CN1227458C - 往复式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种往复式压缩机，其中，和构成往复式电机的移动件相连的凸缘单元安装在构成压缩单元的活塞上，活塞凸缘单元和机架单元的前部机架之间的距离小于活塞凸缘单元和往复式电机之间的距离。在传送往复式电机的线性往复式运动驱动力及在压缩单元内压缩气体的过程中，通过防止和往复式电机的移动件一起移动的组件和其它组件发生由施加在构成压缩单元的活塞上的压缩力产生的位移引起的碰撞，可以提高压缩机的稳定性。而且，通过紧凑地构建组件可以按比例地减小压缩机的尺寸。

Description

往复式压缩机
技术领域
本发明涉及一种往复式压缩机，尤其是一种能够紧凑地构造构件、通过防止构件在工作中的碰撞而抑制碰撞噪声的产生并稳定工作过程的往复式压缩机。
背景技术
通常，压缩机用于压缩流体。根据流体压缩类型，可将压缩机分为旋转式压缩机、往复式压缩机和涡旋式压缩机等。
在旋转式压缩机中，旋转轴通过接收旋转电机的驱动力而旋转，同时与旋转轴连接在一起的偏心部件在气缸的圆柱状压缩空间内进行偏心旋转，因此气体被压缩。
在涡旋式压缩机中，旋转轴通过接收旋转电机的驱动力而旋转，同时与和固定涡旋配合的旋转轴相连的旋转涡旋进行旋转运动，因此气体被压缩。
在往复式压缩机中，旋转轴通过接收旋转电机的驱动力而旋转，同时和旋转轴相连的连接杆将旋转运动转变为线性往复运动并将其传送给活塞，活塞在气缸内进行线性往复运动，因此气体被压缩。
此外，在另一种往复式压缩机中，接收往复式电机的驱动力的活塞在气缸中进行线性往复运动，因此气体被压缩。
图1示出了根据传统技术的往复式压缩机。如图1所示，所述往复式压缩机包括：外壳100，具有吸入气体的吸管10；安装在外壳100内的机架单元；安装在该机架单元处、并产生线性往复驱动力的往复式电机；安装在机架单元处、并距往复式电机一定距离的压缩单元，该压缩单元接收往复式电机的驱动力并压缩气体；用于弹性地支撑往复式电机的线性往复驱动力的弹簧单元；以及安装在压缩单元处、并打开/关闭气体在其内压缩的压缩空间的阀单元。
外壳100被密封，以便具有一定的内部空间；吸管10穿透外壳100并与之相连，以便和外壳100连通。
所述往复式电机包括：安装在机架单元的后部机架210处的外定子310；以一定间距插入外定子310的内定子320；插入形成在外定子310处的开口槽311内的缠绕线圈330；以及插入外定子310和内定子320之间、以进行线性往复运动的移动件340。
中部机架220固定地和往复式电机的一定侧相连，以面对后部机架210。
所述压缩单元包括：和距离往复式电机一定距离的前部机架230连接的气缸410，以及插入气缸410的压缩空间411内、并和往复式电机的移动件340相连的活塞420。
而且在前部机架230内，从板部分231的一定侧延伸的突起支撑部分232形成具有一定的长度，有气缸410插入其中的通孔233形成在该支撑部分232处。
在气缸410内，压缩空间411穿过具有一定长度的气缸体412。气缸410插入前部机架230的通孔233。
此处，前部机架230的支撑部分232的端面与气缸体412的端面相同。
活塞420包括具有一定的长度的主体单元421和凸缘部分422，该凸缘部分从主体单元421的一定侧延伸以具有一定的大小，并且与移动件340连接。
在活塞420中，凸缘部分422和移动件340相连，主体单元421被插入气缸410的压缩空间411。
所述弹簧单元包括：一定形状的弹簧支撑部分510，其中的一定侧与活塞420的凸缘部分422或移动件340相连，从而被置于前部机架230和中部机架220之间；以及分别置于弹簧支撑部分510的两侧处的弹簧520。
所述阀单元包括：与前部机架230连接以覆盖气缸的压缩空间411的排气盖610；置于排气盖610内、并打开/关闭气缸410的压缩空间411的排气阀620；弹性地支撑排气阀620的阀弹簧630；以及与活塞420的端部相连、并打开/关闭形成在活塞420内的吸气通道423的吸气阀640。
