CN1170105A - 线性压缩机的活塞支承装置 - Google Patents

Abstract

一种线性压缩机的活塞支承装置,它通过更稳定的支承在气缸内作往复运动的活塞,能防止线性压缩机的气缸和活塞之间的摩擦损失,提高其效率和可靠性。该装置包括一气缸,一弹簧支承件,许多第二活塞弹簧和一活塞。上述许多第二活塞弹簧包括许多第一活塞弹簧,这许多个第一活塞弹簧在其对角线方向上具有预定的刚度,并固定在该弹簧支承件上。

Description

线性压缩机的活塞支承装置

本发明涉及一种线性压缩机的活塞支承装置，特别是线性压缩机的一种改进的活塞支承装置，该装置可以防止线性压缩机的气缸与活塞之间的摩擦损失，这样，通过更稳定地支承活塞在该气缸内作往复运动，从而提高线性压缩机的效率和***的可靠性。

图1为一表示现有的线性压缩机结构的横截面图。

如图1所示，该现有的线性压缩机包括一个具有预定形状的密封的压缩机壳体1，一个法兰2，一个气缸3，一个圆形的夹头5，一个活塞6，一个线性马达“M”，一个阀组件7，一个用于消除吸气噪声的吸气噪声消音器8和一个用于消除排气噪声的排气噪声消音器9。上述法兰2设置在密封的压缩机壳体1的内部，距离该压缩机壳体的底部一个预先决定的高度。上述气缸3固定在该法兰2的后部。上述圆形夹头5的一端5a固定在活塞弹簧4的中心部分上。上述活塞6固定在夹头5的中心部分上，并能在气缸3内作往复运动。上述线性马达“M”设置在法兰2的***内，用于产生预定的驱动力。上述阀组件7设置在法兰2的中间部分。上吸气和排气噪声消音器8和9设置在阀组件7的两侧。

马达“M”包括一个设置在法兰2的内部的铁芯12，在铁芯12内有一个线圈11，一个轭铁13和一个圆环形的磁铁14。该后轭铁13相对于该铁芯12的内圆周表面具有一个预先决定的间隙。而该圆环形磁铁14固定在该夹头5的一部分上，并***该铁芯12和该后轭铁13之间形成的间隙中，可以在该铁芯和该后轭铁之间往复运动。

在图1中，标号10表示安装弹簧，它安装在活塞弹簧4和密封的压缩机壳体1之间，用于当活塞6在气缸3内作住复运动时，弹性地支承活塞弹簧4。

下面参照图1和4B说明现有的线性压缩机的工作。

首先，当将具有预定方向的交流电通入线性马达“M”的线圈11内时，便在该铁芯12上产生磁力。于是，磁铁14便在该铁芯12，磁铁14和线圈11之间所产生的磁力的作用下，沿图1的箭头“A”所指示的方向作直线运动。因此，冷却介质气体便通过上述吸气噪声消音器8和阀组件7流入在气缸3和活塞6之间形成的压缩空间“S”中。

另外，当交流电以相反的方向流入该线性马达“M”的线圈11中时，根据上述同样的原理，该磁铁14和活塞6便沿箭头“B”所指示的方向作直线运动，并压缩在该压缩空间“S”中的冷却介质。经过压缩的冷却介质气体通过该组件7排放至排气噪声消音器9。

其次，参照附图说明用在现有的线性压缩机中的活塞支承结构。

首先，在活塞6的中间部分做出一个具有预定深度的槽6A。为了有效地将作用在活塞上的载荷(力)分为载荷(力)F1和F2，从而使该活塞6在气缸内作往复运动时的摩擦损失减至最小，将该活塞6相对于槽6A分隔为一个前支承部分6B和一个后支承部分6C。

下面，说明支承上述夹头5的活塞弹簧4和支承活塞弹簧4用的弹簧支承部分15的结构和工作。

如图2和3所示，在活塞弹簧4的中心部分有一个连接孔4A，用于将上述夹头5固定在活塞弹簧4上。四个弹性支承4B呈螺旋状从该连接孔4A伸出，并且在这四个弹性支承4B的每一个末端部分上形成一个固定孔4C，用于将活塞弹簧4固定在该弹簧支承部分15上。另外，在弹簧支承部分15的每一侧有一相固定凸台15A。该固定凸台15A的数目和结构高度与在活塞弹簧4的弹性支承4B的末端部分的固定孔4C相同。

