线性压缩机的制作方法

文档序号:5455411阅读:130来源:国知局
专利名称:线性压缩机的制作方法
技术领域
本发明涉及线性压缩机,其带有在缸体内往复运动的活塞,线性马达作用在活塞上,并且共振弹簧装置连接活塞。
背景技术
所述线性压缩机的线性马达带有定子和相对于定子移动的且连接在活塞上的转子。当转子往复移动时,活塞也相应地往复移动,这样就增大和减小了气缸压缩室的容积。共振弹簧装置连接活塞或者转子,所述装置与线性马达的操作频率相适应。因此线性马达在弹簧的共振频率下运行。
利用旋转马达通过机轴操作活塞,活塞在上部死点的位置可以准确地确定。但是利用线性马达这就不能实现。根据线性马达的设计,它可以确定每个运行区域,当活塞基本位于上部死点时,也就是,在缸体中位于死点的压缩室的具有最小的伸出量。当运行条件一改变,例如由线性压缩机提供的制冷系统中的压力,那活塞就有撞击缸体前端的危险。通常进出口阀设置在这里,那样的撞击就可能会造成实质的破坏。如果设置一个安全的间隔,那么在缸体中多余的死区空间太大了,这样会导致效率的降低。
在前述中提及的线性压缩机已经在US 6783335 B2中公开。共振弹簧设置在转子背向活塞的表面一侧。防撞装置连接在共振弹簧上,所述装置带有弹性元件和阻尼元件。活塞的过渡运动会导致共振弹簧的中间部分撞击阻尼元件,这样的冲击进一步被弹性元件削弱,弹性元件通过弹性变形来形成阻尼。然而,这样的方法不能最终设置出活塞确定的死点位置。
US 6056519描述了共振弹簧装置的可行的实施例。所述共振弹簧包括一堆堆砌的板簧板,每个板簧板带有几个相互锁定的形成在板的沟槽中的弹簧臂。
US 6755627 B2进一步描述了带有防撞装置的线性压缩机,防撞装置设置在活塞一侧的转子末端,位于定子和转子之间。在到达活塞上部死点位置之前,转子撞击弹簧臂并且推动弹簧臂直到它撞击弹性阻尼元件。随着阻力的增加,所述弹性阻尼元件也可以在一定的程度产生变形。这样也不能最终设置出活塞确定的死点位置。
US 6779984 B2描述了一种不同的方法。其使用传感器显示活塞上部死点到达的位置。传感器控制输入到线性马达的电流这样阻止了活塞撞击到缸体的前端。但是这样的控制装置成本太高。

发明内容
本发明是基于这样的目的,即提供一种在操作过程中可靠地防止损伤的压缩机。
如本发明开始段落所述的线性压缩机,此目的是这样实现的,在共振弹簧装置上设置固定的挡块以确定活塞的上部死点位置。
所述挡块因此提供给活塞的上部死点以确定的和固定的停止位置。当活塞位于上部死点时,共振弹簧装置挤压挡块并且阻止活塞进一步运动。因此也就没有设置也不再需要在接触挡块后可变形的阻尼元件。当弹簧挤压挡块时会产生变形。变形量越大,变形产生的反弹力越大。因此共振弹簧装置对于挡块的冲击是在低速的区域中发生的,实际上,此时的冲击已经削弱了。
优选的是,在线性压缩机的安装过程中缸体和挡块相应地设置在活塞的移动方向上。这就提供了一种简单的在缸体内设置终止区域的模式。外力使活塞运动,从而使得共振弹簧装置挤压在挡块上。此时活塞就位于其“上部死点”,也就是,在这个位置,位于缸体内的压缩室具有其最小的延伸部分。在这个位置,缸体由此相对于活塞设置以致于其终止区域具有所期望的最小容积。在这个位置缸体是固定的,例如连接到固定装置上,而固定装置又连接到线性马达的定子上。
优选的是,共振弹簧装置具有至少一个板簧,当活塞移动朝着其上部死点方向移动时,所述板簧逐步地接近并挤压在挡块上。因此,这就避免了共振弹簧装置对于挡块产生的突然冲击。相反地,随着活塞朝向其上部死点移动时自由弹簧的自由长度逐渐地减小,这就使得共振弹簧装置的刚性相应地增大。当板簧完全挤压在挡块上时,活塞就到达了其上部死点。在压缩机的压力冲击下,板簧持续地挤压在挡块上,活塞停止所产生的噪音减小并且板簧的使用寿命增加了。此外,挡块的形状,特别的是具有倾斜的形状,具有允许共振弹簧系统进行的非常精确的装配的特性。同样的板簧也可用于其他类型的压缩机。其弹力特性可以通过挡块改变。
