在一个实施例中,两个电磁致动器驱动所述压缩活塞。在另一个实施例中,单个电磁致动器驱动所述压缩活塞。本发明还公开一种操作系统和操作方法。

Description

用于往复式压缩机的电磁致动器
技术领域
本说明书公开的主题总体上涉及压缩机。更具体地,本说明书公开的主题涉及适用于使流体如石油或天然气移位的电磁驱动往复式压缩机。
背景技术
在石油和天然气工业中广泛使用往复式压缩机来使气体加压和移位。例如,在天然气管道传输系统和分配网中,往复式压缩机通过摄入相对低压气体并且在较高压力下排出气体来将天然气从生产基地移动至最终用户。往复式压缩机还在工业工厂如石油精炼厂和化工厂中执行这种相同的功能,其中压缩机移动中间和最终产品气体。
往复式压缩机通常包括由旋转电动机如内燃机或电动机驱动的活塞。在此类系统中,曲轴和连杆将电动机轴旋转转化为压缩室中的活塞平移。缸筒内的活塞平移进而压缩在压缩室中位于缸筒一端的气体。此类机器可以是单动作,其中气体压缩仅在活塞在单一方向上移动时发生;或双动作,其中气体压缩在活塞在两个方向上移动时发生。
旋转往复式压缩机具有若干缺点。
首先,在电动机轴的每次旋转的大部分期间,连杆相对于活塞平移轴线以某个角度向活塞施加力。
由于曲轴是机械连接活塞,因此每个冲程期间的活塞行进是固定的。因此,活塞在冲程期间扫过的体积也是固定的。这意味着,为了改变随时间的推移泵送的气体体积,必须改变操作速度。为了改变随时间的推移泵送的气体体积(这在分配网中的气体需求量增加或减少时将是必要的),则要使机器加快或减慢,而操作速度变化在泵送容量的范围内会限制机器灵活性。改变操作速度是不希望的,因为这会降低效率并且改变施加于设备的振动频率。
这些问题的一个解决方案是电磁致动往复式压缩机。此类系统使用附接至活塞杆的线性电动机来驱动单个压缩室中的相对活塞。当活塞以0度偏移同相移动从而在相对活塞之间维持固定距离时,压缩室体积保持恒定,并且往复运动实现最小气体移位(或气体压缩)。当活塞以180度偏移异相移动从而在活塞到达上死点时使得压缩室体积最小化,并且在活塞到达下死点时使得压缩室体积最小化时,往复运动使得体积交替地最小化和最大化以便实现最大气体移位(或气体压缩)。在这两个极端值之间改变相位角,因此提供一种使移位(和压缩)在活塞“同相”移动时的最小值与活塞“异相”移动时的最大值之间改变的方式。
不幸地,由于相关的高惯性杆加载,当前可用的线性电动机技术不适用于此类定相压缩机。现有线性电动机可以产生有限量的力,并且与适于在天然气系统中使用的机器中的活塞杆/压缩活塞组件相关联的惯性超过从现有线性电动机可得的惯性。另外,标准往复式压缩机中相对布置的活塞将使得机器过大。并且在标准往复式压缩机中改变相对布置的活塞之间的相位不是简单或快速的操作。
相应地,需要用于活塞杆的电磁致动器,其中可以通过控制对电磁电动机的当前命令来容易地获得相位控制。进一步需要允许紧凑机器的电磁致动器。最后,需要可以克服与使活塞杆/压缩活塞组件加速和减速相关联的高惯性力的电磁致动器。
发明内容
根据附图和具体实施方式,所属领域的技术人员将会明白本发明的各种其他特征、目标和优点。
在一个实施例中,提供往复式压缩机。所述往复式压缩机包括:具有限定压缩室的内表面的外壳,所述外壳具有第一孔和第二孔;具有压缩面的第一活塞,所述活塞可滑动地设置在所述压缩室内;具有近端部分和远端部分的第一活塞杆,所述近端部分可滑动地接收在所述第一孔内并且可驱动地连接至所述第一活塞;具有与所述第一活塞压缩面相对的压缩面的第二活塞,所述第二活塞可滑动地设置在所述压缩室内;具有近端部分和远端部分的第二活塞杆,所述近端部分可滑动地接收在所述第二孔内并且可驱动地连接至所述第二活塞;附接至所述第一活塞杆的远端部分的第一致动器;以及附接至所述第二活塞杆的所述远端部分的第二致动器。活塞杆限定延伸穿过压缩室的平移轴线,并且第一致动器和第二致动器配置用于使第一活塞和第二活塞在压缩室内沿着所述平移轴线可驱动地往复运动。
在往复式压缩机的另一个实施例中,所述压缩机包括:具有限定压缩室的内表面的外壳,所述外壳具有孔;具有压缩面的第一活塞,所述活塞可滑动地设置在所述压缩室内;具有近端部分和远端部分的第一活塞杆,所述近端部分可滑动地接收在所述孔内并且可驱动地连接至所述第一活塞;具有与所述第一活塞压缩面相对的压缩面的第二活塞,所述第二活塞可滑动地设置在所述压缩室内;具有近端部分和远端部分的第二活塞杆,所述近端部分可滑动地接收在所述第一活塞杆内并且可驱动地连接至所述第二活塞;附接至所述第一活塞杆的远端部分的第一致动器;以及附接至所述第二活塞杆的所述远端部分的第二致动器。第一活塞杆和第二活塞杆限定延伸穿过压缩室的平移轴线,并且第一致动器和第二致动器配置用于使第一活塞和第二活塞在压缩室内沿着所述平移轴线可驱动地往复运动。
附图说明
在参考附图阅读以下详细说明后,将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点,在附图中,类似的符号代表所有附图中类似的部分,其中:
图1示出本发明的实施例的具有带共振弹簧的双电磁致动器的定相活塞往复式压缩机的图解截面图。
图2至图3是图解在压缩机操作期间施加在往复式部件上的力的图1中压缩机的图解截面图。
图4示出本发明的实施例的具有同轴嵌套活塞杆和带共振弹簧单电磁致动器的定相活塞往复式压缩机的图解截面图。
图5至图6是图解在压缩机操作期间施加在往复式部件上的力的图4中压缩机的图解截面图。
具体实施方式
在以下详述中,参照形成本说明书的一部分的附图,并且在附图中以图解方式示出可以实践的具体实施例。足够详细地对这些实施例进行了描述,以使所属领域的技术人员能够实践各实施例,并且应当了解,也可以利用其他实施例,并且在不背离这些实施例的范围的情况下可以做出逻辑、机械、电气及其他改变。因此,以下详述不应视为限制本发明的范围。
图1至图3示出根据本发明的实施例的具有由带共振弹簧的双电磁致动器驱动的定相活塞的压缩机。
图1示出压缩机10,所述压缩机10包括第一驱动组件20、第一蓄积器组件30、压缩组件40、第二蓄积器组件50和第二驱动组件60。第一活塞杆12将第一驱动组件20、第一蓄积器组件30和压缩组件40连接起来。第二活塞杆14将第二驱动组件60、第二蓄积器组件50和压缩组件40连接起来。第一活塞杆12和第二活塞杆14沿着轴线16串联且大体上同轴地布置,所述轴线16延伸穿过压缩组件40的中心。
第一驱动组件20与第一蓄积器组件30和压缩组件40通过第一活塞杆12机械地连通。第一蓄积器组件30与第一驱动组件20和压缩组件40通过第一活塞杆12机械地连通。第二驱动组件60与第二蓄积器组件50和压缩组件40通过第二活塞杆14机械地连通。第二蓄积器组件50与第二驱动组件60和压缩组件40通过第二活塞杆14机械地连通。
如图1中所示,压缩组件40包括外壳41、第一压缩活塞42和第二压缩活塞44。如以下更全面地描述,第一压缩活塞42和第二压缩活塞44轴向设置在外壳41内,并且限定至少一个流体隔离的压缩室。在一个实施例中,压缩活塞(42,44)将外壳体积分成三个室,每个室相对于其他室大体上流体隔离。
外壳41进一步包括第一孔和第二孔,每个孔均与轴线16大体上对齐,所述孔限定使外壳的内部与压缩组件40外部的环境连接的孔口。第一孔沿着轴线16可滑动地和可密封地接收第一活塞杆12,第一活塞杆12延伸到外壳41中并且连接至第一压缩活塞42。第二孔沿着轴线16可滑动地和可密封地接收第二活塞杆14,第二活塞杆14延伸到外壳41中并且连接至第二压缩活塞44。
第一活塞42包括表面。所述第一活塞表面包括边缘,所述边缘配置用于可滑动地和可密封地接合外壳的内表面。第一活塞表面进一步包括近端面,所述近端面与轴线16大体正交并且面向第二活塞44。第一活塞表面进一步包括与其近端面相对的远端面,所述背面与轴线16大体正交。在实施例中,第一活塞杆12在第一压缩活塞42的背面处连接至第一压缩活塞42。如本说明书所使用,术语“近端”指朝向压缩组件40的中心的放置或移动。如本说明书所使用,术语“远端”指远离压缩组件40的中心的放置或移动。
第二活塞44包括表面。所述第二活塞表面包括边缘,所述边缘配置用于可滑动地和可密封地接合外壳内表面。第二活塞表面进一步包括近端面,所述近端面与轴线16大体正交并且面向第一活塞42的近端面。第二活塞表面进一步包括与其近端面相对的远端面,所述背面与轴线16大体正交。在实施例中,第二活塞杆14在第二压缩活塞44的远端表面处连接至第二压缩活塞44。
