CN208718864U - 一种双缸对置式无油直线压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双缸对置式无油直线压缩机，包括支架一体、两个直线电机组件、吸气动子组件、不吸气动子组件、两组板弹簧、排气阀、排气密封组件及外壳等。支架一体包含两个气缸和多个支架以固定板弹簧组件。两个直线电机对称分布在支架一体两侧。压缩机的压缩过程是工作介质通过吸气通道，进入压缩机内部。通过直线电机驱动活塞作往复运动，工作介质通过吸气动子组件的中空通道进入压缩腔，当压力升高后排气阀打开，通过排气孔进入排气缸，经过排气端盖的通孔排出。本实用新型的无油直线压缩机使用双缸对置结构，使运动部件产生的侧向力减小，减小了压缩机的振动和噪声，增大了体积流量，使活塞直径减小，有利于直线压缩机的微型化。

Description

一种双缸对置式无油直线压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种双缸对置式无油直线压缩机，尤其涉及一种用于微型空调或冰箱等制冷设备的有阀直线压缩机，特别是使用板弹簧进行支撑的直线压缩机。

背景技术

传统转子式压缩机或活塞式压缩机，使用旋转电机驱动转子或活塞完成压缩过程。但是转子式压缩机及活塞式压缩机需要油润滑，而且活塞式压缩机由于曲柄连杆机构的存在，摩擦力较大，使其机械效率较低。在小冷量的制冷装置中，有必要开发一种新型的制冷压缩机，以满足小型制冷装置的结构紧凑、质量轻、体积小、成本低、振动低、可靠性高的要求。

直线压缩机是使用直线同步振荡电机驱动的压缩机。直线电机包括内外轭铁、线圈及永磁体等。直线电机能够利用其电磁力和弹簧力的共振原理，产生高频往复直线运动，可直接推动动子运动。动磁式直线电机由于结构紧凑、效率高获得了越来越多的重视。动磁式直线电机动子部分包括永磁体、永磁体支架、活塞和连接件等。当线圈通入交流电后，永磁体受往复运动的力，并带动活塞进行往复压缩运动。直线压缩机由于摩擦点少，结构紧凑，没有曲柄连杆机构，效率更高。

由于夏季全国多个城市出现高温天气，从事特殊行业的工作人员比如交警、焊接工人、粉末喷涂工人、炼钢工人等，在如此高温的环境下工作，人体将产生大量的汗液。如果空气湿度较高，人体的汗液积聚在皮肤表面，工人会感觉非常热，工作效率也会大大降低，严重的可能会出现中暑或热应激。鉴于此，人们开发了多种用于人体降温的空调服，使用蒸汽压缩制冷系统可以满足人体对冷量的需求。使用蒸汽压缩制冷系统产生冷水，并使冷水在制冷背心中的水管中循环，可以带走人体产生的热量。但开发这种蒸汽压缩制冷系统需要满足工人工作时颠簸大，制冷装置重量轻，易携带，工作环境温度高时制冷量反而需求大的要求，现有应用的转子式压缩机由于使用油润滑，当人体进行颠簸移动时，压缩机将产生较大的倾角，会使压缩机过热并停止工作，大大降低了人体空调服的可用性。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种双缸对置式无油直线压缩机，使用板弹簧支撑，并设置两个直线电机驱动对置活塞往复运动。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种双缸对置式无油直线压缩机，包括两个气缸的支架一体、两个直线电机组件、吸气动子组件、不吸气动子组件、两组板弹簧组件、吸气阀、排气阀、排气密封组件及外壳等。