优选的是,挡块设置在挡块架中,其延伸部分与线性马达的横截面相适合。换句话说,挡块架具有和线性马达相同的外部直径,只要挡块架不与同马达相配的外壳相冲突,其在两端方向上的偏差可以限制在一定的范围之内。因此,由外壳所提供的空间可能最大限定的被利用,如此以致于共振弹簧装置可以相对地更大些。
优选的是,板簧在其没有伸缩的状态下与挡块架之间具有确定的距离。因此,板簧从开始阶段到在挤压到挡块上之前可以移动一定的距离。
优选的是,挡块具有弯曲的接触表面。因此,板簧的弹簧臂的整个宽度不会完全挤压在挡块的表面的仅仅一部分区域,因为挡块是拱形的。这样可以防止板簧可能的粘结,例如,其有可能是由于润滑油膜所导致的粘结。此外,如果位于挡块架上的板簧的冲击不是发生在正好平行于挡块的表面而是边缘时也防止了板簧材料的过渡拉伸。这样也可以用来保持小的使噪音。
优选的是,板簧具有至少一个拱形侧臂,这样,可以得到相对长的侧臂,也就是,侧臂的长度不受挡块架的半径的限制。
优选的是,板簧具有多个拱形侧臂,它们以多个螺旋线的形式构成并且互锁。这样就提供了一种简单的方式来防止在活塞或者在转子上产生倾斜力矩。弹簧的刚性也增加了。所有的侧臂都可以具有足够的长度。
优选的是,板簧具有环状的外侧部分,侧臂在其中径向的向内延伸。外侧部分可以用来固定位于挡块架上的板簧。例如挡块架可以带有突出的支撑表面,在支撑表面上板簧挤压挡块架。
其优点还在于,当外侧部分具有固定的开口,沟槽隔离开邻近的侧臂,侧臂相互延伸进入固定开口之间的区域。因此,外侧部分的另一共享部分也可以用于弹簧臂的长度。同时,螺栓也可以通过固定的开口引入,它可以将弹簧相对于挡块架保持在正确的位置上。也由此避免了板簧相对于挡块架的弯折。
优选的是板簧和挡块架具有辅助的定位装置,其确保板簧和挡块架之间相互保持确定的角度。当板簧上设置有多个螺旋状的侧臂时,最好是确保在挡块架中每个侧臂朝向相对应的螺旋状的挡块。在挡块和侧臂之间的准确的定位保障越多,越能对线性马达的工作特征进行准确的控制。
优选的是,板簧的中间区域具有开口,通过此开口引导元件和活塞连接,因此,侧臂通过中间区域在中部相互连接。所述开口使得板簧连接活塞或者各自通过转子连接活塞变得很简单。
优选的是,挡块设置在线性马达背向气缸的一侧。在此,可以有足够的空间。因此,挡块既不会阻挡缸体中活塞的运动,还可以设计出测量所需要的空间用于将挡块设置在线性马达相对缸体的一端。
接下来,将结合附图并根据一个优选实施例的介绍来本发明。如下所示


图1是线性压缩机示意性的纵向的视图;图2是平板弹簧的顶视图;图3是挡块的顶视图;图4是图3中所示的IV-IV截面图;图5是共振弹簧的弹力特性示意图。
图6是共振弹簧装置的透视图;图7是图6中的共振弹簧的部分截面图;具体实施方式
图1显示的是线性压缩机1,其位于密封封闭的壳体2中。
所述线性压缩机1具有压缩部分3,驱动部分4,和共振弹簧装置5。由压缩部分3,驱动部分4和共振弹簧装置5形成的压缩机单元通过两个平的环状弹簧6、7悬挂在壳体2中,每个弹簧都形成一个螺旋型的绕组的形状。环状弹簧6、7固定在驱动部分4上。
压缩部分3包括缸体8,缸体前端覆盖有缸盖9。缸体8和缸盖9通过圆筒形形状的壳体10相连接。吸入消音器11和压力消音器12固定在缸盖9上。在缸盖中,吸入消音器11连接吸入开口13,压力消音器12连接压力开口14。
壳体10插入到连接在驱动部分4的中间环15中。在装配过程中,壳体10和缸体8相对于在缸体的轴线方向上受到一定限制的中间环15是可以置换的。如下面将要解释的,当缸体驱动部件4达到预定的位置时,例如通过焊接、钎焊、胶合等方式,壳体10就固定在中间环15中。
缸体8中设置有活塞16,其通过缸体8和缸盖9界定了压缩室17。