未加解释的附图标记20代表排气管，240代表机架单元的连接件，341代表永久磁体。
接下来描述传统往复式压缩机的工作情况。
当将电力施加在往复式电机上时，电流流经往复式电机的缠绕线圈330，在外定子310和内定子320之间形成磁通量，借助于外定子310和内定子320之间的磁通与移动件340的永磁铁341的磁通之间的相互作用，移动件340进行线性往复运动。
移动件340的线性往复驱动力传送给活塞420，活塞420在气缸压缩空间411内进行线性往复运动。
弹簧单元以弹性能的形式储存和释放往复式电机的线性往复能量，并导致共振运动。
活塞420在气缸410的压缩空间411内的线性往复运动的同时，操作阀单元，吸入吸气管10的气体经过活塞420的吸气通道423被吸入压缩空间411，并在其中被压缩和释放，该气体经排气盖610的排气管20释放到外部。
一般地，压缩机包括冷却循环装置并被安装到空调、电冰箱和陈列柜等。为了将压缩机安装到诸如空调、电冰箱和陈列柜等系统，压缩机必须具有简单的结构并需要小的安装空间，并且能够稳定地工作。
同时，不同于其它的压缩机，在往复式压缩机中，作为驱动动力源的往复式电机的输出是线性往复运动能量，活塞420接收往复式电机的线性往复运动能量，并在压缩空间411内进行线性往复运动以压缩气体，因此简化压缩机的结构的一个重要目的是紧凑地构造沿轴向运动的部件。
同时，如图2所示，在考虑到上述目的而构造的往复式压缩机中，在活塞(接收往复式电机的驱动力并在气缸的压缩空间411内进行线性往复运动)的凸缘部分422的线性往复运动中，分别置于凸缘部分422的两侧上的内定子320与前部机架230之间的距离对应于凸缘部分422的往复运动距离。
活塞420的凸缘部分422置于内定子320和前机架230之间，前机架230的端面和凸缘部分422之间的距离a与内定子320和凸缘部分422之间的距离b相同。
如图3所示，在有活塞420插入其中的气缸410和有气缸410插入其中的机架单元的前部机架230中，气缸410的端面c设置在与支撑部分232的端面d相同的面上。
在上述结构中，活塞420接收往复式电机的线性往复驱动力，吸入、压缩并排放气体，同时在气缸410的压缩空间411内进行线性往复运动，但是，压缩空间411内的压缩气体产生的力可能会使活塞420的往复运动中心从初始位置向往复式电机移动，由于此原因，活塞420的凸缘部分422可能在线性往复运动过程中碰撞往复式电机的内定子320，因此会产生碰撞噪声并使运行不稳定。
此外，当活塞420进行不稳定的往复式运动时，活塞420的凸缘部分422可能碰撞前部机架230的支撑部分232的端面d和气缸体412的端面c，气缸体412和前部机架230会受到冲击，因此和气缸410相连的阀单元的装配状况难以保证。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种能够紧凑地构造结构、通过防止工作过程中构件之间的碰撞而抑制碰撞噪声、并能稳定工作过程的往复式压缩机。
为了达到上述目的，往复式压缩机包括：具有吸入气体的吸气管的外壳；安装在外壳内的机架单元；安装在机架单元处、并产生线性往复驱动力的往复式电机；安装在机架单元处、并距往复式电机一定距离的压缩单元，该压缩单元接收往复式电机的驱动力并压缩气体；用于弹性地支撑往复式电机的线性往复驱动力的弹簧单元；以及安装在压缩单元处、并打开/关闭压缩气体的压缩空间的阀单元，其中，压缩单元的活塞具有和往复式电机的移动件相连的凸缘部分，机架单元的前部机架的支撑部分的端面和活塞的凸缘部分之间的距离小于往复式电机和活塞的凸缘部分之间的距离。
附图说明
用于为本发明提供进一步的理解并作为说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并和相关描述一起解释本发明，附图中：
图1示出了根据传统技术的往复式压缩机；
图2是该往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图3是该往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图4是根据本发明的往复式压缩机的剖视图；
