CN115711215A - 一种活塞式压缩装置和斯特林装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞式压缩装置，包括压缩腔、气缸、第一活塞、第二流体腔、第一弹性元件、用于调节第一弹性元件两侧压力的压差平衡装置和背压腔，背压腔位于压缩腔与第二流体腔之间，第一弹性元件与第一活塞连接以隔离背压腔与第二流体腔，压缩腔与背压腔构成工作腔，气缸在工作腔具有与第一活塞配合的工作腔配合气缸，气缸在第二流体腔内具有与第一活塞配合的第二流体腔配合气缸，工作腔配合气缸位于压缩腔与背压腔之间，第二流体腔配合气缸位于第二流体腔内部，第一活塞与工作腔配合气缸之间的活塞间隙使得背压腔内工质与压缩腔内工质可以交换；第二流体腔配合气缸具有至少2段，同轴时2段第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍第一活塞行程。

Description

一种活塞式压缩装置和斯特林装置

技术领域

本发明涉及发动机、压缩机、制冷机、热泵技术领域，尤其涉及一种活塞式压缩装置和斯特林装置。

背景技术

活塞式压缩装置广泛应用于空气与天然气等气体压缩和空调、冰箱与制冷机等制冷装置领域。为了满足活塞式压缩装置的寿命和性能要求，通常采用润滑油对摩擦部位进行润滑并采用润滑油对泄露处进行密封。然而，不可避免地，润滑油会掺入被压缩工质中，从而对相关需求产生影响，例如：食品和医疗领域，对压缩后空气质量要求非常高，严禁空气含油；对于空调和冰箱等室温制冷装置，压缩后制冷剂含油会降低换热器换热效率；对于低温制冷装置，压缩后工质含油会堵塞相关部位，从而导致失效等问题。因此，无油活塞式压缩装置在很多领域都有非常广阔的应用空间。采用弹性元件虽然可以隔绝压缩工质与润滑油，但是弹性元件寿命都较短，通常满足不了活塞式压缩装置的长寿命要求，且会产生死体积，导致性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，有利于提高效率和使用寿命，降低成本的活塞式压缩装置。本发明进一步提供一种包含上述活塞式压缩装置的斯特林装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种活塞式压缩装置，包括压缩腔、气缸、第一活塞和第二流体腔，还包括第一弹性元件、用于调节所述第一弹性元件两侧压力的压差平衡装置和背压腔，所述背压腔位于所述压缩腔与所述第二流体腔之间，所述第一弹性元件与所述第一活塞连接以隔离所述背压腔与所述第二流体腔，所述压缩腔与所述背压腔构成工作腔，所述气缸在所述工作腔具有与所述第一活塞配合的工作腔配合气缸，气缸在所述第二流体腔内具有与所述第一活塞配合的第二流体腔配合气缸，所述工作腔配合气缸位于所述压缩腔与所述背压腔之间，所述第二流体腔配合气缸位于所述第二流体腔内部，所述第一活塞与所述工作腔配合气缸之间的活塞间隙使得所述背压腔内工质与所述压缩腔内工质可以交换；与所述第一活塞配合的所述第二流体腔配合气缸具有至少2段，当2段第二流体腔配合气缸同轴时，2段第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍所述第一活塞的行程；和/或，与所述第一活塞配合的所述第二流体腔配合气缸长度≥1.5倍所述第一活塞的行程，且与所述第二流体腔配合气缸配合的所述第一活塞的配合段长度≥1.5倍所述第一活塞行程。

作为上述技术方案的进一步改进：还具有≥1段与所述第一活塞配合的所述第二流体腔配合气缸位于所述第一弹性元件内部，位于所述第一弹性元件内部的所述第二流体腔配合气缸长度≥0.5倍所述第一活塞的行程；和/或，位于所述第一弹性元件内部的所述第二流体腔配合气缸和其它所述第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍所述第一活塞的行程；和/或，位于所述第一弹性元件内部的所述第二流体腔配合气缸与其它所述第二流体腔配合气缸之间的长度和位于所述第一弹性元件内部的所述第二流体腔配合气缸长度总和≥0.5倍所述第一活塞的行程；和/或，还具有第二弹性元件，所述第一弹性元件与所述第二弹性元件分别布置在第一活塞两侧或同侧，所述第一活塞具有2段活塞连杆，所述活塞连杆外径小于所述第一活塞外径，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件分别和2段所述活塞连杆连接，所述第二弹性元件用于隔离所述背压腔与所述第二流体腔或用于隔离所述压缩腔与所述第二流体腔，与所述第一弹性元件连接的所述活塞连杆具有和其配合的第二流体腔配合气缸，与所述第二弹性元件连接的所述活塞连杆具有和其配合的第二流体腔配合气缸；和/或，还包括传动机构，所述第二流体腔内具有2段与所述第一活塞配合的第二流体腔配合气缸，2段所述第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍所述第一活塞的行程，2段所述第二流体腔配合气缸之间的所述第一活塞段与所述传动机构连接；和/或，还包括第二活塞，所述第二活塞与所述第一活塞连接，所述第二活塞具有与所述第二活塞配合的第二流体腔配合气缸，与所述第一活塞配合的所述第二流体腔配合气缸长度、与所述第二活塞配合的第二流体腔配合气缸长度的总和≥1.5倍所述第一活塞的行程，且与所述第二流体腔配合气缸配合的所述第一活塞的配合段长度、与所述第二流体腔配合气缸配合的所述第二活塞的配合段长度的总和≥1.5倍所述第一活塞行程。

所述第一活塞与所述工作腔配合气缸之间的活塞间隙为0-1mm；所述第一活塞与所述第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙为0-1mm；所述第二活塞与所述第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙为0-1mm。

所述第一活塞行程为5-50mm，与所述第一活塞连接的所述第一弹性元件为液压成型波纹管或者焊接波纹管，当所述第一弹性元件为液压成型波纹管时，所述第一活塞行程与所述液压成型波纹管自由状态下长度之比为0.12～0.25。

所述第一弹性元件、所述第一活塞和所述气缸构成弹性元件封闭腔，所述压差平衡装置包括泵组件和用于控制泵组件与所述弹性元件封闭腔连通的控制阀，弹性元件封闭腔内在泵组件作用下充满液体；和/或，所述压差平衡装置包括泵组件、控制阀和压力调节腔，当工质侧压力增大时，通过泵组件和控制阀从压力调节腔内泵入气体增大第二流体腔内压力，当工质侧压力减小时，停止泵组件的运行，第二流体腔内气体流入压力调节腔内，降低第二流体腔内压力；和/或，所述压差平衡装置包括泵组件和换热器，当工质侧压力增大时，第二流体腔内流体在泵组件的作用下可与换热器换热，换热器吸收或放出热量后与热源或者冷源换热，从而调节第二流体腔内流体温度，进而调节第二流体腔内压力；和/或，所述压差平衡装置包括过滤器和用于连通所述背压腔与所述第二流体腔的连通阀，当背压腔内压力高于第二流体腔内压力时，背压腔内工质通过连通阀流入第二流体腔使第二流体腔内压力接近背压腔，当背压腔内压力小于第二流体腔内压力时，第二流体腔内工质通过连通阀流入背压腔使背压腔内压力接近第二流体腔；和/或，所述压差平衡装置包括一端自由状态、一端固定的压差平衡用弹性元件，所述压差平衡用弹性元件隔离所述背压腔与所述第二流体腔。

