Линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью

Авторы патента:


Линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью
Линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью
Линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью

 


Владельцы патента RU 2435072:

БСХ БОШ УНД СИМЕНС ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к устройству, содержащему линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью. Линейный привод (2) имеет статор (4) и ползун (5), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси (9) привода между первой (11) и второй (12) точками возврата ползуна относительно нулевого положения (13) ползуна и/или с линейным компрессором (3). Компрессор имеет поршневой цилиндр (7) и поршень (6), приводимый в движение линейным приводом (2), с возможностью возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра вдоль оси (8) поршня между первой (21) и второй (22) точками возврата поршня относительно нулевого положения (23) поршня. Имеется возможность регулирования нулевого положения (13) ползуна или нулевого положения (23) поршня, и/или на ползун (5) либо на поршень (6) компрессора воздействует по меньшей мере один упругий элемент (14, 15) с возможностью изменения длины последнего, в частности его укорочения, и/или с возможностью изменения, в частности увеличения коэффициента упругости последнего. Регулировка мощности, вырабатываемой устройством, не оказывает существенного влияния на электромеханический коэффициент полезного действия устройства, благодаря чему имеется возможность производить линейный привод (2) и линейный компрессор (3) со значительно меньшими затратами, так как значительно сокращается количество типов составляющих деталей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к устройству с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или к устройству с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, а также к способу охлаждения продукта и/или сжатия жидкости.

Уровень техники

В настоящее время разрабатываются линейные компрессоры для бытовых охладительных приборов, таких как, например, холодильные и/или морозильные камеры или кондиционеры. Такие компрессоры требуются в приборах различных классов мощности, например имеющих мощность охлаждения на семи уровнях: 40 Вт, 70 Вт, 80 Вт, 100 Вт, 120 Вт, 140 Вт и 160 Вт. При этом компрессоры для различных классов мощности устроены так, что они достигают оптимального коэффициента полезного действия именно при той или иной холодильной мощности. Среди известных линейных компрессоров для каждого уровня холодильной мощности требуется специальная конструкция линейного компрессора. Такое решение является трудоемким, затратным и значительно расширяет спектр необходимых компонентов и запасных частей.

Раскрытие изобретения

Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка линейного привода и линейного компрессора, который сравнительно просто производить серийно и который работает надежно и обеспечивает энергосбережение. Кроме того, задачей является разработка способа охлаждения продуктов или сжатия жидкости, применимого для различных холодильных мощностей и функционирующего надежно и с минимальными затратами энергии.

Эта задача решена согласно изобретению при помощи устройства и способа, как они описаны в самостоятельных пунктах формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные варианты исполнения и усовершенствования изобретения, применимые по отдельности или в любых сочетаниях, являются предметом соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в первом варианте предусматривается возможность регулировки нулевого положения ползуна или нулевого положения поршня.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, во втором варианте предусматривается воздействие на ползун, или на поршень компрессора, по меньшей мере одного упругого элемента с возможностью изменения длины последнего, в частности укорачивания.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в третьем варианте предусматривается воздействие на ползун, или на поршень компрессора, по меньшей мере одного упругого элемента с возможностью изменения, в частности повышения коэффициента упругости последнего.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в четвертом варианте предусматривается, что имеется возможность сокращения механической мощности, производимой линейным компрессором или линейным приводом, в частности, с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения, предпочтительно с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,5 этого значения, причем электромеханический коэффициент полезного действия при изменении механической мощности неизменно остается выше 60%, в частности выше 70%, предпочтительно выше 80%.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в пятом варианте предусматривается, что при сокращении механической мощности с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения электромеханический коэффициент полезного действия снижается в среднем с градиентом <0,8, в частности с градиентом <0,5, предпочтительно с градиентом <0,2, в особо предпочтительном варианте с градиентом <0,1.

Пять вариантов исполнения изобретения существуют параллельно, но могут и комбинироваться друг с другом любым способом. Применение устройства согласно изобретению в различных вариантах позволяет смонтировать один или два конструктивных типа линейных приводов или линейных компрессоров с возможностью такой их настройки - аппаратной или при помощи программного обеспечения, - что они покрывают все классы мощности в диапазоне ее четырехкратного увеличения, например между 40 Вт и 160 Вт. Суммарное количество разнообразных деталей аппарата, необходимых для покрытия всего диапазона классов мощности, значительно сокращается, благодаря чему сокращается и стоимость линейного компрессора для отдельного класса мощности.