图5是根据本发明的往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图6是根据本发明的往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图7是根据本发明的往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图8是根据本发明的往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图9是根据本发明的往复式压缩机的主要部件的剖视图；
图10是根据本发明的往复式压缩机的主要部件的剖视图。
具体实施方式
此后将参照附图对本发明的优选实施例进行说明。
如图4所示，根据本发明的往复式压缩机包括：具有吸入气体的吸气管的外壳；安装在外壳内的机架单元；安装在机架单元处、并产生线性往复驱动力的往复式电机；安装在机架单元处、并距往复式电机一定距离的压缩单元，该压缩单元接收往复式电机的驱动力并压缩气体；用于弹性地支撑往复式电机的线性往复驱动力的弹簧单元；以及安装在压缩单元处、并打开/关闭压缩气体的压缩空间的阀单元。
该外壳100被密封以具有一定的内部空间，吸气管10穿过外壳100并与其相连，以便和外壳100连通。
所述压缩单元包括与距往复式电机一定距离的前部机架230相连的气缸410和插入气缸410的压缩空间411、并和往复式电机的移动件340相连的活塞420。
在前部机架230中，从板部分231的一侧延伸的突起支撑部分232形成具有一定长度，有气缸410插入其中的通孔233形成在该支撑部分232处。
而且，前部机架230的所述支撑部分232向往复式电机伸出。
在气缸410中，压缩空间411穿过具有一定长度的气缸体412。气缸410被插入前部机架230的通孔233中。
如图5所示，当气缸410插入前部机架230的通孔233内时，气缸410的一端被置于前部机架230的支撑部分232的通孔233内。
更为详细地，前部机架230的支撑部分232的端面d以阶梯结构与气缸410的端面c相连，以使活塞420的凸缘部分422和支撑部分232的端面d之间的距离k小于活塞420的凸缘部分422和气缸410的端面c之间的距离f。
活塞420包括具有一定长度的主体单元421和从该主体单元421的一定侧延伸而具有一定大小、并和移动件340相连的凸缘部分422。
所述往复式电机包括：安装在机架单元的后部机架210处的外定子310；保持一定间隔地插入外定子310中的内定子320；插入形成在外定子310处的开口槽311中的缠绕线圈330；以及插入外定子310和内定子320之间以便进行线性往复运动的移动件340。
当电流流经缠绕线圈330时，外定子310和内定子320形成一个有磁通在其内流动的闭环，此处，外定子310的开口槽311的两侧是分别形成各个磁极的磁极部分312。
如图6所示，移动件340包括具有一定长度的永久磁体341。该永久磁体341的长度等于开口槽311的入口长度g和一个磁极部分的长度h之和，并沿外定子310的两个磁极部分312放置，面对开口槽311。此外，永久磁体341与开口槽311的中心是偏离的。
更为详细地，基于开口槽311的中心，将永久磁体341的中心设置得向压缩单元偏移一定量。
中部机架220固定地和往复式电机相连，从而将往复式电机的外定子310和后部机架210相连。
更为详细地，中部机架220设置在前部机架230与后部机架210之间。
所述机架单元包括前部、中部和后部机架230、220和210以及置于前部和中部机架230、220之间的连接件240。
往复式电机的移动件340和构成压缩单元的活塞420的凸缘部分422相连。
如图7所示，活塞420的凸缘部分422置于前部机架230与往复式电机之间，凸缘部分422和前部机架230之间的距离k小于凸缘部分422和往复式电机之间的距离m。
更为详细地，支撑部分232的端面d和面对凸缘部分422的往复式电机的一侧之间的距离k小于往复式电机的内定子320和凸缘部分422之间的距离m。
