Линейный компрессорный блок
Устройство предназначено для использования в области холодильной и морозильной техники для сжатия хладагента. Содержит линейный компрессорный блок с возвратно-поступательно движущимся в переменном электромагнитном поле магнитом. Подвижный поршень (7) приводится в движение в цилиндре (9) магнитом. Капсула (1) окружает цилиндр (9) и буферный объем (24). Цилиндр (9) установлен в капсуле (1) так, что он может колебаться. Впускное отверстие (13) цилиндра (9) и впускной патрубок (12) капсулы (1) расположены друг против друга, не соприкасаясь, образуя проход (23) к буферному объему (24), причем в проходе (23) расположен дроссельный элемент (20, 21). Ограничена генерация шума вследствие модуляции проходного сечения. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.
Область техники
Предлагаемое изобретение относится к линейному компрессорному блоку, используемому преимущественно для сжатия хладагента в холодильнике, например в холодильном шкафу, морозильнике и т.п.
Уровень техники
Обычно в бытовых холодильниках применяются поршневые компрессоры с приводом от вращающихся двигателей. При использовании в домашнем хозяйстве чрезвычайно важно, чтобы такие компрессоры производили при работе как можно меньше шума. Существенным источником такого шума является всасывание сжимаемого хладагента толчками, обусловленное возвратно-поступательным движением поршня. Такое всасывание толчками вызывает пульсации, которые приходится подавлять с помощью соответствующих амортизирующих устройств. В качестве распространенного конструктивного принципа для этого принято направлять поток газообразного хладагента через камеры, выполненные, например, в виде резонаторов Гельмгольца и т.п. устройств, в результате чего пульсации резко демпфируются и не выходят наружу. Эти камеры обычно непосредственно пристраиваются к насосу компрессора. В целях демпфирования и глушения шума этот насос обычно заключается в капсулу. Между впуском камер и капсулой компрессора имеется небольшое расстояние, обеспечивающее проход хладагента в буферный объем капсулы, окружающий насос.
В последнее время были разработаны так называемые линейные компрессоры, в которых для привода поршня компрессора вместо вращающегося двигателя используется непосредственно магнит, совершающий возвратно-поступательное движение в электромагнитном переменном поле. Вследствие такого принципа привода цилиндр подвергается сильной вибрации, обусловленной возвратно-поступательным движением магнита и соединенного с ним поршня.
При попытках перенести на конструкцию линейных компрессоров используемый в компрессорах с приводом от вращающегося двигателя известный конструктивный принцип, согласно которому впускное отверстие цилиндра и впускной проход капсулы, в которой находится цилиндр, расположены друг против друга, не соприкасаясь и образуя проход к буферному объему, возникает проблема, состоящая в том, что неизбежное колебательное движение линейного компрессора модулирует сечение прохода к буферному объему с резонансной частотой движущегося поршня, вследствие чего генерация шума скорее усиливается, вместо того, чтобы подавляться.
Раскрытие изобретения
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы предложить линейный компрессорный блок с капсулированным цилиндром, в котором генерация шума вследствие модуляции проходного сечения к буферному объему эффективно ограничена.
Эта задача решается линейным компрессорным блоком с признаками пункта 1 формулы изобретения. Дроссельный элемент в проходе препятствует возбуждению резонанса в буферном объеме и тем самым чрезмерному шуму.
Дроссельный элемент предпочтительно образуется установленными на капсуле или на цилиндре входящими друг в друга стенками. Стенки могут иметь любую подходящую форму, чтобы вызывать в результате трения о них падение давления газа при его возвратно-поступательном движении между впускным отверстием и буферным объемом. Предпочтительны стенки, которые окружают впускное отверстие или впускной проход концентрическими кольцами.
Желательно, чтобы сам цилиндр имел одну или несколько звукопоглощающих камер между своим впускным отверстием и рабочей камерой с поршнем. При этом создаваемые поршнем интенсивные толчки давления в камере частично поглощаются еще до того, как они достигнут прохода к буферному объему.
Еще одно целесообразное звукопоглощающее мероприятие состоит в том, чтобы разместить во входном патрубке капсулы дополнительную звукопоглощающую камеру, через которую проходит поток сжимаемой среды. Эта камера может непосредственно примыкать к стенке капсулы и иметь плоскоцилиндрическую форму, т.е. форму низкого цилиндра, через которую проходит входной патрубок вдоль оси цилиндра камеры.
Колебательное крепление цилиндра предпочтительно образуется выходным каналом, через который сжимаемая среда выходит из цилиндра. Выходной канал предпочтительно обходит камеру цилиндра по винтовой линии. Магнит, вызывающий возвратно-поступательное движение поршня, может быть расположен, в частности, на осевом продолжении поршня или кольцом вокруг поршня.
Краткий перечень фигур чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения вытекают из нижеследующего описания примеров реализации со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах показаны:
фиг.1 - схематическое изображение первого варианта предлагаемого изобретением линейного компрессорного блока, частично в разрезе;
фиг.2 - детальное изображение головной части линейного компрессорного блока по фиг.1 в разрезе;
фиг.3 - второй вариант линейного компрессорного блока в разрезе.
Осуществление изобретения
Изображенный на фиг.1 линейный компрессорный блок включает герметическую металлическую капсулу 1, содержащую насосную секцию 2 и секцию 3 привода компрессорного блока. Изображенная в разрезе секция 3 привода состоит в основном из стержневого постоянного магнита 4, который может перемещаться в продольном направлении во внутренней полости катушки 5. Возвратная пружина 6, выполненная в данном случае в виде винтовой пружины, давит на магнит 4 в направлении насосной секции 2. При подаче на катушку 5 переменного тока в ее внутренней полости образуется переменное магнитное поле, под действием которого магнит 4 совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси катушки 5.
На магните 4 жестко установлен поршень 7, который входит в рабочую камеру 8 цилиндра 9 и при движении магнита перемещается в ней. На противолежащей поршню 7 стенке рабочей камеры 8 имеются два отверстия, снабженные соответственно клапанами 10, 11. Клапаны 10, 11 изображены здесь в виде откидных клапанов, однако очевидно, что может быть применен любой тип клапана, допускающий проход среды только в одном направлении: в камеру 8 через клапан 10 и из камеры 8 через клапан 11.
Сжимаемая среда поступает в камеру 8 через впускной патрубок 12 в виде отрезка трубы, входящего в капсулу 1 и жестко закрепленного в ней, впускное отверстие 13 цилиндра 9 и ряд камер 14, 15, 16, расположенных в корпусе цилиндра 9 перед рабочей камерой 8.
Впускное отверстие 13 цилиндра 9 находится на конце патрубка 17, выступающего из торцевой стенки цилиндра 9 в направлении, параллельном направлению движения магнита 4 и поршня 7. Этот патрубок 17 расположен соосно с другим патрубком 18, который образует входящую внутрь капсулы 1 часть впускного патрубка 12.
Патрубок 18 имеет радиально выступающий фланец 19, на котором расположено множество цилиндрических стенок 20, концентричных относительно продольной оси впускного патрубка 12. Соответствующие стенки 21, диаметры которых ступенчато подобраны надлежащим образом, расположены на торце цилиндра 9 так, что каждая из них входит между двумя стенками 20.
Сжатая среда выходит из рабочей камеры 8 через выпускной канал 22, который закреплен на одном конце цилиндра 9, обходит цилиндр 9 по винтовой линии и затем пересекает стенку капсулы 1. Этот выпускной канал 22 служит одновременно подвеской цилиндра 9 в капсуле 1, которая допускает вибрацию цилиндра 9, в особенности в продольном направлении.
При работе компрессорного блока при каждом движении поршня 7 на чертеже влево содержащаяся в рабочей камере 8 среда сжимается и выходит через выпускной клапан 11, когда давление в рабочей камере 8 становится выше давления в выпускном канале 22. При этом поршень 7 оказывает давление на цилиндр 9 (в направлении влево на чертеже), и цилиндр 9 благодаря своей эластичной подвеске может немного поддаваться этому давлению. При этом движении поршня 7 стенки 20 и 21 смещаются навстречу друг другу, и зазор между концом патрубка 18 и впускным отверстием 13 цилиндра 9 сужается. Благодаря этой подвижности удается избежать переноса сильных ударных шумов, создаваемых поршнем 7 в своей левой крайней точке, на капсулу 1 и тем самым в среду, окружающую блок компрессора.