外壳内表面的一部分、第一活塞近端面和第二活塞近端面共同限定中央压缩室43。中央压缩室43进而通过入口阀/出口阀47与流体源(未示出)和流体目的地(也未示出)流体连通。在实施例中,外壳内表面的一部分和第一活塞远端面进一步限定第一压缩室45。第一压缩室45进而也通过入口阀/出口阀48与流体源和流体目的地流体连通。在实施例中,外壳内表面的一部分和第二活塞远端面进一步限定第二压缩室46。第二压缩室46进而通过入口阀/出口阀49与流体源和流体目的地流体连通。在实施例中,中央压缩室43、第一压缩室45和第二压缩室46中任一个是彼此大体上流体隔离的。如所属领域的技术人员将认识到,鉴于本说明书的公开内容和教示,“流体”是指包括液体、气体或包括流体和气体组合的材料。
在实施例中,阀(47,48,49)中的至少一个包括螺线管致动器(未示出)。在其他实施例中,阀(47,48,49)中的至少一个包括磁性齿轮传动致动器(未示出)。可操作地,阀(47,48,49)与活塞(42,44)的移动协作以允许流体在第一压力下进入至少一个压缩室并且在第二压力下离开所述室。如所属领域的技术人员将理解,鉴于本说明书的公开内容和教示,室(43,45,46)与流体供应源/目的地之间的流体连通可以通过图1至图3中所示的专用的单独入口阀和出口阀来完成,或通过配置用于将所述室与流体源和流体目的地选择性地连接的单个阀来完成。
如图1中进一步示出,第一驱动组件驱动器20包括定子22和芯24。芯24附接至活塞杆12的远端并且定子22相对于芯24固定。可操作地,定子22配置用于在芯24上施加电磁力,从而沿着轴线16在远端和近端方向上往复驱动芯24。
如图1中还示出,第二驱动组件驱动器60包括定子62和芯64。芯64附接至活塞杆14的远端并且定子62相对于芯64固定。可操作地,定子62配置用于在芯64上施加电磁力,从而沿着轴线16在远端和近端方向上往复驱动芯64。
在实施例中,电磁驱动器20是线性电动机,其中定子22包括通过控制器可选择性地连接至电源的一连串相邻线圈。当将所选择的线圈连接至电源时,所述线圈在所选择的该线圈上施加电动势,从而沿着轴线16轴向地驱动活塞杆/压缩活塞。当将一组相邻线圈连接至电源时,电磁力增大。在将活塞杆/压缩组件平移方向上的相邻线圈增加至连接至电源的线圈组,以及将与平移方向相反的相邻线圈从连接至电源的线圈组中减少时,定子22在芯24上维持恒定水平的电磁力。这样,所述控制器配置用于在任何给定时间动态地选择连接至电源的线圈组,并且通过使线圈通电和断电,配置用于使线圈沿着轴线16可控制地移位。在本发明的实施例中,电磁驱动器包括市场上可购得的线性电动机。
如图1中另外示出,第一蓄积器30包括第一法兰32、第一弹性构件34、第一支柱38、第二弹性构件37和第二法兰39。在实施例中,法兰(32,39)之一或两者可以由活塞杆12限定。在其他实施例中,所述法兰之一或两者可以通过向活塞杆12附接组件来构造。第一支柱38包括孔36,所述孔36可滑动地接收活塞杆12并且相对于活塞杆12固定。每个弹性构件(34,37)包括第一端和第二端。第一弹性构件34在第一端处附接至第一法兰32并且第一弹性构件34在第二端处附接至第一支柱38。第二弹性构件37在第一端处附接至第二法兰39并且第二弹性构件34在第二端处附接至第一支柱38。
如图1中进一步示出,第二蓄积器50包括第三法兰52、第三弹性构件54、第二支柱56、第四弹性构件57和第四法兰59。在实施例中,法兰(54,59)之一或两者可以由活塞杆14限定。在其他实施例中,所述法兰之一或两者可以通过向活塞杆14附接组件来构造。第二支柱56包括孔58,所述孔58可滑动地接收活塞杆14并且相对于活塞杆14固定。每个弹性构件(54,57)包括第一端和第二端。第三弹性构件54在第一端处附接至第三法兰52并且第三弹性构件54在第二端处附接至第二支柱56。第四弹性构件57在第一端处附接至第四法兰59并且第四弹性构件57在第二端处附接至支柱56。
图2和图3示出由驱动组件(20,60)施加在活塞杆/压缩活塞组件(12,42;14,44)上的力。如本说明书中所使用,短语“上死点”指代其中设置在压缩组件40中的活塞(42,44)大体上位于其沿着轴线16的最远端平移点处的位置布置。如本说明书中所使用,短语“下死点”指代其中设置在压缩组件40中的活塞(42,44)大体上位于其沿着轴线16的最近端平移点处的位置布置。
图2示出施加用于沿着轴线16在近端方向上驱动第一活塞杆/压缩活塞组件(12,42)的力。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,活塞42大体位于上死点处。在近端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,第一驱动组件20通过在所述组件上施加上述电动势F1来使所述组件加速,从而沿着轴线16在近端方向上驱动所述组件。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第一弹性构件34返回其正常形状,从而在所述组件上施加近端定向的加速力F2。第三,随着中央压缩室43内的体积减小,驻留在所述室中的气体在压缩活塞42的近端面上施加远端定向的力F3。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞42到达下死点的某一时刻,第二弹性构件37变形(拉长),从而在所述组件上施加远端定向的减速力F4
图2还示出施加用于沿着轴线16在近端方向上驱动第二活塞杆/压缩活塞组件(14,44)的力。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,活塞44大体位于上死点处。如上所述,在近端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,第二驱动组件60通过在所述组件上施加上述电动势F5来使所述组件加速,从而沿着轴线16在近端方向上驱动所述组件。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第三弹性构件57返回其正常形状,从而在所述组件上施加近端定向的加速力F6。第三,随着中央压缩室43内的体积减小,驻留在所述室中的气体在压缩活塞44的近端面上施加远端定向的力F7。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞44到达下死点的某一时刻,第四弹性构件54变形(拉长),从而在所述组件上施加远端定向的减速力F8
图3示出施加用于沿着轴线16在远端方向上驱动第一活塞杆/压缩活塞组件(12,42)的力。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,活塞42大体位于下死点处。在远端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,第一驱动组件20通过在所述组件上施加上述电动势作为力F9来使所述组件加速,从而沿着轴线16在远端方向上驱动所述组件。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第二弹性构件37返回其正常形状,从而在所述组件上施加远端定向的加速力F10。第三,随着第一压缩室45内的体积减小,驻留在所述室中的气体在第一压缩活塞42的远端面上施加近端定向的力F11。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞42到达上死点的某一时刻,第一弹性构件34变形(拉长),从而在所述组件上施加近端定向的减速力F12
图3还示出施加用于沿着轴线16在远端方向上驱动第二活塞杆/压缩活塞组件(14,44)的力。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,活塞44大体位于下死点处。如上所述,在远端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,第二驱动组件60通过在所述组件上施加上述电动势F13来使所述组件加速,从而沿着轴线16在远端方向上驱动所述组件。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第二弹性构件54返回其正常形状,从而在所述组件上施加远端定向的加速力F14。第三,随着第二压缩室46内的体积减小,驻留在所述室中的气体在压缩活塞44的远端面上施加近端定向的力F15。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞44到达上死点的某一时刻,第四弹性构件57变形(拉长),从而在所述组件上施加远端定向的减速力F16
