线性压缩机.pdf

本发明公开了一种线性压缩机，其包括缸和活塞，缸的一侧设有出口部件，借助于线性电机使活塞在缸中往复运动以压缩流体，与缸的内部相通的流体通道贯穿于活塞中，第一消音器固定连接于活塞后部以使该消音器随活塞作线性运动，在第一消音器中形成流体通道，该流体通道与活塞的流体通道相通，在第一消音器中限定出噪音减小空间。第二消音器固定安装于压缩机中，以使第二消音器的内部容积随第一消音器的线性运动而变化，在第二消音器中形成流体通道，第二消音器的流体通道与第一消音器的流体通道相通。在第二消音器中也限定出一噪音减小空间。根据本发明，可提高线性压缩机的引入效率并能有效地减小各频段的噪音。

1.  一种线性压缩机，包括：
一缸，该缸的一侧设有一出口部件；
一活塞，借助于线性电机该活塞在所述缸中往复运动以压缩流体，一流体通道贯穿于该活塞中，该流体通道与所述缸的内部相通；
一第一消音器，其固定连接于所述活塞后部，致使所述第一消音器随所述活塞作线性运动，在所述第一消音器中形成有一流体通道，所述第一消音器的所述流体通道与所述活塞的所述流体通道相通，所述第一消音器中限定出一噪音减小空间；和
一第二消音器，其固定安装于所述压缩机中，以使所述第二消音器的内部容积随所述第一消音器的线性运动而变化，在所述第二消音器中形成有一流体通道，所述第二消音器的所述流体通道与所述第一消音器的所述流体通道相通，所述第二消音器中限定出一噪音减小空间。

2.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一消音器被构成为使所述第一消音器的后部往复运动并被插入所述第二消音器中。

3.  根据权利要求2所述的压缩机，其中，所述第一消音器的外周面与所述第二消音器的内周面之间的间隙是0.1至1.0mm。

4.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一消音器呈柱体形状，该第一消音器的前部和后部分别形成有流体孔，流体穿过所述流体孔。

5.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第二消音器呈柱体形状，该柱体的所述前部具有开口，以使所述第一消音器插入所述第二消音器中，一入口孔贯穿于该圆柱体，以使流体通过所述入口孔被导入。

6.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一消音器设置有一亥姆霍兹谐振器。

7.  根据权利要求6所述的压缩机，其中，所述亥姆霍兹谐振器具有一沿周边方向形成于所述第一消音器的内周边上的空间。

8.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一消音器和所述第二消音器中的至少之一具有一形成于所述消音器后部的中心处的聚集空间。

9.  根据权利要求8所述的压缩机，其中，所述聚集空间形成在一入口管的附近区域，在该区域，所述第一消音器或所述第二消音器的所述孔朝所述消音器的内侧延伸。

10.  根据权利要求9所述的压缩机，其中，所述入口管朝其后部逐渐扩张。

11.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，还包括一固定于所述线性电机后部的后盖，一开口形成于该后盖的中心部分，所述第二消音器固定装配于所述后盖的所述开口中。

12.  根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一和第二消音器中的至少之一由非磁性材料制成。

13.  一种线性压缩机，包括：
一设置有一出口阀的缸；
一活塞，该活塞在所述缸中前/后运动，一流体通道贯穿于该活塞中，流体通过所述流体通道被导入所述缸内部；
一安装于所述压缩机中用以使所述活塞往复运动的线性电机；
一后盖，其固定于所述线性电机上，以使所述后盖环绕所述活塞后部，所述后盖的中心部分形成一开口；
一第一消音器，其固定连接于所述活塞后部，以使该第一消音器随所述活塞往复运动，该第一消音器中形成有一入口孔，流体通过该第一消音器的所述入口孔被导入该第一消音器中，该第一消音器的入口孔与所述活塞的所述流体通道相通；和
一第二消音器，其固定安装于所述后盖上，致使当所述第一消音器随所述活塞往复运动时，该第二消音器的内部容积变化，所述第二消音器中形成有一入口孔，所述第二消音器的所述入口孔与所述后盖的外侧相通，从而使所述后盖外侧的流体通过所述第二消音器的所述入口孔被导入所述第二消音器中。

线性压缩机
技术领域
本发明涉及一种线性压缩机，更具体地说，涉及一种能减小在压缩流体的过程中产生的噪音和振动并能提高压缩效率的线性压缩机。
背景技术
通常线性压缩机被构造成将来自线性电机的线性驱动力传递给活塞，使活塞在缸中作线性往复运动，从而入口并压缩流体。
图1是传统线性压缩机的纵向截面图。
如图1所示，传统的线性压缩机包括内腔10，内腔10安装于气密封壳体1的内部。内腔10为具有规定长度的柱体形状。后盖20固定于内腔10的一侧，流体进入通道18形成于后盖20上。产生驱动力的驱动电机30安装于内腔10的内部。
活塞40与驱动电机30连接，流体通道38形成于活塞40中。用来开启和关闭流体通道38的入口阀50安装于活塞40上。具有缸58的缸体60固定于内腔10的另一侧，活塞40可移动地装配于缸58中，以使活塞40能在缸58中前后运动。开启和关闭缸体58的出口阀70安装于缸体60上。
入口连接管2连接于气密封壳体1上，使得入口连接管2设置于后盖20的流体进入通道18的后部，来自外侧的流体通过该入口连接管被导入气密封壳体1中。
驱动电机30包括：定子S，定子S包括圆柱体形状外叠片铁芯31、圆柱体形状内叠片铁芯32和一缠绕在外叠片铁芯31上的线圈33，其中内铁芯32与外铁芯31隔开一规定间隙；磁体34，该磁体34被设置成使其能在外铁芯31和内铁芯32之间前/后运动；和一连接于活塞40上的磁框36，活塞40随磁体34的前/后运动而前/后运动。磁体34固定于磁框36上。
在内腔10中，外铁芯31固定安装于后盖20上。内铁芯32与形成在后盖20上的圆柱体形状连接部件21固定连接。磁体34固定在磁框36的外周边上并设置于外铁芯31和内铁芯32之间。
设置于磁框36和缸体60之间的第一弹簧37a弹性地支撑磁框36。设置于活塞40和内铁芯32之间的第二弹簧37b弹性地支撑活塞40。
入口阀50是板阀，该板阀的一侧固定于活塞40上，用来开启和关闭活塞40的流体通道38的板阀部分弹性地弯曲。
因此，当活塞40向后朝后盖20运动时，流体通道38中的流体使用来开启和关闭活塞40的流体通道38的入口阀50的一部分在与后盖20相对的方向上弯曲，从而开启流体通道38。另一方面，当活塞40向前朝出口阀70运动时，入口阀50和出口阀70之间的流体及入口阀自身的弹力使用于开启和关闭活塞40的流体通道38的入口阀50的一部分在与出口阀70相对的方向上伸直，从而关闭流体通道38。
出口阀70包括：安装于缸体60上并且一侧与出口管连接的出口盖72和阀体76，该阀体通过弹簧74支靠在出口阀72上，并将阀体76设置成使其紧密接触缸58的端部，以开启和关闭缸58。
在上述线性压缩机中，当入口阀50开启和关闭时，入口阀50向活塞40冲撞，从而产生噪音。另外，当出口阀70开启和关闭时，阀体76冲撞缸58，从而产生噪音。这些噪音通过活塞40的流体通道38、内铁芯32的流体通孔和后盖20的流体进入通道18传递到气密封壳体1的外侧，如图1所示。
因此，在噪音传递路径中另外安装消音器，以防止噪音传递到气密封壳体1的外侧。
消音器80固定连接于活塞40的后部并与后盖20的流体进入通道18隔开。消音器80具有纵向贯穿的流体孔82，被入口后盖20的流体进入通道18中的流体通过流体孔82流入活塞40的流体通道38中。消音器80被构造成使流体通道82的中间部分的直径大于流体通道82的前后部分的直径。
现在将描述具有上述结构的传统线性压缩机的运行。
当向线圈33供给电流时，驱动电机30运转，致使磁体34作线性往复运动。磁体34的往复运动经磁框36传递给活塞40。结果，活塞40在缸58中作线性往复运动。
随着活塞40在缸41中作线性往复运动，出口阀70和入口阀50被开启和关闭。此时，导入气密封壳体1中的气态流体通过后盖20的流体进入通道18、内铁芯32的流体通道、消音器80和活塞40的流体通道38流入缸58中。气态流体在缸58中被压缩，然后被出口。出口的高温高压气体通过出口管(未示出)被排到气密封壳体1的外侧。
