CN1328510C - 线性压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种线性压缩机垂直安装在一个密闭壳体(8)内部,包括一个参考装置,并带有包括一个限定气缸(2)的缸体的元件;一个共振机构,并带有包括一个承载活塞(1)的致动器(4)的元件;线性电机包括一个磁铁元件(5)和一个线圈(6),用来驱动使活塞(1)在汽缸(2)内往复运动的致动器,还包括在密闭壳体(8)的一端和上述共振机构(1,4,5)之间安装有一个第一弹性件(20);在参考装置(2)和密闭壳体(8)的另一端安装有一个第二弹性件(21);在参考装置(2)和共振机构(4)之间安装有一个第三弹性件(22),由于活塞(1)的往复运动,上述第一和第二弹性件(20,21)作用密闭壳体(8)相反的力。

Description

线性压缩机
技术领域
本发明涉及一种线性压缩机,尤其是涉及一种通常用于小型制冷系统的线性压缩机的安装设备,该安装设备设置在压缩机内部,用来分配上述压缩机构件所传递到密闭壳体的应力。
背景技术
线性电机是众所周知的设备,线圈或磁铁组件中的一个和一个固定件相连,另一个和一个运动件相连。电流通过上述线圈,就会产生和上述磁铁相互作用的力的磁力线,上述运动件从而产生线性运动。这样的线性电机通常用于制冷压缩机中,运动件由压缩机的活塞所形成,上述磁铁安装到上述活塞上。上述线圈固定到压缩机结构的外部,该压缩机结构形成内有活塞往复运动的气缸。
在一种现有的线性压缩机中,如图1所示,气体的压缩使得气缸2内的活塞1轴向运动,上述气缸2形成有一个带有垂直壁2b的外缸体2a,上述气缸由气缸头3封闭,上述气缸头设置有一个阀板3d,阀板上形成有一个吸气阀3a和一个排气阀3b。上述吸气阀和排气阀用来调节气缸2内压缩气体的出入。所有的这些零件都设置在一个通常为圆柱形的密闭壳体8内。还设置有一个输入管31形成一个通路穿过上述密闭壳体8,将低压气体导向上述吸气阀3a,一个输出6管32形成一个通路穿过密闭壳体8,将排气阀3b排出的压缩气体导向上述密闭壳体8的外部。
活塞1由一个环形致动器4形成的线性电机驱动,上述致动器和活塞1的底缘1a相连,致动器4的上端支撑一个环形磁铁组件5,通常由多个永磁铁形成。由线绕成的环形线圈6固定安装在线性电机定子的层积结构的内叠片6a上。电流通过线圈6时产生和上述磁铁组件5相互作用的力的磁力线,上述致动器4和活塞1从而产生线性往复运动,上述磁铁组件5在线圈6和线性电机定子的层积结构的外叠片6b之间运动。
上述活塞1的底缘具有一个和一组弹簧片7中心相连的轴向突出部1b,上述弹簧片7的边缘通过一个合适的连接组件10连接到上述气缸的垂直壁2b上。上述弹簧片7由金属板材制成,当活塞1由线性电机驱动作线性往复运动时,上述弹簧片7上下运动。
活塞1,致动器4,磁铁组件5和上述弹簧片组7一起组成了一个压缩机共振的或移动的装置,也就是上述装置可以相对上述气缸2移动。上述气缸2,缸体2a以及附属的零件,例如气缸头3都是静止的。
这些零件或者静止的装置在此之后都作为一种参考。
上述参考装置的零件承载着上述共振机构的部件,从而使得上述压缩机可以安装到上述密闭壳体上。如前所述,压缩机所有的操作零件都可以通过多个例如螺旋弹簧9形式的悬挂弹性件安装到密闭壳体8的底壁上。这样就需要大量的弹簧9,这些弹簧相对于不同压缩机零件的重量或质量,以及这些零件所产生的应力要具有足够的尺寸。上述弹簧9可以是任何合适的形状,以便于在压缩机操作活塞往复运动的时候可以吸收应力。如图1所示的压缩机,操作中产生的所有的力都传递到装有上述弹簧9的密闭壳体的一端。
图2是图1压缩机零件的简图。这些零件由下列表示:
Ma=共振机构的质量(组件1,4,5,7)
Mb=上述参考装置的质量(组件2,2a,2b,3)
Kr=上述共振机构弹簧片组(7)的弹簧常量
Ks=悬簧9的弹簧常量
在图1的压缩机中,将整个压缩机构件安装到上述密闭壳体8的上述悬簧9具有一个弹簧常量Ks,上述悬簧9的功能就是将压缩机自身(上述运动的活塞作为压缩泵)传递到上述密闭壳体的震动最小化。上述弹簧片组7的弹簧常量Kr和的压缩机的压缩率有关,悬簧9的弹簧常量Ks比弹簧片7的弹簧常量Kr小很多倍,这样对压缩机构件质量Ma,Mb的机械共振频率就不会产生影响。