在所述冲程期间,所述力的总和指示所述组件在其沿着轴线16平移期间加速和减速的速率。当所述组件加速时,所述组件的惯性增大。当所述组件减速时,所述组件的惯性减小。当所述组件以固定速度行进时,所述组件的惯性是恒定的。因此,在冲程开始时,第一弹性构件的松弛使所述组件加速,从而增加驻留在所述组件中的惯性。在行进的某一时刻,第二弹性构件开始变形,使所述组件减速,从而减少驻留在所述组件中的惯性。总体而言,弹性构件具有以下技术效果:在第一冲程期间存储驻留在所述组件中的惯性能量,并且在随后的冲程期间将所存储的能量传给所述组件,从而在往复运动期间保存活塞杆/压缩活塞组件(12,42;14,44)中所存在的能量。
所属领域的技术人员将容易明白,鉴于本说明书的公开内容和教示,可更改上述弹性构件对的配置以便改变施加相关力的时间。例如,所示弹性构件对(34,37;54,57)具有不同的弹性常数在本发明的范围内。可替代地,弹性构件施加力的距离在一对弹性构件(34,37;54,57)内可以是不同的。最后,以下情况在本发明的范围内:单个弹性构件执行上述功能,例如以便以在冲程开始时在远端方向上拉长开始冲程,在冲程进程期间松弛,并且在冲程的结束部分期间在近端方向上变形。
有利地,弹性构件包括共振弹簧,所述共振弹簧具有弹簧常数、共振频率和弹簧共振频率谐频。在所示实施例中,共振弹簧34配置成随着活塞通过第一法兰32相对于第一支柱38的远端平移接近上死点而发生变形,从而使所述共振弹簧伸长,导致所述弹簧吸收能量,随着活塞接近上死点,所述弹簧使活塞杆/压缩活塞组件(12,42)进一步减速。在所述实施例中,伸长的共振弹簧34在随后的冲程期间返回至其正常形状,由此使活塞杆/压缩活塞组件(12,42)在近端方向上加速,从而在沿着轴线16的第一远端冲程期间使驻留在所述组件中的惯性能量累积,并且在沿着轴线16的第二近端冲程期间通过使所述组件沿着轴线16在近端方向上加速来使能量返回至所述组件。
在某些实施例中,所述弹簧是共振弹簧,所述共振弹簧配置用于在其振动(往复运动)的频率与共振弹簧的自然频率或其谐频匹配时吸收更多能量。例如,当活塞杆12/压缩活塞42的往复运动速率与共振弹簧34的自然频率大体匹配时,上述周期性弹簧变形使得由所述弹簧在连续往复运动中累积和施加的能量最大化。在此类实施例中,操作压缩机10以使得活塞杆/压缩活塞组件以与弹簧共振频率或其谐频大体匹配的速率往复运动会最大限度地降低驱动力要求。
有利地,压缩机的实施例可以在部分负载状态下运行。在一种模式下,可以通过阀48的选择性操作来控制室45与流体源/目的地之间的流体连通的时间以调节活塞42的远端面上的负载。例如,可以通过操作阀48来部分卸载活塞42,以使得进入室45的流体与离开室45的流体之间的压力差在活塞移动的一部分期间减小或大体最小化。类似地,可以通过阀49的选择性操作来控制室46与流体源/目的地之间的流体连通的时间以调节活塞44的远端面上的负载。例如,可以通过操作阀49来部分卸载活塞44,以使得进入室46的流体与离开室46的流体之间的压力差在活塞移动的一部分期间减小或大体最小化。在另一种模式下,可以通过阀47的操作来控制室43与流体源/目的地之间的流体连通的时间以调节活塞(42,44)的近端面上的负载。例如,,可以通过操作阀47来部分卸载活塞(42,44),以使得进入室43的流体与离开室43的流体之间的压力差在活塞移动的一部分期间减小或大体最小化。此类操作模式允许灵活操作,如在流体需求量改变的时期,如当天然气分配网中的天然气需求量改变时。
有利地,在实施例中,所述压缩机是可变容量压缩机。例如,所述控制器可以通过记录在非易失性机器可读介质上的指令组进行编程而配置用于改变活塞相位以及由此压缩机容量,所述指令组导致控制器(i)接收压缩机相位设置,所述相位设置包括0度与180度之间的活塞偏移;(ii)从在活塞杆/压缩活塞的冲程期间连接至电源所必需的多个线圈中选择线圈组以便限定对应冲程长度;(iii)限定每个所选择的线圈必须连接至电源的时间,限定其中所述线圈在对应冲程期间连接至电源的时间段,并且限定所述线圈在对应冲程期间从电源断开的时刻;以及(iv)在所限定的时间将所识别的线圈选择性地连接至电源,允许所选择的线圈持续所限定的时间段保持连接至电源,并且在所限定的时间选择性地断开所识别的线圈以便驱动活塞杆/压缩活塞组件。在实施例中,控制器还可以配置用于接收冲程长度设置,所述冲程长度设置用于选择线圈并且限定连接时间、连接持续时间和断开时间。
图4至图6示出根据本发明的实施例的具有由带共振弹簧的单电磁致动器驱动的定相活塞的压缩机。
图4示出压缩机200,所述压缩机200包括驱动组件220、第一蓄积器组件230、压缩组件240和第二蓄积器组件250。第一活塞杆212将驱动组件220、第一蓄积器组件230和压缩组件240连接起来。第二活塞杆214将驱动组件220、第二蓄积器组件250和压缩组件240连接起来。
第二活塞杆214是中空的,包括通路(未示出),所述通路在其远端上具有远端开口228并且在其近端上具有近端开口215。所述第二活塞杆配置用于沿着其轴向长度可滑动地和可密封地接收第一活塞杆212的一部分,所述第一活塞杆和所述第二活塞杆沿着轴线216同轴地对齐。如图4中所示,虚线218指示第一活塞杆212接收在第二活塞杆214内的一部分。可操作地,所述活塞杆配置成使得活塞杆(212,214)可以沿着轴线216相对于彼此独立地平移。
驱动组件220与第一蓄积器组件230和压缩组件240通过第一活塞杆212机械地连通。第一蓄积器组件230与驱动组件220和压缩组件240通过第一活塞杆212机械地连通。驱动组件220还与第二蓄积器组件250和压缩组件240通过第二活塞杆214机械地连通。第二蓄积器组件250与驱动组件220和压缩组件240通过第二活塞杆214机械地连通。
如图4中所示,压缩组件240包括外壳241、第一压缩活塞242和第二压缩活塞244。第一压缩活塞244和第二压缩活塞242轴向设置在外壳241内,并且限定至少一个流体隔离的压缩室。在图4所示的实施例中,压缩活塞(242,244)将外壳体积分成三个室,每个室相对于其他室大体上流体隔离。
外壳241进一步包括与轴线216大体上对齐的孔,所述孔限定使外壳的内部与压缩组件240外部的环境连接的孔口。第一孔沿着轴线216可滑动地和可密封地接收第二活塞杆214,第二活塞杆214延伸到外壳241中并且连接至第二压缩活塞242。
第二压缩活塞242包括表面。所述第二压缩活塞表面包括边缘,所述边缘配置用于可滑动地和可密封地接合外壳241的内表面。所述第一活塞表面进一步包括近端面,所述近端面与轴线216大体正交。第一活塞近端面进一步包括孔215,第一活塞杆212延伸穿过孔215并且附接至第一压缩活塞244。第一压缩活塞表面进一步包括与近端面相对的远端面,所述背面与轴线216大体正交。在实施例中,第二活塞杆214在第二压缩活塞242的背面处连接至第二压缩活塞242。
第一压缩活塞244包括表面。所述第一压缩活塞表面包括边缘,所述边缘配置用于可滑动地和可密封地接合外壳内表面。第一压缩活塞表面进一步包括近端面,所述近端面与轴线216大体正交并且面向第二压缩活塞242的近端面。第一活塞表面进一步包括与其近端面相对的远端面,所述背面与轴线216大体正交。在图4所示的实施例中,第一活塞杆212在第一压缩活塞244的近端表面处连接至第一压缩活塞244。
外壳内表面的一部分、第一活塞近端面和第二活塞近端面共同限定中央压缩室243。中央压缩室243进而通过入口阀/出口阀247与流体源(未示出)和流体目的地(也未示出)流体连通。在实施例中,外壳内表面的一部分和第一活塞远端面进一步限定第一压缩室245。第一压缩室245进而也通过入口阀/出口阀248与流体源和流体目的地流体连通。在实施例中,外壳内表面的一部分和第二活塞远端面进一步限定第二压缩室246。第二压缩室246进而通过入口阀/出口阀249与流体源和流体目的地流体连通。在实施例中,中央压缩室243、第一压缩室245和第二压缩室246中任一个是彼此大体上流体隔离的。