在将固定孔4C与弹簧支承部分15的固定凸台15A中的相应一个凸台对准之后，将固定螺钉16***活塞弹簧4的固定孔4C中，将活塞弹簧4通过固定凸台15A固定在弹簧支承部分15上。

然而，由于现有的线性压缩机的活塞支承装置具有在该活塞6上形成的前支承部分6B和后支承部分6C，而这二个支承部分6B和6C同时与该气缸的内圆周表面接触。因此，当活塞6在气缸3内作往复运动时，在前支承部分6B和后支承部分6C上都要产生摩擦损失，这样就降低了该装置的效率。

另外，当将活塞弹簧4固定在弹簧支承部分15上时，由于固定过程的完成要在使该活塞弹簧4的固定孔4C与弹簧支承部分15的固定凸台15A对准之后，再将固定螺钉16***活塞弹簧4的固定孔4C中的相应一个孔内，然后才能将活塞弹簧4固定在弹簧支承部分15上，所以弹簧的固定过程非常复杂。另外，当固定螺钉16松动时，活塞弹簧4变成可自由活动的了，结果使得活塞6不能在气缸3内作有效的往复运动，这样就降低了线性压缩机的效率。

因此，本发明一的个目的是提供一种线性压缩机的活塞支承装置，该装置可解决现有技术中遇到的问题。

本发明的另一个目的是提供一种线性压缩机的经过改进的活塞支承装置，该装置能够减少线性压缩机的气缸与活塞之间的摩擦损失，这样，通过更稳定地支承在气缸内作往复运动的活塞，提高了线性压缩机的效率和装置的可靠性。

为了达到以上目的，根据本发明的第一实施例，提供了一种线性压缩机的活塞支承装置，该装置包括：一个气缸，一个弹簧支承件，许多第二活塞弹簧和一个活塞。上述气缸设置在密封的压缩机壳体内部。上述弹簧支承件设置在密封的压缩机壳体中与气缸相对的那一部分。上述该许多第二活塞弹簧有许多第一活塞弹簧，这许多第一活塞弹簧在其对角线方向上具有预定的刚度，并固定在上述弹簧支承件上。上述活塞的一端***上述第一和第二活塞弹簧中，其另一端有一个与上述气缸的内表面接触的支承部分。

为了达到以上目的，根据本发明的第二实施例，提供了一种线性压缩机的活塞支承装置，该装置包括一个气缸，一个弹簧支承件，许多个活塞弹簧和一个活塞。上述气缸设置在密封的压缩机壳体内部。上述弹簧支承件设置在密封的压缩机壳体中与气缸相对的那一部分。上述许多活塞弹簧在其对角线方向上具有预定的刚度，并固定在上述弹簧支承件上。上述活塞的一端***活塞弹簧中，而其另一端有一个与气缸的内表面接触的支承部分。

本发明的另一些优点、目的和特点从下面的说明中将会更清楚。

从下面给出的详细说明和附图将会更充分地理解本发明。附图只是为了说明本发明，而不是为了限制本发明。附图中：

图1是现有的线性压缩机的结构的横载面图；

图2是现有的线性压缩机的活塞支承装置结构的示意横截面图；

图3是现有的活塞支承装置的活塞弹簧的主视图；

图4A和4B是现有的活塞支承装置的弹簧支承件的图，其中：

图4A为该弹簧支承件的主视图；

图4B为沿图4A的IVB-IVB′线的截面图；

图5是根据本发明的线性压缩机的活塞支承装置的横截面图；

图6是根据本发明的活塞支承装置的活塞弹簧的主视图；

图7A和7B是根据本发明的活塞支承装置的弹簧支承件的图，其中：

图7A为该弹簧支承件的主视图；

图7B为沿图7A的VIIb-VIIb′的截面图；

图8是根据本发明的另一个实施例的活塞支承装置的示意横截面图；

图9A和9B是根据本发明的又一个实施例的活塞支承装置的活塞弹簧的视图，其中：

图9A为该活塞弹簧的主视图；

图9B为该活塞弹簧的侧视图；

图10与11为用于说明根据本发明的活塞支承装置的原理的图。

图5是根据本发明的线性压缩机的活塞支承装置的横截面图，而图6是根据本发明的活塞支承装置的活塞弹簧的主视图，图7A和7B是根据本发明的活塞支承装置的弹簧支承件的视图，其中，图7A为该弹簧支承件的主视图，而图7B为沿着图7A的VIIb-VIIb′线的截面图。

