線性壓縮機氣缸和蓋結構的制作方法

專利名稱：線性壓縮機氣缸和蓋結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及線性壓縮機，具體地涉及適用蒸汽壓縮制冷系統類 型的線性壓縮機。
背景技術：
用于蒸汽壓縮制冷系統類型的蒸汽壓縮機是現有技術中許多文獻的主題。 一個這種文獻是我們申請的未決的PCT專利申請 PCT/NZ2004/000108。該說明書描述了關于壓縮機的各種發展，其 中許多具有對線性壓縮機的特定應用。本發明涉及諸如在那個專利 申請中描述的那些的壓縮機實施例的進一步改進。因此那個申請提 供了本發明使用的壓縮機的普遍實施例。但是本發明還可以適用超 過那個申請公開的線性壓縮機的特定實施例的范圍。本領域的技術 人員應該理解將在此的思想廣泛應用到諸如在現有技術中發現的 線性壓縮機的其他實施例中。本發明通常涉及汽缸零件組件。發明內容本發明的目的是提供具有特定應用于線性壓縮機的改進特征 的汽缸零件組件，和/或包括改進的汽缸零件組件的線性壓縮機，或 者至少給工業提供了有用的選擇。一方面，本發明在于用于線性壓縮機的汽缸組件，包括包括內表面的汽缸底盤，該內表面限定了從汽缸蓋端沿著軸線 延伸的汽缸空間，所述汽缸空間至少是大致圓柱形的，圓柱形汽缸襯墊，其兩端開口并位于所述底盤內，以便所述襯墊的外表面與所述底盤的所述內表面的汽缸空間限定部分接合，以 及闊盤，所述閥盤粘接或熔接到所述汽缸襯墊的汽缸蓋端，以便 密封地關閉所述汽缸空間的汽缸蓋端。根據本發明的另一方面，所述閥盤膠粘到所述汽缸襯墊。 根據本發明的另一方面，所述襯墊的端面抵接所述閥盤的表面。根據本發明的另一方面，所述汽缸底盤內表面還限定汽缸蓋空 間，并且所述閥盤的外邊緣與所述汽缸襯墊的外表面齊平或在其 內。另一方面，本發明在于制冷系統壓縮機，包括密封機架；在所述密封機架內的線性壓縮機，所述壓縮機包括至少部分根據上述一段或更多段限定的汽缸零件組件；活塞零件，其包括用于在由所 述汽缸襯墊限定的汽缸內往復的活塞；以及線性電動機，其用于驅 動在活塞零件和汽缸零件之間的往復運動，線性壓縮機懸浮用于在 所述密封機架內運行。另一方面，本發明在于制造線性壓縮機的方法，包括，為組裝 其中的汽缸部分，步驟為通過溫差，熔接或粘接閥盤到汽缸襯墊，而成為汽缸襯墊組件； 相對所述汽缸襯墊組件膨脹汽缸底盤；將所述汽缸襯墊組件通過開口端插入所述汽缸底盤，以便將所 述閥盤接合到所述汽缸底盤；以及將所述汽缸襯墊組件保持在該位 置，直到所述汽缸底盤和所述汽缸襯墊組件在所述溫差減少時接 合。對于本領域以及本發明所涉及領域的技術人員來說，應該理解 在不脫離如附加權利要求限定的本發明的范圍的情況下，可以對本發明作各種修改，并且暗示了各種不同的實施例和應用。此處的公 開和說明純為說明性的，并不意味著任何限制意義。附圖簡略說明