在实施例中,阀(247,248,249)中的至少一个包括螺线管致动器(未示出)。在其他实施例中,阀(247,248,249)中的至少一个包括磁性齿轮传动致动器(未示出)。可操作地,阀(247,248,249)与活塞(242,244)的移动协作以允许流体在第一压力下进入至少一个压缩室并且在第二压力下离开所述室。如所属领域的技术人员将理解,鉴于本说明书的公开内容和教示,室(243,245,246)与流体供应源/目的地之间的流体连通可以通过图4至图6中所示的专用的单独入口阀和出口阀来完成,或通过配置用于将所述室与流体源和流体目的地选择性地连接的单个阀来完成。
如图4中进一步示出,驱动组件驱动器220包括定子222、第一芯226和第二芯228。第一芯226附接至第一活塞杆212,第二芯228附接至第二活塞杆214的远端部分,并且定子222相对于芯(226,228)固定。可操作地,定子222配置用于在芯(226,228)上施加电磁力,从而沿着轴线216在远端和近端方向上往复驱动芯(226,228)。在本发明的实施例中,所述定子配置用于相对于彼此独立地驱动芯(226,228)。
在实施例中,驱动组件220包括线性电动机,其中定子222包括通过控制器(未示出)可选择性地连接至电源(未示出)的多个线圈225。当来自多个线圈225l的单独线圈连接至电源时,所述线圈在芯(226,228)上施加电动势,从而沿着轴线16轴向地驱动附接至对应芯的活塞杆/压缩活塞。当向连接至电源的线圈组增加线圈时,电磁力增大。当从连接至电源的线圈组减少线圈时,电磁力减小。在将活塞杆/压缩组件平移方向上的相邻线圈增加至连接至电源的线圈组,以及将与平移方向相反的相邻线圈从连接至电源的线圈组中减少时,定子222在对应芯24上维持恒定的电磁力,当所述芯沿着轴线平移时,电磁力实际上跟随所述芯。在本发明的一个实施例中,电磁驱动器包括市场上可购得的线性电动机。
如图4中另外示出,第一蓄积器230包括第一法兰232、第一弹性构件234、第一支柱238、第二弹性构件237和第二法兰239。在实施例中,法兰(232,239)之一或两者可以由第一活塞杆212限定。在其他实施例中,所述法兰之一或两者可以通过向第一活塞杆212附接组件来构造。第一支柱238包括孔236,所述孔236可滑动地接收活塞杆212并且支柱238相对于活塞杆212固定。每个弹性构件(234,237)包括第一端和第二端。第一弹性构件234在其第一端处附接至第一法兰232,并且第一弹性构件234在其第二端处附接至第一支柱238。第二弹性构件237在其第一端处附接至第二法兰239,并且第二弹性构件234在其第二端处附接至第一支柱238。
如图4中示出,第二蓄积器250包括第三法兰252、第三弹性构件254、第二支柱256、第四弹性构件257和第四法兰259。在实施例中,法兰(254,259)之一或两者可以由第二活塞杆214限定。在其他实施例中,所述法兰之一或两者可以通过向第二活塞杆214附接组件来构造。第二支柱256包括孔258,所述孔258可滑动地接收第二活塞杆214并且相对于第二活塞杆214固定。每个弹性构件(254,257)包括第一端和第二端。第三弹性构件254在其第一端处附接至第三法兰252,并且第三弹性构件254在其第二端处附接至第二支柱256。第四弹性构件257在其第一端处附接至第四法兰259,并且第四弹性构件257在其第二端处附接至支柱256。
图5和图6示出由压缩机200中的驱动组件(220)施加在活塞杆/压缩活塞组件(212,242;214,244)上的力。
图5示出施加用于驱动第一活塞杆/压缩活塞组件(212,214)以便沿着轴线216在近端方向上驱动活塞244的力,如在压缩机200的第一往复运动期间将施加。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,活塞242大体位于上死点处。在近端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,驱动组件220通过在所述组件上施加上述远端定向的电动势F101来使所述组件加速,从而沿着轴线216在远端方向上驱动所述组件。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第一弹性构件237返回其正常形状,从而在所述组件上施加远端定向的加速力F102。第三,随着中央压缩室243内的体积减小,驻留在所述室中的气体在压缩活塞244的近端面上施加相反力F103。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞244到达下死点的某一时刻,第二弹性构件3234变形(拉长),由此在所述组件上施加相反力F104,从而随着所述活塞接近其下死点位置使所述组件减速。
图5还示出施加用于驱动第二活塞杆/压缩活塞组件(214,242)以便沿着轴线216在近端方向上驱动活塞242的力,如在压缩机200的第一往复运动期间将施加。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,活塞242大体位于上死点处。在第二活塞近端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,驱动组件220通过在所述组件上施加上述近端定向的电动势F105来使所述组件加速,从而沿着轴线216在近端方向上驱动所述组件。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第三弹性构件254返回其正常形状,从而在所述组件上施加近端定向的加速力F106。第三,随着中央压缩室243内的体积减小,驻留在所述室中的气体在第二压缩活塞242的近端面上施加相反力F107。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞242到达下死点的某一时刻,第四弹性构件257变形(拉长),由此在所述组件上施加另外的相反力F108,从而随着所述活塞接近其下死点位置使所述组件减速。
可操作地,起作用的力加到一起,并且所得到的力导致活塞移动。有利地,弹性构件施加的力仅持续所述冲程的一部分施加并且补偿驱动组件力。例如,蓄积器的一个弹性构件在拉长状态下开始冲程,从而具有使否则通过在所述冲程开始时施加另外的力所要求的驱动组件的力减小的技术效果。类似地,蓄积器的互补弹性构件在正常状态下开始冲程,并且在趋向冲程结束时变得拉长,从而具有使所述组件减速并且存储惯性能量用于所述组件的随后往复运动的技术效果。
图6示出施加用于沿着轴线216在远端方向上驱动第一活塞杆/压缩活塞组件(212,244)的力,如在压缩机200的第二往复运动期间将施加。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,第一压缩活塞244大体位于下死点处。在远端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,驱动组件220通过在所述组件上施加近端定向的电动势F109来使所述组件加速,从而沿着轴线216在远端方向上驱动活塞。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第一弹性构件234返回其正常形状,从而在所述组件上施加近端定向的加速力F110。第三,随着第一压缩室245内的体积减小,驻留在所述室中的气体在第一压缩活塞244的远端面上施加相反力F111。最后,在冲程结束之前并且继续直到活塞42大体到达上死点位置的某一时刻,第二弹性构件237变形(拉长),由此在所述组件上施加相反力F112,从而随着活塞接近其上死点位置使所述组件减速。
图6示出施加用于沿着轴线216在远端方向上驱动第二活塞杆/压缩活塞组件(214,242)的力,如在压缩机200的第二往复运动期间将施加。在冲程开始时,所述组件是大体不运动的,第二压缩活塞242大体位于下死点处。在第二压缩活塞242的远端平移期间四个力施加在所述组件上。首先,驱动组件220通过在所述组件上施加上述电动势F113来使所述组件加速,从而沿着轴线216在远端方向上驱动活塞242。第二,在冲程开始时并且对于所述冲程的一部分,变形的(拉长的)第四弹性构件257返回其正常形状,从而在所述组件上施加远端定向的加速力F114。第三,随着第二压缩室246内的体积减小,驻留在所述室中的气体在压缩活塞242的远端面上施加相反力F115。最后,在冲程结束之前并且继续直到第二压缩活塞242大体到达其上死点位置的某一时刻,第三弹性构件254变形(拉长),由此在所述组件上施加相反力F116,从而随着活塞接近其上死点位置使所述组件减速。
