Линейный компрессор – Линейный инверторный компрессор
Линейный компрессор LG. Сервисное руководство
Обратная связь
Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать её на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: [email protected]
Мы в социальных сетях
Социальные сети давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы узнаем из них новости, общаемся с друзьями, участвуем в интерактивных клубах по интересам
ВКонтакте >
Что такое Myslide.ru?
Myslide.ru – это сайт презентаций, докладов, проектов в формате PowerPoint. Мы помогаем учителям, школьникам, студентам, преподавателям хранить и обмениваться своими учебными материалами с другими пользователями.
Для правообладателей >
myslide.ru
Линейный компрессор
Устройство предназначено для использования в области компрессоростроения для сжатия холодильного агента в холодильном устройстве. Линейный компрессор, включающий в себя жесткую рамку (11, 12, 13), в которой при помощи по меньшей мере одной мембраны (9) поддерживается с возможностью возвратно-поступательного движения колеблющееся тело (16) и установлен по меньшей мере один электромагнит (14, 15) для приведения колеблющегося тела (16) в возвратно-поступательное движение, и образующую часть этой рамки нагнетательную камеру (13), в которой совершает возвратно-поступательное движение связанный с колеблющимся телом (16) поршень. Рамка (11, 12, 13) смонтирована с возможностью колебательного движения на крепежном каркасе (1), фиксирующем линейный компрессор на носителе, при помощи мембраны (5, 7, 9), расположенной перпендикулярно направлению движения колеблющегося тела (16). Мембрана (5, 7, 9) является цельной мембраной, которая включает в себя мембрану (9), соединяющую колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12). Упрощается сборка компрессора, повышается технологичность конструкции. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники
Данное изобретение относится к линейному компрессору, применяемому, в частности, для сжатия холодильного агента в холодильном устройстве.
Уровень техники
Из патентного документа US 6642377 B2 известен линейный компрессор, включающий в себя нагнетательную камеру, в которой с возможностью возвратно-поступательного движения смонтирован поршень, связанную с нагнетательной камерой рамку, в которой посредством по меньшей мере одной пружины поддерживается с возможностью возвратно-поступательного движения связанное с поршнем колеблющееся тело, и по меньшей мере один установленный в рамке электромагнит для привода возвратно-поступательного движения колеблющегося тела.
Колебательное силовое воздействие, оказываемое магнитом на колеблющееся тело, вызывает соответствующее колебательное противодействие, которое рамка оказывает на крепление, на котором она смонтирована. Это колебательное противодействие, если оно не компенсируется, может вызывать колебания крепления или других связанных с ним деталей, которые воспринимаются пользователем как эксплуатационный шум.
Чтобы такие колебания оставались незначительными, в известном линейном компрессоре взаимодействуют два поршня, которые входят в нагнетательную камеру с двух сторон. Если эти поршни имеют равные массы и поддержаны пружинами равной силы, то имеется возможность управлять приводным электромагнитом каждого поршня таким образом, чтобы поршни колебались точно в противофазе, так, чтобы вызванные ими действующие на рамку силы противодействия компенсировали друг друга.
Такой линейный компрессор оказывается дорогим в изготовлении, так как поршни и соединенные с ними средства привода должны иметься в двойном количестве. Но трудно также и обеспечивать точное зеркально-симметричное движение двух поршней, так как обусловленное изготовлением расхождение значений колеблющихся масс и, прежде всего, жесткости поддерживающих их пружин приводит к различию собственных частот двух поршней. Из этого следуют, при возбуждении магнитов с обеих сторон одним и тем же переменным током, различные амплитуды и фазы перемещения поршней.
Правда, возможно также реализовать линейный компрессор с единственным колеблющимся поршнем, в котором передача противодействия рамки на крепление компрессора ограничена тем, что рамка со своей стороны имеет возможность колебательного движения относительно крепления, однако для такого линейного компрессора требуется большое количество пружин, которые делают сборку такого линейного компрессора продолжительной и дорогой.
Дальнейшей проблемой при креплении на пружинах является то, что большинство типов пружин, если они расположены так, чтобы препятствовать движению рамки параллельно направлению колебания колеблющегося тела, легко деформируются в поперечном направлении, так что рамка может раскачаться до значительной амплитуды, если не подавлять ее колебания при помощи дополнительных пружин, создающих опоры с боков, или при помощи направляющих шин.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание линейного компрессора, который простыми средствами предотвращает чрезмерную передачу колебаний на носитель, на котором укреплен линейный компрессор.
Задача решена благодаря тому, что рамка с возможностью колебательного движения связана с крепежным каркасом, который служит для монтажа линейного компрессора на внешнем носителе, посредством мембраны, направленной поперек направления движения колеблющегося тела. Такая мембрана деформируется в направлении движения колеблющегося тела существенно легче, чем в поперечном направлении, так что раскачивание компрессора в плоскости, поперечной относительно направления колебательного движения, эффективно подавляется без необходимости применения для этого жесткого соединения между каркасом-креплением и рамкой в поперечном направлении.
Для обеспечения точного линейного движения рамки относительно крепежного каркаса с использованием небольшого количества деталей предпочтительно два противоположных друг другу конца мембран закреплены на крепежном каркасе, а участок, расположенный между ними, закреплен на рамке.
Если центр тяжести колеблющегося тела и центр тяжести рамки лежат на одной линии, проходящей по направлению движения колеблющегося тела, то колебание колеблющегося тела в рамке инициирует только силы противодействия, ориентированные в направлении движения, но не колебательные крутящие моменты, которые могли бы вызывать раскачивание рамки.
С целью ограничения передачи колебаний, не только в виде вибрационного шума, но и по воздуху, крепежный каркас предпочтительно выполнен в форме корпуса, окружающего нагнетательную камеру и рамку.
Чтобы при незначительных габаритных размерах мембраны достигался ее больший ход, она предпочтительно включает в себя по меньшей мере один изогнутый пружинный рычаг. Особенно предпочтителен пружинный рычаг, изогнутый зигзагообразно, так как он в любом случае вызывает лишь незначительные крутящие моменты между колеблющимися относительно друг друга частями.
Далее, для того чтобы крутящие моменты, возникающие в связи с колебанием мембраны между рамкой и колеблющимся телом, оставались незначительными, целесообразно иметь мембрану, содержащую по меньшей мере два изогнутых рычага, соединяющих рамку с колеблющимся телом, зеркально-симметричных друг к другу относительно плоскости, параллельной направлению движения колеблющегося тела. Крутящие моменты, произведенные такими рычагами, имеют соответственно противоположные направления, так что они компенсируют друг друга.
Если мембрана представляет собой цельную мембрану, включающую в себя также и ту мембрану, которая соединяет колеблющееся тело с рамкой, то стабильная подвесная опора реализуется с использованием минимального количества деталей.
Такая мембрана предпочтительно связана на своем среднем участке с колеблющимся телом, на двух концевых участках – с крепежным каркасом, а в областях, расположенных соответственно между средним участком и концевыми участками, – с рамкой.
Чтобы еще больше препятствовать передаче колебаний на носитель, мембрана может быть связана с крепежным каркасом посредством элемента, демпфирующего колебания.
Чтобы обеспечивать точное линейное перемещение колеблющегося тела, линейный компрессор предпочтительно оборудован второй цельной мембраной, соединяющей колеблющееся тело с рамкой и рамку с крепежным каркасом, причем места воздействия мембран на колеблющееся тело расположены на расстоянии друг от друга в направлении возвратно-поступательного движения.
Для привода колебательного движения служит предпочтительно по меньшей мере одна пара магнитов, расположенных антипараллельно на противоположных сторонах колеблющегося тела и имеющих оси магнитных полей, ориентированные перпендикулярно к направлению движения колеблющегося тела.
Краткий перечень фигур чертежей
Дальнейшие признаки и преимущества изобретения видны из приведенного ниже описания варианта осуществления изобретения, ссылающегося на прилагаемые фигуры чертежей. На них показано следующее:
фиг.1: аксонометрическое изображение линейного компрессора согласно изобретению;
фиг.2: вид сверху на мембрану линейного компрессора согласно фиг.1;
фиг.3: аксонометрическое изображение линейного компрессора согласно изобретению по второму варианту осуществления.
Осуществление изобретения
Линейный компрессор, показанный на фиг.1, включает в себя звукоизолирующий корпус, от которого на фигуре частично представлена только одна из двух чаш 1. Чаши соприкасаются по огибающему корпус фланцу 2 и тем самым образуют замкнутую – за исключением непоказанных отверстий для ввода всасывающего трубопровода холодильного агента или напорного трубопровода – оболочку. Во фланце 2 образованы несколько ушек 3 для крепления чаш друг к другу и к носителю, который не показан на чертеже и не считается частью компрессора.
Во внутренней стенке чаши 1 образованы четыре гнезда для амортизаторов 4 из резины, эластичного пенного материала или другого поглощающего колебания материала, из которых видны только те два, которые расположены на обращенном к наблюдателю крае чаши 1. Амортизаторы 4 имеют по одному шлицу, принимающему в себя конечный участок 6 пружинного рычага 5. Каждый пружинный рычаг 5 является частью соответствующей цельной мембраны, изготовленной из пружинной стали путем штамповки и представленной на фиг.2 на виде сверху.
Мембрана имеет два пружинных рычага 5, каждый из которых отходит от вытянутого промежуточного участка 7 и включает в себя два прямолинейных участка 8, параллельных промежуточному участку 7. Другие пружинные рычаги 9 проходят от противоположных концов двух промежуточных участков 7 зигзагообразно к среднему участку 10 мембраны, на котором все четыре пружинных рычага 9 сходятся вместе. Пружинные рычаги 9 имеют по три прямолинейных участка. Каждый пружинный рычаг 9 представляет собой зеркальное отражение двух смежных с ним пружинных рычагов относительно параллельных направлению колебаний плоскостей симметрии, которые обозначены на фиг.2 штрихпунктирными линиями I и II.
Отверстия на концах промежуточных участков 7 служат для крепления рамки, которая состоит из трех элементов: двух стенок 11, которые проходят соответственно между обращенными друг к другу промежуточными участками 7 двух мембран, и скобы 12, которая проходит над пружинными рычагами 9 передней мембраны и в которой расположена нагнетательная камера 13.
Стенки 11 несут на своих обращенных друг к другу сторонах по сердечнику 14, выполненному из магнитомягкой стали, с тремя взаимосвязанными параллельными стержнями, средний из которых на фигуре скрыт катушкой 15 электромагнита, через обмотку которой он проходит.
