Линейный компрессор, имеющий поршневой шток с предварительно сжатой пружиной, и холодильный аппарат

Изобретение относится к линейному компрессору (1), содержащему корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора. Поршень (4) компрессора через тягу (5) соединен с приводом (6) для возвратно-поступательного движения. Тяга (5) содержит предварительно сжатую пружину (7), предпочтительно винтовую пружину, при этом предварительное сжатие пружины (7) больше, чем натяжение, производимое приводом (6) в тяге (5). Также изобретение относится к холодильному аппарату и к способу охлаждения или замораживания продуктов, причем холодильный аппарат содержит линейный компрессор (1). Изобретение отличается тем, что по причине конструкции предварительно сжатой пружины может быть достигнуто особо хорошее соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости соединения между приводом (6) и поршнем (4) компрессора и тем самым с помощью одного и того же узла могут быть реализованы различные компрессоры с различными значениями мощности. Тем самым уменьшается не только отклонение поршневого штока, но и количество необходимых крепежных деталей со стороны поршня и со стороны привода. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к линейному компрессору, содержащему корпус поршня и двигающийся в нем вдоль оси возвратно-поступательно поршень компрессора, причем поршень компрессора через тягу соединен с приводом для возвратно-поступательного движения. Также изобретение относится к холодильному аппарату и к способу охлаждения или замораживания продуктов.

Уровень техники

Известно решение, состоящее в том, чтобы для линейных бессмазочных компрессоров поршень компрессора опирался посредством подушки из газообразного хладагента, который через микроотверстия течет через стенку корпуса поршня внутрь к поршню компрессора. Для поддержания этого газового опирания, осуществляемого посредством подушки, требуется непрерывная подача газа, так как иначе возникнет контакт поршня компрессора со стенкой корпуса. Этот контакт станет причиной трения и тем самым приведет к износу линейного компрессора. Из DE 695 26 217 Т2 следует, что особенно в случае газовых подшипников должно быть предотвращено касание поршня и цилиндра в рабочем состоянии, чтобы минимизировать трение и тем самым износ линейного компрессора.

Чтобы держать расход газа, по возможности, на небольшом уровне, а также чтобы увеличить продолжительность службы линейного компрессора, особенно в линейных компрессорах, которые имеют подобные газовые подшипники, линейное движение линейного привода должно передаваться на поршень через поршневой шток по возможности без поперечных сил.

Известный из DE 695 26 217 Т2 поршневой шток предусматривает упругий стержень или трубку, с помощью которой передаются силы. Однако простая трубка или простой упругий стержень являются недостаточными, чтобы создать необходимую комбинацию из небольшой поперечной жесткости для принятия нежелательных поперечных сил и высокой осевой жесткости для передачи рабочего хода. По этой причине специальные решения предусматривают специально выполненные в виде стержня пружинные элементы с двумя узкими участками, которые служат в качестве мест изгиба, по возможности, и обеспечивают небольшую поперечную жесткость.

Недостатком в известных решениях является то, что по причине тонких мест изгиба вероятность излома также во время нормальной работы относительно высокая. Впоследствии требуется для каждого случая применения, то есть для каждого варианта компрессора, разработать собственный специально подогнанный поршневой шток, чтобы был соблюден обусловленный конструкцией чувствительный баланс поперечной и осевой жесткости. Кроме того, привязка поршневого штока к поршню и линейному приводу является затратной по причине небольшого диаметра узких участков.

Известное из DE 695 26 217 Т2 решение имеет слишком низкую осевую жесткость. Результатом этого могут быть потеря мощности, а также неисправности во время работы, и, таким образом, линейный компрессор при определенных обстоятельствах работает малоэффективно и малонадежно.

Раскрытие изобретения

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать линейный компрессор или холодильный аппарат, причем может быть реализовано соединение поршня компрессора с приводом, жесткое в осевом направлении, но мягкое относительно поперечных сил. Далее, задача состоит в том, чтобы создать способ охлаждения или замораживания продуктов, который функционирует с высоким коэффициентом полезного действия и позволяет быстро и эффективно охладить продукты.