本实用新型的直线压缩机包括左右两个直线电机组件且完全相同。直线电机组件由内轭铁、外轭铁、线圈、线圈骨架及外轭铁压板组成。直线电机的外轭铁使用硅钢片或软磁材料。当使用硅钢片材料时，将多片硅钢片叠压成硅钢片组，然后将多个硅钢片组装配成环形的外轭铁。在外轭铁之间放置线圈，线圈使用多匝漆包铜线，先将其缠绕到线圈骨架上，然后将外轭铁的硅钢片组卡到线圈骨架上，并使两者紧密接触，以免造成线圈松动。使用外轭铁压板及螺钉将外轭铁固定到支架一体上，以防止外轭铁及线圈位置移动。内轭铁可以使用硅钢片或软磁材料。当使用硅钢片材料时，将其装配在气缸外侧圆周上，并与气缸紧密接触，使用气缸外侧设置的尾部突起进行胶粘固定。当线圈通入交流电时，由线圈激励电流产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使永磁体产生往复运动的轴向力。由于永磁体与动子部分连接，永磁体将带动活塞作往复运动，经过控制通入两侧线圈的电流，使活塞同时向中心移动，从而压缩气缸中的工作介质。

吸气动子组件包括活塞、吸气阀、PEEK润滑套、永磁体、永磁体支架、扇环槽、连接件及螺钉。永磁体与永磁体支架使用胶粘固定，固定完成后两者内径相同。永磁体支架的内径大于装配好的内轭铁外径，永磁体支架的外径小于线圈骨架的内径，两两之间形成微小气隙。为了增大直线电机的效率，气隙都很小。连接件将活塞及永磁体支架固定在一起。其中连接件一侧及活塞尾部使用螺纹连接，并将永磁体支架夹紧在两者之间。连接件另一侧设置外螺纹，使用六角螺母将动子组件与支撑板弹簧连接起来。

吸气动子组件的活塞及连接件均使用中空部件，中空通道作为吸气通道。活塞头部设置三个筋连接头部中心及活塞外缘部分，而由筋形成的扇环槽作为吸气通道，由工作介质对吸气阀片的作用力打开环片吸气阀片，进入压缩腔，完成吸气过程。环片吸气阀片使用螺钉固定在活塞顶部。

不吸气动子组件包括活塞、PEEK润滑套、永磁体、永磁体支架、连接件及螺钉槽。不吸气动子组件与吸气动子组件的区别在于不吸气动子组件头部没有扇环槽进气通道、吸气阀及螺钉，其他连接方式相同。为了有效地减小死容积，不吸气动子组件的活塞顶部设置比吸气动子组件上的螺钉头大的凹槽。两个动子组件活塞外部均使用PEEK润滑套以降低活塞与气缸的摩擦。为了在排气过程中有效地排出工作介质，在PEEK润滑套头部设置一块扇环形凹槽，以使两个活塞在几乎相撞前形成的微小压缩腔中的高压工作介质顺利通过该凹槽流向排气孔。

支架一体包括两个气缸、支架、吸气通道、吸气扩散孔、排气孔、排气缸及气缸尾部突起等。支架一体包含多个支架，以固定板弹簧组件。为了达到稳定固定板弹簧外缘的目的，支架数量可以是单侧4个或6个，且沿圆周均匀分布。排气孔设置在支架一体中心部位，并与气缸压缩腔相通。排气孔外侧设置簧片排气阀，使用升程限制器限制排气阀的开度。使用螺钉将排气阀及升程限制器固定到支架一体上。支架一体的排气缸外部设置排气密封组件，其包括密封垫圈及排气端盖。排气端盖上设置通孔以连接管道进行排气。压缩机外壳包括左右两个圆柱体外壳，并使用焊接将两者连接，使整个压缩机密封。

板弹簧组件包括至少1片板弹簧，当使用多片板弹簧时，板弹簧中心之间使用平垫圈将板弹簧分隔，板弹簧外缘同样设置板弹簧垫片分隔。板弹簧外缘使用螺钉将板弹簧组件固定到支架一体向外伸出的支架上。即形成了外缘固定，而中心可形变的支撑板弹簧组件。