如图8所示，凸缘部分422和面对凸缘部分422的往复式电机的一侧之间的距离m小于移动件340的端面n和面对该端面n的后部机架210之间的距离p。
如图9所示，磁极部分312的高度小于支撑部分232的端面d和凸缘部分422之间的距离k与凸缘部分422和面对凸缘部分422的往复式电机之间的距离m之和k+m。
所述弹簧单元包括：一定形状的弹簧支撑部分510，其中的一定侧与活塞420的凸缘部分422或移动件340相连，从而被置于前部机架230和中部机架220之间；以及分别放置在弹簧支撑部分510的两侧的弹簧520。
所述阀单元包括：与前部机架230相连以覆盖气缸的压缩空间411的排气盖610；置于排气盖610内、并打开/关闭气缸410的压缩空间411的排气阀620；弹性地支撑排气阀620的阀弹簧630；以及和活塞420的端部相连、并打开/关闭形成在活塞420内的吸气通道423的吸气阀。
如图10所示，排气阀620与活塞420的端部(吸气阀640与活塞420的所述端部相连)之间的距离r小于支撑部分232的端面d与活塞420的凸缘部分422之间的距离k。
此后将说明根据本发明的往复式压缩机的优点。
当给往复式电机施加电能时，电流流经往复式电机的缠绕线圈330，并在外定子310和内定子320之间形成磁通，借助于外定子310和内定子320之间的磁通与移动件340的永久磁体341的磁通之间的相互作用，移动件340进行线性往复运动。
此处，移动件340的往复运动距离由永久磁体341和移动件340的外定子310决定。更为具体地，永久磁体341的长度等于磁极312的长度h和开口槽311的入口长度g之和h+g，利用根据流经缠绕线圈330的电流而形成在内、外定子310、320上的磁通的相互作用，移动永久磁体341，永久磁体341的往复运动距离是外定子310的磁极部分312的长度h，因此永久磁体341的端部在线性往复运动过程中没有从磁极部分312的端部脱离。
移动件340的线性往复驱动力被传送到与移动件340相连的活塞420，活塞420在压缩空间411内进行线性往复运动。
此处，和移动件340相连的活塞420的凸缘部分422在(前部机架230的)支撑部分232的端面d和往复式电机的内定子320之间进行往复运动。
弹簧单元以弹性能的形式储存、释放往复式电机的线性往复力，并导致共振运动。
活塞420在气缸410的压缩空间411内进行线性往复运动的同时，操作阀单元，吸入吸气管10的气体经过活塞420的吸气通道423被吸入压缩空间411，并在其中被压缩、排放，气体经过排气盖610的排气管20释放到外部。
更为详细地，当活塞420移向底部中心死点时，由于压缩空间411和外部之间的压力差，吸气阀620被弯曲，吸气阀423被打开，因此吸气管10的气体经过吸气通道423被吸入压缩空间411。
当活塞420从底部中心死点向上部中心死点移动时，吸气阀620关闭吸气通道423，气缸410的压缩空间411的气体被压缩并达到设定的压力状态，阀单元的排气阀620被打开，因此压缩气体被释放。
如上所述的，活塞420通过在气缸410的压缩空间411内进行往复运动来压缩气体。
当活塞420受往复式电机的驱动力的作用在底部中心死点和上部中心死点之间运动而压缩气体时，气体压力作用在活塞420上。
在本发明中，因为放置在前部机架230的支撑部分232和往复式电机的内定子320之间、并通过接收往复式电机的驱动力来进行线性往复运动的活塞420的凸缘部分422朝向前部机架230的支撑部分232放置，所以尽管活塞420被气体压力推动，但活塞420能够在位置补偿状态下移动。
活塞420在被压力推向往复式电机的状态下进行线性往复运动，处于向前部机架侧偏移的状态下的活塞420的凸缘部分422在前部机架230和往复式电机的内定子320之间工作，因此可以防止活塞420的凸缘部分422和其它的构件碰撞。
更为详细地，可以防止凸缘部分422和其它部件的碰撞，并且可以最小化前部机架230的支撑部分232和往复式电机的内定子320之间的距离。