Эти задачи решаются согласно изобретению посредством линейного компрессора, холодильного аппарата, а также посредством способа, как это указано в независимых пунктах формулы изобретения. Другие преимущественные варианты реализации и варианты развития, которые могут комбинироваться по отдельности или в любой комбинации друг с другом, являются предметом соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Предложенный изобретением линейный компрессор содержит корпус поршня и двигающийся в нем вдоль оси возвратно-поступательно поршень компрессора, причем поршень компрессора соединен через тягу с приводом для возвратно-поступательного движения, причем тяга содержит предварительно сжатую пружину, особенно винтовую пружину.

Тяга может быть образована одним или несколькими поршневыми штоками. Множество поршневых штоков может быть соединено друг с другом параллельно и/или последовательно.

Линейный компрессор может быть бессмазочным. Особенно он содержит газовый подшипник, посредством которого поршень компрессора опирается бесконтактно в корпусе поршня при возвратно-поступательном движении.

Тяга для передачи силы привода на поршень компрессора содержит предварительно сжатую пружину, то есть пружину, которая меняет свою длину только тогда, когда будет превышен заданный порог силы.

Пружина может быть изготовлена из металла, особенно из стали, а также из пластмассы или композитного материала. Особенно могут применяться пружины с волоконным усилением, такие как пружины с угольным, стеклянным усилением и/или с усилением полиарамидным волокном.

Преимущественно пружина является плотно навитой винтовой пружиной, то есть соседние витки касаются друг друга, причем преимущественно поверхности соседних витков лежат одна на другой под давлением. В случае подобной пружины должен быть превышен заданный порог силы, то есть определенное заданное значение силы, чтобы соседние витки пружины были отделены друг от друга. Между двумя соседними витками пружины вдоль поверхности соприкосновения может воздействовать давление сжатия, значение которого лежит выше нуля.

С помощью подобной тяги могут приниматься относительно большие осевые силы, в то время как относительно небольшие поперечные силы могут быть мягко демпфированы. Если пружина является плотно навитой, то сила давления может приниматься в продольном направлении боковыми поверхностями лежащих друг на друге витков, таким образом достигается большая продольная жесткость. В случае предварительно сжатой пружины продольная жесткость достигается посредством предварительного сжатия. Относительно небольшие поперечные силы могут, однако, приниматься и уравновешиваться посредством эффекта рычага. Вследствие эффекта рычага и возможности того, что виток может односторонне подниматься от соседнего с ним витка, пружина в поперечном направлении очень мягкая.

По причине предварительного сжатия силы в продольном направлении меньше приводят к дестабилизации пружины в поперечном направлении, чем в случае известных поршневых штоков.

Преимущественно, предварительное сжатие пружины больше, чем натяжение, производимое приводом в тяге. Таким образом гарантируется, что пружина не будет в дальнейшем сжиматься или растягиваться и тем самым будет достигнуто жесткое соединение между приводом и поршнем компрессора. Особенно благодаря этому предотвращается то, что тяга из-за пружины не станет колеблющейся системой.

В специальном варианте реализации тяга имеет на каждом из по меньшей мере двух участков по предварительно сжатой пружине. Однако особенно предпочтительным является, когда тяга как таковая выполнена посредством пружины. Таким образом достигается особо мягкое соединение в поперечном направлении, которое может принять самые разнообразные виды колебаний, особенно S-образную деформацию тяги.

В особо преимущественном варианте реализации изобретения тяга, особенно с пружинным участком, навинчена на привод и/или на поршень компрессора. Благодаря особенной геометрии плотно навитой винтовой пружины особенно дается возможность выполнить соединение между поршнем компрессора и приводом в виде резьбового соединения таким образом, что витки винтовой пружины на концах используются в качестве резьбы, что более надежно и экономично, чем известная техника крепления посредством склеивания или зажима.

Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости пружины или предложенной изобретением тяги составляет минимум 20:1, особенно минимум 50:1, предпочтительно минимум 200:1. Описанная тяга имеет благодаря своей конструкции особо хорошее соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости. Как следствие, тот же самый узел может быть использован для различных линейных компрессоров, особенно линейных компрессоров с различными значениями мощности, например 40 Вт, 80 Вт, 120 Вт или 160 Вт. Особая подгонка тяги к соответствующему типу линейного компрессора более не требуется. Благодаря этому далее снижаются затраты на изготовление линейного компрессора.