Линейный привод согласно изобретению приспособлен и предназначен, в частности, для линейного компрессора.

В то время как в известных линейных приводах или линейных компрессорах измененная настройка линейного привода или линейного компрессора, необходимая для смены холодильной мощности, вела к значительному сокращению электромеханического коэффициента полезного действия, устройство согласно изобретению в описанных вариантах работает при изменении или регулировке холодильной мощности с высокой эффективностью.

Ползун, или поршень компрессора, осуществляет возвратно-поступательное движение между двумя точками возврата, в которых происходит смена направления движения. При этом ползун, или поршень компрессора, колеблется относительно некоторого нулевого положения. Нулевые положения заданы механической колебательной системой линейного привода или линейного компрессора. В симметричной конструкции линейного привода, или линейного компрессора, нулевое положение находится посередине между обеими точками возврата.

Если меняется уровень холодильной мощности, то длина хода ползуна, или поршня компрессора, как правило, изменяется.

Например, при понижении холодильной мощности линейного привода амплитуда хода поршня сокращается. Чтобы эксплуатировать линейный привод наиболее эффективно, желательно уменьшить находящийся в корпусе поршня мертвый объем. Если линейный компрессор работает с меньшим ходом поршня, то эффективность уменьшается в результате либо увеличения мертвого объема, либо ухудшения электромеханического КПД двигателя.

Было выяснено, что в известных устройствах причиной ухудшения электромеханического КПД двигателя при изменении хода поршня и при сохранении наименьшего мертвого объема является тот факт, что во второй точке возврата, изменившей свое положение, пружина менее сильно напряжена, т.е. обладает меньшей энергией, так что недостающая энергия пружины должна дополнительно восполняться при помощи электричества в полупериоде сжатия. Из-за неодинакового количества энергии, подводимой электрическим путем в полупериодах сжатия и растяжения, ухудшается электромагнитный КПД. Кроме того, возможно проявление и других отрицательных эффектов: если вторая точка возврата отдаляется настолько, что энергия пружины во второй точке возврата меньше, чем сумма энергии пружины в первой точке возврата и энергии остаточного газа (из-за не ликвидируемого мертвого объема в первой точке возврата), то в полупериоде расширения требуется электрическое торможение. Электрическое торможение приводит к дальнейшей потере энергии и уменьшению КПД линейного компрессора или линейного привода.

Благодаря регулировке нулевого положения ползуна, или регулировке нулевого положения поршня, производится приспосабливание механической системы к измененным условиям, и, несмотря на изменение класса мощности, линейный привод или линейный компрессор продолжает работать с КПД, близким к максимальному.

Изменение нулевого положения ползуна или нулевого положения поршня производится путем изменения длины используемого упругого элемента. Под упругими элементами понимаются любые пружины, например такие, как мембранные или спиральные пружины, а также соответствующие комбинированные рессорные пакеты. Благодаря изменению длины упругого элемента удается переместить нулевое положение поршня таким образом, что линейный привод или линейный компрессор работает с высоким КПД.

Однако путем изменения длины упругого элемента или коэффициента упругости упругого элемента удается также и без изменения нулевого положения ползуна или нулевого положения поршня существенно изменить собственную частоту колебаний механической системы таким образом, что линейный привод или линейный компрессор работает с измененной соответствующим образом частотой, что также оказывает воздействие на мощность линейного привода или линейного компрессора.

В зависимости от конструкции линейного компрессора или линейного привода может оказаться предпочтительным изменение длины упругого элемента или изменение коэффициента упругости упругого элемента. Для этого, с одной стороны, можно укоротить саму пружину, т.е. длина пружины в ненагруженном состоянии изменяется, например, путем изменения подвески пружины, но можно также и сильнее сжать пружину, благодаря чему изменяется длина упругого элемента во встроенном в линейный компрессор, или в линейный привод, состоянии. Изменения коэффициента упругости можно достичь, например, путем добавления к пружине усиливающих элементов. Укорачивание пружины может быть и необратимым - например, при обрезке части пружины.

