[发明专利]流量限制器和气体压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及限制元件，其被可变形地构造成提供对气体流的限制和/或控制，用在活塞与气体－压缩机汽缸之间的轴承装置中。

本发明也涉及包括至少一个如上面所提及的限制元件的气体压缩机。

背景技术

现今，非常普遍的是使用由电动马达驱动的活塞-汽缸组件以用在冷却设备的气体压缩机上，该冷却设备例如家用/商业/工业制冷机、发电机和空调。

在这些类型压缩机中，电动马达驱动活塞，其进而以轴向交替运动在汽缸内部运动以便压缩气体。通常，吸气门和排气门定位在汽缸盖处，其分别调节汽缸中的低压气体的进入和高压气体的离开。因此，活塞在压缩机汽缸内部的轴向运动执行由吸气门接纳的气体的压缩，从而增加其压力，以便导致气体流通过排气门到高压区域。

在这种类型的气体压缩机中注意到的一个技术挑战是防止在活塞与汽缸之间的直接接触。因此，由于在活塞与汽缸之间的相对运动，必要的是借助于被布置在这两个部件之间的间隙中的流体来产生轴承装置，从而防止其过早磨损。在活塞与汽缸之间存在流体也减小了其之间的摩擦，从而使人们能够降低压缩机的机械损耗。

线性压缩机经常使用公知为气体静压轴承装置的一种轴承装置类型，其由在活塞与汽缸之间的气体垫的概念构成，从而防止其之间的任何接触。气体静压轴承装置的诉求优于其他类型的轴承装置，这是因为由于气体具有比油小得多的粘性摩擦，所以轴承装置耗散的能量更小，这有助于压缩机的更优输出。使用气体本身作为润滑流体的另一优点在于不需要使用油泵送系统。

应该注意，用于轴承装置的气体可以由压缩机所泵送的且用在冷却系统中的气体本身的一部分构成，该气体在其压缩之后被转向朝向在活塞与汽缸之间存在的间隙，从而形成防止其之间的接触的气体垫。在此方面，人们观察到，在轴承装置中使用的全部气体代表了压缩机效率的损耗，这是因为被压缩气体的主要功能是其在冷却系统中用于产生冷的直接应用。因此，被转向用于轴承装置的气体体积部分应该尽可能小，以便不会显著地损害压缩机的效率。

通常，为了获得气体静压轴承有效地起作用，必须使用能够限制来自压缩机的高压区域的被压缩气体流的流量限制器，使得在活塞与汽缸之间的间隙中存在的气体压力将较低且适于应用。换言之，这样的限制的目的在于通过限制来自压缩机的高压区域的压缩气体流来实现对轴承装置区域中的压力的降低或控制。

已经研发出各种结构性构造来实现限制器的概念以便降低轴承-装置区域中的压力。

例如，专利申请US 6,901,845描述了包括多孔装置的限制器，在该多孔装置中多孔带与压缩环结合使用。这种构造的缺点在于需要精确制造压缩环，除了尺寸控制困难之外，这还使得生产过程是昂贵的。

专利US 6,293,684公开了由微通道形成的限制器，所述微通道被布置靠近外汽缸壁，这些微通道与所述汽缸插入其中的套筒相结合形成闭合且隔离的通道，从而产生多个限制器。类似于上述专利的情况，这种类型的构造的缺点在于需要精确制造套筒，这增加了制造成本。

国际专利申请WO 2008/055809描述了由布置在汽缸壁中的微孔构成的限制器，这些微孔通过应用激光束制成。同样，制造微孔需要非常精确，这可能使得无法以市场竞争力的成本生产压缩机。

另一现有技术公开在US 2010/218548中，其描述了一种线性压缩机或制冷单元，包括活塞外壳和在其中可前后运动的压缩机活塞，由此压缩机活塞借助于外壳壁被安装在活塞外壳中，该外壳壁具有开口和通过开口流过的气态流体。这些开口具有毛孔或沟槽，其导致被冷凝流体被吸出开口。同样，这个技术方案没有显示出控制且限制气体静压轴承的气体流的有效方式并且没有成本效率，因为孔需要非常高的精度。

因此，还没有提出令人满意且高效的技术方案来提供对用在活塞与气体-压缩机汽缸之间的轴承装置中的气体流的限制，其呈现良好的可靠性和令人满意的性能，并且廉价且易于制造和应用。

发明内容

发明目标

本发明的第一目标是提供一种低成本的流量限制器，其由机械压缩过程通过金属轴衬的塑性变形实现，其在工业制造构造中可以容易被重现且被控制。这种限制器应该根据轴衬经历的变形被构造，以便能够实现对用在活塞与气体-压缩机汽缸之间的轴承装置中的气体流和压力的必然的且成比例的限制和/或控制，从而降低或防止所述气体压缩机的效率损失，以便实现最佳性能。