圖1是根據一個優選實施例具有包括本發明的汽缸零件組件的 線性壓縮機的橫截面的側視圖。圖2是根據本發明的一個優選實施例的汽缸零件的汽缸蓋端部 的外部透視圖。圖3是根據本發明的一個實施例的圖2的汽缸零件部分的橫截 面側視圖。圖4是根據另一實施例具有包括本發明的汽缸零件組件的線性 壓縮機的橫截面平面圖。
具體實施方式
參照圖1,用于蒸汽壓縮制冷系統的壓縮機包括在機架2內支 撐的線性壓縮機l。典型地，機架2氣密封并包括進氣端口 3和壓 縮氣出氣端口 4。未壓縮空氣在機架內部流動，圍繞壓縮機1。這 些未壓縮空氣在吸入沖程期間吸入壓縮機，在壓縮沖程上在活塞頂 14和出口閥盤5之間壓縮，并通過排出閥6排入壓縮氣體歧管7。 壓縮氣體通過撓性管8脫離歧管7到外殼中的出氣端口 4。為了減 小撓性管8的硬度影響，該管優選地布置為橫向于壓縮機的往復軸 線是環形或螺旋形的。壓縮空間的吸氣可以通過活塞(具有在頂中的孔和閥)或通過 蓋，分為包括進氣歧管和排出歧管以及閥。但是，當適用于前者即 蓋僅容納一個排出空間的布置時，本發明是最好的。廣泛地說，示出的線性壓縮機1具有由主彈簧連接的汽缸零件 和活塞零件。汽缸零件包括汽缸底盤10、汽缸蓋11、閥盤5和汽 缸襯墊12。汽缸零件還包括用于線性電動機的定子零件15。遠離蓋11的汽缸零件的端部18相對于汽缸零件安裝主彈簧。在圖1示出的實施例中主彈簧為巻簧19和板簧20的組合。在圖2示出的實 施例中主彈簧為板簧16的組合。活塞零件包括具有側壁24和頂14的中空活塞。桿連接在頂14 和用于線性電動機電樞17的支撐體30之間。圖1中，桿具有在大 約中空活塞22中心的柔性部分28。圖4中，桿21沿著它的全長是 柔性的。線性電動機電樞17包括永磁材料體(諸如鐵酸鹽或釹)，其被 磁化來提供橫向于在汽缸襯墊內的活塞往復軸線的一個或更多電 極。電樞支撐體30遠離活塞22的端部32與主彈簧連接。電樞可以如圖1由主彈簧在一端支撐并且另一端僅由活塞支 撐。可選擇地，電樞可以包括諸如圖4中的中間板簧40的附加橫 向支撐。線性壓縮機1在外殼2內安裝于多個懸簧上，以便將它與外殼 隔離。使用中，線性壓縮機的大外體，汽缸零件，將沿著在汽缸零 件內的活塞零件往復軸線振蕩。在優選的壓縮機中，活塞零件相比 汽缸零件特意保持非常輕，以便與在活塞零件和汽缸零件之間的相 對往復運動相比，汽缸零件的振蕩是小的。在示出的形式中，線性 壓縮機安裝在一組大致圍繞外圍的四個懸簧31上。在 PCT/NZ2004/000108中示出了替換的懸簧布置。每個懸簧的端部套 在彈性體緩沖器上，每個彈簧的一端與線性壓縮機1連接，而另一 端與壓縮機外殼2連接。這里簡要描述對于本發明的改進蓋組件有用的一類線性壓縮 機。但是應該理解本發明的用處不限于所示類型和結構的線性壓縮 機。改進通常是可行的。圖1示出的線性壓縮機的相關部分在圖2和3中進一步示出了 。在該實施例中，蓋包含于汽缸零件10的主底盤元件。優選地 表現為完整的零件，例如當制造框架時和框架的剩余部分一體式澆鑄。這樣蓋11為圍繞汽缸體35—端的帽。閥盤固定在汽缸底盤內，以便將此處空間的蓋部分與此處空間 的汽缸部分分開。