Благодаря изменению нулевого положения ползуна, или нулевого положения поршня, и/или благодаря изменению длины упругого элемента и/или благодаря изменению коэффициента упругости упругого элемента линейный привод, или линейный компрессор, эксплуатируется в оптимальном режиме. На основании этого обеспечивается, что электромеханический коэффициент полезного действия при изменении механической мощности с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения стабильно выше 80%. Номинальное значение мощности линейного компрессора, или линейного привода, соответствует максимальной полезной мощности линейного компрессора, или линейного привода, рассчитанной на длительный режим работы. Производимая механическая мощность соотносится с этим номинальным значением мощности.

Если, например, линейный компрессор рассчитан на 32 Вт, то установленное номинальное значение мощности 0,6 означает, что линейный компрессор будет работать с мощностью 0,6×32=19,2 Вт. Электромеханический коэффициент полезного действия определяется как , где Рмех - механическая мощность, производимая линейным компрессором, а Ром - омическая потеря мощности. Представленный таким образом электромеханический коэффициент полезного действия отражает действительный электромеханический КПД лишь приблизительно, так как он не учитывает потери в электронике на отслеживание положения, на процессор и регулятор тока катушек привода (МОП-транзистор).

В предпочтительном случае при сокращении механической мощности электромеханический коэффициент полезного действия понижается с номинальной величины 1 до 0,6 в среднем с градиентом <0,1. При соответствующем выборе параметров упругих элементов, движущихся масс и точек возврата, или нулевых позиций, электромеханический коэффициент полезного действия по существу остается неизменным, несмотря на изменение механической мощности, производимой линейным приводом или линейным компрессором. Это контрастирует с известными решениями, при которых приходилось мириться со значительным сокращением электромеханического коэффициента полезного действия, когда вырабатываемая механическая мощность сокращалась более чем на 10%.

Благодаря изобретению энергосберегающая, эффективная и надежная работа линейного привода или линейного компрессора осуществляется и в том случае, когда уровень мощности линейного привода или линейного компрессора изменяется. В результате этого упрощается и удешевляется производство полного ассортимента различных линейных компрессоров или линейных приводов для различных уровней мощности. Благодаря описанному линейному компрессору или линейному приводу становится возможным обеспечивать все уровни мощности, в частности все классы линейных компрессоров с холодильной мощностью от 40 Вт до 160 Вт, имея только два конструктивно различных линейных компрессора или линейных привода. Для этого линейный компрессор или линейный привод рассчитывается на максимальный уровень мощности, например на максимальную холодильную мощность 160 Вт, и позволяет понижать ее вдвое, до холодильной мощности ок. 80 Вт, без структурных изменений линейного компрессора. Второй линейный компрессор или второй линейный привод рассчитывается на максимальную холодильную мощность 80 Вт, с возможностью ее понижения до холодильной мощности ок. 40 Вт. Даже если в таком линейном компрессоре, эксплуатируемом ниже максимального для него уровня мощности, или в его электрических компонентах (например, в катушках привода или в цепи тока катушек привода) что-либо оказывается выбранным с избыточным запасом, его тем не менее делает предпочтительным экономический эффект, получаемый благодаря резкому сокращению разнообразия и сопровождающему его росту объема партий при производстве.

Помимо этого, возможность регулирования нулевых положений, коэффициентов упругости или длин упругих элементов применима и для того, чтобы точно настроить механическую колебательную систему при обычных производственных допусках, в частности точно установить частоту собственных колебаний. Особенно предпочтителен способ настройки частоты собственных колебаний линейного привода и/или линейного компрессора.

В одном из вариантов исполнения изобретения предусмотрены катушка привода, воздействующая электромагнитной силой на ползун, или на поршень компрессора, и устройство для управления катушкой привода, причем это устройство позволяет регулировать положение первой точки возврата ползуна, или первой точки возврата поршня.

При помощи устройства удается изменять положение первой точки возврата ползуна или поршня регулирующими средствами, например, используя программное обеспечение.

