專利名稱：壓縮機(jī)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)單元，包括缸體和活塞，所述缸體和活塞限定出壓縮機(jī)腔 室；用于驅(qū)動(dòng)缸體和活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的直線式驅(qū)動(dòng)器；以及至少包圍缸體和活塞的罩殼。
背景技術(shù)：
這種罩殼通常用作待壓縮的氣體的蓄存器，氣體從所述罩殼吸入到壓縮機(jī)腔室 中，且用于排放壓縮的氣體的管路通過(guò)內(nèi)部空間被從壓縮機(jī)腔室引出。這些傳統(tǒng)的壓縮機(jī)單元的一個(gè)問(wèn)題在于，充注氣體的內(nèi)部空間和包圍著所述內(nèi)部 空間的罩殼不僅從壓縮機(jī)吸收工作噪聲，而且防止熱釋放到環(huán)境中。在壓縮機(jī)的操作過(guò)程 中在壓縮機(jī)腔室中通過(guò)氣體的絕熱壓縮而產(chǎn)生的熱量部分地傳遞到缸體和活塞中，最后加 熱缸體和活塞周?chē)膬?nèi)部空間。該加熱過(guò)程降低了在活塞的每個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中吸入和壓縮的 氣體量，從而不利地影響壓縮機(jī)的效率水平。另一問(wèn)題與傳統(tǒng)的直線式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)相關(guān)。這些通常包括可在電磁體的氣隙中 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的永磁體電樞。這些直線式驅(qū)動(dòng)器的特征在于，作用在電樞上的驅(qū)動(dòng)力可直 接傳導(dǎo)到活塞，而不具有互連的杠桿或類似物、因此實(shí)際上沒(méi)有任何摩擦損失，但與傳統(tǒng)的 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器相比，活塞運(yùn)動(dòng)的幅度未以結(jié)構(gòu)特定的方式預(yù)定，而是可受作用在電樞上的磁 場(chǎng)的強(qiáng)度影響。為了實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的高的效率，在活塞運(yùn)動(dòng)的上止點(diǎn)，壓縮機(jī)腔室應(yīng)盡可能 小，而且還應(yīng)防止在該止點(diǎn)處缸體和活塞碰到彼此，以將壓縮機(jī)的工作噪聲和應(yīng)力保持在 某一限度內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種前序部分中所述類型的壓縮機(jī)單元，其能夠高效地消散 在壓縮機(jī)腔室中釋放的熱量，和/或盡管具有高效率，但也可防止由于缸體和活塞撞到彼 此而作用在材料上的過(guò)大應(yīng)力或產(chǎn)生噪聲。上述目的通過(guò)這樣一種壓縮機(jī)單元實(shí)現(xiàn)，所述壓縮機(jī)單元包括限定出壓縮機(jī)腔 室的缸體和活塞、用于驅(qū)動(dòng)缸體和活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的直線式驅(qū)動(dòng)器以及至少包圍缸體和活 塞的罩殼，其中，是壓縮機(jī)腔室的排出開(kāi)口而不是進(jìn)入開(kāi)口通到罩殼的內(nèi)部空間中。這樣， 如果壓縮機(jī)單元被操作，罩殼的內(nèi)部空間處于高壓下。盡管通過(guò)壓縮機(jī)腔室噴射的壓縮氣 體比之前吸入的低壓氣體熱很多，而使得缸體和活塞在基本上僅通過(guò)內(nèi)部空間中的氣體將 它們的熱量釋放到周?chē)h(huán)境中的情況下不能比靜止操作中的所述氣體冷，但其熱傳導(dǎo)率由 于其高的密度而比未被壓縮的氣體的高多倍，因此可以可靠地防止缸體和活塞的過(guò)熱。由于包圍缸體和活塞的罩殼中存在壓縮氣體而具有的進(jìn)一步的作用是，壓縮的氣 體的高壓作用于活塞的后部。因此，直線式驅(qū)動(dòng)器基本上僅必須在活塞克服內(nèi)部空間中的 壓縮氣體的壓力從缸體回抽時(shí)的壓縮機(jī)腔室的膨脹階段中提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。活塞的相反的運(yùn) 動(dòng)幾乎不需要任何外部驅(qū)動(dòng)力，這是因?yàn)閮?nèi)部空間中的氣體的壓力基本上足以驅(qū)逐活塞。 