專(zhuān)利名稱(chēng)：帶直線電動(dòng)機(jī)的往復(fù)式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式壓縮機(jī)，它用在制冷系統(tǒng)上，并有一在一氣缸中往復(fù)的活塞。更具體一些，本發(fā)明涉及活塞和與其有關(guān)的共振系統(tǒng)之間的結(jié)合。
在用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式壓縮機(jī)中，氣體的壓縮作用和氣體的吸氣作用通過(guò)在氣缸內(nèi)往復(fù)的各個(gè)活塞的軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該氣缸用一氣缸頭封閉并裝在密閉的殼體內(nèi)，在氣缸頭內(nèi)放置排氣閥和吸氣閥，該閥調(diào)節(jié)氣體相對(duì)于氣缸的進(jìn)入和排放?；钊靡恢聞?dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，該裝置裝有在操作上與固定在壓縮機(jī)的殼體上的直線電動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的磁性元件。
在某些已知的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)活塞致動(dòng)裝置組件與固定在壓縮機(jī)的密封的殼體上的共振彈簧相連，以便作為活塞的軸向位移的導(dǎo)向來(lái)工作，并使整個(gè)組件按預(yù)定的頻率致動(dòng)，并將直線電動(dòng)機(jī)做成尺寸合適的，以便在壓縮機(jī)工作時(shí)將能量連續(xù)地傳送給壓縮機(jī)。
在一已知的結(jié)構(gòu)中，在致動(dòng)裝置的每一側(cè)，相對(duì)于它受壓地安裝兩個(gè)螺旋彈簧?；钊⒅聞?dòng)裝置和磁性元件形成壓縮機(jī)的共振組件，該組件由直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并具有產(chǎn)生直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功能，使活塞在氣缸中的運(yùn)動(dòng)對(duì)通過(guò)吸氣閥吸入的氣體產(chǎn)生壓縮，直至上述氣體經(jīng)過(guò)排氣閥排至高壓側(cè)。
受壓的螺旋彈簧有一特性，即產(chǎn)生沿預(yù)定的周向接觸范圍不均勻分布的接觸力，使壓縮力集中在最后的彈簧圈開(kāi)始與活塞接觸的區(qū)域，該壓縮彈簧不管最后的彈簧圈的形狀如何，該最后一圈都會(huì)形成與活塞的接觸區(qū)。
按照計(jì)算，85％的反作用力作用在接觸區(qū)的第一個(gè)10度上(用圖2中的角度β表示)，剩下的(15％)反作用力沿接觸區(qū)的周向范圍的余角分布。因此，在活塞從其停止位置位移時(shí)，主要受到一力矩的作用，該力矩使活塞相對(duì)于氣缸產(chǎn)生一不對(duì)中的位置，造成磨損，降低壓縮機(jī)的壽命，并在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)提高產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的可能性。
此效應(yīng)在每個(gè)螺旋彈簧作為組件中的彈簧工作時(shí)就會(huì)看到，這是因?yàn)?，作用在致?dòng)裝置上的壓縮力只在上述螺旋彈簧的全部圈數(shù)達(dá)到壓實(shí)長(zhǎng)度，當(dāng)上述彈簧開(kāi)始作為一塊體工作時(shí)才沿接觸表面均勻分布。即使在上述螺旋彈簧的最后一圈為其平的范圍的一部分的結(jié)構(gòu)中，力矩的產(chǎn)生也是存在的，雖然它的劇烈程度不大。