此外，在本发明中，通过使支撑部分232的端面d和凸缘部分422之间的距离k小于气缸410的端面c和活塞420的凸缘部分422之间的距离m，当活塞420的凸缘部分422在不稳定工作状态下过量地向前机架侧移动时，凸缘部分422不会碰撞气缸410，而是碰撞前部机架230的支撑部分232，因此可以最小化碰撞冲击。
此外，通过使支撑部分232的端面d和活塞420的凸缘部分422之间的距离k大于排气阀620和活塞420的端面(吸气阀640和活塞420的所述端相连)之间的距离r，活塞420能够移到上部中心死点，而不使凸缘部分422碰撞前部机架230的支撑部分232。
此外，通过使作为往复式电机的移动件340的往复运动距离基准的外定子磁极部分的长度h小于支撑部分232的端面d和凸缘部分422之间的距离k与往复式电机的内定子320和凸缘部分422之间的距离m之和k+m，可以防止和移动件340一起进行线性往复运动的活塞420的凸缘部分422与前部机架230的支撑部分232以及往复式电机的内定子320碰撞。
此外，通过使活塞420的凸缘部分422和面对凸缘部分422的往复式电机之间的距离m小于移动件340的端面n和面对端面n的后部机架210之间的距离p，在移动件340或活塞420不稳定工作的情况下，在移动件340碰撞后部机架210之前，活塞420的凸缘部分422碰撞往复式电机的内定子320的一定侧，因此可以最小化对构件的损坏。
此外，基于放置缠绕线圈330的开口槽311的中心，将永久磁体341的中心靠近压缩单元设置，当活塞420和移动件340在运行中被压力推动时，移动件340在位置补偿的状态下移动，因此移动件340的永久磁体341不会从外定子310的磁极部分312的端部脱离，并稳定地移动。
工业应用
如上所述的，在根据本发明的往复式压缩机中，在通过接收往复式电机的线性往复驱动力来在压缩单元内压缩气体同时，通过防止和往复式电机的移动件一起移动的部件与其它部件由于作用在压缩单元的活塞上的压力所引起的位移而导致碰撞，因此可以提高压缩机的稳定性。此外，通过紧凑地构造部件，可以使压缩机小型化。

Claims (6)

1.一种往复式压缩机，包括：具有吸入气体的吸气管的外壳；安装在外壳内的机架单元；安装在机架单元处、并产生线性往复驱动力的往复式电机；安装在机架单元处、并距往复式电机一定距离的压缩单元，该压缩单元接收往复式电机的驱动力并压缩气体；用于弹性地支撑往复式电机的线性往复驱动力的弹簧单元；以及安装在压缩单元处、并打开/关闭压缩气体的压缩空间的阀单元，其中，压缩单元的活塞具有和往复式电机的移动件相连的凸缘部分，机架单元的前部机架的支撑部分的端面和活塞的凸缘部分之间的距离(k)小于往复式电机和活塞的凸缘部分之间的距离(m)。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述前部机架包括有压缩单元的气缸插入其中的支撑部分，并且活塞的凸缘部分和插入前部机架的支撑部分内的气缸的端面之间的距离(f)大于活塞的凸缘部分和前部机架的支撑部分的端面之间的距离(k)。
3.根据权利要求1所述的压缩机，其中，用于打开/关闭气缸的压缩空间的阀单元的排气阀和与活塞的端部相连、并用于打开/关闭活塞的流动通道的吸气阀之间的距离(r)小于有气缸插入其中的前部机架的支撑部分的端面和活塞的凸缘部分之间的距离(k)。
4.根据权利要求1所述的压缩机，其中，活塞的凸缘部分和面对该凸缘部分的往复式电机的一侧之间的距离(m)小于往复式电机的移动件的端面和装有往复式电机的机架单元的后部机架之间的距离(p)。
5.根据权利要求1所述的压缩机，其中，往复式电机的定子的磁极部分的长度(h)小于活塞的凸缘部分和前部机架的支撑部分的端面之间的距离(k)与活塞的凸缘部分和往复式电机的一侧之间的距离(m)的距离之和(k)+(m)。
6.根据权利要求1所述的压缩机，其中，放置缠绕线圈的开口槽形成在往复式电机的定子的磁极部分之间，并且往复式电机的移动件的永久磁体基于该开口槽的中心向压缩单元偏离。
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