Управление катушкой привода производится также в рамках регулировки, при которой предусмотрены сенсоры, определяющие позицию ползуна, или позицию поршня компрессора, и на основании информации о позиции оказывающие соответствующее управляющее воздействие на катушку привода. Таким образом, производится как настройка возвратно-поступательного движения ползуна или поршня компрессора, так и управление этим движением.

В особенно предпочтительном варианте исполнения изобретения нулевое положение ползуна регулируется относительно первой точки возврата ползуна, или нулевое положение поршня регулируется относительно первой точки возврата поршня, таким образом, что ползун, или поршень компрессора, при изменении точки возврата выполняет по существу симметричное колебание относительно перемещенного нулевого положения.

Приспосабливая нулевое положение к измененной точке возврата, удается совместить движение, заданное путем управления или регулирования, с естественным движением физической колебательной системы. Таким образом достигается высокий коэффициент полезного действия линейного компрессора или линейного привода.

В результате настройки частоты собственных колебаний механической колебательной системы оказывается воздействие на вырабатываемую мощность, и КПД оптимизируется.

В особенно предпочтительном варианте исполнения изобретения ползун и/или поршень компрессора зажаты между упругим элементом, расположенным на рабочей стороне, и противоположным ему упругим элементом.

Рабочая сторона означает здесь ту сторону, с которой должна производиться работа. В случае поршневого штока, который соединяет линейный привод с линейным компрессором, его рабочая сторона обращена к поршню компрессора. Противоположная сторона обращена к ползуну. Зажатие способствует особо стабильному возвратно-поступательному движению.

В специальном варианте исполнения изобретения упругие элементы имеют различные коэффициенты упругости и/или различные длины пружин.

Упругие элементы предпочтительно нагружены при любом положении ползуна или поршня компрессора и в сжатом состоянии имеют длину, составляющую менее 95% от длины несжатого упругого элемента, в частности менее 90% от длины несжатого упругого элемента. Этим обеспечивается нахождение обоих упругих элементов в напряженном состоянии при любом положении ползуна, или поршня компрессора, что также способствует стабильности возвратно-поступательного движения.

Во избежание ударов упругие элементы в любом положении ползуна или поршня компрессора предпочтительно имеют длину, составляющую более 40% от длины несжатого упругого элемента, в частности более 50% от длины несжатого упругого элемента. Благодаря этому удается избежать того, чтобы упругие элементы когда-либо сжимались до такой степени, при которой отдельные витки пружин касаются друг друга. В результате эффективно предотвращается жесткое соударение.

В специальном варианте исполнения изобретения соблюдается условие наличия по меньшей мере одного из следующих признаков от (а1) до (а6):

(а1) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет коэффициент упругости в диапазоне от 1 Н/мм до 5 Н/мм, в частности в диапазоне от 1,8 Н/мм до 3,6 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 2,3 Н/мм до 2,9 Н/мм;

(а2) упругий элемент (15) с противоположной стороны имеет коэффициент упругости в диапазоне от 4 Н/мм до 12 Н/мм, в частности в диапазоне от 6,5 Н/мм до 9,5 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 7,5 Н/мм до 8,5 Н/мм;

(а3) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 40 мм до 60 мм, в частности в диапазоне от 48 мм до 62 мм;

(а4) упругий элемент (15) с противоположной стороны имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 25 мм до 40 мм, в частности в диапазоне от 30 мм до 36 мм;

(а5) длина хода ползуна (5) или поршня (6) компрессора составляет величину от 10 мм до 30 мм, в частности между 12 мм и 20 мм;

(а6) возможно перемещение первой точки (11) возврата ползуна, или первой точки (21) возврата поршня, по меньшей мере на 5 мм, в частности по меньшей мере на 10 мм, предпочтительно на 20 мм.

Особенно предпочтительно сочетание признаков от (а1) до (а6), при этом, однако, возможно также наличие каждого из отдельных признаков по одному или в любых комбинациях друг с другом.

Кроме того, предпочтительно фиксированное положение второй точки возврата ползуна и/или второй точки возврата поршня. Этим, например, в линейных компрессорах обеспечивается поддержание как можно меньшей величины мертвого объема, находящегося в поршневом цилиндре, что улучшает КПД линейного компрессора.

Устройство согласно изобретению может быть выполнено в виде холодильного аппарата, в частности в виде холодильной и/или морозильной камеры или в виде кондиционера.