但是，在具有上述结构的线性压缩机中，消音器80随着活塞40往复运动并与后盖20的流体进入通道18隔开。因而，通过后盖20的流体进入通道18被导入的流体不能迅速地通过消音器80流入缸的流体通道38中，如图1中的实线所示。因此，降低了线性压缩机地引入效率(introductionefficiency)，从而降低了压缩机的性能。
发明内容
因此，考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种线性压缩机，该线性压缩机包括一容积随活塞的往复运动而变化的消音器，从而可提高线性压缩机引入效率，并能有效地减小各频段的噪音。
按照本发明的一方面，提供了一种能实现上述及其他目的的线性压缩机，该线性压缩机包括：一缸，该缸的一侧设有一出口部件；一活塞，线性电机驱动该活塞在缸中作线性往复运动以压缩流体，一流体通道贯穿于该活塞中，该流体通道与缸内部相通；一第一消音器，该第一消音器固定连接于活塞后部，从而使该第一消音器随活塞作线性运动，该第一消音器中形成一流体通道，第一消音器的流体通道与活塞的流体通道相通，在第一消音器内限定出一噪音减小空间；和一第二消音器，该第二消音器固定安装于压缩机中，致使第二消音器的内部容积随第一消音器的线性运动而变化，该第二消音器中形成一流体通道，第二消音器的流体通道与第一消音器的流体通道相通，该第二消音器中限定出一噪音减小空间。
优选将第一消音器构成为使第一消音器的后部往复运动并被插入第二消音器中。
优选第一消音器的外周面和第二消音器的内周面之间的间隙是0.1至1.0mm。
优选将第一消音器形成为柱体形状，流体孔分别贯穿该圆柱体的前后部分，从而使流体通过所述流体孔。
优选第二消音器形成为柱体形状，该柱体的前部敞开，以使第一消音器插入第二消音器中，一入口孔贯穿于该柱体中，以通过该入口孔导入流体。
优选使第一消音器具有一亥姆霍兹谐振器(Helmholtz resonator)，该亥姆霍兹谐振器具有一沿圆周方向上形成于第一消音器内周边上的空间。
优选第一消音器和第二消音器中的至少之一具有一聚集空间，该聚集空间形成于消音器后部的中心部分。
优选使所述聚集空间形成在入口管的附近区域，在该区域，第一消音器或第二消音器的通孔朝消音器内侧延伸。入口管朝其后部逐渐扩张。
优选该压缩机还包括一固定于线性电机的后部的后盖，后盖的中心部分形成一开口，其中第二消音器固定装配于后盖的开口中。
优选第一消音器和第二消音器中的至少之一由非磁性材料制成。
本发明提供了一种具有消音器的线性压缩机，该消音器的内部容积可随活塞的往复运动而变化。因此，本发明能阻断消音器的可变空间内的各频段的噪音，从而有效地减小了高频噪音分量。
并且，本发明的线性压缩机包括一形成于后盖和活塞之间的入口通道，该入口通道中具有一第一消音器和一第二消音器。因而，来自第一消音器和第二消音器、活塞、和缸的流体泄漏能减小到最小。此外，第二消音器随其容积变化而泵送流体，从而增加了导入缸中的流体量，因此提高了线性压缩机的引入效率。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明，能更透彻地理解本发明的上述和其他目的、特征及其他有益效果。附图中：
图1是传统线性压缩机的纵向截面图；
图2是本发明一优选实施方式的线性压缩机的纵向截面图；
图3是本发明所述优选实施方式的线性压缩机的截面图，它示出了活塞向前运动时线性压缩机的运行；
图4是本发明所述优选实施方式的线性压缩机的截面图，它示出了活塞向后运动时线性压缩机的运行；
图5是本发明另一优选实施的线性压缩机的截面图，它示出了线性压缩机的主要部件；和
图6是本发明又一优选实施的线性压缩机的截面图，它示出了线性压缩机的主要部件。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。
尽管下面仅对本发明的最优选的实施方式进行描述，但是应当理解还可以推荐很多根据本发明的线性压缩机的优选实施方式。
图2是本发明一优选实施方式的线性压缩机的纵向截面图。
