專利名稱：直線壓縮機(jī)及用于該直線壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其是用于壓縮致冷器具中的制冷劑的直線壓縮機(jī)及尤其是一種用于驅(qū)動(dòng)用于這種直線壓縮機(jī)的振動(dòng)式直線活塞運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
由US 6 596 032 B2公開了一種直線壓縮機(jī)，其驅(qū)動(dòng)裝置包括一個(gè)機(jī)架及一個(gè)通過一個(gè)膜片彈簧支承在該機(jī)架中的振動(dòng)體。該振動(dòng)體包括一個(gè)永磁鐵、一個(gè)與該永磁鐵剛性地連接的活塞桿及一個(gè)鉸接在該活塞桿上的活塞，該活塞可在一個(gè)缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該活塞的運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)環(huán)形地繞著該缸設(shè)置的電磁鐵驅(qū)動(dòng)，該電磁鐵與該永磁鐵交替作用。一個(gè)盤形的膜片彈簧被用螺釘擰在該活塞桿的中部上，并且該膜片彈簧的外邊緣與一個(gè)軛連接，該軛包圍該缸、電磁鐵及永磁鐵。
該振動(dòng)體及膜片彈簧構(gòu)成一個(gè)能振動(dòng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的固有頻率通過振動(dòng)體及膜片彈簧的質(zhì)量以及該膜片彈簧的剛度確定。該膜片彈簧僅允許小的振幅，因?yàn)檎駝?dòng)體的每個(gè)偏轉(zhuǎn)都與該膜片彈簧的膨脹相關(guān)聯(lián)。由于小的振幅難于將缸的死點(diǎn)容積可靠地作小。但該死點(diǎn)容積越大，則壓縮機(jī)的效率就越差。此外，小的行程強(qiáng)制地導(dǎo)致該缸以與長度相比大的直徑構(gòu)成，以便實(shí)現(xiàn)給定的流量。足夠地密封活塞的相當(dāng)大的直徑是費(fèi)事的。
因?yàn)樵撜駝?dòng)體在徑向上僅通過其與彈簧的連接被保持，所以存在這樣的可能性，即，活塞桿的帶有活塞的頭部往復(fù)擺動(dòng)并且在缸壁上磨損。為了防止這一點(diǎn)，對活塞設(shè)置了一個(gè)壓縮氣體支承，即由活塞掃過的缸壁具有一些開口，這些開口與該直線壓縮機(jī)的高壓排氣口連接，以便在該缸的內(nèi)壁與活塞之間形成一個(gè)氣墊。但是這種壓縮氣體支承僅僅當(dāng)在該直線壓縮機(jī)的排氣口上存在所需的過壓時(shí)才能起作用，即不是在該壓縮機(jī)起動(dòng)或開動(dòng)時(shí)起作用。在該時(shí)刻上存在活塞在缸壁上磨損的危險(xiǎn)，以至于該壓縮機(jī)過早地磨壞。
由US 6 641 377 B2公開了一種權(quán)利要求1前序部分所述的直線壓縮機(jī)。在該雙活塞直線壓縮機(jī)中，每個(gè)活塞分別由兩個(gè)雙臂的膜片彈簧保持。
由于臂的彎曲，可實(shí)現(xiàn)較大的活塞行程，但是在偏轉(zhuǎn)狀態(tài)中，每個(gè)膜片彈簧在活塞上施加一個(gè)轉(zhuǎn)矩。如果該轉(zhuǎn)矩沒有被精確地補(bǔ)償，則該活塞除了其直線的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)之外還實(shí)施一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)，并且它可激勵(lì)起該活塞的搖擺運(yùn)動(dòng)，該搖擺運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致活塞與缸之間的接觸并且因此導(dǎo)致增大的磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出用于直線壓縮機(jī)的、磨損少的驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)機(jī)架及一個(gè)通過一個(gè)膜片彈簧支承在機(jī)架中的振動(dòng)體，其中所述膜片彈簧允許振動(dòng)體的大行程，或者說它在活塞直徑小的情況下可實(shí)現(xiàn)高的流量。