一种活塞式压缩装置，包括压缩腔、气缸、第一活塞和第二流体腔，还包括弹性元件、背压腔和用于调节所述弹性元件两侧压力的压差平衡装置，所述背压腔位于所述压缩腔与所述第二流体腔之间，所述第一活塞具有活塞连杆，所述活塞连杆外径小于所述第一活塞外径，所述弹性元件与所述活塞连杆连接，所述弹性元件用于隔离所述背压腔与所述第二流体腔，所述第一活塞与所述气缸之间具有的活塞间隙会使得所述背压腔内工质与所述压缩腔内工质可以交换；所述第一活塞与所述活塞连杆由不同金属构成，所述活塞连杆中与所述弹性元件连接部位为不锈钢或钛合金或铜材料，所述第一活塞与所述活塞连杆之间采用螺钉或铆钉连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一活塞与所述活塞连杆之间采用螺钉或铆钉连接。

一种活塞式压缩装置，包括压缩腔、气缸、第一活塞、第二流体腔、用于控制工质进出压缩腔的阀组、驱动源、传动机构，还包括第一弹性元件、用于调节所述第一弹性元件两侧压力的压差平衡装置和背压腔，所述压缩腔和所述第一活塞均设有至少两个，两个所述第一活塞至少具有60°的相位差，所述背压腔位于所述压缩腔与所述第二流体腔之间，所述第一弹性元件与所述第一活塞连接以隔离所述背压腔与所述第二流体腔，所述压缩腔与所述背压腔构成工作腔，所述气缸在所述工作腔具有与所述第一活塞配合的工作腔配合气缸，气缸在所述第二流体腔内具有与所述第一活塞配合的第二流体腔配合气缸，所述工作腔配合气缸位于所述压缩腔与所述背压腔之间，所述第二流体腔配合气缸位于所述第二流体腔内部，所述第一活塞与所述工作腔配合气缸之间的活塞间隙使得所述背压腔内工质与所述压缩腔内工质可以交换。

一种活塞式压缩装置，包括压缩腔、气缸、第一活塞和第二流体腔，还包括第一弹性元件和用于调节所述第一弹性元件两侧压力的压差平衡装置，所述第一弹性元件与所述第一活塞连接以隔离所述压缩腔与所述第二流体腔，所述第一弹性元件、所述第一活塞和所述气缸构成弹性元件封闭腔，所述压差平衡装置包括泵组件和用于控制泵组件与所述弹性元件封闭腔连通的控制阀，所述弹性元件封闭腔顶部具有排气口；和/或，所述气缸在所述第二流体腔内具有与所述第一活塞配合的第二流体腔配合气缸，所述第一活塞与所述第二流体腔配合气缸之间具有活塞间隙，所述活塞间隙连通所述第二流体腔与所述弹性器件封闭腔，所述活塞间隙位于所述弹性元件封闭腔的上方。

一种斯特林装置，包括膨胀腔、第一换热器、第二换热器、回热器和配气活塞，还包括上述的活塞式压缩装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的活塞式压缩装置，利用弹性元件隔离压缩腔与第二流体腔，可以隔绝第二流体进入压缩腔，并通过将弹性元件设置在背压腔，可以消除弹性元件波距之间死体积的影响。进一步地，通过用于调节弹性元件两侧压力的压差平衡装置可以消除或大幅降低弹性元件运行过程中两侧压力，实现弹性元件的长寿命运行；进一步地，通过第一活塞与第二流体腔配合气缸之间的合理设计，可实现第一活塞与工作腔配合气缸之间活塞间隙维持非常长时间。因此，本发明公开的活塞式压缩装置，结构简单，成本低，可靠性好，工作腔死容积不受影响，寿命长。本发明公开的斯特林装置，包括上述的活塞式压缩装置，因而同样具有上述优点。

附图说明

图1是本发明中的气缸、压缩腔、第二流体腔、第一活塞和第一弹性元件的结构示意图。

图2是本发明中的压差平衡装置的结构示意图。

图3是一种基于斜盘式传动的活塞式压缩装置的结构示意图。

图4是一种具有第二活塞的活塞式压缩装置的结构示意图。

图5是本发明斯特林装置的结构示意图。

图6是本发明基于弹性元件密封的活塞式压缩装置的制冷系统的结构示意图。

图7是本发明中的活塞与活塞连杆的结构示意图。

图8是本发明基于弹性元件密封的活塞式压缩装置的结构示意图。

图9是本发明中的多个弹性元件一体成型的结构示意图。

图10是弹性器件封闭腔顶部具有排气口的活塞式压缩装置的结构示意图。

图11是具有第一压缩腔和第二压缩腔的活塞式压缩装置的结构示意图。

图中各标号表示：1、压缩腔；1a、第一压缩腔；1b、第二压缩腔；2、气缸；31、第一活塞；301、活塞连杆；302、不锈钢接头；303、螺栓；32、第二活塞；4、第二流体腔；5、阀组；501、进气阀；502、排气阀；6、弹性元件；61、第一弹性元件；62、第二弹性元件；63、第三弹性元件；7、压差平衡装置；701、泵组件；702、控制阀；703、压力调节腔；704、换热器；705、连通阀；707、压差平衡用弹性元件；708、阀杆；8、弹性元件封闭腔；9、背压腔；10、驱动源；11、输出轴；12、传动机构；1201、斜盘；1202、滑履；14、冷凝器；15、蒸发器；16、膨胀装置；19、电机；20、发动机；21、膨胀腔；22、第一换热器；23、回热器；24、第二换热器；25、配气活塞；26、第二活塞压缩腔；27、压缩组件；28、排气口。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示，一种活塞式压缩装置，包括压缩腔1、气缸2、第一活塞31和第二流体腔4，第二流体腔4内具有第二流体，第二流体优选采用润滑油。为了防止第二流体进入压缩腔1内，活塞式压缩装置还包括用于隔离压缩腔1与第二流体腔4的第一弹性元件61，第一弹性元件61一端与第一活塞31连接，另一端固定，因此，在第一活塞31运动过程中，第一弹性元件61会被压缩或者拉伸，由于第一弹性元件61隔离了第二流体腔4内的第二流体，使得第二流体腔4内的第二流体不会进入压缩腔1。第一弹性元件61可以是波纹管或隔膜，优选地，弹性元件6为波纹管。

