CN1078677C - 振动极小的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

一种振动极小的线性压缩机，它包括一水平设置的密闭壳，若干位于密闭壳下部各个位置上的弹性元件；以及由弹性元件水平支承的压缩组件。通过使得弹性元件的振动方向与压缩组件的振动方向正交，减小了压缩机运行时产生的振动。

Description

振动极小的线性压缩机

本发明涉及一种在工作过程中振动极小的线性压缩机。

通常，使用曲轴将马达的旋转运动转变为线性往复运动，因而需要许多诸如连杆和轴承之类的部件，导致成本增加，生产率反而下降。

而且，在压缩机工作时，有许多地方是摩擦接触，从而导致压缩机的耗电量增加，效率降低。

为解决上述现有的采用曲轴的压缩机存在的问题，采用了成本经济的线性马达，从而零件的数量减少，其中，线性马达用来代替曲轴，使活塞作往复运动。结果，需要的零件减少，而且一般的线性压缩机在工作时，摩擦也减少，从而提高了效率并减少了电耗。

如图1所示，有现有线性压缩机的密封壳1内设有由许多悬挂弹簧3弹性支承的压缩组件2。

更具体地说，在许多悬挂弹簧3的顶部设有活塞弹簧4，汽缸5设置在活塞弹簧4的正上方。

在汽缸5内，有一在缸内往复滑动的活塞6，在汽缸5外，有一由线圈和磁铁组成的线性马达7，用来驱动汽缸5。

阀组件8固定在汽缸5的上表面，在阀组件8的两侧，装有一吸气消音器9和一排气消音器10。

压缩组件2包含活塞弹簧4、汽缸5、活塞6、线性马达7、阀组件8、吸气消音器9和排气消音器10。标号S指致冷剂压缩室，由汽缸5和活塞6形成，压缩室S的尺寸在压缩机工作时是变化的。

在这样组成的现有的线性压缩机中，活塞6随着线性马达9的运行而在汽缸5内反复地作线性往复运动，用来将致冷剂从阀组件8的吸气阀(图中未示出)吸入致冷剂压缩室S内，进行压缩，然后通过排放阀(图中未示出)排放出去。

在致冷剂吸入和排放的过程中，吸气消音器9和排气消音器10分别用来减少致冷剂的吸气和排气噪音。

然而，为使线性马达7的运动方向和活塞6的一致，压缩组件2是垂直地设置在密封壳1内的，因此在压缩机运行时，引起了密封壳1很大的噪音。

下面，参照附图进一步详细说明现有线性压缩机的缺点。

如图2所示，由于压缩组件2装在密封壳1内，使密封壳1产生了振动。

更具体的说，随着线性压缩机的运行，沿图3中Y方向以一定的振幅振动的压缩组件2的加速度，引起了密封壳1沿图3中的Y方向的振动。压缩组件2和密封壳1的振幅与悬挂弹簧3的刚度成正比。

压缩组件2的振幅减小有助于降低密封壳1的振幅和悬挂弹簧3的刚度，其结构是减小了密封壳1的振幅。图2中，标号14指的是支承橡胶。

如图3所示，在现有的立式线性压缩机中，假定激励力F是fsinωt，悬挂弹簧3的Y方向刚度为Ky，X方向刚度为Kx，则有下述等式(1)：

F＝MY＋KyY＝fsinωt……(1)

(式中，M：重量，Y：加速度，MY：压缩组件2的惯性能，Y：移动距离，KyY：一种势能，量纲为：MLT^-2)

振动在很大程度上取决于振幅的大小，为求得振幅的大小Y，可用齐次解Yh和特解Yp(Y＝Yh＋Yp)计算；此处，Yh＝C₁cosω_nt＋Cpsinω_nt(C₁和C₂值分别由初始值给出)，而Yp＝Ycosωt，因此得到下述第二方程式(2)。 $\frac{Y}{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{ST}}}=\frac{1}{{[1-{(\mathrm{\ω}/{\mathrm{\ω}}_n)}^2]}^2}-----\left(2\right)$

(式中，δ_s(静偏移)＝F/Ky，ω：所加负荷的频率，ω_n：压缩组件2的自然频率)

同时，齐次解Yh的值只存在于压缩机初始启动值，当发动机运行归于正常时，齐次解Yh值并不存在，因此，压缩组件2的移动距离Y(Yh＋Yp)由特解Yp决定。

在方程式(2)中，当分别用R和r代替Y/δ_ST和ω/ω_n时，可得到下面方程式(3)。 $R=\frac{1}{\sqrt{{(1-r^2)}^2}}------\left(3\right)$