閥盤至少包括排出閥孔，優選地承載固定在一側 的排出閥。底盤的汽缸部分35的內表面優選地是圓柱形的，并且閥盤的 外周優選地是圓形且其尺寸設計成緊配合在該圓柱形表面內。汽缸襯墊12具有圓柱形外表面，其尺寸設計成干涉配合在汽 缸部分35的內表面內。這提供了當汽缸襯墊12和汽缸底盤的圓柱 形部分35在相同或相似溫度時，并且汽缸襯墊12在汽缸底盤內時， 這兩部分無需進一步固定或緊固而緊密連接。閥盤5的外圍接合在汽缸襯墊12的末端37和汽缸底盤之間。 優選地汽缸底盤包括環形肩39，肩39和汽缸襯墊的末端37直接接 合閥盤外圍38的相反側。作為選擇，多個肩部分可以圍繞閥盤外 圍分布。在汽缸底盤和閥盤5之間可以有中間隔離物。閥盤5可以在外圍38設有環形凹部40，以便接收汽缸襯墊12 的末端。閥盤5固定到汽缸襯墊12的開口端。閥盤可以通過熔接或粘 接固定，以便產生永久連接且整體密封。粘接或熔接密封無需墊圈 或類似的壓縮密封。熔接可以通過錫焊或銅焊。典型的焊接方法將 涉及高溫且可能最大程度地改變汽缸的幾何形狀。但是摩擦焊接是 可行的。作為選擇，諸如錫焊、銀焊或銅焊的較低溫方法可以使用。 例如，錫焊或銅焊的預成形環保持在閥盤和汽缸襯墊末端之間。然 后例如用爐子將該組件加熱到焊料熔化溫度以上的溫度。當從爐子 上移走組件時，組件冷卻且焊料固化，將閥盤固定到汽缸襯墊末端。作為選擇，粘接可以利用合適的膠水、粘合劑或焊錫。合適的粘合劑包括環氧膠水(諸如環氧樹脂XP3131)或諸如氰基丙烯酸 鹽粘合劑(超強力膠水)的厭氧性熱固膠水。用膠水粘接將根據適 于相關膠水的方法進行。將闊盤焊接或熔接到汽缸襯墊末端的同樣的改進，可以適用到 圖4中示出的作為選擇的壓縮機實施例。在該實施例中壓縮機包括 單獨的蓋。閥盤外圍延伸超出汽缸襯墊的外邊緣與汽缸底盤端部重 疊。在該實施例中，閥盤包括用于穿過定位螺絲或類似緊固件的孔， 緊固件將蓋固定到閥盤的另 一側和汽缸組件。根據圖1的壓縮機的優選組裝方法涉及將閥盤焊接或熔接到汽 缸襯墊。然后加熱汽缸底盤(其典型的為鑄鋁合金)。汽缸襯墊組 件引入閥盤的圓柱形空腔內，以便抵靠肩39。汽缸襯墊組件保持在 那直到汽缸在其上收縮。利用允許的制造公差，以及通過將汽缸底 盤加熱到大約250并讓襯墊處于室溫，可一致地獲得這種效果以及 汽缸活塞12和汽缸底盤之間非常有效的最終連接。通過熔接或膠接將閥盤固定到汽缸襯墊提供了尺寸上穩固的 兩者之間的密封。現有技術中典型的墊圈密封在組裝期間壓縮。很 難充分準確地量尺寸和定位墊圈的孔，以便使其與汽缸壁完全齊平 但不擠入。利用過大尺寸的孔，壓縮空間的體積(此處活塞在其最 大沖程的頂部)可能大于期望值。利用過小尺寸的孔，墊圈伸出汽 缸壁，而活塞必須具有充分的間隙以便避免任何可能的伸出。根據 本發明的密封能夠避免這些缺點。本發明提供了用于線性壓縮機的汽缸組件。汽缸組件包括具有 內表面的汽缸底盤，內表面限定了從汽缸蓋端沿著軸線延伸的汽缸 空間。汽缸空間至少是大致圓柱形的。兩端開口的圓柱形汽缸襯墊 位于底盤內。