專利名稱：線性壓縮器組合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓縮器組合裝置，尤其是一種用于在致冷裝置中壓縮致冷劑的線 性壓縮器組合裝置。
背景技術：
致冷裝置用的壓縮器是冰箱內的主要耗能部件，因此理想的是壓縮器盡可能高效 率地運行。效率的顯著限制因素是能量損失，其發生于致冷劑在低壓下被吸入到壓縮器時。 結果使得，所發生的能量損失與Δρ dV/dt成比例，其中Δρ代表壓縮器入口處的壓降，dV/ dt代表體積流率。另一方面，壓縮器出口處的壓降不具有顯著的影響，因為在出口處的體積 流率顯著較低。損失的另一主要原因是致冷劑在壓縮之前受到加熱，因為加熱導致在每個 循環中被吸入壓縮器的致冷劑的量減少。這種加熱特別地存在于封裝式壓縮器中，例如在 美國專利US 5358 386A1所公開，其中壓縮器安裝在封殼中且從圍繞其的封殼中吸入致冷 劑。致冷劑在吸入之前被容納在封殼中的時間越長，致冷劑從壓縮器吸收的廢熱就越多。本發明權利要求1的前序部分所描述的線性壓縮器組合裝置公開在美國專利US 6 328 544B1中，其中封殼的入口端口與壓縮器的吸入端口正好相反，該壓縮器安裝在封殼 中。這是為了使得致冷劑從入口端口到壓縮器的行進距離最小化，以使得致冷劑在封殼中 受到加熱的時間更少。因為壓縮器在操作過程中會振蕩，入口端口和吸入端口并不總是彼 此相對，從而壓縮器在其部分的移動過程中也從封殼吸入溫熱的致冷劑。壓縮器的移動也 使得剛被吸入的致冷劑與已被吸入封殼內一段時間的致冷劑相混合。
發明內容
本發明的目的是提供一種效率更高的線性壓縮器組合裝置。上述目的通過以下內容來實現，其中一種線性壓縮器組合裝置包括封殼和主壓縮 器，所述主壓縮器被安裝成能夠在封殼中振蕩，并且主壓縮器包括限定了兩個移動元件的 主壓縮器腔，所述兩個移動元件能夠以線性方式相對于彼此進行振蕩，其中預壓縮器腔由 所述兩個移動元件中的第一移動元件和固定到封殼上的元件所限定。移動元件的振蕩移動 使得主壓縮器在封殼中振蕩。因為預壓縮腔由移動元件之一連同固定到封殼上的元件來形 成，主壓縮器朝向封殼內壁的振蕩可在其進入主壓縮器之前用來壓縮致冷劑。與此相關聯 的體積減少進而減少了與壓縮器入口處的壓降相關的損失Δρ dV/dt。此外，與此相關聯的 體積減少還削弱了與封殼相關的主壓縮器振蕩(其是壓縮器中操作噪音的主要原因)。如果所述固定到封殼上的元件和第二移動元件彼此相反地位于第一移動元件的 兩側，則可通過主壓縮器腔和預壓縮器腔來有利地獲得推_拉體積變化。這意味著，在主壓 縮器腔吸入時致冷劑總是在預壓縮器腔中受到壓縮，從而使得預壓縮理想地有利于進氣過 禾呈(induction process)。如果主壓縮器的重心位于預壓縮器腔平行于主壓縮器移動方向的對稱軸線之一 上，則對于主壓縮器的振蕩移動具有特別的優點。從而，這樣使得振蕩力總是沿對稱軸起作
3用，且不會發生引發主壓縮器進行旋轉或滾動移動(其將損害振蕩效率)的轉矩。特別的，如果第一移動元件是缸體且第二移動元件是位于主壓縮器腔中的活塞， 則由活塞在缸體中前后移動所引起的主壓縮器的振蕩可有利地產生額外的壓縮效果。對于預壓縮器腔和主壓縮器腔之間的較短連接而言，優選的是連接著壓縮器腔的 通道延伸穿過第一移動元件。這樣能夠使得致冷劑通過較短的路徑到達主壓縮器腔，而不 會受到不必要的加熱。如果封殼的吸入端口引入到預壓縮器腔內，則會產生在致冷劑快速傳遞方面的額 外優點。通過這種方式，剛被吸入到封殼中的致冷劑幾乎立刻被輸送到壓縮器，同時最多是 少量的受熱致冷劑從封殼的內腔與之一起地流入到預壓縮器腔內。此外，如果吸入端口和通道額外地從相反的方向引入到預壓縮器腔內，則會產生 額外的有益效果，因為致冷劑從吸入端口攜帶的動量會立刻將致冷劑向前推送到通道內。特別的，如果吸入端口和通道位于一條直線上，則可實現流線型結構，以使得致冷 劑的流率可被進一步優化。還可避免流入到預壓縮器腔內的致冷劑的任何不必要的壓力損失，進而預壓縮器 腔在進口側未由閥所封閉。這會由于構件數量的減少而帶來結構上的優點。此外，優選的是預壓縮器腔通過一開口而與圍繞所述移動元件的封殼的內腔相連 通。通過這種方式，形成預壓縮器腔的構件可在彼此上面進行滑動而不進行接觸，同時使得 由壓縮器的操作所產生的噪音最小化。這也防止從主壓縮器泄露出來的致冷劑在封殼中累 積堵塞。