CN1916409A - 线性压缩机特别是制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性压缩机，特别是制冷压缩机，带有壳体(2、2’)和压缩单元，其中压缩单元包括带有活塞和气缸的压缩机以及相对于气缸沿移动轴驱动活塞的线性马达，所述压缩单元(30)经由弹簧布置(7)连接到壳体(2)。本发明致力于在壳体中为压缩单元(30)提供能够良好衰减振动的、节省空间的支撑。为此，弹簧布置包括弹簧(6、7)，所述弹簧相对于移动轴(50)在圆周方向中弯曲，所述弹簧在其圆周的至少部分上环绕压缩单元(3－5)。

Description

线性压缩机特别是制冷压缩机

技术领域

本发明涉及一种线性压缩机，特别是制冷压缩机，带有壳体和压缩单元，其中压缩单元包括带有活塞和气缸的压缩机以及相对于气缸沿移动轴驱动活塞的线性马达，所述压缩单元经由弹簧布置连接到壳体。

背景技术

在运行过程中，往复的活塞导致了压缩单元中的振荡。期望将这些振荡与壳体隔离以使得壳体外侧产生的噪音较小。

因此，从US 6 881 042 B2可得知，经由几个螺旋弹簧在壳体底部支撑线性压缩机的压缩单元。螺旋弹簧使得压缩单元和壳体之间的振荡被隔绝，这样壳体外部的振荡仅在非常有限的程度上是可探测得到的。

然而，这种螺旋弹簧在壳体和压缩单元之间需要相对较大的空间，因此壳体的尺寸将不可避免的增加。当这种压缩机被用作家用制冷设备例如电冰箱或制冷器的制冷压缩机时，壳体所需的空间将不再成为储存冷却货物可用的空间。另外，螺旋弹簧的缺点在于，垂直于它们的螺旋轴，它们仅能提供相对较差的阻尼。然而，这正是往复的活塞导致振荡的方向。

发明内容

本发明是基于在壳体中为压缩单元提供节省空间的支撑的任务而做出的，所述支撑保证了良好的衰减振动的特性。

利用引言中提到的线性压缩机，该任务通过以下方式得以解决，即弹簧布置包括弹簧，所述弹簧相对于移动轴在圆周方向中弯曲，所述弹簧在其圆周的至少部分(at least a share of its circumference)上环绕压缩单元。

在其弯曲平面所处的方向中，弹簧具有相对较大的刚度。这些方向实质上对应于压缩单元的横截面。因此，弹簧将在压缩单元可能撞击壳体内侧的方向中有太大变形的风险较小。由于弹簧的刚度，给定的力将仅在该方向中导致非常小的变形。然而，在平行于活塞移动轴的垂直方向中，弹簧具有非常软的特性，即，低刚度或低弹性常数，这样压缩单元的振荡将被很好的采纳而不会传递到壳体。然而，这也正是产生振荡的方向。在x方向和y方向中弹簧存在更高的刚度，这些方向限定了压缩单元的横截面，而在z方向即移动轴的方向中的刚度则较小。通常，这种线性压缩机沿水平方向驱动，即，以水平的移动轴驱动。在这种情况下，弹簧在垂直方向即与重力相反的方向中具有高的刚度，但是在移动轴的方向中具有低的刚度。

优选地，弹簧制造成平面的环形弹簧。这种弹簧易于制造。它成本高效并且具有足够好的特性。这里，术语“平面”不应该理解为严格的几何含意。特别是在其端部，环形弹簧可相对于其平面稍微变形。

优选地，弹簧的第一端连接到壳体，弹簧的第二端连接到压缩单元。弹簧可以例如通过焊接连接到壳体和压缩单元。因而，可利用弹簧的整个长度。

有利地，相对于移动轴，第一端和第二端相对于彼此径向偏置。因而，两端不会碰撞。相应地，弹簧允许压缩单元沿移动轴振荡。它还可以保证压缩单元与壳体具有足够的距离。

在弹簧制造成带有一个圈的螺旋时是有利地。因而，弹簧实际上在其整个圆周环绕压缩单元。这具有的优点是弹簧在压缩单元和壳体上的固定点实际上位于径向梁(a radial beam)上。这给出了优选的设计。