由于弹性元件(如波纹管波距之间)存在较大的死容积，弹性元件6的死容积会导致活塞式压缩装置的性能下降，本申请的发明人发现：尤其是当弹性元件为液压成型波纹管时，由于液压成型波纹管压缩比非常小，导致液压成型波纹管死容积非常大，因此，如图1所示，本发明还包括背压腔9，背压腔9位于压缩腔1与第二流体腔4之间，第一弹性元件61位于背压腔9内，隔离第二流体腔4内第二流体(如润滑油)进入背压腔9。由于第一活塞31与气缸2之间存在间隙，这使得压缩腔1与背压腔9内工质可以交换，为了降低压缩腔1与背压腔9之间交替流动工质的影响，气缸2在工作腔内具有与第一活塞31配合的配合气缸(即工作腔配合气缸)，工作腔配合气缸位于压缩腔1与背压腔9之间(见图2中A处)，当第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙(见图2b中e)足够小时，第一弹性元件61的死体积不会影响压缩腔1的容积，从而不会增加压缩腔1的死容积。此外，由于背压腔9内工质压力波动通常较压缩腔1内小，第一弹性元件61位于背压腔9内还能降第一弹性元件61工质侧压力波动，减少产生的应力，提升第一弹性元件61的寿命。

由于通过第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙交替流动的工质会降低活塞式压缩装置的性能，因此，第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙需要设计得非常小，然而，运行期间第一活塞31与工作腔配合气缸之间的磨损会降低装置的性能，并导致装置寿命非常短。因此，进一步地，气缸2在第二流体腔4内具有与第一活塞31配合的配合气缸(即第二流体腔配合气缸，见图2a中B处)。

由于第二流体腔4内可采用润滑剂润滑，因此，第一活塞31与第二流体腔配合气缸之间的磨损较小，理论上能够长时间维持第一活塞31与第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙，从而保障第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙在非常长寿命期间内都维持在较小范围。然而，由于弹性元件寿命跟压缩量相关，为了实现较长的寿命，尤其是对于液压成型波纹管，弹性元件长度需要足够长，由此导致第一活塞31与压缩腔1气缸之间的密封处和第一活塞31与第二流体腔4之间密封处存在非常长距离，由于加工装配精度、运行过程中第一活塞31与第二流体腔4之间的微小磨损、第一活塞31与压缩腔1气缸之间密封间隙较小等问题，第一活塞31在第二流体腔配合气缸内发生倾斜或者偏离中心时，会导致第一活塞31与压缩腔1气缸之间产生磨损，由于第一活塞31是做功活塞，第一活塞31直径较大，较大的间隙会使得压缩腔1与背压腔9之间产生大的泄露，从而导致装置失效。因此，第一活塞31与第二流体腔配合气缸之间具有以下特征：与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸具有至少2段，当2段第二流体腔配合气缸同轴时，2段第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍第一活塞31的行程；和/或，与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸长度≥1.5倍第一活塞31的行程，且与第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31的配合段长度≥1.5倍第一活塞31行程。其中需要说明的是，活塞行程是指活塞从上止点到下止点的距离。

进一步地，图2示出了多种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构：

图2b和2c示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，第一活塞31与第二流体腔4之间具有第二流体腔配合气缸(见图2b中B处)，第二流体腔配合气缸长度H₂≥1.5倍第一活塞31的行程，且与第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31的配合段长度H₁≥1.5倍所述第一活塞31行程；进一步地，当第一弹性元件61为波纹管时，为了避免波纹管产生体积变化对压差平衡装置7的影响，与第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31段直径d优选为第一弹性元件61的等效直径，因此，第一弹性元件61的内径会小于与第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31段直径d，如图2b所示，第一活塞31还包括活塞连杆301，活塞连杆301外径小于第一弹性元件61的内径，而且，为了保证内部压力相同，气缸2内部设有小孔保持相关空间连通(见图2b)；图2d和图2e分别示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，第一活塞31与第二流体腔4之间具有第二流体腔配合气缸(见图2d和图2e中B1处)，进一步地，第一弹性元件61内部还具有至少一段第二流体腔配合气缸(见图2d和图2e中B2处)，进一步地，两段第二流体腔配合气缸长度总和≥1.5倍第一活塞31的行程，且与2段第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31的配合段长度总和≥1.5倍所述第一活塞31行程；图2f示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，还具有第二弹性元件62，第一弹性元件61与第二弹性元件62布置在第一活塞31的同一侧，第一弹性元件61与第二弹性元件62不同轴，第一活塞31具有2段活塞连杆301，活塞连杆301外径小于第一活塞31外径，2段活塞连杆301分别和第一弹性元件61、第二弹性元件62连接，每一段活塞连杆301都具有第二流体腔配合气缸(见图2f中B1和B2)，因此，与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸具有2段；图2g示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，同样还具有第二弹性元件62，第一弹性元件61与第二弹性元件62分别布置在第一活塞31两侧，可同轴也可不同轴，第一活塞31具有活塞连杆301，活塞连杆301外径小于第一活塞31外径，第二弹性元件62与活塞连杆301连接，由于活塞连杆301直径小，导致第二弹性元件62尺寸小，死容积较小，因此，第二弹性元件62可用于直接隔离压缩腔1与第二流体腔4，也可以用于隔离背压腔9与第二流体腔4，同样地，第二弹性元件62对应的第二流体腔4内具有与活塞连杆301配合的第二流体腔配合气缸(见图2g中B2处)，优选地，第二弹性元件62用于隔离背压腔9与第二流体腔4，进一步地，两处第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍第一活塞31的行程；图2h示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，第二流体腔4内具有2段与第一活塞31配合的气缸，一段为图2h中B1所示，一段为图2h中B2所示，2段第二流体腔配合气缸之间的长度H≥0.5倍第一活塞31行程，此外，位于2段第二流体腔配合气缸之间的第一活塞31段可与传动机构12连接；图2i和图2j示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，第二流体腔4内具有2段与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸，其中1段位于第一弹性元件61内部；图2k示出了2段第二流体腔配合气缸之间的长度H，2段配合气缸之间的长度H≥0.5倍第一活塞31的行程，或2段第二流体腔配合气缸之间的长度H和位于第一弹性元件61内部的第二流体腔配合气缸长度总和≥0.5倍第一活塞31的行程。此外，图2i中第一活塞31由两段直径不同的活塞构成，其中位于第一弹性元件61内部的第二流体腔配合气缸位于两段直径不同的活塞之间。图2i和图2j中，当2段第二流体腔配合气缸之间的长度H<0.5倍所述第一活塞31的行程时，且2段第二流体腔配合气缸的总长度≥1.5倍第一活塞31的行程、与2段第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31的配合段长度总和≥1.5倍第一活塞31行程，可被视为与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸长度≥1.5倍第一活塞31的行程，且与第二流体腔配合气缸配合的第一活塞31的配合段长度≥1.5倍第一活塞31行程；图2m示出了一种第一活塞31与第二流体腔配合气缸的结构，第一活塞31具有一段与其配合的第二流体腔配合气缸(见图2m中B1处)，进一步地，第一活塞31在第二流体腔内具有第二配合处(见图2m中B2处)，两处配合气缸之间的长度H≥0.5倍第一活塞31行程。.