因此，本發(fā)明的目的為提供一帶直線電動(dòng)機(jī)的往復(fù)式壓縮機(jī)，其類(lèi)型為，其中的彈簧裝置恒定地壓縮致動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且使作用在上述致動(dòng)裝置上的壓力的集中作用以及所產(chǎn)生的作用在彈簧裝置和活塞上的力矩為最小。
此目的和其它目的通過(guò)帶直線電動(dòng)機(jī)的往復(fù)式壓縮機(jī)達(dá)到，它包括一殼體和一電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)組件，該組件包括一固定在殼體中并由一電動(dòng)機(jī)和一氣缸形成的參考組件；一由一在氣缸內(nèi)往復(fù)的活塞和一在操作上將活塞結(jié)合至電動(dòng)機(jī)上的致動(dòng)裝置形成的共振組件；和一受恒定的壓力的共振彈簧裝置，它同時(shí)裝在共振組件和參考組件上，并可沿活塞的位移方向沿軸向彈性變形，上述彈簧裝置通過(guò)一對(duì)支承表面部分的相互座放而安裝在致動(dòng)裝置上，至少一個(gè)支承表面部分在操作上與彈簧裝置和致動(dòng)裝置的一部分相聯(lián)系，靠在各自的一對(duì)凸出的表面部分上，每個(gè)凸出的表面部分在操作上與上述彈簧裝置和致動(dòng)裝置的另一部分相聯(lián)系，凸出的表面部分相對(duì)于氣缸的軸線是對(duì)稱(chēng)的和相反的，支承表面部分和凸出的表面部分是相互座放的并且在操作上與彈簧裝置和致動(dòng)裝置的各自的部分相聯(lián)系，以便通過(guò)相互座放的表面部分傳遞作用在上述部分上的相反的軸向力，其劇烈程度足以使在活塞上產(chǎn)生的力矩為最小。
下面將參考附圖描述本發(fā)明，圖中

圖1示意地示出用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的那種類(lèi)型的密閉式壓縮機(jī)的沿徑向的縱向剖視圖，它示出壓向致動(dòng)裝置的螺旋彈簧，該致動(dòng)裝置將活塞結(jié)合至往復(fù)式直線電動(dòng)機(jī)上，它按照原有技術(shù)構(gòu)造并示出作用在致動(dòng)裝置上的反作用力(FR)和存在于活塞上的力矩(MP)；圖2示意地示出按照本發(fā)明構(gòu)造的彈簧裝置的彈簧的透視圖；圖3示意地示出像圖1所示的那樣的密封式壓縮機(jī)的沿徑向的縱向剖視圖，但是它示出按照本發(fā)明的彈簧裝置結(jié)構(gòu)得到的致動(dòng)裝置、活塞和直線電動(dòng)機(jī)之間的結(jié)合；圖4示意地并部分地示出在本發(fā)明的圖3中所示的結(jié)構(gòu)方案的分解透視圖，它示出備有支承環(huán)的間距體，該支承環(huán)座放在彈簧裝置的一個(gè)端部上；圖5a、5b和5c、6a、6b和6c、7a、7b和7c和8a、8b以及8c示意地并分別地示出圖3所示的間距體的不同結(jié)構(gòu)形式的正視圖、上視圖和側(cè)視圖；圖9示意地和部分地示出本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)方案的分解透視圖，它示出座放在彈簧裝置的一個(gè)端部上的間距體；圖10a和10b，11a和11b和12a以及12b示意地并分別地示出圖9所示的那種類(lèi)型的間距體的不同結(jié)構(gòu)形式的正視圖和側(cè)視圖；圖13示意地示出本發(fā)明的另一種可能的結(jié)構(gòu)形式的透視圖；以及圖14示意地示出本發(fā)明的另一種可能的結(jié)構(gòu)形式的透視圖。