驱动部分4具有线性马达,所述线性马达的外部定子18带有用于焊接的凹口19,未详细示出,其还设有内部定子20。在外部定子18和内部定子20之间设置有环状间隙21,其中带有可以移动的转子22。所述转子带有永久磁铁23,它们通过两个环24,25相互连接。环24、25可以通过如塑料等材料构成。环24、25通过没有详细显示的侧臂连接内部环26、27,侧臂由位于内部定子20的狭槽所引导。
内部环26、27连接活塞杆28,活塞杆又与活塞16连接。
外部定子18和内部定子20通过马达盖29、30相互连接,并通过螺栓31相互锁定。设置的螺栓平行于活塞杆28的移动方向。
中间环15通过例如焊接、钎焊、胶合等方式连接缸体一侧的马达盖30。马达盖30,中间环15,壳体10和缸体8的同心设计使得活塞杆28和缸体8的纵向轴线一致。这样就减小了活塞和缸体之间的摩擦。一些小的偏差误差通过位于活塞杆和活塞之间的球铰接补偿。
共振弹簧装置5设置在驱动部分4相对于压缩部分3的末端,并具有由多个板簧33形成的板簧夹32。在中心区域34,板簧夹32连接活塞杆28。板簧夹32的外侧部分35通过螺栓36连接挡块架37,其构成了板簧夹32的挡块。
在从板簧夹32伸出的末端突出部分,活塞杆28连接到浸入在油箱中的油泵装置38,没有详细的显示,这一部分形成于壳体2的较低部分。
当给位于凹口19中的绕组通电后,转子22在一个方向上带着活塞杆28向这个方向移动。在当前的方向反向时,带有活塞杆28的转子22向着相反的方向移动,因此也带动活塞16朝着相反的方向移动。这样就会周期性地增大和缩小压缩室17的体积。共振弹簧装置5与电流的频率相适应,如此以致于线性压缩机1的由转子22、活塞杆28,活塞16,油泵装置38和共振弹簧装置5的移动部分构成的可动部分产生振荡共振。
如图2所示的板簧33的顶视图,其带有外侧部分35和中间部分34。中间部分34带有引导活塞杆28通过的开口39。在外侧部分设置有一些固定的开口40,螺栓36通过固定开口40的引导将板簧夹32和挡块架37连接在一起。
中间部分34通过多个侧臂41连接外侧部分35,在这个实施例中带有三个侧臂41。这些侧臂设置成螺旋的形状,每个螺旋差不多旋转360度角。
沟槽42围绕着侧臂41,沟槽42延伸到外侧部分35中,也就是,位于固定开口40的区域之间。
现在,当力作用在中间部分34上时,它就转移到了外侧部分35,也就是说,相对于图2所示的位置垂直于纸面。这样也表明了此时有一些板簧设置于板簧夹32。图6示出了板簧夹32偏转的状态。
如图3所示的顶视图和图4所示的截面图,挡块架37首先带有螺纹孔43,其用于配合螺栓36将板簧夹32固定于挡块架37。板簧夹32与挡块架37之间的连接当然也能利用其他适合的方式,例如铆钉连接。围绕螺纹孔43周围设置有突出部分44,它可以确保不处在偏转状态下的板簧夹32与挡块架37之间具有预定的距离。
此外,挡块架带有中间开口45,活塞杆28在其中穿过。挡块架37还带有两个定位孔46,利用它们可以用销钉对其进行定位,此处没有详细示出,这就与板簧33上的相对应的定位孔47一起确保了板簧夹32与挡块架37之间带有预定的角度。
对于每个侧臂41,挡块架37带有伸出的挡块48,其以等螺旋形状的方式从径向外侧朝向径向内侧,形成以连续凸起的形式从挡块架37在板簧夹的方向突出。从图4中可以看得很清楚,挡块48具有曲线圆弧表面,其上的侧臂41依次设置。因此,这就避免了设置在挡块48上的侧臂41因为油膜或者因为设置在挡块的边缘部分而被粘住。相反地,每个侧臂41将会一直仅仅挤压在拱形挡块48的表面部分上。
挡块48与侧臂41相配合,或者进一步的与侧臂41的变形性能相配合,以这样的方式,当把中间部分34移动到挡块架37的方向上时,侧臂41将最终挤压在挡块48上。这样,位于挡块48上的侧臂41的终止面通过中间部分34增大了的冲程而增大。挡块48的准确的状态可以很容易地通过计算或试验确定。例如,可以改变挡块48从外侧到内侧的倾度。