优选地，第一活塞31与第二流体腔配合气缸处(即图2中B处，包括B1和B2)都采用润滑油润滑。

进一步地，第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙(即图2中的A处)为0-1mm，优选地，第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙为活塞直径的0.05％～0.15％，或为0μm～100μm；第一活塞31与第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙(即图2中的B处)为0-1mm，优选地，第一活塞31与第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙为0μm～100μm，进一步优选地，图2中B处的活塞间隙不大于于图5中A处活塞间隙。其中需要说明的是，活塞间隙是指活塞与配合气缸之间最窄处的距离，当活塞具有活塞环时，活塞间隙是指活塞或活塞环与配合气缸之间最窄处的距离。

因此，通过以上设置，能够大幅降低第一活塞31在位于压缩腔1内的配合气缸的偏移度，最终大幅减少磨损，保障第一活塞31与压缩腔1内配合气缸之间间隙的长久有效。

由于背压腔9与第二流体腔4内压力受工况影响会变化，从而导致运行过程中弹性元件6两侧压差较大，造成弹性元件6承受较大的应力，因此，活塞式压缩装置还包括用于调节弹性元件6两侧压力的压差平衡装置7，在压差平衡装置7的作用下，运行过程中弹性元件6两侧压力会受到调节并维持一个较低的压差，从而实现长寿命、高可靠的弹性元件密封。进一步地，压差平衡装置7可以为下述任意一种：图3a和图3b示出了一种包括泵组件701和用于控制泵组件701与弹性元件封闭腔8连通的控制阀702的压差平衡装置7，优选地，弹性元件封闭腔8内在泵组件701作用下充满液态润滑油，如图3b所示，因此，当弹性元件6工质侧压力增大时，由于液态润滑油的不可压缩性，会在弹性元件润滑油内产生相应的应力，从而抵消工质侧压力增大所产生的压差，进一步地，泵组件701可以是独立的由电机驱动的泵组件，也可以是由传动机构12驱动的泵组件；图3c示出了一种包括泵组件701和压力调节腔703的压差平衡装置7，当弹性元件6工质侧压力增大时，通过泵组件701从压力调节腔703内泵入气体，增大第二流体腔4内压力，另一方面，当弹性元件工质侧压力减小时，停止泵组件701的运行，第二流体腔4内气体流入压力调节腔703内，降低第二流体腔4内压力，其中增压与降压过程都通过控制阀702进行控制；图3d示出了一种包括泵组件701和换热器704的压差平衡装置7，当弹性元件工质侧压力增大时，第二流体腔4内流体在泵组件701的作用下可与换热器704换热，换热器704吸收或放出热量后可与热源或者冷源(图中未示出)换热，从而调节第二流体腔4内流体温度，进而调节第二流体腔4内压力，优选地，第二流体腔4内具有与压缩腔1内相同的工质；图3e示出了一种包括用于连通压缩腔1与第二流体腔4的连通阀705的压差平衡装置7，当背压腔9内压力高于第二流体腔4内时，背压腔9内工质通过连通阀705流入第二流体腔4并使第二流体腔4内压力接近背压腔9，当背压腔9内压力小于第二流体腔4内时，第二流体腔4内工质通过连通阀705流入背压腔9并使背压腔9内压力接近第二流体腔4。进一步地，为了减少润滑油在压力平衡过程中流入背压腔9，还可包括过滤器706，由于过滤器706的作用，可防止润滑油通过连通阀705进入背压腔9，进而进入压缩腔1，优选地，过滤器706进出口端都设有连通阀705，停止运行状态下，关闭过滤器706进出口端连通阀705，可防止润滑油污染过滤器，进一步地，过滤器706两端具有可拆卸接头(如螺纹接头或者法兰)，因此，当过滤器706使用一定时间后，可更换新的过滤器706从而尽可能减少润滑油进入压缩腔。为了有助于拆卸，过滤器706位于气缸2之外或背压腔9与第二流体腔4之外，因此，实现在不拆开活塞式压缩装置的情况下完成过滤器706的拆卸，达到过滤器706快速更换的目的，并能减少更换过程中制冷剂泄露。需要指出的是，当活塞式压缩装置的背压腔9与第二流体腔4没有直接通过连通阀705连接，但是同时与蒸发器15出口或冷凝器入口相连，应仍被视为背压腔9与第二流体腔4通过连通阀705连接，或者当活塞式压缩装置的背压腔9与第二流体腔4没有直接通过连通阀705连接，而是与大气相连，应仍被视为背压腔9与第二流体腔4通过连通阀705连接。此外，连通阀705可以是电控阀或多个单向阀的组合，即背压腔9与第二流体腔4达到设计压差时才启动连通阀，从而减少连通阀705及过滤器706的调节流量或次数；图3f示出了一种具有一端自由状态、一端固定的压差平衡用弹性元件707的压差平衡装置7，压差平衡用弹性元件707隔离背压腔9与第二流体腔4，因此，通过压差平衡用弹性元件707的运动产生的体积变化，在第二流体腔4内产生一个压力变化，从而平衡弹性元件6两侧的压差。进一步地，为了快速更换压差平衡用弹性元件707，压差平衡用弹性器件707同样位于气缸2之外或背压腔9与第二流体腔4之外，且压差平衡用弹性元件707所处的并与背压腔9或第二流体腔4相同的气缸2可拆卸，因此，实现在不拆开压缩装置的情况下：将图3f中压差平衡装置7整个拆卸并更换，或通过压差平衡用拆开弹性元件707所处的气缸2、拆卸压差平衡用弹性元件707并更换；进一步地，为了实现图3a中弹性元件6两侧的压差较小，图3g还示出了具有一端自由状态、一端固定的压差平衡用弹性元件707，弹性元件封闭腔8与压差平衡用弹性元件707构成的封闭腔通过管道连通，由于压差平衡用弹性元件707一端可自由移动，从而可补偿弹性元件封闭腔8内的体积变化，压差平衡用弹性元件707自由端可与阀杆708连接，从而实现弹性元件封闭腔8与压差平衡用弹性元件707构成的封闭腔内润滑油的自动充注。此外，也可以是图3d与图3e中相关压差平衡装置的组合方案，利用压差平衡用弹性元件707调节背压腔9与第二流体腔4之间压差，减少连通阀705及过滤器706的调节流量或次数。