Хотя выше различные варианты исполнения изобретения рассматривались по отдельности, однако возможно сочетание вариантов любым образом. Варианты частично пересекаются, частично существуют параллельно и самостоятельны.

Для способа охлаждения продуктов и/или сжатия жидкости согласно изобретению используют устройство согласно изобретению. Благодаря высокой эффективности линейного привода, или линейного компрессора, высокой надежности и энергосбережению имеется возможность быстро, надежно и экономично охлаждать продукты или надежно и эффективно сжимать жидкость, даже если требуется функционирование с различными уровнями мощности.

Краткий комментарий к фигурам чертежей

Дальнейшие предпочтительные детали и особенности подробно поясняются на основе приведенных ниже чертежей, которые не ограничивают настоящее изобретение, а лишь иллюстрируют его примерами.

На них схематично показано следующее:

фиг.1 - устройство согласно изобретению в разрезе;

фиг.2 - холодильный аппарат с устройством согласно фиг.1;

фиг.3 - график, на котором нанесен электромеханический коэффициент полезного действия устройства согласно изобретению, а также одного из известных устройств, по отношению к производимой ими полезной мощности.

Осуществление изобретения

На фиг.1 изображено в разрезе устройство 1 согласно изобретению с линейным приводом 2 и линейным компрессором 3. В линейном приводе 2 имеется статор 4, в котором вдоль оси 9 привода совершает возвратно-поступательное движение ползун 5. Ползун 5 приводится в движение при помощи катушки 16 привода, на которую воздействует ток катушки привода при помощи устройства 17 управления катушкой 16 привода. Ползун 5 колеблется между первой точкой 11 возврата ползуна и второй точкой 12 возврата ползуна, проходя при этом через нулевое положение 13 ползуна. Движение ползуна 5 отслеживается позиционным сенсором 25, который передает информацию о положении ползуна устройству 17 управления катушкой 16 привода, так что реализуется вся цепь регулирования движения ползуна 5.

Линейный компрессор 3 имеет поршневой цилиндр 7, в котором вдоль оси 8 поршня между первой точкой 21 возврата поршня и второй точкой возврата поршня совершает возвратно-поступательное движение поршень 6 компрессора. Поршень 6 компрессора во время его возвратно-поступательного движения сжимает жидкость 18, которая всасывается через всасывающий патрубок 28 и выталкивается через напорный патрубок 29. Всасывание и выталкивание жидкости 18 включается при помощи клапанной пластины 30. Поршень компрессора расположен в поршневом цилиндре 7 бесконтактно благодаря стенке 20 корпуса, имеющей отверстия 19. При помощи устройства 31 подачи жидкость 18 вдавливается через отверстия 19, так что между стенкой 20 корпуса и поршнем 6 компрессора образуется газовая прослойка, благодаря чему создается газовое опирание.

Ползун 5 связан с поршнем 6 компрессора поршневым штоком 24, который имеет два сочленения 26 для приема изгибающих усилий. Нулевые положения 13, 23 определяются расположением упругих элементов 14, 15. Поршень 6 компрессора зажимается между упругим элементом 14, расположенным на рабочей стороне, и противоположным ему упругим элементом 15. Упругий элемент с рабочей стороны имеет длину L1, а противоположный ему упругий элемент 15 имеет длину L2. Длина упругого элемента на рабочей стороне в несжатом состоянии составляет 59 мм. Длина противоположного упругого элемента 15 в несжатом состоянии составляет 33 мм. Нулевые положения 13, 23 можно регулировать при помощи настроечного механизма 34. Линейный компрессор работает с номинальной мощностью 80 Вт. Если необходимо снизить номинальную мощность до 40 Вт, то упругие элементы 14, 15 сжимаются при помощи настроечного механизма 34, и при помощи устройства 17 управление катушками привода настраивается таким образом, что колебание привода на катушке 16 примерно соответствует естественному физическому движению. В результате этого удается избежать торможения линейного привода 2, а более высокий КПД достигается даже в том случае, если линейный компрессор 3 работает при 40 Вт.

