ES2266827T3 - A RESONANT PROVISION FOR A LINEAR COMPRESSOR. - Google Patents
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Abstract
Una disposición resonante para un compresor lineal, incluyendo un conjunto no resonante formado por un motor y un cilindro (1); un conjunto resonante formado por un pistón (2) que alterna dentro del cilindro (1); unos medios de accionamiento (3) que acoplan operativamente el pistón (2) al motor, y al menos unos medios de muelle, montados en el conjunto resonante y que se deforman elástica y axialmente hacia el desplazamiento del pistón (2), caracterizada porque los medios de muelle presentan un cuerpo tubular alargado (50), que es coaxial en relación al eje del pistón (2) y tiene un extremo (51) acoplado operativamente a los medios de accionamiento (3) y un extremo opuesto (52) acoplado operativamente al conjunto no resonante, teniendo dicho cuerpo tubular (50) al menos parte de su extensión plegada en sectores circunferenciales (53) que son simétricos con relación al eje de dicho cuerpo tubular (50), deformándose elásticamente cada sector circunferencial (53) en la dirección axial al desplazamiento del pistón (2).A resonant arrangement for a linear compressor, including a non-resonant assembly formed by a motor and a cylinder (1); a resonant assembly formed by a piston (2) that alternates inside the cylinder (1); drive means (3) that operatively couple the piston (2) to the engine, and at least some spring means, mounted on the resonant assembly and that deform elastically and axially towards the displacement of the piston (2), characterized in that the Spring means have an elongated tubular body (50), which is coaxial in relation to the piston shaft (2) and has one end (51) operatively coupled to the drive means (3) and an opposite end (52) operatively coupled to the non-resonant assembly, said tubular body (50) having at least part of its extension folded into circumferential sectors (53) that are symmetrical with respect to the axis of said tubular body (50), each circumferential sector (53) being elastically deformed in the axial direction to the displacement of the piston (2).
Description
Una disposición resonante para un compresor lineal.A resonant arrangement for a compressor linear.
La presente invención se refiere, en general, a una disposición de construcción para un compresor resonante del tipo accionado por un motor lineal a aplicar en sistemas de refrigeración y que presenta un pistón que alterna dentro de un cilindro.The present invention relates, in general, to a construction arrangement for a resonant compressor of the type driven by a linear motor to be applied in systems of cooling and that has a piston that alternates within a cylinder.
En un compresor alternativo movido por un motor lineal, la aspiración de gas y las operaciones de compresión de gas se realizan por los movimientos axiales alternantes del pistón dentro de un cilindro, que está cerrado por una culata de cilindro y montado dentro de una envuelta hermética, estando colocadas en la culata de cilindro las válvulas de aspiración y descarga que controlan la admisión y descarga del gas en relación al cilindro. El pistón es movido por unos medios de accionamiento que soportan componentes magnéticos movidos por un motor lineal fijado a la envuelta del compresor.In an alternative compressor driven by an engine linear, gas aspiration and gas compression operations are performed by alternating axial movements of the piston inside a cylinder, which is closed by a cylinder head and mounted inside an airtight envelope, being placed in the cylinder head the suction and discharge valves that control the admission and discharge of gas in relation to the cylinder. The piston is moved by drive means that support magnetic components moved by a linear motor fixed to the compressor wrap.
Un compresor lineal que tiene una disposición resonante definida en la porción precaracterizante de la reivindicación 1 es conocido por ejemplo por el documento EP 0 909 895 A.A linear compressor that has an arrangement resonant defined in the pre-characterizing portion of the claim 1 is known for example from EP 0 909 895 A.
En algunas construcciones, el pistón se monta
contra unos medios de muelle resonante en forma de un conjunto de
muelles planos, fijado a la envuelta hermética del compresor para
operar como guías al desplazamiento axial del pistón y hacer que
todo el conjunto actúe de forma resonante a una frecuencia
predeterminada, permitiendo dimensionar adecuadamente el motor
lineal para suministrar de forma continua energía al compresor
después de la opera-
ción.In some constructions, the piston is mounted against a resonant spring means in the form of a set of flat springs, fixed to the hermetic housing of the compressor to operate as guides to the axial displacement of the piston and make the whole assembly act in a resonant manner. a predetermined frequency, allowing the linear motor to be sized properly to continuously supply power to the compressor after operation.
tion.
El pistón se monta contra el conjunto de muelle mediante una varilla flexible, dicho conjunto de muelle está montado rígidamente contra el cilindro, y el pistón, el accionador, el componente magnético, la varilla flexible, y el montaje de muelles planos forman juntamente el conjunto resonante del compresor.The piston is mounted against the spring assembly by means of a flexible rod, said spring assembly is rigidly mounted against the cylinder, and the piston, the actuator, the magnetic component, the flexible rod, and the assembly of flat springs together form the resonant assembly of the compressor.
En esta construcción, el pistón está montado contra un montaje de muelles planos hechos de una chapa de acero para muelles, mediante una varilla flexible que tiene la función de neutralizar las fuerzas resultantes de errores producidos durante la producción y el montaje de las partes, con el fin de no transmitir dichas fuerzas en su totalidad al pistón, evitando el desgaste de dicho pistón con relación al cilindro.In this construction, the piston is mounted against a mounting of flat springs made of a steel plate for springs, by means of a flexible rod that has the function of neutralize the forces resulting from errors produced during the production and assembly of the parts, in order not to transmit these forces in full to the piston, avoiding wear of said piston relative to the cylinder.
Esta construcción presenta algunas desventajas, tales como la necesidad de tener una varilla flexible para neutralizar las fuerzas resultantes de los errores producidos durante la producción y el montaje de las partes. Esta varilla flexible también es un componente relativamente difícil de obtener, dado que se debe producir con materiales especiales. Además, tales muelles planos son muy caros, porque requieren procesos de corte y acabado muy sofisticados.This construction has some disadvantages, such as the need to have a flexible rod to neutralize the forces resulting from the errors produced during the production and assembly of the parts. This rod flexible is also a relatively difficult component to obtain, since it must be produced with special materials. In addition, such Flat springs are very expensive, because they require cutting processes and Very sophisticated finish.
En otra construcción conocida, el montaje de muelles planos se sustituye por un sistema de muelles helicoidales, en el que un primer muelle helicoidal está montado entre los medios de accionamiento y el cilindro, y un segundo muelle helicoidal está montado entre los medios de accionamiento y la envuelta del compresor y, en esta construcción, el conjunto resonante del compresor está formado por el pistón, los medios de accionamiento, el imán, y los muelles helicoidales.In another known construction, the assembly of flat springs is replaced by a coil spring system, in which a first coil spring is mounted between the means drive and cylinder, and a second coil spring is mounted between the drive means and the housing of the compressor and, in this construction, the resonant assembly of the Compressor is formed by the piston, the drive means, the magnet, and the coil springs.
Esta construcción también evita desventajas, tal como precisar un compresor con dimensiones más grandes, como una función de la necesidad de usar un par de muelles helicoidales, que no se pueden fijar apropiadamente para someterse a fuerzas de tracción.This construction also avoids disadvantages, such how to specify a compressor with larger dimensions, such as a function of the need to use a pair of coil springs, which cannot be properly set to undergo forces of traction.
Además, los muelles helicoidales tienen la característica de generar fuerzas excéntricas y de cizalladura en las superficies en las que están asentados, provocar fuerzas en los cojinetes del pistón del compresor, generar ruido y desgaste y disminuir la duración del compresor.In addition, the coil springs have the characteristic of generating eccentric and shear forces in the surfaces on which they are seated, cause forces on the compressor piston bearings, generate noise and wear and Decrease compressor life.