进一步地，与第一活塞31连接的弹性元件6材质为金属、橡胶或塑料等，本申请的发明人发现：对于运行寿命要求2万小时以上的活塞式压缩装置，优选地，弹性元件6材质为不锈钢金属，对于运行寿命要求在2万小时以下，优选地，材质为不锈钢金属或橡胶。当弹性器件6为金属波纹管时，其成型方式为液压成型或焊接成型，为了实现较小的弹性元件长度，第一活塞31行程在5-50mm范围，优选地，第一活塞行程为10-35mm，进一步地，目前波纹管寿命通常在10^6循环次数以下，为了满足10^8循环次数以上寿命需求，当弹性器件6为液压成型波纹管时，第一活塞31行程与液压成型波纹管自由状态下长度之比为0.12～0.25，液压成型波纹管自由状态下长度是指波纹管去掉两端连接法兰后在自由状态下的长度。

进一步地，活塞式压缩装置还包括括用于驱动第一活塞31往复运动的驱动源10和传动机构12，驱动源10可以为电机或发动机，优选地，发动机可为内燃机或斯特林发动机。驱动源10具有输出轴11，输出轴11与第一活塞31之间具有传动机构12。传动机构12为曲柄连杆、斜盘驱动或凸轮驱动等。

进一步地，活塞式压缩装置还包括第二活塞32，如图4所示，第二活塞32一端与第一活塞31连接，另一端可与传动机构12连接，气缸2同样具有与第二活塞32配合的气缸，第二活塞32和与第二活塞32配合的气缸之间的活塞间隙(见图4中B3处)为0-1mm，优选地，第二活塞32和与第二活塞32配合的气缸之间的活塞间隙为第二活塞32活塞直径的0.05％～0.15％或为10μm～100μm。由于第二活塞32和与第二活塞32配合的气缸之间的活塞间隙较小，同样可以为第一活塞31的直线运动提供导向运动，从而能够维持第一活塞31与工作腔配合气缸之间的活塞间隙，因此，第二活塞32的长度和与第二活塞32配合的气缸长度应该纳入第一活塞31的长度及与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸的段数及长度，即在计算第一活塞31的长度时需要计入第二活塞32的长度、计算与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸的段数及长度时同样需要计入与第二活塞32配合的气缸。此外，第一活塞31、第二活塞32和与第二活塞32配合的气缸构成一个第二活塞压缩腔26，第二活塞压缩腔26可以与第二流体腔4之间通过管道连通，从而在第二活塞32两端实现无压差，也可以在第二活塞压缩腔26设置进口阀或排出阀，从而起到压缩机或泵的作用，压缩或泵送的工质可以是第二流体或其他流体。第二活塞32与第一活塞31连接点可以是刚性的也可以是挠性的。

实施例二

图5示出了一种基于本发明活塞式压缩装置的斯特林装置，膨胀腔21、第一换热器22、回热器23、第二换热器24、配气活塞25和本发明活塞式压缩装置构成一个斯特林装置。斯特林装置可以是斯特林发动机或斯特林制冷机，当斯特林装置为斯特林发动机时，配气活塞25在气缸内往复运动，推动工质从第一换热器21吸热，内部压力升高，压缩腔1内工质推动第一活塞31往复运动做功，例如图5中第一活塞31与传动机构12连接，输出机械功，传动机构12可与其他耗功部件如电机连接，将机械功转换为电能；当斯特林装置为斯特林制冷机时，传动机构12在驱动源11的作用下推动第一活塞31往复运动，压缩压缩腔1内的工质，配气活塞25在气缸内往复运动，推动工质从第一换热器22吸热，并在第二换热器24内换热器。由于斯特林装置换热器和回热器内不能含有润滑油，因此，通过本发明活塞式压缩装置，可以实现斯特林装置的长寿命运行。图5a示出一种配气活塞25自由运动的结构，图5a中配气活塞25也可以由直线电机或旋转电机驱动。图5b示出了一种配气活塞25与传动机构12相连的结构，配气活塞连杆与气缸之间也具有间隙密封结构(如图5b中C1所示)，因此，还包括第三弹性器件63，配气活塞25与第二流体腔4之间具有配合气缸(如图5b中D1所示)，通过该配合气缸对配气活塞25运动导向，避免配气活塞连杆与位于压缩腔1内气缸之间的磨损，实现长寿命运行。由于配气活塞连杆通常可以很小，因此，与配气活塞连接的第三弹性器件63可以直接隔离压缩腔1与第二流体腔4，与第一活塞31相比，能够承受较大的活塞间隙(即图5b中C1)，因此，配气活塞25与第二流体腔4之间的配合气缸(如图5b中D1所示)已可以满足压缩腔1与第二流体腔4的密封需求。

图5c示出了一种基于本发明活塞式压缩装置的斯特林发动机驱动压缩组件的压缩机，压缩组件27可以是活塞式、涡旋式、旋转式、螺杆式、离心式等。优选地，压缩组件27是活塞式、涡旋式、旋转式。进一步地，压缩组件27具有吸气口和排气口，进一步地，压缩组件27具有阀组件，用于控制气体进出压缩组件。进一步地，压缩组件27也可以是第二活塞32及第二活塞压缩腔26构成。图5c中，斯特林装置为斯特林发动机，作为动力源为压缩组件27提供驱动力，实现热驱动压缩组件。本申请的发明人发现：由于第二流体腔4内压力接近压缩组件27的吸气压力或排气压力而斯特林发动机平均压力较高，导致第二流体腔4与斯特林发动机平均压力存在较大差异，因此，采用背压腔9的设计还有助于斯特林发动机的动力学与运动学平衡。

实施例三

图6a示出了一种基于本发明活塞式压缩装置，结合用于控制工质进出压缩腔1的阀组5，构成一个压缩机。优选地，阀组5具有进气阀501和排气阀502，当第一活塞31在气缸2内运动导致压缩腔1体积增大时，工质通过进气阀501流入压缩腔1；当第一活塞31在气缸2内运动导致压缩腔1体积缩小时，工质通过排气阀502流出压缩腔1。其中：工质为氦气、氢气、天然气、空气、各种应用于制冷空调的制冷剂气体。因此，由于活塞式压缩装置中具有弹性元件6隔离润滑油，可完全防止润滑油进入压缩腔1，实现完全无油压缩。

进一步地，由于压缩装置具有吸气压力与排气压力两个压力，为了减少背压腔9与第二流体腔4之间的压差，实现弹性元件的长寿命运行，背压腔9内压力小于活塞式压缩装置的排气压力，优选地，背压腔9内压力接近吸气压力，例如可以让背压腔9与压缩装置吸气口相连。

图6b示出了一种基于本发明活塞式压缩装置的制冷装置，包括蒸发器15、膨胀装置16和冷凝器14，活塞式压缩装置具有驱动源11，可以驱动第一活塞31往复运动，活塞式压缩装置的吸气阀501与蒸发器15相连、排气阀502与冷凝器14相连，冷凝器14与蒸发器15之间通过膨胀装置16相连，由于活塞式压缩装置中具有弹性元件6，可完全或几乎完全隔离润滑油进入蒸发器15和冷凝器14，从而改善制冷装置的性能。