直线压缩机的压缩过程是工作介质通过吸气通道进入吸气扩散孔，使工作介质充满整个压缩机内部，利用压缩机吸气冷却直线电机。在两个直线电机的作用下，当板弹簧支撑的两个活塞组件向外侧运动时，活塞之间的压缩腔压力降低，当低于吸气压力一定值时，吸气阀打开，完成吸气过程。当活塞向内同时运动时，压缩腔的压力升高，当压力高于排气阀侧压力一定值时，排气阀打开，被压缩后的工作介质通过排气孔进入排气缸，最后工作介质通过排气端盖上的通孔流出压缩机外壳。

本实用新型的双缸对置式无油直线压缩机，使用双缸对置压缩，增大了体积流量，可以使活塞直径减小，从而使整个压缩机的外径更小。由于使用对置式压缩，可以减小运动部件产生的侧向力，减小压缩机的振动和噪声。使用单侧活塞吸气，另一侧活塞不吸气并设置相应凹槽，且两侧PEEK润滑套上设置扇环形凹槽，有效地减小了压缩机气缸的死容积。使用板弹簧支撑，有效增大了压缩机的径向刚度和轴向刚度。通过板弹簧支撑及活塞与气缸之间的间隙密封，减小了压缩腔向背压腔通过活塞与气缸之间的工作介质泄漏。使用PEEK润滑材料，可以降低活塞与气缸之间的摩擦，由于PEEK材料的自润滑特性，使压缩机可以无油运行，增加活塞运动时的可靠性，增长压缩机的使用寿命，使压缩机能应用于更多的移动场合。

附图说明

图1为本实用新型一种双缸对置式无油直线压缩机实施例的剖面图。

图2为本实用新型一种双缸对置式无油直线压缩机实施例的三维图。

图3为本实用新型一种双缸对置式无油直线压缩机实施例吸气动子组件的剖面图。

图4为本实用新型一种双缸对置式无油直线压缩机实施例不吸气动子组件的剖面图。

图5为本实用新型一种双缸对置式无油直线压缩机实施例中心的截面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡采用本实用新型结构及其相似变化的，均应属于本实用新型的保护范围。

一种双缸对置式无油直线压缩机，如图1、图2所示，包括两个气缸的支架一体11、两个直线电机组件30、吸气动子组件10、不吸气动子组件20、两组板弹簧组件12、吸气阀105、排气阀152、排气密封组件16、左侧外壳17及右侧外壳18等。

本实用新型的直线压缩机包括左右两个直线电机组件30且完全相同。直线电机组件30 由内轭铁304、外轭铁301、线圈302、线圈骨架303、外轭铁压板305及螺钉306组成。直线电机的外轭铁301使用硅钢片或软磁材料。当使用硅钢片材料时，将多片硅钢片叠压成硅钢片组，然后将多个硅钢片组装配成环形的外轭铁301。在外轭铁301之间放置线圈302，线圈302使用多匝漆包铜线，先将其缠绕到材料为ABS塑料的线圈骨架303上，然后将外轭铁301的硅钢片组卡到线圈骨架303上，并使两者紧密接触，以免造成线圈302松动。使用外轭铁压板305及螺钉306将外轭铁301固定到支架一体11上，以防止外轭铁301及线圈302 位置移动。内轭铁304可以使用硅钢片或软磁材料。当使用硅钢片材料时，将其装配在气缸 112外侧圆周上，并与气缸112紧密接触，使用气缸112外侧设置的尾部突起113进行胶粘固定。当线圈302通入交流电时，由激励电流产生的磁场与永磁体102、202的磁场相互作用，使永磁体102、202产生往复运动的轴向力。由于永磁体102、202与动子部分连接，永磁体 102、202将带动活塞组件10、20作往复运动，经过控制通入两侧线圈302的电流，使活塞组件10、20同时向中心移动，从而压缩气缸112中的工作介质。