該任務(wù)通過以下方式來解決，即，膜片彈簧的多個(gè)臂分別用一個(gè)端部作用在機(jī)架上并且用另一個(gè)端部作用在振動(dòng)體上，并且這些臂在所述端部之間分別具有一些成對的、帶有相反的彎曲部的區(qū)段。因此，這些臂不是延伸在兩個(gè)端部之間的最短路程上，以至于它們當(dāng)振動(dòng)體偏轉(zhuǎn)時(shí)被拉伸并且接近直線的形狀，而這些臂的材料不必為此必須膨脹。在同一個(gè)工件的內(nèi)部非常簡單的是，這樣制造這些臂，使得它們的轉(zhuǎn)矩彼此精確地補(bǔ)償；如果像在US 6 641 377 B2中描述的那樣設(shè)置兩個(gè)具有分別向不同的方向上彎曲的臂的膜片彈簧，則材料強(qiáng)度的從一個(gè)彈簧到另一個(gè)彈簧的偏離妨礙了所述補(bǔ)償或至少使該補(bǔ)償大大變難。
優(yōu)選該膜片彈簧具有臂對，后者具有分別向不同方向上彎曲的區(qū)段。
在最簡單的情況下，每個(gè)臂具有一個(gè)唯一的、向一個(gè)方向上彎曲的區(qū)段。在偏轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)這種臂也將一個(gè)轉(zhuǎn)矩施加在由其承載的振動(dòng)體上，但該轉(zhuǎn)矩被一個(gè)與該臂成對的、相反地彎曲的臂補(bǔ)償。
優(yōu)選每個(gè)臂具有兩個(gè)向不同方向上彎曲的區(qū)段。因?yàn)樵诖瞬煌貜澢膮^(qū)段也引起在相反方向上的轉(zhuǎn)矩，因此可使每個(gè)單個(gè)的臂的轉(zhuǎn)矩很小或使其消失。
有利的還有，設(shè)置至少一個(gè)第二膜片彈簧，其臂作用在振動(dòng)體的一個(gè)區(qū)域上，該區(qū)域在振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向上與第一膜片彈簧的作用區(qū)域隔開距離。通過這兩個(gè)膜片彈簧，振動(dòng)體可靠地、線性地在所希望的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向上被導(dǎo)向，并且可避免側(cè)向的偏離運(yùn)動(dòng)，該偏離運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致由振動(dòng)體承載的活塞與包圍該活塞的缸之間的接觸。
同一個(gè)膜片彈簧的這些臂優(yōu)選在其作用在機(jī)架的端部上和/或在其作用在振動(dòng)體的端部上分別一體地連接。這些作用在機(jī)架上的端部可通過一個(gè)與板簧一體的框連接。
為了在沒有材料疲勞危險(xiǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)高的行程，所述至少一個(gè)膜片彈簧的臂應(yīng)由一種非常薄的材料制成。其強(qiáng)度可被這樣勉強(qiáng)地確定，使得它僅僅足夠避免振動(dòng)體的側(cè)向偏離。然而，這種弱的膜片彈簧將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置的低的固有頻率并且由此在預(yù)給定行程的情況下導(dǎo)致由該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)的小流量。為了實(shí)現(xiàn)該驅(qū)動(dòng)裝置的對于所需流量足夠的固有頻率，優(yōu)選對每個(gè)臂配置一個(gè)復(fù)位彈簧，后者抵抗該臂的變形，由此所述膜片彈簧與復(fù)位彈簧分別構(gòu)成一個(gè)彈性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的剛性明顯大于由膜片彈簧自己構(gòu)成的系統(tǒng)。
膜片彈簧與復(fù)位彈簧的組合的有效彈簧常數(shù)可被調(diào)節(jié)，以便能根據(jù)需要協(xié)調(diào)該驅(qū)動(dòng)裝置的固有頻率。
優(yōu)選使用螺旋彈簧作為復(fù)位彈簧。
一個(gè)直線壓縮機(jī)也是本發(fā)明的主題，它具有一個(gè)工作室、一個(gè)可在該工作室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)以壓縮工作流體的活塞及一個(gè)上述類型的、與該活塞聯(lián)接以驅(qū)動(dòng)所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。