優選的，所述開口在預壓縮器腔處于第一死點結構時大體關閉，且在預壓縮器腔 處于第二死點結構時打開。第一死點結構例如發生在主壓縮器腔的膨脹階段或預壓縮器腔 的壓縮階段的一個結尾處；第二死點結構例如發生在主壓縮器腔的膨脹階段或預壓縮器腔 的壓縮階段的開始時。如果開口在第一死點結構中被關閉，這確保了預壓縮器腔的被預壓 縮內容物盡可能完全地轉移到主壓縮器腔內，且不會無用地浸透到封殼的內部。另一方面， 在第二死點周圍，在預壓縮器腔和封殼的內腔之間實現壓力平衡，從而致冷劑不會在內腔 中累積。特別地，如果所述開口的尺寸隨著靠近第二死點結構而增加，會使得增強上述效^ o為了使得開口的尺寸可變，在本發明的一個優選實施例中，限定了預壓縮器腔的 所述元件中的至少一個具有這樣的周向表面，其沿振蕩方向發生偏離。
通過參考所附附圖以及包含有示例性實施例的說明，本發明的其他特征和優勢將
變得清楚圖1是根據本發明的線性壓縮器組合裝置的示意性剖面圖；圖2是本發明第一實施例的預壓縮器腔的示意性剖視圖；圖3是本發明第二實施例的預壓縮器腔的示意性剖視圖；圖4是本發明第三實施例的預壓縮器腔的示意性剖視圖；圖5是本發明第四實施例的預壓縮器腔的示意性剖視具體實施例方式圖1顯示穿過根據本發明的線性壓縮器組合裝置的示意性剖視圖。封殼1包封著 線性壓縮器(直至密封地包封著吸入端口 19以及圖1中未示的壓力端口)，其中能夠看到 線性壓縮器的缸體10和位于缸體10內側的活動活塞21。線性壓縮器的驅動單元(未示) 包括以公知的方式通過活塞桿16連接到活塞21上的永磁銜鐵，所述永磁銜鐵安裝在電磁 鐵的空氣間隙中，以使得永磁銜鐵能夠沿活塞桿16的方向振蕩且受到振蕩磁場的作用。具有驅動單元、缸體10和活塞21的整個線性壓縮器依次地安裝在封殼中，以使得 其能夠振蕩。這所帶來的效果是，當活塞21被驅動單元推動進行振蕩運動時，活塞21和缸 體10進行相反的移動。缸體10具有管狀的殼體20以及包封著殼體20 —端的前壁22。吸入通道24軸向 延伸穿過前壁22。止回閥25設置在引入到主壓縮器腔23(其由缸體10和活塞21限定) 內的通道端部，并使得致冷劑單向地流出吸入通道24并流入主壓縮器腔23。殼體20和前壁22是中空的，同時通過止回閥26以及通過在殼體20內部上分布 的多個孔29，由所述殼體20和前壁22所限定的腔體30與主壓縮器腔23相連通，其中所述 止回閥26使得致冷劑單向地流出主壓縮器腔23并流入腔體30。活塞21和缸體10的前后移動使得致冷劑通過吸入通道24被吸入到主壓縮器腔 23內，并在壓力作用下被推出進入腔體30。經孔29從那里回流到缸體10內部的致冷劑形 成了氣墊(gas cushion)，并且最終從缸體的開口后端(未示)流出進入封殼的內腔體18， 其中活塞21在氣墊上無接觸地前后振蕩。弓丨自腔體30的壓力管線27延伸到線圈內和/或彎曲(未示)到壓力端口，該壓 力端口設置在和吸入端口 19相反的封殼1 一端。未用于維持氣墊的受壓致冷劑在該壓力 端口處排出。吸入通道24穿過從前壁22突伸的突伸件31而延伸到封殼1的吸入端口 19，所述 突伸件31可在被固定到封殼1上的管部件32中沿軸向移動。所述突伸件31和管部件32 限定了預壓縮器腔33。預壓縮器腔33和主壓縮器腔23的共同對稱軸線34沿著吸入端口 19和吸入通道24延伸。所述預壓縮器腔33沒有在吸入端口 19處被止回閥所阻塞或封閉。在主壓縮器腔23的進氣階段，當活塞21移動離開前壁22時，缸體10朝向吸入端 口 19移動，同時帶動突伸件31隨其一起移動。預壓縮器腔33的尺寸因此得到減少，并且 容納在其中的致冷劑得到預壓縮。這種預壓縮減少了必須流經止回閥25的致冷劑的體積， 從而減少了在止回閥25處發生的損耗。此外，預壓縮器腔33中的過壓確保了，當主壓縮器 腔23中的負壓已經大體平衡時，進一步的致冷劑朝向進氣階段的末端流入到主壓縮器腔 23內。通過這種方式，在壓縮器的每個移動循環中被吸入到主壓縮器腔23內的致冷劑量顯 著地大于在具有相同大小的主壓縮器腔、但不具有預壓縮器腔的傳統壓縮器的情形。在預壓縮器腔33中發生的壓縮衰減了壓縮器的振蕩。因為壓縮器腔23、33具有 相同的對稱軸34，在兩個腔中產生的力位于同一條線上，因此不存在引起壓縮器滾動以及 可能導致相對移動的兩個腔中的部件進行摩擦接觸的轉矩。圖2-5顯示了本發明的不同實施例，其中每個圖顯示了沿對稱軸34穿過預壓縮器 腔33的放大剖面圖。