В промежутке между обращенными друг к другу свободными концами сердечников 14 из магнитомягкой стали установлено колеблющееся тело 16. Средняя часть колеблющегося тела 16, представляющая собой постоянный магнит, по существу заполняет промежуток между сердечниками 14 из магнитомягкой стали. Более узкие конечные части колеблющегося тела 16 поддерживаются в мембранах с помощью винтов или заклепок 17, которые проходят через отверстия 18 в средних участках 10 мембран. Через большее центральное отверстие 19 в той мембране, которая на фигуре обращена к наблюдателю, проходит поршневой шток 20, жестко связывающий колеблющееся тело 16 с непоказанным поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение в нагнетательной камере 13.
Средняя часть колеблющегося тела 16 – это стержень, представляющий собой постоянный магнит, ось поля которого совпадает с продольной осью поршневого штока 20 и полюса которого в показанном на фиг.1 положении равновесия выступают наружу, в направлении оси колебаний, из промежутка между сердечниками 14. Катушки 15 электромагнита включены таким образом, что одноименные полюса их полей обращены соответственно друг к другу. При возбуждении катушек 15 электромагнита переменным током к центру промежутка попеременно притягиваются северный полюс или южный полюс постоянного магнита, и вследствие этого колеблющееся тело 16 совершает вынужденные колебания.
Центры тяжести рамки и жестко укрепленных на ней частей, с одной стороны, и колеблющегося тела 16 и поршня, с другой стороны, определяют прямую, параллельную направлению колебания колеблющегося тела 16. Вследствие этого обеспечивается то, что рамка, в результате ее реакции на движение колеблющегося тела, совершает только возвратно-поступательное движение, но вышеупомянутое раскачивание не имеет место.
Колеблющееся тело 16, благодаря его подвеске при помощи четырех пружинных рычагов 9 на каждом из его концов, легко перемещается в направлении поршневого штока 20; в направлении, перпендикулярном к этому, жесткость пружинных рычагов 9 значительно выше, так что колеблющееся тело 16 и вместе с ним поршень надежно приводятся в движение строго в направлении колебаний.
На фиг.3 показан измененный вариант осуществления компрессора согласно изобретению. Тем частям компрессора с фиг.1 и 2, которые на фиг.3 повторяются в идентичном виде, присвоены такие же обозначения, как на фиг.1, и они не описываются заново.
Различие между двумя вариантами осуществления состоит по существу в том, что в варианте по фиг.3 мембраны, несущие колеблющееся тело 16, не продлены за пределы стенок 11, а вместо этого соединение между рамкой и чашей 1 корпуса с возможностью колебательного движения образовано двумя дополнительными мембранами 21, 22. Мембраны 21, 22 не имеют прорезей, в отличие от тех мембран, которые несут колеблющееся тело 16, и поэтому при той же толщине материала значительно жестче последних. В результате этого собственная частота, с которой рамка колеблется относительно корпуса, в случае варианта осуществления, изображенного на фиг.3, существенно выше, чем частота колебания колеблющегося тела 16, так что его движение не вызывает колебания рамки относительно корпуса.
Как и при варианте осуществления согласно фиг.1, мембраны 21, 22 подобным образом введены противоположными длинными концами 23 в пазы корпуса. Средние участки 24 мембран 21, 22 связаны с рамкой компрессора, в случае задней мембраны 21 – через распорки 25, размер которых определяет максимально возможный ход колеблющегося тела 16, а в случае передней плоской мембраны 22 – через два штампованных или просверленных отверстия, сквозь которые проходят всасывающий патрубок и напорный патрубок, соответственно 26 и 27, нагнетательной камеры 13. Зацепление с геометрическим замыканием патрубков 26, 27 с отверстиями мембраны 22 упрощает сборку компрессора, так как оно делает излишним закрепление мембраны 22 в рамке при помощи сварки, заклепок, завинчивания или прочих способов. Мембраны 21, 22 предварительно незначительно напряжены относительно друг друга, так что их конечные области плотно прилегают к соответствующим боковым поверхностям принимающих их пазов корпуса, даже если паз корпуса шире, чем толщина соответствующей мембраны. Поэтому стук, вызванный временно теряемым контактом между мембранами 21, 22 и вышеупомянутыми боковыми поверхностями пазов или между нагнетательной камерой 13 и мембраной 22, исключен.
В месте прохождения патрубков 26, 27 сквозь отверстия мембраны 22 могло бы предусматриваться соединение между ней и нагнетательной камерой 13 также путем вхождения выступа листовой мембраны 22 или нагнетательной камеры 13, имеющего, в принципе, любую форму, в соответствующее ему по форме углубление, находящееся соответственно в нагнетательной камере 13 или в листовой мембране 22, либо соединение с материальным замыканием – например, при помощи точечной сварки.
1. Линейный компрессор, включающий в себя жесткую рамку (11, 12, 13), в которой при помощи по меньшей мере одной мембраны (9) поддерживается с возможностью возвратно-поступательного движения колеблющееся тело (16) и установлен по меньшей мере один электромагнит (14, 15) для приведения колеблющегося тела (16) в возвратно-поступательное движение, а также образующую часть этой рамки нагнетательную камеру (13) с помещенным в нее с возможностью возвратно-поступательного движения связанным с колеблющимся телом (16) поршнем, причем рамка (11, 12, 13) соединена с возможностью колебательного движения с крепежным каркасом (1), фиксирующим линейный компрессор на носителе, при помощи мембраны (5, 7, 9), расположенной перпендикулярно направлению движения колеблющегося тела (16), отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) является цельной мембраной, которая включает в себя мембрану (9), соединяющую колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12).
2. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что два противоположных концевых участка мембраны зафиксированы в крепежном каркасе (1), а промежуточный участок прикреплен к рамке.
3. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что центр тяжести колеблющегося тела и центр тяжести рамки расположены на одной и той же линии, проходящей в направлении движения колеблющегося тела.
4. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что крепежный каркас (1) представляет собой корпус, окружающий нагнетательную камеру (13) и рамку (11, 12).
5. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) включает в себя по меньшей мере один зигзагообразно изогнутый пружинный рычаг (5), который связывает рамку (11, 12) с крепежным каркасом (1).
6. Линейный компрессор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) на своем среднем участке (10) связана с колеблющимся телом (16), на двух концевых участках (6) связана с крепежным каркасом (1), а в областях (7), расположенных между средним участком (10) и концевыми участками (6), связана с рамкой (11, 12, 13).
7. Линейный компрессор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что мембрана (9), соединяющая колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12, 13), включает в себя зигзагообразно изогнутый пружинный рычаг (9).
8. Линейный компрессор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что мембрана (9), соединяющая колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12), включает в себя по меньшей мере два изогнутых рычага (9), соединяющих рамку (11, 12) с колеблющимся телом (16), зеркально-симметричных относительно плоскости (I, II), параллельной направлению движения колеблющегося тела (16).
9. Линейный компрессор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) связана с каркасом-креплением (1) посредством по меньшей мере одного элемента (4), демпфирующего колебания.
10. Линейный компрессор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что он содержит вторую мембрану (5, 7, 9), связывающую рамку (11, 12, 13) с крепежным каркасом (1), которая расположена на расстоянии от первой мембраны (5, 7, 9) в направлении возвратно-поступательного движения.
11. Линейный компрессор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну пару электромагнитов (14, 15), расположенных антипараллельно на противоположных сторонах колеблющегося тела, поля которых имеют оси, ориентированные перпендикулярно направлению движения.
www.findpatent.ru
Линейный компрессор
Устройство предназначено для сжатия холодильного агента в холодильном устройстве. Линейный компрессор с нагнетательной камерой (13), в которой с возможностью возвратно-поступательного движения смонтирован поршень, и с жестко связанной с нагнетательной камерой (13), рамкой (11, 12), в которой посредством по меньшей мере одной мембраны (9) поддерживается с возможностью возвратно-поступательного движения связанное с поршнем колеблющееся тело (16). Установлен по меньшей мере один электромагнит (14, 15) для приведения колеблющегося тела (16) в возвратно-поступательное движение. Цельная мембрана (5, 7, 9) связывает, с одной стороны, колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12), а с другой стороны, рамку (11, 12) с крепежным каркасом (1) для фиксации линейного компрессора на опоре. Предотвращает чрезмерную передачу колебаний на опору, на которой закреплен линейный компрессор. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники
Данное изобретение относится к линейному компрессору, в частности к линейному компрессору, применяемому для сжатия холодильного агента в холодильном устройстве.
Уровень техники
Из патентного документа US 6641377 B2 известен линейный компрессор с нагнетательной камерой, в которой с возможностью возвратно-поступательного движения смонтирован поршень, со связанной с нагнетательной камерой рамкой, в которой посредством по меньшей мере одной пружины поддерживается с возможностью возвратно-поступательного движения связанное с поршнем колеблющееся тело, и по меньшей мере с одним установленным в рамке электромагнитом для привода возвратно-поступательного движения колеблющегося тела.
Колебательное силовое воздействие, оказываемое магнитом на колеблющееся тело, вызывает соответствующее колебательное противодействие, которое рамка оказывает на крепление, на котором она смонтирована. Это колебательное противодействие, если оно не компенсируется, может вызывать колебания крепления или других связанных с ним деталей, которые воспринимаются пользователем как эксплуатационный шум.
Чтобы такие колебания оставались незначительными, в известном линейном компрессоре взаимодействуют два поршня, которые входят в нагнетательную камеру с двух сторон. Если эти поршни имеют равные массы и поддержаны пружинами равной силы, то имеется возможность управлять приводным электромагнитом каждого поршня таким образом, чтобы поршни колебались точно в противофазе, так, чтобы вызванные ими действующие на рамку силы противодействия компенсировали друг друга.
Такой линейный компрессор дорог, так как поршни и соединенные с ними средства привода должны иметься в двойном количестве. Но трудно также и обеспечивать точное зеркально-симметричное движение двух поршней, так как обусловленное изготовлением расхождение значений колеблющихся масс и, прежде всего, жесткости поддерживающих их пружин приводит к различию собственных частот двух поршней. Из этого следуют, при возбуждении магнитов с обеих сторон одним и тем же переменным током, различные амплитуды и фазы перемещения поршней.
Правда, возможно также реализовать линейный компрессор с единственным колеблющимся поршнем, в котором передача противодействия рамки на крепление компрессора ограничена тем, что рамка со своей стороны имеет возможность колебательного движения относительно крепления, однако для такого линейного компрессора требуется большое число пружин, которые делают сборку такого линейного компрессора продолжительной и дорогой.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание линейного компрессора, который простыми средствами предотвращает чрезмерную передачу колебаний на опору, на которой закреплен линейный компрессор.