В преимущественном варианте реализации изобретения поршень компрессора направляется в корпусе поршня с помощью стенки корпуса, содержащей отверстия, и с помощью рабочей среды, проходящей через отверстия, особенно с помощью хладагента.

В целом, с помощью предложенного изобретением линейного компрессора может быть реализована надежная работа при достижении высокого коэффициента полезного действия. Потери мощности по причине чрезмерно мягкого поршневого штока в продольном направлении предотвращаются. Также предотвращаются потери мощности по причине перекашивания поршня компрессора в корпусе поршня по причине чрезмерной поперечной жесткости поршневого штока или по причине излома поршневого штока на узком участке. Итого, тем самым уменьшается износ на линейном компрессоре и далее уменьшается подверженность линейного компрессора неисправностям.

Предложенный изобретением холодильный аппарат, особенно холодильник и/или морозильник или кондиционер, особенно кондиционер для автомобиля, содержит предложенный изобретением линейный компрессор. Преимущественные свойства предложенного изобретением линейного компрессора переносятся тем самым на холодильный аппарат и тем самым способствуют особо надежной и энергосберегающей работе холодильного аппарата, которая расширяет возможности применения холодильного аппарата, особенно, что касается передвижных областей применения.

Предложенный изобретением способ охлаждения или заморозки продуктов содержит предложенный изобретением холодильный аппарат. По причине высокой надежности, а также высокого коэффициента полезного действия холодильного аппарата возможно особо надежное и энергосберегающее охлаждение или заморозка продуктов. Это способствует особо быстрому и экономичному охлаждению или заморозке продуктов.

Краткое описание чертежей

Другие особые преимущества или особенности поясняются с помощью следующих чертежей, которые не ограничивают настоящее изобретение, а только поясняют его в качестве примера. На них показано следующее.

Фиг.1: разрез предложенного изобретением линейного компрессора.

Фиг.2: разрез фрагмента другого предложенного изобретением линейного компрессора.

Фиг.3: предложенный изобретением линейный компрессор в аксонометрической проекции.

Фиг.4: предложенный изобретением холодильный аппарат.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает продольный разрез фрагмента предложенного изобретением линейного компрессора 1 с поршнем 4 компрессора. Поршень 4 компрессора содержит внутри стенки 14 корпуса привод 6 и тягу 5 для соединения поршня 4 компрессора с приводом 6, а стенка 14 корпуса для опирания содержит отверстия 12, через которые проходит рабочая среда. Выполненная в виде поршневого штока тяга 5 образуется посредством плотно навитой винтовой пружины 7, которая предварительно сжата. Сила предварительного сжатия составляет примерно от 5 до 50 Н, то есть в осевом направлении тяги 5 должно быть приложено по меньшей мере от 5 до 50 Н, чтобы отделить друг от друга соседние витки 16. Вследствие эффекта рычага в поперечном направлении требуется только от 0,14 до 1,4 Н, чтобы в указанном здесь рычаге осуществить поднятие одного витка от витка, соседнего с ним. Поршень 4 компрессора двигается возвратно-поступательно в стенке 14 корпуса, выполненной в виде цилиндрической гильзы на оси 3. Поршень 4 опирается с помощью рабочей среды 17, которая протекает между стенкой 14 корпуса и корпусом 2 поршня через отверстия 12. Протекающая рабочая среда образует газовую подушку, и таким образом создается газовый подшипник.

Фиг.2 показывает продольный разрез фрагмента другого предложенного изобретением линейного компрессора 1, причем тяга 5 является трубкообразной и создается на первом участке 8 и на втором участке 9 в виде плотно навитой пружины. Оба участка 8, 9 способствуют изгибанию тяги 5 на этих участках и тем самым способствуют особо небольшой поперечной жесткости.

Фиг.3 показывает аксонометрическую проекцию предложенного изобретением линейного компрессора 1 с приводом 6, корпусом 2 поршня, причем непоказанный на чертеже поршень компрессора приводится в действие посредством привода 6 с помощью тяги 5.

Давление сжатия составляет величину от 9 до 10 бар. Масса поршня 6 компрессора составляет 50 г. Рабочая частота чуть менее 50 Гц. Ход поршня компрессора составляет примерно 20 мм, а сжимаемый объем составляет величину от 1 до 9 см3.