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圖2是圖1的預壓縮器腔33的放大圖。管部件32的直徑沿著軸34保持恒定，與 作為活塞31而操作的突伸件31的情形相同。突伸件31的直徑略微小于管部件32的直徑， 以使得兩者在移動過程中不會彼此相互接觸。這防止了在預壓縮器腔33中產生研磨噪音， 以及防止來自驅動單元和主壓縮器腔23的結構相關噪音被傳遞到封殼1處并由其發出。在預壓縮器腔33的壓縮階段，通過吸入端口 19被吸入的一部分致冷劑可能通過 在突伸件31和管部件32之間的開口 35泄露到內腔18。然而，泄露量會隨著其所流經的開 口 35長度的增加而減少，從而在壓縮階段的末端處的死點附近的損失最小，且致冷劑能夠 被有效地傳遞至主壓縮器腔23。在隨后的膨脹階段，致冷劑通過開口 35從內腔18被吸回 到預壓縮器腔33內。圖2顯示了在下死點位置處的突伸件31，其中預壓縮器腔33具有最大體積，并且 在突伸件31的上死點位置處，預壓縮器腔33具有最小的體積，如細陰影輪廓線31’所示。突伸件31相對于管部件32的移動自由度被設置成使得兩者從未完全地彼此脫離 開接合。如果突伸件31能夠完全地從管部件32處釋放，則突伸件31的任何橫向移動可能 意味著其不能夠返回到管部件32內，這將使得壓縮器變得堵塞。因而，從內腔18流入到預 壓縮器腔33內的致冷劑必須流經開口 35。這產生了這樣一個問題盡管細的開口 35是必 要的以使得盡可能多的致冷劑從預壓縮器腔33傳送到主壓縮器腔23，但是太細的開口 35 會阻止內腔18中的致冷劑回流到預壓縮器腔33內，這反過來講對于效率而言是不利的。在這方面的改進實施例如圖3所示，其中突伸件31面朝吸入端口 19的一端凸出 地彎曲，且管部件32以與之相互補的方式在吸入端口附近凸出地彎曲。即使突伸件31的 移動自由度如此之大以至于其在下死點從管部件32處脫離接合，但是突伸件31的彎曲前 表面也可確保其能夠可靠地重新接合到管部件32內。然而，沒有必要使得突伸件31的移 動自由度如此之大以至于發生以下情形當如圖3所示突伸件31的彎曲區域在下死點區域 和管部件32的開口端相平齊時，開口 35是如此之寬以致其不再能夠對從內腔18流入到預 壓縮腔33的致冷劑入流提供任何顯著的阻礙。在圖4所示的實施例中，面朝吸入端口 19的突伸件31端部成截頭錐體形狀，其中 截頭錐體的較小表面區域朝向吸入端口 19，且管部件32的內壁具有沿直徑方向相反的凹 部，以便容納著突伸件31。截頭錐體的軸線與預壓縮腔33的對稱軸34相重合。突伸件31 的殼表面36的周邊偏離開壓縮器的振蕩移動方向，同時突伸件31的最小周邊延伸到錐體 的截頭尖端。類似地，該實施例允許突伸件31相對于管部件32進行較大自由度的移動。然而， 開口 35的密封效果(當在壓縮階段的末尾靠近突伸件31的上死點時，如圖中的細陰影輪 廓線31’所示)沒有如圖2、3中所示實施例那樣地有效。圖2和4的實施例的特征相組合成為圖5所示的實施方式。在此情況下，突伸件 31面朝管部件32的端部再次具有截頭圓錐形的部分，其向內成錐形，然后沿管部件32的方 向延伸并具有均勻直徑的區段，以使得殼表面36具有一梯度。類似地，在管部件32的內壁 上的凹槽的一個區段在最大凹槽的區域中具有均勻的直徑，而內壁的形狀沿直徑方向與突 伸件31的梯度相反。在膨脹階段的結尾，在突伸件31和管部件32之間具有最大的距離，盡管當突伸件 31在壓縮階段的末端時靠近管部件32時發生的突伸件31和管部件32的互鎖會密封著開
6口 35，但是足夠量的致冷劑通過開口 35從內腔18被吸入到預壓縮腔33內，從而預壓縮腔 33實現了高效的壓縮效果。在上述的本發明的每個實施例中，面朝著封殼1的內腔18的管部件32被固定到 封殼1上，同時作為活塞而操作的突伸件31可與管部件32相關聯地進行移動，進而可與封 殼1相關聯地移動。在本發明的進一步實施例中，突伸件31和管部件32也可互換，以使得 被連接到封殼1上的吸入端口 19的端部抵靠著突伸到內腔18內的突伸件31，且面朝著吸 入端口 19的吸入通道24的端部抵靠著管部件32，所述管部件32可相對于突伸件31、進而 可相對于封殼1進行移動。同時，不同于圖1所示(其中，直徑小于缸體10的突伸件31從前壁22突伸出來)， 前壁22自身也可作為預壓縮腔33的活塞而插入到管部件32內。