如图所示，根据本发明的线性压缩机的活塞支承装置包括一个气缸21，一个弹簧支承件22，许多由高强度材料制成的第一活塞弹簧23A，许多第二活塞弹簧23B，一个支承件23C，一个活塞25，一个圆环形夹头24和一个圆环形磁铁14。上述气缸21安装在密封壳体(图中未示出)内部的一部分中。上述弹簧支承件22安装在密封壳体中，并与气缸21隔开一定距离。上述许多第二活塞弹簧23B固定在弹簧支承件22的一侧。上述支承件23C穿过第一和第二活塞弹簧23A和23B。上述活塞25固定在支承件23C上，并且有支承部分25A***气缸21中。上述圆环形夹头24与活塞25做成整体，而上述圆环形磁铁14则从夹头24的一侧伸出。

上述第二活塞弹簧23B的形状通常与图3所示的现有的活塞弹簧4的形状相同。如图6所示，由高强度材料制成的第一活塞弹簧23A包括一个加强部分23′A，该加强部分23′A在第一活塞弹簧23A的外边缘部分上形成。在该加强部分23′A上有许多个彼此隔开的固定孔23′B。另外，在第一活塞弹簧23A上还有四个螺旋形弹性部分23′D。这四个螺旋形弹性部分23′D连接在加强部分23′A上成为一个整体。

此外，如图7A和7B所示，在弹簧支承件22上有许多螺钉连接孔22A。这里，螺钉连接孔22A的和位置与上述第一活塞弹簧23A的固定孔23′B的数目和位置是一样的。在弹簧支承件22的中心部分有一个孔22B，用于容纳上述第一和第二活塞弹簧23A和23B。

当将第一和第二活塞弹簧23A和23B固定在弹簧支承件22上时，要将第一和第二活塞弹簧23A和23B***弹簧支承件22上的孔22B中。此后，将第一和第二活塞弹簧23A和23B上的固定孔23′B与弹簧支承件22上的螺钉连接孔22A对准，然后，将固定螺钉26***第一和第二活塞弹簧23A和23B的固定孔23′B中，这样，就将第一和第二活塞弹簧23A和23B固定在弹簧支承件22上了。

如上所述，在根据本发明的线性压缩机的活塞支承装置中，由于在第一活塞弹簧23A的外边缘部分上有了加强部分23′A，并且有许多第一和第二活塞弹簧23A和23B固定在弹簧支承件22上，因此，可以更有效地分配作用在活塞25的支承部分25′A上的力F1，和作用在第一活塞弹簧23A上的力F2，更稳定地支承活塞25。

即，第一活塞弹簧23A的圆形的加强部分23′A能更有效地支承上述力F2。

图8是根据本发明的另一个实施例的活塞支承装置的示意横截面图，图9A和9B是根据本发明的另一个实施例的活塞支承装置的活塞弹簧的视图，其中，图9A为该活塞弹簧的主视图，而图9B为该活塞弹簧的侧视图。

在根据本发明的另一实施例的线性压缩机的活塞支承装置结构中，只有活塞弹簧33的结构与现有的线性压缩机的活塞弹簧支承装置不同。

因此，下面参考这种不同的结构来说明根据本发明的另一个实施例的线性压缩机的活塞支承装置。

即，本发明的活塞弹簧33的结构与现有的活塞弹簧4的外形是相同的，但是，根据本发明的线性压缩机的这种活塞支承装置的弹性支承的厚度“t”和宽度“w”要根据下列条件来决定。

