CN1952393A - 尤其是制冷压缩机的线性压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性压缩机(1)，尤其是一种制冷压缩机，其带有：第一部件组，所述第一部件组包括线性马达(4)的定子(18，20)和气缸(8，10)；第二部件组，所述第二部件组包括往复活塞(16)、线性马达(4)的电枢(22)和将电枢(22)连接到活塞(16)上的活塞杆(28)；在外壳(2)中的储油槽；以及油泵(38)，所述第二部件组相对于所述第一部件组可移动。本发明旨在提供一种通过简单结构就能确保润滑的线性压缩机。为此，油泵(38)具有永久地连接于活塞杆(28)的泵壳(40)，带有至少一个吸入口(43；43a；43b)的所述泵壳(40)浸入储油槽(41)中，所述油泵(38)供给油至活塞杆(28)的内部。

Description

尤其是制冷压缩机的线性压缩机

技术领域

本发明涉及一种线性压缩机，尤其是一种制冷压缩机，其带有：第一部件组，所述第一部件组包括线性马达的定子和气缸；第二部件组，所述第二部件组包括往复活塞、线性马达的电枢和将电枢连接到活塞上的活塞杆；在外壳中的储油槽；以及油泵，所述第二部件组相对于所述第一部件组可移动。

背景技术

对于这种线性压缩机，定子的相应供电将使电枢在定子中往复运动。电枢驱动活塞作同样的往复运动。定子连接到气缸上，这样活塞在气缸中运动，由此增加和减少压缩容积。

这种压缩机在运行期间通常必须供给油。油具有两个任务。第一，它润滑彼此相对运动的部件。第二，它有助于密封活塞和气缸之间的间隙，以便改善压缩机的压缩性能。

US 6 089 352揭示了引言中所提及的线性压缩机。油泵固定在定子上。它具有一椭圆形室，所述室的第一端连接于储油槽，第二端连接于环绕气缸的储油器。在运行期间，定子振动的频率与活塞在气缸中运动的频率相同。在定子的该振动运动期间，通过作用在室内的油上的惯性力，油被输送到储油器。然而，腔室必须从一开始就被充满。未充满的腔室是不能工作的。

US 5 993 175显示了另一种线性压缩机，其中油泵位于定子中。所述油泵具有一泵室，一位移元件坐落于泵室中，所述位移元件经由弹簧连接到定子和电枢上。当电枢相对于定子运动时，位移元件开始振动，并经由吸入管将油从储油槽吸入泵室。从这里，油可以经由几个开口到达压缩机的活塞-气缸间隙。位移元件经由排出口从泵室排出更多的油。

US 2004/0052658A1揭示了另一种线性压缩机，其中定子连接于一油泵，所述油泵具有浸入储油槽中的泵体。泵体具有垂直于电枢的运动方向延伸的开口。在运行期间，定子响应电枢的运动而振动。通过泵体中的开口，油从储油槽可以进入，而泵体的另一端经由一管道连接于在定子中形成的油通道上，油通道终止于活塞和气缸之间的间隙。在这种连接中，气缸由定子的内侧形成，活塞坐落于定子内。

这样的油泵具有较低的传送比率。

JP 2000 154 778A2揭示了一种带有油泵的线性压缩机。油泵具有浸入储油槽的泵室，泵室做成圆筒，活塞在所述圆筒中运动。活塞连接于电枢。在电枢在一个方向上的冲程期间，活塞将油从泵室排入储油器，并将油供给给活塞、气缸及活塞杆轴承之间的间隙。在电枢的返回冲程期间，油泵活塞通过另一个开口吸入油。从储油器回流的路径由一单向阀阻断。这种泵供给的润滑剂的量增加了。然而，其制造较昂贵，并需要在压缩机外壳内部有一定空间。