權利要求
一種線性壓縮器組合裝置，其包括封殼(1)和主壓縮器，所述主壓縮器被安裝成能夠在封殼(1)中進行振蕩，進而主壓縮器包括由兩個移動元件(10，21)之一所限定的主壓縮器腔(23)，所述兩個移動元件(10，21)能夠以線性方式相對于彼此進行振蕩，其特征在于預壓縮器腔(33)由所述兩個移動元件中的第一移動元件(10，31)和固定到封殼上的元件(32)所限定。
2.如權利要求1所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于所述固定到封殼上的元件 (32)和第二移動元件(21)彼此相反地位于第一移動元件(10，31)的兩側。
3.如權利要求1或2所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于主壓縮器的重心位于 預壓縮器腔(33)的平行于主壓縮器移動方向的對稱軸線(34)之一上。
4.如在前權利要求之一所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于第一移動元件是缸 體(10)，第二移動元件(21)是位于主壓縮器腔(23)中的活塞。
5.如在前權利要求之一所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于連接著所述壓縮器 腔(23,33)的通道(24)延伸穿過第一移動元件(10)。
6.如在前權利要求之一所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于封殼(1)的吸入端 口 (19)引入到預壓縮器腔(33)內。
7.如權利要求5或6所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于吸入端口(19)和通道 (24)從相反的方向引入到預壓縮器腔(33)內。
8.如權利要求7所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于吸入端口(19)和通道(24) 位于一條直線(34)上。
9.如在前權利要求之一所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于預壓縮器腔(33)在 進口側未由閥所封閉。
10.如在前權利要求之一所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于預壓縮器腔(33) 通過一開口(35)而與圍繞所述移動元件(10，21)的封殼(1)的內腔(18)相連通。
11.如權利要求10所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于所述開口(35)在預壓縮 器腔(33)處于第一死點結構時大體關閉，且在預壓縮器腔(33)處于第二死點結構時打開。
12.如權利要求10所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于所述開口(35)的橫截面 隨著預壓縮器腔(33)靠近第二死點結構而增加。
13.如在前權利要求之一所述的線性壓縮器組合裝置，其特征在于限定了預壓縮器 腔(33)的所述元件(31，32)中的至少一個具有這樣的周向表面，其沿振蕩方向(17)發生 偏離。
全文摘要
本發明涉及一種線性壓縮器組合裝置，其包括封殼(1)和主壓縮器，所述主壓縮器被安裝成能夠在封殼(1)中振蕩，進而主壓縮器包括由兩個移動元件(10，21)之一所限定的主壓縮器腔(23)，所述兩個移動元件(10，21)能夠以線性方式相對于彼此進行振蕩，其中預壓縮器腔(33)由所述兩個移動元件中的第一移動元件(10，31)和固定到封殼上的元件(32)所限定。
文檔編號F04B35/04GK101903656SQ200880121522
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月9日 優先權日2007年12月18日
發明者B·梅特爾, C·邁爾斯霍費爾, J-G·舒伯特, T·庫斯尼克 申請人:Bsh博世和西門子家用器具有限公司