Фиг.4 показывает предложенный изобретением холодильный аппарат 13 с предложенным изобретением линейным компрессором 1 и продуктами 15, которые охлаждаются. Благодаря высокой надежности и высокому коэффициенту полезного действия предложенного изобретением линейного компрессора 1 достигается особо надежное, быстрое и энергосберегающее охлаждение продуктов 15.

Изобретение относится к линейному компрессору 1, содержащему корпус 2 поршня и двигающийся в нем вдоль оси 3 возвратно-поступательно поршень 4 компрессора, причем поршень 4 компрессора через тягу 5 соединен с приводом 6 для возвратно-поступательного движения, причем тяга 5 содержит предварительно сжатую пружину 7. Также изобретение относится к холодильному аппарату и к способу охлаждения или замораживания продуктов, причем холодильный аппарат содержит предложенный изобретением линейный компрессор 1. Изобретение отличается тем, что благодаря конструкции предварительно сжатой пружины может быть достигнуто особо хорошее соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости соединения между приводом 6 и поршнем 4 компрессора, тем самым с помощью одного и того же узла могут быть реализованы различные компрессоры с различными значениями мощности. Тем самым уменьшается не только отклонение поршневого штока, но и количество необходимых крепежных деталей со стороны поршня и со стороны привода.

1. Линейный компрессор (1), содержащий корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора, причем поршень (4) компрессора через тягу (5) соединен с приводом (6) для возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что тяга (5) содержит предварительно сжатую пружину (7), особенно винтовую пружину, при этом предварительное сжатие пружины (7) больше, чем натяжение, производимое приводом (6) в тяге (5).

2. Линейный компрессор (1) по п.1, отличающийся тем, что пружина (7) является плотно навитой винтовой пружиной.

3. Линейный компрессор (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что тяга (5) по меньшей мере на двух участках (8, 9) содержит по предварительно сжатой пружине (7).

4. Линейный компрессор (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что тяга (5) образуется пружиной (7).

5. Линейный компрессор (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что тяга (5), особенно с пружинным участком (10, 11), имеет резьбовое соединение с приводом (6) и/или поршнем (4) компрессора.

6. Линейный компрессор (10) по п.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости тяги (5), особенно пружины (7), составляет по меньшей мере 20:1, особенно по меньшей мере 50:1, предпочтительно по меньшей мере 200:1.

7. Линейный компрессор (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что поршень (4) компрессора направляется в корпусе (2) поршня с помощью стенки (14) корпуса, содержащей отверстия (12), и с помощью рабочей среды, протекающей через отверстия (12), особенно с помощью хладагента.

8. Холодильный аппарат (13), особенно холодильник, или морозильник, или кондиционер, содержащий линейный компрессор (1), заявленный по одному из пп.1-7.

9. Способ охлаждения или заморозки продуктов, причем используют холодильный аппарат (13), заявленный по п.8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области компрессоростроения. .

Изобретение относится к устройству, содержащему линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью. .

