直線壓縮機及用於該直線壓縮機的驅動裝置的製作方法
2023-05-08 22:59:31
專利名稱：直線壓縮機及用於該直線壓縮機的驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種尤其是用於壓縮致冷器具中的製冷劑的直線壓縮機及尤其是一種用於驅動用於這種直線壓縮機的振動式直線活塞運動的驅動裝置。
背景技術：
由US 6 596 032 B2公開了一種直線壓縮機，其驅動裝置包括一個機架及一個通過一個膜片彈簧支承在該機架中的振動體。該振動體包括一個永磁鐵、一個與該永磁鐵剛性地連接的活塞杆及一個鉸接在該活塞杆上的活塞，該活塞可在一個缸中往復運動。該活塞的運動通過一個環形地繞著該缸設置的電磁鐵驅動，該電磁鐵與該永磁鐵交替作用。一個盤形的膜片彈簧被用螺釘擰在該活塞杆的中部上，並且該膜片彈簧的外邊緣與一個軛連接，該軛包圍該缸、電磁鐵及永磁鐵。
該振動體及膜片彈簧構成一個能振動的系統，該系統的固有頻率通過振動體及膜片彈簧的質量以及該膜片彈簧的剛度確定。該膜片彈簧僅允許小的振幅，因為振動體的每個偏轉都與該膜片彈簧的膨脹有關。由於小的振幅難於將缸的死點容積可靠地作小。但該死點容積越大，則壓縮機的效率就越差。此外，小的行程強制地導致該缸以與長度相比大的直徑構成，以便實現給定的流量。足夠地密封活塞的相當大的圓周是費事的。
因為該振動體在徑向上僅通過其與彈簧的連接被保持，所以存在這樣的可能性，即，活塞杆的帶有活塞的頭部往復擺動並且在缸壁上磨損。為了防止這一點，對活塞設置了一個壓縮氣體支承，即由活塞掃過的缸壁具有一些開口，這些開口與該直線壓縮機的高壓排氣口連接，以便在該缸的內壁與活塞之間形成一個氣墊。但是這種壓縮氣體支承僅僅當在該直線壓縮機的排氣口上存在所需的過壓時才能起作用，即不是在該壓縮機起動或開動時起作用。在該時刻上存在活塞在缸壁上磨損的危險，從而該壓縮機過早地磨壞。
由US 6 641 377 B2公開了一種權利要求2前序部分所述的直線壓縮機。在該雙活塞直線壓縮機中，每個活塞分別由兩個雙臂的膜片彈簧保持。
由於臂的彎曲，可實現較大的活塞行程。這些臂在活塞的縱向上比在該活塞的橫向上易於變形，因此它們抵抗活塞與缸壁的接觸。
為了實現壓縮機的所希望的流量，該活塞的振動頻率不允許太小。該膜片彈簧的剛度越大，則該振動頻率就越高。但太有剛度的膜片彈簧存在這樣的危險，即它在高振幅的情況下發生疲勞。
發明內容
本發明的任務在於，提出一種用於直線壓縮機的、磨損少的驅動裝置，具有一個機架及一個通過一個膜片彈簧支承在機架中的振動體，其中所述膜片彈簧在沒有疲勞危險的情況下允許振動體的大行程，因此可在活塞直徑小的情況下實現高的流量。
為了在沒有材料疲勞危險的情況下實現高的行程，所述至少一個膜片彈簧的臂應由一種非常薄的材料製成。其強度可被這樣勉強地確定，使得它僅僅足夠避免振動體的側向偏離。然而，這種弱的膜片彈簧將導致驅動裝置的低的固有頻率並且由此在預給定行程的情況下導致由該驅動裝置驅動的壓縮機的小流量。因此，根據本發明，為了實現該驅動裝置的對於所需流量足夠的固有頻率，對每個臂配置一個復位彈簧，後者抵抗該臂的變形，由此所述膜片彈簧與復位彈簧一起分別構成一個彈性的系統，該系統的剛性明顯大於由膜片彈簧自己構成的系統的剛性。
在最簡單的情況下，每個臂具有一個唯一的、向一個方向上彎曲的區段。在偏轉時，一個這種臂也將一個轉矩施加在由其承載的振動體上，從而也激勵起該振動體的與所述往復運動有關的轉動振動。為了避免這種轉動振動的幹擾作用，需要壓縮機的至少某些部件為旋轉對稱的結構。
但也可設置分別向相反的方向上彎曲的臂對。在這種結構的情況下，在不同地彎曲的臂上出現的轉矩被彼此補償，因此該振動體完全不或幾乎不進行與該往復運動有關的轉動振動。
優選每個臂具有兩個向不同方向上彎曲的區段。因為在此不同地彎曲的區段也引起向相反方向上的轉矩，從而可使每個單個的臂的轉矩很小或使其消失。
有利的還有，設置至少一個第二膜片彈簧，其臂作用在振動體的一個區域上，該區域在振動運動的方向上與第一膜片彈簧的作用區域隔開距離。通過這兩個膜片彈簧，振動體可靠地、線性地在所希望的振動運動的方向上被導向，並且可避免側向的偏離運動，該偏離運動可能導致由振動體承載的活塞與包圍該活塞的缸之間的接觸。
同一個膜片彈簧的臂優選在其作用在機架的端部上和/或在其作用在振動體的端部上分別一體地連接。這些作用在機架上的端部可通過一個與板簧一體的框連接。
膜片彈簧與復位彈簧的組合的有效彈簧常數可被調節，以便能根據需要協調該驅動裝置的固有頻率。
優選使用螺旋彈簧作為復位彈簧。
一個直線壓縮機也是本發明的主題，它具有一個工作室、一個可在該工作室中往復運動以壓縮工作流體的活塞及一個上述類型的、與該活塞聯接以驅動所述往復運動的驅動裝置。
本發明的其他特徵及優點從下面參照附圖對實施例的說明中得到。圖中示出
圖1一個直線壓縮機的部分剖割的剖視圖，圖2根據本發明的、用於使用在圖1的壓縮機中的膜片彈簧的俯視圖，圖3一個膜片彈簧的第二構型的俯視圖。
具體實施例方式
圖1示出一個直線壓縮機的部分剖割的剖視圖。該壓縮機具有一個帶中心室21的機架，其中在兩個對置的臂——在此參照圖示為了清楚起見稱為蓋22及底23——中構造有一些開口，一個棒形的振動質量24具有間隙地穿過這些開口延伸。該室21被設置用於接收未示出的、用於驅動一個插入到該振動質量24中的永磁鐵的往復運動的電磁鐵。
振動質量24的端部藉助於螺釘或鉚釘25固定在兩個膜片彈簧8的中心區域16上。
在圖2中以俯視圖示出一個膜片彈簧8。該膜片彈簧8具有一個封閉的矩形外環或框13，在該膜片彈簧安裝到壓縮機中之前，所述外環或框使該膜片彈簧穩定並且防止扭曲地保護它。從該框13的角部開始延伸出四個向著中心區域16的臂14，這些臂分別由三個直線的區段17及兩個連接這些直線區段17的彎曲區段18、19構成。每個臂14的兩個區段18、19分別具有相反的彎曲方向。四個用於固定該膜片彈簧8的孔20位於該框13的角部上。
每個膜片彈簧8的框13接觸在從中心室21的所述蓋22及底23伸出的接片26上。這些膜片彈簧8分別通過螺釘或鉚釘27固定在所述接片26上，這些螺釘或鉚釘分別與一個上部的及下部的軛29、30的腳部段28及所述框13的角部中的這些孔20之一交叉並且配合到所述中心室21中。接片26的高度確定了振動質量24的運動的最大行程；如果該最大行程被超過，則膜片彈簧8的中心區域16碰撞在所述蓋22或底23上。
如果該中心區域16偏轉，則它導致所述彎曲區段18、19稍稍上彎。由於每個臂的兩個彎曲區段18、19的相反的彎曲方向，由所述上彎得出分別相反的轉矩，因此由每個單個的臂14施加到中心區域16上的轉矩很小。此外，各相鄰臂14的轉矩彼此補償，因為它們中的每一個是另一個的鏡像並且因此由它們施加的轉矩方向相反地相等。該中心區域16及因此固定在其上的活塞杆10由此精確線性地及無扭轉地被導向。
下部的軛30帶有兩個螺旋彈簧31，這些螺旋彈簧分別被這樣放置，使得它們的自由的頭部段32——如圖2中作為虛點劃線輪廓示出的那樣——分別接觸兩個臂14的彎曲區段18，如果它們向下偏轉的話，並且因此抵抗振動質量24的向下偏轉。在上部的軛29上設置相應的螺旋彈簧31，這些螺旋彈簧接觸上部的膜片彈簧8的臂的彎曲區段18並且抵抗振動質量的向上偏轉。
上部的軛29還帶有一個缸33，一個通過一個活塞杆10與該振動質量24連接的、在圖中看不見的活塞可在該缸中往復運動。因為該振動質量24通過兩個膜片彈簧8精確線性地被導向，所以該活塞杆12及由該活塞杆承載的活塞隨著該活塞杆不橫向於運動方向偏離，並且可避免活塞在該缸33的內壁上的磨損。通過該活塞的運動，流體經由該缸33的一個抽吸接管34被吸入、被壓縮並且經由一個壓力接管35再被排出。
當振動質量24位於其軌跡的一個止點上時，則其全部的運動能量以變形能的形式存儲在這些膜片彈簧8及螺旋彈簧31中，其中該能量在彈簧類型上的分布取決於它們各自的彈簧常數。因此，這些膜片彈簧可被作得非常薄並且易於變形，從而即使在長時間運行的情況下也不會出現材料疲勞，因為那些由於這些膜片彈簧缺乏足夠的剛度而不能存儲的能量可被相應地確定尺寸的螺旋彈簧31吸收。
此外，可以用同樣模型的膜片彈簧實現具有不同流量的壓縮機，其方式是，這些膜片彈簧分別與具有不同彈簧常數的螺旋彈簧組合，它們分別給出該可振動的系統的不同的固有頻率。
還可考慮，一個驅動裝置的固有頻率可被協調，其方式是分別使這些螺旋彈簧31可移動地裝配到所述軛29、30上。臂14的由螺旋彈簧31的頭部段32接觸的區域越靠近地位於膜片彈簧8的中心區域16上，則由膜片彈簧及螺旋彈簧組成的整個系統的剛性就越高，並且由此得出的驅動裝置的固有頻率就越高。
在極端情況下可能的是，每個軛29、30的兩個螺旋彈簧31分別由一個唯一的螺旋彈簧來代替，後者直接接觸在所述中心區域16上。
圖3示出圖3中的膜片彈簧8的一個變型，這些膜片彈簧在它們的位置上可使用在圖4的壓縮機中。在圖5的膜片彈簧中，去掉了外框13；取而代之的是，僅是兩個右邊的及兩個左邊的臂14在它們的背離中心區域16的端部上通過一個材料條34連接。在此，這些臂在膜片彈簧的外部尺寸相同的情況下更寬並且因此比圖2中的彈簧更有剛性。其功能方式與圖3中的那個膜片彈簧沒有區別。
權利要求
1.用於一個直線壓縮機的驅動裝置，具有一個機架(21，29，30)及一個通過至少一個膜片彈簧(8)支承在該機架(21，29，30)中的、可在一個方向上往復運動的振動體(24，10)，其中所述膜片彈簧(8)具有多個臂(14)，這些臂以一個端部作用在機架(21，29，30)上並且以另一個端部作用在該振動體(24)上，其特徵在於對每個臂(14)配置了一個復位彈簧(31)，後者與所述臂(14)的變形起反作用。
2.根據權利要求1的驅動裝置，其特徵在於這些臂(14)在所述兩個端部之間具有一個彎曲的延伸。
3.根據權利要求2的驅動裝置，其特徵在於每個臂(14)具有兩個向不同方向上彎曲的區段(18，19)。
4.根據權利要求1-3中一項的驅動裝置，其特徵在於該驅動裝置包括至少一個第二膜片彈簧(8)；第一及第二膜片彈簧(8)作用在振動體(24，10)的在振動運動的方向上隔開距離的區域上。
5.根據上述權利要求中一項的驅動裝置，其特徵在於同一個膜片彈簧(8)的臂(14)在它們的作用在振動體(24，10)上的端部(16)上一體地連接。
6.根據上述權利要求中一項的驅動裝置，其特徵在於同一個膜片彈簧(8)的臂(14)在它們的作用在機架(21，29，30)上的端部上一體地連接。
7.根據權利要求6的驅動裝置，其特徵在於這些作用在機架(21，29，30)上的端部通過一個與所述臂(14)一體的框(13)連接。
8.根據上述權利要求中一項的驅動裝置，其特徵在於膜片彈簧(8)在變形方向上的剛度小於復位彈簧(31)的剛度。
9.根據上述權利要求中一項的驅動裝置，其特徵在於膜片彈簧(8)與復位彈簧(31)的組合的有效彈簧常數可被調節。
10.根據上述權利要求中一項的驅動裝置，其特徵在於所述復位彈簧(31)是螺旋彈簧。
11.根據上述權利要求中一項的驅動裝置，其特徵在于振動體(24，10)的質量大於所有彈簧(8，31)的質量。
12.一種直線壓縮機，具有一個工作室、一個可在該工作室中往復運動以壓縮工作流體的活塞及一個根據上述權利要求之一的、聯接在該活塞上以驅動該往復運動的驅動裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於一個直線壓縮機的驅動裝置，具有一個機架(21，29，30)及一個通過至少一個膜片彈簧(8)支承在該機架(21，29，30)中的、可在一個方向上往復運動的振動體(24，10)。所述膜片彈簧(8)具有多個臂(14)，這些臂以一個端部作用在機架(21，29，30)上並且以另一個端部作用在該振動體(24)上，對每個臂配置了一個復位彈簧(31)，後者對所述臂(14)的變形起反作用。
文檔編號F04B35/04GK101087953SQ200580044469
公開日2007年12月12日 申請日期2005年11月30日 優先權日2004年12月23日
發明者A·沙德, J·舒伯特 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司