一种校正线性振荡压缩机自由活塞偏移的装置的制作方法

本专利涉及线性振荡压缩机调节技术。具体是指一种自动校正线性振荡压缩机自由活塞偏移的装置。

背景技术：
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线性振荡压缩机采用直线感应电机驱动，具有效率高、结构紧凑、体积小的特点。活塞不存在径向力或径向力非常小，极大地减少了活塞的摩擦功耗和磨损，可以通过非接触的气体间隙进行动态密封，压缩机运行寿命长，可靠性高。活塞轴向行程可以自由控制，给压缩机的变容量调节提供了更大的自由度，在变工况下效率比传统的屈杆式压缩机高。

但是自由活塞带来的一个负面影响是振荡平衡位置会在压缩机运行过程中发生偏移，这会导致活塞在未达到预定冲程时发生撞缸现象，严重影响了整个压缩机系统的高效运行。所以必须采取相应的校正措施以保证压缩机系统的正常、高效运行。

传统解决活塞偏移的方法是通过电控设备给电机加一直流电压分量，但是会使电机软铁上的磁通负载增大，导致更大的铜损，同时增加了电控设备的复杂度，尤其在空间应用上难以满足轻量化的迫切需求。

技术实现要素：
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本专利的目的是提供一种具有内部气孔和流道的活塞-气缸新式结构，解决传统的电控方法对线性压缩机偏移现象的调节会额外增加整个制冷机系统的结构复杂度的问题。

本专利一种校正线性振荡压缩机自由活塞偏移的装置，包括直线电机1、自由活塞2、气缸3和机械连接杆4；自由活塞2和气缸3均为轴对称圆柱体结构，并分别与直线电机1之间通过机械连接杆4刚性连接，

所述自由活塞2外表面依次沿径向加工相同孔径和相同深度的第一活塞孔2-1、第二活塞孔2-2和第三活塞孔2-3，并通过活塞流道2-4相互连通；活塞流道2-4打孔起始位置在自由活塞2左端面上，加工至第三活塞孔2-3底部为止，确保三个活塞孔是相互连通的，最终用密封栓将活塞流道2-4在端面上的加工孔封掉；自由活塞2中的活塞流道内径全部相同，取值范围在0.05mm～0.5mm之间；自由活塞2中的活塞孔孔径全部相同，取值范围在0.05mm～1mm之间；第一活塞孔2-1与第二活塞孔2-2的孔中心间距以及第二活塞孔2-2与第三活塞孔2-3的孔中心间距均为自由活塞2的设计最大冲程S；

所述气缸3为轴对称圆柱体结构，内表面依次沿径向加工相同孔径和相同深度的第一气孔3-1、第二气孔3-2、第三气孔3-3和第四气孔3-4，第一气孔3-1和第二气孔3-2通过第一气缸流道3-5连通，第三气孔3-3和第四气孔3-4通过第二气缸流道3-6连通；第一气缸流道3-5打孔起始位置在气缸3左端面上，加工至第二气孔3-2底部为止，确保第一气孔3-1和第二气孔3-2是相互连通的；第二气缸流道3-6打孔起始位置在气缸3右端面上，加工至第三气孔3-3底部为止，确保第三气孔3-3和第四气孔3-4是相互连通的，最终用密封栓将第一气缸流道3-5和第二气缸流道3-6在气缸3端面上的加工孔封掉；气缸3结构中的气缸流道内径全部相同，取值范围在0.05mm～0.5mm之间；气缸3结构中的气孔孔径全部相同，取值范围在0.05mm～1mm之间；第二气孔3-2与第三气孔3-3的孔中心间距为自由活塞2的设计最大冲程S；气缸3内部被自由活塞2分为背压腔3-7和压缩腔3-8，第一气孔3-1开孔位置在背压腔3-7 中，第四气孔3-4开孔位置在压缩腔3-8中，两个气孔位置设计确保自由活塞2在设计最大冲程S范围内运动时始终不会堵住两个气孔，压缩腔3-8通过双向进气孔3-9与外部连通。

本专利一种校正线性振荡压缩机自由活塞偏移的装置的校正方法，具体方法如下：当压缩腔3-8与背压腔3-7之间压力差在正常值时，自由活塞2在设计最大冲程S范围内往复运动时，所有活塞孔和气孔均处于错开位置，压缩腔3-7与背压腔3-8不导通，压缩机处于正常工作状态下；

当压缩腔3-8与背压腔3-7之间压力差高于正常值时，自由活塞2逐渐向背压腔3-7偏移，当达到设计最大冲程S时，第二活塞孔2-2与第二气孔3-2相对，同时第三活塞孔2-3与第三气孔3-3相对，此时活塞流道2-4、第一气缸流道3-5和第二气缸流道3-6实现连通，工质气体从压缩腔3-8通过连通流道进入背压腔3-7，使压力差逐渐恢复到正常值；

当压缩腔3-8与背压腔3-7之间压力差低于正常值时，自由活塞2逐渐向压缩腔3-8偏移，当达到设计最大冲程S时，第一活塞孔2-1与第二气孔3-2相对，同时第二活塞孔2-2与第三气孔3-3相对，此时活塞流道2-4、第一气缸流道3-5和第二气缸流道3-6实现连通，工质气体从背压腔3-7通过连通流道进入压缩腔3-8，使压力差逐渐恢复到正常值。

