[发明专利]用于往复式压缩机的活塞的驱动杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于具有旋转或直线型电机的往复式压缩机的驱动杆，所述驱动杆构造成将驱动装置可操作地连接到活塞上，以便所述活塞在所述压缩机的压缩室内部依所述室的轴线往复运动。

背景技术

由旋转或直线型电机驱动的往复式压缩机通常包括气缸体，其在内部限定压缩室，在该压缩室内部，连接到驱动装置上的活塞往复运动，该驱动装置安装到该气缸体上，并且可操作地与该压缩机的电机连接。

该活塞连接到该驱动装置上，以便使力在其间传递，并且使该活塞在该压缩室内部，根据与所述压缩室的轴线一致的轴向方向移动，从而使该气缸体相对于该压缩室内的活塞的横向反作用力最小化。众所周知，该气缸体相对于该活塞的横向反作用力会引起该活塞和气缸体之间的摩擦，这会导致能量消耗的增加，从而减少该压缩机的效率，并且加速受到高摩擦水平的组件的磨损，从而减少该压缩机的使用寿命。

如附图中的图1所示，已知的具有线性电机的往复式压缩机包括气缸体10，其在内部限定压缩室11，该压缩室具有轴线12，以及在其内轴向往复运动的活塞20。该压缩室11具有通常由阀板13和气缸盖14封闭的一端，该阀板13设置有具有适当结构的吸气阀13a和排气阀13b，以在活塞20运动时控制气体在压缩室11中的进入和排出。

在附图1中表示的已知结构中，将该活塞20可操作地连接到驱动装置DM，在具有线性电机的压缩机的情况下，该驱动装置DM包括具有管状结构、同心的并且位于压缩室11外部的致动器30，其携带磁性元件31，在安装在该压缩室11周围的气缸体10上的线性电机40的激发下，该磁性元件由该致动器30可操作地推进。在该例中，该驱动装置进一步包括一组安装在该气缸体10和活塞20之间的弹簧60。

该活塞20直接或间接地连接到驱动杆50的一端上，该一端的对置端连接到该弹簧60，例如螺旋弹簧上，该弹簧的安装使得，在由包括致动器30和弹簧60的驱动装置DM使得活塞在该压缩室11内部进行轴向往复运动的情况下，将相对的轴向力施加于该活塞20上。该活塞20、致动器30和弹簧60形成该具有线性电机的压缩机的谐振组件。

这些压缩机设计并且构造成，该活塞20的轴向往复运动的轴线与该活塞20和压缩室11的轴线一致，目的在于最小化或者甚至抑制该活塞20和气缸体10之间的横向反作用力。然而，在使用中，所述轴线会变得未对准，因而在该活塞20和气缸体10之间会出现不希望的横向反作用力，这是因为该压缩机固有的一些构造特性，如在螺旋弹簧轴向和弹性变形时其结构和横向刚性的几何误差。

除了上述方面，应当考虑下面的事实：该未对准通常出现在机械组件的构造和装配中，这是由于机械装置的不同组件的尺寸和形式通常不能达到完美的程度。

在附图1表示的构造中，该驱动杆具有通常为管状和横向刚性的轴向杆的形式，由此该活塞致动器起单体作用，该线性电机40的磁性轴向力施加到该单体上，该线性电机在该活塞20上不会产生能够在所述活塞20和气缸体10之间造成过度摩擦的横向分量。

然而，该弹簧60在该活塞致动器组件上不仅施加在该活塞20的运动期间由其压缩产生的轴向力，而且还施加横向力，该横向力的强度作为该弹簧60的构造和装配的误差的函数而变化。这种由该弹簧的操作变形产生的不希望的横向力倾向于使该活塞20与该压缩室11的轴线不对准，这造成该气缸体10的横向反作用力，以及因此在该气缸体与在该压缩室11内轴向往复运动的活塞20之间产生更大的摩擦。

Sumpower Inc.的专利US 5525845描述了一种解决上述问题的建设性解决方案，根据该解决方案，可以以不同的方式安装在该活塞和驱动装置之间的驱动杆构造成，具有所需的轴向刚性以及足够的横向挠性，从而足以阻止所有作用在该活塞上的横向力，包括由该驱动杆本身施加的力，超过由设置在该活塞和气缸体之间的空气轴承施加于该活塞上的中心横向力。

该现有的解决方案采用了单件驱动杆，其具有合适在尺寸，以具有与由该空气轴承在该活塞上产生的中心横向力兼容程度的必要轴向刚性和横向挠性。所述现有技术的解决方案在该驱动杆相对于压缩机的尺寸中不允许足够的挠性，其中，由该驱动杆传送或支承的轴向力需要该压缩机具有一定的横截面面积，在该单件驱动杆可用的长度中，该横截面面积妨碍该驱动杆具有所需的横向挠性。仅建议以间隔关系的方式使用多个杆(附图8)，每个杆的尺寸使得其具有所需的轴向刚性和横向挠性的特性。这是一个复杂的构造，需要设置空气轴承，以保证活塞很好地对中在该压缩室内。