实施例四

本申请的发明人发现：对于基于弹性元件隔离压缩腔1与第二流体腔4并采用背压腔9的压缩装置，一方面，由于第一活塞31与气缸2之间采用间隙密封且间隙密封尺寸较小，导致装配较为困难，另一方面，对于采用传动机构12的压缩装置，存在相关噪音与振动问题，而基于弹性元件的压缩装置由于弹性元件导致活塞连杆较长，因此，活塞与活塞连杆的重量会导致噪音与振动较大。因此，一种活塞式压缩装置，包括压缩腔1、气缸2、第一活塞31、第二流体腔4、传动机构12，还包括弹性元件6、用于调节弹性元件6两侧压力的压差平衡装置7和背压腔9，第一活塞31具有活塞连杆301，活塞连杆301外径小于第一活塞31外径，弹性元件6与活塞连杆301连接，弹性元件6用于隔离背压腔9与第二流体腔4，第一活塞31与气缸2之间具有的活塞间隙使得背压腔9内工质与压缩腔1内工质可以交换。

进一步地，第一活塞31与活塞连杆301由不同金属构成，例如：第一活塞31采用铝合金或者或钛合金或镁合金材料，活塞连杆301为不锈钢或钛合金或铜材料，优选地，第一活塞31采用钛合金或铝合金、活塞连杆301为不锈钢或钛合金。进一步地，活塞连杆301中与弹性元件6连接部位为不锈钢或钛合金，其他部位可采用相同材料，也可以采用铝合金材料，从而降低活塞及连杆重量。

图7示出了一种活塞与活塞连杆的结构示意图，活塞连杆301两端为铝合金，中部为不锈钢隔板，不锈钢隔板上设置有卡扣，铝合金通过铸造等方式与不锈钢隔板上的卡扣嵌合，防止铝合金在运动过程中与不锈钢隔板分离，同时两端的铝合金被不锈钢隔板隔开。不锈钢隔板外表面与弹性元件连接。

进一步地，由于第一活塞31与活塞连杆301之间采用异种金属导致焊接较为困难，另外同种金属焊接也会造成焊接变形，因此，第一活塞31与活塞连杆301之间可采用螺钉或铆钉等非焊接连接，如图7所示，采用螺钉303连接第一活塞31与活塞连杆301，从而简化装配过程，图7a是上部活塞与活塞连杆采用用螺钉或铆钉等非焊接连接，图7b是下部活塞与活塞连杆采用用螺钉或铆钉等非焊接连接。

实施例五

本申请的发明人发现：由于背压腔9受第一活塞31的压缩作用和背压腔9与压缩腔1之间活塞间隙的泄露影响，会存在周期性压力波动，一方面，当压差平衡装置动态响应特性滞后造成弹性器件6第二流体腔侧压力落后于背压腔侧周期性变化时，背压腔侧周期性变化压力容易在弹性器件两侧产生较大压差，从而破坏弹性器件并使得弹性器件失效。另一方面，对于采用图3e中压差平衡装置时，背压腔侧周期性变化压力会导致工质在背压腔9与第二流体腔4之间频繁交替流动，很容易造成过滤器706失效。

因此，活塞式压缩装置包括阀组5，阀组5具有进气阀501和排气阀502，还具有至少2个用于压缩工质的活塞，两个活塞至少具有60°的相位差，优选地，为180°相位差，因此，一方面，当一个活塞运动导致背压腔9被压缩时，另一个活塞运动会导致背压腔9内工质膨胀；另一方面，一个活塞压缩腔1内工质向背压腔9内泄露的泄露，另一个活塞背压腔9内工质向压缩腔1内泄露，从而降低了背压腔9与第二流体腔4内压力波动，甚至实现恒定的背压腔压力。优选地，活塞式压缩装置具有至少2个压缩腔1和与压缩腔1相配合的相同数量的用于工质压缩的第一活塞31，进一步优选地，为4个以上压缩腔1和4个以上用于工质压缩的第一活塞31，进一步地，考虑了2个以上压缩腔及用于工质压缩的活塞的体积，优选地，传动机构为斜盘驱动的传动机构，如图8所示，传动机构为斜盘驱动，斜盘驱动包括斜盘1201和滑履1202。背压腔9内较低的压力波动，不仅大幅延长了弹性器件的寿命，还大幅降低了工质在背压腔9与第二流体腔4之间交替流动，例如只需启动过程中通过连通阀705平衡背压腔9与与第二流体腔4之间的压差，运行稳定后由于两端压差波动较小，可通过压差平衡用弹性元件707抵消，避免了润滑油流入压缩腔1内。为了简化装配，弹性元件6中可满足≥2个活塞密封，例如：图9示出了一种可满足4个活塞密封的弹性元件，弹性元件6上具有4个用于密封的弹性元件，从而将4个弹性元件底部的固定简化为底板的固定，4个弹性元件与底板之间可采用焊接、胶粘或一体成型工艺固定，大幅降低了装配难度，优选地，可满足≥2个活塞密封的弹性元件材质为橡胶或者塑料。

此外，压差平衡装置7为连通背压腔9与第二流体腔4的连通阀705与具有一端自由状态、一端固定的用于隔离背压腔9与第二流体腔4的压差平衡用弹性元件707的组合方案时，为了避免较小压力波动下导致的压差平衡频繁通过工质在基于连通阀705连通的背压腔9与第二流体腔4之间交替流动，连通阀705可为电控阀或压差控制阀，即只有当两端压差达到设定值时才开启连通阀705，低于设定值时主要依靠压差平衡用弹性元件707对背压腔9与第二流体腔4之间压差的调节。

实施例六

一种活塞式压缩装置，包括压缩腔1、气缸2、第一活塞31和第二流体腔4，还包括第一弹性元件61和用于调节第一弹性元件61两侧压力的压差平衡装置7，第一弹性元件61与第一活塞31连接以隔离压缩腔1与第二流体腔4，第一弹性元件61与第一活塞31、气缸2构成弹性元件封闭腔8，压差平衡装置7包括泵组件701和用于控制泵组件701与弹性元件封闭腔8连通的控制阀702。如图3a和图3b所示，弹性元件封闭腔8内在泵组件701作用下充满液体，优选地，为液态润滑油，如图3b所示，因此，当第一弹性元件61工质侧压力增大时，由于液态润滑油的不可压缩性，会在弹性元件润滑油内产生相应的应力，从而抵消工质侧压力增大所产生的压差。

本申请的发明人发现：当第二流体腔4内充满第三流体或压缩装置的工质且压差平衡装置7采用基于弹性元件封闭腔8内充满液体的方案时，在某些应用场景下，存在第三流体或压缩装置工质进入弹性元件封闭腔8并以气态形式存在于弹性元件封闭腔8，从而导致第一弹性器件61寿命达不到要求的问题。由于气态工质或第三流体密度较小，因此，气态工质或第三流体密度在弹性元件封闭腔8内在重力作用下位于弹性元件封闭腔8的顶部。

