流量限制器和氣體壓縮機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及限制元件，其被可變形地構造成提供對氣體流的限制和/或控制，用在活塞與氣體一壓縮機汽缸之間的軸承裝置中。
[0002]本發(fā)明也涉及包括至少一個如上面所提及的限制元件的氣體壓縮機。
【背景技術】
[0003]現(xiàn)今，非常普遍的是使用由電動馬達驅動的活塞-汽缸組件以用在冷卻設備的氣體壓縮機上，該冷卻設備例如家用/商業(yè)/工業(yè)制冷機、發(fā)電機和空調。
[0004]在這些類型壓縮機中，電動馬達驅動活塞，其進而以軸向交替運動在汽缸內部運動以便壓縮氣體。通常，吸氣門和排氣門定位在汽缸蓋處，其分別調節(jié)汽缸中的低壓氣體的進入和高壓氣體的離開。因此，活塞在壓縮機汽缸內部的軸向運動執(zhí)行由吸氣門接納的氣體的壓縮，從而增加其壓力，以便導致氣體流通過排氣門到高壓區(qū)域。
[0005]在這種類型的氣體壓縮機中注意到的一個技術挑戰(zhàn)是防止在活塞與汽缸之間的直接接觸。因此，由于在活塞與汽缸之間的相對運動，必要的是借助于被布置在這兩個部件之間的間隙中的流體來產生軸承裝置，從而防止其過早磨損。在活塞與汽缸之間存在流體也減小了其之間的摩擦，從而使人們能夠降低壓縮機的機械損耗。
[0006]線性壓縮機經常使用公知為氣體靜壓軸承裝置的一種軸承裝置類型，其由在活塞與汽缸之間的氣體墊的概念構成，從而防止其之間的任何接觸。氣體靜壓軸承裝置的訴求優(yōu)于其他類型的軸承裝置，這是因為由于氣體具有比油小得多的粘性摩擦，所以軸承裝置耗散的能量更小，這有助于壓縮機的更優(yōu)輸出。使用氣體本身作為潤滑流體的另一優(yōu)點在于不需要使用油泵送系統(tǒng)。
[0007]應該注意，用于軸承裝置的氣體可以由壓縮機所泵送的且用在冷卻系統(tǒng)中的氣體本身的一部分構成，該氣體在其壓縮之后被轉向朝向在活塞與汽缸之間存在的間隙，從而形成防止其之間的接觸的氣體墊。在此方面，人們觀察到，在軸承裝置中使用的全部氣體代表了壓縮機效率的損耗，這是因為被壓縮氣體的主要功能是其在冷卻系統(tǒng)中用于產生冷的直接應用。因此，被轉向用于軸承裝置的氣體體積部分應該盡可能小，以便不會顯著地損害壓縮機的效率。
[0008]通常，為了獲得氣體靜壓軸承有效地起作用，必須使用能夠限制來自壓縮機的高壓區(qū)域的被壓縮氣體流的流量限制器，使得在活塞與汽缸之間的間隙中存在的氣體壓力將較低且適于應用。換言之，這樣的限制的目的在于通過限制來自壓縮機的高壓區(qū)域的壓縮氣體流來實現(xiàn)對軸承裝置區(qū)域中的壓力的降低或控制。
[0009]已經研發(fā)出各種結構性構造來實現(xiàn)限制器的概念以便降低軸承-裝置區(qū)域中的壓力。
[0010]例如，專利申請US 6，901，845描述了包括多孔裝置的限制器，在該多孔裝置中多孔帶與壓縮環(huán)結合使用。這種構造的缺點在于需要精確制造壓縮環(huán)，除了尺寸控制困難之外，這還使得生產過程是昂貴的。
[0011]專利US 6，293，684公開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，這些微通道與所述汽缸插入其中的套筒相結合形成閉合且隔離的通道，從而產生多個限制器。類似于上述專利的情況，這種類型的構造的缺點在于需要精確制造套筒，這增加了制造成本。
[0012]國際專利申請WO 2008/055809描述了由布置在汽缸壁中的微孔構成的限制器，這些微孔通過應用激光束制成。同樣，制造微孔需要非常精確，這可能使得無法以市場競爭力的成本生產壓縮機。