如图3所示，吸气动子组件10包括活塞103、吸气阀105、PEEK润滑套104、永磁体102、永磁体支架101、连接件108、扇环槽107、扇环形凹槽109及螺钉106。活塞103使用铝合金材料。永磁体102与永磁体支架101使用胶粘固定，固定完成后两者内径相同。永磁体支架101的内径大于装配好的内轭铁304外径，永磁体支架101的外径小于线圈骨架303的内径，两两之间形成微小气隙。为了增大直线电机的效率，气隙都很小。永磁体支架101使用铝合金材料。连接件108将活塞103及永磁体支架101固定在一起。其中连接件108一侧及活塞103尾部使用螺纹连接，并将永磁体支架101夹紧在两者之间。连接件108另一侧设置外螺纹，使用六角螺母125将动子组件10与支撑板弹簧组件12连接起来。

吸气动子组件10的活塞103及连接件108均使用中空部件，中空通道作为吸气通道。活塞103头部设置三个筋连接头部中心及外缘部分，而由筋形成的扇环槽107作为吸气通道，由工作介质对吸气阀片105的作用力打开环片吸气阀片105，进入压缩腔14，完成吸气过程。环片吸气阀片105使用螺钉106固定在活塞103顶部。

如图4所示，不吸气动子组件20包括活塞203、PEEK润滑套204、永磁体202、永磁体支架201、连接件206、扇环形凹槽207及螺钉槽205。活塞203使用铝合金材料。不吸气动子组件20与吸气动子组件10的区别在于不吸气动子组件20头部没有扇环槽107进气通道、吸气阀105及螺钉106，其他连接方式相同。为了有效地减小死容积，不吸气动子组件20的活塞203头部设置比吸气动子组件10上的螺钉106头大的凹槽205。两个动子组件活塞103、 203外部均使用PEEK润滑套104、204以降低活塞103、203与气缸112的摩擦。为了在排气过程中有效地排出工作介质，在PEEK润滑套104、204头部设置一块扇环形凹槽109、207，以使两个活塞103、203在几乎相撞前形成的微小压缩腔中的高压工作介质顺利通过该凹槽流向排气孔151。

如图5所示，支架一体11包括两个气缸112、支架111、吸气通道114、吸气扩散孔115、排气孔151、排气缸15及气缸尾部突起113等。支架一体11使用铝合金材料，其包含多个支架111，以固定板弹簧组件12。为了达到稳定固定板弹簧121外缘的目的，支架111数量可以是单侧4个或6个，且沿圆周均匀分布。排气孔151设置在支架一体11中心部位，并与气缸压缩腔14相通。排气孔151外侧设置簧片排气阀152，使用升程限制器153限制排气阀 152的开度。使用螺钉154将排气阀152及升程限制器153固定到支架一体11上。支架一体 11的排气缸15外部设置排气密封组件16，其包括密封垫圈162及排气端盖161。密封垫圈 162使用聚四氟乙烯材料。排气端盖161上设置通孔以连接管道进行排气。压缩机外壳包括左右两个圆柱体外壳17、18，并使用焊接将两者连接，使整个压缩机密封。

板弹簧组件12包括至少1片板弹簧121。当使用多片板弹簧121时，板弹簧121中心之间使用平垫圈122将板弹簧121分隔，板弹簧121外缘同样设置板弹簧垫片123分隔。板弹簧121外缘使用螺钉124将板弹簧组件12固定到支架一体11向外伸出的支架111上。即形成了外缘固定，而中心可发生形变的支撑板弹簧组件12。

直线压缩机的压缩过程是工作介质通过吸气通道114进入吸气扩散孔115，使工作介质充满整个压缩机内部，利用压缩机吸气冷却直线电机。在两个直线电机组件30的作用下，当板弹簧组件12支撑的两个活塞组件10、20向外侧运动时，活塞103、203之间的压缩腔14 压力降低，当低于吸气压力一定值时，吸气阀105打开，完成吸气过程。当活塞103、203向内侧同时运动时，压缩腔14的压力升高，当压力高于排气阀152侧压力一定值时，排气阀152打开，被压缩后的工作介质通过排气孔151进入排气缸15，最后工作介质通过排气端盖 161上的通孔流出压缩机外壳17、18。