在所述冲程期间,所述力的总和指示所述组件在其沿着轴线216平移期间加速和减速的速率。当所述组件加速时,所述组件的惯性增大。当所述组件减速时,所述组件的惯性减小。当所述组件以固定速度行进时,所述组件的惯性是恒定的。因此,在冲程开始时,第一弹性构件的松弛使所述组件加速,从而增大驻留在所述组件中的惯性。在行进的某个时刻,第二弹性构件开始变形,使得所述组件减速,从而减小驻留在所述组件中的惯性。总体而言,弹性构件具有以下技术效果:在第一冲程期间存储驻留在所述组件中的惯性能量,并且在随后的冲程期间将所存储的能量传给所述组件,从而在往复运动期间保存活塞杆/压缩活塞组件(212,244;214,242)中所存在的能量。
有利地,弹性构件包括共振弹簧,所述共振弹簧具有弹簧常数、共振频率和弹簧共振频率谐频。在所示实施例中,共振弹簧34配置成随着活塞通过第一法兰32相对于第一支柱38的远端平移而接近上死点发生变形,从而使所述共振弹簧伸长,导致所述弹簧吸收能量,随着活塞接近上死点,所述弹簧使活塞杆/压缩活塞组件(12,42)进一步减速。在所述实施例中,伸长的共振弹簧34在随后的冲程期间返回至其正常形状,由此使活塞杆/压缩活塞组件(12,42)在近端方向上加速,从而在沿着轴线16的第一远端冲程期间使驻留在所述组件中的惯性能量累积,并且在沿着轴线16的第二近端冲程期间通过使所述组件沿着轴线16在近端方向上加速来使能量返回至所述组件。
在某些实施例中,所述弹簧是共振弹簧,所述共振弹簧配置用于在其振动(往复运动)的频率与共振弹簧的自然频率或其谐频匹配时吸收更多能量。例如,当活塞杆12/压缩活塞42的往复运动速率与共振弹簧34的自然频率大体匹配时,上述周期性弹簧变形使得由所述弹簧在连续往复运动中累积和施加的能量最大化。在此类实施例中,操作压缩机10以使得活塞杆/压缩活塞组件以与弹簧共振频率或其谐频大体匹配的速率往复运动会最大限度地降低驱动力要求。
有利地,压缩机的实施例可以在部分负载状态下运行。在一种模式下,可以通过阀248的选择性操作来控制室245与流体源/目的地之间的流体连通的时间以调节活塞242的远端面上的负载。例如,可以通过操作阀248来部分卸载活塞242,以使得进入室245的流体与离开室245的流体之间的压力差在活塞移动的一部分期间减小或大体最小化。类似地,可以通过阀249的选择性操作来控制室246与流体源/目的地之间的流体连通的时间以调节活塞244的远端面上的负载。例如,可以通过操作阀249来部分卸载活塞244,以使得进入室246的流体与离开室246的流体之间的压力差在活塞移动的一部分期间减小或大体最小化。在另一种模式下,可以通过阀247的操作来控制室243与流体源/目的地之间的流体连通的时间以调节活塞(242,244)的近端面上的负载。例如,可以通过操作阀247来部分卸载活塞(242,244),以使得进入室243的流体与离开室243的流体之间的压力差在活塞移动的一部分期间减小或大体最小化。此类操作模式允许灵活操作,如在流体需求量改变的时期,如当天然气分配网中的天然气需求量改变时。
有利地,在实施例中,所述压缩机是可变容量压缩机。例如,所述控制器可以通过记录在非易失性机器可读介质上的指令组进行编程而配置用于改变活塞相位以及由此压缩机容量,所述指令组导致控制器(i)接收压缩机相位设置,所述相位设置包括0度与180度之间的活塞偏移;(ii)从在活塞杆/压缩活塞的冲程期间连接至电源所必需的多个线圈中选择线圈组以便限定对应冲程长度;(iii)限定每个所选择的线圈必须连接至电源的时间,限定其中所述线圈在对应冲程期间连接至电源的时间段,并且限定所述线圈在对应冲程期间从电源断开的时刻;以及(iv)在所限定的时间将所识别的线圈选择性地连接至电源,允许所选择的线圈持续所限定的时间段保持连接至电源,并且在所限定的时间选择性地断开所识别的线圈以便驱动活塞杆/压缩活塞组件。在实施例中,控制器还可以配置用于接收冲程长度设置,所述冲程长度设置用于选择线圈并且限定连接时间、连接持续时间和断开时间。
有利地,压缩机200的嵌套活塞杆(212,214)会得到更小、更紧凑的压缩机并且允许所述压缩机由单个驱动组件构造而成。因此,机器的整体尺寸更小,从而有利地减小容纳压缩机所需设施的大小。
所属领域的技术人员将容易明白,鉴于本说明书的公开内容和教示,可更改上述弹性构件对的配置以便改变施加相关力的时间。例如,所示互补弹性构件(234,237;254,257)具有不同的弹性常数在本发明的范围内。可替代地,弹性构件施加力的距离在互补弹性构件(234,237;254,257)之间可以是不同的。最后,以下情况在本发明的范围内:单个弹性构件执行上述功能,例如以便以在冲程开始时在远端方向上伸长开始冲程,在冲程进程期间松弛,并且在冲程的结束部分期间在近端方向上变形。
根据可能的有利实施例,电容器具有固定的第一导体和附接至第一活塞杆或第二活塞杆弧的第二导体,所述第一导体和所述第一导体由电介质(例如空气)隔开;这样,电容器具有移动板(准确地说是一个板相对于另一个板移动)并且因此具有可变电容。根据此实施例的一个变体,两个导电板之间的电介质占据的距离随活塞杆的平移而变化。第一导体和第二导体可一次性充电并在压缩机的操作过程中保持隔离,或者可以不同方式充电并在压缩机的不同运行阶段期间保持隔离,或者可在压缩机运行期间永久地连接至恒定电压发生器,或者可在压缩机运行期间永久地连接至可变电压发生器(通常发电机的电压相对于可平移组件的振荡周期而缓慢地变化)。这样的蓄积器存储对应于活塞杆移动的可改变电荷,电容器由此储存活塞杆的惯性能量并且配置用于供应用以为活塞棒的随后平移提供动力的电荷。使用一个或多个电容器可与使用具有恒定或可变的弹簧常数的一个或多个弹簧进行组合。
值得注意的是,本发明的实施例的弹簧可具有相对于时间和空间而言恒定的弹簧常数,这对应于对于螺旋弹簧来说最常见的情况;可替代地,弹簧常数可随时间和/或位置发生变化,特别是沿其长度(即,弹簧常数取决于弹簧的压缩程度)。根据可能的有利实施例,提供这样的可变蓄积器:配置用于通过增长冲程并保持致动时间来改变压缩机容量,从而允许优化磁体位置。以说明性的方式,蓄积器包括具有多个可选择的平行弹簧的弹性构件。冲程中使用的弹簧数量可改变,由此改变弹簧常数,从而改变冲程长度并优化磁体位置。
更一般地说,这样的蓄积器可包括具有第一端和第二端的弹簧组件,所述第一端联接至第一活塞杆抑或第二活塞杆并且所述第二端相对于第一活塞杆抑或第二活塞杆固定。弹簧组件可包括多个弹簧,并且此弹簧组件的弹簧常数可为可调节的;所述弹簧可具有不同的弹簧常数并且平行布置以便选择性地起作用。可替代地,弹簧组件可包括具有不同长度且平行布置的多个弹簧以便具有不同的有效冲程(即,在可平移组件的第一位移范围内,第一组弹簧在可平移组件上起作用,在第一位移范围内,第二组弹簧起作用,在第三位移范围内,第三组弹簧起作用……)表达“平行布置”应从功能视角来解释;事实上,弹簧的轴线可彼此平行(在极限情况下甚至重合)或向彼此倾斜。
尽管已经参考某些实施例对本发明进行了描述,但所属领域的技术人员应理解,在不脱离本发明范围的情况下可以做出各种改变并且可以用等效物来替代各实施例。另外,在不背离本发明范围的情况下,可以做出许多修改以使具体情况或材料适应本发明的教示。因此,本发明的意图在于并不限于所公开的特定实施例,而是本发明将包括落在随附权利要求书范围内的所有实施例。

Claims (23)

1.一种往复式压缩机(100),所述往复式压缩机(100)包括:
具有限定至少一个压缩室(43)的内表面(25)的外壳(41),所述外壳具有第一孔(26)和第二孔(27);
具有至少一个压缩面(28)的第一活塞(42),所述活塞可滑动地设置在所述压缩室内;
具有近端部分(11)和远端部分(13)的第一活塞杆(12),所述近端部分可滑动地接收在所述第一孔内,所述第一活塞杆可驱动地连接至所述第一活塞;
具有与所述第一活塞压缩面相对的至少一个压缩面(29)的第二活塞(44),所述第二活塞可滑动地设置在所述压缩室内;
具有近端部分(15)和远端部分(17)的第二活塞杆(14),所述近端部分可滑动地接收在所述第二孔内,所述第二活塞杆可驱动地连接至所述第二活塞;