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 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.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано для вытеснения текучих сред, таких как нефть или природный газ. Компрессор содержит пару противоположных поршней 42, 44, расположенных в корпусе 41 и ограничивающих камеру 43 сжатия. Электромагнитный привод 20 приводит в действие перемещающиеся возвратно-поступательно поршни 42, 44 в корпусе совместно с аккумулятором силы. Аккумуляторы силы запасают силу во время первого возвратно-поступательного движения, замедляя поршни 42, 44, а также прикладывают силу в последующем возвратно-поступательном движении, ускоряя, тем самым, поршни. В одном варианте выполнения два электромагнитных привода приводят в действие поршни сжатия. В другом варианте выполнения один электромагнитный привод приводит в движение поршни сжатия. Сохраняется инерционная энергия, присущая узлу в течение первого хода, передавая эту запасенную энергию к узлу во время последующего хода, сохраняя, тем самым, энергию, присутствующую в узлах штока поршня/поршня сжатия в процессе возвратно-поступательного движения. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к поршневым газовым компрессорам, содержащим устройство сохранения сил инерции. Компрессор 100 содержит поршень 116, расположенный в корпусе и посредством электромагнитного привода 132 приводимый в возвратно-поступательное движение в указанном корпусе. Компрессор, содержит поршень, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Подвижный узел соединен с поршнем. Электромагнитный привод выполнен с обеспечением возможности возвратно-поступательного перемещения подвижного узла. Содержит накопитель, соединенный с подвижный узлом. Накопитель выполнен с возможностью накопления кинетической энергии движения, образуемой при перемещении подвижного узла в первом направлении, и с возможностью отдачи кинетической энергии движения при перемещении подвижного узла во втором направлении. Уменьшается усилие, которое обеспечивает привод 132 для ускорения узла 140. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к компрессорной системе для рельсового транспортного средства, включающей в себя приводимый в действие от электродвигателя (1) через приводной вал (2) компрессор (3) для производства сжатого воздуха для, по меньшей мере, одного резервуара (4) для сжатого воздуха, причем электродвигатель (1) выполнен с возможностью настройки, по меньшей мере, опосредованно посредством регулировочного устройства (5) для работы электродвигателя (1), по меньшей мере, с номинальной частотой (n) вращения, в пределах от максимальной частоты (m) вращения до минимальной частоты (i) вращения, причем далее в расположенном по ходу потока от компрессора (3) проводящем сжатый воздух трубопроводе (6) расположен, по меньшей мере, один датчик (7) давления для определения давления для регулировочного устройства (5). В соответствии с изобретением исполнительный орган (8) для непрерывного воздействия на частоту вращения электродвигателя (1) расположен между устройством (15) подачи электроэнергии и электродвигателем (1), причем настройка исполнительного органа (8) осуществляется через регулировочное устройство (5). 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области рельсовых транспортных средств. Компрессорная система включает в себя приводимый в действие от электродвигателя через приводной вал компрессор, резервуар для сжатого воздуха. Электродвигатель выполнен с возможностью настройки посредством регулировочного устройства, по меньшей мере, с одной частотой вращения, в пределах от максимальной частоты вращения до минимальной частоты вращения. В расположенном по ходу потока от компрессора, проводящем сжатый воздух трубопроводе расположен датчик давления для определения давления для регулировочного устройства. Исполнительный орган для непрерывного воздействия на частоту вращения электродвигателя расположен между устройством подачи электроэнергии и электродвигателем. Настройка исполнительного органа осуществляется в соответствии с сенсорным устройством, включающим в себя датчик для регистрации внешнего граничного условия рельсового транспортного средства, через регулировочное устройство. Достигается повышение эффективности компрессорной системы и понижение шума при ее работе. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам тормозных систем. Установка для подачи воздуха содержит приводимый в действие двигателем (1) компрессор (2) для производства сжатого воздуха, устройство (3) для осушки для удаления влаги из произведенного сжатого воздуха, электронный преобразователь (4) тока для зависящего от потребления управления компрессором и несколько аналоговых и/или цифровых датчиков (5) для генерации электрических сигналов. Электрические сигналы используются для управления электронным преобразователем (4) тока и для контроля работы и управления компрессором (2). При этом в электронном преобразователе (4) тока осуществляется переработка генерированных датчиками (5) электрических сигналов в сигналы к шине, подготовленные для анализа данных в интерфейсе (6) шины. Технический результат изобретения заключается в возможности установки для подачи воздуха как управлять частотой вращения, так и обрабатывать сигналы диагностирования компрессора. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к компрессорной системе для рельсового транспортного средства, включающей в себя приводимый в действие от электродвигателя (1) компрессор (3) для производства сжатого воздуха для резервуара (4), причем электродвигатель (1) выполнен с возможностью настройки посредством регулировочного устройства (5). Далее в расположенном по ходу потока от компрессора (3), проводящем сжатый воздух трубопроводе (6) расположен датчик (7) давления для определения давления для регулировочного устройства (5). Исполнительный орган (8) для непрерывного воздействия на частоту вращения электродвигателя (1) расположен между устройством (15) подачи электроэнергии и электродвигателем (1), причем исполнительный орган (8) выполнен с возможностью настройки посредством регулировочного устройства (5) и, причем в расположенном по ходу потока от компрессора (3), проводящем сжатый воздух трубопроводе (6) расположен пневматический выключатель (16) для контроля давления в резервуаре (4) для сжатого воздуха и для оказания воздействия на частоту вращения электродвигателя (1). 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к линейному компрессору, содержащему корпус поршня и двигающийся в нем вдоль оси возвратно-поступательно поршень компрессора

Наверх