作为位移Y与静偏移δ_ST的比值的放大因子R，和频率比r(＝ω/ω_n)之间的关系如图4所示，图中表示了阻尼系数从0-2.0的许多取样值。

在式F＝fsinωt中，ω指电源的频率，因此有一固定表达式(ω＝27πs＝2πx60)，从而普通压缩机的。r(＝ω/ω_n)大于1。也就是说，当压缩组件2的重量非常轻，并且悬挂弹簧3的弹性系数非常小时，值r在0到1的范围内，由于线性压缩机的悬挂弹簧3必须支承很重的压缩机组件2，并且，考虑到静偏差δ_ST，所以悬挂弹簧3的垂直刚度Ky不能降低到某一极限值之下，r值应保持为大于1。

如上所述，在ω的值固定的情况下，作为衡量振幅的尺度的放大因子R在r大于1的值阈内变小，结果，当压缩组件2的自然频率ω_n降低时，代替Y/δ_ST的R值变小，从而减小外壳的振幅。

因此，本发明的目的在于提供一种能有效降低线性压缩机运行时的振动的线性压缩机。

为达到上述目的，振动极小的线性压缩机包括：一水平放置的密闭壳，位于密闭壳下部的各个位置上的弹性元件和由弹性元件水平支承的压缩组件。

下面，参照附图描述本发明的实施例。附图中

图1是现有线性压缩机的断面图；

图2是现有线性压缩机的安装状态下简化了的示意图；

图3是现有线性压缩机的模型图；

图4是现有线性压缩机的振动系统的放大因子与频率比之间的关系图；

图5是依据本发明的线性压缩机的局部剖视的侧视图；

图6是依据本发明的线性压缩机的横断面的顶视图；

图7是依据本发明的线性压缩机的弹性元件的组成的放大示意图；

图8是依据本发明的线性压缩机的模型示意图。

如图5-7所示，在依据本发明的振动极小的线性压缩机中，在水平安装的密闭

壳21的下部几个位置上设有悬挂弹簧22，充当弹性元件。水平压缩组件23由悬挂弹簧22支承着。

依据本发明的振动极小的线性压缩机借助于将悬挂弹簧22的振动方向与压缩组件23的激励振动的方向相互垂直交叉，可大大地减小振动。

在密闭壳21的底表面的预定的四个位置上，设有板21a。在板21a的上表面设有第一支承凸起21b，如图7所示。第二支承凸起23a设在压缩组件23的某个位置上，使它与板21a相对。

位于壳21上表面的第一支承凸起21b与悬挂弹簧22的下部连接，而第二支承凸起23a与支承弹簧22的上部连接，这样就弹性地支承着压缩组件23。

悬挂弹簧22的安装位置不受附图所示的限制。而且，只要压缩组件23具有有效的弹性支承，压缩组件23可以安装在密闭壳21内的任何地方。

下面详细描述本发明的振动极小的线性压缩机的运行。

首先，悬挂弹簧22的刚度转换为Kx，Kx表示水平的X方向刚度。

普通的螺旋弹簧的Kx值小于Ky的1/3，因此，r(＝ω/ω_n)比图3中现有的垂直式压缩机结构中的r大。

此时，Kx的值越大，也就是说越软，r的值越大。

所以，与阻尼的大小无关，r值的增加就使得R(＝Y/δ_ST)值减小，从而减小壳21的振幅。

悬挂弹簧22的刚度和压缩组件23的振幅之间的关系可以总结为下面的方程式(4)：

(加在壳21上的)力＝(悬挂弹簧22的)刚度×(压缩组件的)振幅    (4)

悬挂弹簧22的刚度越软，也就是说，刚度越大，压缩组件23的振幅越小。

结果，当压缩组件23水平安装在壳21内时，悬挂弹簧22的刚度Kx比现有的垂直式线性压缩机的刚度的1/3还小，因此，在水平式线性压缩机中，与垂直式压缩机相比，加在密闭壳21上的力减少到1/3。所以，这种水平安装压缩组件23在压缩机运行时，能有效降低壳21的振幅。

如上所述，本发明的线性压缩机通过使得弹性元件的振动方向与压缩组件的激励振动方向垂直交叉，从而减小了压缩机运行时的不希望有的振动。

Claims (3)

1.一种振动极小的线性压缩机，它包含：

一水平设置的密闭壳；

在密闭壳下部的各个位置上形成的弹性元件；以及

由弹性元件支承的水平压缩组件，压缩组件的振动方向与弹性元件的振动方向正交，从而减小了密闭壳的振幅。

2.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，弹性元件的刚度被设置成沿水平X方向。

3.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，在密闭壳的底面上设有许多板，每块板上又设有和弹性元件的相应部分连接的第一支承凸起，在压缩组件的底表面上设有第二支承凸起，且与板正对。

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