На фиг.2 показан холодильный аппарат 10 с устройством 1 согласно изобретению, благодаря которому продукты 27 охлаждаются быстрым, эффективным и энергосберегающим образом. Для набора из 7 холодильников различной мощности от 40 Вт до 160 Вт требуются всего лишь две различные конструкции линейного компрессора, в результате чего сокращаются производственные расходы на каждый холодильник. Благодаря высокому КПД возможно действенное и энергосберегающее охлаждение продуктов 27.

На фиг.3 показан электромеханический коэффициент полезного действия линейного компрессора согласно изобретению (см. график 33), а также коэффициент полезного действия одного из известных линейных компрессоров (см. график 32) в зависимости от производимой линейным компрессором мощности. Электромагнитный коэффициент полезного действия определяется следующим образом:

Вырабатываемая мощность нормируется номинальной мощностью, т.е. максимальной мощностью, производимой при постоянном режиме работы холодильного аппарата. Видно, что для известного линейного компрессора его КПД по существу линейно зависит от производимой мощности, в то время как в случае линейного компрессора согласно изобретению электромагнитный КПД по существу остается постоянным для производимой мощности от 100% до 50%.

Изобретение относится к устройству 1 с линейным приводом 2, имеющим статор 4 и ползун 5 с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси 9 привода между первой 11 и второй 12 точками возврата ползуна относительно нулевого положения 13 ползуна и/или к устройству с линейным компрессором 3, имеющим поршневой цилиндр 7 и поршень 6 компрессора, приводимый в движение линейным приводом 2, с возможностью возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра вдоль оси 8 поршня между первой 21 и второй 22 точками возврата поршня относительно нулевого положения 23 поршня, в котором (устройстве) регулируется или нулевое положение 13 ползуна, или нулевое положение 23 поршня, и/или на ползун 5 либо на поршень 6 компрессора воздействует по меньшей мере один упругий элемент 14, 15 с возможностью изменения длины последнего, в частности его укорочения, и/или с возможностью изменения коэффициента упругости последнего, в частности его увеличения; а также к способу охлаждения продуктов 27 или сжатия жидкости 18.

Изобретение отличается тем, что регулировка мощности, вырабатываемой устройством, не оказывает существенного влияния на электромеханический коэффициент полезного действия устройства, благодаря чему имеется возможность производить линейный привод 2 и линейный компрессор 3 со значительно меньшими затратами, так как значительно сокращается количество типов составляющих деталей.

1. Устройство, содержащее линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью, причем линейный привод (2) содержит статор (4) и ползун (5), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси (9) привода между первой (11) и второй (12) точками возврата ползуна относительно нулевого положения (13) ползуна, причем статор (4) снабжен катушкой (16) привода, воздействующей электромагнитной силой на ползун (5), и предусмотрено устройство (17) для управления катушкой (16) привода, причем линейный компрессор (3) содержит поршневой цилиндр (7) и поршень (6) компрессора, приводимый в движение линейным приводом (2), с возможностью возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра вдоль оси (8) поршня между первой (21) и второй (22) точками возврата поршня относительно нулевого положения (23) поршня, причем ползун (5) и/или поршень (6) компрессора подпружинены между упругим элементом (14), расположенным на рабочей стороне, и противоположным ему упругим элементом (15), отличающееся тем, что оно содержит настроечный механизм (34), выполненный с возможностью регулирования нулевого положения (13) ползуна или нулевого положения (23) поршня посредством того, что упругие элементы (14, 15) сжимаются при помощи настроечного механизма (34), при этом устройство (17) для управления катушкой (16) привода выполнено с возможностью регулирования положения первой точки (11) возврата ползуна или первой точки (21) возврата поршня.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
оно выполнено с возможностью сокращения механической мощности, вырабатываемой линейным компрессором (3) или линейным приводом (2), в частности, с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения, предпочтительно с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,5 этого значения, причем электромеханический коэффициент полезного действия при изменении механической мощности неизменно остается выше 60%, в частности выше 70%, предпочтительно выше 80%,
причем электромеханический коэффициент полезного действия при понижении механической мощности с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения, снижается в среднем с градиентом меньше 0,8, в частности, с градиентом меньше 0,5, предпочтительно с градиентом меньше 0,2, в особо предпочтительном варианте с градиентом меньше 0,1.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что нулевое положение (13) ползуна регулируется относительно первой точки (11) возврата ползуна, или нулевое положение (23) поршня регулируется относительно первой точки возврата (21) поршня таким образом, что ползун (5) или поршень (6) компрессора при изменении точки (11, 21) возврата производит, по существу, симметричное колебание относительно перемещенного нулевого положения (13, 23).