現(xiàn)在相對(duì)于用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)壓縮機(jī)描述本發(fā)明，該壓縮機(jī)屬于在制冷系統(tǒng)中所用的那樣類(lèi)型，它包括一密閉的殼體，其中安裝有電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)組件，該組件包括一參考組件和一共振組件，該參考組件固定在上述殼體中并由一直線電動(dòng)機(jī)1和一氣缸2形成，該共振組件由一在氣缸2中往復(fù)的活塞3和一致動(dòng)裝置4形成，該致動(dòng)裝置設(shè)置在氣缸2的外面并載有磁鐵5，該磁鐵通過(guò)直線電動(dòng)機(jī)1的激勵(lì)被沿軸向推動(dòng)，上述致動(dòng)裝置4在操作上將活塞3連至直線電動(dòng)機(jī)1上。
圖1所示的壓縮機(jī)進(jìn)一步包括一共振彈簧裝置10，它受恒定的壓力同時(shí)安裝至共振組件和參考組件上，并可沿活塞3的位移方向沿軸向彈性變形。彈簧裝置10包括例如一對(duì)螺旋彈簧11，每個(gè)都安裝成靠在致動(dòng)裝置4的相鄰表面上。
在圖1所示的實(shí)施例中，氣缸2有被閥板6封閉的端部，該閥板備有吸氣閥7和排氣閥8，允許流體在壓縮室20與氣缸頭30的各自的內(nèi)部有選擇地連通，該壓縮室在活塞3的頂部和閥板6之間界定，氣缸頭的內(nèi)部分別與壓縮機(jī)所結(jié)合的制冷系統(tǒng)的低壓側(cè)和高壓側(cè)保持流體連通。
在圖1所示的原有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)螺旋彈簧11有各自的端部和一相反的端部，前者有最后一圈，座放并靠在致動(dòng)裝置4的相鄰表面上，后者用于固定參考組件。在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)活塞3在每個(gè)螺旋彈簧11的接觸和座放區(qū)對(duì)抗致動(dòng)裝置4操作時(shí)，就作用一在上述圖1中用FR表示的壓縮反作用力，它產(chǎn)生一傳至活塞3上的力矩MP，使與活塞不對(duì)中，從而如前所述隨著時(shí)間造成上述活塞3的磨損。
按照本發(fā)明，彈簧裝置10通過(guò)互相座放一對(duì)支承表面部分40(例如，其形式為下凹的或平直的表面部分)而安裝在致動(dòng)裝置4上，并且至少其中一個(gè)在操作上與彈簧裝置10的各部分之一相聯(lián)系，靠在各自一對(duì)凸出的表面部分50(例如球形的或圓柱形的，其軸線與氣缸2的軸線正交)上，它們的每一個(gè)在操作上與上述各部分的另一個(gè)相聯(lián)系，凸出的表面部分50相對(duì)于氣缸2的軸線是對(duì)稱(chēng)的并且相反的，而且在包括軸線的平面中界定一對(duì)中，支承表面部分40和凸出的表面部分50相互座放，并且在操作上與彈簧裝置10和致動(dòng)裝置4的各自的部分相聯(lián)系，以便通過(guò)相互座放的表面部分傳遞作用在上述各部分上的相反的軸向力，其激烈程度要使在活塞3上產(chǎn)生的力矩為最小。采用所示的結(jié)構(gòu)，作用在上述相互座放的部分上的相反的軸向力有同樣的程度，但在活塞3上產(chǎn)生零力矩。
按照所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式，每一對(duì)支承表面部分40和每一對(duì)凸出的表面部分50在操作上與各自的相同的部分相聯(lián)系，這將在下面描述。
在本發(fā)明的一種例如在圖3～14所示的結(jié)構(gòu)變型中，一對(duì)支承表面部分40和一對(duì)凸出的表面部分50中的至少一對(duì)是與致動(dòng)裝置4和彈簧裝置10的各自的部分相配合的。
在示出只有一對(duì)作用在各自一對(duì)支承表面部分40上的凸出表面部分50的結(jié)構(gòu)方案中，由一對(duì)凸出的表面部分確定的對(duì)中相對(duì)于彈簧裝置10的第一接觸部分和相對(duì)于一對(duì)支承表面部分40沿角度方向設(shè)置，以求在活塞3上造成一最小的而且最好為零的力矩條件。為了得到此結(jié)果，一對(duì)凸出的表面部分50和各自的一對(duì)支承表面部分40之間的對(duì)中在一角度φ處產(chǎn)生，該角度從彈簧裝置10的座放方向至上述接觸區(qū)選取，并對(duì)應(yīng)于對(duì)抗彈簧裝置10的壓力的反作用力的預(yù)定的集中的百分比，它大于上述壓力值的50％，上述角度φ從彈簧裝置10在致動(dòng)裝置4上的最后一圈的座放方向特別規(guī)定在90～180度之間，最好在110～120度之間，更好在115～118度之間。
按照本發(fā)明的一種例如在圖3～13中所示的結(jié)構(gòu)形式，在彈簧裝置10的至少一個(gè)螺旋彈簧與致動(dòng)裝置之間，設(shè)置一其形式例如為平的環(huán)的間距體60，它有兩個(gè)位于與氣缸2的軸線成正交的平面中并沿軸向彼此隔開(kāi)的座放表面61，每個(gè)上述表面面向各自的與彈簧裝置10和致動(dòng)裝置4的各部分之一相鄰的端面，至少一個(gè)上述座放表面61載有一對(duì)凸出的表面部分50和一對(duì)支承表面部分40中的一對(duì)，上述表面的另一對(duì)在致動(dòng)裝置4和彈簧裝置10的一部分之一上界定。
在圖3～5和7～13中所示的結(jié)構(gòu)中，至少一對(duì)凸出的表面部分50在間距體60上界定，而一對(duì)支承表面部分40則在彈簧裝置10和致動(dòng)裝置4的另一部分之一上界定。
在此結(jié)構(gòu)中，彈簧裝置10的每個(gè)螺旋彈簧座放在成靠在間距體60的座放表面61上，按照上述座放角，上述間距體60通過(guò)設(shè)置在上述間距體60上的一對(duì)凸出的表面部分50在致動(dòng)裝置4的相鄰表面上界定的各自一對(duì)支承表面部分40上的座放而座放成靠在致動(dòng)裝置4上。
在圖14所示的結(jié)構(gòu)中，一對(duì)凸出的表面部分50在彈簧裝置10的螺旋彈簧的最后一圈上界定，而一對(duì)支承表面部分40則例如在致動(dòng)裝置4的相鄰的表面上界定。
在圖13所示的結(jié)構(gòu)中，間距體60通過(guò)一平的座放表面61座放成靠在致動(dòng)裝置4的相鄰表面上，上述間距體60在其另一座放表面61上則包含一對(duì)座放成靠在各自一對(duì)支承表面部分40上的一對(duì)凸出的表面部分50，該支承表面部分則例如在彈簧裝置10的相鄰的末圈上界定，其形式為按照前面討論的座放角設(shè)置在上述末圈上的凹座。
圖6所示的間距體60的結(jié)構(gòu)在每個(gè)座放表面61上有一對(duì)凸出的表面部分50，它彼此正交，并作為上述間距體60的輪廓形狀的函數(shù)確定，它在此結(jié)構(gòu)中為一環(huán)，它是彎曲的，以便有兩個(gè)彼此對(duì)中并界定上述凸出的表面部分50的頂點(diǎn)部分。
在圖3～5和7～8所示的結(jié)構(gòu)形式中，間距體60例如通過(guò)配合而載有兩對(duì)凸出的表面部分50，每一對(duì)都設(shè)置在上述間距體60的一個(gè)座放表面61上，凸出的表面部分50的對(duì)中設(shè)置成與設(shè)置在另一座放表面61上的凸出的表面部分50的對(duì)中正交，以便對(duì)座放成靠在致動(dòng)裝置4上的每個(gè)螺旋彈簧界定一振動(dòng)支承。在此結(jié)構(gòu)的一個(gè)變型中，間距體60可載有一對(duì)支承表面部分和一對(duì)凸出的表面部分中的一對(duì)，而另一對(duì)則設(shè)置在彈簧裝置和致動(dòng)裝置4的各部分中的一個(gè)或兩個(gè)上。
在此結(jié)構(gòu)方案的另一變型中，在彈性裝置10的一個(gè)螺旋彈簧的至少一個(gè)端部之間，設(shè)置至少一個(gè)間距體60，以其至少一個(gè)座放表面61載有至少一個(gè)支承表面部分40和凸出的表面部分50。