本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點(diǎn)從下面參照附圖對實(shí)施例的說明中得到。圖中示出圖1一個(gè)直線壓縮機(jī)的示意性剖視圖，圖2根據(jù)本發(fā)明的、用于使用在圖1的壓縮機(jī)中的膜片彈簧的俯視圖，圖3一個(gè)膜片彈簧的第二構(gòu)型的俯視圖，圖4一個(gè)具有圖3中所示膜片彈簧的直線壓縮機(jī)的部分剖割的側(cè)視圖，及圖5一個(gè)膜片彈簧的第二構(gòu)型。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出的用于一個(gè)致冷器具的直線壓縮機(jī)包括一個(gè)壓縮機(jī)室1，該壓縮機(jī)室在一側(cè)由一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的活塞2及在另一側(cè)由一個(gè)缸3構(gòu)成邊界，該缸由一個(gè)管區(qū)段4及一個(gè)蓋5接合而成。在該蓋5中以公知的方式方法設(shè)有未示出的一個(gè)抽吸接管、一個(gè)壓力接管以及一些閥，這些閥允許制冷劑僅通過抽吸接管流入到壓縮機(jī)室中并且僅通過壓力接管流出。
該管區(qū)段4被一個(gè)第二管區(qū)段6同心地包圍并且通過一個(gè)徑向法蘭7與該第二管區(qū)段連接。一個(gè)膜片彈簧8的圓周固定在該管區(qū)段6的背離法蘭7的端部上。在該膜片彈簧8的中點(diǎn)上設(shè)置了一個(gè)振動(dòng)體9，該振動(dòng)體由一個(gè)活塞桿10——所述活塞2鉸接在該活塞桿上、一個(gè)固定在該活塞桿10上的法蘭11以及一個(gè)永磁鐵12組成，該永磁鐵固定在法蘭11上并且沉入到這些管區(qū)段6、4之間的中間空間中。在附圖中也略去了同樣設(shè)置在該中間空間中用于將一個(gè)力沿著活塞桿10的方向施加在永磁鐵12上的電磁鐵。
圖2示出該膜片彈簧8的俯視圖。該膜片彈簧包括一個(gè)環(huán)繞的外環(huán)13及一些從該環(huán)13開始分別螺旋形向內(nèi)延伸的、成對的、鏡像對稱的臂14，這些臂在其背離所述環(huán)13的端部上彼此連接。為了擰上活塞桿10，設(shè)置了一個(gè)中心的開口15。
該膜片彈簧8由彈簧鋼或其他的可彈性變形、但基本上不可膨脹的材料構(gòu)成。以輕微的力可以使膜片彈簧8的中心區(qū)域向著垂直于圖2的圖紙平面的方向上偏轉(zhuǎn)，其中該偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致這些臂14在俯視圖中稍稍減小其曲率并且該中心區(qū)域稍微地沿著逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。該膜片彈簧8的抵抗該中心區(qū)域的向著圖2的圖紙平面的移動(dòng)的耐久性明顯大于抵抗垂直于該平面的偏轉(zhuǎn)的阻力，因此該活塞桿10的固定在該膜片彈簧8的開口15中的端部可靠地直線運(yùn)動(dòng)地被導(dǎo)向。
在圖3中以俯視圖示出該膜片彈簧8的一個(gè)第二構(gòu)型。該構(gòu)型也具有一個(gè)封閉的外環(huán)13。在此，該環(huán)為矩形形狀，但這對于該膜片彈簧的功能意義不大。從該框13的角部開始延伸出四個(gè)向著中心區(qū)域16的臂14，這些臂分別由三個(gè)直線的區(qū)段17及兩個(gè)連接這些直線區(qū)段17的彎曲區(qū)段18、19構(gòu)成。每個(gè)臂14的兩個(gè)區(qū)段18、19分別具有相反的彎曲方向。四個(gè)用于固定該膜片彈簧的孔20位于該框13的角部上。
當(dāng)該中心區(qū)域16偏轉(zhuǎn)時(shí)，它導(dǎo)致所述彎曲區(qū)段18、19稍稍上彎。由于每個(gè)臂的兩個(gè)彎曲區(qū)段18、19的彎曲方向相反，由所述上彎得出分別相反的轉(zhuǎn)矩，因此由每個(gè)單個(gè)的臂14施加到中心區(qū)域16上的轉(zhuǎn)矩很小。此外，各相鄰臂14的轉(zhuǎn)矩彼此補(bǔ)償，因?yàn)樗鼈冎械拿恳粋€(gè)是另一個(gè)的鏡像并且因此由它們施加的轉(zhuǎn)矩方向相反地相等。該中心區(qū)域16及因此固定在其上的活塞桿10由此精確線性地及無扭轉(zhuǎn)地被導(dǎo)向。
