CN111852817A - 一种具有谐振系统的线性压缩机 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种具有谐振系统的线性压缩机，包括缸体，缸体的一端通过汽缸座封堵，另一端通过端盖封堵，缸体中设置有电机，电机的内孔处安装有运动部件，运动部件的一端伸入汽缸座中的压缩腔内，并与活塞连接，运动部件的外圆侧面安装有板弹簧，板弹簧能够实现运动部件及活塞的径向限位，所述运动部件靠近端盖的一端环套有圆柱弹簧组件，所述圆柱弹簧组件能够实现运动部件的轴向限位。本公开能够解决单独采用圆柱弹簧定位与板弹簧定位时，轴向刚度或径向刚度存在不足的问题。

Description

一种具有谐振系统的线性压缩机
技术领域
本公开属于线性压缩机技术领域，具体涉及一种具有谐振系统的线性压缩机。
背景技术
动磁式直线压缩机的运动部件是活塞及动子部件，当压缩机的工作频率与运动部件的固有频率一致时，性能最优。压缩机的谐振系统包括共振弹簧及共振弹簧支撑结构组成。
直线压缩机采用弹簧构建成简谐机构，直线压缩机采用动磁式直线电机，驱动简谐机构(谐振弹簧与动子部件)做直线方向上的谐振运动(简谐激振力下的系统响应)，减少中间过程的机械功转化，以达到更高的机械效率。为使压缩机的冷量增加，需要谐振系统具有较高的运行频率，同时压机运行过程中降低活塞偏磨，以提高压机的工作效率及可靠性。在行程的谐振系统中，理想状态下要求运动部件的后退量与压缩量相等，以降低压缩机的振动。
但是，发明人了解到，现有线性压缩机的谐振系统一般只采用板弹簧或圆柱弹簧。只采用板弹簧的支撑系统，其轴向刚度较小，压机难以实现高频运行，导致压缩机的制冷量偏小；当压机吸气时，运动部件的后退量大于运动部件的压缩量，使机芯振动较大，最终压机产生较大的振动。
只采用圆柱弹簧形成的支撑，由于圆柱弹簧的径向刚度较低以及运动部件自身的重力影响，活塞不可避免的与汽缸发生偏磨，导致压机的可靠性减低。
发明内容
本公开的目的是提供一种具有谐振系统的线性压缩机，能够解决单独采用圆柱弹簧定位与板弹簧定位时，轴向刚度或径向刚度存在不足的问题。
为实现上述目的，本公开的一个或者多个实施例提供一种具有谐振系统的线性压缩机，包括缸体，缸体的一端通过汽缸座封堵，另一端通过端盖封堵，缸体中设置有电机，电机的内孔处安装有运动部件，运动部件的一端伸入汽缸座中的压缩腔内，并与活塞连接，运动部件的外圆侧面安装有板弹簧，板弹簧能够实现运动部件及活塞的径向限位，所述运动部件靠近端盖的一端环套有圆柱弹簧组件，所述圆柱弹簧组件能够实现运动部件的轴向限位。
所述板弹簧的数量为两组，其中一组板弹簧设置在后压板与端盖之间，另一组板弹簧设置在缸压板与汽缸座之间。所述圆柱弹簧组件设置在端盖与远离缸压板的一组板弹簧之间。
所述压缩腔与圆柱弹簧对称设置在电机的两侧，以使得压缩腔吸气时活塞的后退量与气体压缩时的前进量相等。
所述圆柱弹簧组件包括相互套接的第一圆柱弹簧和第二圆柱弹簧，所述第一圆柱弹簧与第二圆柱弹簧同轴布置，所述第一圆柱弹簧与第二圆柱弹簧的螺旋方向相反。
以上一个或多个技术方案的有益效果：
本公开提供了一种用于线性压缩机的谐振系统，利用板弹簧径向刚度大优点，圆柱弹簧轴向刚度大的优点，两种弹簧相结合的方式，同时运动部件的后退量等于压缩量，减小压机的振动。最终为线性压缩机提供了较高的轴向、径向刚度支撑，提高了压缩机的运行频率，并降低了运动部件在运动过程中的偏移，减少摩擦和磨损，同时也减小了噪音振动。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本公开实施例中整体结构的剖面视图；
图2为本公开实施例中螺纹紧固件的剖面视图；
图3为本公开实施例中螺纹紧固件的轴测示意图。
