专利名称：用于线性压缩机的悬挂弹簧的制作方法
技术领域：
本发明涉及线性压缩机，尤其涉及适用于蒸气压缩致冷系统中的类型的线性压缩机。
背景技术：
用于蒸气压缩致冷系统中的类型的线性压缩机是现有技术中很多文献的主题。一篇这种文献是我们的待决PCT专利申请PCT/NZ2004/000108。该文献的说明书描述了关于压缩机的多种研发成果，其中许多成果尤其适用于线性压缩机。本发明涉及对比如在上述专利申请中描述的压缩机实施例的进一步改进，其中上述专利申请概述了一种本发明可以适用的示例压缩机。然而，本发明也可在本申请中公开的线性压缩机具体实施例的范围之外应用。本领域的技术人员将会意识到本文的思想通用于如在现有技术中见到的线性压缩机的其他实施例。
本发明涉及一种用于将压缩机组件悬挂在密封壳体内的的悬挂弹簧。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有尤其适用于线性压缩机的改进特征的悬挂弹簧和/或包括这种弹簧的致冷压缩机，或至少为本行业提供一种有用的选择。
在第一方面，本发明可以宽泛地认为是一种用于支撑密封壳体内的线性压缩机的悬挂弹簧，所述弹簧包括基本上平面式的本体，所述本体具有与压缩机连接的中心毂部分、和在所述中心毂部分的平面上从所述中心毂部分延伸的螺旋臂，所述螺旋臂绕所述中心毂部分沿第一方向弯曲，所述螺旋臂绕所述中心毂部分延伸超过一整圈、并终止于用于固定到所述压缩机壳体上的安装部分。
根据本发明的另一方面，所述臂是单个的，且是所述中心毂部分和所述安装部分之间唯一的连接。
根据本发明的另一方面，所述中心毂部分包括用于连接到所述压缩机组件的装置。所述部件可以是例如一个或多个孔，所述压缩机可以通过所述孔以螺栓或其他方式固定到所述中心毂部分上，或替代地可以是从构成所述悬挂弹簧的板材平面加压的夹子。
根据本发明的另一方面，所述臂沿基本上与所述中心毂部分的周边相切的方向离开所述中心毂部分，并沿逐渐展开的螺旋线路径到达所述安装部分。
根据本发明的另一方面，所述安装部分包括相对于所述螺旋线径向延伸的突出部。
根据本发明的另一方面，所述突出部包括用于安装到所述壳体上的装置。用于安装的所述装置可包括例如孔、缝或其他变形，以有助于通过例如铆钉、螺钉、粘结剂或焊缝固定到所述壳体上。
根据本发明的另一方面，所述弹簧由预硬化和回火的高碳钢薄平板切割而成。
根据本发明的另一方面，所述螺旋臂具有沿相对于所述螺旋线的径向方向测量的宽度，该宽度从所述臂离开所述中心毂部分的最小值增加到邻近所述安装部分的最大值。
根据本发明的另一方面，所述突出部包括横跨它的弯曲部，而使所述突出部远离所述弹簧的所述中心毂部分的部分大致位于与所述中心毂部分和所述弹簧螺旋臂的平面成一角度的平面上。
根据本发明的另一方面，所述弹簧臂包括沿所述臂在所述中心毂部分与所述安装部分之间中间位置的调谐质量。
根据本发明的另一方面，所述调谐质量包括比所述臂的邻近部分更宽的一短段的所述臂。
另一方面，本发明可以宽泛地认为是一种致冷系统压缩机，该压缩机包括密封壳体、位于所述密封壳体内的线性压缩机，所述压缩机包括至少两个相对往复运动的部件，通常一个部件比另一个部件质量更大，每个部件的质心沿往复运动轴线相对往复运动；和在上文中一个或多个段落中公开的至少一对悬挂弹簧，每个所述悬挂弹簧的所述中心毂部分与所述更大质量的压缩机部件相连，而使所述螺旋线的中心与所述往复运动的轴线基本重合，且每一所述弹簧的安装部分固定在所述密封壳体的一部分上。
对于本发明涉及领域的技术人员来说，可以给他们许多结构上的变化以及区别很大的本发明实施例和应用的提示，而不脱离如所附权利要求中限定的本发明范围。本文的公开和描述仅是说明性的，而决不是限制。
图1是一种致冷压缩机的剖面侧视图，该压缩机包括悬挂在壳体内的线性压缩机。该压缩机通过根据本发明优选实施例的悬挂弹簧在每一端悬挂在壳体内。
图2是根据本发明第一实施例的悬挂弹簧的透视图。
图3是用于形成图2的弹簧的坯件的平面图。
图4是图3坯件的侧视图。
图5是包括沿弹簧臂在中间位置的调谐质量的悬挂弹簧的正视图。
具体实施例方式
参照图1，用于蒸气压缩致冷系统的压缩机包括支撑在壳体2内的线性压缩机1。通常，壳体2是密封的，且包括气体入口3和压缩气体出口4。未经压缩的气体在围绕压缩机1的壳体内流动。这些未经压缩的气体在吸气冲程中被吸入到压缩机中，在压缩冲程时在活塞顶14与阀板5之间被压缩，然后经由排气阀6排出到压缩气体集管7中。压缩气体经由软管8从集管7排出到壳体的出口4。为了降低排气管8的刚度效应，该管优选布置为与所述压缩机往复轴线横切的圈型或螺旋型。到压缩空间的进气可以通过所述活塞(在顶部有孔和阀)或通过所述缸盖，分成包括吸气和排气集管和阀。
宽泛地说，所示线性压缩机1具有通过主弹簧连接的汽缸部件和活塞部件。所述汽缸部件包括汽缸壳架(cylinder chassis)10、汽缸盖11、阀板5和汽缸套12。它还包括用于线性电动机的定子部件15。汽缸部件远离汽缸盖11的端部18将主弹簧相对于汽缸部件安装。在所示实施例中，主弹簧是盘簧19和板簧20的组合。
活塞部件包括具有侧壁24和顶部14的中空活塞22。杆26连接在顶部14与用于线性电动机电枢17的支撑本体30之间。杆26具有大约在中空活塞22中心处的柔性部分28。线性电动机电枢17包括永磁材料(如铁氧体或钕)本体，永磁材料本体已被磁化以提供一个或多个与活塞在汽缸套内往复运动轴线横切的磁极。远离活塞22的电枢支撑本体30的端部32与主弹簧19，20连接。
前面简要描述了本发明的悬挂弹簧适用类型的线性压缩机。然而，应当理解，本发明的悬挂弹簧的用途并不仅限于所示类型和结构的线性压缩机。在线性压缩机的运转导致活塞承载部件的质心和汽缸部件的质心沿所述线性轴线相对往复运动的情况下，本发明通常都可以应用。
本发明的悬挂弹簧最适用于支撑相对运动组件的较重部分，通常是汽缸部件组件。在优选方式中，如图1所示，悬挂弹簧设在压缩机的每一末端。这样使悬挂弹簧的中心可以与所述两个主要组件的质心的相对往复运动轴线对准。
参照图2和图4，本发明优选实施例的悬挂弹簧具有中心毂部分36和从中心毂部分36延伸出的弹簧臂38。弹簧臂38终止于安装部分40。优选的是，中心毂部分36、弹簧臂38和安装部分40整体地制成。整个部件可以是例如由适当弹性的片材制成。一种适当材料的示例是0.8mm的T302弹簧钢片。
中心毂部分36的精确形状并不严格，尽管通常圆形或涡旋形状是优选的，这样可以提供适当大的平面面积以将中心毂部分36夹紧到压缩机端部。
弹簧臂38绕中心毂部分36盘旋，优选的是超过一整圈，并与中心毂部分36保持在同一平面上。从图3和5中可以更好地看出，优选的是弹簧臂38从邻近安装部分40的一端向邻近中心毂部分36的另一端逐渐变细。在端部42处，弹簧臂38沿切向并入中心毂部分36中。
中心毂部分36用于安装到压缩机的一端。中心毂部分36可以包括利于连接的适当特征。在所示实施例中，中心毂部分36包括一个或多个孔45，所述孔可用于将弹簧用螺钉固定到压缩机上。为了避免压缩机绕其轴线逐渐转动，可以在一端(图1的端部50)使用两个外孔，且在另一端(图1的端部52)使用中心孔。可以视需要使用柔性的垫圈，例如橡胶的。其他形式的连接例如夹紧或粘接固定也是可行的。
安装部分40用于将弹簧安装到壳体上。通常弹簧安装于壳体的下部内表面。在这种场合下，安装部分40如图所示可包括弯曲到适当角度的延伸突出部，从而在所述弯曲突出部紧靠壳体平齐时，所述悬挂弹簧的主平面部分以与所述压缩机的往复运动轴线垂直的角度远离所述壳体延伸。因此，例如，突出部46在弯曲部44弯曲的角度将取决于突出部44将要固定到其上的壳体表面部分的斜度。安装部分40(或突出部44)可以任何方便的方式安装到壳体上，从而使支撑弹簧的平面部分以悬臂方式从壳体伸出。为此，突出部44可包括利于安装的适当特征。例如，为了通过紧固件安装到壳体上、或通过粘结剂形成用于安装的键连接，突出部44可以包括孔46。或者，所述突出部可以包括一个或多个利于点焊或凸焊到壳体上的突起或下凹。
当压缩机在壳体内使用传统的盘簧悬挂时，存在的缺点是，当盘簧做得较软以使沿压缩机轴线的振动最小时，会容许在该轴线的正交方向上出现过大的运动。这可能损害压缩机或装有它们的设备在运输和搬运过程中的稳固性。传统的盘簧也可能产生噪音，因为在使用过程中它们易于在将其固定于端部的缓冲器上滑动。
本发明的螺旋板簧在仔细设计后，在往复运动轴线上非常软，而在垂直于该轴线的方向上是刚性的。因此，它不会在隔离性和稳固性之间折中。
一种可能的缺点是，这种类型的弹簧有多种共振方式。当设计为在轴向运动方向上非常软时，这种弹簧将具有较低的基频(例如，对于所有六种刚体模式来说低于50hz的频率)，且当弹簧自身振动时，也会有大量的更高模式共振频率。我们的线性压缩机也位于共振弹簧系统周围。在我们使用的优选实施例中，由于与流体流动条件相应的压缩气体的可变刚性，压缩机以变化的自然频率运行。所述压缩机共振系统使压缩机几乎正弦地运动，但是由于压缩气体刚性的非线性，还存在高阶谐振。这些高阶谐振可以在悬挂弹簧中激发共振。因此，重要的是，弹簧的设计使所述悬挂弹簧的内部共振与运行频率或压缩机的低阶谐振不重合。