按照本發(fā)明的未示出的另一結(jié)構(gòu)方案，間距體60的每個(gè)座放表面61載有各自一對(duì)座放表面支承部分40和凸出的表面部分50，它們?cè)O(shè)置成其對(duì)中與由一對(duì)載在另一座放表面61上的一對(duì)上述表面界定的對(duì)中正交。
按照?qǐng)D4的實(shí)施例，在彈簧裝置10的至少一個(gè)螺旋彈簧的末圈和間距體的每個(gè)部分之間座放一例如其形式為平的環(huán)的支承環(huán)70，它界定各自一對(duì)座放表面部分40，靠在其上座放各自一對(duì)凸出的表面部分50。
在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，間距體60有各自一對(duì)凸出的表面部分50，它們有與氣缸2的軸線和另一對(duì)凸出的表面部分50成正交的軸線，上述結(jié)構(gòu)允許例如具有相同激烈程度的并作用在上述一對(duì)凸出的表面部分50上的相反的軸向力無(wú)力矩地傳至活塞3上。
權(quán)利要求
1.一帶直線電動(dòng)機(jī)的往復(fù)式壓縮機(jī)，它包括一殼體和一電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)組件，該組件包括一固定在殼體中并由一電動(dòng)機(jī)和一氣缸(2)形成的參考組件；一由一在氣缸(2)內(nèi)往復(fù)的活塞(3)和一在操作上將活塞(3)結(jié)合至電動(dòng)機(jī)上的致動(dòng)裝置(4)形成的共振組件；和一受恒定的壓力的共振彈簧裝置(10)，它同時(shí)裝在共振組件和參考組件上，并可沿活塞(3)的位移方向沿軸向彈性變形，其特征為，彈簧裝置(10)通過(guò)一對(duì)支承表面部分(40)的相互座放而安裝在致動(dòng)裝置(3)上，至少一個(gè)支承表面部分在操作與彈簧裝置(10)和致動(dòng)裝置(4)的一部分相聯(lián)系，靠在各自的一對(duì)凸出(convex)的表面部分(50)上，每個(gè)凸出的表面部分在操作上與上述彈簧裝置和致動(dòng)裝置的另一部分相聯(lián)系，凸出的表面部分(50)相對(duì)于氣缸(2)的軸線是對(duì)稱(chēng)的和相反的，支承表面部分(40)和凸出的表面部分(50)是相互座放的并且在操作上與彈簧裝置(10)和致動(dòng)裝置(4)的各自的部分相聯(lián)系，以便通過(guò)相互座放的表面部分傳遞作用在上述部分上的相反的軸向力，其強(qiáng)度(intensity)足以使在活塞(3)上產(chǎn)生的力矩為最小。
2.如權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征為，一對(duì)支承表面部分(40)和一對(duì)凸出的表面部分(50)在操作上是每對(duì)以各自的同樣部分相聯(lián)系的。
3.如權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征為，一對(duì)支承表面部分(40)和一對(duì)凸出的表面部分(50)的至少一對(duì)與致動(dòng)裝置(4)和彈簧裝置(10)的各自的部分配合。
4.如權(quán)利要求3的壓縮機(jī)，其特征為，它包括至少一個(gè)間距體(60)，該間距體有兩個(gè)座放表面(61)，它們?cè)谂c氣缸(2)的軸線正交的平面中設(shè)置，并沿軸向彼此隔開(kāi)，每個(gè)上述座放表面(61)面向各自的與彈簧裝置(10)和致動(dòng)裝置(4)的各部分之一相鄰的端面，至少一個(gè)上述座放表面(61)載有一對(duì)凸出的表面部分(50)和一對(duì)支承表面部分(40)中的一對(duì)。
5.如權(quán)利要求4的壓縮機(jī)，其特征為，間距體(60)的每個(gè)座放表面(61)載有各自一對(duì)支承表面部分(40)和凸出的表面部分(50)，它們?cè)O(shè)置成其對(duì)中與由另一座放表面(61)所載的上述一對(duì)表面界定的對(duì)中正交。