优选地，弹簧沿重力方向连接到压缩单元和壳体的顶部。因而，压缩单元悬在壳体中。在该方向中，弹簧具有最大的刚度。

优选地，弹簧在直径减小的区域中布置在压缩单元上。这使得更好地利用了壳体内部的可用空间。与弹簧不得不配合在压缩单元和壳体之间的所有位置中时可能的距离相比，压缩单元与壳体的距离可以更小。

在优选实施例中，保证了弹簧固定在支撑环上，所述支撑环插入到壳体中。在这种情况下，安装更简单。弹簧可固定在支撑环上和压缩单元上，然后设置有支撑环的压缩单元可插入到壳体中。然后，支撑环与壳体连接。

优选地，弹簧轴向固定在支撑环和/或压缩单元上。在这种情况下，有利地，至少弹簧的端部稍微从弹簧的平面轴向偏转。当弹簧的宽度大于厚度时，有更大的表面用来固定。在固定期间可施加轴向力，这在利用焊接结合时特别有利。

优选地，支撑环具有轴向突起，所述突起支撑在壳体的内侧上。轴向突起增加了壳体的稳定性。

优选地，突起制成为环形。在这种情况下，壳体在其整个圆周上是变硬的。

优选地，弹簧布置具有至少两个弯曲的弹簧，所述弹簧相对于移动轴彼此具有一轴向距离。在这种情况下，压缩单元被更好地支撑。因而，它不能围绕水平轴倾斜。

优选地，弹簧具有相反的卷绕方向。这将抑制可能发生的扭矩(torsionalmovements)。

优选地，弹簧具有矩形的横截面，关于移动轴，径向尺寸b与轴向尺寸t的比率为至少2∶1。已经发现，这种弹簧在垂直方向中的刚度是足够大的，然而在轴向中是足够小的。

附图说明

下面，将结合附图基于优选实施例描述本发明，其中：

图1是穿过线性压缩机的示意性纵剖视图；

图2是根据图1的截面II-II；

图3是弹簧的透视图；

图4是穿过线性压缩机的改进实施例的示意性纵剖视图；

图5是根据图4的截面A-A；

图6是根据图4的截面B-B；

图7是弹簧的改进实施例的透视图。

具体实施方式

图1示出了线性压缩机1，其位于密封封闭的壳体2、2’中。

线性压缩机1具有压缩部分3、驱动部分4和共振弹簧布置5。由压缩部分3、驱动部分4和共振弹簧布置5形成的单元通过两个平面的环形弹簧6、7悬在壳体2中，每个环形弹簧形成为带有一个圈的螺旋。环形弹簧6、7固定在驱动部分4上。

压缩部分3具有气缸8，气缸8的一端由气缸盖9覆盖。气缸8和气缸盖9以筒夹状的形式(the form of a cartridge)结合在壳体10中。吸入消声器11和压力消声器12固定在气缸盖9上。吸气消声器11连接到吸气开口13，压力消声器12连接到气缸盖中的压力开口14。

壳体10插入到中间环15中，中间环15连接到驱动部分4。在安装过程中，壳体10并且因而气缸8可沿气缸的轴向方向相对于中间环15在一定的限度内移动。当气缸相对于驱动部分4到达预定位置时，壳体10例如通过焊接、软焊或胶粘固定在中间环15中。

活塞16位于气缸8中，活塞16与气缸8和气缸盖9一起限定了压缩室17的边界。

驱动部分4具有线性马达4。线性马达具有外定子18和内定子20，外定子18带有未详细示出的用来绕线的凹部19。外定子18和内定子20之间有一环形间隙21，电枢22可在该环形间隙21中移动。电枢22具有永久磁铁23，所述磁铁通过两个环24、25彼此连接。环24、25可例如由塑料制成。环24、25经由未详细示出的臂连接到内环26、27，所述臂穿过内定子20中的槽而被引导。