为了释放或消除气态工质或第三流体在弹性元件封闭腔8内形成气腔，弹性元件封闭腔8具有以下特征：弹性器件封闭腔8顶部具有排气口28，或气缸2在第二流体腔4内具有与第一活塞31配合的第二流体腔配合气缸，第一活塞31与第二流体腔配合气缸之间具有活塞间隙，活塞间隙连通第二流体腔4与弹性器件封闭腔8，活塞间隙位于弹性元件封闭腔8的上方。如图10所示，图10a示出了一种弹性器件封闭腔8顶部具有排气口28的活塞式压缩装置的结构示意图，优选地，排气口28位于弹性器件封闭腔8内最容易形成气腔部位，排气口28与第二流体腔连通，图10a是通过细管连通弹性器件封闭腔8顶部与第二流体腔4，因此，当弹性元件封闭腔8内形成气腔时，气体在液体的压缩下通过细管释放到第二流体腔4，优选地，细管可以是软管或者是可以上下往复运动硬管，从而保证排气口一直位于弹性器件封闭腔8顶端，排气口也可以是如图10c所示，在靠近弹性器件封闭腔8内最容易形成气腔部位的第一活塞31上设有进气孔和排气孔，进气孔和排气孔通过第一活塞31内部管道连通，因此，进气孔和排气孔及内部管道连通弹性器件封闭腔8与第二流体腔4，进一步地，还可以包括控制阀，例如在压缩装置刚启动时保持排气口与第二流体腔连通，当运行一段时间后关闭连通，当继续运行一段时间后，再开启一段时间内的连通，控制阀也可以是设计在第一活塞31上合理位置的排气孔，例如：只有当第一活塞31接近下止点某个位置时，第一活塞31上排气孔才连通第二流体腔4，其他位置时第一活塞31上排气孔被气缸遮挡。图10b示出了一种活塞间隙位于弹性元件封闭腔8上方的活塞式压缩装置示意图，由于弹性器件封闭腔8由第一活塞31、第一弹性元件61和气缸2构成，第一活塞31与气缸2之间具有活塞间隙，因此，当在重力作用下气体汇集在弹性元件封闭腔8顶部时，由于第一活塞31与气缸2之间的活塞间隙连通第二流体腔4与弹性器件封闭腔8，且活塞间隙位于弹性元件封闭腔8的上方或顶部，从而使得汇聚于弹性元件封闭腔8顶部的气体可以通过弹性元件封闭腔8上方或顶部的上述活塞间隙释放或逃逸。

实施例七

图11示出了一种具有第一压缩腔1a和第二压缩腔1b活塞式压缩装置的结构示意图，其结构与图2g和图2i完全相同或几乎相同，第一活塞31与工作腔配合气缸之间存在两处活塞间隙如图11中A1和A2所示，其中活塞间隙A1为第一压缩腔1a和背压腔9之间的活塞间隙，用于第一压缩腔1a和背压腔9之间的密封；活塞间隙A2为第一压缩腔1a和二压缩腔1b之间的活塞间隙，用于第一压缩腔1a和二压缩腔1b之间的密封。进一步地，活塞间隙A2为0-1mm，优选地，为0～100μm。由于第一压缩腔1a和第二压缩腔1b之间存在用于密封的活塞间隙A2，因此，第一压缩腔1a和第二压缩腔1b之间可采用不同的压缩比或进排气压力，实现不同用途压缩功能。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种活塞式压缩装置，包括压缩腔(1)、气缸(2)、第一活塞(31)和第二流体腔(4)，其特征在于：还包括第一弹性元件(61)、用于调节所述第一弹性元件(61)两侧压力的压差平衡装置(7)和背压腔(9)，所述背压腔(9)位于所述压缩腔(1)与所述第二流体腔(4)之间，所述第一弹性元件(61)与所述第一活塞(31)连接以隔离所述背压腔(9)与所述第二流体腔(4)，所述压缩腔(1)与所述背压腔(9)构成工作腔，所述气缸(2)在所述工作腔具有与所述第一活塞(31)配合的工作腔配合气缸，气缸(2)在所述第二流体腔(4)内具有与所述第一活塞(31)配合的第二流体腔配合气缸，所述工作腔配合气缸位于所述压缩腔(1)与所述背压腔(9)之间，所述第二流体腔配合气缸位于所述第二流体腔(4)内部，所述第一活塞(31)与所述工作腔配合气缸之间的活塞间隙使得所述背压腔(9)内工质与所述压缩腔(1)内工质可以交换；

与所述第一活塞(31)配合的所述第二流体腔配合气缸具有至少2段；

和/或，与所述第一活塞(31)配合的所述第二流体腔配合气缸长度≥1.5倍所述第一活塞(31)的行程，且与所述第二流体腔配合气缸配合的所述第一活塞(31)的配合段长度≥1.5倍所述第一活塞(31)行程。

2.根据权利要求1所述的活塞式压缩装置，其特征在于：

还具有≥1段与所述第一活塞(31)配合的所述第二流体腔配合气缸位于所述第一弹性元件(61)内部，位于所述第一弹性元件(61)内部的所述第二流体腔配合气缸长度≥0.5倍所述第一活塞(31)的行程；

和/或，位于所述第一弹性元件(61)内部的所述第二流体腔配合气缸和其它所述第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍所述第一活塞(31)的行程；

和/或，位于所述第一弹性元件(61)内部的所述第二流体腔配合气缸与其它所述第二流体腔配合气缸之间的长度和位于所述第一弹性元件(61)内部的所述第二流体腔配合气缸长度总和≥0.5倍所述第一活塞(31)的行程；

和/或，还具有第二弹性元件(62)，所述第一弹性元件(61)与所述第二弹性元件(62)分别布置在第一活塞(31)两侧或同侧，所述第一活塞(31)具有2段活塞连杆(301)，所述活塞连杆(301)外径小于所述第一活塞(31)外径，所述第一弹性元件(61)和所述第二弹性元件(62)分别和2段所述活塞连杆(301)连接，所述第二弹性元件(62)用于隔离所述背压腔(9)与所述第二流体腔(4)或用于隔离所述压缩腔(1)与所述第二流体腔(4)，与所述第一弹性元件(61)连接的所述活塞连杆(301)具有和其配合的第二流体腔配合气缸，与所述第二弹性元件(62)连接的所述活塞连杆(301)具有和其配合的第二流体腔配合气缸；

和/或，还包括传动机构(12)，所述第二流体腔(4)内具有2段与所述第一活塞(31)配合的第二流体腔配合气缸，2段所述第二流体腔配合气缸之间的长度≥0.5倍所述第一活塞(31)的行程，2段所述第二流体腔配合气缸之间的所述第一活塞(31)段与所述传动机构(12)连接；