Задача решена благодаря тому, что цельная мембрана связывает, с одной стороны, колеблющееся тело с рамкой и, с другой стороны, рамку с крепежным каркасом, которое служит для фиксации линейного компрессора на опоре. Таким образом, требуется только одна единственная мембрана, чтобы обеспечивать возможность колебания колеблющегося тела и связанного с ним поршня относительно рамки и соответственно нагнетательной камеры и рамки с нагнетательной камерой относительно опоры. При этом малое количество деталей оказывается достаточным для того, чтобы эффективно защищать опору от колебаний линейного компрессора. Вследствие этого сокращаются стоимость деталей и производственные расходы.
С целью ограничения передачи колебаний, не только в виде вибрационного шума, но и по воздуху, крепежный каркас предпочтительно выполнен в форме корпуса, окружающего нагнетательную камеру и рамку.
Пружинная мембрана особенно хорошо приспособлена для того, чтобы помещать на ней колеблющееся тело, рамку и крепежный каркас с возможностью колебания относительно друг друга.
Чтобы при незначительных габаритных размерах пружинной мембраны достигался ее больший ход, она предпочтительно включает в себя по меньшей мере одну изогнутую пружинную ветвь. Особенно предпочтительна пружинная ветвь, изогнутая зигзагом, так как она в любом случае вызывает лишь незначительные крутящие моменты между колеблющимися относительно друг друга частями.
Чтобы крутящие моменты, возникающие в связи с колебаниями, в частности между рамкой и колеблющимся телом, оставались незначительными, целесообразно иметь пружинную мембрану, содержащую по меньшей мере две изогнутые ветви, соединяющие рамку с колеблющимся телом, зеркально-симметричные друг к другу относительно плоскости, параллельной направлению движения колеблющегося тела. Крутящие моменты, произведенные такими ветвями, имеют соответственно противоположные направления, так что они взаимно компенсируются.
Стабильная подвесная опора реализуется с использованием минимального количества деталей, если мембрана связана на своем среднем участке с колеблющимся телом, на двух концевых участках, – с крепежным каркасом, а в областях, расположенных соответственно между средним участком и концевыми участками, – с рамкой.
Чтобы еще больше препятствовать передаче колебаний на опору, мембрана может быть связана с крепежным каркасом посредством демпфирующего элемента.
Чтобы обеспечивать точное линейное перемещение колеблющегося тела, линейный компрессор предпочтительно оборудован второй цельной мембраной, соединяющей колеблющееся тело с рамкой и рамку с крепежным каркасом, причем места воздействия мембран на колеблющееся тело расположены на расстоянии друг от друга в направлении возвратно-поступательного движения.
Для привода колебательного движения служит предпочтительно по меньшей мере одна пара магнитов, расположенных антипараллельно на противоположных сторонах колеблющегося тела и имеющих оси магнитных полей, ориентированные к направлению движения колеблющегося тела.
Краткий перечень фигур чертежей
Дальнейшие свойства и преимущества изобретения видны из приведенного ниже описания варианта исполнения, ссылающегося на прилагаемые фигуры чертежей. На них показано следующее.
Фиг.1: аксонометрическое изображение линейного компрессора согласно изобретению.
Фиг.2: вид сверху на пружинную мембрану линейного компрессора согласно фиг.1.
Осуществление изобретения
Линейный компрессор, показанный на фиг.1, включает в себя звукоизолирующий корпус, от которого на фигуре частично представлена только одна из двух чаш 1. Чаши соприкасаются по огибающему корпус фланцу 2 и тем самым образуют замкнутую – за исключением не показанных отверстий для ввода всасывающего трубопровода холодильного агента или напорного трубопровода – оболочку. Во фланце 2 образованы несколько ушек 3 для крепления чаш друг к другу и к опоре, которая не показана на фигуре и не считается частью компрессора.
Во внутренней стенке чаши 1 образованы четыре гнезда для амортизаторов 4 из резины, упругого пеноматериала или другого поглощающего колебания материала, из которых видны только те два, которые расположены на обращенном к наблюдателю крае чаши 1. Амортизаторы 4 имеют по одному щлицу, принимающему в себя конечный участок 6 пружинной ветви 5. Каждая пружинная ветвь 5 является частью соответствующей цельной пружинной мембраны, изготовленной из пружинной стали путем штамповки, которая представлена на фиг.2 в горизонтальной проекции.
Пружинная мембрана имеет две пружинные ветви 5, каждая из которых отходит от вытянутого промежуточного участка 7 и включает в себя два прямолинейных участка 8, параллельных промежуточному участку 7. Другие пружинные ветви 9 проходят от противоположных концов двух промежуточных участков 7 зигзагообразно к среднему участку 10 мембраны, на котором все четыре пружинные ветви 9 сходятся вместе. Пружинные ветви 9 имеют по три прямолинейных участка. Каждая пружинная ветвь 9 представляет собой зеркальное отражение двух смежных с ней пружинных ветвей относительно параллельных направлению колебаний плоскостей симметрии, которые обозначены на фиг.2 штрихпунктирными линиями I и II.
Отверстия на концах промежуточных участков 7 служат для крепления рамки, которая состоит из трех элементов – двух элементов-стенок 11, которые проходят соответственно между обращенными друг к другу промежуточными участками 7 двух пружинных мембран, и скобы 12, которая проходит над пружинными ветвями 9 передней пружинной мембраны и в которой расположена нагнетательная камера 13.
Элементы-стенки 11 несут на своих обращенных друг к другу сторонах по сердечнику 14, выполненному из магнитомягкого железа, с тремя взаимосвязанными параллельными стержнями, средний из которых на фигуре скрыт катушкой 15 электромагнита, через обмотку которой он проходит.
В промежутке между обращенными друг к другу свободными концами сердечников 14 из магнитомягкого железа установлено колеблющееся тело 16. Средняя часть колеблющегося тела 16, представляющая собой постоянный магнит, по существу заполняет промежуток между сердечниками 14 из магнитомягкого железа. Более узкие конечные части колеблющегося тела 16 поддерживаются в пружинных мембранах с помощью болтов или заклепок 17, которые проходят через отверстия 18 в средних участках 10 пружинных мембран. Через большее, центральное отверстие 19 в той пружинной мембране, которая на фигуре обращена к наблюдателю, проходит поршневой шток 20, жестко связывающий колеблющееся тело 16 с не показанным поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение в нагнетательной камере 13.
Средняя часть колеблющегося тела 16 – это стержень, представляющий собой постоянный магнит, ось поля которого совпадает с продольной осью поршневого штока 20 и полюса которого в показанном на фиг.1 положении равновесия выступают наружу, в направлении оси колебаний, из промежутка между сердечниками 14 из магнитомягкого железа. Катушки 15 электромагнита включены таким образом, что одноименные полюса их полей обращены соответственно друг к другу. При возбуждении катушек 15 электромагнита переменным током к центру промежутка попеременно притягиваются северный полюс или южный полюс постоянного магнита, и вследствие этого колеблющееся тело 16 совершает вынужденные колебания.
Колеблющееся тело 16 благодаря его подвеске при помощи четырех пружинных ветвей 9 на каждом из его концов легко перемещается в направлении поршневого штока 20; в направлении, перпендикулярном к этому, жесткость пружинных ветвей 9 значительно выше, так что колеблющееся тело 16 и вместе с ним поршень надежно приводятся в движение строго в направлении возвратно-поступательного движения.
1. Линейный компрессор, включающий в себя нагнетательную камеру (13), в которой с возможностью возвратно-поступательного движения смонтирован поршень, жестко связанную с нагнетательной камерой (13) рамку (11, 12), в которой посредством по меньшей мере одной мембраны (9) поддерживается с возможностью возвратно-поступательного движения связанное с поршнем колеблющееся тело (16) и установлен по меньшей мере один электромагнит (14, 15) для приведения колеблющегося тела (16) в возвратно-поступательное движение, отличающийся тем, что цельная мембрана (5, 7, 9) связывает, с одной стороны, колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12) и, с другой стороны, рамку (11, 12) с крепежным каркасом (1) для фиксации линейного компрессора на опоре.
2. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что крепежный каркас (1) представляет собой корпус, окружающий нагнетательную камеру (13) и рамку (11, 12).
3. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) представляет собой пружинную мембрану.
4. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что пружинная мембрана (5, 7, 9) включает в себя по меньшей мере одну изогнутую зигзагом пружинную ветвь, которая связывает рамку (11, 12) с колеблющимся телом (16) или с крепежным каркасом (1).
5. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что пружинная мембрана (5, 7, 9) включает в себя по меньшей мере две изогнутые пружинные ветви (9), соединяющие рамку (11, 12) с колеблющимся телом (16), зеркально-симметричные относительно плоскости (I, II), параллельной направлению движения колеблющегося тела (16).
6. Линейный компрессор по одному из пп.1 и 2, 4 и 5, отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) на своем среднем участке (10) связана с колеблющимся телом (16), на двух концевых участках (6) связана с крепежным каркасом (1), а на участках (7), расположенных между средним участком (10) и концевыми участками (6), связана с рамкой (11, 12).
7. Линейный компрессор по одному из пп.1 и 2, 4 и 5, отличающийся тем, что мембрана (5, 7, 9) связана с крепежным каркасом (1) посредством по меньшей мере одного демпфирующего элемента (4).
8. Линейный компрессор по одному из пп.1 и 2, 4 и 5, отличающийся тем, что он имеет вторую цельную мембрану (5, 7, 9), связывающую колеблющееся тело (16) с рамкой (11, 12) и рамку (11, 12) с крепежным каркасом (1), и что мембраны воздействуют на колеблющееся тело (16) на расстоянии друг от друга в направлении возвратно-поступательного движения.
9. Линейный компрессор по одному из пп.1 и 2, 4 и 5, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере одну пару электромагнитов (14, 15), расположенных антипараллельно на противоположных сторонах колеблющегося тела, поля которых имеют оси, ориентированные перпендикулярно направлению движения колеблющегося тела.
www.findpatent.ru
Линейный компрессор и привод для такого компрессора
Изобретение предназначено для использования в холодильном аппарате для сжатия хладагента в качестве линейного компрессора, в котором поршень совершает линейное колебательное движение. Привод для линейного компрессора содержит каркас (21, 29, 30) и совершающее возвратно-поступательное движение в одном направлении колеблющееся тело (24, 10), установленное в каркасе (21, 29, 30) с помощью, по меньшей мере, одной мембранной пружины (8). Мембранная пружина (8) содержит несколько ветвей (14), которые взаимодействуют одним концом с каркасом (21, 29, 30), а другим – с колеблющимся телом (24, 10). Каждые две ветви (14) содержат между своими двумя концами участки (18, 19) с взаимно противоположными поворотами. Допускается большой ход колеблющегося тела, благодаря этому может быть достигнут высокий расход при малом диаметре поршня. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к линейному компрессору, в особенности для использования в холодильном аппарате для сжатия хладагента, и в особенности к приводу для обеспечения линейного колебательного движения поршня такого линейного компрессора.
