專利名稱：一種帶有直線電機的往復式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于往復式壓縮機的活塞行程限制裝置，該壓縮機由直線電機驅動并用于小型制冷設備所采用的制冷系統(tǒng)中，這些小型制冷設備包括冰箱、冷凍機、冷飲機等等。
背景技術：
在帶有直線電機的往復式壓縮機中，氣體壓縮機理表現(xiàn)為，活塞在氣缸內相對于氣缸蓋沿軸線方向做時遠時近運動，氣缸蓋安裝在氣缸的一個末端，在氣缸蓋上設有吸氣和排氣閥用于控制氣缸的進氣和排氣。
活塞由一致動器驅動，該致動器支撐著一磁元件，該磁元件由該直線電機驅動?；钊c一諧振彈簧相連，采用這種連接活塞就與磁元件一起構成了壓縮機的諧振組件。
該諧振組件的功能在于，轉變直線往復運動，使得氣缸內活塞的運動對吸氣閥吸入的氣體施加一個壓縮作用，直到所述氣體可以通過排氣閥被排出到制冷系統(tǒng)的高壓側為止，壓縮機安裝在該制冷系統(tǒng)中。
壓縮機工況條件的變化或者進給壓力的變化可能會造成諧振組件的位移超過可容許的極限，使得活塞的頂端撞擊到氣缸蓋，從而對壓縮機產生損害。
目前已經(jīng)提出了幾種控制活塞運行的方案，既有電控方式也有采用機械控制的方式，電控方式(如美國專利US5156005，US5342176，US5450521，US5592073)是控制輸送給電機的電流，該電流是活塞位置的函數(shù)；機械控制方式(通常用于Stirling機器中)包括設置排氣通道、氣動或機械彈簧。電控方式能夠比較精確地控制活塞的位置，但是除了會表現(xiàn)出系統(tǒng)固有慣性外，還極其昂貴。同樣的問題也發(fā)生在機械控制方案上。這種慣性會導致偶然性沖擊，隨著時間的推移這種沖擊會對活塞的頂端和氣缸蓋造成損害。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的總的目的是為了提供一種帶有直線電機的往復式壓縮機，這種壓縮機成本低，結構簡單，這種壓縮機能使得活塞撞擊氣缸蓋的出現(xiàn)可能最小化，而不會對現(xiàn)有的技術方案帶來結構上的不便。
這些目的和其它的目的可以通過一種帶有直線電機的往復式壓縮機來實現(xiàn)，該壓縮機包括在氣缸內往復運動的活塞，該氣缸一端被氣缸蓋封住，該氣缸蓋上設有吸氣和排氣窗口，在吸氣和排氣窗口上可操作地裝配有吸氣和排氣閥，所述壓縮機包括一安裝在氣缸內閥裝置，該閥裝置具有一有效狀態(tài)和一無效狀態(tài)，閥裝置在有效狀態(tài)下座靠在排氣窗口上；在無效狀態(tài)下與所述排氣窗口分離開，當活塞的頂端在距離氣缸蓋一定距離之內時定義為有效狀態(tài)，所述的距離這樣限定，即，當活塞達到其壓縮沖程的末端時，氣缸內就會達到一確定的壓力，該壓力會對活塞產生一作用力，該作用力與推動所述活塞的力方向相反，且該作用力足以使得活塞在撞擊到氣缸蓋之前中斷其壓縮沖程。
附圖簡要說明下面將結合附圖對本發(fā)明進行說明，這些附圖為

圖1所示的是根據(jù)現(xiàn)有技術所構造的帶有直線電機的壓縮機部件的沿直徑所作的示意性縱向剖視圖；圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的方案所構造的帶有直線電機的壓縮機部件的沿直徑所作的示意性縱向剖視圖，其中活塞靠近上死點區(qū)域；圖3所示的是與圖2相似的視圖，表示出本發(fā)明壓縮機在頂部區(qū)域的第二種結構形式；以及圖4所示的是與圖2相似的視圖，表示出本發(fā)明壓縮機在頂部區(qū)域的第三種結構形式。
實施本發(fā)明的最佳方式下面將通過舉例的方式結合一種用于制冷系統(tǒng)中的往復式壓縮機對本發(fā)明進行描述，該壓縮機由一直線電機驅動，該直線電機安裝在一封閉的殼體(未示出)內，該殼體將壓縮機和制冷系統(tǒng)連接起來。
在該圖釋的結構中，壓縮機具有活塞1，該活塞設置在氣缸2內并與一驅動裝置3相連，該驅動裝置通常為管狀，位于氣缸2的外部并且其上帶有一磁體4，該磁體4在直線電機的激勵下沿軸線方向被推動。
氣缸2內的活塞相對于安裝在氣缸2端部的氣缸蓋5時近時遠的運動分別決定了壓縮機內的氣體的吸入和壓縮操作。
在氣缸蓋5內設有一吸氣窗口5a和一排氣窗口5b，在吸氣窗口上安裝有一吸氣閥6，在排氣窗口上安裝有排氣閥7，所述的閥控制氣體進入和排出氣缸2。
活塞1與一諧振彈簧8相連，并與后者以及磁體4構成了一個諧振組件。
根據(jù)本發(fā)明，為了避免活塞1的頂端偶然撞擊在氣缸蓋5上，本發(fā)明的壓縮機上設有一活塞行程限制裝置，該行程限制裝置包括一閥裝置10(下面將會說明)，當活塞1靠近氣缸蓋5太近時，該閥裝置會關閉位于活塞1的壓縮沖程末端的排氣窗口5b。在這種狀態(tài)下，氣缸2在氣缸蓋5和活塞1頂端之間所形成的容積內的氣體會達到一預定的壓力，該壓力會對活塞產生一個作用力，該作用力與活塞在壓縮沖程階段所受到的推動力的方向相反，所述的作用力足以中斷活塞1的壓縮沖程并避免其與氣缸蓋5相撞。其內所形成的壓縮氣體腔起到了一個彈簧或一個氣動緩沖器的作用，從而使活塞1在壓縮沖程時停止在活塞1的運行末端。
根據(jù)本發(fā)明，閥裝置10安裝在氣缸內，例如安裝在由活塞1的頂端和氣缸蓋5的內表面所確定的部件中的其中一個部件上，從而使之在有效狀態(tài)下座靠在排氣口5b上將后者基本上密封住以及在無效狀態(tài)下與排氣口5b分離。當活塞1的頂端在距離氣缸蓋5的內表面一定距離D之內時，這種狀態(tài)被定義為無效狀態(tài)，所述的距離D限定成這樣，即，在壓縮沖程的終端能達到確定的壓力，該壓力能中斷活塞1的運行。
在圖2-4所示的結構中，閥裝置10位于活塞1內。
距離D越長，氣缸2內所達到的壓力就越高，而壓力越高，所述活塞1撞擊氣缸蓋5的緩沖效果就越好。
排氣窗口5b被閥裝置10部分關閉的狀態(tài)(在這種狀態(tài)下，當活塞1處于壓縮沖程的終端時，氣體會以節(jié)流方式排出)會造成能量的浪費，這就可以避免在活塞的移動轉為吸氣沖程的狀態(tài)下，在所述的距離D內所達到的氣壓產生一個也會導致諧振出現(xiàn)的力。
在圖2中所示的是本發(fā)明的一種結構形式，其中閥裝置10是一種撓性葉片，該葉片具有一固定部分和一封閉部分11，該固定部分始終固定在該葉片所在的表面上，該封閉部分11覆蓋住排氣窗口5b且當后者處于其無效位置時與葉片所安裝的鄰近表面分離，所述的分離狀態(tài)是這樣的，即在有效狀態(tài)下，活塞1達到氣缸蓋5的確定距離D。
為了實現(xiàn)部分密封狀態(tài)，封閉部分11上設有一個通孔，該通孔通向排氣窗口5b的內部且其尺寸設計成在關閉排氣窗口5b時可進行節(jié)流排氣。
在圖3中，所示的是另一個實施方式，在該實施例中，閥裝置10包括一密封元件12，該元件借助于一彈性元件13安裝在閥裝置10所在的部件上，所述的彈性元件13是一個螺旋彈簧，該彈簧安裝在活塞1的上端面的一腔室1a內。
在圖4的結構中，閥裝置10包括一彈性材料制成的密封元件12，其形狀為半球形的杯狀。
要使得本發(fā)明的限制裝置起作用，就需要采用一種簡單而常見的電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)會在閥裝置10座靠到排氣窗口5b時檢測其狀態(tài)并決定減少輸送給驅動活塞1的電機的電力，所述的減少會一直維持，直到檢測到閥裝置10頂靠到氣缸蓋5上的這種狀態(tài)結束為止。
權利要求
1.一種帶有直線電機的往復式壓縮機，該壓縮機包括在氣缸(2)內往復運動的活塞(1)，該氣缸一端被氣缸蓋(5)封住，該氣缸蓋(5)上設有吸氣和排氣窗口(5a，5b)，在吸氣和排氣窗口(5a，5b)上可操作地裝配有吸氣閥(6)和排氣閥(7)，其特征在于，該壓縮機包括一安裝在氣缸(2)內的閥裝置(10)，該閥裝置(10)具有一有效狀態(tài)和一無效狀態(tài)，閥裝置(10)在有效狀態(tài)下座靠在排氣窗口(5b)上；在無效狀態(tài)下與所述排氣窗口(5b)分離開，當活塞(1)的頂端在距離氣缸蓋(5)一定距離(D)之內時被定義為有效狀態(tài)，所述的距離(D)這樣限定，即，當活塞(1)達到其壓縮沖程的末端時，氣缸(2)內會達到一確定的壓力，該壓力會產生一作用在活塞(1)上的力，該作用力與推動所述活塞(1)的力方向相反，且足以使得活塞(1)在撞擊到氣缸蓋(5)之前中斷其壓縮沖程。
2.如權利要求1所述的壓縮機，其特征在于，閥裝置(10)在其有效狀態(tài)下對排氣窗口(5b)進行不完全密封。
3.如權利要求1所述的壓縮機，其特征在于，閥裝置(10)安裝在由活塞(1)頂部限定的部件和由氣缸蓋(5)內表面所限定的部件中的其中一個部件上。
4.如權利要求1或2所述的壓縮機，其特征在于，閥裝置(10)為一葉片，該葉片具有一重疊排氣窗口(5b)的封閉部分(11)。
5.如權利要求4所述的壓縮機，其特征在于，封閉部分(11)上設有一通孔，該通孔通向排氣窗口(5b)內側，且其尺寸設計成使之在封閉排氣窗口(5b)時能形成節(jié)流排氣。
6.如權利要求5所述的壓縮機，其特征在于，閥裝置(10)包括一密封元件(12)，該密封元件(12)借助于一彈性元件(13)安裝在由活塞(1)頂部限定的部件和由氣缸蓋(5)內表面所限定的部件中的其中一個部件上。
7.如權利要求6所述的壓縮機，其特征在于，彈性元件(13)安裝在活塞(1)的上端面的一腔室(1a)中。
8.如權利要求3所述的壓縮機，其特征在于，閥裝置(10)包括一用彈性材料做成的密封元件(12)。
9.如權利要求1所述的壓縮機，其特征在于，密封元件(12)的形狀為一種球狀的杯子形。
全文摘要
一種帶有直線電機的往復式壓縮機,該壓縮機具有:在氣缸(2)內往復運動的活塞(1);其上設有吸氣和排氣窗口(5a,5b)的氣缸蓋(5);一安裝在氣缸(2)內的閥裝置(10),該閥裝置(10)具有一有效狀態(tài),閥裝置(10)在有效狀態(tài)下座靠在排氣窗口(5b)上,當活塞(1)的頂端在距離氣缸蓋(5)一定距離(D)之內時被定義為有效狀態(tài),所述的距離(D)這樣限定,即,當活塞(1)達到其壓縮沖程的末端時,氣缸(2)內會達到一確定的壓力,該壓力會產生一作用在活塞(1)上的力,該作用力與推動所述活塞(1)的力方向相反且足以使得活塞(1)在撞擊到氣缸蓋(5)之前中斷其壓縮沖程。
文檔編號F04B35/00GK1350618SQ0080756
公開日2002年5月22日 申請日期2000年5月12日 優(yōu)先權日1999年5月17日
發(fā)明者迪特馬爾·E·B·莉列, 里納爾多·普夫 申請人:巴西船用壓縮機有限公司