即，为增加活塞弹簧33的刚度，弹性部分的厚度“t”和最小宽度“w”之比要超过1∶3，以使活塞弹簧33的径向刚度增加。

下面说明当活塞弹簧33的弹性部分的厚度“t”与最小宽度“w”之比超过1∶3时，活塞弹簧33的刚度增加的理由。

图10和11是用于说明根据本发明的活塞支承装置的原理的图。

如图所示，假设该活塞弹簧33的弹性部分33B为一悬臂梁，当力“p”作用在该悬臂梁的端部时，在该端部处产生了一个根据下列方程式的挠度“δ” $\mathrm{\δ}=\frac{{\mathrm{Fl}}^3}{\mathrm{EI}}f\left(x\right)---\left(1\right)$

式中：E表示该悬臂梁的弹性模量，I表示该悬臂梁的横截面的二次矩，l表示该悬臂梁的长度。另外，根据虎克(Hook)定律，可以得出下列方程式。 $X=\frac{F}{K}---\left(2\right)$ 方程式(1)和(2)中的刚度“K”可以下式表示： $K=\frac{\mathrm{EI}}{l^3}=\frac{E\·\frac{{\mathrm{wt}}^3}{12}}{l^3}$ K∝WT³              (3) $\frac{K_1}{K_2}\∝\frac{{\mathrm{tw}}^3}{{\mathrm{wt}}^3}\∝{\left(\frac{w}{t}\right)}^2$ $K_1\∝K_2{\left(\frac{w}{t}\right)}^2$

因此，刚度是根据弹性部分33B的厚度“t”，而不是根据弹性部分33B的宽度“w”来决定的。即，该活塞弹簧33的轴线方向刚度与对角线方向刚度之比可以下式表示如下。 $\frac{K_1}{K_2}\≈\frac{{\mathrm{tw}}^3}{{\mathrm{wt}}^3}\≈\frac{w}{t}$ $K_1\≈K_2\frac{w}{t}$

如上所述，根据本发明的线性压缩机的活塞支承装置的基本目的是采用对角线上具有高刚度的活塞弹簧，形成活塞的一个支承部分，该活塞与气缸的内圆周表面接触，从而提高装置的效率，减少摩擦损失，并改善装置的可靠性。

虽然，为了说明的目的阐述了本发明的几个优选实施例，然而，本技术领域的技术人员将会理解，可以对本发明作各种各样的改进，增添和替代，而不会偏离权利要求书中所陈述的本发明的范围和宗旨。

Claims (5)

1.一种线性压缩机的活塞支承装置，它包括：

一个设置在密封的压缩机壳体内的气缸；

一个设置在上述密封的压缩机壳体中与上述气缸相对的那一部分上的弹簧支承件；

许多个第二活塞弹簧，它包括许多个第一活塞弹簧，这许多个第一活塞弹簧在其对角线方向上具有预定的刚度，并固定在该弹簧支承件上；以及

一个活塞，该活塞的一端***上述第一和第二活塞弹簧中，而其另一端有一个与上述气缸的内表面接触的支承部分。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆形的第一活塞弹簧具有一加强部分和许多弹性部分，上述加强部分在上述第一活塞弹簧的外边缘部分上形成，而上述许多弹性部分呈螺线状与上述加强部分做成一个整体，上述许多弹性部分的各末端从在上述第一活塞弹簧的中心部分形成的一个连接部分延伸出来。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在上述弹簧支承件的一侧有一个具有预定的深度的安装孔，用于容纳上述第一和第二活塞弹簧。

4.一种线性压缩机的活塞支承装置，它包括：

一个设置在密封的压缩机壳体内的气缸；

一个设置在上述密封的压缩机壳体中与上述气缸相对的部分上的弹簧支承件；

许多个活塞弹簧，这许多个弹簧在其对角线方向上具有预定的刚度，并固定在上述弹簧支承件上；以及

一个活塞，该活塞的一端***上述活塞弹簧中，而其另一端有一个与上述气缸的内表面接触的支承部分。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的活塞弹簧包括：

一个在上述活塞弹簧的中心部分处形成的，用于安装穿过它的上述活塞的一个端部的连接孔；

许多个从上述连接部分延伸出来，并且互相隔开的呈螺线状的弹性部分；

在各弹性部分的末端形成的，用于安装穿过它的固定螺钉，以便将上述活塞弹簧固定在上述活塞支承件上的固定孔，其中，上述活塞弹簧的厚度与最小宽度之比为1∶3。

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