附接至所述第一活塞杆的远端部分的第一致动器(24);以及
附接至所述第二活塞杆的所述远端部分的第二致动器(64);
其中所述第一活塞杆和所述第二活塞杆限定延伸穿过所述压缩室的平移轴线(16),并且
其中所述第一致动器和所述第二致动器配置用于使所述第一活塞和所述第二活塞在所述压缩室内沿着所述平移轴线可驱动地往复运动。
2.根据权利要求1所述的往复式压缩机,其中至少一个致动器包括力发生器和力蓄积器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的往复式压缩机,其中所述蓄积器包括弹簧组件,所述弹簧组件具有附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一的第一端以及相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定的第二端,其中所述弹簧组件包括一个或多个弹簧,其中所述弹簧组件的弹簧常数是可调节的。
4.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述弹簧组件的至少一个弹簧具有沿其长度可变的弹簧常数。
5.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述弹簧组件包括具有不同长度并且平行布置的多个弹簧,以便具有不同的有效冲程。
6.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述弹簧组件包括具有不同弹簧常数并且平行布置以便选择性地起作用的多个弹簧。
7.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述活塞杆被配置成以某一频率往复运动,所述频率与所述弹簧的共振频率和所述弹簧的所述共振频率的谐频之一大体匹配。
8.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述蓄积器包括电容器,所述电容器具有附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一的第一导电材料以及相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定的第二导电材料,由此所述至少一个电容器具有移动板并且具有可变的电容量。
9.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述致动器包括具有电枢和固持板的螺线管,其中所述固持板附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一,并且其中所述电枢相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定。
10.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述螺线管致动器被配置成沿着所述平移轴线平移。
11.根据任一前述权利要求所述的往复式压缩机,其中所述致动器包括具有牵引机和芯的线性电动机,其中所述芯附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一,并且其中所述牵引机相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定。
12.一种往复式压缩机(200),所述往复式压缩机(200)包括:
具有内表面(250)并且限定至少一个压缩室的外壳(241),所述外壳具有孔(260);
具有至少一个压缩面的第一活塞(242),所述活塞可滑动地设置在所述压缩室内;
具有近端部分(263)和远端部分(264)的第一活塞杆(214),所述近端部分可滑动地接收在所述孔内,所述第一活塞杆可驱动地连接至所述第一活塞;
具有与所述第一活塞压缩面相对的至少一个压缩面(265)的第二活塞(244),所述第二活塞可滑动地设置在所述压缩室内;
具有近端部分(267)和远端部分(266)的第二活塞杆(214),所述近端部分可滑动地接收在所述第一活塞杆内,所述第二活塞杆可驱动地连接至所述第二活塞;
附接至所述第一活塞杆的远端部分的第一致动器(224);以及
附接至所述第二活塞杆的所述远端部分的第二致动器(226);
其中所述第一活塞杆和所述第二活塞杆限定延伸穿过所述压缩室的平移轴线(216),以及
其中所述第一致动器和所述第二致动器配置用于使所述第一活塞和所述第二活塞在所述压缩室内沿着所述平移轴线可驱动地往复运动。
13.根据权利要求12所述的往复式压缩机,包括在权利要求2至11中任一项中阐述的技术特征。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的往复式压缩机,其中至少一个致动器包括力发生器和力蓄积器。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的往复式压缩机,其中所述蓄积器包括弹簧组件,所述弹簧组件具有附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一的第一端以及相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定的第二端,其中所述弹簧组件包括一个或多个弹簧,其中所述弹簧组件的弹簧常数是可调节的。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的往复式压缩机,其中所述弹簧组件的至少一个弹簧具有沿其长度可变的弹簧常数。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的往复式压缩机,其中所述弹簧组件包括具有不同长度并且平行布置的多个弹簧,以便具有不同的有效冲程。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的往复式压缩机,其中所述弹簧组件包括具有不同弹簧常数并且平行布置以便选择性地起作用的多个弹簧。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的往复式压缩机,其中所述活塞杆配置用于以某一频率往复运动,所述频率与所述弹簧的共振频率和所述弹簧的所述共振频率的谐频之一大体匹配。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的往复式压缩机,其中所述蓄积器包括电容器,所述电容器具有附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一的第一导电材料以及相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定的第二导电材料,由此所述至少一个电容器具有移动板并且具有可变的电容量。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的往复式压缩机,其中所述致动器包括具有电枢和固持板的螺线管,其中所述固持板附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一,并且其中所述电枢相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定。
22.根据权利要求12至21中任一项所述的往复式压缩机,其中所述螺线管致动器配置用于沿着所述平移轴线平移。
23.根据权利要求12至22中任一项所述的往复式压缩机,其中所述致动器包括具有牵引机和芯的线性电动机,其中所述芯附接至所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一,并且其中所述牵引机相对于所述第一活塞杆和所述第二活塞杆之一固定。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402102A (zh) * 2015-12-11 2016-03-16 珠海格力电器股份有限公司 一种单缸往复活塞式压缩机
CN110318972A (zh) * 2019-07-05 2019-10-11 连伟 高效节能永磁直线多缸压缩机