Когда после этого магнит 4 втягивает поршень 7 вправо, и рабочая камера 8 снова расширяется, в ней образуется разрежение, которое, с одной стороны, приводит к тому, что через впускной патрубок 12 всасывается свежая среда, а с другой стороны, к тому, что цилиндр 9 немного подается вправо за поршнем 7. Происходящее вследствие этого расширение зазора 23, однако, не настолько велико, чтобы при этом разошлись стенки 20, 21. Поэтому входящие друг в друга стенки 20, 21 действуют как дроссельный элемент, демпфирующий отток среды из буферного объема 24 в рабочую камеру 8 в фазе расширения рабочей камеры 8 и соответствующий приток среды обратно в буферный объем 24 через впускной патрубок 12 в фазе сжатия рабочей камеры 8. Таким образом, и в том случае, когда рабочая частота линейного компрессорного блока, т.е. частота колебаний магнита 4, совпадает с резонансной частотой буферного объема 24, колебания давления в буферном объеме эффективно демпфируются, и их амплитуда остается небольшой. Этим эффективно подавляется одна из составляющих шума, производимого линейным компрессорным блоком при работе.
Камеры 14, 15, 16 цилиндра 9 также выполняют шумопоглощающие функции. Они сами по себе известны в технике шумопоглощения как резонаторы Гельмгольца.
В качестве дополнительной меры для подавления производственных шумов компрессорного блока предусмотрена еще одна шумопоглощающая камера 25 во впускном патрубке 12 капсулы 1. Эта камера 25, одна стенка которой образована самой капсулой 1, имеет плоскоцилиндрическую форму, причем впускной патрубок 12 пересекает камеру 25 вдоль оси ее цилиндра. Камера 25 также функционирует как резонатор Гельмгольца с входным отверстием, распространяющимся на все сечение впускного патрубка 12, а потому особенно эффективна.
На фиг.3 изображен второй вариант линейного компрессорного блока, который отличается от изображенного на фиг.1 конструкцией секции 3 привода. Насосные секции 2 в обоих вариантах идентичны. В то время как в варианте, изображенном на фиг.1, постоянный магнит 4 расположен на аксиальном продолжении поршня 7, в конструкции по фиг.3 он кольцеобразно окружает поршень 7 и жестко соединен с ним фланцем 28 или отдельными радиально ориентированными кронштейнами. Этот кольцевой магнит 4 окружен снаружи катушкой 5, которая может возбуждать его колебания с помощью переменного магнитного поля. Эффективная связь магнитного поля катушки 5 с магнитом 4 обеспечивается двумя листовыми пакетами 26, 27, которые расположены с небольшим воздушным зазором относительно магнита 4 в кольцевом пространстве между ним и цилиндром 9, окружая кольцом катушку 5.
1. Линейный компрессорный блок с возвратно-поступательно движущимся в переменном электромагнитном поле магнитом (4), подвижным поршнем (7), приводимым в движение в цилиндре (9) магнитом (4), и капсулой (1), которая окружает цилиндр (9) и буферный объем (24), причем цилиндр (9) установлен с возможностью совершать колебательные движения, а впускное отверстие (13) цилиндра (9) и впускной патрубок (12) капсулы (1) расположены друг против друга, не соприкасаясь, образуя проход (23) к буферному объему (24), причем в проходе (23) расположен дроссельный элемент (20, 21).
2. Компрессорный блок по п.1, в котором дроссельный элемент образован расположенными на капсуле (1) и на цилиндре (9) входящими друг в друга стенками (21, 22).
3. Компрессорный блок по п.2, в котором стенки (20, 21) кольцом окружают впускное отверстие (13) и соответственно впускной патрубок (12).
4. Компрессорный блок по одному из пп.1-3, в котором, по меньшей мере, одна из звукопоглощающих камер (14, 15, 16), через которые протекает сжимаемая среда, расположена между впускным отверстием (13) цилиндра (9) и содержащей поршень (7) камерой (8) цилиндра (9).
5. Компрессорный блок по одному из пп.1-3, в котором, по меньшей мере, одна звукопоглощающая камера (25), через которую протекает сжимаемая среда, встроена во впускной патрубок (12) капсулы (1).
6. Компрессорный блок по п.5, в котором камера (25) имеет форму низкого цилиндра, и впускной патрубок (12) проходит вдоль оси цилиндра камеры (25).
7. Компрессорный блок по одному из пп.1-3, в котором колебательная подвеска цилиндра (9) образована выпускным каналом (22) цилиндра (9).
8. Компрессорный блок по п.7, в котором выпускной канал (22) проходит по винтовой линии вокруг цилиндра (9).
9. Компрессорный блок по одному из пп.1-3, в котором магнит (4), приводящий в движение поршень (7), расположен на аксиальном продолжении поршня (7).
10. Компрессорный блок по одному из пп.1-3, 6, 8 в котором магнит (4), приводящий в движение поршень (7), кольцеобразно окружает поршень (7).