发明内容

本发明是基于通过简单结构就能确保线性压缩机的润滑的目的提出的。

对于在本说明书开始段落中所提及的线性压缩机，该目的是通过以下特征来实现的，即，油泵具有永久地连接于活塞杆上的泵壳，带有至少一个吸入口的该泵壳浸入储油槽中，油泵供给油至活塞杆的内部。

这种油泵的设计比较简单，只需要很小的空间。由于泵壳永久地连接到活塞杆上，它们同步地往复运动。活塞杆具有和活塞相同的冲程，这样，带有吸入口的泵壳也通过相应的冲程在储油槽运动。因此，足够量的油将进入泵壳，油从这里供给至活塞杆内部。这样，活塞杆被用作输送油至活塞和气缸区域的辅助装置。

优选的是，油泵坐落于远离活塞的活塞杆的端部。该实施例具有几个优点。在某种意义上说，远离活塞的活塞杆的自由端从定子突出，以便泵壳自由移动。不需要为防止泵壳和线性压缩机的其他部件之间碰撞而设计尺寸。第二，油通过线性马达输送，并由此能够带走这里产生的热量。这会加热油，减少油的粘度，这样油会变成高速液体。这又减少了活塞和气缸之间的摩擦损失。

优选的是，活塞杆具有连接于活塞接头的通道。为了补偿安装误差，有利的是，活塞不是刚性地设置在活塞杆上，而是通过接头、例如球节设置在活塞杆上。不管是否可能发生小的运动，为了都能使摩擦变得很小，来自油泵的油直接供给至该球节。

优选的是，活塞杆设有至少一个压力平衡开口。活塞杆内部的通道通常不会完全地充满油。相反地，由于重力，油将只会充满横截面的局部区域。于是油的上方保留了一气体容积，所述气体容积经由压力平衡开口连接于压缩机外壳的内腔室。因此，压力平衡开口允许压力相等，当泄漏气体从压缩室通过活塞内部的润滑通道向后推动时，这是尤其有利的。所包含的压力积累会抑制油泵的供给效率。这可以通过压力平衡开口可靠地防止。

优选的是，活塞杆具有连接到活塞上的连接元件，所述连接元件的内径逐渐变小。因此，稳定供给的量会增加压力，这样，使朝向活塞的油保持在一定的压力下。

另外优选的是，至少一个内径缩小部坐落于活塞杆内部。该内径缩小部是某种回流防止装置，所述回流防止装置没有可动部件也行。不过，在一定的范围内，它具有与单向阀相同的效果。

进一步改进的是，一凹槽邻近内径缩小部设置。活塞杆在气缸方向上的移动使油被拦截在该凹槽中，油膜基本上是不动的，自己不会跟随活塞杆运动。当活塞杆在相反的方向上移动时，穿过内径缩小部输送至凹槽内的油的惯性使其保持在油已经被输送至的位置上，这样，活塞杆随后的短期运动将油从泵壳输送至它发挥其效果的位置。

优选的是，活塞杆具有一吸入端，吸入端的外径在远离活塞的方向上减小。至少在截面上，吸入端还可以具有略微圆锥形的形状。这降低了该端的活塞杆的质量。同时，活塞杆在远离活塞的一侧上的安装，只需很小的表面。当该端安装在共振弹簧机构上时，这是尤其有利的。

优选的是，吸入端具有一吸入通道，所述吸入通道终止于活塞杆内部，并具有比活塞杆小的内径，吸入通道的端部由指向活塞方向的突起部环绕。这使得在活塞杆的内部可永久地获得较大的油容积。同时，由于吸入区域的横截面保持较小，这样，需要较小的压力从储油槽将油输送至活塞杆的高度水平上。

优选的是，泵壳具有一管道，所述管道的一端与活塞杆相连，与吸入口一起浸入储油槽中，吸入口表面的法线具有一分量，所述分量平行于第一部件组的运动方向。表面的法线也可以称为吸入口的轴线。表面的法线或轴线平行于第一部件组的运动方向，即，具有平行于电枢、活塞杆及活塞的运动方向的分量时，吸入口的运动将使油被压入吸入口，然后经由管道，进入活塞杆内部。