如果这种干涉不能避免，那么可以在弹簧的适当部位增加质量，从而减小一种内部共振模式(否则该模式将被压缩机的运转激发)的共振频率。所述质量可以是弹簧材料的增加量、或外加的质量，如一块致密且具有高内阻尼的聚合物。增加的弹簧材料可以例如通过沿螺螺旋臂38在位于连接到中心毂部分36的端部与连接到安装部分40的端部之间的某一位置设置短宽部分58而包括进来。所述质量位于预计有问题的共振模式中出现最大振幅的位置上。
权利要求
1.一种用于支撑密封壳体内的线性压缩机的悬挂弹簧，所述弹簧包括基本上平面式的本体，所述本体具有与压缩机连接的中心毂部分、和在所述中心毂部分的平面上从所述中心毂部分延伸的螺旋臂，所述螺旋臂绕所述中心毂部分沿第一方向弯曲，所述螺旋臂绕所述中心毂部分延伸超过一整圈、并终止于用于固定到所述压缩机壳体上的安装部分。
2.如权利要求1所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述臂是单个的，且是所述中心毂部分与所述安装部分之间唯一的连接。
3.如权利要求1或2之一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述中心毂部分包括用于连接到所述压缩机组件的装置。
4.如权利要求3所述的悬挂弹簧，其特征在于，用于连接的所述装置包括一个或多个孔，所述压缩机可以通过所述孔以螺栓或其他方式固定到所述中心毂部分上。
5.如权利要求3或4之一所述的悬挂弹簧，其特征在于，用于连接的所述装置包括从构成所述悬挂弹簧的板材的平面加压的夹子。
6.如权利要求1至5任一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述臂沿基本上与所述中心毂部分的周边相切的方向离开所述中心毂部分，并沿逐渐展开的螺旋线路径到达所述安装部分。
7.如权利要求1至6任一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述安装部分包括相对于所述螺旋线大体径向延伸的突出部。
8.如权利要求7所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述突出部包括用于安装到所述壳体上的装置。
9.如权利要求7或8之一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述突出部包括横跨它的弯曲部，使地所述突出部远离所述弹簧的所述中心毂部分的部分大致位于与所述中心毂部分和所述弹簧螺旋臂的平面成一角度的平面上。
10.如权利要求1至9任一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述弹簧由预硬化和回火的高碳钢薄平板切割而成。
11.如权利要求1至10任一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述螺旋臂具有沿相对于所述螺旋线的大体径向方向测量的宽度，该宽度从所述臂离开所述中心毂部分的最小值增加到邻近所述安装部分的最大值。
12.如权利要求1至11任一所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述弹簧臂包括沿所述臂在所述中心毂部分与所述安装部分之间的中间位置的调谐质量。
13.如权利要求12所述的悬挂弹簧，其特征在于，所述调谐质量包括比所述臂的邻近部分更宽的一短段的所述臂。
14.一种致冷系统压缩机，包括密封壳体、位于所述密封壳体内的线性压缩机，所述压缩机包括至少两个相对往复运动部件，通常一个部件比另一个部件质量更大，每个部件的质心沿往复运动轴线相对往复运动；以及如权利要求1至13任一所述的至少一对悬挂弹簧，每个所述悬挂弹簧的所述中心毂部分与所述更大质量的压缩机部件连接，使得所述螺旋线的中心与所述往复运动的轴线大体重合，且每个所述弹簧的安装部分被固定到所述密封壳体的一部分上。
15.如权利要求14所述的致冷系统压缩机，其特征在于，在下部壳架的部件与所述壳体之间的所有连接通过所述更大质量部件。
16.一种基本上参照附图2至4或5描述并示出的悬挂弹簧。
全文摘要
一种用于支撑装设在密封壳体内的线性压缩机的悬挂弹簧。中心毂部分(36)连接于压缩机组件的本体，而螺旋臂部分(38)在安装到压缩机壳体壁之前绕所述中心毂部分(36)弯曲至少一整圈。本发明的悬挂弹簧在保持轴向柔性的同时为往复式压缩机组件提供了侧向稳定性。
文档编号F16F1/10GK101052805SQ200580037340
公开日2007年10月10日 申请日期2005年11月1日 优先权日2004年11月2日
发明者约翰·朱利安·奥布里·威廉姆斯, 戈登·卡梅伦·奥特, 伊恩·坎贝尔·梅吉尔 申请人:菲舍尔和佩克尔应用有限公司