襯墊的外表面接合底盤內表面的汽缸空間限定部分。閥盤粘接或熔接到汽缸蓋端。閥盤襯墊密封地關閉汽缸空間的汽缸 蓋端。閥盤優選地焊接到汽缸襯墊。作為選擇，閥盤膠粘到汽缸襯 墊。襯墊的端面優選地抵靠閥盤的一面。汽缸底盤內表面優選地還限定汽缸蓋空間，并且閥盤的外邊緣 與汽缸襯墊的外表面齊平或在其內。作為選擇，線性壓縮機包括固定到汽缸底盤的蓋，并且閥盤伸 出汽缸襯墊的邊緣。汽缸底盤優選地伸出汽缸襯墊的另一端，并且可以攜帶例如線 性發動機的定子零件。作為選擇，汽缸底盤的末端可以在汽缸襯墊 的端部的中間，以便僅覆蓋汽缸襯墊的外表面的一部分。在那種情 況下，單獨的汽缸部件框架可以固定在汽缸襯墊的另一端上，例如 利用干涉摩擦配合。汽缸部件框架可以承載線性發動機的定子零 件。汽缸襯墊優選地是干涉安裝在底盤內，并且是通過摩擦保持在位。在內表面的汽缸限定部分和內表面的蓋限定部分之間的過渡 處，底盤優選地包括一肩或多肩，并且閥盤壓在一側的該肩或多肩 和另一側的汽缸襯墊的環狀端之間。閥盤可以包括裝配到其上的一個或多個閥元件。在汽缸底盤的內表面或汽缸襯墊的外表面內的一個或多個凹 槽可以限定將壓縮空氣供應到在汽缸襯墊內形成的含氣端口的供應通道。優選地這些凹槽設在汽缸襯墊的外表面，例如我們的PCT 申請WO 02/35093中描述的。在那種情況下，在閥盤的外圍優選地 設有一個或多個凹口，以便限定在壓縮空氣排出空間和蓋與在底盤 和襯墊之間限定的含氣供應通道之間的流動路徑。汽缸組件特別地用于包括密封機架和在密封機架內的線性壓 縮機的制冷系統壓縮機。壓縮機包括汽缸部件組件；活塞部件， 其包括在由汽缸襯墊限定的汽缸內往復運動的活塞，以及線性電動 機，其用于驅動在活塞部件和汽缸部件之間的往復運動。線性壓縮 機懸浮以在密封機架內運行。汽缸組件允許制造線性壓縮機的改進方法，尤其是組裝汽缸部 分的方法。該方法始于將閥盤熔接或焊接到汽缸襯墊，以便得到汽缸襯墊 組件。然后，通過溫差，汽缸底盤相對于汽缸襯墊組件膨脹。汽缸 襯墊組件通過開口端插入膨脹的汽缸底盤，以便將閥盤接合到汽缸 底盤。汽缸襯墊組件保持在該位置，直到汽缸底盤和汽缸襯墊組件隨 著溫差減少而接合。
權利要求
1.一種用于線性壓縮機的汽缸組件，包括包括內表面的汽缸底盤，該內表面限定了從汽缸蓋端沿著軸線延伸的汽缸空間，所述汽缸空間至少是大致圓柱形的，圓柱形汽缸襯墊，其兩端開口并位于所述底盤內，以便所述襯墊的外表面與所述底盤內表面的汽缸空間限定部分接合，以及閥盤，所述閥盤粘接或熔接到所述汽缸襯墊的汽缸蓋端，以便密封地關閉所述汽缸空間的汽缸蓋端。
2. 根據權利要求1所述的汽缸組件，其中所述閥盤焊接到所 述汽缸襯墊。
3. 根據權利要求1所述的汽缸組件，其中所述閥盤膠粘到所 述汽缸襯墊。
4. 根據權利要求1_3任一權利要求所述的汽缸纟具件，其中 所述襯墊的端面抵接所述閥盤的表面。
5. 根據權利要求l一4任一權利要求所述的汽缸組件，其中 所述汽缸底盤內表面還限定汽缸蓋空間，并且所述閥盤的外邊緣與 所述汽缸襯墊的外表面齊平或在其內。
