專利名稱:長行程低往復(fù)頻率活塞式壓縮機(jī)的制作方法
本發(fā)明屬于壓縮機(jī)技術(shù)。
現(xiàn)有的活塞式壓縮機(jī)分為旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)型和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)型二大類。旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)型活塞式壓縮機(jī)由于制造簡單、成本低、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已使它成為目前世界上歷史最長、使用最廣泛的一種機(jī)型，它的不足之處是該機(jī)型的活塞直徑、活塞行程和電機(jī)功率三者之間存在著最佳聯(lián)鎖關(guān)系，當(dāng)活塞直徑和電機(jī)功率兩者一定時(shí)，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(jí)壓縮，這是習(xí)已為常的。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)型活塞式壓縮機(jī)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(dá)壓縮機(jī)”的報(bào)道，報(bào)道中的這種機(jī)型實(shí)屬高頻電磁振蕩型活塞式壓縮機(jī)，它的活塞往復(fù)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(yuǎn)小于10的低壓縮比工況時(shí)，它的效率才會(huì)高于旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)型活塞式壓縮機(jī)，而且它只適合于做成一、二百瓦左右的小功率機(jī)型，因此它的實(shí)用價(jià)值很有限，但它的聞世開創(chuàng)了活塞式壓縮機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向。眾所周知自從直線電機(jī)聞世以來，就應(yīng)該在活塞式壓縮機(jī)領(lǐng)域有所應(yīng)用，省略“轉(zhuǎn)動(dòng)變平動(dòng)”這一機(jī)械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高活塞式壓縮機(jī)的效率，然而由于如下的二個(gè)關(guān)鍵的問題一直未能合理地解決，至使這樣的新機(jī)型難以聞世。其一是正常往復(fù)運(yùn)行的活塞每次換向時(shí)都將迫使直線電機(jī)的工作處于啟動(dòng)狀態(tài)，如果直線電機(jī)周期性頻繁地處于這樣的啟動(dòng)狀態(tài)，那么直線電機(jī)的能耗將必然是大得驚人，以至完全失去了該新機(jī)型存在的價(jià)值。其二是按現(xiàn)有的活塞氣缸結(jié)構(gòu)使用直線電機(jī)為動(dòng)力，在工作壓縮比較高且有所變化的情況下，難以準(zhǔn)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(duì)現(xiàn)有的活塞式壓縮機(jī)進(jìn)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(jìn)，這種改進(jìn)的總則是活塞運(yùn)行的長行程和活塞運(yùn)行的低往復(fù)頻率。
本發(fā)明的關(guān)鍵是它的中部是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)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(dòng)活塞進(jìn)行低頻往復(fù)運(yùn)行的供電裝置，由這三部分組成一個(gè)完整的新機(jī)型。它的長行程活塞氣缸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在最大活塞直徑一定和電機(jī)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(jī)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(diǎn)是它有二個(gè)供電電極是隨著活塞周期性地往復(fù)運(yùn)行而周期性地相互變換;當(dāng)正常運(yùn)行的活塞依靠機(jī)體內(nèi)部的高低壓差力進(jìn)行換向啟動(dòng)時(shí)，它自行斷電，不讓電力參與做活塞的換向啟動(dòng)功。
與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的電機(jī)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(jī)功率不必增加，從而為大幅度提高壓縮機(jī)的余隙效率、進(jìn)而大幅度提高壓縮機(jī)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(yùn)行時(shí)的換向啟動(dòng)功，而采用了活塞的非電力型的壓差力換向啟動(dòng)方式，從而使得直線電機(jī)應(yīng)用于活塞式壓縮機(jī)這類往復(fù)型機(jī)械裝置的愿望能夠成為現(xiàn)實(shí)。
附圖1是本發(fā)明實(shí)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(dòng)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(dòng)子部件(7)組成了交流直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，定子繞組(6)和動(dòng)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(jī)水平，交流電在定子繞組6中產(chǎn)生橫向水平移動(dòng)磁場來驅(qū)動(dòng)電子部件(7)作橫向水平運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(duì)活塞行程控制的要求。這時(shí)，供電裝置(13)已經(jīng)斷電，定子繞組(6)和動(dòng)子部件(7)之間已不存在相互促使位移的電動(dòng)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(dāng)左行的活塞(5)被壓差力加速到具有額定的速度V0時(shí)，供電裝置(13)才恢復(fù)正常供電(此時(shí)兩個(gè)供電電極已自動(dòng)互換過)，定子繞組(6)和動(dòng)子部件(7)之間相互促使位移的電動(dòng)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(shí)，供電裝置才開始斷電，讓活塞(5)重復(fù)上述的由高低壓差力進(jìn)行的換向啟動(dòng)過程?！?dāng)然，只有當(dāng)這種壓縮機(jī)剛開始工作，機(jī)體內(nèi)部的高低壓差尚未到達(dá)額定值時(shí)，活塞的換向啟動(dòng)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(jī)開始運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)狀態(tài)。
附圖2是本發(fā)明實(shí)施例的供電裝置(13)的隨時(shí)間變化的供電原理示意圖。其中以實(shí)線表示的(A)是一個(gè)供電電極延續(xù)的供電時(shí)間，以虛線表示的(B)是另一個(gè)供電電極延續(xù)的供電時(shí)間，(T1)是(A)和(B)的時(shí)間長度，表示供電時(shí)間，(T2)是斷電時(shí)間。
在第一個(gè)(T1)供電時(shí)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(shí)間內(nèi)，二只活塞(5)依靠機(jī)體內(nèi)部的高低壓差力做換向啟動(dòng)功，在第二個(gè)(T1)供電時(shí)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?！╇娧b置(13)的供電執(zhí)行部件采用無觸點(diǎn)極性轉(zhuǎn)換開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種長行程低往復(fù)頻率活塞式壓縮機(jī)，它的中部是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)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(jìn)行低頻往復(fù)運(yùn)行的供電裝置(13)，由這三部分組成一個(gè)完整的機(jī)型。
2.按照權(quán)利要求
1所述的一種長行程低往復(fù)頻率活塞式壓縮機(jī)，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(jī)功率一定時(shí)，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(fù)頻率活塞式壓縮機(jī)，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(fù)頻率活塞式壓縮機(jī)，其特征在于所述供電裝置(13)，它是個(gè)為了避免電力參與做活塞(5)的換向啟動(dòng)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(fù)頻率活塞式壓縮機(jī)是通過采用直線電機(jī)為動(dòng)力對(duì)現(xiàn)有廣泛使用的活塞式壓縮機(jī)的一種改進(jìn)。該機(jī)型解決了采用直線電機(jī)時(shí)必須解決的活塞的換向啟動(dòng)和活塞的行程控制這兩大關(guān)鍵問題。它的電機(jī)功率只與活塞直徑有關(guān)而與活塞行程無關(guān)，進(jìn)而能夠通過盡量加長活塞行程來達(dá)到增加工作壓縮比和排氣效率的目的。該機(jī)型尤其適用于簡化工程上現(xiàn)有的多級(jí)壓縮系統(tǒng)，例如將多級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)簡化為單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F04B25/04GK86104569SQ86104569
公開日1987年3月25日 申請(qǐng)日期1986年7月11日
發(fā)明者梁嘉麟 申請(qǐng)人:梁嘉麟導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan