專利名稱：直線壓縮機(jī)及用于該直線壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其是用于壓縮致冷器具中的制冷劑的直線壓縮機(jī)及尤其是一種用于驅(qū)動(dòng)用于這種直線壓縮機(jī)的振動(dòng)式直線活塞運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
由US 6 596 032 B2公開了一種直線壓縮機(jī)，其驅(qū)動(dòng)裝置包括一個(gè)機(jī)架及一個(gè)通過一個(gè)膜片彈簧支承在該機(jī)架中的振動(dòng)體。該振動(dòng)體包括一個(gè)永磁鐵、一個(gè)與該永磁鐵剛性地連接的活塞桿及一個(gè)鉸接在該活塞桿上的活塞，該活塞可在一個(gè)缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該活塞的運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)環(huán)形地繞著該缸設(shè)置的電磁鐵驅(qū)動(dòng)，該電磁鐵與該永磁鐵交替作用。一個(gè)盤形的膜片彈簧被用螺釘擰在該活塞桿的中部上，并且該膜片彈簧的外邊緣與一個(gè)軛連接，該軛包圍該缸、電磁鐵及永磁鐵。
該振動(dòng)體及膜片彈簧構(gòu)成一個(gè)能振動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的固有頻率通過振動(dòng)體及膜片彈簧的質(zhì)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?yàn)檎駝?dòng)體的每個(gè)偏轉(zhuǎn)都與該膜片彈簧的膨脹有關(guān)。由于小的振幅難于將缸的死點(diǎn)容積可靠地作小。但該死點(diǎn)容積越大，則壓縮機(jī)的效率就越差。此外，小的行程強(qiáng)制地導(dǎo)致該缸以與長(zhǎng)度相比大的直徑構(gòu)成，以便實(shí)現(xiàn)給定的流量。足夠地密封活塞的相當(dāng)大的圓周是費(fèi)事的。
因?yàn)樵撜駝?dòng)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，活塞桿的帶有活塞的頭部往復(fù)擺動(dòng)并且在缸壁上磨損。為了防止這一點(diǎn)，對(duì)活塞設(shè)置了一個(gè)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(jī)的高壓排氣口連接，以便在該缸的內(nèi)壁與活塞之間形成一個(gè)氣墊。但是這種壓縮氣體支承僅僅當(dāng)在該直線壓縮機(jī)的排氣口上存在所需的過壓時(shí)才能起作用，即不是在該壓縮機(jī)起動(dòng)或開動(dòng)時(shí)起作用。在該時(shí)刻上存在活塞在缸壁上磨損的危險(xiǎn)，從而該壓縮機(jī)過早地磨壞。
由US 6 641 377 B2公開了一種權(quán)利要求2前序部分所述的直線壓縮機(jī)。在該雙活塞直線壓縮機(jī)中，每個(gè)活塞分別由兩個(gè)雙臂的膜片彈簧保持。
由于臂的彎曲，可實(shí)現(xiàn)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于變形，因此它們抵抗活塞與缸壁的接觸。
為了實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的所希望的流量，該活塞的振動(dòng)頻率不允許太小。該膜片彈簧的剛度越大，則該振動(dòng)頻率就越高。但太有剛度的膜片彈簧存在這樣的危險(xiǎn)，即它在高振幅的情況下發(fā)生疲勞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種用于直線壓縮機(jī)的、磨損少的驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)機(jī)架及一個(gè)通過一個(gè)膜片彈簧支承在機(jī)架中的振動(dòng)體，其中所述膜片彈簧在沒有疲勞危險(xiǎn)的情況下允許振動(dòng)體的大行程，因此可在活塞直徑小的情況下實(shí)現(xiàn)高的流量。
為了在沒有材料疲勞危險(xiǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)高的行程，所述至少一個(gè)膜片彈簧的臂應(yīng)由一種非常薄的材料制成。其強(qiáng)度可被這樣勉強(qiáng)地確定，使得它僅僅足夠避免振動(dòng)體的側(cè)向偏離。然而，這種弱的膜片彈簧將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置的低的固有頻率并且由此在預(yù)給定行程的情況下導(dǎo)致由該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)的小流量。因此，根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)該驅(qū)動(dòng)裝置的對(duì)于所需流量足夠的固有頻率，對(duì)每個(gè)臂配置一個(gè)復(fù)位彈簧，后者抵抗該臂的變形，由此所述膜片彈簧與復(fù)位彈簧一起分別構(gòu)成一個(gè)彈性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的剛性明顯大于由膜片彈簧自己構(gòu)成的系統(tǒng)的剛性。
在最簡(jiǎn)單的情況下，每個(gè)臂具有一個(gè)唯一的、向一個(gè)方向上彎曲的區(qū)段。在偏轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)這種臂也將一個(gè)轉(zhuǎn)矩施加在由其承載的振動(dòng)體上，從而也激勵(lì)起該振動(dòng)體的與所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)。為了避免這種轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)的干擾作用，需要壓縮機(jī)的至少某些部件為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。
但也可設(shè)置分別向相反的方向上彎曲的臂對(duì)。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，在不同地彎曲的臂上出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩被彼此補(bǔ)償，因此該振動(dòng)體完全不或幾乎不進(jìn)行與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)。
優(yōu)選每個(gè)臂具有兩個(gè)向不同方向上彎曲的區(qū)段。因?yàn)樵诖瞬煌貜澢膮^(qū)段也引起向相反方向上的轉(zhuǎn)矩，從而可使每個(gè)單個(gè)的臂的轉(zhuǎn)矩很小或使其消失。
有利的還有，設(shè)置至少一個(gè)第二膜片彈簧，其臂作用在振動(dòng)體的一個(gè)區(qū)域上，該區(qū)域在振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向上與第一膜片彈簧的作用區(qū)域隔開距離。通過這兩個(gè)膜片彈簧，振動(dòng)體可靠地、線性地在所希望的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向上被導(dǎo)向，并且可避免側(cè)向的偏離運(yùn)動(dòng)，該偏離運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致由振動(dòng)體承載的活塞與包圍該活塞的缸之間的接觸。
同一個(gè)膜片彈簧的臂優(yōu)選在其作用在機(jī)架的端部上和/或在其作用在振動(dòng)體的端部上分別一體地連接。這些作用在機(jī)架上的端部可通過一個(gè)與板簧一體的框連接。
膜片彈簧與復(fù)位彈簧的組合的有效彈簧常數(shù)可被調(diào)節(jié)，以便能根據(jù)需要協(xié)調(diào)該驅(qū)動(dòng)裝置的固有頻率。
優(yōu)選使用螺旋彈簧作為復(fù)位彈簧。
一個(gè)直線壓縮機(jī)也是本發(fā)明的主題，它具有一個(gè)工作室、一個(gè)可在該工作室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)以壓縮工作流體的活塞及一個(gè)上述類型的、與該活塞聯(lián)接以驅(qū)動(dòng)所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。


本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點(diǎn)從下面參照附圖對(duì)實(shí)施例的說明中得到。圖中示出
圖1一個(gè)直線壓縮機(jī)的部分剖割的剖視圖，圖2根據(jù)本發(fā)明的、用于使用在圖1的壓縮機(jī)中的膜片彈簧的俯視圖，圖3一個(gè)膜片彈簧的第二構(gòu)型的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一個(gè)直線壓縮機(jī)的部分剖割的剖視圖。該壓縮機(jī)具有一個(gè)帶中心室21的機(jī)架，其中在兩個(gè)對(duì)置的臂——在此參照?qǐng)D示為了清楚起見稱為蓋22及底23——中構(gòu)造有一些開口，一個(gè)棒形的振動(dòng)質(zhì)量24具有間隙地穿過這些開口延伸。該室21被設(shè)置用于接收未示出的、用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)插入到該振動(dòng)質(zhì)量24中的永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電磁鐵。
振動(dòng)質(zhì)量24的端部借助于螺釘或鉚釘25固定在兩個(gè)膜片彈簧8的中心區(qū)域16上。
在圖2中以俯視圖示出一個(gè)膜片彈簧8。該膜片彈簧8具有一個(gè)封閉的矩形外環(huán)或框13，在該膜片彈簧安裝到壓縮機(jī)中之前，所述外環(huán)或框使該膜片彈簧穩(wěn)定并且防止扭曲地保護(hù)它。從該框13的角部開始延伸出四個(gè)向著中心區(qū)域16的臂14，這些臂分別由三個(gè)直線的區(qū)段17及兩個(gè)連接這些直線區(qū)段17的彎曲區(qū)段18、19構(gòu)成。每個(gè)臂14的兩個(gè)區(qū)段18、19分別具有相反的彎曲方向。四個(gè)用于固定該膜片彈簧8的孔20位于該框13的角部上。
每個(gè)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(gè)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之一交叉并且配合到所述中心室21中。接片26的高度確定了振動(dòng)質(zhì)量24的運(yùn)動(dòng)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(qū)域16碰撞在所述蓋22或底23上。
如果該中心區(qū)域16偏轉(zhuǎn)，則它導(dǎo)致所述彎曲區(qū)段18、19稍稍上彎。由于每個(gè)臂的兩個(gè)彎曲區(qū)段18、19的相反的彎曲方向，由所述上彎得出分別相反的轉(zhuǎn)矩，因此由每個(gè)單個(gè)的臂14施加到中心區(qū)域16上的轉(zhuǎn)矩很小。此外，各相鄰臂14的轉(zhuǎn)矩彼此補(bǔ)償，因?yàn)樗鼈冎械拿恳粋€(gè)是另一個(gè)的鏡像并且因此由它們施加的轉(zhuǎn)矩方向相反地相等。該中心區(qū)域16及因此固定在其上的活塞桿10由此精確線性地及無扭轉(zhuǎn)地被導(dǎo)向。
下部的軛30帶有兩個(gè)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(diǎn)劃線輪廓示出的那樣——分別接觸兩個(gè)臂14的彎曲區(qū)段18，如果它們向下偏轉(zhuǎn)的話，并且因此抵抗振動(dòng)質(zhì)量24的向下偏轉(zhuǎn)。在上部的軛29上設(shè)置相應(yīng)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(qū)段18并且抵抗振動(dòng)質(zhì)量的向上偏轉(zhuǎn)。
上部的軛29還帶有一個(gè)缸33，一個(gè)通過一個(gè)活塞桿10與該振動(dòng)質(zhì)量24連接的、在圖中看不見的活塞可在該缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵撜駝?dòng)質(zhì)量24通過兩個(gè)膜片彈簧8精確線性地被導(dǎo)向，所以該活塞桿12及由該活塞桿承載的活塞隨著該活塞桿不橫向于運(yùn)動(dòng)方向偏離，并且可避免活塞在該缸33的內(nèi)壁上的磨損。通過該活塞的運(yùn)動(dòng)，流體經(jīng)由該缸33的一個(gè)抽吸接管34被吸入、被壓縮并且經(jīng)由一個(gè)壓力接管35再被排出。
當(dāng)振動(dòng)質(zhì)量24位于其軌跡的一個(gè)止點(diǎn)上時(shí)，則其全部的運(yùn)動(dòng)能量以變形能的形式存儲(chǔ)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于它們各自的彈簧常數(shù)。因此，這些膜片彈簧可被作得非常薄并且易于變形，從而即使在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下也不會(huì)出現(xiàn)材料疲勞，因?yàn)槟切┯捎谶@些膜片彈簧缺乏足夠的剛度而不能存儲(chǔ)的能量可被相應(yīng)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(shí)現(xiàn)具有不同流量的壓縮機(jī)，其方式是，這些膜片彈簧分別與具有不同彈簧常數(shù)的螺旋彈簧組合，它們分別給出該可振動(dòng)的系統(tǒng)的不同的固有頻率。
還可考慮，一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的固有頻率可被協(xié)調(diào)，其方式是分別使這些螺旋彈簧31可移動(dòng)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(qū)域越靠近地位于膜片彈簧8的中心區(qū)域16上，則由膜片彈簧及螺旋彈簧組成的整個(gè)系統(tǒng)的剛性就越高，并且由此得出的驅(qū)動(dòng)裝置的固有頻率就越高。
在極端情況下可能的是，每個(gè)軛29、30的兩個(gè)螺旋彈簧31分別由一個(gè)唯一的螺旋彈簧來代替，后者直接接觸在所述中心區(qū)域16上。
圖3示出圖3中的膜片彈簧8的一個(gè)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(jī)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(gè)右邊的及兩個(gè)左邊的臂14在它們的背離中心區(qū)域16的端部上通過一個(gè)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并且因此比圖2中的彈簧更有剛性。其功能方式與圖3中的那個(gè)膜片彈簧沒有區(qū)別。
權(quán)利要求
1.用于一個(gè)直線壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)機(jī)架(21，29，30)及一個(gè)通過至少一個(gè)膜片彈簧(8)支承在該機(jī)架(21，29，30)中的、可在一個(gè)方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)體(24，10)，其中所述膜片彈簧(8)具有多個(gè)臂(14)，這些臂以一個(gè)端部作用在機(jī)架(21，29，30)上并且以另一個(gè)端部作用在該振動(dòng)體(24)上，其特征在于對(duì)每個(gè)臂(14)配置了一個(gè)復(fù)位彈簧(31)，后者與所述臂(14)的變形起反作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于這些臂(14)在所述兩個(gè)端部之間具有一個(gè)彎曲的延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于每個(gè)臂(14)具有兩個(gè)向不同方向上彎曲的區(qū)段(18，19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置包括至少一個(gè)第二膜片彈簧(8)；第一及第二膜片彈簧(8)作用在振動(dòng)體(24，10)的在振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向上隔開距離的區(qū)域上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于同一個(gè)膜片彈簧(8)的臂(14)在它們的作用在振動(dòng)體(24，10)上的端部(16)上一體地連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于同一個(gè)膜片彈簧(8)的臂(14)在它們的作用在機(jī)架(21，29，30)上的端部上一體地連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于這些作用在機(jī)架(21，29，30)上的端部通過一個(gè)與所述臂(14)一體的框(13)連接。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于膜片彈簧(8)在變形方向上的剛度小于復(fù)位彈簧(31)的剛度。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于膜片彈簧(8)與復(fù)位彈簧(31)的組合的有效彈簧常數(shù)可被調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述復(fù)位彈簧(31)是螺旋彈簧。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于振動(dòng)體(24，10)的質(zhì)量大于所有彈簧(8，31)的質(zhì)量。
12.一種直線壓縮機(jī)，具有一個(gè)工作室、一個(gè)可在該工作室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)以壓縮工作流體的活塞及一個(gè)根據(jù)上述權(quán)利要求之一的、聯(lián)接在該活塞上以驅(qū)動(dòng)該往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于一個(gè)直線壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)機(jī)架(21，29，30)及一個(gè)通過至少一個(gè)膜片彈簧(8)支承在該機(jī)架(21，29，30)中的、可在一個(gè)方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)體(24，10)。所述膜片彈簧(8)具有多個(gè)臂(14)，這些臂以一個(gè)端部作用在機(jī)架(21，29，30)上并且以另一個(gè)端部作用在該振動(dòng)體(24)上，對(duì)每個(gè)臂配置了一個(gè)復(fù)位彈簧(31)，后者對(duì)所述臂(14)的變形起反作用。
文檔編號(hào)F04B35/04GK101087953SQ200580044469
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者A·沙德, J·舒伯特 申請(qǐng)人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司