具有氣體支承式活塞的壓縮機的製作方法

2023-06-02 16:26:26 3

專利名稱：具有氣體支承式活塞的壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有氣體支承式活塞的壓縮機，特別是在家用冰箱內 用作製冷劑壓縮機。
背景技術：
家用電器通常使用帶有旋轉驅動提升活塞及潤滑油的壓縮機。由於旋 轉驅動，活塞在工作腔內上升的運動過程中，位於這樣一種壓縮機內的活 塞同樣會受到橫向於提升方向的力，該橫向力推動活塞頂住工作腔的壁。 為了防止壓縮機受到磨損，在活塞與腔壁之間必須存在一連續油膜。油的 黏度必須足夠的高，以防止在橫向力的作用下壁與活塞之間的油漏出。橫 向力越大，油的黏度必須越高，並且由潤滑油黏度帶來的摩擦損失越大。
為了改進壓縮機的效率，近來通過不斷的努力，開發出一種帶有線性 電機驅動器的壓縮機。這種線性電機施加在活塞上的橫向力較小，因此可 以使用黏度較小的潤滑油，通過氣體支撐活塞，並且氣體本身被壓縮。通 過這種氣體支承式壓縮機，工作腔壁上的開口被活塞覆蓋，並且與壓縮機 的出口接頭連通，因此一小部分壓縮物質可以從出口接頭流出，通過開口 並返回到工作腔內，並且在這個過程中在活塞與壁之間產生的氣墊在理想 情況下可以使活塞在運動時根本不與壁接觸，並且由此也不會有任何磨損。
然而，實踐證明這些理想條件是難以實現的。在實際中，已經發現由 於活塞與壁之間的磨損，線性壓縮機經常在一個相對短的使用壽命後就會 損壞。

發明內容
因此本發明的目的是製造一種氣體支承式壓縮機，所述壓縮機可以有 效地防止這種磨損。
實現所述目的通過這樣一種壓縮機實現，所述壓縮機具有用於要被壓 縮空氣的入口接頭和出口接頭，以及用於壓縮氣體的活塞可在其內移動的工作腔，與出口接頭相通且被活塞覆蓋並位於工作腔壁上的開口，所述壓 縮機的特徵在於，在壓縮機的入口接頭與出口接頭之間的氣流通路中安裝 有粒子過濾器。
對許多已損壞的壓縮機的詳細檢査表明在其內發現的汙染物不僅歸 因於活塞與工作腔的磨損，而且在一些情況下由製冷劑迴路的其他一些區 域引入，並且假設即使這些壓縮機汙染異物的粒徑和數量本身不足以影響 壓縮機內活塞的運動，最初只會阻塞幾個外壁開口，但是如果它們隨著制 冷劑流循環，將無法形成保護活塞的氣墊。在這些漏洞區域無法有效阻止 活塞與壁之間接觸，所以由於接觸造成的磨損迅速損壞壓縮機。
本發明的粒子過濾器通過阻止這些異物進入壁上開口來彌補這一缺點。
這種粒子過濾器可安裝在壓縮機內不同的位置處。根據第一種結構， 所述粒子過濾器安裝在入口接頭和工作腔之間。這種類型的粒子過濾器具 有阻止異物從開頭進入工作腔的優點。在粗糙的異物出現在工作腔內造成 損壞的情況下，尤其需要這種類型的粒子過濾器。
然而，這樣安裝粒子過濾器的一個缺點是對流經壓縮機的整個氣流進 行過濾，這就需要很大的驅動力並且因此影響了壓縮機的效率。此外，這 種類型的粒子過濾器處的壓降絕對不能大於入口接頭處自身的壓力，以便 獲得高傳導大通過率並且因而可能需要一個大的過濾截面。特別是當在制 冷機內使用所述壓縮機時，很重要的一點是，粒子過濾器不能產生過高的 動態壓力，因為這可能會削弱位於過濾器上遊的蒸發器內的製冷劑的蒸發 作用。
豐艮據第二實施例，所述粒子過濾器安裝在一管道內，該管道連接工作 腔的出口與所述出口接頭，位於出口與引向開口的支管道之間。這樣安裝 過濾器並不會導致壓縮機出口接頭處的壓力的不需要的增加。此外，與上 述說明中的入口接頭側過濾器相比，安裝在壓縮機壓力側的這樣一種過濾 器可以產生更大的壓降，因此，即使如此高的壓降影響壓縮機的工作效率， 一緊湊過濾器也可以獲得足夠的通過率(throughput)。
根據特別優選的第三實施例， 一引向開口的支管從連接工作腔出口與 出口接頭的壓力管處分叉，並且所述過濾器安裝在所述支管內。這種粒子過濾器只作用於產生氣墊所需通過的一部分氣體，即使所述粒子過濾器處 的壓降與第二實施例中的一樣，為過濾而施加的驅動力也很低。
儘管安裝在支管內的過濾器不能從一開始就阻止異物從入口處進入所 述壓縮機內，然而其確實在壓縮機運行的過程中只要異物一進入支管過濾 器就收集它們。
根據一優選的實施例，所述支管包括分布腔以及連接所述分布腔與所 述壓力管的孔，被活塞覆蓋的壁形成了工作腔與分布腔之間的間隔壁。通 過這種支管，所述粒子過濾器可以很小很緊湊地布置在所述孔內，或者可 以布置在分布腔內以便覆蓋所述間隔壁。
在工作腔帶有提升活塞的情況下，所述分布腔最好是圍繞圓柱形工作 腔延伸的一空心圓柱體。


本發明的進一步特徵和優點將在以下實施例中通過參考附圖給予說 明，其中
圖1示出了根據本發明帶有吸入側粒子過濾器的壓縮機的截面簡圖； 圖2示出了與圖1類似的帶有壓力側粒子過濾器的壓縮機的截面圖； 圖3示出了與圖1類似的帶有安裝在支管內的粒子過濾器的壓縮機的 截面圖，並且
圖4示出了帶有安裝在支管內的粒子過濾器的改進型壓縮機的截面圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明第一實施例的壓縮機的截面簡圖。壓縮機是家 用冰箱中的制冷機的組成部分，因為其餘元件已知所以家用冰箱在此未被 示出。活塞2通過驅動單元可以在壓縮機的圓柱形工作腔1內往復運動， 驅動單元本身同樣己知而未示出。該驅動單元例如可以是在DE 10 2004 010 849AG所描述的線性電機，但是通常可以考慮使用任何能夠產生驅動力並 且其橫向分量足夠小可以有效避免在工作腔1的壁與活塞2之間產生摩擦 接觸的驅動單元。
分別連接工作腔1與吸管5及壓力管6以及通過它們分別連接入口接頭12和出口接頭13的吸入閥3和壓力閥4設置在工作腔的一個端面上。 粒子過濾器7安裝在吸管5內。孔8從壓力管6通向中空圓柱形分布腔9 並且該分布腔環繞在工作腔1的四周，因此在活塞2運動時，被活塞2覆 蓋的工作腔1的壁10是工作腔1與分布腔9之間的一間隔壁。大量狹窄開 口 11分布在此壁10上。
在活塞12運行時，當活塞2向右移動時，通過吸管5、粒子過濾器7 和吸入閥3從入口接頭12吸入致冷劑，進入工作腔1內。當活塞2向左運 動時，在壓力閥4打開並且壓縮氣體跑到壓力管6之前，在壓力管6內的 壓力下，工作腔1內的物質首先被壓縮。 一小部分在壓力管6中流動的氣 體通過孔8並且進入分布腔9並且從那通過壁10上的開口 11返回工作腔1 內，在工作腔1內在活塞2與壁10之間產生氣墊。
存在於即使未組裝的制冷機其它各個元件內的異物或者由於組裝而產 生的異物在隨著製冷劑流一起進入工作腔1之前被粒子過濾器7捕獲。因 而防止開口 11被異物阻塞。由於活塞2與壁IO之間由此形成的氣墊，因 此在活塞與壁之間不會產生磨損微粒，進而不會有磨損微粒通過孔8和分 布腔9進入開口 11並且將其阻塞。
圖2中示出的實施例與圖1中的實施例的不同之處在於，過濾器7安 裝在壓力管6內，位於壓力閥4與孔8之間，而不在吸管5內。如圖l中 的實施例，所有穿過壓縮機的製冷劑都穿過粒子過濾器7。由於粒子過濾器 7安裝在壓力管6內，與圖1中的實施例中的情況相比，粒子過濾器7可以 產生一個較大的壓降，因此即使用緊湊型過濾器也可以獲得足夠的通過率。
圖3中的實施例與上述說明的兩個實施例的不同之處在於，粒子過濾 器7放置在分布腔9內。在此靠置在壁10上，使得由於其入口側與出口側 的壓力差，過濾器緊壓住壁IO。由於只有一部分壓縮機製冷劑流穿過過濾 器並且在過濾期間消耗的驅動力與過濾流通量和壓降的乘積相匹配，所以 在這個實施例中，由於過濾而需要的驅動力的增加只是前兩個實施例中需 要的驅動力的一部分。
在分布腔9內安裝粒子過濾器7的優點是製冷劑可以在很大的截面積 上從過濾器7流過，所以，甚至當使用一個多孔過濾器時也有足夠的通過 率來保證獲得氣墊。為了確保開口 11處的氣體均勻分布，粒子過濾器7最好具有層狀結構， 帶有細孔外層7a和粗孔的、易滲型的內層，內層的功能主要是維持細孔層 7a與壁10之間的空間，在所述空間內氣體本身可以在開口 11中自由分配。
圖4示出了目前本發明的一個優選實施例。所述實施例與上述那些說 明的實施例不同之處在於，連接分布腔9和壓力管6的孔8足夠長並且足 夠寬，以容納過濾盒14形式的粒子過濾器7。過濾盒從其面對壓力管6的 一端被引入到孔8中。過濾盒的壓力側凸緣15靠置在孔8入口處形成的臺 肩16上，因此過濾盒14在製冷劑流上產生的壓降作用下壓住臺肩16。
根據一改進的實施例(圖中未示出)，圖1實施例中的吸入側粒子過濾 器7也可以與圖3或圖4所示安裝在製冷劑從壓力管6到開口 11的路徑上 的粒子過濾器相結合。在這種情況下，吸入側粒子過濾器可以是具有低流 阻的粗孔濾波器，該粗孔過濾器僅用於阻止粗糙汙染物進入工作腔1內而 微細汙染物被壓力側粒子過濾器捕獲。
權利要求
1. 一種壓縮機，包括用於要被壓縮氣體的入口接頭(12)和出口接頭(13)，以及工作腔(1)，用於壓縮氣體的活塞(2)在工作腔內移動，與出口接頭(13)相通並設置在工作腔(1)的壁(10)內且被活塞(2)覆蓋的開口(11)，其特徵在於，粒子過濾器(7)布置在所述入口接頭(12)與所述出口接頭(13)之間的氣流通路上。
2. 如權利要求l所述的壓縮機，其特徵在於，所述粒子過濾器(7) 布置在所述入口接頭(12)與所述工作腔(1)之間。
3. 如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，所述粒子濾波器(7)布 置在管道(6)內，所述管道連接所述工作腔(1)的出口 (4)與出口接頭(13)，位於出口 (4)與通向所述開口 (11)的支管(8， 9)之間。
4. 如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，通向開口 (11)的支管 (8， 9)從連接所述工作腔(1)的出口 (4)與所述出口接頭(13)的壓力管(6)處分叉，並且，所述粒子過濾器(7)布置在所述支管(8， 9) 內。
5. 如權利要求4所述的壓縮機，其特徵在於，所述支管(8， 9)包括 分布腔(9)和連接所述分布腔(9)與所述壓力管(6)的孔(8)，由活塞(2)覆蓋的所述壁(10)形成所述工作腔(1)與所述分布腔(9)之間的 間隔壁。
6. 如權利要求5所述的壓縮機，其特徵在於，所述粒子過濾器(7)布 置在所述孔(8)內。
7. 如權利要求5所述的壓縮機，其特徵在於，所述粒子過濾器(7)布 置在所述分布腔(9)內，以便覆蓋所述間隔壁(10)。
8. 如權利要求5到7中任一項所述的壓縮機，其特徵在於，所述分布 腔(9)是圍繞圓柱形工作腔(1)延伸的空心圓柱體。
9. 如前述權利要求中任一項所述的壓縮機，其特徵在於，所述活塞(2) 由線性電機驅動。
10. —種制冷機，其特徵在於，具有如前述權利要求中任一項所述的壓 縮機來用作製冷劑壓縮機。
全文摘要
一種壓縮機，包括用於被壓縮氣體的入口接頭(12)和出口接頭(13)，以及用於壓縮空氣的活塞(2)可在其內部移動的工作腔(1)，與出口接頭(13)相通並設置在工作腔(1)的壁(10)內且被活塞(2)覆蓋的開口(11)。粒子過濾器(7)安裝在所述入口接頭(12)與所述出口接頭(13)之間的氣流通路上。
文檔編號F04B39/16GK101512154SQ200780032806
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月7日 優先權日2006年9月7日
發明者J-G·舒伯特, M·賈基, T·庫什尼爾 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司