Así, un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema resonante para un compresor lineal, proporcionar un conjunto y fijación fáciles y fiables, que permite someter dicho sistema resonante a fuerzas de tracción y compresión durante la operación del compresor, sin perder la colocación con relación a las partes a las que está fijado, y que no presenta componentes de fuerza radial y lateral durante el movimiento del pistón que pueden dar lugar a fuerzas radiales al pistón.Thus, an object of the present invention is provide a resonant system for a linear compressor, provide an easy and reliable assembly and fixing, which allows subject said resonant system to tensile and compressive forces during compressor operation, without losing placement with relation to the parts to which it is fixed, and which does not present radial and lateral force components during the movement of the piston that can give rise to radial forces to the piston.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema resonante de bajo costo y que hace innecesario el uso de la varilla flexible y de los muelles planos o helicoidales.Another object of the present invention is provide a low-cost resonant system and that makes unnecessary use of the flexible rod and flat springs or helical
Estos y otros objetivos se logran mediante una
disposición resonante para un compresor lineal, incluyendo un
conjunto no resonante formado por un motor y un cilindro; un
conjunto resonante formado por un pistón que alterna dentro del
cilindro; unos medios de accionamiento que acoplan operativamente el
pistón al motor, y al menos unos medios de muelle que presentan un
cuerpo tubular alargado, coaxial al eje del pistón, y que están
acoplados operativamente a los medios de accionamiento y al conjunto
no resonante, teniendo dicho cuerpo tubular al menos parte de su
extensión plegada en sectores circunferenciales, deformándose
elásticamente cada sector circunferencial en la dirección axial al
desplazamiento del
pistón.These and other objectives are achieved by a resonant arrangement for a linear compressor, including a non-resonant assembly formed by a motor and a cylinder; a resonant assembly formed by a piston that alternates inside the cylinder; driving means that operatively couple the piston to the engine, and at least some spring means having an elongated tubular body, coaxial to the piston axis, and which are operatively coupled to the driving means and the non-resonant assembly, said tubular body at least part of its extension folded in circumferential sectors, each circumferential sector being elastically deformed in the axial direction to the displacement of the
piston.
La invención se describirá más adelante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:The invention will be described later, with reference to the attached drawings, in which:
La figura 1 es una vista esquemática en sección diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo accionado por un motor lineal y que presenta unos medios resonantes, construido según la técnica anterior.Figure 1 is a schematic sectional view. longitudinal diametral of a hermetic compressor of the driven type by a linear motor that has resonant means, Built according to the prior art.
La figura 2 es una vista esquemática en sección diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo accionado por un motor lineal y que presenta otra construcción para los medios resonantes de la técnica anterior.Figure 2 is a schematic sectional view. longitudinal diametral of a hermetic compressor of the driven type by a linear motor and that presents another construction for the media Resonants of the prior art.
La figura 3 es una vista esquemática en sección diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo accionado por un motor lineal y que presenta unos medios resonantes construidos según la presente invención.Figure 3 is a schematic sectional view. longitudinal diametral of a hermetic compressor of the driven type by a linear motor that has resonant means constructed according to the present invention.
La figura 4 ilustra, esquemáticamente, el compresor representado en la figura 3, en una variación de construcción de la presente invención.Figure 4 schematically illustrates the compressor shown in figure 3, in a variation of construction of the present invention.
La figura 5 es una vista lateral esquemática de los medios resonantes de la presente invención.Figure 5 is a schematic side view of the resonant means of the present invention.
Y la figura 6 es una vista en perspectiva esquemática de los medios resonantes de la presente invención ilustrada en la figura 5.And figure 6 is a perspective view schematic of the resonant means of the present invention illustrated in figure 5.
La presente invención se describirá en relación a un compresor alternativo movido por un motor lineal del tipo usado en sistemas de refrigeración e incluyendo un conjunto de motor-compresor, incluyendo un conjunto no resonante formado por un motor lineal y un cilindro y un conjunto resonante formado por un pistón 2 que alterna dentro del cilindro 1, y unos medios de accionamiento externos al cilindro 1 y que soportan un imán 4 que es empujado axialmente a la energización del motor lineal, acoplando operativamente dichos medios de accionamiento 3 el pistón 2 al motor lineal.The present invention will be described in relation to an alternative compressor driven by a linear motor of the type used in refrigeration systems and including a set of motor-compressor, including a set not resonant formed by a linear motor and a cylinder and a set resonant formed by a piston 2 that alternates inside the cylinder 1, and drive means external to cylinder 1 and which they support a magnet 4 that is axially pushed to energize the linear motor, operatively coupling said means of drive 3 the piston 2 to the linear motor.
