CN1273734C - 带直线电动机的往复式压缩机 - Google Patents

Abstract

一带直线电动机的往复式压缩机，它包括一壳体(1)和一电动机-压缩机组件，该组件包括：一电动机；一在气缸(2)中往复的活塞(3)和一在操作上将活塞(3)结合至电动机上的致动装置(4)；和一共振弹簧装置(10)，它在恒定的压力下通过一对支承表面部分(40)的互相座放而安装在致动装置(4)上，至少一个支承表面部分在操作上与弹簧装置(10)和致动装置(4)的一部分相联系，靠在各自的一对凸出的表面部分(50)上，每个凸出的表面部分在操作上与上述弹簧装置和致动装置的另一部分相联系，凸出的表面部分(50)相对于气缸(2)的轴线是对称的和相反的，支承表面部分(40)和凸出的表面部分(50)是相互座放的并且在操作上与弹簧装置(10)和致动装置(4)的各自的部分相联系，以便通过相互座放的表面部分传递作用在上述部分上的相反的轴向力，其剧烈程度足以使在活塞(3)上产生的力矩为最小。

Description

带直线电动机的往复式压缩机

技术领域

本发明一般地涉及用直线电动机驱动的往复式压缩机，它用在制冷系统上，并有一在一气缸中往复的活塞。更具体一些，本发明涉及活塞和与其有关的共振系统之间的结合。

背景技术

在用直线电动机驱动的往复式压缩机中，气体的压缩作用和气体的吸气作用通过在气缸内往复的各个活塞的轴向运动来实现，该气缸用一气缸头封闭并装在密闭的壳体内，在气缸头内放置排气阀和吸气阀，该阀调节气体相对于气缸的进入和排放。活塞用一致动装置驱动，该装置装有在操作上与固定在压缩机的壳体上的直线电动机相联系的磁性元件。

在某些已知的结构中，每个活塞致动装置组件与固定在压缩机的密封的壳体上的共振弹簧相连，以便作为活塞的轴向位移的导向来工作，并使整个组件按预定的频率致动，并将直线电动机做成尺寸合适的，以便在压缩机工作时将能量连续地传送给压缩机。

在一已知的结构中，在致动装置的每一侧，相对于它受压地安装两个螺旋弹簧。活塞、致动装置和磁性元件形成压缩机的共振组件，该组件由直线电动机驱动，并具有产生直线的往复运动的功能，使活塞在气缸中的运动对通过吸气阀吸入的气体产生压缩，直至上述气体经过排气阀排至高压侧。

受压的螺旋弹簧有一特性，即产生沿预定的周向接触范围不均匀分布的接触力，使压缩力集中在最后的弹簧圈开始与活塞接触的区域，该压缩弹簧不管最后的弹簧圈的形状如何，该最后一圈都会形成与活塞的接触区。

按照计算，85％的反作用力作用在接触区的第一个10度上(用图2中的角度β表示)，剩下的(15％)反作用力沿接触区的周向范围的余角分布。因此，在活塞从其停止位置位移时，主要受到一力矩的作用，该力矩使活塞相对于气缸产生一不对中的位置，造成磨损，降低压缩机的寿命，并在压缩机运行时提高产生噪声和振动的可能性。

此效应在每个螺旋弹簧作为组件中的弹簧工作时就会看到，这是因为，作用在致动装置上的压缩力只在上述螺旋弹簧的全部圈数达到压实长度，当上述弹簧开始作为一块体工作时才沿接触表面均匀分布。即使在上述螺旋弹簧的最后一圈为其平的范围的一部分的结构中，力矩的产生也是存在的，虽然它的剧烈程度不大。

发明内容

因此，本发明的目的为提供一带直线电动机的往复式压缩机，其类型为，其中的弹簧装置恒定地压缩致动装置，结构简单，并且使作用在上述致动装置上的压力的集中作用以及所产生的作用在弹簧装置和活塞上的力矩为最小。

此目的和其它目的通过带直线电动机的往复式压缩机达到，它包括一壳体和一电动机-压缩机组件，该组件包括：一固定在壳体中并由一电动机和一气缸形成的参考组件；一由一在气缸内往复的活塞和一在操作上将活塞结合至电动机上的致动装置形成的共振组件；和一受恒定的压力的共振弹簧装置，它同时装在共振组件和参考组件上，并可沿活塞的位移方向沿轴向弹性变形，上述弹簧装置通过一对支承表面部分的相互座放而安装在致动装置上，至少一个支承表面部分在操作上与弹簧装置和致动装置的一部分相联系，靠在各自的一对凸出的表面部分上，每个凸出的表面部分在操作上与上述弹簧装置和致动装置的另一部分相联系，凸出的表面部分相对于气缸的轴线是对称的和相反的，支承表面部分和凸出的表面部分是相互座放的并且在操作上与弹簧装置和致动装置的各自的部分相联系，以便通过相互座放的表面部分传递作用在上述部分上的相反的轴向力，其剧烈程度足以使在活塞上产生的力矩为最小。

附图说明

下面将参考附图描述本发明，图中：

图1示意地示出用直线电动机驱动的那种类型的密闭式压缩机的沿径向的纵向剖视图，它示出压向致动装置的螺旋弹簧，该致动装置将活塞结合至往复式直线电动机上，它按照原有技术构造并示出作用在致动装置上的反作用力(FR)和存在于活塞上的力矩(MP)；

图2示意地示出按照本发明构造的弹簧装置的弹簧的透视图；

图3示意地示出像图1所示的那样的密封式压缩机的沿径向的纵向剖视图，但是它示出按照本发明的弹簧装置结构得到的致动装置、活塞和直线电动机之间的结合；

图4示意地并部分地示出在本发明的图3中所示的结构方案的分解透视图，它示出备有支承环的间距体，该支承环座放在弹簧装置的一个端部上；

图5a、5b和5c、6a、6b和6c、7a、7b和7c和8a、8b以及8c示意地并分别地示出图3所示的间距体的不同结构形式的正视图、上视图和侧视图；

图9示意地和部分地示出本发明的另一结构方案的分解透视图，它示出座放在弹簧装置的一个端部上的间距体；

图10a和10b，11a和11b和12a以及12b示意地并分别地示出图9所示的那种类型的间距体的不同结构形式的正视图和侧视图；

图13示意地示出本发明的另一种可能的结构形式的透视图；以及

图14示意地示出本发明的另一种可能的结构形式的透视图。

具体实施方式

现在相对于用直线电动机驱动的往复压缩机描述本发明，该压缩机属于在制冷系统中所用的那样类型，它包括一密闭的壳体，其中安装有电动机-压缩机组件，该组件包括一参考组件和一共振组件，该参考组件固定在上述壳体中并由一直线电动机1和一气缸2形成，该共振组件由一在气缸2中往复的活塞3和一致动装置4形成，该致动装置设置在气缸2的外面并载有磁铁5，该磁铁通过直线电动机1的激励被沿轴向推动，上述致动装置4在操作上将活塞3连至直线电动机1上。

图1所示的压缩机进一步包括一共振弹簧装置10，它受恒定的压力同时安装至共振组件和参考组件上，并可沿活塞3的位移方向沿轴向弹性变形。弹簧装置10包括例如一对螺旋弹簧11，每个都安装成靠在致动装置4的相邻表面上。

在图1所示的实施例中，气缸2有被阀板6封闭的端部，该阀板备有吸气阀7和排气阀8，允许流体在压缩室20与气缸头30的各自的内部有选择地连通，该压缩室在活塞3的顶部和阀板6之间界定，气缸头的内部分别与压缩机所结合的制冷系统的低压侧和高压侧保持流体连通。

在图1所示的原有技术结构中，每个螺旋弹簧11有各自的端部和一相反的端部，前者有最后一圈，座放并靠在致动装置4的相邻表面上，后者用于固定参考组件，并且一个弹簧的另一端靠在壳体内壁上。在此结构中，当活塞3在每个螺旋弹簧11的接触和座放区对抗致动装置4操作时，就作用一在上述图1中用FR表示的压缩反作用力，它产生一传至活塞3上的力矩MP，使与活塞不对中，从而如前所述随着时间造成上述活塞3的磨损。

按照本发明，弹簧装置10通过互相设置一对支承表面部分40(例如，其形式为下凹的或平直的表面部分)而安装在致动装置4上，并且至少其中一个在操作上与弹簧装置10或致动装置4的一部分相联系，靠在相应的一对凸出的表面部分50(例如球形的或圆柱形的，其轴线与气缸2的轴线正交)上，支承表面部分40的每一个在操作上与弹簧装置10和致动装置4的其他部分相联系，凸出的表面部分50相对于气缸2的轴线是对称的并且是对置的，而且在包括轴线的平面中界定一对中，支承表面部分40和凸出的表面部分50相互座放，并且在操作上与弹簧装置10和致动装置4的各自的部分相联系，以便通过相互座放的表面部分传递作用在上述各部分上的相反的轴向力，其强度要使在活塞3上产生的力矩为最小。采用所示的结构，作用在上述相互座放的部分上的相反的轴向力有同样的强度，但在活塞3上产生零力矩。