6 根據權利要求5所述的汽缸組件，其中在所述內表面的汽缸 限定部分和所述內表面的蓋限定部分之間的過渡處，所述底盤包括 一個或多個肩，并且所述閥盤壓在一側的所述一個或多個肩和另一 側的所述汽缸襯墊的環形端之間。
7.根據權利要求l一4任一權利要求所述的汽缸組件，其中所 述線性壓縮機包括固定到所述汽缸底盤的蓋，并且閥盤伸出所述汽 缸襯墊的邊緣。
8. 根據權利要求l一7任一權利要求所述的汽缸組件，其中所 述汽缸底盤伸出汽缸襯墊的另一端，并且承載線性發動機的定子零 件。
9. 根據權利要求l一7任一權利要求所述的汽缸組件，其中所 述汽缸底盤的末端在所述汽缸襯墊的端部的中間，以便僅覆蓋汽缸 襯墊的一部分外表面。
10. 根據權利要求9所述的汽缸組件，其中單獨的汽缸部件框 架固定在汽缸襯墊的另一端上，并承載線性發動機的定子零件。
11. 根據權利要求1—IO任一權利要求所述的汽缸組件，其中 所述汽缸襯墊干涉安裝在所述底盤內，并且通過摩擦保持在位。
12. 根據權利要求l一ll任一權利要求所述的汽缸組件，其中 閥盤包括裝配到其上的一個或多個閥元件。
13. 根據權利要求1一12任一權利要求所述的汽缸組件，其中 在汽缸底盤的內表面或汽缸襯墊的外表面內的一個或多個凹槽限 定將壓縮空氣供應到在汽缸襯墊內形成的含氣端口的供應通道。
14. 根據權利要求13所述的汽缸組件，其中所述凹槽設在汽缸 襯墊的外表面內，在閥盤外圍內的一個或多個凹口限定了在蓋的壓 縮空氣排出空間與在底盤和襯墊之間限定的含氣供應通道之間的 流動路徑。
15. —種制冷系統壓縮機，包括密封機架；在所述密封機架內 的線性壓縮機，所述壓縮機包括如權利要求1一13任一項所述的汽 缸零件組件；活塞零件，其包括用于在由所述汽缸襯墊限定的汽缸 內往復運動的活塞；以及線性電動機，其用于驅動在活塞零件和汽 缸零件之間的往復運動，線性壓縮機懸浮用于在所述密封機架內運行。
16. —種制造線性壓縮機的方法，為組裝其汽缸部分，包括以下步驟通過溫差，將閥盤熔接或粘接到汽缸襯墊，而成為汽缸襯墊組件；相對所述汽缸襯墊組件膨脹汽缸底盤；將所述汽缸襯墊組件通過開口端插入所述汽缸底盤，以便將所 述閥盤接合到所述汽缸底盤；以及將所述汽缸襯墊組件保持在該位置，直到所述汽缸底盤和所述 汽缸襯墊組件在所述溫差減少時接合。
全文摘要
一種用于線性壓縮機的汽缸組件包括具有內表面的汽缸底盤，該內表面限定了從汽缸蓋端沿著軸線延伸的汽缸空間。汽缸空間至少是大致圓柱形的。圓柱形汽缸襯墊兩端開口并位于所述底盤內。襯墊的外表面與底盤內表面的汽缸空間限定部分接合。閥盤粘接或熔接到汽缸襯墊的汽缸蓋端。閥盤密封地關閉汽缸空間的汽缸蓋端。
文檔編號F04B17/04GK101248272SQ200680026638
公開日2008年8月20日 申請日期2006年7月21日 優先權日2005年7月21日
發明者B·R·博尼費斯, M·J·英格利希 申請人:菲舍爾和佩克爾應用有限公司