本实用新型的双缸对置式无油直线压缩机，使用双缸对置压缩，增大了体积流量，可以使活塞直径减小，从而使整个压缩机的外径更小。由于使用对置式压缩，可以减小运动部件产生的侧向力，减小压缩机的振动和噪声。使用单侧活塞吸气，另一侧活塞不吸气并设置相应凹槽，且两侧PEEK润滑套上设置扇环形凹槽，有效地减小了压缩机气缸的死容积。使用板弹簧支撑，有效增大了压缩机的径向刚度和轴向刚度。通过板弹簧支撑及活塞与气缸之间的间隙密封，减小了压缩腔向背压腔通过活塞与气缸之间的工作介质泄漏。使用PEEK润滑材料，可以降低活塞与气缸之间的摩擦，由于PEEK材料的自润滑特性，使压缩机可以无油运行，增加活塞运动时的可靠性，增长压缩机的使用寿命，使压缩机能应用于更多的移动场合。

Claims (10)

1.一种双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于，包括支架一体、两个直线电机组件、吸气动子组件、不吸气动子组件、两组板弹簧组件、吸气阀、排气阀、排气密封组件及外壳等；

所述支架一体包含两个气缸、多个支架、吸气通道、排气孔及排气缸等；所述支架向两侧伸出并用于固定所述板弹簧组件；所述的直线电机对称分布在支架一体两侧；

所述直线压缩机的压缩过程是工作介质通过吸气通道进入吸气扩散孔，使工作介质充满整个压缩机内部，利用压缩机吸气冷却直线电机，通过两个直线电机驱动对置活塞作往复运动，工作介质通过吸气动子组件的中空通道进入压缩腔，当压缩腔压力升高后，排气阀打开，通过在支架一体中心位置且与压缩腔相通的排气孔进入排气缸，最后经过排气密封组件的通孔排出压缩机外壳。

2.根据权利要求1所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述直线电机组件由内轭铁、外轭铁、线圈、线圈骨架及外轭铁压板组成。

3.根据权利要求2所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述外轭铁使用外轭铁压板及螺钉固定到支架一体上，以防止外轭铁及线圈位置移动。

4.根据权利要求2所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述内轭铁装配在气缸外侧圆周上，并与气缸紧密接触，使用气缸外侧设置的尾部突起进行胶粘固定。

5.根据权利要求1所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述吸气动子组件包括永磁体、永磁体支架、连接件、活塞以及吸气阀，永磁体与永磁体支架使用胶粘固定，固定完成后两者内径相同，永磁体支架的内径大于装配好的内轭铁外径，永磁体支架的外径小于线圈骨架的内径，两两之间形成微小气隙。

6.根据权利要求5所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述连接件将活塞及永磁体支架固定在一起，连接件一侧及活塞尾部使用螺纹连接，并将永磁体支架夹紧在两者之间，连接件另一侧设置外螺纹，使用六角螺母将动子组件与支撑板弹簧连接起来。

7.根据权利要求1所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：为了达到稳定固定板弹簧外缘的目的，支架数量可以是单侧4个或6个，且沿圆周均匀分布。

8.根据权利要求1所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述排气孔外侧设置簧片排气阀，使用升程限制器限制排气阀的开度，使用螺钉将排气阀及升程限制器固定到支架一体上。

9.根据权利要求1所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述排气密封组件设置在支架一体的排气缸外部，包括密封垫圈及排气端盖，排气端盖上设置通孔以连接管道进行排气。

10.根据权利要求1所述的双缸对置式无油直线压缩机，其特征在于：所述板弹簧组件包括至少1片板弹簧，当使用多片板弹簧时，板弹簧中心之间使用平垫圈将板弹簧分隔，板弹簧外缘同样设置板弹簧垫片分隔，板弹簧外缘使用螺钉将板弹簧组件固定到支架一体向外伸出的支架上，即形成外缘固定，而中心可形变的支撑板弹簧组件。