6.如權(quán)利要求5的壓縮機(jī)，其特征為，每個(gè)座放表面(61)包含各自一對(duì)凸出的表面部分(50)。
7.如權(quán)利要求6的壓縮機(jī)，其特征為，間距體(60)為一彎曲的環(huán)。
8.如權(quán)利要求7的壓縮機(jī)，其特征為，它包括至少一個(gè)支承環(huán)(70)，每個(gè)座放在彈簧裝置(10)和致動(dòng)裝置(4)的各自部分上，并且每個(gè)界定各自的支承表面部分(40)。
9.如權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征為，一對(duì)凸出的表面部分(50)相對(duì)于彈簧裝置(10)的第一接觸部分和相對(duì)于一對(duì)支承表面部分(40)沿角度(φ)方向布置，該角度(φ)相對(duì)于上述接觸部分從彈簧裝置(10)的座放方向選取，并對(duì)應(yīng)于對(duì)抗彈簧裝置(10)壓力的集中反作用力的預(yù)定百分比，它大于作用在活塞(3)上的上述力的50％。
10.如權(quán)利要求9的壓縮機(jī)，其特征為，上述角度(φ)從彈簧裝置(10)的最后一圈的座放方向在90～180度之間確定。
11.如權(quán)利要求10的壓縮機(jī)，其特征為，上述角度(φ)最好在110度和120度之間。
12.如權(quán)利要求11的壓縮機(jī)，其特征為，上述角度(φ)最好在115度和118度之間。
13.如權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征為，凸出的表面部分(50)由圓柱形表面部分界定，其軸線與氣缸(2)的軸線正交。
14.如權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征為，凸出的表面部分(50)由球形表面部分界定。
15.如權(quán)利要求1的壓縮機(jī)，其特征為，支承表面部分(40)由下凹的表面界定。
16.如權(quán)利要求12的壓縮機(jī)，其特征為，彈簧裝置(10)包括一對(duì)螺旋彈簧，每個(gè)通過(guò)一對(duì)凸出的表面部分(50)和一對(duì)支承表面部分(40)安裝成靠在與致動(dòng)裝置(4)相鄰的表面上。
全文摘要
一帶直線電動(dòng)機(jī)的往復(fù)式壓縮機(jī)，它包括一殼體(1)和一電動(dòng)機(jī)－壓縮機(jī)組件，該組件包括一電動(dòng)機(jī)；一在氣缸(2)中往復(fù)的活塞(3)和一在操作上將活塞(3)結(jié)合至電動(dòng)機(jī)上的致動(dòng)裝置(4)；和一共振彈簧裝置(10)，它在恒定的壓力下通過(guò)一對(duì)支承表面部分(40)的互相座放而安裝在致動(dòng)裝置(4)上，至少一個(gè)支承表面部分在操作上與彈簧裝置(10)和致動(dòng)裝置(4)的一部分相聯(lián)系，靠在各自的一對(duì)凸出的表面部分(50)上，每個(gè)凸出的表面部分在操作上與上述彈簧裝置和致動(dòng)裝置的另一部分相聯(lián)系，凸出的表面部分(50)相對(duì)于氣缸(2)的軸線是對(duì)稱(chēng)的和相反的，支承表面部分(40)和凸出的表面部分(50)是相互座放的并且在操作上與彈簧裝置(10)和致動(dòng)裝置(4)的各自的部分相聯(lián)系，以便通過(guò)相互座放的表面部分傳遞作用在上述部分上的相反的軸向力，其劇烈程度足以使在活塞(3)上產(chǎn)生的力矩為最小。
文檔編號(hào)F04B35/04GK1533477SQ02805284
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月21日
發(fā)明者迪特馬爾·E·B·利列, 里納爾多·普夫, 多 普夫, 迪特馬爾 E B 利列 申請(qǐng)人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司