Уровень техники
Из патентного документа США №6596032 В2 известен линейный компрессор, корпус которого содержит каркас и колеблющееся тело, установленное в каркасе с помощью мембранной пружины. Колеблющееся тело содержит постоянный магнит, жестко связанный с постоянным магнитом поршневой шток и шарнирно соединенный с поршневым штоком поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Привод поршня осуществляется посредством электромагнитов, которые расположены по кольцу вокруг цилиндра и попеременно взаимодействуют с постоянным магнитом. Мембранная пружина в форме пластины привинчена посредине к поршневому штоку, а наружный край мембранной пружины связан с поясом, который окружает цилиндр, электромагниты и постоянный магнит.
Колеблющееся тело и мембранная пружина образуют колебательную систему, собственная частота колебаний которой определяется массой колеблющегося тела и мембранной пружины, а также жесткостью мембранной пружины. Мембранная пружина допускает только малые амплитуды колебаний, поскольку каждое отклонение колеблющегося тела связано с растяжением мембранной пружины. Из-за малых амплитуд колебаний затруднительно обеспечить малый общий объем цилиндра. В то же время чем больше этот общий объем, тем ниже кпд компрессора. Кроме того, малый ход поршня вынуждает к выполнению цилиндра большего диаметра по отношению к длине для получения заданного расхода. При этом повышаются затраты на адекватное уплотнение поршня большого диаметра.
Поскольку колеблющееся тело удерживается в радиальном направлении только пружиной, создается возможность того, что несущая поршень головка поршневого штока будет совершать маятниковые движения и истирать поршень о стенку цилиндра. Для предотвращения этого для поршня предусмотрен слой сжатого газа. Другими словами, в стенке цилиндра на пути прохода поршня выполнены отверстия, сообщающиеся с напорным отводом линейного компрессора для создания газовой подушки между внутренней стенкой цилиндра и поршнем. Однако такой слой сжатого газа функционирует только тогда, когда в отводе линейного компрессора имеется требуемое избыточное давление, то есть он не функционирует при запуске или окончании работы компрессора. В эти периоды создается опасность истирания поршня о стенку цилиндра и преждевременного износа компрессора.
Линейный компрессор в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения известен из патентного документа США №6641377 В2. В этом двухпоршневом линейном компрессоре каждый поршень удерживается двумя мембранными пружинами, каждая из которых содержит две ветви.
За счет криволинейности ветвей возможен увеличенный ход поршня, однако каждая мембранная пружина в своем отклоненном положении передает на поршень крутящий момент. Если этот крутящий момент не компенсируется точным образом, то поршень дополнительно к своему линейному колебательному движению совершает поворотное колебательное движение. Это может приводить к возбуждению раскачивания поршня, контакту поршня с цилиндром и повышенному износу.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании мало подверженного износу привода для линейного компрессора, содержащего каркас и колеблющееся тело, установленное в каркасе с помощью мембранной пружины, в котором мембранная пружина допускает большой ход колеблющегося тела, благодаря чему может быть достигнут высокий расход при малом диаметре поршня.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет того, что несколько ветвей мембранной пружины взаимодействуют одним концом с каркасом, а другим – с колеблющимся телом, при этом ветви между своими двумя концами попарно содержат участки с взаимно противоположным направлением искривления (т.е. поворота или изгиба) в плоскости пружины. Таким образом, ветви проходят между своими концами не по кратчайшему пути, так что при отклонении колеблющегося тела они растягиваются и могут принимать по существу прямолинейную форму без растяжения материала ветвей. В пределах одного изделия можно простым образом изготовить ветви таким образом, что их крутящие моменты точно компенсируют друг друга. В том случае, когда предусмотрены две мембранные пружины с различным направлением искривления ветвей, как это описано в патентном документе США №6641377 В2, расхождение в жесткости материала пружин может нарушить эту компенсацию или, по меньшей мере, значительно осложнить ее.
Предпочтительно мембранная пружина содержит пары ветвей с участками, искривленными во взаимно противоположных направлениях.
В простейшем случае каждая ветвь содержит один участок с искривлением (т.е. поворотом) в одном направлении. Каждая такая ветвь при отклонении передает крутящий момент на несомое ею колеблющееся тело, однако этот крутящий момент компенсируется спаренной с ней ветвью, имеющей участок с искривлением (т.е. поворотом) в противоположном направлении.
Предпочтительно каждая ветвь содержит два участка с искривлениями в различных направлениях. Поскольку здесь участки с различным искривлением создают крутящие моменты в противоположных направлениях, крутящий момент от каждой отдельной ветви может быть сведен к минимуму или к нулю.
Предпочтительно также предусмотреть, по меньшей мере, одну вторую мембранную пружину, ветви которой взаимодействуют с областью или участком колеблющегося тела, отстоящими в направлении колебательного движения от области или участка воздействия другой мембранной пружины. С помощью двух мембранных пружин колеблющееся тело надежно направляется линейно в направлении желательного колебательного движения и может устраняться боковое отклонение, которое могло бы приводить к контакту между поршнем, несомым колеблющимся телом, и охватывающим поршень цилиндром.
Предпочтительно ветви одной мембранной пружины связаны воедино на своих концах, взаимодействующих с каркасом, и/или связаны воедино на своих концах, взаимодействующих с областями или участками колеблющегося тела. Взаимодействующие с каркасом концы могут быть соединены посредством рамки, выполненной заодно с ветвями пружины.
Для того чтобы обеспечить большой ход без опасности в отношении усталости материала, ветви, по меньшей мере, одной из мембранных пружин должны быть изготовлены из очень тонкого материала. Толщина может быть рассчитана настолько малой, чтобы только быть достаточной для сопротивления боковому отклонению колеблющегося тела. Однако такая слабая мембранная пружина привела бы к низкой собственной частоте колебаний привода, так что при предварительно заданном ходе поршня приводимый компрессор имел бы низкий расход. Для достижения собственной частоты колебаний привода, достаточной для обеспечения необходимого расхода, предпочтительно для каждой ветви предусмотрена возвратная пружина, которая противодействует деформации ветви. При этом мембранные пружины вместе с возвратными пружинами образуют упругую систему, жесткость которой заметно больше жесткости одних мембранных пружин.
Действительный коэффициент жесткости комбинации мембранной пружины и возвратной пружины может быть регулируемым для настройки собственной частоты колебаний привода в соответствии с потребностями.
Предпочтительно возвратная пружина выполнена в виде винтовой пружины.
Предметом изобретения является также линейный компрессор, содержащий рабочую камеру, расположенный в камере поршень возвратно-поступательного движения для сжатия рабочей текучей среды, и предназначенный для привода поршня в возвратно-поступательное движение привод вышеописанного вида.
Краткий перечень чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения, его другие особенности и преимущества. На чертежах:
фиг.1 схематично изображает линейный компрессор в разрезе,
фиг.2 изображает на виде сверху мембранную пружину для использования в линейном компрессоре по фиг.1,
фиг.3 изображает на виде сверху мембранную пружину во втором примере выполнения,
фиг.4 изображает на виде сбоку с частичным разрезом линейный компрессор с мембранной пружиной по фиг.3,
фиг.5 изображает мембранную пружину в следующем примере выполнения.
Осуществление изобретения
Показанный на фиг.1 линейный компрессор для холодильного аппарата содержит компрессорную камеру 1, ограниченную с одной стороны поршнем 2 и с другой стороны цилиндром 3, который образован трубчатым участком 4 и крышкой 5. В крышке 5 находятся известные и не показанные на чертеже всасывающий патрубок, напорный патрубок, а также клапаны, которые обеспечивают входной поток хладагента в компрессорную камеру 1 только через всасывающий патрубок и выходной поток хладагента из компрессорной камеры только через напорный патрубок.
Трубчатый участок 4 концентрично окружен вторым трубчатым участком 6, с которым он соединен радиальным фланцем 7. На дальнем от фланца 7 конце трубчатого участка 6 укреплена по периметру мембранная пружина 8. В центральной точке мембранной пружины 8 с ней связано колеблющееся тело 9. Оно состоит из поршневого штока 10, шарнирно присоединенного к нему поршня 2, фланца 11, жестко прикрепленного к поршневому штоку 10, и постоянного магнита 12, который укреплен на фланце 11 и входит в промежуточное пространство между трубчатыми участками 6, 4. В этом промежуточном пространстве помещены также не показанные на чертеже электромагниты для передачи на постоянный магнит 12 усилия в продольном направлении поршневого штока 10.
На фиг.2 мембранная пружина 8 показана на виде сверху. Она содержит окружное наружное кольцо 13 и ветви 14, выполненные попарно зеркально симметричными, отходящие от кольца 13 внутрь по спирали и соединенные друг с другом концами, дальними от кольца 13. Центральное отверстие 15 предусмотрено для присоединения поршневого штока 10.
Мембранная пружина 8 изготовлена из пружинной стали или из другого упруго деформируемого, но по существу не растягивающегося материала. Центральная область мембранной пружины 8 под действием небольшого усилия может упруго отклоняться в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа по фиг.2. При этом отклонение мембранной пружины приводит к тому, что ветви 14 на виде сверху немного изменяют свою кривизну, а центральная область немного поворачивается в направлении против часовой стрелки. Сопротивление мембранной пружины 8 к смещению центральной области в плоскости фиг.2 существенно выше ее сопротивления отклонению перпендикулярно этой плоскости, так что конец поршневого штока 10, укрепленный в отверстии 15 мембранной пружины 8, надежно направляется в линейном направлении движения.
На фиг.3 на виде сверху показана мембранная пружина 8 во втором примере выполнения. Она также содержит замкнутое наружное кольцо 13. Здесь кольцо имеет прямоугольный контур, однако это не имеет большого значения для работы мембранной пружины. От углов рамки 13 отходят четыре ветви 14 к центральной области 16. Каждая ветвь образована тремя прямолинейными участками 17 и двумя изогнутыми в плоскости пружины, или искривленными участками 18, 19, соединяющими участки 17. Два участка 18, 19 каждой ветви 14 имеют противоположные направления поворота. Четыре отверстия 20 для крепления мембранной пружины выполнены в углах рамки 13.