如图2所示，本发明的线性压缩机包括：具有下部壳体101和上盖102的气密封壳体104；缸体110，其设置于第一减震器106上，该第一减震器安装于气密封壳体104的一侧，施加于缸体110上的振动被第一减震器106吸收，缸109形成于缸体110中；后盖120，该后盖设置于第二减震器108上，该第二减震器安装于气密封壳体104的另一侧，致使施加于后盖120上的振动被第二减震器108吸收，后盖120与缸109及缸体110隔开；固定设置于缸体110和后盖120之间的线性电机130，其用于产生压缩流体所需的驱动力；与线性电机130相连的活塞144，随着活塞144在缸109中往复运动，缸109中的流体被活塞144压缩，活塞144中形成流体通道140，流体通过该流体通道被导入缸109中，活塞144上设有用来开启和关闭流体通道140的入口阀142；用来开启和关闭缸109的出口的出口阀150，出口阀150与缸109和活塞144一起限定一压缩腔C；与活塞144连接的第一消音器160，该第一消音器160中形成一通孔160a，通孔160a与活塞144的流体通道140相通，第一消音器160具有一进气孔160b，流体通过该进气孔被导入，在第一消音器160中限定出一噪音减小空间；和第二消音器170，该消音器连接于后盖120，致使第二消音器170的内部容积随第一消音器160的前后运动而变化，第二消音器170具有一与后盖120的外侧相通的进气孔170a，使得后盖120外侧的流体通过该进气孔170a被导入。
入口连接管104a连接于气密封壳体104的后部，致使入口连接管104a穿入气密封壳体104中。用来排出已被压缩的流体的出口连接管104b设置于入口连接管104a之下，使得出口连接管104b也穿入气密封壳体104中。
后盖120设置有开口120a，第二消音器170装配于该开口中，从而使密闭壳体104中的流体通过入口孔170a被直接导入第二消音器170中。
将后盖120的开口120a形成为使得开口120a与活塞144及第一消音器160的中心位于同一水平面上。优选使后盖120的开口120a的内径等于或稍大于第一消音器160的外径，从而使第一消音器160能插入后盖120的开口120a中。
线性电机130包括定子S和转子M。定子S包括：外叠片铁芯131；内叠片铁芯132，该内叠片铁芯132与外叠片铁芯131相互隔开一规定间隙；和一缠绕在外铁芯131上的线圈133。转子M包括：磁体134，借助于环绕线圈133产生的磁力使磁体134前/后运动，和设置于外铁芯131和内铁芯132之间的磁框136，以使磁框136前/后运动。磁体134固定于磁框136上。磁框136固定连接于活塞144上。
外铁芯131设置于缸体110和后盖120之间，并且通过合适的紧固部件将外铁芯131固定于缸体110和后盖120上。通过合适的紧固部件将内铁芯132固定于缸体110上。通过合适的紧固部件将磁框136固定于活塞144上。
活塞144的一部分插入缸109中并在缸109中往复运动，致使活塞144在缸109中前后运动。入口阀142固定于活塞144的插入缸109中的一侧，在活塞144的没有插入缸109中的另一侧形成沿径向突起的固定部件146。通过合适的紧固部件将活塞144的固定部件146固定于磁框136上。
设置于固定部件146的一表面和缸体110之间的第一弹簧144a与设置于固定部件146的另一表面和后盖120之间的第二弹簧144b弹性地支撑活塞144，致使活塞144随线性电机130的转子M和第一消音器160而往复运动。
优选入口阀142是板阀，板阀的一侧固定于活塞144上，板阀的与活塞144的流体通道140相对应的部分弹性地弯曲。
出口阀150包括：内排出盖152，该内排出盖安装于缸体110上并与第一缸109相通，流体出口孔151形成于该内出口盖的一侧；设置于内排出盖152的外侧并与内排出盖152隔开的外排出盖154，外排出盖154与流体出口管153连接，以排出外排出盖一侧的流体；由设置于内排出盖152中的弹簧156弹性地支撑的阀体158，以便随着阀体158接触或离开缸109的端部而开启或关闭缸109。
