ЛИНЕЙНЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2009 года по МПК F04B35/04 

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.

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.

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.