优选的是，该表面的法线平行于运动方向。在这种情况下，吸入口的总横截面对油在活塞杆的运动方向上的进入有利。

在一优选实施例中，确保泵壳具有在储油槽中的两个吸入口，每一吸入口表面的法线具有一分量，所述分量平行于第一部件组的运动方向，两个分量具有相反的方向。在这种情况下，活塞杆在各方向上的运动将给定一供油，也就是说，结合活塞的吸入冲程和压缩冲程两个冲程，油将通过泵壳供给至活塞杆内部。

优选的是，一阻断元件坐落于两个吸入口之间，所述阻断元件防止油从一个吸入口直接流动至另一个吸入口。这使损失减小。

优选的是，该阻断元件是可移动的。移动可能源于阻断元件的惯性，或者源于获得的润滑油的压力，或者两者都有。因此不需要对阻断元件的附加的能量供给或控制。

优选的是，阻断元件以阀元件的形成存在，所述阀元件可在分配给一个吸入口的第一阀座和分配给另一个吸入口的阀座之间运动。在这种情况下，截止元件总是截止吸入口，通过该阻断元件，当前的油不会压入泵壳。

在一替换实施例中，可设定，每一各吸入口由一弹簧元件关闭，所述弹簧元件由获得的油压力打开。在这种情况下，吸入口被动关闭，这样，油不能从泵壳中逸出。

优选的是，两个弹簧元件都是由共同的弹簧环形成。这使安装简单。

附图说明

下面，根据优选实施例并结合附图，描述本发明，其中：

图1是整个线性压缩机的示意性纵向截面图；

图2是带有活塞和油泵的活塞杆的放大图；

图3是油泵的变形实施例的示意图；

图4是依照图3的油泵的纵向截面图；

图5是油泵第三实施例的依照图6的V-V截面图；

图6是图5的VI-VI截面图；

图7是油泵的第四实施例的透视图；

图8是用于解释图7的油泵的截面图。

具体实施方式

图1显示了线性压缩机1，所述线性压缩机1位于密闭式容器2中。

线性压缩机1具有压缩部3、驱动部4和共振弹簧机构5。由压缩部3、驱动部4和共振弹簧机构5形成的单元经由两个平面环形弹簧6、7悬置在容器2中，每个平面环形弹簧6、7形成具有一个盘绕的螺旋形。环形弹簧6、7固定在驱动部4上。

压缩部3具有气缸8，所述气缸的前侧由气缸盖9覆盖。借助于容器10，气缸8和气缸体9组装成筒形。吸入消声器11和压力消声器12固定在气缸盖9上。吸入消声器11与吸入口13相连，压力消声器与气缸盖上的压力开口14相连。

容器10插入中间环15中，中间环15与驱动部4相连。在安装期间，容器10和气缸8可以在一定范围内在气缸的轴向方向上相对于中间环15位移。正如下面所解释的，当气缸相对于驱动部4已经到达预定位置时，容器10通过例如焊接、低温焊或粘结固定在中间环15中。

在气缸8中设有活塞16，所述活塞16与气缸8、气缸盖9一起界定了压缩室17。在将容器10固定在中间环15中之前，将活塞接着方便地移动至其上死点(就图1而论：向右)，移动带有容器10的气缸8，以便使压缩室17呈现最小尺寸。

驱动部4具有一线性马达。线性马达具有带未详细表示的、用于绕组的凹槽19的外定子18和内定子20。外定子18和内定子20之间是一环形间隙21，电枢22可在环形间隙21中移动。电枢携带磁铁23，所述磁铁23借助于两个环24、25彼此相连。环24、25可以由例如塑料制成。环24、25经由未详细显示的臂连接于内环26、27上，所述环24、25通过内定子20中的缝隙来导向。

内环26、27与活塞杆28相连，活塞杆28又与活塞16相连。图2更加详细的表示了活塞杆的放大部分。

外定子18和内定子20通过马达盖29、30彼此相连，马达盖29、30借助于螺栓31彼此束缚在一起。螺栓定向为平行于活塞杆28的运动方向的形式。活塞杆28以自由接触的方式通过马达盖29、30导向。

中间环15通过例如焊接、粘结或低温焊连接于气缸侧马达盖30上。

位于与压缩部3相对的驱动部4的一端上的共振弹簧机构5具有弹簧组32，所述弹簧组32包括几个板簧33。弹簧组32在中心区域34连接于活塞杆28上。弹簧组32的外部分35借助于螺栓36连接于止动壳体37，所述止动壳体37形成弹簧组32的止动件。

当位于凹槽19中的绕组通入电流时，电枢22在一个方向上运动，并携带活塞杆28在该方向上一起运动。当电流的方向相反时，电枢22与活塞杆28在相反的方向上运动，由此在相反的方向上移动活塞16。这会周期性地增大或减小压缩室17的容积。共振弹簧机构5与电流的频率相适应，这样，由电枢22、活塞杆28、活塞16、油泵机构38和共振弹簧机构5的可动部分形成的线性压缩机1的可动部分共振。

在从弹簧组32突出的端部上，活塞杆28连接于一油泵，所述油泵浸入仅仅在图2中示意性所示的储油槽41中，所述储油槽41形成在容器2的底部。

油泵38具有具有浸入储油槽41中的泵壳。泵壳40借助于刚性管道42连接于活塞杆28上。这意味着，泵壳40与活塞杆28同步地运动。

泵壳40具有一吸入口43，所述吸入口43表面的法线平行于活塞杆28的运动方向44。换句话说，吸入口43的轴线平行于运动方向44，或者吸入口垂直于运动方向44。当活塞杆28移动至左边时，油从储油槽41通过吸入口43压入管道42中，活塞杆28的运动将油输送至活塞杆28的中空内部45。由于泵的进入口通常称为吸入口，所以选择了术语“吸入口”以示清楚。然而，在这种情况下，油泵38的供给过程很少地以来于吸入，而是更多地基于压力。

在活塞侧端，通道45连接于球节形式的活塞接头46。活塞接头46具有球47，所述球47收纳在球窝48中。球47和球窝48之间的接触面可以用穿过通道45供给的油润滑。

活塞杆28和活塞16之间的连接通过连接元件49进行，所述连接元件49在朝向活塞16的方向上成圆锥形地逐渐变细。因此，通道45的内径45减小。在活塞16的区域设置有一压力平衡开口50。活塞杆内部的通道45通常不会完全地充满油，而是只在底部充满油。通过活塞16中的润滑通道泄漏的气体也可以从压缩室压回通道45中。为了防止该泄漏气体在通道45中积累压力，因为压力会阻碍油泵的供应效率，所以，设置压力平衡开口50，用于使此处压力与压缩机外壳的内部中的压力平衡。

连接元件49附着在活塞杆28上。它由摩擦力固定。如果需要，它还可以通过粘结、焊接或低温焊固定在活塞杆上。整体上来说，也可以将连接元件49设定成活塞杆28的一部分。

活塞杆的内部具有至少一个直径缩小部53。在本实施例中，它形成在活塞杆和连接元件49之间的过渡部分。在直径缩小部附近形成有凹槽54。在这种情况下，凹槽以插件55的形式实现，所述插件55插入通道45中，并在其活塞侧端具有出口锥体56。

活塞杆28具有一吸入端57，吸入端57的外径在远离活塞16的方向上减小。吸入端57可以旋拧在活塞杆28上，或者通过粘结、焊接或低温焊在活塞杆28上。吸入端57的直径缩小部使得活塞杆28在弹簧组32上的固定只需要较小的空间。