附图说明：

图1为压缩机自由活塞处于平衡位置处时的轴向剖面结构示意图。

图2为压缩机自由活塞朝压缩腔方向偏移量为最大冲程S时的轴向剖面结构示意图。

图3为压缩机自由活塞朝背压腔方向偏移量为最大冲程S时的轴向剖面结构示意图。

图4为压缩机自由活塞的径向剖面结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例进一步描述本专利。

如图1所示，本专利一种校正线性振荡压缩机自由活塞偏移的装置，包括直线电机1、自由活塞2、气缸3和机械连接杆4；自由活塞2和气缸3均为轴对称圆柱体结构，并分别与直线电机1之间通过机械连接杆4刚性连接。

其中自由活塞2外表面依次沿径向加工相同孔径和相同深度的第一活塞孔2-1、第二活塞孔2-2和第三活塞孔2-3，并通过活塞流道2-4相互连通；活塞流道2-4打孔起始位置在自由活塞2左端面上，加工至第三活塞孔2-3底部为止，确保三个活塞孔是相互连通的，最终用密封栓将活塞流道2-4在端面上的加工孔封掉；自由活塞2中的活塞流道内径全部相同，大小为0.2mm；自由活塞2中的活塞孔孔径全部相同，大小为0.1mm；第一活塞孔2-1与第二活塞孔2-2的孔中心间距以及第二活塞孔2-2与第三活塞孔2-3的孔中心间距均为自由活塞2的设计最大冲程S，本实施案例中S＝12mm；

气缸3为轴对称圆柱体结构，内表面依次沿径向加工相同孔径和相同深度的第一气孔3-1、第二气孔3-2、第三气孔3-3和第四气孔3-4，第一气孔3-1和第二气孔3-2通过第一气缸流道3-5连通，第三气孔3-3和第四气孔3-4通过第二气缸流道3-6连通；第一气缸流道3-5打孔起始位置在气缸3左端面上，加工至第二气孔3-2底部为止，确保第一气孔3-1和第二气孔3-2是相互连通的；第二气缸流道3-6打孔起始位置在气缸3右端面上，加工至第三气孔3-3底部为止，确保第三气孔3-3和第四气孔3-4是相互连通的，最终用密封栓将第一气缸流道3-5和第二气缸流道3-6在气缸3端面上的加工孔封掉；气缸3结构中的气缸流道内径全部相同，大小为0.2mm；气缸3结构中的气孔孔径全部相同，大小为0.1mm；第二气孔3-2与第三气孔3-3的孔中心间距为自由活塞2的设计最大冲程S，本实施案例中S＝12mm；第二气孔3-2与第三气孔3-3的孔中心间距为自由活塞2的设计最大冲程S；气缸3内部被自由活塞2分为背压腔3-7和压缩腔3-8，第一气孔3-1开孔位置在背压腔3-7中，第四气孔3-4开孔位置在压缩腔3-8中，两个气孔位置设计确保自由活塞2在设计最大冲程S范围内运动时始终不会堵住两个气孔，压缩腔3-8通过双向进气孔3-9与外部连通。

本专利的自由活塞偏移校正方法具体如下：当压缩腔3-8与背压腔3-7之间压力差在正常值时，自由活塞2在设计最大冲程S范围内往复运动时，所有活塞孔和气孔均处于错开位置，压缩腔3-7与背压腔3-8不导通，压缩机处于正常工作状态下；

当压缩腔3-8与背压腔3-7之间压力差高于正常值时，自由活塞2逐渐向背压腔3-7偏移，如图2所示，当达到设计最大冲程S时，第二活塞孔2-2与第二气孔3-2相对，同时第三活塞孔2-3与第三气孔3-3相对，此时活塞流道2-4、第一气缸流道3-5和第二气缸流道3-6实现连通，工质气体从压缩腔3-8通过连通流道进入背压腔3-7，使压力差逐渐恢复到正常值；

当压缩腔3-8与背压腔3-7之间压力差低于正常值时，自由活塞2逐渐向压缩腔3-8偏移，如图3所示，当达到设计最大冲程S时，第一活塞孔2-1与第二气孔3-2相对，同时第二活塞孔2-2与第三气孔3-3相对，此时活塞流道2-4、第一气缸流道3-5和第二气缸流道3-6实现连通，工质气体从背压腔3-7通过连通流道进入压缩腔3-8，使压力差逐渐恢复到正常值；

本专利如图1所描述的自由活塞2和气缸3结构中的每组气孔和流道组合均周向等距分布，可以根据具体设计需要确定每组气孔流道组合之间的角度，图4所示为压缩机自由活塞2在第二活塞孔2-2处的径向剖面结构示意图，自由活塞2外表面延周向每隔90°布置一组活塞孔和活塞流道，并且在气缸3内表面对应位置与之匹配的一组气孔和气缸流道。

最后应说明的是：本行业的技术人员应该了解，本专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利的原理，在不脱离本专利精神和范围的前提下，本专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利范围内。本专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。