位于挡块48上的侧臂41的增大的支撑减小了侧臂41的自由部分,这个部分是用来获得弹力特性的。因此,随着板簧夹32变得越来越坚硬,板簧夹32与挡块架37也会靠得越紧。这个过程如图5所示,在此用来产生变形的力F对应于中间部分34相对于外侧部分35的位移量X来显示。可以看到在接触点P即使力再增加,对于中间部分34的位移也不会再产生影响。在这种情况下,板簧夹32的中间部分34也就会完全挤压在挡块48上。
可以看出活塞的动作不会突然停止,但是在持续增加的制动力作用下活塞16将停止运动。这就使操作过程变得安静并且几乎没有磨损。
在装配中,已经通过活塞杆28连接到活塞16的板簧夹32可以设置成挤压在挡块架37上。这个位置对应于活塞16的上部死点。缸体8及其壳体10再设置在中间环15最大的深度之中如此以致于压缩室的容积最小。因此,活塞16和缸盖9之间存在有最小的距离。在这个位置,壳体10再连接到中间环15中。
通过本实施例可以设想多种其他的设置。不用共振弹簧装置5,其仅仅利用多个板簧33,而是可以设置到挡块架37上的至少一个板簧33组合,或者利用螺旋状或螺旋形的弹簧。在任意的情况下,都必须确定,无论如何,共振弹簧装置5完全限制活塞16的移动。
权利要求
1.一种线性压缩机,其带有在缸体内往复运动的活塞,线性马达作用在活塞上,并且共振弹簧装置与活塞连接,其特征在于所述共振弹簧装置(5)利用固定挡块(48)来确定活塞(16)的上部死点。
2.如权利要求1所述的线性压缩机,其特征在于在线性压缩机(1)的安装过程中所述缸体(8)和挡块(48)相应地设置在活塞(16)的移动方向上。
3.如权利要求1或2所述的线性压缩机,其特征在于共振弹簧装置(5)具有至少一个板簧(33),当活塞(16)移动朝着其上部死点方向移动时,所述板簧逐步地接近并挤压在挡块(48)上。
4.如权利要求1至3之一所述的线性压缩机,其特征在于挡块设置在挡块架中,其延伸部分与线性马达的横截面相适合。
5.如权利要求4所述的线性压缩机,其特征在于板簧(33)在其没有伸缩的状态下与挡块架(37)之间具有确定的距离。
6.如权利要求1至5之一所述的线性压缩机,其特征在于挡块(48)具有弯曲的接触表面。
7.如权利要求3至6之一所述的线性压缩机,其特征在于板簧(33)具有至少一个拱形侧臂(41)。
8.如权利要求7所述的线性压缩机,其特征在于板簧(33)具有多个拱形侧臂(41),它们以多个螺旋线的形式构成并且互锁。
9.如权利要求7或8所述的线性压缩机,其特征在于板簧(33)具有环状的外侧部分(35),所述侧臂(41)在其中径向的向内延伸。
10.如权利要求9所述的线性压缩机,其特征在于外侧部分(35)具有固定的开口(40),沟槽(42)隔离开邻近的侧臂(41),侧臂相互延伸进入固定开口(40)之间的区域。
11.如权利要求3至10之一所述的线性压缩机,其特征在于板簧(33)和挡块架(37)具有辅助的定位装置(46、47),其确保板簧(33)和挡块架(37)之间相互保持确定的角度。
12.如权利要求3至11之一所述的线性压缩机,其特征在于板簧(33)的中间区域(34)具有开口(39),通过此开口引导元件(28)和活塞(16)连接。
13.如权利要求1至12之一所述的线性压缩机,其特征在于挡块(48)设置在线性马达背向气缸(8)的一侧。
全文摘要
本发明涉及一种线性压缩机(1),其带有在缸体(8)内往复运动的活塞(16),线性马达作用在活塞(16)上,并且共振弹簧装置(5)与活塞(16)连接。本发明旨在可靠地避免在压缩机运作过程中造成的损伤。基于此目的,共振弹簧装置(5)利用固定挡块(48)来确定活塞(16)的上部死点。
文档编号F04B35/04GK1952392SQ200610149539
公开日2007年4月25日 申请日期2006年8月16日 优先权日2005年8月17日
发明者P·E·汉森, K·赖因万德, K·伦茨, J·汤姆森, P·比耶勒, F·H·伊韦尔森, M·诺门森 申请人:丹福斯压缩器有限公司
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