吸入端57具有吸入通道58，所述吸入通道58具有比活塞杆28的通道45小的内径。吸入通道58进入通道45内的端部由指向活塞16的方向的突起部59环绕。在突起部的外面径向形成有凹槽60。

如图示意所示，一回流防止装置61还可设置在通道45中，该回流防止装置61例如以锯齿轮廓的形式形成，所述回流防止装置61的活塞侧端具有垂直于活塞16或倾斜于活塞16的侧面，而其他侧具有较小的倾斜。此外，还可以在通道45中布置“节流点”，所述节流点具有类似于由插件55或突起部59形成的那些具体形式。

通过由图2所示的活塞杆28和油泵机构38构成的单元的供油描述如下：

在运行期间，电枢22与活塞16和油泵38一起往复运动。该运动的频率与供给线性马达的交流电的频率一致。

当活塞杆28移动到左边(就图2的视图而言)时，油从储油槽41通过吸入口43和管道42压入吸入通道58中。由于吸入口43的冲程长度43与活塞16在气缸8中的冲程长度一致，供给的油量足够能到达吸入通道58。油的惯性使得供给到吸入通道58的至少一些油留存在那里。因此，活塞杆28的往复运动冲程最终充满吸入通道58，并溢入通道45。

当吸入通道被充满并且油流入通道45时，环绕突起部59的凹槽60将防止油完全地流回吸入通道58中。在气缸8的方向上被突起部59推动的油的惯性将防止其在活塞杆28的返回运动期间回流。相反地，油将最终流过插件55进入连接元件49。从这里，油也不能完全地回流至通道45，因为出口锥体56防止了该回流。因而在连接元件49中可获得的油只能流入球节46。另外，油的回流也可以由回流防止装置61防止或阻断。

图3和4显示了油泵机构38的变形实施例。相同的元件采用与图1和2相同的参考标记。

在这种情况下，泵壳40具有两个在运动方向44上彼此相反地配置的吸入口43a、43b。在两个吸入口43a、43b之间设有以壁62形式的止动元件，所述壁62防止油从吸入口43a直接流动至吸入口43b，反之亦然。

原则上，该油泵机构38的工作与结合图2所解释的一样。然而，这里的供油发生在各个运动方向上。当泵壳40运动至左边时，油从储油槽41穿过吸入口43a压入泵壳40中。当泵壳40运动至右边时，油从储油槽41穿过吸入口43b压入泵壳40中。这里，方向细节参考图4的视图。

图5和6表示了油泵壳40的第三实施例。该油泵壳40具有两个彼此相对地配置的吸入口43a、43b。泵壳40具有大致环形的内横截面。弯曲成筒形并覆盖两个吸入口43a、43b的弹簧板63被插入该内横截面中。该弹簧板63的弹性特性较软，这样小的压力就足够能使弹簧板63变形到释放两个吸入口43a、43b之一的程度。

当泵壳运动到左边时(就图5的视图而言)，储油槽41中可获得的油将使弹簧板63的臂63a压到泵壳40的内部，于是油通过臂63a流入泵壳40内部。然而，油不能通过相反设置的吸入口43b逸出，因为进入的油将另一个臂63b紧紧地压靠在泵壳40的内壁上，关闭了吸入口43b。这同样适用于泵壳40的向右运动。在这种情况下，臂63b由可获取的油打开，臂63a保持关闭。

图7和8显示了泵壳40的第四实施例，所述泵壳40也具有两个吸入口43a、43b。吸入口43a分配给阀座64a，吸入口43b分配给阀座64b。在这里充当阻断元件的阀元件65可以在两个阀座64a、64b之间移动。所以，它停靠在第一阀座64a或第二阀座64b上。