WO2020078295A1 (zh) * 2018-10-15 2020-04-23 皇甫欢宇 一种流体的增压方法
CN113330213A (zh) * 2018-09-24 2021-08-31 伯克哈特压缩机股份公司 活塞压缩机及其操作方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10550676B2 (en) * 2015-06-01 2020-02-04 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for determining proper phase rotation in downhole linear motors
JP6245238B2 (ja) * 2015-09-11 2017-12-13 トヨタ自動車株式会社 燃料ポンプ
JP6229704B2 (ja) * 2015-10-01 2017-11-15 トヨタ自動車株式会社 燃料ポンプ
JP6217725B2 (ja) * 2015-10-06 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 燃料ポンプ
US10693358B2 (en) 2017-02-03 2020-06-23 Hamilton Sundstrand Corporation Reciprocating electromagnetic actuator with flux-balanced armature and stationary cores
DE102019133576B3 (de) * 2019-12-09 2020-12-17 Maximator Gmbh Kompressor und Verfahren zur Förderung und Verdichtung eines Förderfluids in ein Zielsystem
CN112791286B (zh) * 2021-02-03 2021-10-08 佳木斯大学 心脏病中老年患者触摸呼吸器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07280372A (ja) * 1994-04-14 1995-10-27 Daikin Ind Ltd 圧縮機
JP2000130325A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd ガス圧縮機
US6079960A (en) * 1997-05-29 2000-06-27 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Linear compressor with a coaxial piston arrangement
CN1319173A (zh) * 1998-09-21 2001-10-24 艾尔克塞尔公司 单端和双端压缩机
US20030072658A1 (en) * 2001-10-12 2003-04-17 Jung-Sik Park Double side action type reciprocating compressor
US20030218854A1 (en) * 2002-05-24 2003-11-27 Isaac Dimanstein Apparatus and method for controlling the maximum stroke for linear compressors
CN1766332A (zh) * 2004-10-27 2006-05-03 乐金电子(天津)电器有限公司 线性压缩机

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1978866A (en) 1931-03-03 1934-10-30 Alfred Teves Maschinen & Armat Fluid pump and drive means therefor
GB837312A (en) 1955-12-07 1960-06-09 Licentia Gmbh Electromagnetic oscillating compressor
SE355215B (zh) 1971-03-17 1973-04-09 Atlas Copco Ab
JPS5613558U (zh) 1979-07-12 1981-02-05
US4334833A (en) 1980-10-28 1982-06-15 Antonio Gozzi Four-stage gas compressor
JPS6318786Y2 (zh) 1981-05-21 1988-05-26
GB2125223A (en) 1982-08-05 1984-02-29 Yeh Chun Tsai Electromagnetic driving device
JPS59133784U (ja) 1983-02-28 1984-09-07 株式会社東芝 リニア電動圧縮機
US4832578A (en) 1986-11-14 1989-05-23 The B.F. Goodrich Company Multi-stage compressor
SU1608360A1 (ru) 1988-02-25 1990-11-23 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Электромагнитный компрессор
SU1682627A1 (ru) 1989-12-04 1991-10-07 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского Компрессор с электродинамическим приводом
US5354185A (en) 1992-10-05 1994-10-11 Aura Systems, Inc. Electromagnetically actuated reciprocating compressor driver
JP3257092B2 (ja) 1992-12-08 2002-02-18 ダイキン工業株式会社 リニアモータ圧縮機
US5273409A (en) 1993-05-20 1993-12-28 General Motors Corporation Compressor assembly including an electromagnetically triggered pressure actuated internal clutch
US5636601A (en) 1994-06-15 1997-06-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Energization control method, and electromagnetic control system in electromagnetic driving device
AU5155396A (en) 1995-04-03 1996-10-23 Wei-Min Zhang Linear motor compressor and its application in cooling syste m
JP3994521B2 (ja) 1998-05-20 2007-10-24 三菱電機株式会社 リニア圧縮機
BR9904532A (pt) 1999-09-09 2001-04-24 Brasil Compressores Sa Conjunto ressonante para compressor alternativo de motor linear
JP2001333569A (ja) 2000-05-19 2001-11-30 Yamaha Motor Co Ltd 磁性流体の駆動装置
JP3566204B2 (ja) 2000-12-27 2004-09-15 シャープ株式会社 スターリング冷凍機の運転制御方法
BR0101017B1 (pt) 2001-03-13 2008-11-18 sistema de lubrificaÇço de pistço para compressor alternativo com motor linear.