圖4示出一個(gè)直線壓縮機(jī)的部分剖割的側(cè)視圖，在該直線壓縮機(jī)中使用圖3中所示的膜片彈簧8。該壓縮機(jī)具有一個(gè)帶中心室21的機(jī)架，其中在兩個(gè)對置的臂——在此參照圖示為了清楚起見稱為蓋22及底23——中構(gòu)造有一些開口，一個(gè)棒形的振動(dòng)質(zhì)量24保持間隙地穿過這些開口延伸。該室被設(shè)置用于接收未示出的、用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)插入到該振動(dòng)質(zhì)量中的永磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電磁鐵。
振動(dòng)質(zhì)量24的端部借助于螺釘或鉚釘25固定在圖3中所示形式的膜片彈簧8的中心區(qū)域16上。每個(gè)膜片彈簧8的框13又接觸在從中心室21的所述蓋22或底23伸出的接片26上。接片26的高度確定了振動(dòng)質(zhì)量24的運(yùn)動(dòng)的最大行程；如果該最大行程被超過，則膜片彈簧8的中心區(qū)域16碰撞在所述蓋22或底23上。
這些膜片彈簧8分別通過螺釘或鉚釘27固定在所述接片26上，這些螺釘或鉚釘分別與一個(gè)上部的及下部的軛29、30的腳部段28及所述框13的角部中的這些孔19之一交叉并且配合到所述中心室21中。
下部的軛30帶有兩個(gè)螺旋彈簧31，這些螺旋彈簧分別被這樣放置，使得它們的自由的頭部段32——如圖3中作為虛點(diǎn)劃線輪廓示出的那樣——分別接觸兩個(gè)臂14的彎曲區(qū)段18，如果它們向下偏轉(zhuǎn)的話，并且因此抵抗振動(dòng)質(zhì)量24的向下偏轉(zhuǎn)。在上部的軛29上設(shè)置相應(yīng)的螺旋彈簧31，這些螺旋彈簧接觸上部的膜片彈簧8的臂的彎曲區(qū)段18并且抵抗振動(dòng)質(zhì)量的向上偏轉(zhuǎn)。
上部的軛29還帶有一個(gè)缸33，一個(gè)通過一個(gè)活塞桿10與該振動(dòng)質(zhì)量24連接的、在圖中看不見的活塞可在該缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵撜駝?dòng)質(zhì)量24通過兩個(gè)膜片彈簧8精確線性地被導(dǎo)向，所以該活塞桿12及由該活塞桿承載的活塞隨著該活塞桿不橫向于運(yùn)動(dòng)方向偏離，并且可避免活塞在該缸33的內(nèi)壁上的磨損。
當(dāng)振動(dòng)質(zhì)量24位于其軌跡的一個(gè)止點(diǎn)上時(shí)，則其全部的運(yùn)動(dòng)能量以變形能的形式存儲(chǔ)在這些膜片彈簧8及螺旋彈簧31中，其中該能量在彈簧類型上的分布取決于它們各自的彈簧常數(shù)。因此，這些膜片彈簧可被作得非常薄并且易于變形，以至于即使在長時(shí)間運(yùn)行的情況下也不會(huì)出現(xiàn)材料疲勞，因?yàn)槟切┯捎谶@些膜片彈簧缺乏足夠的剛度而不能存儲(chǔ)的能量可被相應(yīng)地確定尺寸的螺旋彈簧吸收。
此外，可以用同樣模型的膜片彈簧實(shí)現(xiàn)具有不同流量的壓縮機(jī)，其方式是，這些膜片彈簧分別與具有不同彈簧常數(shù)的螺旋彈簧組合，它們分別給出該可振動(dòng)的系統(tǒng)的不同的固有頻率。
還可考慮，一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的固有頻率可被協(xié)調(diào)，其方式是分別使這些螺旋彈簧31可移動(dòng)地裝配到所述軛29、30上。臂14的由螺旋彈簧31的頭部段32接觸的區(qū)域越靠近地位于膜片彈簧8的中心區(qū)域16上，則由膜片彈簧及螺旋彈簧組成的系統(tǒng)的剛性就越高，并且由此得出的驅(qū)動(dòng)裝置的固有頻率就越高。
在極端情況下可能的是，每個(gè)軛29、30的兩個(gè)螺旋彈簧31分別由一個(gè)唯一的螺旋彈簧來代替，后者直接接觸在所述中心區(qū)域16上。
圖5示出圖3中的膜片彈簧8的一個(gè)變型，這些膜片彈簧在它們的位置上可使用在圖4的壓縮機(jī)中。在圖5的膜片彈簧中，去掉了外框13；取而代之的是，僅是兩個(gè)右邊的及兩個(gè)左邊的臂14在它們的背離中心區(qū)域16的端部上通過一個(gè)材料條34連接。其功能方式與圖3中的那個(gè)膜片彈簧沒有區(qū)別。
權(quán)利要求
1.用于一個(gè)直線壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)機(jī)架(21，29，30)及一個(gè)通過至少一個(gè)膜片彈簧(8)支承在該機(jī)架(21，29，30)中的、可在一個(gè)方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)體(24，10)，其中所述膜片彈簧(8)具有多個(gè)臂(14)，這些臂以一個(gè)端部作用在機(jī)架(21，29，30)上并且以另一個(gè)端部作用在該振動(dòng)體(24)上，并且在這兩個(gè)端部之間具有一個(gè)彎曲的延伸，其特征在于兩個(gè)臂(14)各具有一些反向地彎曲的區(qū)段(18，19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于每個(gè)臂(14)具有兩個(gè)向不同方向上彎曲的區(qū)段(18，19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于該驅(qū)動(dòng)裝置包括至少一個(gè)第二膜片彈簧(8)；第一及第二膜片彈簧(8)作用在振動(dòng)體(24，10)的在振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向上隔開距離的區(qū)域上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于同一個(gè)膜片彈簧(8)的這些臂(14)在它們的作用在振動(dòng)體(24，10)上的端部(16)上一體地連接。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于同一個(gè)膜片彈簧(8)的這些臂(14)在它們的作用在機(jī)架(21，29，30)上的端部上一體地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于這些作用在機(jī)架(21，29，30)上的端部通過一個(gè)與所述臂(14)一體的框(13)連接。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于對每個(gè)臂(14)配置了一個(gè)復(fù)位彈簧(31)，后者對所述臂(14)的變形起反作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于膜片彈簧(8)在變形方向上的剛度小于復(fù)位彈簧(31)的剛度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于膜片彈簧(8)與復(fù)位彈簧(31)的組合的有效彈簧常數(shù)可被調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述復(fù)位彈簧(31)是螺旋彈簧。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于振動(dòng)體(24，10)的質(zhì)量大于所有彈簧(8，31)的質(zhì)量。
12.一種直線壓縮機(jī)，具有一個(gè)工作室、一個(gè)可在該工作室中往復(fù)運(yùn)動(dòng)以壓縮工作流體的活塞及一個(gè)根據(jù)上述權(quán)利要求之一的、聯(lián)接在該活塞上以驅(qū)動(dòng)該往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于一個(gè)直線壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)機(jī)架(21，29，30)及一個(gè)通過至少一個(gè)膜片彈簧(8)支承在該機(jī)架(21，29，30)中的、可在一個(gè)方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)體(24，10)。所述膜片彈簧(8)具有多個(gè)臂(14)，這些臂以一個(gè)端部作用在機(jī)架(21，29，30)上并且以另一個(gè)端部作用在該振動(dòng)體(24)上。兩個(gè)臂(14)各具有一些在所述兩個(gè)端部之間的、反向地彎曲的區(qū)段(18，19)。
文檔編號F04B35/04GK101087954SQ200580044470
公開日2007年12月12日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者A·沙德, J-G·舒伯特 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司