專利名稱:長行程低往復頻率活塞式壓縮機的制作方法
本發(fā)明屬于壓縮機技術(shù)。
現(xiàn)有的活塞式壓縮機分為旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動型和直線電機驅(qū)動型二大類。旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動型活塞式壓縮機由于制造簡單、成本低、使用壽命長等優(yōu)點，已使它成為目前世界上歷史最長、使用最廣泛的一種機型，它的不足之處是該機型的活塞直徑、活塞行程和電機功率三者之間存在著最佳聯(lián)鎖關(guān)系，當活塞直徑和電機功率兩者一定時，活塞行程不能隨意加長，因此余隙效率上不去，它的工作壓縮比最大一般只能控制在10左右為宜，否則就要采用多級壓縮，這是習已為常的。直線電機驅(qū)動型活塞式壓縮機目前仍處于起萌階段，見《國外科技消息》(77年21期第7頁)中關(guān)于“直線馬達壓縮機”的報道，報道中的這種機型實屬高頻電磁振蕩型活塞式壓縮機，它的活塞往復振蕩頻率極高，與50赫或60赫的交流市電同步，活塞行程極短，余隙效率很低，只有工作在遠小于10的低壓縮比工況時，它的效率才會高于旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動型活塞式壓縮機，而且它只適合于做成一、二百瓦左右的小功率機型，因此它的實用價值很有限，但它的聞世開創(chuàng)了活塞式壓縮機的一個發(fā)展方向。眾所周知自從直線電機聞世以來，就應(yīng)該在活塞式壓縮機領(lǐng)域有所應(yīng)用，省略“轉(zhuǎn)動變平動”這一機械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高活塞式壓縮機的效率，然而由于如下的二個關(guān)鍵的問題一直未能合理地解決，至使這樣的新機型難以聞世。其一是正常往復運行的活塞每次換向時都將迫使直線電機的工作處于啟動狀態(tài)，如果直線電機周期性頻繁地處于這樣的啟動狀態(tài)，那么直線電機的能耗將必然是大得驚人，以至完全失去了該新機型存在的價值。其二是按現(xiàn)有的活塞氣缸結(jié)構(gòu)使用直線電機為動力，在工作壓縮比較高且有所變化的情況下，難以準確地控制住活塞的行程。
本發(fā)明是從解決上述二大關(guān)鍵問題著手，對現(xiàn)有的活塞式壓縮機進行的一種目的在于大幅度提高它的工作壓縮比和排氣效率的改進，這種改進的總則是活塞運行的長行程和活塞運行的低往復頻率。
本發(fā)明的關(guān)鍵是它的中部是直線電機驅(qū)動機構(gòu)，它的兩側(cè)是長行程活塞氣缸結(jié)構(gòu)，再加上驅(qū)動活塞進行低頻往復運行的供電裝置，由這三部分組成一個完整的新機型。它的長行程活塞氣缸結(jié)構(gòu)的特點是在最大活塞直徑一定和電機功率一定的前提下，兩側(cè)氣缸中的活塞行程可以是活塞直徑的幾倍、十幾倍、以至更大;行程主要受電力和機體內(nèi)部的高低壓差力控制的活塞可以頂著排氣閥片沖出氣缸。它的供電裝置的特點是它有二個供電電極是隨著活塞周期性地往復運行而周期性地相互變換;當正常運行的活塞依靠機體內(nèi)部的高低壓差力進行換向啟動時，它自行斷電，不讓電力參與做活塞的換向啟動功。
與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的電機功率只與涉及到出力大小的活塞直徑有關(guān)，而與活塞行程的長短無關(guān)，只要允許，活塞行程可以無限加長而電機功率不必增加，從而為大幅度提高壓縮機的余隙效率、進而大幅度提高壓縮機的工作壓縮比和排氣效率創(chuàng)造了條件;本發(fā)明由于避免了電力參與做活塞正常運行時的換向啟動功，而采用了活塞的非電力型的壓差力換向啟動方式，從而使得直線電機應(yīng)用于活塞式壓縮機這類往復型機械裝置的愿望能夠成為現(xiàn)實。
附圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。其中(1)是氣缸蓋;(2)是氣缸頭;(3)是限位彈簧;(4)是吸氣閥片;(5)是活塞;(6)是定子繞組;(7)是動子部件;(8)是低壓氣室;(9)是軸承;(10)是氣缸;(11)是排氣閥片;(12)是聯(lián)桿;(13)是供電裝置;(14)是底板;(15)是萬向節(jié);(16)是散熱翅片;(17)是高壓氣室。