阀元件65的运动由两个因素保障。首先，阀元件65具有一定惯性，这样，泵壳40的向右运动(就图8的视图而言)将使阀元件65停在左边阀座64a上。该运动还由通过吸入口43b流入的油保障。然而，当泵壳40运动到左边时，阀元件65运动到泵壳40的右边，并到达阀座64b。因此，来自储油槽41的油可以通过吸入口43a或43b流入。通过另一个吸入口43b、43a的逸出也被防止了。

Claims (17)

1.一种线性压缩机，尤其是一种制冷压缩机，其带有：第一部件组，所述第一部件组包括线性马达的定子和气缸；第二部件组，所述第二部件组包括往复活塞、线性马达的电枢和将电枢连接到活塞上的活塞杆；在外壳中的储油槽；以及油泵，所述第二部件组相对于所述第一部件组可移动，其特征在于，油泵(38)具有永久地连接于活塞杆(28)上的泵壳(40)，带有至少一个吸入口(43；43a；43b)的所述泵壳(40)浸入储油槽(41)中，所述油泵(38)供给油至活塞杆(28)的内部。

2.如权利要求1所述的线性压缩机，其特征在于，所述油泵(38)位于远离活塞(16)的活塞杆(28)的端部。

3.如权利要求1或2所述的线性压缩机，其特征在于，活塞杆(28)具有连接于一活塞接头(46)的通道(45)。

4.如权利要求1-3任一所述的线性压缩机，其特征在于，活塞杆(28)装有至少一个压力平衡开口(50)。

5.如权利要求1-4任一所述的线性压缩机，其特征在于，活塞杆(28)具有连接到活塞(16)上的连接元件(49)，所述连接元件(49)的内径逐渐变小。

6.如权利要求1-5任一所述的线性压缩机，其特征在于，至少一个内径缩小部(53)坐落于活塞杆(28)内部。

7.如权利要求6所述的线性压缩机，其特征在于，一凹槽(54)邻近内径缩小部(53)设置。

8.如权利要求1-7任一所述的线性压缩机，其特征在于，活塞杆(28)具有一吸入端(57)，所述吸入端(57)的外径在远离活塞(16)的方向上减小。

9.如权利要求8所述的线性压缩机，其特征在于，吸入端(57)具有一吸入通道(58)，所述吸入通道(58)终止于活塞杆(28)内部，并具有比活塞杆(28)小的内径，吸入通道(58)的端部由指向活塞(16)的方向的突起部(59)环绕。

10.如权利要求1-9任一所述的线性压缩机，其特征在于，泵壳(40)具有一管道(42)，所述管道(42)的一端与活塞杆(28)相连，与吸入口(43；43a；43b)一起浸入储油槽(41)中，吸入口表面的法线具有一分量，所述分量平行于第一部件组的运动方向(44)。

11.如权利要求10所述的线性压缩机，其特征在于，表面的法线平行于运动方向(44)。

12.如权利要求10或11所述的线性压缩机，其特征在于，泵壳(40)在储油槽中具有两个吸入口(43a，43b)，每个吸入口表面的法线具有一分量，所述分量平行于第一部件组的运动方向(44)，两个分量具有相反的方向。

13.如权利要求12所述的线性压缩机，其特征在于，一阻断元件(62，63，65)位于两个吸入口(43a，43b)之间，所述阻断元件防止油从一个吸入口(43a，43b)直接流动至另一个吸入口。

14.如权利要求13所述的线性压缩机，其特征在于，阻断元件(63，65)是可移动的。

15.如权利要求14所述的线性压缩机，其特征在于，阻断元件以阀元件(65)的形成存在，所述阀元件(65)可在分配给一个吸入口(43a)的第一阀座(64a)和分配给另一个吸入口(43b)的阀座(64b)之间移动。

16.如权利要求13所述的线性压缩机，其特征在于，各吸入口(43a，43b)由一弹簧元件(63a，63b)关闭，所述弹簧元件(63a，63b)可以由获得的油压力打开。

17.如权利要求16所述的线性压缩机，其特征在于，两个弹簧元件(63a，63b)由一共同的弹簧环(63)形成。

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