如果直線式驅(qū)動(dòng)器在壓縮階段的過(guò)程中沒(méi)有提供任何驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，則如果壓縮機(jī)腔室中的壓力與罩殼的內(nèi)部空間中的壓力變得相同，活塞在將要到達(dá)上止點(diǎn)之前達(dá)到靜止。在壓縮階 段中直線式驅(qū)動(dòng)器需要小的操作能量就足以克服該壓力平衡位置和逐出壓縮腔室的容納 物。在壓力波動(dòng)的情況下缸體和活塞可能撞到彼此的能量在該驅(qū)動(dòng)能量的幅度水平上，因 此與下面這種壓縮機(jī)的情況相比該能量可能明顯較低在壓縮階段中直線式驅(qū)動(dòng)器必須克 服在壓縮機(jī)腔室中產(chǎn)生的壓力工作。缸體中的活塞優(yōu)選以氣體壓力的方式支撐。與用油潤(rùn)滑相比，氣體壓力支撐的優(yōu) 點(diǎn)在于，它能使實(shí)際無(wú)摩擦的活塞運(yùn)動(dòng)成為可能。與經(jīng)由油膜的情況相比，經(jīng)由氣體推力軸 承從活塞的熱量消散的效率明顯較低，但在這種情況下并不嚴(yán)重，這是因?yàn)榛钊軌蚪?jīng)由 內(nèi)部空間的高壓氣體輸出足夠的熱量。為了向氣體推力軸承實(shí)現(xiàn)供給，孔優(yōu)選設(shè)置在缸體的外殼中，所述孔將外殼與活 塞的側(cè)表面之間的間隙連通到內(nèi)部空間。而且，用于將加壓的氣體從壓縮機(jī)腔室供給到間隙中的通道可在活塞的端面與側(cè) 表面之間延伸。如果由于壓縮機(jī)腔室中的壓力平衡和/或過(guò)壓而使得氣體經(jīng)由外殼的孔從 內(nèi)部空間的流入終止，則這些通道便于在上止點(diǎn)附近維持氣體推力軸承。所述通道可被實(shí)施為孔或敞開(kāi)的凹槽。壓縮機(jī)腔室的排出開(kāi)口可形成在活塞中。從而，缸體的整個(gè)面可以利用，以在那里 接納進(jìn)入閥，所述進(jìn)入閥具有大的橫截面、從而具有最小的壓降。吸入氣體管路優(yōu)選地經(jīng)過(guò)內(nèi)部空間延伸到壓縮機(jī)腔室，以便快速地供給吸入氣體 并使得吸入空氣被來(lái)自壓縮機(jī)腔室的內(nèi)部的加壓氣體最小程度地加熱。


下面，參看附圖描述示例性實(shí)施例，將顯見(jiàn)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖包 括圖1示出了本發(fā)明的壓縮機(jī)單元的示意性截面；圖2示出了根據(jù)第一實(shí)施例的壓縮機(jī)單元的放大的細(xì)節(jié)；圖3示出了根據(jù)第一實(shí)施例的壓縮機(jī)單元的活塞的端面的頂視圖；圖4示出了根據(jù)第二實(shí)施例的圖2中的細(xì)節(jié)；以及圖5示出了根據(jù)第二實(shí)施例的活塞的端面的頂視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中示出的直線式壓縮機(jī)單元具有直線式驅(qū)動(dòng)器1，所述直線式驅(qū)動(dòng)器1具有永 磁體電樞，所述永磁體電樞懸置成可在兩個(gè)相對(duì)的電磁體3之間的間隙2中振蕩。電磁體3 分別具有E形支架，繞組環(huán)繞著支架的中心臂。電樞4通過(guò)供給電路(未示出)向電磁體 3施加交變電流被激勵(lì)，以沿著間隙2的縱向振蕩運(yùn)動(dòng)，所述振蕩運(yùn)動(dòng)受回動(dòng)彈簧23控制。壓縮機(jī)包括缸體7和可在缸體7中運(yùn)動(dòng)的活塞6?；钊?借助于活塞桿5連接到 電樞4。缸體7借助于框架部件24固定地連接到電磁體3，回動(dòng)彈簧23也與框架部件24 接合。包括直線式驅(qū)動(dòng)器1和壓縮機(jī)的所述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)密封地包封在罩殼8中，且懸置成可 借助于彈簧(未示出)振蕩，所述彈簧與框架部件24和罩殼8接合。彈性管路9穿過(guò)罩殼8的壁延伸到缸體的前腔室10。前腔室10通過(guò)止回閥11與壓縮機(jī)腔室12分離，所述壓縮機(jī)腔室12由缸體7和活塞6限界。另一止回閥13與所述止 回閥相對(duì)地設(shè)置在活塞6的端面14中。在這種情況下，這以圓形截錐的方式實(shí)施，且在活 塞頂?shù)耐ǖ乐型ㄟ^(guò)通道的側(cè)表面形成閥座。圓形截錐的較小的底面凸出于活塞6的頂部， 并且形成止擋表面。為了有效地驅(qū)動(dòng)電樞4和活塞6的振蕩運(yùn)動(dòng)，交變電流的頻率被調(diào)整為包括直線 式驅(qū)動(dòng)器1、壓縮機(jī)和回動(dòng)彈簧23的振蕩系統(tǒng)的諧振頻率。振蕩運(yùn)動(dòng)的幅度與通過(guò)供給電 路供給到電磁體3的電功率有關(guān)。