如附圖1所示，由定子繞組(6)和動子部件(7)組成了交流直線電機驅(qū)動機構(gòu)，定子繞組(6)和動子部件(7)之間的氣隙可以做得極小，接近同量極的旋轉(zhuǎn)電機水平，交流電在定子繞組6中產(chǎn)生橫向水平移動磁場來驅(qū)動電子部件(7)作橫向水平運動，促使兩側(cè)的活塞(5)做壓縮功和吸氣功。正如附圖1所示，此時活塞(5)正在右行，左側(cè)的氣缸(10)通過活塞(5)上開啟的吸氣閥片(4)處從低壓氣室(8)中吸氣，右側(cè)的氣缸(10)中被壓縮成的高壓氣體已被頂著排氣閥片(11)沖出氣缸(10)的活塞(5)壓入高壓氣室(17)，-允許活塞沖出氣缸，就可以大幅度降低對活塞行程控制的要求。這時，供電裝置(13)已經(jīng)斷電，定子繞組(6)和動子部件(7)之間已不存在相互促使位移的電動力，由于左右活塞(5)兩端的高低壓差力的作用，很快就迫使活塞(5)停止右行，并立即反向開始左行，當左行的活塞(5)被壓差力加速到具有額定的速度V0時，供電裝置(13)才恢復正常供電(此時兩個供電電極已自動互換過)，定子繞組(6)和動子部件(7)之間相互促使位移的電動力產(chǎn)生，讓左側(cè)的活塞(5)繼續(xù)做壓縮功，右側(cè)的活塞(5)做吸氣功，直到左側(cè)的活塞(5)快要觸到排氣閥片(11)時，供電裝置才開始斷電，讓活塞(5)重復上述的由高低壓差力進行的換向啟動過程?！斎唬挥挟斶@種壓縮機剛開始工作，機體內(nèi)部的高低壓差尚未到達額定值時，活塞的換向啟動過程才主要由供電裝置(13)輸出的電力來完成，這類同于旋轉(zhuǎn)電機開始運行時的啟動狀態(tài)。
附圖2是本發(fā)明實施例的供電裝置(13)的隨時間變化的供電原理示意圖。其中以實線表示的(A)是一個供電電極延續(xù)的供電時間，以虛線表示的(B)是另一個供電電極延續(xù)的供電時間，(T1)是(A)和(B)的時間長度，表示供電時間，(T2)是斷電時間。
在第一個(T1)供電時間內(nèi)，一側(cè)活塞(5)做壓縮功，另一側(cè)活塞(5)做吸氣功，在(T2)斷電時間內(nèi)，二只活塞(5)依靠機體內(nèi)部的高低壓差力做換向啟動功，在第二個(T1)供電時間內(nèi)，原來做壓縮功的活塞(5)改做吸氣功，另一只活塞(5)改做壓縮功。……供電裝置(13)的供電執(zhí)行部件采用無觸點極性轉(zhuǎn)換開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種長行程低往復頻率活塞式壓縮機，它的中部是直線電機驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于它的二側(cè)是長行程活塞氣缸結(jié)構(gòu)，再加上控制活塞(5)進行低頻往復運行的供電裝置(13)，由這三部分組成一個完整的機型。
2.按照權(quán)利要求
1所述的一種長行程低往復頻率活塞式壓縮機，其特征在于所述的長行程活塞氣缸結(jié)構(gòu)，在最大活塞(5)直徑和電機功率一定時，兩側(cè)氣缸(10)中的活塞(5)行程可以是活塞(5)直徑的2倍以上。
3.按照權(quán)利要求
1和2所述的一種長行程低往復頻率活塞式壓縮機，其特征在于所述的長行程活塞氣缸結(jié)構(gòu)，它兩側(cè)的活塞(5)可以頂著排氣閥片(11)沖出氣缸(10)。
4.按照權(quán)利要求
1所述的一種長行程低往復頻率活塞式壓縮機，其特征在于所述供電裝置(13)，它是個為了避免電力參與做活塞(5)的換向啟動功，而能自行斷電的間斷換極型供電裝置(13)。
專利摘要
長行程低往復頻率活塞式壓縮機是通過采用直線電機為動力對現(xiàn)有廣泛使用的活塞式壓縮機的一種改進。該機型解決了采用直線電機時必須解決的活塞的換向啟動和活塞的行程控制這兩大關(guān)鍵問題。它的電機功率只與活塞直徑有關(guān)而與活塞行程無關(guān)，進而能夠通過盡量加長活塞行程來達到增加工作壓縮比和排氣效率的目的。該機型尤其適用于簡化工程上現(xiàn)有的多級壓縮系統(tǒng)，例如將多級壓縮制冷系統(tǒng)簡化為單級壓縮制冷系統(tǒng)。
文檔編號F04B25/04GK86104569SQ86104569
公開日1987年3月25日 申請日期1986年7月11日
發(fā)明者梁嘉麟 申請人:梁嘉麟導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan