CN1637288A - 往复式压缩机防磨损装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复式压缩机防磨损装置，包括：气缸；往复电机，具有定子和动子，并且产生直线往复运动驱动力；活塞，插入到气缸内腔，可作直线运动；活塞杆，和活塞连接在一起并在活塞的径向可动，而且和往复电机的动子连接在一起，以将其直线往复运动驱动力传递到活塞上；同心度控制器，连接在活塞和活塞杆的接合处，以在轴向固定活塞和活塞杆，并允许其在径向相对运动。该往复式压缩机防磨损装置可防止由于往复式压缩机元件的加工和装配误差而产生的气缸和活塞间的磨损。

Description

往复式压缩机防磨损装置

技术领域

本发明涉及一种往复式压缩机，具体来说涉及一种往复式压缩机防磨损装置，该装置可防止由于往复式压缩机元件的加工和装配误差而造成的气缸和在其内腔作直线往复运动的活塞之间的摩损。

背景技术

一般来说，压缩机把电能转化为动能，并且用动能压缩致冷剂。压缩机是制冷循环系统的一个主要组件，并且根据其对致冷剂的压缩方式可分为回转式压缩机、涡旋式压缩机和往复式压缩机。

图1显示了往复式压缩机的一个截面图。根据图1，往复式压缩机包括：带有吸气管110和排气管120的机箱100；设置在机箱100里的机架单元200；安装在机架单元200上的往复电机300，用于产生直线往复运动驱动力；压缩单元400，用于接收往复电机300的驱动力并压缩气体；和谐振弹簧单元，与往复电机300产生的驱动力谐振。

机架单元200包括：前架210，用来支撑往复电机300的一侧；中架220，用来支撑往复电机300的另一侧；以及后架230，与中架220配合在一起以形成一个空腔。

往复电机300包括：外部定子310，安装在中架220和后架230之间；内部定子320，插入外部定子310内并且和前架210固定在一起；动子330，可动地插于外部定子310和内部定子320之间；缠绕线圈340，安装于外部定子310内。动子330由磁铁331和支撑其的磁铁保持架332组成。

压缩单元400包括：气缸410，固定安装在前架210上；活塞420，其一端可动的插入气缸410的内腔，另一端和动子330固定连接在一起；排气阀组件430，安装在气缸410一侧，以控制致冷剂的排出；吸气阀440，安装在活塞420一端，以控制吸入气缸410内的致冷剂的流动。

活塞420包括：圆柱体单元421，有预定的长度和外径；凸缘单元422，从圆柱体单元421的末端在垂直方向上伸出，动子330的磁铁保持架332与此凸缘单元连接在一起；和吸入通道423，在圆柱体单元421中形成。

排气阀组件430包括：排放盖431，用来封盖气缸410的内部空间；排气阀432，置于排放盖431内，以开/关气缸410的内腔；排出阀弹簧433，也置于排放盖431内，以弹性地支撑排气阀432。

弹簧谐振单元500包括：弹簧支架510，和活塞420及动子330固定在一起；前盘簧520，安装在弹簧支架510和中架220之间；后盘簧530，安装在弹簧支架510和后架230之间。

图中10表示的是支撑弹簧，411表示的是气缸410的内腔。

下面将对往复式压缩机的操作进行说明。

给往复式压缩机通电以后，由往复电机300的电磁相互作用产生直线往复运动驱动力，并通过动子330传递给活塞420。

活塞420从动子330接收到直线往复运动驱动力并且在气缸410的内腔411作直线往复运动。吸气阀440和排气阀432因活塞420的往复运动和气缸410内腔411内外的压力差而起动，把致冷剂吸入到气缸内腔411中，压缩致冷剂并把压缩了的致冷剂排出。排出的致冷剂又通过排放盖431和排气管120由往复式压缩机中排出。重复以上过程，致冷剂就可不停的被压缩。

前盘簧520和后盘簧530由于动子330和活塞420的往复运动而被压紧或放松，从而弹性地支撑动子330和活塞420并产生谐振。

另一方面，为了提高气缸410内腔411中致冷剂的压缩效率，往复式压缩机必须在气缸内腔411和活塞420之间精确保持一个装配公差。

然而，如上所述，在往复式压缩机中，动子330、活塞420和弹簧谐振单元500被装配成一个组件并和别的元件配合。如果在任意一个元件的加工或装配过程中出现加工或装配误差，如图2所示，气缸410内腔411和活塞420的圆柱体单元421的同心度就会不同，于是气缸410内腔411的内壁就会和活塞420的圆柱体单元421接触，因此，气缸410和活塞420间就会产生磨损，且压缩致冷剂会泄漏，从而导致压缩效率降低。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种往复式压缩机防磨损装置，可以防止由于元件的加工和装配误差而造成的气缸和在其内部作直线往复运动的活塞之间的磨损。

为了实现上述及其他优点，并根据本发明的目的，如在此处概括及广泛地描述的，提供一种往复式压缩机防磨损装置，包括：气缸；往复电机，有定子和动子，并且产生直线往复运动驱动力；活塞，插入到气缸内腔并可直线运动；活塞杆，和活塞连接在一起并可在活塞的径向运动，且和往复电机的动子连接在一起，以将其直线往复运动驱动力传递到活塞上；同心度控制器，连接在活塞和活塞杆的接合处，以在轴向固定活塞和活塞杆，并允许其径向相对运动。

根据本发明的其他方面，提供一种往复式压缩机防磨损装置，包括：第一气缸；往复电机，具有定子和动子，并且产生直线往复运动驱动力；第一活塞，和往复电机的动子连接在一起，以在其驱动力的作用下在第一气缸的内腔作直线往复运动；第二气缸，和第一活塞连接在一起，与在第一活塞内形成的第一吸入通道相连；第二活塞，插入到第二气缸的内腔并可直线运动；活塞杆，和第二活塞连接在一起，在第二活塞的径向可动，并且和机架固定连接在一起；同心度控制器，连接在第二活塞和活塞杆的接合处，以在轴向固定第二活塞和活塞杆，并允许其径向相对运动。

从以结合附图对下本发明的详细说明，本发明的前述及其他目的、特征方面和优点将更加明显。

附图说明

为了更进一步地说明本发明，附图被包含及并入组成说明书的一部分，附图图示说明了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1示出传统往复式压缩机的截面图；

图2示出说明传统往复式压缩机气缸和活塞间磨损的截面图；

图3示出根据本发明第一实施例的装有防磨损装置的往复式压缩机截面图；

图4和图5示出根据本发明的往复式压缩机防磨损装置的同心度控制器示例截面图；以及

图6和图7示出根据本发明第二和第三实施例的往复式压缩机防磨损装置截面图。

具体实施方式

下面详细参考本发明优选实施例，其中的例子在附图中示出。

在下文中，根据本发明的一个往复式压缩机防磨损装置将参考附图进行详细说明。

图3为根据本发明第一实施例的装有防磨损装置的往复式压缩机截面图。尽其可能，将用相同的标号在所有的图及说明中指代相同或相似的部件。

如图3所示，往复式压缩机包括：机箱100，有一个吸气管110和一个排气管120；机架单元200，设置在机箱100中；往复电机300，安装在机架单元200上，用于产生直线往复运动驱动力；压缩单元400，有防磨损装置，接受往复电机300的驱动力并压缩气体；弹簧谐振单元500，用于与往复电机300的驱动力谐振。

机箱100、机架200与弹簧谐振单元500和传统往复式压缩机相同，因而在此不作详细说明。

往复电机300包括：外部定子310，安装在中架220和后架230之间；内部定子320，插入在外部定子310内并和前架210固定连接在一起；动子330，可动地插于外部定子310和内部定子320之间；缠绕线圈340，连接于外部定子310内。动子330由磁铁331和支撑其的磁铁保持架332组成。

压缩单元400包括：气缸410，和前架210固定连接在一起；活塞450，插入到气缸410内腔411并可直线运动；活塞杆460，与活塞450连接在一起并可在其径向移动，并且与动子330连接以将往复电机300的直线往复运动驱动力传递给活塞450；同心度控制器，连接在活塞450和活塞杆460的接合处，以在轴向固定活塞450和活塞杆460，并允许其径向相对运动；排气阀组件430，安装在气缸410的一侧，以控制致冷剂的排出；吸气阀440，安装在活塞420的一端，以控制吸入气缸410内腔411中的致冷剂的流动。

气缸410包括：缸体412，按预定的形状形成；内腔411，形成于缸体412内的圆柱体空间。

排气阀组件430包括：排放盖431，以封盖缸体412的一端；排气阀432，插入排放盖内，以开/关内腔411的一端；排出阀弹簧433，也插入排放盖431内，以弹性支撑排出阀432。

活塞450包括：活塞体单元451，有预定的长度和外径；吸入通道452，在活塞体单元451的长度方向上形成；插入槽453，在吸入通道452一端的内壁形成，有预定的宽度和深度。吸气阀440连接在活塞体单元451的一端，且处于插入槽453相对端上。活塞450插入到气缸410内腔411中，吸气阀440与活塞450连接在一起，并插入气缸410内腔411中。

活塞杆460包括：杆体单元461，有预定的外径和长度；环形钩挂突起单元462，从杆体单元461的外圆表面一侧伸出，有预定的高度和厚度(宽度)；凸缘单元463，形成于杆体单元461外圆表面的另一侧，有预定的厚度和面积；吸入通道464，在杆体单元461的长度方向上形成。钩挂突起单元462的外径和厚度小于插入槽453的内径和宽度。在活塞杆460中，钩挂突起单元462插入并挂在插入槽453上，而且动子330的磁铁保持架332和谐振弹簧单元500的弹簧支撑架510通过多个螺钉与凸缘单元463固定连接在一起。

同心度控制器接合在活塞450的插入槽的一侧和活塞杆460的钩挂突起单元462朝向插入槽453的一侧之间。

同心度控制器包括一个环形弹性体610，有预定的厚度。该弹性体610接合在钩挂突起单元462的后表面和插入槽453的一侧(即压缩冲程反方向的一侧)之间。弹性体610限制活塞450和活塞杆460间的轴向运动，并允许其间的径向运动。

图4示出同心度控制器的另一个实施例，用有预定厚度的环形磁铁620作同心度控制器。

根据环形磁铁620的形状，插入槽453的一侧形成一个接合槽454，环形磁铁620固定接合在接合槽454内。接合槽454处于插入槽453的一侧，朝向活塞杆460的钩挂突起单元462的前表面。磁铁620在轴向上固定活塞450和活塞杆460，并允许其径向相对运动。

图5示出同心度控制器的另一个实施例，用压缩盘簧630作同心度控制器。

压缩盘簧630连接在钩挂突起单元462的后表面和插入槽453朝向钩挂突起单元462的后表面的一侧之间。即，压缩盘簧630处于活塞450压缩冲程反方向的一侧。压缩盘簧630的外径小于钩挂突起单元462的外径。

压缩盘簧630限制活塞450和活塞杆460间的轴向运动，并允许其间的径向运动。

以下将描述根据本发明往复式压缩机防磨损装置的操作方法。

往复电机300的直线往复运动驱动力通过和动子330连接在一起的活塞杆460传递给活塞450后，活塞450就开始在气缸410的内腔411内作直线往复运动。

当活塞450从顶止点向底止点运动时，吸气阀440打开，而排气阀432因为气缸内腔411的内外压力差而关闭，于是致冷剂就可通过吸入通道452和464而被吸入到气缸内腔411中。活塞杆460的钩挂突起单元462挂在活塞450的插入槽453上，因而活塞杆460拉动活塞450。同心度控制器处于活塞杆460和活塞450之间，固定或限制其轴向间的运动。

当活塞450从底止点向顶止点运动时，吸气阀440关闭，吸入到气缸内腔411中的气体被压缩。达到一个预定的压力状态时，排气阀432打开并排出压缩气体。另外，活塞杆460上的钩挂突起单元462的前表面推动活塞450的插入槽453的一侧。同心度控制器处于活塞杆460和活塞450之间，固定或限制其轴向间的运动。

另一方面，当往复电机300的动子330、与动子330连接在一起的活塞杆460、以及活塞450的加工和安装误差累积成一定的装配误差时，活塞450和活塞杆460可以在径向上移动而补偿这种累积误差，从而保持活塞450和气缸内腔411的同心度。即，同心度控制器固定或限制活塞450和活塞杆460间的轴向运动，而允许其间的径向运动。因此，即使元件之间有累积误差，也可一直保持气缸内腔411和活塞450的同心度。

图6示出根据本发明第二实施例的往复式压缩机防磨损装置的截面图。在下面的描述中，将用相同的标号来表示和本发明第一实施例中相同的元件。

参照图6，往复式压缩机防磨损装置包括：第一气缸710；往复电机(300，参考图3)，以产生直线往复运动驱动力；第一活塞720，和往复电机300的动子330连接在一起，在往复电机300的驱动力作用下，在第一气缸710的内腔711内作直线往复运动；第二气缸730，和第一活塞720连接在一起，并与在第一活塞720中形成的第一吸入通道721连在一起；第二活塞740，插入到第二气缸730的内腔731中；活塞杆750，和第二活塞740连接在一起且可在其径向移动，并和后架230固定连接在一起；同心度控制器，连接在第二活塞740和活塞杆750的接合处，以在轴向固定第二活塞740和活塞杆750，并允许其径向间的运动。

排气阀组件(430，参考图3)设置于第一气缸710的一侧。此处往复电机300亦如前所述。

第一活塞720包括：活塞体单元722，有预定的长度和外径；吸入通道721，形成于活塞体单元722的长度方向上；凸缘单元723，从活塞体单元722的外圆表面一端伸出，有预定的厚度和面积。第一吸气阀441安装在活塞体单元722的端面上，处于凸缘单元723的相对侧。第一活塞720插入气缸，于是第一吸气阀441的安装部位就处于第一气缸710的内腔711中。

第二气缸730呈圆柱体形，和第一活塞720的凸缘单元723连接在一起。第二气缸730的内腔731和第一活塞720的吸入通道721连在一起。

第二活塞740包括：活塞体单元741，其外径和第二气缸730内腔731的内径相对应，并有预定的长度；吸入通道742，在活塞体单元741内形成；插入槽743，在活塞体单元741一端的外侧形成。第二吸入阀442用于开/关吸入通道742，安装在活塞体单元741的一个端面，处于插入槽743的相对侧。第二活塞740插入第二气缸730的内腔731，于是第二吸气阀442就可处于第一活塞720凸缘单元723附近。

活塞杆750包括：缸体单元751，有预定的长度和外径；环形钩挂突起单元752，形成在缸体单元751的内圆表面一端，有预定的厚度和高度。缸体单元75 1的外径小于第二气缸730内腔731的内径，且插入槽743的外径大于钩挂突起单元752的内径。活塞杆750的钩挂突起单元752插入到第二活塞740的插入槽743中，且活塞杆750的一端和组成机架单元的后架230固定连接在一起。通孔231形成于和活塞杆750配合的后架230上，并和活塞杆750的内部相连。

同心度控制器连接于第二活塞740插入槽743的一侧和活塞杆750钩挂突起单元752朝向插入槽743的一侧之间。

同心度控制器是一个环形磁铁620，有预定的厚度和外径。根据环形磁铁620的形状在插入槽743的一侧形成一个接合槽744，磁铁620接合槽744内。

如前所述，作为另外的实施例，弹性体或是压缩盘簧亦可作为同心度控制器。

以下将描述根据本发明的往复式压缩机防磨损装置的操作。

往复电机300的直线往复运动驱动力传递到和动子330连接在一起的第一活塞720后，第一活塞720就在第一气缸710内腔711内作直线往复运动。

第一活塞720从顶止点向底止点运动时，第一吸气阀441打开，第二吸气阀442由于第一气缸710内腔711内外的压力差而关闭，于是吸入到第一活塞720吸入通道721和第二气缸730内腔731内的致冷剂就被吸入到第一气缸710的内腔711中。随着第二气缸730和第一活塞720一起运动，第二气缸730和第二活塞740就作相对运动。同心度控制器固定或限制第二活塞740和活塞杆750间的轴向运动，而允许其间的径向运动。

第一活塞720从底止点向顶止点运动时，第一吸气阀441关闭，吸入到第一气缸710内腔711中的气体被压缩。达到预定的压力状态时，排气阀432打开，排出压缩气体。同时，随着第二气缸730和第一活塞720一起运动，第二吸气阀442打开，将致冷剂吸入到第一活塞720的吸入通道721和第二气缸730的内腔731中。在此过程中，同心度控制器固定或限制活塞740和活塞杆750间的轴向运动，而允许其间的径向运动。

在此往复式压缩机防磨损装置中，当元件的加工或安装误差积累成一定的装配误差时，第二活塞740和活塞杆750可以通过径向运动而补偿这种误差，从而保持第二活塞740和第二气缸730内腔731间的同心度。

图7示出根据本发明第三实施例的往复式压缩机防磨损装置的截面图。在下面的描述中，将用相同的标号来表示和本发明第一实施例中相同的元件。

如图7所示，往复式压缩机防磨损装置包括：第一气缸810；往复电机(300，参考图3)，用于产生直线往复运动驱动力；第一活塞820，和往复电机300的动子330连接在一起，在往复电机300的直线往复运动驱动力的作用下在第一气缸810内腔811中作直线往复运动；后架230，设置于到第一活塞820的一定间隔处；第二气缸830，设置于后架230和第一活塞820之间；第二活塞840，从第一活塞820的一端伸出，并且可动地插入第二气缸830的内腔831中；同心度控制器，用于在轴向固定第二气缸830，并允许第二气缸830在后架230上作径向相对运动。

排气阀组件(430，参考图3)装配于第一气缸810的一端，往复电机300亦如前文所述。

第一活塞820包括：活塞体单元821，有预定的长度和外径；凸缘单元822，从活塞体单元821外圆表面一侧伸出，有预定的厚度和面积；第二活塞840，形成于凸缘单元822的一侧表面上，有预定的外径和长度；吸入通道823，在活塞体单元821和第二活塞840中形成。第一吸气阀441用于开/关吸入通道823，安装于活塞体单元821的一个端面上，第一活塞820插入第一气缸810，第一吸入阀441的装配部位就处于第一气缸810的内腔811中。

第二气缸830包括：缸体单元832，内部中空；环形支撑单元833，从缸体单元832外圆表面一侧伸出，有预定的厚度和面积。第二气缸830的支撑单元833通过和后架230的接触而被支撑，第二活塞840插入到第二气缸830的缸体单元832内。通孔231，形成于后架230上，和第二气缸830的内腔831连在一起；第二吸入阀442，用于开/关通孔231，安装于后架230上并且置于第二气缸830内腔831中。

同心度控制器是一个盘簧631，连接在第二气缸830的支撑单元832和第一活塞820的凸缘单元822之间。

作为另外的实施例，连接在第二气缸830和后架230之间的弹性体或是磁铁亦可用作同心度控制器，如前文所述。

以下将描述根据本发明的往复式压缩机防磨损装置的操作。

往复电机300的直线往复运动驱动力传递到和动子330连接在一起的第一活塞820后，第一活塞820在第一气缸810内腔811中作直线往复运动。

当第一活塞820从顶止点向底止点运动时，第一吸气阀441打开，第二吸气阀442由于第一气缸810内腔811的内外压力差而关闭，于是吸入到第一活塞820吸入通道823和第二气缸830内腔831中的致冷剂就被吸入到第一气缸810的内腔811中。随着第二活塞840和第一活塞820一起运动，第二活塞840和第二气缸830就作相对运动。同心度控制器在轴向上固定第二气缸830，并允许其径向运动。

当第一活塞820从底止点向顶止点运动时，第一吸气阀441关闭，吸入到第一气缸810内腔811中的气体被压缩。达到一个预定的压力状态时，排气阀432打开，排出压缩气体。同时，随着第二活塞840和第一活塞820一起运动，第二吸气阀442打开，把致冷剂吸入到第一活塞820的吸入通道823和第二气缸830的内腔831中。在此过程中，同心度控制器，亦即盘簧631在轴向固定第二气缸830，而允许其径向运动。

在此往复式压缩机防磨损装置中，当元件的加工或安装误差累积成一定的装配误差时，第二气缸830可在后架230上作相对运动而补偿此累积误差，因而保持第二气缸830内腔831和第二活塞840间的同心度。

如前所述，根据本发明，当元件的加工和安装误差累积成一定的装配误差时，往复式压缩机防磨损装置可以通过补偿累积误差并保持同心度而防止由于气缸和活塞的偏心而产生的摩损。因此，往复式压缩机的可靠性和压缩效率就可得到提高。

由于本发明可有多种实现方式而不离开其精神或实质特征，以上所描述实施例也应被理解为不受前述细节描述限定，除非另有说明，而是应被广泛地解释为本发明的精神和所附权利要求的定义范围内，因此所有权利要求边界内的变化和修改，或与这样的边界相当的变更也受所附权利要求约束。

Claims (18)

1.一种往复式压缩机防磨损装置，包括：

气缸；

往复电机，具有定子和动子，并且产生直线往复运动驱动力；

活塞，插入到气缸内腔，可作直线运动；

活塞杆，和活塞连接在一起并可在活塞的径向运动，而且和往复电机的动子连接在一起，以将往复电机的直线往复运动驱动力传递到活塞上；以及

同心度控制器，连接在活塞和活塞杆的接合处，以在轴向固定活塞和活塞杆，并允许其在径向相对运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中活塞和活塞杆中形成一个把致冷剂吸入气缸内腔的吸入通道，吸入阀连接在活塞设置于气缸内腔中的端部。

3.根据权利要求1所述的装置，其中与动子和活塞谐振的谐振弹簧单元与活塞杆连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其中活塞和活塞杆包括凹槽和凸起部分，该凹槽和凸起部分在活塞运动方向上挂在一起，并且同心度控制器连接在凹槽和凸起部分在活塞的运动方向上彼此相向的表面之间。

5.根据权利要求4所述的装置，其中同心度控制器是一个具有预定厚度的环形弹性体。

6.根据权利要求5所述的装置，其中弹性体置于压缩冲程反方向的一侧。

7.根据权利要求4所述的装置，其中同心度控制器是个具有预定厚度的环形磁铁。

8.根据权利要求7所述的装置，其中一个环形接合槽形成于活塞或活塞杆侧，该环形磁铁插入该接合槽。

9.根据权利要求4所述的装置，其中同心度控制器是一个压缩盘簧。

10.根据权利要求9所述的装置，其中压缩盘簧置于压缩冲程反方向的一侧。

11.一种往复式压缩机防磨损装置，包括：

第一气缸；

往复电机，具有定子和动子，并且产生直线往复运动驱动力；

第一活塞，与往复电机的动子连接，在往复电机的直线往复运动驱动力作用下，在第一气缸内腔作直线往复运动；

第二气缸，与第一活塞连接，并与第一活塞中形成的第一吸入通道连通；

第二活塞，插入第二气缸内腔并可直线运动；

活塞杆，与第二活塞连接并在其径向可动，并与机架固定连接；以及

同心度控制器，安装于第二活塞和活塞杆的接合处，以在轴向固定第二活塞和活塞杆，并允许其在径向相对运动。

12.根据权利要求11所述的装置，其中第二活塞和活塞杆包括凹槽和凸起部分，该凹槽和凸起部分在第二活塞运动方向上挂在一起，并且同心度控制器连接在凹槽和凸起部分在第二活塞的运动方向上彼此相向的表面之间。

13.根据权利要求12所述的装置，其中同心度控制器是一个具有预定厚度的环形弹性体。

14.根据权利要求13所述的装置，其中弹性体置于压缩冲程反方向的一侧。

15.根据权利要求12所述的装置，其中同心度控制器是一个具有预定厚度的环形磁铁。

16.根据权利要求15所述的装置，其中一个环形接合槽形成于第二活塞或活塞杆侧，环形磁铁插入该接合槽。

17.一种往复式压缩机防磨损装置，包括：

第一气缸；

往复电机，具有定子和动子，并且产生直线往复运动驱动力；

第一活塞，与往复电机的动子连接，在往复电机的直线往复运动驱动力作用下，在第一气缸内腔作直线往复运动；

机架，有一个吸入阀，置于与第一活塞有一预定间距处；

第二气缸，置于机架和第一活塞之间，并与第一活塞中形成的吸入通道连通并在其径向可动；

第二活塞，从第一活塞一端伸出，可动地插入第二气缸内腔；  以及

同心度控制器，用于在轴向固定第二气缸，并允许第二气缸在机架上作相对运动。

18.根据权利要求17所述的装置，其中同心度控制器是一个连接于第二气缸和第一活塞之间的盘簧。

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