内环26、27与活塞杆28连接，活塞杆28则连接到活塞16。

外定子18和内定子20通过马达盖29、30彼此连接，马达盖28、29通过螺栓31彼此夹紧。螺栓平行于活塞杆28的移动方向被引导。

中间环15例如通过焊接、胶粘或软焊连接到气缸侧的马达盖30。

位于与压缩部分3相对的驱动部分4的端部处的共振弹簧布置5具有多个板簧33的弹簧组32。弹簧组32在中心区域34连接到活塞杆28。弹簧组32的外部部分35经由螺栓36连接到止挡壳37，止挡壳形成了弹簧组32的止块。

在从弹簧组32突出的端部处，活塞杆28连接到油泵布置38，油泵布置38浸没在未详细示出的油槽中，所述油槽形成在壳体2的底部。

当位于凹部19中的绕组被赋能时，电枢22沿一个方向移动并且使得活塞杆28沿该方向移动。当电流方向颠倒时，电枢22与活塞杆28沿相反方向移动，并且相应地沿相反方向移动活塞16。因而，压缩室17的体积被周期性地增加或减小。共振弹簧布置5适合电流的频率，这样由电枢22、活塞杆28、活塞16、油泵布置38和共振弹簧布置5的可动部分形成的线性压缩机1的可动部分共振振荡。

在运行过程中，活塞16和电枢22沿移动轴50移动。作为对此的反应，压缩单元通常固定的部分，即外定子18、内定子20、马达盖29、30、带有壳体10的气缸8以及两个消声器11、12也将沿移动轴50振荡。这种振荡具有比活塞16和电枢22的振荡更小的振幅，因为这部分的质量大于带有活塞16和电枢22的运动部分的质量。然而，这仍然是可感觉得到的。因此，必须防止沿移动轴50的振荡传递到壳体2。在任何情况下，沿移动轴50的振荡必须严格地抑制。

在垂直于移动轴50的方向即方向51和由此限定的平面中，振荡的风险实质上较小。这里，致力于将压缩单元与壳体2以最小可能的距离布置以保持壳体2的尺寸较小。

为了满足这些需要，两个环形弹簧6、7，其将通过图2和3详细说明，被用来将压缩单元悬吊在壳体2中。图2和3示出了环形弹簧7。其他环形弹簧6被制造得相同，然而以不同的卷绕方向安装在壳体2中。

相同的元件具有和图1相同的附图标记。

图2示出了环形弹簧7的安装状态，环形弹簧的上端经由焊接接点52连接到壳体2的内壁，并且环形弹簧的下端经由焊接接点53连接到中间环15。然而，另一环形弹簧6直接与马达盖29连接，这里马达盖具有的直径小于外定子18的外径。

环形弹簧7制为带有一个圈的螺旋，其延伸得稍微超过360°的角度。环形弹簧7由扁平的弹簧钢制成，其厚度(即，轴向方向的尺寸t)小于宽度(即，径向方向的尺寸b)。比率b∶t为2∶1。

因此，在径向中，例如在垂直方向51中环形弹簧7的刚度实质上大于移动轴50的方向中的刚度。相应地，压缩单元3、4、5沿移动轴50的位移是可能的；然而，沿径向方向51中的较大位移被环形弹簧6、7可靠地阻止。因此，防止了压缩单元3-5在壳体2内侧的撞击。因为压缩单元3-5可以相对自由的方式沿移动轴50振荡而不会撞击壳体2，所以振荡将仅仅被轻微地传递到壳体2。

压缩单元3-5在沿移动轴50彼此隔开一定距离的两个位置处通过两个环形弹簧6、7连接到壳体2。结果是压缩单元3-5不会相对于壳体2倾斜。

两个环形弹簧6、7以相反的朝向或卷绕方向安装在壳体2中。这抵消了可能发生在压缩单元3-5中的扭矩(torsional torques)。

压缩单元3-5可以说是悬在壳体2中，即，焊接接点52大致设置在壳体2内壁的最高的位置处。以相似的方式，焊接接点53分别垂直设置在马达盖29上或设置在中间环上。

环形弹簧7的两端54、55沿径向方向相对于彼此偏置。这意味着，即使它们在圆周方向上稍微重叠，当压缩单元3-5沿移动轴50振荡时它们也不会碰撞。

当然，还有可能使用其长度总计超过360°的环形弹簧6、7。更长的螺旋沿移动轴50给出更柔软的特性。然而，在垂直方向中需要额外的空间。

环形弹簧6、7的横截面也可以是圆形、正方形或具有其他形状。

在环形弹簧具有一个单圈和宽度b＝3mm、厚度t＝1.5mm并且最大直径D＝85mm的矩形横截面的实施例中，压缩单元3-5沿移动轴50的±1mm的位移可被阻尼到壳体几μm的位移。这种振荡不再能够以扰动的形式觉察得到。