图中：1、汽缸座；2、第一板弹簧；3、第二板弹簧；4、运动部件；5、电机；6、活塞；7、第一圆柱弹簧；8、第二圆柱弹簧；9、端盖；10、缸体；11、缸压板；12、后压板；13、螺纹紧固件；14、弹簧安装孔；15.外螺纹；16、力矩孔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本公开的一种典型实施方式中，如图1所示，提供了一种具有谐振系统的线性压缩机，包括缸体10，缸体10的一端通过汽缸座1封堵，另一端通过端盖9封堵，缸体10中设置有电机5，电机5的内孔处安装有运动部件4，运动部件4的一端伸入汽缸座1中的压缩腔内，并与活塞6连接，运动部件4的外圆侧面安装有板弹簧，板弹簧能够实现运动部件4及活塞6的径向限位，所述运动部件4靠近端盖9的一端环套有圆柱弹簧组件，所述圆柱弹簧组件能够实现运动部件4的轴向限位。
在本实施例中，所述板弹簧的数量为一组，其中一组板弹簧设置在后压板12与端盖9之间，另一组板弹簧设置在缸压板11与汽缸座1之间。所述圆柱弹簧组件设置在端盖9与远离缸压板11的一组板弹簧之间。
当采用两个板弹簧时，其分别为图示中的第一板弹簧2和第二板弹簧3，可以理解的是，在其他实施方式中，板弹簧的数量为二的倍数，分别设置在电机的两侧即可。
所述圆柱弹簧提供的弹力能够限制活塞6的后退量，圆柱弹簧与运动部件4及活塞6同轴设置。所述压缩腔与圆柱弹簧对称设置在电机5的两侧，以使得压缩腔吸气时活塞6的后退量与气体压缩时的前进量相等。
可以理解的是，本实施例中，为了解决圆柱弹簧的螺旋升角问题，采用嵌套设置且旋向相反的两个圆柱弹簧；在其他实施方式中，可以在第二板弹簧2与端盖9之间均布设置多个圆柱弹簧，多个圆柱弹簧沿运动部件的圆周方向布置。
所述圆柱弹簧组件包括相互套接的第一圆柱弹簧7和第二圆柱弹簧8，所述第一圆柱弹簧7与第二圆柱弹簧8同轴布置，所述第一圆柱弹簧7与第二圆柱弹簧8的螺旋方向相反。
所述端盖9中设置有回缩孔，回缩孔用于容纳运动部件4靠近后压板12的一端，第一圆柱弹簧7与第二圆柱弹簧8的外径大于回缩孔的内径。
所述板弹簧的外圆侧面通过缸体10的内侧面支撑，所述板弹簧分别通过螺纹连接件与后压板12或缸压板11固定。所述运动部件4伸出后压板12的一端设置有定位凸台，圆柱弹簧组件的一端通过定位凸台限位，另一端与端盖9靠近后压板12的侧面固定。
所述端盖9通过螺纹连接件与后压板12固定，缸压板11通过螺纹连接件与汽缸座1固定。
在本实施例中，螺纹连接件可以采用紧固螺钉，需要配套的在其中两个待连接件处开设螺孔。在另外一些实施方式中，螺纹连接件可以采用螺栓等部件，可以由本领域技术人员自行设置。
板弹簧与圆柱弹簧相结合，将产生圆柱弹簧与板弹簧相结合的同轴度问题，为保证圆柱弹簧与板簧的同轴度，如图2-图3所示，本实施例提供一种基于台阶轴的螺纹紧固件13以保证圆柱弹簧与板簧的同轴度，圆柱弹簧与螺纹紧固件的一端的弹簧安装孔14采用过盈配合的方式，使圆柱弹簧与螺纹紧固件连接并保证二者的同轴度，螺纹紧固件的的另一端通过采用外螺纹15与运动部件进行螺纹连接，以实现运动部件与螺纹紧固件之间的同轴度连接固定。为实现螺纹连接件与板簧的同轴度安装，将螺纹连接件13的一个台阶外圆面设置为板簧定位面，板簧的端部套接在该定位面的外部，并且台阶端面处压紧板簧的端面。
同时为解决安装过程中时间施加力矩的问题，在螺纹紧固件内部设计有一定规则的力矩孔，用于配合工具施加力矩，以紧固板簧与运动部件，同时此孔也作为吸气通道的路径之一。
本实施例中一种用于线性压缩机的谐振系统的有益效果在于：
1.本实施例采用板弹簧与圆柱弹簧相相结合的支撑系统，在提高谐振系统的轴向刚度，使运动部件可以进行高频运动的同时，提高了谐振系统的径向刚度，使活塞与缸孔的摩擦偏小，降低磨损提高可靠性。
2.圆柱弹簧与压缩腔相对布置，使运动部件的后退量与压缩量相等，降低了运动部件的振动。同时便于控制器实现控制。
3.通过相互嵌套且旋向不同的第一圆柱弹簧和第二圆柱弹簧的配合使用，消除了圆柱弹簧因自身螺旋升角的的原因产生的偏斜力。