和/或，还包括第二活塞(32)，所述第二活塞(32)与所述第一活塞(31)连接，所述第二活塞(32)具有与所述第二活塞(32)配合的第二流体腔配合气缸，与所述第一活塞(31)配合的所述第二流体腔配合气缸长度、与所述第二活塞(32)配合的第二流体腔配合气缸长度的总和≥1.5倍所述第一活塞(31)的行程，且与所述第二流体腔配合气缸配合的所述第一活塞(31)的配合段长度、与所述第二流体腔配合气缸配合的所述第二活塞(32)的配合段长度的总和≥1.5倍所述第一活塞(31)行程。

3.根据权利要求2所述的活塞式压缩装置，其特征在于：所述第一活塞(31)与所述工作腔配合气缸之间的活塞间隙为0-1mm；所述第一活塞(31)与所述第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙为0-1mm；所述第二活塞(32)与所述第二流体腔配合气缸之间的活塞间隙为0-1mm。

4.根据权利要求1所述的活塞式压缩装置，其特征在于：所述第一活塞(31)行程为5-50mm，与所述第一活塞(31)连接的所述第一弹性元件(61)为液压成型波纹管或者焊接波纹管，当所述第一弹性元件(61)为液压成型波纹管时，所述第一活塞(31)行程与所述液压成型波纹管自由状态下长度之比为0.12～0.25。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞式压缩装置，其特征在于：

所述第一弹性元件(61)、所述第一活塞(31)和所述气缸(2)构成弹性元件封闭腔(8)，所述压差平衡装置(7)包括泵组件(701)和用于控制泵组件(701)与所述弹性元件封闭腔(8)连通的控制阀(702)，弹性元件封闭腔(8)内在泵组件(701)作用下充满液体；

和/或，所述压差平衡装置(7)包括泵组件(701)、控制阀(702)和压力调节腔(703)，当工质侧压力增大时，通过泵组件(701)和控制阀(702)从压力调节腔(703)内泵入气体增大第二流体腔(4)内压力，当工质侧压力减小时，停止泵组件(701)的运行，第二流体腔(4)内气体流入压力调节腔(703)内，降低第二流体腔(4)内压力；

和/或，所述压差平衡装置(7)包括泵组件(701)和换热器(704)，当工质侧压力增大时，第二流体腔(4)内流体在泵组件(701)的作用下可与换热器(704)换热，换热器(704)吸收或放出热量后与热源或者冷源换热，从而调节第二流体腔(4)内流体温度，进而调节第二流体腔(4)内压力；

和/或，所述压差平衡装置(7)包括过滤器(706)和用于连通所述背压腔(9)与所述第二流体腔(4)的连通阀(705)，当背压腔(9)内压力高于第二流体腔(4)内压力时，背压腔(9)内工质通过连通阀(705)流入第二流体腔(4)使第二流体腔(4)内压力接近背压腔(9)，当背压腔(9)内压力小于第二流体腔(4)内压力时，第二流体腔(4)内工质通过连通阀(705)流入背压腔(9)使背压腔(9)内压力接近第二流体腔(4)；

和/或，所述压差平衡装置(7)包括一端自由状态、一端固定的压差平衡用弹性元件(707)，所述压差平衡用弹性元件(707)隔离所述背压腔(9)与所述第二流体腔(4)。

6.一种活塞式压缩装置，包括压缩腔(1)、气缸(2)、第一活塞(31)和第二流体腔(4)，其特征在于：还包括弹性元件(6)、背压腔(9)和用于调节所述弹性元件(6)两侧压力的压差平衡装置(7)，所述背压腔(9)位于所述压缩腔(1)与所述第二流体腔(4)之间，所述第一活塞(31)具有活塞连杆(301)，所述活塞连杆(301)外径小于所述第一活塞(31)外径，所述弹性元件(6)与所述活塞连杆(301)连接，所述弹性元件(6)用于隔离所述背压腔(9)与所述第二流体腔(4)，所述第一活塞(31)与所述气缸(2)之间具有的活塞间隙会使得所述背压腔(9)内工质与所述压缩腔(1)内工质可以交换；所述第一活塞(31)与所述活塞连杆(301)由不同金属构成，所述活塞连杆(301)中与所述弹性元件(6)连接部位为不锈钢或钛合金或铜材料。

7.根据权利要求6所述的活塞式压缩装置，其特征在于：所述第一活塞(31)与所述活塞连杆(301)之间采用螺钉或铆钉连接。

8.一种活塞式压缩装置，包括压缩腔(1)、气缸(2)、第一活塞(31)、第二流体腔(4)、用于控制工质进出压缩腔(1)的阀组(5)、驱动源(10)、传动机构(12)，其特征在于：还包括第一弹性元件(61)、用于调节所述第一弹性元件(61)两侧压力的压差平衡装置(7)和背压腔(9)，所述压缩腔(1)和所述第一活塞(31)均设有至少两个，两个所述第一活塞(31)至少具有60°的相位差，所述背压腔(9)位于所述压缩腔(1)与所述第二流体腔(4)之间，所述第一弹性元件(61)与所述第一活塞(31)连接以隔离所述背压腔(9)与所述第二流体腔(4)，所述压缩腔(1)与所述背压腔(9)构成工作腔，所述气缸(2)在所述工作腔具有与所述第一活塞(31)配合的工作腔配合气缸，气缸(2)在所述第二流体腔(4)内具有与所述第一活塞(31)配合的第二流体腔配合气缸，所述工作腔配合气缸位于所述压缩腔(1)与所述背压腔(9)之间，所述第二流体腔配合气缸位于所述第二流体腔(4)内部，所述第一活塞(31)与所述工作腔配合气缸之间的活塞间隙使得所述背压腔(9)内工质与所述压缩腔(1)内工质可以交换。

9.一种活塞式压缩装置，包括压缩腔(1)、气缸(2)、第一活塞(31)和第二流体腔(4)，其特征在于：还包括第一弹性元件(61)和用于调节所述第一弹性元件(61)两侧压力的压差平衡装置(7)，所述第一弹性元件(61)与所述第一活塞(31)连接以隔离所述压缩腔(1)与所述第二流体腔(4)，所述第一弹性元件(61)、所述第一活塞(31)和所述气缸(2)构成弹性元件封闭腔(8)，所述压差平衡装置(7)包括泵组件(701)和用于控制泵组件(701)与所述弹性元件封闭腔(8)连通的控制阀(702)，所述弹性元件封闭腔(8)顶部具有排气口(28)；

和/或，所述气缸(2)在所述第二流体腔(4)内具有与所述第一活塞(31)配合的第二流体腔配合气缸，所述第一活塞(31)与所述第二流体腔配合气缸之间具有活塞间隙，所述活塞间隙连通所述第二流体腔(4)与所述弹性器件封闭腔(8)，所述活塞间隙位于所述弹性元件封闭腔(8)的上方。

10.一种斯特林装置，包括膨胀腔(21)、第一换热器(22)、第二换热器(24)、回热器(23)和配气活塞(25)，其特征在于：还包括权利要求1至9中任一项所述的活塞式压缩装置。

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