优选第一消音器160和第二消音器170中的至少之一由非磁性材料制成，从而防止线性压缩机的压缩效率的降低。
具体地说，线性电机130包括线圈133和磁体134，借此产生强大的磁力。构成线性压缩机的大多数部件都由钢材制成。如果第一消音器160和第二消音器170都由磁性材料制成，借助于线性电机130产生的磁力通过第一消音器160传递给第二消音器170和后盖120。因此，导致电磁损失。此外，由于第一消音器160和第二消音器170的磁力，第一消音器160不能平稳地前/后运动。
第一消音器160呈柱体形状，第一消音器中限定出一噪音减小谐振空间。通孔160a形成于第一消音器160的与活塞144连接的一表面的中心部分处。入口孔160b设置于第一消音器160的移动到第二消音器170中的另一表面的中心部分处。
第二消音器170呈柱体形状，第二消音器中限定出一谐振空间。第二消音器170的前部是敞开的，以使第一消音器160的后部插入第二消音器170中。入口孔170a形成于第二消音器170后表面的中心部分。第二消音器170的谐振空间可由第一消音器160改变，从而可有效地减小各频段的噪音。
附图标记200表示环状管，该环状管的一端与流体出口管153连接，其另一端与出口连接管104b连接。
图3是本发明所述优选实施方式的线性压缩机的截面图，它示出了活塞向前运动时线性压缩机的运行；图4是本发明所述优选实施方式的线性压缩机的截面图，它示出了活塞向后运动时线性压缩机的运行。
第一消音器160包括至少一个高频噪音减小膨胀腔162或至少一亥姆霍兹低频噪音减小谐振器164。
膨胀腔162形成于第一消音器160的前部内，以使膨胀腔162沿纵向延伸。
将亥姆霍兹谐振器164构成为致使亥姆霍兹谐振器164具有一空间，该空间沿周边方向形成于第一消音器160的后部内。亥姆霍兹谐振器164的该空间通过通孔163与第一消音器160的内部相通。
第二消音器170包括：设置于后盖120的开口120a处的后部172，入口孔170a贯穿于该后部172；和一柱体部分180，该柱体部分从后部172的边缘向前延伸，以使柱体部分180部分地环绕第一消音器160的周边部分，从而抑制了流体泄漏。
优选部分地环绕第一消音器160周边的柱体部分180与第一消音器160的周边之间的间隙t为0.1至1.0mm。
具体地说，优选将柱体部分180和第一消音器160之间的间隙t设置为0.1mm，或者最好考虑柱体部分180和第一消音器160的装配误差，或者最好考虑第一消音器160的前后运动。如果该间隙t太大，将增加流体的泄漏量。因此，最好将间隙t限定为等于或小于1.0mm。
现在将详细描述具有上述结构的线性压缩机的运行。
当向线性电机130的线圈133中供给电流时，线圈133周围形成磁场，由于形成在线圈133周围的磁场使磁体134前后运动。磁体134的前后运动通过磁框136传递给活塞144和第一消音器160。
活塞144在缸109中前后运动从而压缩腔C的内部被第一活塞144压缩。第一消音器160在第二消音器170中前后运动使第二消音器170的内部容积被第一消音器160改变。当第一消音器160改变第二消音器170的内部容积时，有效地减小了各频段的噪音。
活塞144和第一消音器160的前/后运动使压力发生改变，因而入口阀142和出口阀150被开启和关闭；流体(如图3和4的实线所示)通过入口连接管104a被导入气密封壳体104中。
导入气密封壳体104中的流体通过第二消音器170的入口孔170a流入第二消音器170的内部。此时，这些流体沿第二消音器170的柱体部分10流动，从而最大程度地抑制了第一消音器160附近区域的流体泄漏。接着，这些流体通过第一消音器160的入口孔160b被导入第一消音器160中。
导入第一消音器160中的流体依次通过第一消音器160的通孔160a、活塞144的流体通道140和入口阀142，然后这些流体被导入压缩腔C并在该压缩腔C中被压缩。已被压缩的流体依次通过出口阀150、出口管153、环状管200和出口连接管104b被排出。