這在交變電流的正半波和負(fù)半波中可以不同，特別地，電 功率在驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的膨脹運(yùn)動(dòng)的半波中可以比在驅(qū)動(dòng)壓縮運(yùn)動(dòng)的半波中大。如果直線式驅(qū)動(dòng)器1驅(qū)動(dòng)活塞6使其做振蕩運(yùn)動(dòng)，在壓縮腔室12的膨脹階段中， 低壓氣體經(jīng)由管路9和前腔室10吸入到壓縮機(jī)腔室12中。如果在壓縮機(jī)的壓縮階段將要 結(jié)束時(shí)壓縮機(jī)腔室12中的壓力明顯超過(guò)內(nèi)部空間16中的壓力而用于克服止回閥13的閉 合力，則止回閥13打開(kāi)，且被壓縮的氣體泄露到罩殼8的內(nèi)部空間16中。在變型中，如果 止回閥13相對(duì)于活塞6的頂部突出，則也可使所述止回閥通過(guò)撞擊缸體的前壁上的突出部 而被打開(kāi)。在靜止操作中，內(nèi)部空間16中的壓力僅比在壓縮機(jī)腔室12中所達(dá)到的最大壓 力稍小，使得止回閥13僅在達(dá)到上止點(diǎn)之前短暫地打開(kāi)。因此，直線式驅(qū)動(dòng)器1在壓縮機(jī) 腔室12的總的膨脹階段克服內(nèi)部空間16的壓力操作，而在壓縮階段中，內(nèi)部空間16中的 壓力幾乎足以壓縮壓力腔室12中的氣體。因此，供給電路供給到電磁體3中的功率在驅(qū)動(dòng) 壓縮的半波中可比在驅(qū)動(dòng)膨脹的半波中明顯較小。因此，不需要復(fù)雜地監(jiān)測(cè)活塞運(yùn)動(dòng)來(lái)確 ?；钊?不會(huì)撞擊到缸體7的端面或至少不會(huì)以過(guò)大的力撞擊缸體7的端面。圖2示出了圖1中的壓縮機(jī)的明顯放大的詳細(xì)圖示。顯見(jiàn)缸體7的外殼17的、以 及活塞的側(cè)表面18和前表面14的一部分。多個(gè)細(xì)孔19延伸穿過(guò)外殼17，借助于所述細(xì) 孔，假如壓縮機(jī)腔室12中的壓力低于內(nèi)部空間16中的壓力，則被壓縮的空氣從內(nèi)部空間16 流入壓縮機(jī)腔室12和/或流入外殼17與側(cè)表面18之間的間隙20中，從而形成加壓的氣 墊。在活塞6的壓縮運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中活塞6快要達(dá)到其上止點(diǎn)之前，在壓縮機(jī)腔室12與 內(nèi)部空間16之間產(chǎn)生壓力均衡，且中斷通過(guò)孔19的氣流。在活塞6途徑壓力均衡位置接 近上止點(diǎn)時(shí)，從活塞6的端面14向著側(cè)表面18斜角延伸的多個(gè)孔21將加壓的氣體流從壓 縮機(jī)腔室12傳送到間隙20中。因此，間隙20中的氣體的流動(dòng)方向在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中反 向，而在從下止點(diǎn)到壓力均衡位置的大部分的活塞路徑上，壓縮機(jī)腔室12中的壓力比內(nèi)部 空間16中的壓力低，氣體流過(guò)孔19和間隙20進(jìn)入壓縮機(jī)腔室12，在上止點(diǎn)附近時(shí)的氣流 從壓縮機(jī)腔室12前進(jìn)到內(nèi)部空間16。從而，當(dāng)活塞的速度為零且停留時(shí)間相應(yīng)高時(shí)，活塞 6在兩個(gè)反向點(diǎn)處均有效地被以氣體壓力方式支撐，且只有在活塞通過(guò)壓力均衡位置時(shí)，氣 體推力軸承才短暫地失效。當(dāng)活塞在該點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，支承作用中斷的時(shí)間短，且在再次利用支 承作用之前，活塞6在缸體7中滑動(dòng)的危險(xiǎn)最小。圖3示出了活塞6的端面14的頂視圖，其中，孔21的輸入開(kāi)口形成在所述端面上。 虛線示出了活塞6內(nèi)的孔21向著側(cè)表面18延伸的徑向路徑。圖4和5分別示出了與圖2和3類似的根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的視圖?；钊? 的孔19在此被替換為凹槽22，所述凹槽從外側(cè)傾斜地切到活塞的端面和側(cè)表面。凹槽22 的功能與第一實(shí)施例中的孔19的功能相同。與孔相比凹槽更容易制造。相比，孔具有較小
5的死區(qū)體積，使得第一實(shí)施例所能達(dá)到的效率比第二實(shí)施例的要稍高些。
權(quán)利要求
一種壓縮機(jī)單元，包括缸體(7)和活塞(6)，所述缸體和活塞限定出壓縮機(jī)腔室(12)；用于驅(qū)動(dòng)缸體(7)和活塞(6)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的直線式驅(qū)動(dòng)器(1)；以及至少包圍缸體(7)和活塞(6)的罩殼(8)，其特征在于，壓縮機(jī)腔室(12)的排出開(kāi)口(13)通到罩殼(8)的內(nèi)部空間(16)中。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，活塞(6)以氣體壓力的方式支撐在缸 體(7)中。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，缸體(7)的外殼(17)中的孔(19)將 外殼(17)與活塞(6)的側(cè)表面(18)之間的間隙(20)與內(nèi)部空間(16)連通。
4.如權(quán)利要求2或3所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，用于將加壓的氣體從壓縮機(jī)腔室 (12)供給到間隙(20)中的通道(21,22)在活塞(6)的前端面(14)與側(cè)表面(18)之間延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，所述通道被實(shí)施為孔(21)。
6.如權(quán)利要求4所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，所述通道被實(shí)施為凹槽(22)。
7.如前面權(quán)利要求中任一所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，排出開(kāi)口(13)形成在活塞 (6)中。
8.如權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，排出開(kāi)口(13)形成在活塞(6)的頂 部上。
9.如前面權(quán)利要求中任一所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，排出開(kāi)口(13)用閥密封。
10.如權(quán)利要求9所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，閥(13)被實(shí)施為止回閥。
11.如權(quán)利要求9或10所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，止閥(13)朝向活塞(6)的內(nèi) 部空間開(kāi)設(shè)。
12.如權(quán)利要求9-11中任一所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，止回閥(13)的至少一個(gè) 區(qū)段突出超過(guò)活塞(6)的頂部。
13.如權(quán)利要求12所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，止回閥(13)的突出區(qū)段由吸振材 料(Viton)形成。
14.如權(quán)利要求9-13中任一所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，止回閥(13)以截頭圓錐 的方式實(shí)施，所述截頭圓錐以其側(cè)表面在活塞(6)的頂部中形成閥座。
15.如權(quán)利要求14所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，截頭圓錐以其較小的底面突出超 過(guò)活塞(6)的頂部。
16.如前面權(quán)利要求中任一所述的壓縮機(jī)單元，其特征在于，吸入氣體管路(9)被引導(dǎo) 通過(guò)內(nèi)部空間(16)至壓縮機(jī)腔室(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)單元，包括缸體(7)和活塞(6)，所述缸體和活塞限定出壓縮機(jī)腔室(12)；用于驅(qū)動(dòng)缸體(7)和活塞(6)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的直線式驅(qū)動(dòng)器(1)；以及至少包圍缸體(7)和活塞(6)的罩殼(8)。所述壓縮機(jī)單元的特征在于，壓縮機(jī)腔室(12)的排出開(kāi)口(13)通到罩殼(8)的內(nèi)部空間(16)中。
文檔編號(hào)F04B35/04GK101939542SQ200980104209
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月6日
發(fā)明者B·格羅莫爾, M·賈基 申請(qǐng)人:Bsh博世和西門(mén)子家用器具有限公司