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упругие элементы (14, 15) имеют различные коэффициенты упругости и/или различные длины (L1, L2) пружин.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упругие элементы (14, 15) при любом положении ползуна (5) или поршня (6) компрессора имеют длину, составляющую менее 95% от длины несжатого упругого элемента, в частности, менее 90% от длины несжатого упругого элемента.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упругие элементы (14, 15) при любом положении ползуна (5) или поршня (6) компрессора имеют длину (L1, L2), составляющую более 40% от длины несжатого упругого элемента, в частности, более 50% от длины несжатого упругого элемента.

7. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся по меньшей мере одним из следующих признаков от (a1) до (а6):
(a1) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет коэффициент упругости в диапазоне от 1 Н/мм до 5 Н/мм, в частности, в диапазоне от 1,8 Н/мм до 3,6 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 2,3 Н/мм до 2,9 Н/мм;
(а2) упругий элемент (15) на противоположной стороне имеет коэффициент упругости в диапазоне от 4 Н/мм до 12 Н/мм, в частности, в диапазоне от 6,5 Н/мм до 9,5 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 7,5 Н/мм до 8,5 Н/мм;
(а3) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 40 мм до 60 мм, в частности, в диапазоне от 48 мм до 62 мм;
(а4) упругий элемент (15) на противоположной стороне имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 25 мм до 40 мм, в частности, в диапазоне от 30 мм до 36 мм;
(а5) длина хода ползуна (5) или поршня (6) компрессора составляет величину от 10 мм до 30 мм, в частности, между 12 мм и 20 мм;
(а6) возможно перемещение первой точки (11) возврата ползуна, или первой точки (21) возврата поршня, по меньшей мере на 5 мм, в частности, по меньшей мере на 10 мм, предпочтительно на 20 мм.

8. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторая точка (12) возврата ползуна и/или вторая точка (22) возврата поршня имеют фиксированное положение.

9. Холодильный аппарат, в особенности такой, как холодильная или морозильная камера, или кондиционер, отличающийся тем, что он содержит устройство, содержащее линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью, заявленное в любом из пп.1-8.

10. Способ охлаждения продукта и/или сжатия газообразной среды, отличающийся тем, что используют устройство, содержащее линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью, заявленное в любом из пп.1-8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к линейному компрессору (1), содержащему корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования линейного привода линейного компрессора. .

Изобретение относится к способу эксплуатации линейного компрессора, в особенности для холодильного аппарата. .

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в устройствах управления линейными компрессорами, в особенности для применения с целью сжатия хладагента в холодильном аппарате.

Изобретение относится к области компрессоростроения

Изобретение относится к линейному компрессору (1), содержащему корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора

Изобретение относится к способу установки компрессорного блока на торец статора электродвигателя, содержащего расточку статора и ось статора, при котором опорную поверхность компрессорного блока устанавливают на контактный участок торца статора и соединяют компрессорный блок со статором, и может быть использовано в качестве холодильного компрессора в холодильниках

Изобретение относится к устройствам для сжатия и перемещения газообразных сред и может быть использовано в различных отраслях для производства и нагнетания газа. Устройство содержит поршень в виде пленки из ферромагнитной жидкости, распылитель магнитной жидкости, формирователь поршня. На корпусе размещены индукционные катушки, подключенные к источнику импульсного напряжения. Поршень, в виде пленки из ферромагнитной жидкости, расположен с увеличивающейся толщиной от всасывания к нагнетанию, а на внутренней поверхности полости выполнена канавка, продольно расположенная от зоны всасывания к зоне нагнетания и имеющая форму профиля в виде «ласточкина хвоста». Повышается надежность работы в процессе сжатия газа путем устранения возможности разрушения поршня в виде разрыва пленки из ферромагнитной жидкости по мере возрастания давления путем увеличения толщины поршня при перемещении от всасывания к нагнетанию. 1 ил.
Наверх