按照所示的本发明的结构形式，每一对支承表面部分40和每一对凸出的表面部分50在操作上与各自的相同的部分相联系，这将在下面描述。

在本发明的一种例如在图3～14所示的结构变型中，一对支承表面部分40和一对凸出的表面部分50中的至少一对是与致动装置4和弹簧装置10的各自的部分相配合的。

在示出只有一对作用在各自一对支承表面部分40上的凸出表面部分50的结构方案中，由一对凸出的表面部分确定的对中相对于弹簧装置10的第一接触部分和相对于一对支承表面部分40沿角度方向设置，以求在活塞3上造成一最小的而且最好为零的力矩条件。为了得到此结果，一对凸出的表面部分50和各自的一对支承表面部分40之间的对中在一角度φ处产生，该角度从弹簧装置10的座放方向至上述接触区选取，并对应于对抗弹簧装置10的压力的反作用力的预定的集中的百分比，它大于上述压力值的50％，上述角度φ从弹簧装置10在致动装置4上的最后一圈的座放方向特别规定在90～180度之间，最好在110～120度之间，更好在115～118度之间。

按照本发明的一种例如在图3～13中所示的结构形式，在弹簧装置10的至少一个螺旋弹簧与致动装置之间，设置一其形式例如为平的环形的间距体60，它有两个位于与气缸2的轴线成正交的平面中并沿轴向彼此隔开的座放表面61，每个上述表面面向各自的与弹簧装置10和致动装置4的各部分之一相邻的端面，至少一个上述座放表面61载有一对凸出的表面部分50和一对支承表面部分40中的一对，上述表面的另一对在致动装置4和弹簧装置10的一部分之一上界定。

在图3～5和7～13中所示的结构中，至少一对凸出的表面部分50在间距体60上界定，而一对支承表面部分40则在弹簧装置10和致动装置4的另一部分之一上界定。

在此结构中，弹簧装置10的每个螺旋弹簧座放在成靠在间距体60的座放表面61上，按照上述座放角，上述间距体60通过设置在上述间距体60上的一对凸出的表面部分50在致动装置4的相邻表面上界定的各自一对支承表面部分40上的座放而靠在致动装置4上。

在图14所示的结构中，一对凸出的表面部分50在弹簧装置10的螺旋弹簧的最后一圈上界定，而一对支承表面部分40则例如在致动装置4的相邻的表面上界定。

在图13所示的结构中，间距体60通过一平的座放表面61座放成靠在致动装置4的相邻表面上，上述间距体60在其另一座放表面61上则包含一对座放成靠在各自一对支承表面部分40上的一对凸出的表面部分50，该支承表面部分则例如在弹簧装置10的相邻的末圈上界定，其形式为按照前面讨论的座放角设置在上述末圈上的凹座。

图6所示的间距体60的结构在每个座放表面61上有一对凸出的表面部分50，它彼此正交，并作为上述间距体60的轮廓形状的函数确定，它在此结构中为一环，它是弯曲的，以便有两个彼此对中并界定上述凸出的表面部分50的顶点部分。

在图3～5和7～8所示的结构形式中，间距体60例如通过配合而载有两对凸出的表面部分50，每一对都设置在上述间距体60的一个座放表面61上，凸出的表面部分50的对中设置成与设置在另一座放表面61上的凸出的表面部分50的对中正交，以便对座放成靠在致动装置4上的每个螺旋弹簧界定一振动支承。在此结构的一个变型中，间距体60可载有一对支承表面部分和一对凸出的表面部分中的一对，而另一对则设置在弹簧装置和致动装置4的各部分中的一个或两个上。

在此结构方案的另一变型中，在弹性装置10的一个螺旋弹簧的至少一个端部之间，设置至少一个间距体60，以其至少一个座放表面61载有至少一个支承表面部分40和凸出的表面部分50。

按照本发明的未示出的另一结构方案，间距体60的每个座放表面61载有各自一对座放表面支承部分40和凸出的表面部分50，它们设置成其对中与由一对载在另一座放表面61上的一对上述表面界定的对中正交。

按照图4的实施例，在弹簧装置10的至少一个螺旋弹簧的末圈和间距体的每个部分之间座放一例如其形式为平的环的支承环70，它界定各自一对座放表面部分40，靠在其上座放各自一对凸出的表面部分50。