KR100386275B1 (ko) 2001-03-28 2003-06-02 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 스프링 지지구조
IL142779A0 (en) 2001-04-24 2002-03-10 Mnde Technologies L L C Electromagnetic device particularly useful as a vibrator for a fluid pump
JP3511018B2 (ja) 2001-05-18 2004-03-29 松下電器産業株式会社 リニアコンプレッサ駆動装置
KR100442378B1 (ko) * 2001-10-12 2004-07-30 엘지전자 주식회사 대향형 왕복동식 압축기
KR100442384B1 (ko) * 2001-10-23 2004-07-30 엘지전자 주식회사 대향형 왕복동식 압축기의 윤활유 공급 장치
JP2003148339A (ja) * 2001-11-15 2003-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニア圧縮機
KR20030041289A (ko) * 2001-11-19 2003-05-27 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 피스톤 지지구조
KR100451233B1 (ko) 2002-03-16 2004-10-02 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 운전제어방법
BR0201189B1 (pt) 2002-03-22 2010-06-29 compressor alternativo acionado por motor linear.
JP2004003408A (ja) 2002-04-25 2004-01-08 Kazumasa Ikuta 流体の吸引吐出装置
JP2004124896A (ja) 2002-10-07 2004-04-22 Sharp Corp ピストン及びこのピストンを用いた熱機関
JP4273738B2 (ja) 2002-10-16 2009-06-03 パナソニック株式会社 リニアコンプレッサ
JP3898149B2 (ja) 2003-04-25 2007-03-28 ファナック株式会社 定量分配器
JP4241192B2 (ja) 2003-05-29 2009-03-18 パナソニック株式会社 リニア圧縮機
US6976831B2 (en) * 2003-06-25 2005-12-20 Halliburton Energy Services, Inc. Transmissionless variable output pumping unit
BRPI0419022B1 (pt) 2004-08-30 2016-12-13 Lg Electronics Inc aparelho e método para controlar um compressor linear
JP2006070734A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Hitachi Ltd 往復動型ポンプ
KR100619765B1 (ko) 2004-12-10 2006-09-08 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기의 용량 가변 장치
JP4770183B2 (ja) 2005-01-28 2011-09-14 アイシン精機株式会社 リニア圧縮機
AU2006201260B2 (en) 2005-04-19 2011-09-15 Fisher & Paykel Appliances Limited Linear Compressor Controller
BRPI0504989A (pt) 2005-05-06 2006-12-19 Lg Electronics Inc aparelho e método para controlar operação de compressor de alternáncia
DE102006009256A1 (de) 2006-02-28 2007-08-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linearantrieb und Linearverdichter mit anpassbarer Leistung
DE102006009270A1 (de) 2006-02-28 2007-08-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linearverdichter mit vorgespannter Federkolbenstange sowie Kältemaschine
US7651069B2 (en) 2006-05-26 2010-01-26 General Electric Company Electromagnetic actuators
US7516940B2 (en) 2006-05-26 2009-04-14 General Electric Company Electromagnetic actuators
KR100963742B1 (ko) 2007-10-24 2010-06-14 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기
US20090191073A1 (en) 2008-01-25 2009-07-30 General Electric Company Magnetic pumping machines
US8047166B2 (en) 2008-04-02 2011-11-01 General Electric Company Electric valve actuation system
KR101681324B1 (ko) 2010-02-24 2016-12-13 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
US8550794B2 (en) 2010-08-09 2013-10-08 Foothill Land, Llc Double acting fluid pump
JP2012246982A (ja) 2011-05-26 2012-12-13 Hitachi Ltd 磁気歯車装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07280372A (ja) * 1994-04-14 1995-10-27 Daikin Ind Ltd 圧縮機
US6079960A (en) * 1997-05-29 2000-06-27 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Linear compressor with a coaxial piston arrangement
CN1319173A (zh) * 1998-09-21 2001-10-24 艾尔克塞尔公司 单端和双端压缩机
JP2000130325A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd ガス圧縮機
US20030072658A1 (en) * 2001-10-12 2003-04-17 Jung-Sik Park Double side action type reciprocating compressor
US20030218854A1 (en) * 2002-05-24 2003-11-27 Isaac Dimanstein Apparatus and method for controlling the maximum stroke for linear compressors
CN1766332A (zh) * 2004-10-27 2006-05-03 乐金电子(天津)电器有限公司 线性压缩机

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402102A (zh) * 2015-12-11 2016-03-16 珠海格力电器股份有限公司 一种单缸往复活塞式压缩机
CN113330213A (zh) * 2018-09-24 2021-08-31 伯克哈特压缩机股份公司 活塞压缩机及其操作方法
CN113330213B (zh) * 2018-09-24 2023-03-14 伯克哈特压缩机股份公司 活塞压缩机及其操作方法
WO2020078295A1 (zh) * 2018-10-15 2020-04-23 皇甫欢宇 一种流体的增压方法
CN110318972A (zh) * 2019-07-05 2019-10-11 连伟 高效节能永磁直线多缸压缩机
CN110318972B (zh) * 2019-07-05 2024-04-30 连伟 高效节能永磁直线多缸压缩机

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014027904B8 (pt) 2022-06-28
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WO2013171125A2 (en) 2013-11-21
KR20150027092A (ko) 2015-03-11
CA2872916A1 (en) 2013-11-21
JP6283356B2 (ja) 2018-02-21
EP2861868A2 (en) 2015-04-22
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CN104487706B (zh) 2017-07-11
JP2015520319A (ja) 2015-07-16
KR102159661B1 (ko) 2020-09-28
WO2013171125A3 (en) 2015-03-12
US20150098849A1 (en) 2015-04-09
RU2014144231A (ru) 2016-07-10
ITCO20120028A1 (it) 2013-11-17
US10030638B2 (en) 2018-07-24
MX2014013969A (es) 2015-03-04
EP2861868B1 (en) 2020-03-04

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