Отклонение центральной области 16 приводит к небольшому изгибу искривленных участков 18, 19. Поскольку два искривленных участка каждой ветви имеют противоположные направления поворота, этот изгиб приводит к созданию противоположных крутящих моментов, так что от каждой отдельной ветви на центральную область 16 передается невысокий крутящий момент. Кроме того, крутящие моменты компенсируются каждой парой смежных ветвей 14, так как каждая ветвь зеркально симметрична смежной ветви, и противодействующие крутящие моменты равны. В результате центральная область 16 и укрепленный на ней поршневой шток 10 направляются точно линейно и без кручения.
Фиг.4 изображает на виде сбоку с частичным разрезом линейный компрессор, в котором используется мембранная пружина, аналогичная показанной по фиг.3. Компрессор содержит каркас с центральной камерой 21, две противолежащие стенки которой в целях наглядности названы крышкой 22 и дном 23. В этих стенках выполнены отверстия, через которые проходит с зазором колеблющееся тело 24 в виде стержня. Камера 21 предусмотрена для того, чтобы разместить не показанные электромагниты для привода в возвратно-поступательное движение постоянного магнита, встроенного в колеблющееся тело 24. Концы колеблющегося тела 24 прикреплены к центральным областям 16 двух мембранных пружин 8 по фиг.3 с помощью винтов или заклепок 25. Рамка 13 каждой мембранной пружины 8, в свою очередь, опирается на бортики 26, выступающие соответственно от крышки 22 или дна 23 центральной камеры 21. Высота выступающих бортиков 26 устанавливает максимальный ход возвратно-поступательного движения колеблющегося тела 24. При превышении этого хода центральные области 16 мембранных пружин 8 упираются соответственно в крышку 22 или дно 23.
Мембранные пружины 8 удерживаются на выступающих бортиках 26 с помощью винтов или заклепок 27, которые проходят через лапки 28 верхнего и нижнего пояса 29, 30 каркаса и отверстия 20 в углах рамки 13 и таким образом зажимают центральную камеру 21.
На нижнем поясе 30 установлены две винтовые пружины 31, расположенные таким образом, что их свободные головки 32, показанные также штриховым контуром на фиг.3, контактируют с двумя искривленными участками 18 двух ветвей 14, когда последние отклоняются вниз, и противодействуют отклонению колеблющегося тела 24 вниз. На верхнем поясе 29 предусмотрены соответствующие винтовые пружины 31, которые контактируют с искривленными участками 18 ветвей верхней мембранной пружины 8 и противодействуют отклонению колеблющегося тела 24 вверх.
На верхнем поясе 29 установлен также цилиндр 33, в котором совершает возвратно-поступательное движение не показанный на этом чертеже поршень, связанный поршневым штоком 10 с колеблющимся телом 24. Поскольку колеблющееся тело 24 точно линейно направляется двумя мембранными пружинами 8, поршневой шток 10 и приводимый им поршень не могут отклоняться поперечно от направления движения, что позволяет избежать истирания поршня о внутреннюю стенку цилиндра.
Когда колеблющееся тело 24 находится в точке реверса своего хода, вся его кинетическая энергия накапливается в мембранных пружинах 8 в виде энергии деформации, причем распределение энергии по типам пружин происходит в соответствии с их коэффициентами жесткости. Поэтому мембранные пружины могут быть выполнены тонкими и легко деформируемыми, так что даже длительная эксплуатация не вызывает усталости материала, поскольку та энергия, которую мембранные пружины не в состоянии запасти из-за недостаточной жесткости, может восприниматься винтовыми пружинами 31 соответствующих размеров.
Кроме того, при одном и том же типоразмере мембранных пружин можно реализовать компрессоры различного расхода за счет комбинации мембранных пружин с винтовыми пружинами различных коэффициентов жесткости, что придает колебательной системе различные собственные частоты колебаний.
Возможен также вариант выполнения, при котором собственная частота колебаний может регулироваться за счет регулируемой установки винтовых пружин 31 на поясах 29, 30. Чем ближе к центральной области 16 мембранных пружин 8 находится та область витков 14, которая контактирует с головками 32 винтовых пружин 31, тем выше жесткость общей системы мембранных и винтовых пружин и собственная частота колебаний привода.
В крайнем случае возможен вариант замены двух винтовых пружин 31 каждого пояса 29, 30 на одну винтовую пружину, контактирующую непосредственно с центральной областью 16 мембранной пружины.
На фиг.5 показан вариант выполнения мембранной пружины 8 по фиг.3 для использования в компрессоре по фиг.4. В мембранной пружине 8 по фиг.5 отсутствует наружная рамка 13. Вместо этого две правые и две левые ветви 14 на своих удаленных от центральной области 16 концах соединены полосами 34 материала. В функциональном отношении такая мембранная пружина не отличается от мембранной пружины по фиг.3.
1. Привод для линейного компрессора, содержащий каркас (21, 29, 30) и совершающее возвратно-поступательное движение в одном направлении колеблющееся тело (24, 10), установленное в каркасе (21, 29, 30) посредством, по меньшей мере, одной мембранной пружины (8), причем мембранная пружина (8) содержит несколько ветвей (14), которые взаимодействуют одним концом с каркасом (21, 29, 30), а другим концом – с колеблющимся телом (24, 10) и между двумя концами имеют искривленную форму, отличающийся тем, что мембранная пружина (8) содержит пары ветвей (14) с участками (18, 19), искривленными во взаимно противоположных направлениях, так что при отклонении одной из ветвей (14) крутящий момент, передаваемый на колеблющееся тело (24), компенсируется спаренной с ней ветвью (14).
2. Привод по п.1, отличающийся тем, что каждая ветвь (14) содержит два участка (18, 19) искривленные в различных направлениях.
3. Привод по п.1, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну вторую мембранную пружину (8), причем первая и вторая мембранные пружины (8) взаимодействуют с областями колеблющегося тела (24, 10), отстоящими друг от друга в направлении колебательного движения.
4. Привод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ветви (14) одной мембранной пружины (8) на своих концах (16), взаимодействующих с областями колеблющегося тела (24, 10), связаны воедино.
5. Привод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ветви (14) одной мембранной пружины (8) на своих концах, взаимодействующих с каркасом (21, 29, 30), связаны воедино.
6. Привод по п.5, отличающийся тем, что взаимодействующие с каркасом (21, 29, 30) концы соединены посредством рамки (13), выполненной заодно с ветвями (14).
7. Привод по п.1, отличающийся тем, что для каждой ветви (14) предусмотрена возвратная пружина (31), которая противодействует деформации ветви (14).
8. Привод по п.7, отличающийся тем, что жесткость мембранной пружины (8) в направлении деформации меньше жесткости возвратной пружины (31).
9. Привод по п.7 или 8, отличающийся тем, что действительный коэффициент жесткости комбинации мембранной пружины (8) и возвратной пружины (31) является регулируемым.
10. Привод по п.7 или 8, отличающийся тем, что возвратная пружина (31) выполнена в виде винтовой пружины.
11. Привод по любому из пп.1-3, 6-8, отличающийся тем, что масса колеблющегося тела (24, 10) больше массы всех пружин (8, 31).
12. Линейный компрессор, содержащий рабочую камеру, расположенный в камере поршень возвратно-поступательного движения для сжатия рабочей текучей среды и предназначенный для привода поршня в возвратно-поступательное движение привод, заявленный в любом из предыдущих пунктов.
www.findpatent.ru
Линейный компрессор, или выбор современного х-ка. [Архив] – Passat WORLD
Есть пользователи холодильников с линейными компрессорами? Есть! Третий год (понимаю, что не срок для холодильника) работает безотказно, красивый, морозит великолепно, куча всяких приблуд…Внутренняя отделка Холодильника LG GW-F499BNKZ :
Материал отделки двери 2-х тоновый (черный и серебристый)
Тип ручки Тип(Прямая)/Размер(Короткая)/Материал(Алюминий)
Без подключения к водопроводу
Диспенсер для воды
Подсоединение к бутылке
Bio Shield (уплотнитель)
Перевешиваемые двери
Холодильное отделение
Подсветка (LED)
Система многопоточного охлаждения
Полки Закалённое стекло (3)/Полка для бутылок
Дверные корзины Прозрачные (2)/ для 2 л бутылок / Молочное отделение
Металлическая отделка (AL)
Opti temp zone
Верхняя крышка лотка для овощей Moist Balance Crisper
Лоток для овощей Один Vital light Выдвижные ящики с направляющими
Морозильное отделение
Система многопоточного охлаждения
Space Plus / Room Plus
Лёдогенератор с пововротным механизмом
Металлическая отделка Ящик
Полки Проволока (2)
Ящики ( 1-Half, 2-Full)
Линейный компрессор
Обычные компрессоры приводят двигатель для сжатия хладагента в линейное движение при вращательном движении поршня, а в линейных компрессорах, которыми оснащены новые модели LG, двигатель напрямую связан с поршнем и для сжатия хладагента движется по контуру. Таким образом, потери энергии сводятся к минимуму, а её потребление уменьшается до 45 % по сравнению с моделями класса А, что делает холодильники, оборудованные линейным компрессором, самыми энергоэффективными в своем классе. При этом высокая эффективность снижает не только счета за электричество, но и объем выбросов углекислого газа ? в среднем на 63 кг в год.
Еще одним немаловажным преимуществом линейного компрессора является низкий уровень шума (не более 39 Дб) и отсутствие вибрации в процессе работы холодильника, а также более длительный срок службы, – что достигается за счет меньшего количества трущихся частей в механизме компрессора.
passatworld.ru
Линейный компрессор и привод для такого компрессора
Устройство предназначено для использования в области компрессоростроения для сжатия хладагента в холодильном устройстве. Привод для линейного компрессора включает в себя каркас (21, 29, 30) и колеблющееся тело (24, 10), выполненное в каркасе (21, 29, 30) при помощи по меньшей мере одной пружинной мембраны (8) с возможностью возвратно-поступательного движения в определенном направлении, причем пружинная мембрана (8) имеет несколько ветвей (14), воздействующих одним концом на каркас (21, 29, 30), а другим концом на колеблющееся тело (24), каждому из которых соответствует возвратная пружина (31), противодействующая деформации ветви (14) в линейном направлении перемещения колеблющегося тела. 2 н. и 10 з.п.ф-лы, 3 ил.
Область техники
Данное изобретение относится к линейному компрессору, применяемому, в частности, для сжатия хладагента в холодильном устройстве, и, в частности, к приводу для приведения в колебательное движение поршня такого линейного компрессора.
Уровень техники
Из патентного документа US 6596032 B2 известен линейный компрессор, привод которого включает в себя каркас и колеблющееся тело, смонтированное в каркасе при помощи пружинной мембраны. Колеблющееся тело включает в себя постоянный магнит, поршневой шток, жестко связанный с постоянным магнитом, и поршень, шарнирно соединенный с поршневым штоком, смонтированный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения. Перемещение поршня совершается под действием электромагнита, расположенного вокруг цилиндра и взаимодействующего с постоянным магнитом. Пружинная мембрана, имеющая форму диска, в своем центре закреплена на поршневом штоке при помощи резьбы, а внешняя кромка пружинной мембраны связана с коромыслом, которое окружает цилиндр, электромагнит и постоянный магнит.
Колеблющееся тело и пружинная мембрана образуют колебательную систему, частота собственных колебаний которой определяется массой колеблющегося тела и пружинной мембраны, а также жесткостью пружинной мембраны. Пружинная мембрана допускает только небольшие амплитуды колебаний, так как каждое отклонение колеблющегося тела связано с растяжением пружинной мембраны. Вследствие незначительной амплитуды колебаний трудно надежно сократить мертвый объем цилиндра. Однако чем больше мертвый объем, тем ниже КПД компрессора. Кроме того, короткий ход цилиндра заставляет использовать для достижения той же производительности цилиндр с большим, относительно длины, диаметром. Достаточно надежное уплотнение соответственно большой окружности поршня обходится дорого.
Так как колеблющееся тело поддерживается в радиальном направлении только благодаря его соединению с мембраной, существует возможность раскачивания головки поршневого штока, несущей поршень, в стороны и стирания стенки цилиндра.
Для предотвращения этого для поршня предусмотрена подушка из сжатого газа, т.е. стенка цилиндра, вдоль которой ходит поршень, имеет отверстия, связанные с выпуском высокого давления линейного компрессора, чтобы между внутренней стенкой цилиндра и поршнем образовывалась газовая подушка. Однако такой газовый подшипник функционирует только в том случае, если на выходе линейного компрессора достигается необходимое избыточное давление, то есть такой газовый подшипник не функционирует во время пуска или останова компрессора. В эти промежутки времени существует опасность стирания поршнем стенки цилиндра, что вызывает преждевременный износ компрессора.
Из патентного документа US 6641377 B2 известен линейный компрессор по ограничительной части пункта 2 формулы изобретения. В этом линейном компрессоре со связанными поршнями каждый поршень поддерживается двумя двуплечими пружинными мембранами.
Благодаря изгибу рычагов становится возможным увеличенный ход поршня. Рычаги деформируются в направлении хода поршня легче, чем в поперечном к нему направлении, так что они препятствуют контакту поршня со стенкой цилиндра.
Для достижения желаемой производительности компрессора частота колебаний поршня должна быть не слишком низкой. Эта частота колебаний тем выше, чем жестче пружинная мембрана. Однако слишком жесткая пружинная мембрана при больших амплитудах колебаний подвергается риску усталости материала.
Раскрытие изобретения
Задачей данного изобретения является создание привода для линейного компрессора с каркасом и колеблющимся телом, смонтированным в каркасе при помощи пружинной мембраны, в котором пружинная мембрана без опасности усталости допускает большой ход колеблющегося тела, что позволяет достигать высокой производительности при незначительном диаметре поршня.
Чтобы значительная величина хода достигалась без опасности усталости материала, ветви по меньшей мере одной пружинной мембраны должны быть изготовлены из очень тонкого материала. Его толщина может быть рассчитана так, чтобы она являлась лишь достаточной для предотвращения отклонения колеблющегося тела в стороны. Однако такая слабая пружинная мембрана привела бы к низкой частоте собственных колебаний привода и тем самым, при неизменном значении хода, к низкой производительности компрессора, приводимого в действие приводом. Поэтому, чтобы получить частоту собственных колебаний привода, достаточную для необходимой производительности, согласно изобретению каждой ветви придана возвратная пружина, противодействующая деформации ветви, так что пружинная мембрана вместе с возвратными пружинами образует упругую систему, жесткость которой значительно выше, чем жесткость пружинной мембраны.
В простейшем случае каждая ветвь имеет единственный участок, изогнутый в одном направлении. Такая ветвь, отклоняясь, переносит на прикрепленное к нему колеблющееся тело также и крутящий момент, что наряду с возвратно-поступательным движением вызывает также крутильное колебание колеблющегося тела. Чтобы предотвратить мешающее влияние такого крутильного колебания, по меньшей мере некоторые части компрессора должны иметь вращательно-симметричную форму.
Но могут предусматриваться также и пары ветвей, согнутых соответственно в противоположных направлениях. При такой конструкции крутящие моменты, возникающие в изогнутых по-разному ветвях, компенсируют друг друга, так что колеблющееся тело наряду с возвратно-поступательным движением совсем не испытывает крутильных колебаний или испытывает их только в небольшой степени.
Предпочтительно каждая ветвь имеет два участка, изогнутых в различных направлениях. Поскольку и здесь различно изогнутые участки вызывают крутящие моменты в противоположных направлениях, может случиться так, что крутящий момент каждой отдельной ветви будет сделан очень малым или исчезнет.
Предпочтительно следует также предусмотреть по меньшей мере еще одну, вторую пружинную мембрану, ветви которой воздействуют на ту область колеблющегося тела, которая расположена на расстоянии в направлении колебательного движения от области воздействия первой пружинной мембраны. Двумя пружинными мембранами колеблющееся тело надежно приводится в линейное колебательное движение в желаемом направлении и отклонений в стороны, которые могли бы приводить к контакту между укрепленным на колеблющемся теле поршнем и окружающим поршень цилиндром, удается избегать.
Ветви такой пружинной мембраны предпочтительно сходятся вместе, в единое целое, на ее концах, воздействующих на каркас, и/или на ее концах, воздействующих на колеблющееся тело. Концы мембраны, воздействующие на каркас, могут быть связаны рамкой, составляющей единое целое с мембранами.
Имеется возможность сделать эффективный коэффициент жесткости комбинации пружинной мембраны и возвратной пружины изменяемым, чтобы при необходимости настраивать частоту собственных колебаний привода.
В качестве возвратной пружины предпочтительно используется спиральная пружина.
Предметом изобретения является также линейный компрессор с рабочей камерой, с поршнем, установленным в рабочей камере с возможностью возвратно-поступательного движения для сжатия рабочей среды, и с приводом описанного выше типа, соединенным с поршнем для приведения его в возвратно-поступательного движение.
Краткий комментарий к чертежам
Дальнейшие признаки и преимущества изобретения видны из приведенного ниже описания вариантов осуществления, ссылающихся на прилагаемые чертежи. На них показано следующее.
Фиг.1 – вид сбоку линейного компрессора согласно изобретению, с частичным разрезом.
Фиг.2 – вид сверху на пружинную мембрану согласно изобретению, применяемую в линейном компрессоре соответственно фиг.1.
Фиг.3 – вид сверху на мембранную пружину по второму варианту осуществления.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан с частичным разрезом вид линейного компрессора сбоку. Компрессор имеет каркас с центральной камерой 21, в двух противоположных стенках которой, для наглядности обозначаемых здесь, со ссылкой на изображение на чертеже, как крышка 22 и днище 23, образованы отверстия, сквозь которые проходит с зазором колеблющееся тело 24, имеющее форму стержня. Камера 21 предусмотрена для того, чтобы в ней размещались не показанные электромагниты, служащие для приведения в возвратно-поступательное движение постоянного магнита, встроенного в колеблющееся тело 24.
Концы колеблющегося тела 24 закреплены в центральных областях 16 двух пружинных мембран 8 при помощи болтов или заклепок 25.
Одна из пружинных мембран 8 показана на фиг.2 в горизонтальной проекции. Пружинная мембрана 8 имеет замкнутое внешнее кольцо или рамку 13 прямоугольной формы, которая стабилизирует мембрану до встраивания в компрессор и предохраняет от деформации. От углов рамки 13 к ее центральной области 16 проходят четыре ветви 14, каждая из которых составлена из трех прямолинейных участков 17 и из двух изогнутых участков 18,19, связывающих участки 17 между собой. Два участка 18, 19 каждой из ветвей 14 изогнуты в противоположных направлениях. На углах рамки 13 имеются четыре отверстия 20 для крепления пружинной мембраны 8.
Рамка 13 каждой пружинной мембраны 8 опирается на бортики 26, расположенные на расстоянии от крышки 22 или от днища 23 центральной камеры 21. Пружинные мембраны 8 удерживаются в бортиках 26 болтами или заклепками 27, которые проходят через основания 28 верхнего или нижнего пояса 29, 30 и через одно из отверстий 20 в углах рамы 13 и зажимают центральную камеру 21. Высота бортиков 26 задает максимальный ход перемещения колеблющегося тела 24; если это значение максимального хода превышено, то центральная область 16 пружинной мембраны 8 упираются в крышку 22 или в днище 23.
Когда центральная область 16 отклоняется, это приводит к небольшому прогибу изогнутых участков 18, 19. Благодаря противоположным направлениям изгибов двух участков 18, 19 каждой из ветвей прогиб вызывает соответственно противоположно направленные крутящие моменты, так что крутящий момент, воздействующий на центральную область 16 со стороны каждой из ветвей 14 в целом, незначителен. Кроме того, крутящие моменты соседних друг с другом ветвей 14 взаимно компенсируются, так как один из них является зеркальным отражение другого, и поэтому вызываемые ими крутящие моменты противоположны друг другу. Таким образом, центральная область 16, а также, следовательно, и укрепленный на ней поршневой шток 10 перемещаются строго линейно и без крутильных деформаций.
На нижнем поясе 30 укреплены две спиральные пружины 31, размещенные так, что каждая из их свободных головок 32, как показывает намеченный пунктиром контур на фиг.2, касается изогнутых участков 18 двух ветвей 14, когда последние отклоняются вниз, и таким образом препятствует отклонению вниз колеблющегося тела 24. Соответствующие спиральные пружины 31, которые касаются изогнутых участков 18 ветвей верхней пружинной мембраны 8 и препятствуют отклонению колеблющегося тела вверх, предусмотрены в верхнем поясе 29.