在压缩机操作过程中,相对于具有质量Mb的参考组件的装置,具有质量Ma的共振组件的装置可以由线性电机来替代,根据作用原理,上述参考装置在弹簧组9上具有一个位移,该弹簧组9和共振机构、参考装置的质量Ma,Mb对应成比例。悬簧9支撑上述参考装置的位移,当上述共振机构往复运动时,上述位移传递到压缩机密闭壳体8一个力,从而使密闭壳体8振动。对于这种压缩机来说,上述震动是不希望出现的,尤其是用于家用制冷系统。所以,就有必要提供一种用于线性压缩机的安装设备,用来减少上述振动量并且结构简单,成本低廉。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种位于密闭壳体内的线性压缩机,并带有弹性安装设备,从而可以将应力分配到密闭壳体的相反一端,这样当压缩机操作时,就可以减小整个压缩机的振动。
本发明的另一个目的就是提供一种位于密闭壳体内的线性压缩机,在压缩机的每一端和密闭壳体的对应端之间都设置有弹簧,而且在压缩机构件的参考装置和压缩机构件的共振机构之间也还设置有弹簧。
本发明的另一个目的就是提供一种垂直安装在密闭壳体中的线性压缩机,并在其和密闭壳体相反端配合的每一个上下端都设置有弹簧,而且在压缩机的固定和运动构件之间都还设置有弹簧作用,以便于减小传递给密闭壳体的振动。
根据本发明,一种线性压缩机具有一个内部装有压缩机构件的密闭壳体。上述压缩机有一个参考(基准)或静止的、包括一个形成气缸的缸体元件的装置。还有一个共振的或可移动的、包括一个由线性电机驱动的致动器元件的装置,上述线性电机驱动活塞在汽缸内往复运动。上述致动器承载线性电机的磁铁。在压缩机一端的共振机构的构件,例如上述致动器和上述密闭壳体一端之间安装有一个例如螺旋弹簧的第一弹性件。在压缩机另一端的参考装置的构件,例如上述气缸体和上述密闭壳体另一端之间安装有一个同样可以是螺旋弹簧的第二弹性件。在上述共振机构和上述参考装置之间设置有一个优选为螺旋弹簧的第三弹性件。在一个优选实施例中,通过将第三弹性件的一端和气缸的一端连接在一起,另一端连接在上述致动器上来完成上述第三弹性件的安装。
当上述活塞由线性电机驱动在气缸内往复运动时,第一和第二弹性件产生相反方向的力。换句话说,当一个弹性件在密闭壳体的一端被压缩的时候,在另一端的那个弹性件也同样被压缩。这样在操作过程中产生的力以相反的方向就同时传递到壳体的两端。
上述参考装置具有一个质量Mb,上述共振机构具有一个质量Ma。上述第一和第二弹性件分别具有弹簧常量Ka,Kb,以使得Ma/Mb=Kb/Ka。上述第三弹性件的弹簧常量Kc可以选择为能够抵消或至少减少系统中的震动。
附图说明
本发明的其他目的和优点通过参考下列说明以及结合附图都将变得显而易见,其中:
图1是现有技术中线性压缩机的截面正视图;
图2是图1中压缩机的示意框图,说明压缩机构件的质量和弹簧常量以及它们的相互作用关系;
图3是根据本发明一个优选实施例的线性压缩机的截面正视图;
图4是图3中压缩机的示意框图,说明压缩机构件的质量和弹簧常量以及它们的相互作用关系;
具体实施方式
图3,4示出了根据本发明的一个优选实施例,和图1,2所示的一样,相同的元件使用相同的参考标记。区别于图1的压缩过程,图3的压缩过程在于内部有活塞1滑动的气缸,在其下端具有一个环状插入部2c,在这个实施例中,上述环槽2c在气缸2的下端分别由减径形成的部分构成。
图3中,在压缩机的密闭壳体8和上述共振机构的致动器4之间安装有一个第一弹性元件20。上述第一弹性元件20可以是螺旋弹簧的形式,其尺寸是根据上述共振机构质量所需的弹簧常量Ka所确定。当上述活塞1往复运动时,上述第一弹性元件20上下运动。而且还进一步设置有一个第二弹性元件21,也可以是螺旋弹簧,安装在密闭壳体8和参考装置的气缸头3之间,该第二弹性元件具有的弹簧常量Kb是上述参考装置质量的函数。上述第二弹性元件21当汽缸内的活塞往复运动时,同样上下运动。通常,活塞的往复运动压缩或拉伸在压缩机两端的弹簧。
根据本发明,还可以设置一个第三弹性元件22,同样可以是螺旋弹簧,其上端设置在参考装置气缸2下端的上述环槽2c内。上述第二、三弹性元件22的下端压在活塞1下端上面并靠在共振机构的上述致动器4内部。上述第三弹性元件22的弹簧常量Kc可以限定压缩机的参考和共振机构之间的过渡区域,当活塞1向气缸2外部移动时,上述第三弹性元件被压缩,当活塞1在气缸内压缩气体的时候被拉伸。
图4以简图的形式示出了图3中的压缩机,说明一个由两个质量Ma和Mb形成的机械共振系统。上述质量Ma包括上述共振机构的活塞1,致动器4和磁铁元件5,上述质量Mb包括上述参考装置的气缸2,气缸体2a,气缸头3。上述三个弹性元件20,21,22以及各自的弹簧常量Ka,Kb和Kc都有关于上述机械共振系统的共振频率,也就是所有的三个弹性件20,21,22当活塞往复运动时都同时移动。
在图3和4中的压缩机中,当由线性电机驱动的活塞1向下运动时,上述第一弹性元件20就向下传递一个力到密闭壳体8上,第二弹性元件21向上传递一个力到密闭壳体8上。在活塞向反方向移动的过程中,上述由第一和第二弹性元件同时产生的力方向相反。
在图4中:
Ma=上述共振机构的质量(组件1,4,5)
Mb=上述参考装置的质量(组件2,2a,2b,3)
Ka=在共振机构和密闭壳体8下端之间作用的上述第一弹性元件20的弹簧常量
Kb=在共振机构和密闭壳体8上端之间作用的上述第二弹性元件21的弹簧常量
Kc=在共振机构和参考装置之间作用的上述第三弹性元件22的弹簧常量
带有上述图3,4的安装系统的压缩机具有固有的机械频率,上述第一和第二弹性件20,21抵消作用在密闭壳体8上的力,这是因为它们由于各自的质量Ma,Mb,对应于活塞的位移,同时被压缩和拉伸。
图3和4结构说明的目的就是为了平衡传递到密闭壳体8相反两端的力,从而减少和最小化振动。为了达到这个目的,需要确定质量和弹簧常量之间的关系Ma/Mb=Kb/Ka。上述第三弹性件22的值Kc需要根据压缩机构件的特殊设计来选择,从而便于作为一种线性压缩机的共振弹簧来使用。
对于某个操作,压缩机处于垂直方向,上述弹性件20,21,22应该具有足够的强度和刚度来保持压缩机悬挂于上述密闭壳体之内,需要考虑不同压缩机构件的重量(质量)。
本发明有利的是以一种更加平衡的方式分配传递到密闭壳体上的力。不利的是也有可能由于大型的弹性元件,在系统中造成从压缩机到壳体的噪音传输增加,但是可以通过在上述壳体8和每个第一和第二弹性件20,21之间设置的噪音吸收装置来得以解决。
只是出于方便的目的,本发明的特征如一个或多个附图所示,根据本发明,每个特征都可以和其他的特征相结合。本领域的技术人员可以理解其他的替换实施例也都包括在权利要求的范围内。所以上述的说明应该是一种解释而并不是限制本发明的范围,本发明的范围由随后的权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种线性压缩机,该压缩机安装在一个密闭壳体(8)内部,包括一个参考装置,该参考装置由包括一个限定气缸(2)的缸体的元件形成;一个共振机构,其由包括一个承载活塞(1)的致动器(4)的元件形成;线性电机包括一个磁铁元件(5)和一个线圈(6),用来驱动使活塞(1)在汽缸(2)内往复运动的致动器,其特征在于,包括在密闭壳体(8)的一端和上述共振机构之间安装有一个第一弹性件(20);在参考装置(2)和密闭壳体(8)的另一端安装有一个第二弹性件(21);在参考装置(2)和共振机构之间安装有一个第三弹性件(22),上述所有弹性件可以减小传递到壳体(8)的振动,上述共振机构和上述参考装置的构件分别具有一个质量Ma和Mb,上述第一和第二弹性件(21,22)分别具有弹簧常量Ka和Kb,其尺寸设计的使得满足关系式:Ma/Mb=Kb/Ka。
2.一种如权利要求1所述的线性压缩机,其特征在于上述第一、第二、第三弹性件(20,21,22)每个都是螺旋弹簧形式。
3.一种如权利要求2所述的线性压缩机,其特征在于气缸(2)在其下端具有一个环槽(2c),上述第三弹性件(22)具有一个座落在上述环槽(2c)的端部,而该弹性件的另一端座落在上述致动器(4)的内部。
4.一种如权利要求3所述的线性压缩机,其特征在于上述环槽(2c)由在上述气缸(2)下端减小直径形成的相应部分构成。
5.一种如权利要求1所述的线性压缩机,其特征在于上述第三弹性件(22)至少由一个在活塞(1)运动的方向弯曲的弹簧片所限定。
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