图4示出了线性压缩机1的改进实施例，在该实施例中，相同的元件具有相同的附图标记。

现在，壳体具有中间部分2a、环绕压缩部分3的壳体2b和环绕共振弹簧布置5的壳体2c。

如图7所示，环形弹簧6、7仍然基本上制造为平坦的。然而，第一端部54沿一个轴向稍微变形，第二端部55沿另一轴向稍微变形。因此，不仅在径向方向中，而且在轴向方向中，两个端部54、55彼此具有较小的距离。

利用环形弹簧6、7的该实施例，有可能将环形弹簧6、7沿轴向固定在支撑环56、57上，即，两个端部54、55的每一个的轴向端可固定在支撑环56、57上和马达盖29、30上。

各个支撑环56、57具有圆周的环形凸缘58、59。现在，环形弹簧6、7可例如通过焊接固定在驱动部分4的端部上。当环形弹簧6、7在径向方向中延伸超过驱动部分4时，环形弹簧6、7可例如也通过焊接随后固定在支撑环56、57上而不会带来任何问题。然后，压缩部分3、驱动部分4和共振弹簧布置5的全部单元与支撑环56、57一起可被推入到壳体的中间部分2a中并且固定在那里。例如固定可在将两个壳体2b、2c诸如通过焊接固定在中间部分2a上的同时进行。有利的是，圆周的环形突起58、59用作增加壳体整体稳定性的目的。

另外，在壳体2的底部，可看到橡胶部件60，水平布置的线性压缩机1可利用该橡胶部件60放置在基座上，未详细示出。

Claims (14)

1、一种线性压缩机，特别是制冷压缩机，带有壳体和压缩单元，其中压缩单元包括带有活塞和气缸的压缩机以及相对于气缸沿移动轴驱动活塞的线性马达，所述压缩单元经由弹簧布置连接到壳体，其特征在于弹簧布置包括弹簧(6、7)，所述弹簧相对于移动轴(50)在圆周方向中弯曲，所述弹簧在其圆周的至少部分上环绕压缩单元(3-5)。

2、根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)制造成平面的环形弹簧。

3、根据权利要求1或2所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)的第一端(54)连接到壳体(2)，弹簧(6、7)的第二端(55)连接到压缩单元(3-5)。

4、根据权利要求3所述的线性压缩机，其特征在于相对于移动轴(50)，第一端(54)和第二端(55)相对于彼此径向偏置。

5、根据权利要求4所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)制造成带有一个圈的螺旋。

6、根据权利要求1-5其中之一所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)沿重力方向连接到壳体(2)的顶部和连接到压缩单元(3-5)。

7、根据权利要求1-6其中之一所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)在直径减小的区域中布置在压缩单元(3-5)上。

8、根据权利要求1-7其中之一所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)固定在支撑环上，所述支撑环被插入到壳体(2)中。

9、根据权利要求8所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)轴向固定在支撑环和/或压缩单元(30)上。

10、根据权利要求9所述的线性压缩机，其特征在于支撑环具有轴向突起，所述突起支撑在壳体(2)的内侧上。

11、根据权利要求10所述的线性压缩机，其特征在于突起制成为环形。

12、根据权利要求1-11其中之一所述的线性压缩机，其特征在于弹簧布置具有至少两个弯曲的弹簧(6、7)，所述弹簧(6、7)相对于移动轴(50)彼此具有轴向距离。

13、根据权利要求12所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)具有相反的卷绕方向。

14、根据权利要求1-13其中之一所述的线性压缩机，其特征在于弹簧(6、7)具有矩形的横截面，相对于移动轴(50)，径向尺寸b与轴向尺寸t的比率为至少2∶1。

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