4.圆柱弹簧的轴线与运动部件轴线重合，并通过过盈配合的方式进行了定位，保证了圆柱弹簧间的同轴度，同时防止圆柱弹簧压缩方向与运动轨迹不重合所产生的偏斜力。
工作原理：当使用本装置时，利用电机来驱动运动部件沿直线方向往复运动，运动部件的带动活塞在压缩腔中往复运动，当活塞压缩气体时，圆柱弹簧不受力，不参与运动，板弹簧能够完成运动部件的径向定位。
当活塞回缩，压缩腔内需要进气时，运动部件朝着端盖的方向运动，这时，圆柱弹簧组件被压缩，圆柱弹簧组件提供轴线压力与定位，使得谐振系统的轴向刚度较大，运动部件可以在短时间内停止往复的谐振，使得运动部件能够重新带动活塞进行气体的压缩过程。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种具有谐振系统的线性压缩机，包括缸体，缸体的一端通过汽缸座封堵，另一端通过端盖封堵，缸体中设置有电机，电机的内孔处安装有运动部件，运动部件的一端伸入汽缸座中的压缩腔内，并与活塞连接，其特征在于，运动部件的外圆侧面安装有板弹簧，板弹簧能够实现运动部件及活塞的径向限位，所述运动部件靠近端盖的一端环套有圆柱弹簧组件，所述圆柱弹簧组件能够实现运动部件的轴向限位。
2.根据权利要求1所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述板弹簧的数量为两组，其中一组板弹簧设置在后压板与端盖之间，另一组板弹簧设置在缸压板与汽缸座之间。
3.根据权利要求2所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述圆柱弹簧组件设置在端盖与远离缸压板的一组板弹簧之间。
4.根据权利要求1所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述圆柱弹簧提供的弹力能够限制活塞回缩出压缩腔，圆柱弹簧与运动部件及活塞同轴设置。
5.根据权利要求4所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述压缩腔与圆柱弹簧对称设置在电机的两侧，以使得压缩腔吸气时活塞的后退量与气体压缩时的前进量相等。
6.根据权利要求4所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述圆柱弹簧组件包括相互套接的第一圆柱弹簧和第二圆柱弹簧，所述第一圆柱弹簧与第二圆柱弹簧同轴布置，所述第一圆柱弹簧与第二圆柱弹簧的螺旋方向相反。
7.根据权利要求5所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述端盖中设置有回缩孔，回缩孔用于容纳运动部件靠近后压板的一端，第一圆柱弹簧与第二圆柱弹簧的外径大于回缩孔的内径。
8.根据权利要求1所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述板弹簧的外圆侧面通过缸体的内侧面支撑，所述板弹簧分别通过螺纹连接件与后压板或缸压板固定。
9.根据权利要求1所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述运动部件伸出后压板的一端设置有定位凸台，圆柱弹簧组件的一端通过定位凸台限位，另一端与端盖靠近后压板的侧面固定。
10.根据权利要求1所述的具有谐振系统的线性压缩机，其特征在于，所述端盖通过螺纹连接件与后压板固定，缸压板通过螺纹连接件与汽缸座固定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112664427A (zh) * 2021-01-27 2021-04-16 辽宁工程技术大学 一种可变谐振频率的线性压缩机

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