專利名稱：線性壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線性壓縮機(jī)，其帶有在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，線性馬達(dá)作用在活塞上，并且共振彈簧裝置連接活塞。
背景技術(shù)：
所述線性壓縮機(jī)的線性馬達(dá)帶有定子和相對(duì)于定子移動(dòng)的且連接在活塞上的轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子往復(fù)移動(dòng)時(shí)，活塞也相應(yīng)地往復(fù)移動(dòng)，這樣就增大和減小了氣缸壓縮室的容積。共振彈簧裝置連接活塞或者轉(zhuǎn)子，所述裝置與線性馬達(dá)的操作頻率相適應(yīng)。因此線性馬達(dá)在彈簧的共振頻率下運(yùn)行。
利用旋轉(zhuǎn)馬達(dá)通過機(jī)軸操作活塞，活塞在上部死點(diǎn)的位置可以準(zhǔn)確地確定。但是利用線性馬達(dá)這就不能實(shí)現(xiàn)。根據(jù)線性馬達(dá)的設(shè)計(jì)，它可以確定每個(gè)運(yùn)行區(qū)域，當(dāng)活塞基本位于上部死點(diǎn)時(shí)，也就是，在缸體中位于死點(diǎn)的壓縮室的具有最小的伸出量。當(dāng)運(yùn)行條件一改變，例如由線性壓縮機(jī)提供的制冷系統(tǒng)中的壓力，那活塞就有撞擊缸體前端的危險(xiǎn)。通常進(jìn)出口閥設(shè)置在這里，那樣的撞擊就可能會(huì)造成實(shí)質(zhì)的破壞。如果設(shè)置一個(gè)安全的間隔，那么在缸體中多余的死區(qū)空間太大了，這樣會(huì)導(dǎo)致效率的降低。
在前述中提及的線性壓縮機(jī)已經(jīng)在US 6783335 B2中公開。共振彈簧設(shè)置在轉(zhuǎn)子背向活塞的表面一側(cè)。防撞裝置連接在共振彈簧上，所述裝置帶有彈性元件和阻尼元件。活塞的過渡運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致共振彈簧的中間部分撞擊阻尼元件，這樣的沖擊進(jìn)一步被彈性元件削弱，彈性元件通過彈性變形來形成阻尼。然而，這樣的方法不能最終設(shè)置出活塞確定的死點(diǎn)位置。
US 6056519描述了共振彈簧裝置的可行的實(shí)施例。所述共振彈簧包括一堆堆砌的板簧板，每個(gè)板簧板帶有幾個(gè)相互鎖定的形成在板的溝槽中的彈簧臂。
US 6755627 B2進(jìn)一步描述了帶有防撞裝置的線性壓縮機(jī)，防撞裝置設(shè)置在活塞一側(cè)的轉(zhuǎn)子末端，位于定子和轉(zhuǎn)子之間。在到達(dá)活塞上部死點(diǎn)位置之前，轉(zhuǎn)子撞擊彈簧臂并且推動(dòng)彈簧臂直到它撞擊彈性阻尼元件。隨著阻力的增加，所述彈性阻尼元件也可以在一定的程度產(chǎn)生變形。這樣也不能最終設(shè)置出活塞確定的死點(diǎn)位置。
US 6779984 B2描述了一種不同的方法。其使用傳感器顯示活塞上部死點(diǎn)到達(dá)的位置。傳感器控制輸入到線性馬達(dá)的電流這樣阻止了活塞撞擊到缸體的前端。但是這樣的控制裝置成本太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于這樣的目的，即提供一種在操作過程中可靠地防止損傷的壓縮機(jī)。
如本發(fā)明開始段落所述的線性壓縮機(jī)，此目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在共振彈簧裝置上設(shè)置固定的擋塊以確定活塞的上部死點(diǎn)位置。
所述擋塊因此提供給活塞的上部死點(diǎn)以確定的和固定的停止位置。當(dāng)活塞位于上部死點(diǎn)時(shí)，共振彈簧裝置擠壓擋塊并且阻止活塞進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。因此也就沒有設(shè)置也不再需要在接觸擋塊后可變形的阻尼元件。當(dāng)彈簧擠壓擋塊時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形。變形量越大，變形產(chǎn)生的反彈力越大。因此共振彈簧裝置對(duì)于擋塊的沖擊是在低速的區(qū)域中發(fā)生的，實(shí)際上，此時(shí)的沖擊已經(jīng)削弱了。
優(yōu)選的是，在線性壓縮機(jī)的安裝過程中缸體和擋塊相應(yīng)地設(shè)置在活塞的移動(dòng)方向上。這就提供了一種簡(jiǎn)單的在缸體內(nèi)設(shè)置終止區(qū)域的模式。外力使活塞運(yùn)動(dòng)，從而使得共振彈簧裝置擠壓在擋塊上。此時(shí)活塞就位于其“上部死點(diǎn)”，也就是，在這個(gè)位置，位于缸體內(nèi)的壓縮室具有其最小的延伸部分。在這個(gè)位置，缸體由此相對(duì)于活塞設(shè)置以致于其終止區(qū)域具有所期望的最小容積。在這個(gè)位置缸體是固定的，例如連接到固定裝置上，而固定裝置又連接到線性馬達(dá)的定子上。
優(yōu)選的是，共振彈簧裝置具有至少一個(gè)板簧，當(dāng)活塞移動(dòng)朝著其上部死點(diǎn)方向移動(dòng)時(shí)，所述板簧逐步地接近并擠壓在擋塊上。因此，這就避免了共振彈簧裝置對(duì)于擋塊產(chǎn)生的突然沖擊。相反地，隨著活塞朝向其上部死點(diǎn)移動(dòng)時(shí)自由彈簧的自由長(zhǎng)度逐漸地減小，這就使得共振彈簧裝置的剛性相應(yīng)地增大。當(dāng)板簧完全擠壓在擋塊上時(shí)，活塞就到達(dá)了其上部死點(diǎn)。在壓縮機(jī)的壓力沖擊下，板簧持續(xù)地?cái)D壓在擋塊上，活塞停止所產(chǎn)生的噪音減小并且板簧的使用壽命增加了。此外，擋塊的形狀，特別的是具有傾斜的形狀，具有允許共振彈簧系統(tǒng)進(jìn)行的非常精確的裝配的特性。同樣的板簧也可用于其他類型的壓縮機(jī)。其彈力特性可以通過擋塊改變。
優(yōu)選的是，擋塊設(shè)置在擋塊架中，其延伸部分與線性馬達(dá)的橫截面相適合。換句話說，擋塊架具有和線性馬達(dá)相同的外部直徑，只要擋塊架不與同馬達(dá)相配的外殼相沖突，其在兩端方向上的偏差可以限制在一定的范圍之內(nèi)。因此，由外殼所提供的空間可能最大限定的被利用，如此以致于共振彈簧裝置可以相對(duì)地更大些。
優(yōu)選的是，板簧在其沒有伸縮的狀態(tài)下與擋塊架之間具有確定的距離。因此，板簧從開始階段到在擠壓到擋塊上之前可以移動(dòng)一定的距離。
優(yōu)選的是，擋塊具有彎曲的接觸表面。因此，板簧的彈簧臂的整個(gè)寬度不會(huì)完全擠壓在擋塊的表面的僅僅一部分區(qū)域，因?yàn)閾鯄K是拱形的。這樣可以防止板簧可能的粘結(jié)，例如，其有可能是由于潤(rùn)滑油膜所導(dǎo)致的粘結(jié)。此外，如果位于擋塊架上的板簧的沖擊不是發(fā)生在正好平行于擋塊的表面而是邊緣時(shí)也防止了板簧材料的過渡拉伸。這樣也可以用來保持小的使噪音。
優(yōu)選的是，板簧具有至少一個(gè)拱形側(cè)臂，這樣，可以得到相對(duì)長(zhǎng)的側(cè)臂，也就是，側(cè)臂的長(zhǎng)度不受擋塊架的半徑的限制。
優(yōu)選的是，板簧具有多個(gè)拱形側(cè)臂，它們以多個(gè)螺旋線的形式構(gòu)成并且互鎖。這樣就提供了一種簡(jiǎn)單的方式來防止在活塞或者在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生傾斜力矩。彈簧的剛性也增加了。所有的側(cè)臂都可以具有足夠的長(zhǎng)度。
優(yōu)選的是，板簧具有環(huán)狀的外側(cè)部分，側(cè)臂在其中徑向的向內(nèi)延伸。外側(cè)部分可以用來固定位于擋塊架上的板簧。例如擋塊架可以帶有突出的支撐表面，在支撐表面上板簧擠壓擋塊架。
其優(yōu)點(diǎn)還在于，當(dāng)外側(cè)部分具有固定的開口，溝槽隔離開鄰近的側(cè)臂，側(cè)臂相互延伸進(jìn)入固定開口之間的區(qū)域。因此，外側(cè)部分的另一共享部分也可以用于彈簧臂的長(zhǎng)度。同時(shí)，螺栓也可以通過固定的開口引入，它可以將彈簧相對(duì)于擋塊架保持在正確的位置上。也由此避免了板簧相對(duì)于擋塊架的彎折。
優(yōu)選的是板簧和擋塊架具有輔助的定位裝置，其確保板簧和擋塊架之間相互保持確定的角度。當(dāng)板簧上設(shè)置有多個(gè)螺旋狀的側(cè)臂時(shí)，最好是確保在擋塊架中每個(gè)側(cè)臂朝向相對(duì)應(yīng)的螺旋狀的擋塊。在擋塊和側(cè)臂之間的準(zhǔn)確的定位保障越多，越能對(duì)線性馬達(dá)的工作特征進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。
優(yōu)選的是，板簧的中間區(qū)域具有開口，通過此開口引導(dǎo)元件和活塞連接，因此，側(cè)臂通過中間區(qū)域在中部相互連接。所述開口使得板簧連接活塞或者各自通過轉(zhuǎn)子連接活塞變得很簡(jiǎn)單。
優(yōu)選的是，擋塊設(shè)置在線性馬達(dá)背向氣缸的一側(cè)。在此，可以有足夠的空間。因此，擋塊既不會(huì)阻擋缸體中活塞的運(yùn)動(dòng)，還可以設(shè)計(jì)出測(cè)量所需要的空間用于將擋塊設(shè)置在線性馬達(dá)相對(duì)缸體的一端。
接下來，將結(jié)合附圖并根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的介紹來本發(fā)明。如下所示


圖1是線性壓縮機(jī)示意性的縱向的視圖；圖2是平板彈簧的頂視圖；圖3是擋塊的頂視圖；圖4是圖3中所示的IV-IV截面圖；圖5是共振彈簧的彈力特性示意圖。
圖6是共振彈簧裝置的透視圖；圖7是圖6中的共振彈簧的部分截面圖；具體實(shí)施方式
圖1顯示的是線性壓縮機(jī)1，其位于密封封閉的殼體2中。
所述線性壓縮機(jī)1具有壓縮部分3，驅(qū)動(dòng)部分4，和共振彈簧裝置5。由壓縮部分3，驅(qū)動(dòng)部分4和共振彈簧裝置5形成的壓縮機(jī)單元通過兩個(gè)平的環(huán)狀彈簧6、7懸掛在殼體2中，每個(gè)彈簧都形成一個(gè)螺旋型的繞組的形狀。環(huán)狀彈簧6、7固定在驅(qū)動(dòng)部分4上。
壓縮部分3包括缸體8，缸體前端覆蓋有缸蓋9。缸體8和缸蓋9通過圓筒形形狀的殼體10相連接。吸入消音器11和壓力消音器12固定在缸蓋9上。在缸蓋中，吸入消音器11連接吸入開口13，壓力消音器12連接壓力開口14。
殼體10插入到連接在驅(qū)動(dòng)部分4的中間環(huán)15中。在裝配過程中，殼體10和缸體8相對(duì)于在缸體的軸線方向上受到一定限制的中間環(huán)15是可以置換的。如下面將要解釋的，當(dāng)缸體驅(qū)動(dòng)部件4達(dá)到預(yù)定的位置時(shí)，例如通過焊接、釬焊、膠合等方式，殼體10就固定在中間環(huán)15中。
缸體8中設(shè)置有活塞16，其通過缸體8和缸蓋9界定了壓縮室17。
驅(qū)動(dòng)部分4具有線性馬達(dá)，所述線性馬達(dá)的外部定子18帶有用于焊接的凹口19，未詳細(xì)示出，其還設(shè)有內(nèi)部定子20。在外部定子18和內(nèi)部定子20之間設(shè)置有環(huán)狀間隙21，其中帶有可以移動(dòng)的轉(zhuǎn)子22。所述轉(zhuǎn)子帶有永久磁鐵23，它們通過兩個(gè)環(huán)24，25相互連接。環(huán)24、25可以通過如塑料等材料構(gòu)成。環(huán)24、25通過沒有詳細(xì)顯示的側(cè)臂連接內(nèi)部環(huán)26、27，側(cè)臂由位于內(nèi)部定子20的狹槽所引導(dǎo)。
內(nèi)部環(huán)26、27連接活塞桿28，活塞桿又與活塞16連接。
外部定子18和內(nèi)部定子20通過馬達(dá)蓋29、30相互連接，并通過螺栓31相互鎖定。設(shè)置的螺栓平行于活塞桿28的移動(dòng)方向。
中間環(huán)15通過例如焊接、釬焊、膠合等方式連接缸體一側(cè)的馬達(dá)蓋30。馬達(dá)蓋30，中間環(huán)15，殼體10和缸體8的同心設(shè)計(jì)使得活塞桿28和缸體8的縱向軸線一致。這樣就減小了活塞和缸體之間的摩擦。一些小的偏差誤差通過位于活塞桿和活塞之間的球鉸接補(bǔ)償。
共振彈簧裝置5設(shè)置在驅(qū)動(dòng)部分4相對(duì)于壓縮部分3的末端，并具有由多個(gè)板簧33形成的板簧夾32。在中心區(qū)域34，板簧夾32連接活塞桿28。板簧夾32的外側(cè)部分35通過螺栓36連接擋塊架37，其構(gòu)成了板簧夾32的擋塊。
在從板簧夾32伸出的末端突出部分，活塞桿28連接到浸入在油箱中的油泵裝置38，沒有詳細(xì)的顯示，這一部分形成于殼體2的較低部分。
當(dāng)給位于凹口19中的繞組通電后，轉(zhuǎn)子22在一個(gè)方向上帶著活塞桿28向這個(gè)方向移動(dòng)。在當(dāng)前的方向反向時(shí)，帶有活塞桿28的轉(zhuǎn)子22向著相反的方向移動(dòng)，因此也帶動(dòng)活塞16朝著相反的方向移動(dòng)。這樣就會(huì)周期性地增大和縮小壓縮室17的體積。共振彈簧裝置5與電流的頻率相適應(yīng)，如此以致于線性壓縮機(jī)1的由轉(zhuǎn)子22、活塞桿28，活塞16，油泵裝置38和共振彈簧裝置5的移動(dòng)部分構(gòu)成的可動(dòng)部分產(chǎn)生振蕩共振。
如圖2所示的板簧33的頂視圖，其帶有外側(cè)部分35和中間部分34。中間部分34帶有引導(dǎo)活塞桿28通過的開口39。在外側(cè)部分設(shè)置有一些固定的開口40，螺栓36通過固定開口40的引導(dǎo)將板簧夾32和擋塊架37連接在一起。
中間部分34通過多個(gè)側(cè)臂41連接外側(cè)部分35，在這個(gè)實(shí)施例中帶有三個(gè)側(cè)臂41。這些側(cè)臂設(shè)置成螺旋的形狀，每個(gè)螺旋差不多旋轉(zhuǎn)360度角。
溝槽42圍繞著側(cè)臂41，溝槽42延伸到外側(cè)部分35中，也就是，位于固定開口40的區(qū)域之間。
現(xiàn)在，當(dāng)力作用在中間部分34上時(shí)，它就轉(zhuǎn)移到了外側(cè)部分35，也就是說，相對(duì)于圖2所示的位置垂直于紙面。這樣也表明了此時(shí)有一些板簧設(shè)置于板簧夾32。圖6示出了板簧夾32偏轉(zhuǎn)的狀態(tài)。
如圖3所示的頂視圖和圖4所示的截面圖，擋塊架37首先帶有螺紋孔43，其用于配合螺栓36將板簧夾32固定于擋塊架37。板簧夾32與擋塊架37之間的連接當(dāng)然也能利用其他適合的方式，例如鉚釘連接。圍繞螺紋孔43周圍設(shè)置有突出部分44，它可以確保不處在偏轉(zhuǎn)狀態(tài)下的板簧夾32與擋塊架37之間具有預(yù)定的距離。
此外，擋塊架帶有中間開口45，活塞桿28在其中穿過。擋塊架37還帶有兩個(gè)定位孔46，利用它們可以用銷釘對(duì)其進(jìn)行定位，此處沒有詳細(xì)示出，這就與板簧33上的相對(duì)應(yīng)的定位孔47一起確保了板簧夾32與擋塊架37之間帶有預(yù)定的角度。
對(duì)于每個(gè)側(cè)臂41，擋塊架37帶有伸出的擋塊48，其以等螺旋形狀的方式從徑向外側(cè)朝向徑向內(nèi)側(cè)，形成以連續(xù)凸起的形式從擋塊架37在板簧夾的方向突出。從圖4中可以看得很清楚，擋塊48具有曲線圓弧表面，其上的側(cè)臂41依次設(shè)置。因此，這就避免了設(shè)置在擋塊48上的側(cè)臂41因?yàn)橛湍せ蛘咭驗(yàn)樵O(shè)置在擋塊的邊緣部分而被粘住。相反地，每個(gè)側(cè)臂41將會(huì)一直僅僅擠壓在拱形擋塊48的表面部分上。
擋塊48與側(cè)臂41相配合，或者進(jìn)一步的與側(cè)臂41的變形性能相配合，以這樣的方式，當(dāng)把中間部分34移動(dòng)到擋塊架37的方向上時(shí)，側(cè)臂41將最終擠壓在擋塊48上。這樣，位于擋塊48上的側(cè)臂41的終止面通過中間部分34增大了的沖程而增大。擋塊48的準(zhǔn)確的狀態(tài)可以很容易地通過計(jì)算或試驗(yàn)確定。例如，可以改變擋塊48從外側(cè)到內(nèi)側(cè)的傾度。
位于擋塊48上的側(cè)臂41的增大的支撐減小了側(cè)臂41的自由部分，這個(gè)部分是用來獲得彈力特性的。因此，隨著板簧夾32變得越來越堅(jiān)硬，板簧夾32與擋塊架37也會(huì)靠得越緊。這個(gè)過程如圖5所示，在此用來產(chǎn)生變形的力F對(duì)應(yīng)于中間部分34相對(duì)于外側(cè)部分35的位移量X來顯示?？梢钥吹皆诮佑|點(diǎn)P即使力再增加，對(duì)于中間部分34的位移也不會(huì)再產(chǎn)生影響。在這種情況下，板簧夾32的中間部分34也就會(huì)完全擠壓在擋塊48上。
可以看出活塞的動(dòng)作不會(huì)突然停止，但是在持續(xù)增加的制動(dòng)力作用下活塞16將停止運(yùn)動(dòng)。這就使操作過程變得安靜并且?guī)缀鯖]有磨損。
在裝配中，已經(jīng)通過活塞桿28連接到活塞16的板簧夾32可以設(shè)置成擠壓在擋塊架37上。這個(gè)位置對(duì)應(yīng)于活塞16的上部死點(diǎn)。缸體8及其殼體10再設(shè)置在中間環(huán)15最大的深度之中如此以致于壓縮室的容積最小。因此，活塞16和缸蓋9之間存在有最小的距離。在這個(gè)位置，殼體10再連接到中間環(huán)15中。
通過本實(shí)施例可以設(shè)想多種其他的設(shè)置。不用共振彈簧裝置5，其僅僅利用多個(gè)板簧33，而是可以設(shè)置到擋塊架37上的至少一個(gè)板簧33組合，或者利用螺旋狀或螺旋形的彈簧。在任意的情況下，都必須確定，無論如何，共振彈簧裝置5完全限制活塞16的移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種線性壓縮機(jī)，其帶有在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，線性馬達(dá)作用在活塞上，并且共振彈簧裝置與活塞連接，其特征在于所述共振彈簧裝置(5)利用固定擋塊(48)來確定活塞(16)的上部死點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于在線性壓縮機(jī)(1)的安裝過程中所述缸體(8)和擋塊(48)相應(yīng)地設(shè)置在活塞(16)的移動(dòng)方向上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于共振彈簧裝置(5)具有至少一個(gè)板簧(33)，當(dāng)活塞(16)移動(dòng)朝著其上部死點(diǎn)方向移動(dòng)時(shí)，所述板簧逐步地接近并擠壓在擋塊(48)上。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于擋塊設(shè)置在擋塊架中，其延伸部分與線性馬達(dá)的橫截面相適合。
5.如權(quán)利要求4所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于板簧(33)在其沒有伸縮的狀態(tài)下與擋塊架(37)之間具有確定的距離。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于擋塊(48)具有彎曲的接觸表面。
7.如權(quán)利要求3至6之一所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于板簧(33)具有至少一個(gè)拱形側(cè)臂(41)。
8.如權(quán)利要求7所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于板簧(33)具有多個(gè)拱形側(cè)臂(41)，它們以多個(gè)螺旋線的形式構(gòu)成并且互鎖。
9.如權(quán)利要求7或8所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于板簧(33)具有環(huán)狀的外側(cè)部分(35)，所述側(cè)臂(41)在其中徑向的向內(nèi)延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于外側(cè)部分(35)具有固定的開口(40)，溝槽(42)隔離開鄰近的側(cè)臂(41)，側(cè)臂相互延伸進(jìn)入固定開口(40)之間的區(qū)域。
11.如權(quán)利要求3至10之一所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于板簧(33)和擋塊架(37)具有輔助的定位裝置(46、47)，其確保板簧(33)和擋塊架(37)之間相互保持確定的角度。
12.如權(quán)利要求3至11之一所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于板簧(33)的中間區(qū)域(34)具有開口(39)，通過此開口引導(dǎo)元件(28)和活塞(16)連接。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的線性壓縮機(jī)，其特征在于擋塊(48)設(shè)置在線性馬達(dá)背向氣缸(8)的一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線性壓縮機(jī)(1)，其帶有在缸體(8)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(16)，線性馬達(dá)作用在活塞(16)上，并且共振彈簧裝置(5)與活塞(16)連接。本發(fā)明旨在可靠地避免在壓縮機(jī)運(yùn)作過程中造成的損傷?；诖四康模舱駨椈裳b置(5)利用固定擋塊(48)來確定活塞(16)的上部死點(diǎn)。
文檔編號(hào)F04B35/04GK1952392SQ200610149539
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
發(fā)明者P·E·漢森, K·賴因萬德, K·倫茨, J·湯姆森, P·比耶勒, F·H·伊韋爾森, M·諾門森 申請(qǐng)人:丹福斯壓縮器有限公司