Según la construcción de la técnica anterior ilustrada en las figuras 1 y 2, los componentes mencionados anteriormente están montados dentro de una envuelta hermética 10.According to the construction of the prior art illustrated in figures 1 and 2, the components mentioned previously they are mounted inside a hermetic envelope 10.
Como se ilustra en las figuras anexas, el motor lineal está montado alrededor del cilindro 1 y el pistón 2 e incluye una pila de laminaciones internas 5 con una bobina 6 insertada, y una pila de laminaciones externas 7.As illustrated in the attached figures, the engine linear is mounted around cylinder 1 and piston 2 e includes a stack of internal laminations 5 with a coil 6 inserted, and a stack of external laminations 7.
En la construcción ilustrada en las figuras 1 y 2, el compresor también incluye medios elásticos resonantes convencionales, montados en compresión constante al conjunto resonante y al conjunto no resonante, y que son elásticamente deformables axialmente en la dirección de desplazamiento del pistón 2.In the construction illustrated in Figures 1 and 2, the compressor also includes resonant elastic means conventional, mounted on constant compression to the set resonant and to the whole non-resonant, and that are elastically axially deformable in the direction of piston travel 2.
En la construcción de la figura 1, el compresor incluye unos medios de muelle, en forma de un conjunto de muelles planos 10 hecho de una chapa de acero para muelles y al que se monta el pistón 2 mediante una varilla flexible 8.In the construction of Figure 1, the compressor includes a spring means, in the form of a set of springs 10 planes made of a spring steel plate and to which it is mounted the piston 2 by a flexible rod 8.
En la realización de la figura 2, el compresor incluye un par de medios de muelle, por ejemplo un par de muelles helicoidales 20, un primer muelle helicoidal 20 montado entre los medios de accionamiento 3 y el cilindro 1, y un segundo muelle helicoidal 20 montado entre dichos medios de accionamiento 3 y la envuelta 10 del compresor.In the embodiment of Figure 2, the compressor includes a pair of spring means, for example a pair of springs helical 20, a first helical spring 20 mounted between the drive means 3 and cylinder 1, and a second spring helical 20 mounted between said drive means 3 and the compressor wrap 10.
Según las ilustraciones, el cilindro 1 tiene un extremo cerrado por una placa de válvula 30, provista de una válvula de aspiración 31 y una válvula de descarga 32, que permite la comunicación de fluido selectiva entre una compresión cámara 9 definida entre una porción superior del pistón 2 y la placa de válvula 30 y porciones internas respectivas de una culata de cilindro 40 que se mantienen respectivamente en comunicación de fluido con los lados de presión baja y alta del sistema de refrigeración al que está acoplado el compresor.According to the illustrations, cylinder 1 has a end closed by a valve plate 30, provided with a suction valve 31 and a discharge valve 32, which allows selective fluid communication between a compression chamber 9 defined between an upper portion of the piston 2 and the plate of valve 30 and respective internal portions of a cylinder head cylinder 40 that are held respectively in communication of fluid with the low and high pressure sides of the system cooling to which the compressor is attached.
Estas construcciones presentan las desventajas explicadas anteriormente.These constructions have the disadvantages explained above.
Según la presente invención, las desventajas de la técnica anterior se evitan con una disposición resonante para un compresor lineal que incluye al menos unos medios de muelle que presentan un cuerpo tubular alargado 50, que es coaxial al eje del pistón 2 y tiene un extremo 51 acoplado operativamente a los medios de accionamiento 3, y un extremo opuesto 52 acoplado operativamente al conjunto no resonante, teniendo dicho cuerpo tubular 50 al menos parte de su extensión plegada en sectores circunferenciales 53 que son simétricos con relación al eje de dicho cuerpo tubular 50, y por ejemplo, ortogonales al eje del pistón 2, deformándose elásticamente cada sección circunferencial 53 en la dirección axial al desplazamiento de pistón 2.According to the present invention, the disadvantages of The prior art are avoided with a resonant arrangement for a linear compressor that includes at least one spring means that they have an elongated tubular body 50, which is coaxial to the axis of the piston 2 and has an end 51 operatively coupled to the means of drive 3, and an opposite end 52 operatively coupled to the non-resonant assembly, said tubular body having at least 50 part of its extension folded in circumferential sectors 53 that they are symmetrical in relation to the axis of said tubular body 50, and for example, orthogonal to the axis of the piston 2, deforming elastically each circumferential section 53 in the axial direction to piston displacement 2.
Según una forma de llevar a la práctica la presente invención, los sectores circunferenciales 53 presentan el mismo perfil en sección transversal, por ejemplo un perfil sustancialmente en forma de "V", tal como se ilustra en la figura 5, o un perfil sustancialmente en forma de "U".According to a way of implementing the present invention, the circumferential sectors 53 have the same profile in cross section, for example a profile substantially "V" shaped, as illustrated in the Figure 5, or a substantially "U" shaped profile.
En la construcción ilustrada en la que el sector circunferencial 53 tiene un perfil en forma de "V", la deformación elástica de cada dicho sector circunferencial 53 al desplazamiento del pistón se produce por variación de su ángulo dihédrico respectivo.In the illustrated construction in which the sector circumferential 53 has a "V" shaped profile, the elastic deformation of each said circumferential sector 53 to piston displacement occurs by varying its angle respective dihedral.
Aunque en la alternativa de construcción ilustrada los sectores circunferenciales 53 presentan el mismo ángulo dihédrico, se deberá entender que también son posibles las soluciones en las que los sectores circunferenciales 53 presentan diferentes perfiles en sección transversal a lo largo de la extensión longitudinal del cuerpo tubular 50 y diferentes ángulos dihédricos a dichos sectores circunferenciales 53.Although in the construction alternative illustrated the circumferential sectors 53 have the same dihedral angle, it should be understood that the solutions in which the circumferential sectors 53 present different cross-sectional profiles along the longitudinal extension of the tubular body 50 and different angles dihedral to these circumferential sectors 53.
Según una forma de llevar a la práctica la presente invención, el cuerpo tubular es hueco, permitiendo la comunicación de fluido entre la cámara de compresión 9 y el interior de la envuelta 10, que en este caso es del tipo hermético convencional.According to a way of implementing the present invention, the tubular body is hollow, allowing the fluid communication between compression chamber 9 and inside of envelope 10, which in this case is of the hermetic type conventional.
En la realización de la invención, como se ilustra, el cuerpo tubular 50 presenta una superficie lateral no hueca 54. En este caso, dado que un extremo 51 del cuerpo tubular 50 está fijado herméticamente al cilindro 1, y el extremo opuesto 52 está fijado herméticamente a los medios de accionamiento 3, dicho cuerpo tubular 50 bloquea la comunicación de fluido entre la cámara de compresión 9 y el exterior de cilindro 1 a través de intervalos existentes entre el pistón 2 y el cilindro 1. En esta construcción, la envuelta del compresor, si se prevé, no tiene que ser hermética, dado que el sellado entre la cámara de compresión 9 y el interior de dicha envuelta se obtiene por el cuerpo tubular 50.In the embodiment of the invention, as illustrates, the tubular body 50 has a lateral surface not hollow 54. In this case, since one end 51 of the tubular body 50 is tightly attached to cylinder 1, and the opposite end 52 is hermetically fixed to the drive means 3, said tubular body 50 blocks fluid communication between the chamber compression 9 and the outside of cylinder 1 through intervals between piston 2 and cylinder 1. In this construction, The compressor shell, if expected, does not have to be airtight, since the seal between the compression chamber 9 and the interior of said envelope is obtained by the tubular body 50.
Según la ilustración de la figura 3, el compresor presenta además otros medios de muelle en forma de un cuerpo tubular 50, que tienen un extremo 51 fijado a los medios de accionamiento 3, y el otro extremo 52 fijado a la envuelta 10. La fijación de cada uno de los extremos 51, 52 de cada cuerpo tubular 50 a las partes respectivas definidas por el cilindro 1, los medios de accionamiento 3, y la envuelta 10 se logra por ejemplo, por un proceso de soldadura, encolado o atornillado.According to the illustration in figure 3, the compressor also presents other spring means in the form of a tubular body 50, which have an end 51 fixed to the means of drive 3, and the other end 52 fixed to the shell 10. The fixing of each of the ends 51, 52 of each tubular body 50 to the respective parts defined by cylinder 1, the means of drive 3, and the shell 10 is achieved for example by a welding, gluing or screwing process.
En una forma de llevar a la práctica la invención, cada uno de los extremos 51, 52 de cada cuerpo tubular 50 se define por una extensión tubular respectiva que no presenta los sectores circunferenciales 53 y que está dimensionada para proporcionar un encaje en la parte respectiva a la que está fijado. Sin embargo, son posibles otras formas de construcción para dichos extremos 51, 52, tal como salientes radiales a fijarse ortogonalmente al eje del pistón 2.In a way of implementing the invention, each of the ends 51, 52 of each tubular body 50 is defined by a respective tubular extension that does not have the circumferential sectors 53 and that is sized to provide a fit in the respective part to which it is attached. However, other forms of construction are possible for such ends 51, 52, such as radial projections to be fixed orthogonally to the piston shaft 2.
En la construcción ilustrada, cada parte a la que está fijado un extremo adyacente 51, 52 del cuerpo tubular 50, está provista de al menos un diente circunferencial que es coaxial al eje del pistón 2 con el fin de encajar dicho extremo respectivo 51, 52.In the illustrated construction, each part to the that an adjacent end 51, 52 of the tubular body 50 is fixed, is provided with at least one circumferential tooth that is coaxial to the axis of the piston 2 in order to fit said respective end 51, 52
Según las ilustraciones de la figura 3, una porción de extremo inferior del cilindro 1 está provista de un corte anular 1a, que define el diente para la fijación de un extremo adyacente 51 del cuerpo tubular 50, y los medios de accionamiento 3 están provistos de un primer diente anular 3a que mira al cilindro 1 y fija el otro extremo 52 del cuerpo tubular 50.According to the illustrations in Figure 3, a lower end portion of cylinder 1 is provided with a annular cut 1a, which defines the tooth for fixing one end adjacent 51 of the tubular body 50, and the drive means 3 they are provided with a first annular tooth 3a which faces the cylinder 1 and fix the other end 52 of the tubular body 50.
En la construcción que presenta dos medios de muelle, tal como la ilustrada en la figura 4, los medios de accionamiento 3 están provistos además con un segundo diente anular 3b, que mira a una porción inferior de la envuelta 10 con el fin de fijar un extremo 51 de otro cuerpo tubular 50. En esta construcción, la envuelta 10 presenta una saliencia anular respectiva, que es coaxial y está alineada con relación al segundo diente 3b de los medios de accionamiento 3 que fijan el otro extremo 52 del cuerpo tubular 50. En las construcciones ilustradas, los dientes circunferenciales son continuos, coaxiales y están alineados axialmente entre sí.In the construction that presents two means of spring, such as that illustrated in Figure 4, means of drive 3 are further provided with a second annular tooth 3b, which looks at a lower portion of envelope 10 in order to fix one end 51 of another tubular body 50. In this construction, envelope 10 has a respective annular salience, which is coaxial and aligned with the second tooth 3b of the actuating means 3 fixing the other end 52 of the body tubular 50. In the illustrated constructions, the teeth circumferentials are continuous, coaxial and aligned axially with each other.
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