Далее, на верхнем поясе 29 укреплен цилиндр 33, в котором смонтирован с возможностью возвратно-поступательного движения не показанный на чертеже поршень, связанный с колеблющимся телом 24 через поршневой шток 10. Так как колеблющееся тело 24 перемещается строго линейно благодаря двум пружинным мембранам 8, поршневой шток 12 и вместе с ним связанный с ним поршень не может отклоняться в направлении, перпендикулярном направлению движения, и удается избегать трения поршня о внутреннюю стенку цилиндра 33. В результате движения поршня рабочая среда всасывается через всасывающий патрубок 34 цилиндра 33, сжимается там и снова выталкивается через напорный патрубок 35.
Когда колеблющееся тело 24 находится в точке реверса своего хода, вся его кинетическая энергия собрана в форме энергии деформации пружинных мембран 8 и спиральных пружин 31, причем распределение энергии между пружинами разных типов определяется их коэффициентами жесткости. Поэтому пружинные мембраны могут делаться очень тонкими и легко деформируемыми, чтобы даже при долговременной эксплуатации не проявлялась усталость материала, поскольку та энергия, которую пружинные мембраны не в состоянии сохранить в себе из-за недостаточной жесткости, может восприниматься спиральными пружинами 31 с соответствующими параметрами.
Кроме того, имеется возможность реализовать с одним тем же типом пружинной мембраны компрессоры различной производительности, комбинируя пружинные мембраны каждый раз со спиральными пружинами, имеющими различные коэффициенты жесткости, что в итоге дает соответственно различные собственные частоты колебательной системы.
Имеется также возможность делать частоту собственных колебаний привода настраиваемой, монтируя спиральные пружины 31 на поясах 29, 30 подвижно. Чем ближе к центральной области 16 пружинных мембран 8 находится та область ветвей 14, которой касаются головки 32 спиральных пружин 31, тем более жесткой является совокупная система из пружинной мембраны и спиральных пружин и тем выше частота собственных колебаний получающегося привода.
В крайнем случае можно у каждого из поясов 29, 30 заменить две спиральные пружины 31 одной единственной спиральной пружиной, контактирующей непосредственно с центральной областью 16.
На фиг.3 показан видоизмененный вариант пружинной мембраны 8 по фиг.2, применяемый вместо нее в компрессоре фиг.1. В пружинной мембране фиг.3 отсутствует внешняя защитная рамка 13; вместо нее только две правых и, соответственно, две левых ветви 14 на тех их концах, которые удалены от центральной области 16, попарно связаны полосой 34 материала. Ветви здесь при тех же габаритных размерах пружинной мембраны более широкие и соответственно более жесткие, чем в мембране фиг.2. Принцип действия не отличается от принципа действия пружинной мембраны фиг.3.
1. Привод для линейного компрессора, включающий в себя каркас (21, 29, 30) и колеблющееся тело (24, 10), установленное в каркасе (21, 29, 30) посредством по меньшей мере одной пружинной мембраны (8) с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении, причем пружинная мембрана (8) имеет несколько ветвей (14), которые взаимодействуют одним концом с каркасом (21, 29, 30), а другим концом – с колеблющимся телом (24), отличающийся тем, что каждой ветви (14) придана возвратная пружина (31), противодействующая деформации ветви (14) в линейном направлении перемещения колеблющегося тела.
2. Привод по п.1, отличающийся тем, что ветви (14) между двумя своими концами имеют изогнутую форму.
3. Привод по п.2, отличающийся тем, что каждая из ветвей (14) имеет по два участка (18, 19), изогнутых в различных направлениях.
4. Привод по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что он включает в себя по меньшей мере еще одну, вторую, пружинную мембрану (8) и что первая и вторая пружинные мембраны (8) воздействуют на области колеблющегося тела (24, 10), расположенные на расстоянии друг от друга в направлении колебательного движения.
5. Привод по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что ветви (14) одной мембранной пружины (8) своими концами (16), воздействующими на колеблющееся тело (24, 10), сходятся вместе в единое целое.
6. Привод по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что рычаги (14) одной мембранной пружины (8) своими концами, воздействующими на каркас (21, 29, 30), сходятся вместе в единое целое.
7. Привод по п.6, отличающийся тем, что концы мембранной пружины, воздействующие на каркас (21, 29, 30), связаны друг с другом рамкой (13), составляющей единое целое с ветвями (14).
8. Привод по одному из пп.1-3 и 7, отличающийся тем, что жесткость пружинной мембраны (8) в направлении деформации меньше, чем жесткость возвратной пружины (31).
9. Привод по одному из пп.1-3 и 7, отличающийся тем, что эффективный коэффициент жесткости комбинации пружинной мембраны (8) и возвратной пружины (31) является изменяемым.
10. Привод по одному из пп.1-3 и 7, отличающийся тем, что возвратная пружина (31) представляет собой спиральную пружину.
11. Привод по одному из пп.1-3 и 7, отличающийся тем, что масса колеблющегося тела (24, 10) больше, чем масса всех пружин (8, 31).
12. Линейный компрессор, содержащий рабочую камеру, поршень, установленный в рабочей камере с возможностью возвратно-поступательного движения для сжатия рабочей среды, а также соединенный с поршнем для создания возвратно-поступательного движения привод по одному из предыдущих пунктов.
www.findpatent.ru
Линейный компрессор и приводной блок для него
Устройство предназначено для использования в холодильном агрегате для сжатия хладагента. Приводной блок линейного компрессора содержит каркас (1) и колеблющееся тело (12), соединенное с каркасом (1) с помощью по меньшей мере одной диафрагменной пружины (6) и направляемое для прямолинейного возвратно-поступательного движения относительно каркаса. Спиральная пружина (17) закреплена на колеблющемся теле (12) и каркасе и выполнена с возможностью растяжения и сжатия в направлении движения. Достигается большой рабочий объем при небольшом диаметре поршня. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к линейному компрессору, особенно с целью применения для сжатия хладагента в холодильном аппарате, а также к приводному блоку для такого линейного компрессора, служащему для приведения в движение поршня.
Уровень техники
Из US 6596032 B2 известен линейный компрессор, приводной блок которого содержит каркас и колеблющееся тело, опирающееся в каркасе посредством диафрагменной пружины. Колеблющееся тело содержит постоянный магнит, поршневой шток, жестко соединенный с постоянным магнитом, а также поршень, который соединен с поршневым штоком и двигается возвратно-поступательно в цилиндре. Движение поршня создается посредством электромагнита, расположенного вокруг цилиндра и взаимодействующего с постоянным магнитом. Пластинчатая диафрагменная пружина закреплена на поршневом штоке посередине, а внешний край диафрагменной пружины соединен с перекладиной, которая окружает цилиндр, электромагнит и постоянный магнит.
Диафрагменная пружина имеет по сравнению со многими другими типами пружин то преимущество, что она тяжело деформируется поперек направления колебаний. Колеблющееся тело имеет поэтому только одну степень свободы в отличие, например, от колеблющегося тела, подвешенного на винтовой пружине, которое в принципе имеет три степени свободы поступательного движения и нуждается в направлении, когда подвижность должна быть ограничена одной-единственной степенью свободы. В случае колеблющегося тела, поддерживаемого диафрагменной пружиной, такое направление не требуется. Поэтому движение такого колеблющегося тела может быть преобразовано с небольшими потерями на трение, при необходимости, в строго линейно направленное движение поршня в компрессоре.
Колеблющееся тело и диафрагменная пружина образуют колебательную систему, собственная частота которой определяется массой колеблющегося тела и диафрагменной пружины, а также жесткостью диафрагменной пружины. Диафрагменная пружина допускает только небольшие амплитуды колебаний, так как каждое отклонение колеблющегося тела связано с расширением диафрагменной пружины. По причине небольшой амплитуды колебаний трудно сделать мертвый объем цилиндра надежно небольшим. Однако чем больше мертвый объем, тем хуже коэффициент полезного действия компрессора. Кроме того, маленький ход вынуждает выполнить цилиндр с диаметром, большим в сравнении с длиной, чтобы достичь заданного рабочего объема цилиндра. Выполнить уплотнение соответственно большей окружности означает большие расходы.
Другая возможность увеличить рабочий объем цилиндра состоит в том, чтобы сделать диафрагменную пружину очень жесткой, чтобы таким образом увеличить резонансную частоту. Чем жестче диафрагменная пружина, тем выше и опасность того, что при заданной амплитуде колебаний возникнет усталость материала. То есть, чтобы избежать усталости, амплитуда должна быть сделана тем меньше, чем жестче пружина, и поэтому таким образом также не создается удовлетворительное увеличение рабочего объема цилиндра.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать приводной блок для линейного компрессора с каркасом и с колеблющемся телом, прикрепленным к каркасу посредством диафрагменной пружины, причем диафрагменная пружина допускает большой ход колеблющегося тела без опасности возникновения усталости материала. Таким образом, может быть достигнут большой рабочий объем при небольшом диаметре поршня.
Задача решается посредством того, что дополнительно к диафрагменной пружине на колеблющемся теле и на каркасе закрепляется спиральная пружина, выполненная с возможностью растяжения и сжатия в направлении движения. Благодаря этому возможно разделить функцию направления колеблющегося тела и функцию временного накопления кинетической энергии колеблющегося тела. Спиральная пружина мало подходит для того, чтобы вынудить колеблющееся тело двигаться по точно определенному прямолинейному пути, однако не трудно выбрать ее размеры таким образом, чтобы она поддерживала как и желаемую амплитуду движения, так и желаемую частоту движения колеблющегося тела без опасности возникновения усталости материала. Диафрагменная пружина может иметь только небольшую толщину материала, чтобы достичь желаемой большой амплитуды колебания. Такая диафрагменная пружина, когда она воспринимает только функцию временного накопления энергии, допускает только низкую собственную частоту колеблющегося тела. Однако благодаря параллельному соединению двух типов пружин одновременно могут быть выполнены все три требования – требование строгого направления колеблющегося тела, требование большой амплитуды и требование высокой частоты колебаний.
В идеальном случае пружины должны прикладывать на колеблющееся тело только силы, но не крутящие моменты. С этой целью спиральная пружина расположена вокруг мнимой прямой, по которой возвратно-поступательно движется центр тяжести колеблющегося тела. Предпочтительно, прямая совпадает с продольной осью спиральной пружины.
Чтобы предотвратить тот случай, когда диафрагменная пружина прикладывает крутящий момент, или чтобы уменьшить крутящий момент, диафрагменная пружина имеет предпочтительно ось симметрии, которая совпадает с прямой, или плоскость симметрии, в которой проходит прямая.
Чтобы направить силу от спиральной пружины без крутящего момента в колеблющееся тело, предпочтительным будет, если конец спиральной пружины воздействует на периферийную часть пружинной тарелки, на средней точке которой закреплено колеблющееся тело.
Чтобы диафрагменную пружину сделать легко деформируемой в направлении движения, она предпочтительно содержит множество изогнутых плеч, один конец которых закреплен на каркасе, а другой конец закреплен на колеблющемся теле.
Чтобы улучшить точность направления колеблющегося тела вдоль прямой, предпочтительно предусмотрены по меньшей мере две диафрагменные пружины, которые закреплены на участках колеблющегося тела, находящихся на расстоянии в направлении движения колебаний.
Предметом изобретения является также линейный компрессор с рабочей камерой, поршнем, двигающимся возвратно-поступательно в рабочей камере для сжатия рабочей среды, а также с приводным блоком, как описано выше, который соединен с поршнем для создания возвратно-поступательного движения. Чтобы сделать такой линейный компрессор компактным, может быть целесообразным, чтобы рабочая камера по меньшей мере частично была окружена спиральной пружиной.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения вытекают из нижеследующего описания вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые фигуры. На них показано следующее.
Фиг.1 – аксонометрическая проекция предложенного изобретением линейного компрессора.
Фиг.2 – одна из двух диафрагменных пружин линейного компрессора из фиг.1.
Фиг.3 – схематичный разрез части линейного компрессора вдоль мнимой прямой G.
Фиг.4 – альтернативный вариант реализации диафрагменной пружины линейного компрессора.
Фиг.5 – еще один упрощенный вариант реализации диафрагменной пружины.
Осуществление изобретения
Каркас 1 линейного компрессора содержит основание 2, от которого отстоят пластинообразные или реброобразные выступы 3, 4, 5. На узких сторонах двух находящихся напротив друг друга выступов 3 привинчены две диафрагменные пружины 6 представленного на фиг.2 типа. Диафрагменные пружины 6 содержат прилегающие к торцам выступов 3 перемычки 7, от концов которых отстоят Z- или S-образные пружинные плечи 8. Удаленные от перемычек 7 концы пружинных плеч 8 сталкиваются друг с другом в среднем участке 9 диафрагменной пружины 6, в котором выполнено три отверстия 10, 11. Колеблющееся тело 12 закреплено между двумя диафрагменными пружинами 6 с помощью непоказанных болтов или заклепок, которые проходят через верхние и нижние отверстия 10 диафрагменных пружин 6. Отверстие 11 образует проход для поршневого штока 13, которое проходит между колеблющимся телом 12 и компрессорным узлом 14, несомым выступом 5.
В полости, ограниченной выступами 3 и диафрагменными пружинами 6, с обеих сторон колеблющегося тела 12, которое выполнено из постоянного магнита, расположены два электромагнита 15, выполненных с возможностью подачи на них тока, чтобы создать между ними два противоположных магнитных поля. Эти магнитные поля отклоняют колеблющееся тело 12 из его показанного на фиг.1 положения равновесия по прямой G, проходящей через центр тяжести колеблющегося тела 12, в одно или в другое направление.
Прямая G проходит в осевом направлении через поршневой шток 13 и компрессорный узел 14, и она одновременно является осью симметрии двух пружинных тарелок 16, которые спиральными пружинами 17 придавлены в направлении к внешним сторонам двух диафрагменных пружин 6. Фиг.3 показывает продольный разрез части линейного компрессора вдоль этих прямых G. Пружинные тарелки 16 имеют на краю их вогнутой стороны, обращенной от диафрагменных пружин 6, ребро по окружности, с помощью которого в радиальном направлении фиксируется прилегающий к пружинной тарелке последний виток спиральной пружины 17. Противоположные концы спиральных пружин 17 фиксированы посредством выступов, входящих во внутренность пружин. Одним из выступов является плоский выступ 18 на пластине 4 каркаса 1, другим выступом 19 является часть компрессорного корпуса 14.
Спиральные пружины 17 предварительно сжаты между пружинными тарелками 16 и несущими их выступами 18 или 19 таким образом, что ни в одной из точек изменения направления движения колеблющегося тела 12 одна из спиральных пружин 17 не находится без напряжения. Спиральные пружины 17 держат поэтому пружинные тарелки 16 постоянно нажатыми на диафрагменные пружины 6 также и в том случае, когда компрессор находится в работе, и колеблющееся тело осциллирует. Поэтому не требуется жесткого соединения между пружинными тарелками 16 и касающимися их диафрагменными пружинами 6, чтобы постоянно поддерживать контакт между ними. Так как сила пружин 17, распределенная весьма равномерно по всему охвату пружинных тарелок 16, воздействует на пружинные тарелки 16, получается разве что небольшой крутящий момент, который может способствовать наклону осей пружинных тарелок относительно прямой G. Но даже если бы такой крутящий момент возник, то за недостатком связи между пружинными тарелками 16 и диафрагменными пружинами 6 он не смог бы перенестись на диафрагменные пружины 6. По причине формы пружинных тарелок 16, которая сужена в направлении диафрагменных пружин 6, они передают силу спиральных пружин 17 в диафрагменные пружины 6 очень близко к прямой G. Таким образом, даже при нерегулярном распределении сил результирующий крутящий момент, воздействующий на диафрагменные пружины 6, остается небольшим. Диафрагменные пружины 6 и держащееся ими колеблющееся тело 12 посредством спиральных пружин 17, таким образом, подвержены по существу только силам, ориентированным точно в направлении прямой G, но не каким-либо номинальным крутящим моментам, которые могут инициировать движение центра тяжести колеблющегося тела 12 в сторону от линии G.
Также и высокая симметрия двух диафрагменных пружин 6 содействует тому, чтобы они точно линейно направляли колеблющееся тело 12.
Разрез на фиг.3 показывает также внутреннюю конструкцию компрессорного узла 14. Во внутренней камере 20 компрессорного узла 14 поршень 21, удерживаемый поршневым штоком 13, выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения, чтобы через всасывающий патрубок 22 всасывать хладагент в камеру 20 и вновь выдавать сжатый хладагент на нагнетательном патрубке 23. С нагнетательным патрубком 23 связана кольцевая камера 24, которая чашеобразно проходит вокруг камеры 20. В разделительной стенке 25, которой касаются боковые стороны поршня 21, между камерой 20 и кольцевой камерой 24 выполнено множество мелких проходов 26, через которые часть сжатого хладагента может течь из кольцевой камеры 24 обратно в камеру 20. Текущий обратно хладагент образует между разделительной стенкой 25 и боковыми сторонами поршня 21 газовую подушку, которая во время работы предотвращает прямой скользящий контакт между поршнем 21 и разделительной стенкой 25 и таким образом держит на небольшом уровне износ компрессорного узла 14. Благодаря точно прямолинейному направлению колеблющегося тела 12, причем это прямолинейное направление достигается посредством поддерживания диафрагменными пружинами 6 и спиральными пружинами 17, достаточно небольшого прохождения газа в проходах 26, чтобы создать газовую подушку, надежно защищающую от скольжения.
Чтобы взаимно компенсировать незначительные неточности при центровке приводного блока и компрессорного узла, которые в ином случае также могут привести к затирке поршня 21 на стенке 25, в поршневом штоке 13 выполнены два эластично изгибаемых суженных участка 27. Легкий изгиб этих суженных участков 27 позволяет скомпенсировать небольшой сдвиг между прямой G, на которой двигается центр тяжести колеблющегося тела 12, и продольной средней осью камеры 20 или скомпенсировать их небольшую непараллельность.
Упрощенные варианты реализации диафрагменных пружин показаны на фиг.4 и 5. Пружина 6′ из фиг.4 соответствует, по существу, разделенной пополам диафрагменной пружине из фиг.3, только с двумя S- или Z-образно изогнутыми плечами 8, которые проходят от перемычки 7 к среднему участку 9. В случае пружины 6” из фиг.5 изогнутые плечи заменены на прямолинейное плечо 8”. Его свободный конец хотя и двигается, строго говоря, не точно по прямой, а по дуге окружности, но этим отклонением можно пренебречь, когда амплитуда колеблющегося тела ограничена так, что боковая составляющая движения колеблющегося тела меньше, чем боковой зазор поршня.
1. Приводной блок для линейного компрессора с каркасом (1) и колеблющемся телом (12), соединенным с каркасом (1) с помощью по меньшей мере одной диафрагменной пружины (6) и направляемым для прямолинейного возвратно-поступательного движения относительно каркаса, отличающийся тем, что на колеблющемся теле (12) и каркасе (1) закреплена спиральная пружина (17), выполненная с возможностью растяжения и сжатия в направлении движения.
2. Приводной блок по п.1, отличающийся тем, что спиральная пружина (17) проходит вокруг прямой G, по которой возвратно-поступательно движется центр тяжести колеблющегося тела (12).
3. Приводной блок по п.2, отличающийся тем, что прямая (G) совпадает с продольной осью спиральной пружины (17).
4. Приводной блок по п.2 или 3, отличающийся тем, что прямая (G) является осью симметрии или частью плоскости симметрии диафрагменной пружины (6).
5. Приводной блок по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что конец спиральной пружины (17) воздействует на периферийную часть пружинной тарелки (16), средняя точка которой надавливает на колеблющееся тело (12).
6. Приводной блок по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что диафрагменная пружина (6) содержит множество изогнутых плеч (8), один конец которых закреплен на каркасе (1), а другой конец (9) закреплен на колеблющемся теле (12).
7. Приводной блок по п.6, отличающийся тем, что каждое плечо (8) содержит два участка, изогнутых в различных направлениях.
8. Приводной блок по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере одну вторую диафрагменную пружину (6) и что первая и вторая диафрагменные пружины (6) закреплены на участках колеблющегося тела (12), находящихся на расстоянии в направлении движения колебаний.
9. Линейный компрессор с рабочей камерой (20), поршнем (21), двигающимся возвратно-поступательно в рабочей камере (20) для сжатия рабочей среды, а также с заявленным в одном из предыдущих пунктов приводным блоком, соединенным с поршнем (21) для создания возвратно-поступательного движения.
10. Линейный компрессор по п.9, отличающийся тем, что поршневой шток (13) проходит между поршнем (21) и колеблющимся телом (12) на прямой (G).
11. Линейный компрессор по п.9 или 10, отличающийся тем, что рабочая камера (20) по меньшей мере частично окружена спиральной пружиной (17).
www.findpatent.ru