当本发明的上述线性压缩机的入口阀和出口阀开启和关闭时，入口阀和出口阀之间产生振动，从而产生噪音。这些噪音通过活塞144的流体通道140和第一消音器160的通孔160a传递到第一消音器160的内部。
传递到第一消音器160内部的噪音通过亥姆霍兹谐振器164，从而阻断了低频段噪声分量。没有被第一消音器160阻断的高频段噪音分量被传递到第二消音器170的内部，致使这些高频段噪音分量被阻断。
传递到第二消音器170中的噪音被第二消音器170的内部空间阻断。此时，各频段噪音随着第二消音器170的内部容积改变而被有效地减小。因此，通过第二消音器170传递到气密封壳体104外侧的噪音被减到最小。
图5是本发明另一优选实施的线性压缩机的截面图，它示出了线性压缩机的主要部件。
如图5所示，本发明的线性压缩机包括朝第一消音器160延伸的进气管174，致使在第二消音器的后部172形成用来减小噪音的聚集空间。进入管174的内径朝第一消音器160逐渐减小，在进入管174中形成进入孔170a。
第一消音器160设置有入口管166，该管具有与第二消音器170的入口管174相同或类似的形状，因而可通过第一消音器160聚集噪音，此时这些噪音不碰撞或干扰第二消音器170的入口管174。入口孔160b形成于第一消音器160的入口管166中。
除第一消音器和第二消音器以外，本发明第二实施方式中的线性压缩机的结构和运行与本发明第一实施方式中的线性压缩机相同。因此，与第一优选实施方式中的线性压缩机的部件相对应的第二优选实施方式中的线性压缩机的部件用与第一优选实施方式中的线性压缩机中相应部件相同的附图标记表示，并且在此省略对这些部件的详细描述。
将第二消音器170的入口管174形成于柱体部分180的中心部分内，致使入口管174与第二消音器170的柱体部分180的内周面隔开。第二消音器170的入口管174与第一消音器160的入口部件166作用相同。
优选每个入口部件166和174都是漏斗形，这些入口部件朝其后部扩张，以便容易导入流体。
附图标记165表示延伸到活塞144的流体通道140中的突出管。
图6是本发明又一优选实施的线性压缩机的截面图，它示出了线性压缩机的主要部件。
如图6所示，在本发明的所述线性压缩机中，第二消音器170安装于后盖120中，通孔120b贯穿于后盖120中，该通孔与第二消音器170的入口孔170a相通。本发明第三优选实施方式的线性压缩机的其他结构与本发明前述的第一优选实施方式相同。因此，本发明第三优选实施方式的线性压缩机中与第一优选实施方式的线性压缩机的部件相对应的部件用与本发明第一优选实施方式的线性压缩机的相应部件相同的附图标记表示，在此省略对这些部件的详细描述。
优选使后盖120的通孔120b的尺寸等于或稍大于第二消音器170的入口孔170a。气密封壳体104中的流体依次通过后盖120的通孔120b和第二消音器170的入口孔170a被导入。
值得注意的是，本发明并不局限于上述实施方式。例如，本发明的线性压缩机可以包括多个第一消音器，每个第一消音器可前后运动，也可包括多个第二消音器，借助于第一消音器可分别使这些第二消音器的内部容积变化。
从上面的描述可清楚看出，本发明提供了一种具有内部容积可随活塞的往复运动而变化的消音器的线性压缩机。因此，本发明能有效阻断消音器的可变空间内形成的各频段噪音，因而能有效地减小高频段噪音分量。
而且，本发明的线性压缩机包括具有第一消音器和第二消音器的进入通道，所述进入通道形成于后盖和活塞之间。因此，第一和第二消音器、活塞、及缸的流体泄漏量能减到最小。此外，第二消音器随着其容积变化而泵送流体，从而增加了导入缸的流体量，从而提高了线性压缩机的引入效率。
尽管上面说明性地描述了本发明的优选实施方式，但是对于本领域的技术人员来说，应该可以理解在不超出所附的权利要求书中所披露的构思和保护范围的前提下，本发明还可以有各种变型、补充和替换。