在图4所示的结构中，间距体60有各自一对凸出的表面部分50，它们有与气缸2的轴线和另一对凸出的表面部分50成正交的轴线，上述结构允许例如具有相同强度的并作用在上述一对凸出的表面部分50上的相反的轴向力无力矩地传至活塞3上。

Claims (16)

1.一带直线电动机的往复式压缩机，它包括一壳体和一电动机-压缩机组件，该组件包括：一固定在壳体中并由一电动机和一气缸(2)形成的参考组件；一由一在气缸(2)内往复的活塞(3)和一在操作上将活塞(3)结合至电动机上的致动装置(4)形成的共振组件；和一受恒定的压力的共振弹簧装置(10)，它同时装在共振组件和参考组件上，并可沿活塞(3)的位移方向沿轴向弹性变形，其特征为，弹簧装置(10)通过一对支承表面部分(40)中的每一个支承表面部分(40)与一对凸出表面部分(50)中的对应凸出表面部分(50)的相互座放而安装在致动装置(4)上，至少一个支承表面部分在操作上与弹簧装置(10)或致动装置(4)的一部分相联系，支承表面部分靠在相应的一对凸出的表面部分(50)上，每个凸出的表面部分在操作上与上述弹簧装置和致动装置的另一部分相联系，凸出的表面部分(50)相对于气缸(2)的轴线是对称的和相互对置，支承表面部分(40)和凸出的表面部分(50)是相互座放的并且在操作上与弹簧装置(10)和致动装置(4)的各自的部分相联系，以便通过相互座放的表面部分传递作用在上述部分上的相反的轴向力，其强度足以使在活塞(3)上产生的力矩为最小。

2.如权利要求1的压缩机，其特征为，一对支承表面部分(40)和一对凸出的表面部分(50)在操作上是每对以相同的对应部分相联系的。

3.如权利要求1的压缩机，其特征为，一对支承表面部分(40)和一对凸出的表面部分(50)的至少一对与致动装置(4)和弹簧装置(10)的各自的部分配合。

4.如权利要求3的压缩机，其特征为，它包括至少一个间距体(60)，该间距体有两个座放表面(61)，它们在与气缸(2)的轴线正交的平面中设置，并沿轴向彼此隔开，每个上述座放表面(61)面向各自的与弹簧装置(10)和致动装置(4)的各部分之一相邻的端面，至少一个上述座放表面(61)载有一对凸出的表面部分(50)和一对支承表面部分(40)中的一对。

5.如权利要求4的压缩机，其特征为，间距体(60)的每个座放表面(61)载有各自一对支承表面部分(40)和凸出的表面部分(50)，它们设置成其对中与由另一座放表面(61)所载的上述一对表面界定的对中正交。

6.如权利要求5的压缩机，其特征为，每个座放表面(61)包含各自一对凸出的表面部分(50)。

7.如权利要求6的压缩机，其特征为，间距体(60)为一弯曲的环。

8.如权利要求7的压缩机，其特征为，它包括至少一个支承环(70)，每个座放在弹簧装置(10)和致动装置(4)的各自部分上，并且每个界定各自的支承表面部分(40)。

9.如权利要求1的压缩机，其特征为，一对凸出的表面部分(50)相对于弹簧装置(10)的第一接触部分和相对于一对支承表面部分(40)沿角度(φ)方向布置，该角度(φ)相对于上述接触部分从弹簧装置(10)的座放方向选取，并对应于对抗弹簧装置(10)压力的集中反作用力的预定百分比，它大于作用在活塞(3)上的上述力的50％。

10.如权利要求9的压缩机，其特征为，上述角度(φ)从弹簧装置(10)的最后一圈的座放方向在90～180度之间确定。

11.如权利要求10的压缩机，其特征为，上述角度(φ)最好在110度和120度之间。

12.如权利要求11的压缩机，其特征为，上述角度(φ)最好在115度和118度之间。

13.如权利要求1的压缩机，其特征为，凸出的表面部分(50)由圆柱形表面部分界定，其轴线与气缸(2)的轴线正交。

14.如权利要求1的压缩机，其特征为，凸出的表面部分(50)由球形表面部分界定。

15.如权利要求1的压缩机，其特征为，支承表面部分(40)由下凹的表面界定。

16.如权利要求12的压缩机，其特征为，弹簧装置(10)包括一对螺旋弹簧，每个通过一对凸出的表面部分(50)和一对支承表面部分(40)安装成靠在与致动装置(4)相邻的表面上。

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