[0013]因此，還沒有提出令人滿意且高效的技術方案來提供對用在活塞與氣體-壓縮機汽缸之間的軸承裝置中的氣體流的限制，其呈現(xiàn)良好的可靠性和令人滿意的性能，并且廉價且易于制造和應用。

【發(fā)明內容】

[0014]發(fā)明目標
本發(fā)明的第一目標是提供一種低成本的流量限制器，其由機械壓縮過程通過金屬軸襯的塑性變形實現(xiàn)，其在工業(yè)制造構造中可以容易被重現(xiàn)且被控制。這種限制器應該根據軸襯經歷的變形被構造，以便能夠實現(xiàn)對用在活塞與氣體-壓縮機汽缸之間的軸承裝置中的氣體流和壓力的必然的且成比例的限制和/或控制，從而降低或防止所述氣體壓縮機的效率損失，以便實現(xiàn)最佳性能。
[0015]本發(fā)明的第二目標是提供一種流量限制器，其能夠實現(xiàn)由氣體壓縮機壓縮的氣體流的至少一部分通過用于流體穿過的通道偏離到位于其活塞與汽缸之間的軸承裝置，而不會顯著地損害所述氣體壓縮機的結構完整性或效率，所述通道例如孔、裂紋、空腔、氣孔等，沿著用作流量限制器的軸襯的長度存在。
[0016]本發(fā)明的第三目標是提供一種氣體壓縮器，其包括根據上述目標的任意組合的流量限制器。
[0017]技術方案
實現(xiàn)本發(fā)明的第一和第二目標的一種方式是通過提供應用在位于氣體壓縮機的活塞與汽缸之間的軸承裝置中的流量限制器。這樣的氣體壓縮機包括在外部包圍汽缸的至少一個保護缸體。此外，氣體壓縮機也包括被布置在保護缸體與汽缸之間的至少一個內部空腔，由排放流流體地供給，該排放流由在汽缸內部的活塞所施加的壓縮運動導致。另外，氣體壓縮機進一步包括分離開外部活塞壁與內部汽缸壁的至少一個軸承-裝置間隙。進一步地，氣體壓縮機也包括設有外殼的至少一個流量限制器，其關聯(lián)在軸承-裝置間隙中的空腔。這樣的流量限制器包括軸襯，通過在這個外殼內的該軸襯的至少一個塑性變形過程關聯(lián)到壓縮機外殼，這個軸襯具有用于流體穿過的通道，該塑性變形的尺寸設計成以便限制來自軸承-裝置中的空腔的氣體流。
[0018]還可能的是指出實現(xiàn)上面所提及目標的各種替代性形式，其包括示出將在隨后被提出的本發(fā)明的替代性實施例的微小補充變型。
[0019]因此，限制器可以通過使軸襯變平來制造，也考慮到這種變壓可以產生軸襯的部分變形或者甚至全部變形，這可以通過使彼此運動對立的一個或兩個工具實現(xiàn)。
[0020]這個限制器也可以由金屬材料制造，該金屬材料是鋁、錫、銅、青銅或者黃銅，其也可以展示顯著的多孔性。不過為了制造這種軸襯，不必要的是準確地控制多孔性，這是因為軸襯本身變形將孔隙減小到通過軸襯的氣體流率達到期望值的點。
[0021]此外，具有使來自軸承-裝置間隙中的空腔的流體能夠穿過的功能的所述通道可以通過多種結構獲得，例如筆直溝槽、螺旋溝槽、鋸齒、內螺紋或簡單通槽、圓柱形或圓錐形孔或空腔。
[0022]本發(fā)明的第三目標是通過提供一種氣體壓縮機實現(xiàn)，該氣體壓縮機包括汽缸、在汽缸內部往復運動的活塞和根據上述第一或第二方式的流量限制器。
【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在將參考附圖更具體地描述本發(fā)明，其中:
圖1呈現(xiàn)了根據本發(fā)明的氣體壓縮機的側面-截面圖，其包括流量限制器的第一優(yōu)選實施例，也是本發(fā)明目標，這時吸氣門處于打開狀態(tài)；
圖2呈現(xiàn)了圖1中所示的氣體壓縮機的側面-截面圖，這時吸氣門處于閉合狀態(tài)；
圖3呈現(xiàn)了圖2的第一細節(jié)；
圖4呈現(xiàn)了圖2的第二細節(jié)；
圖5A呈現(xiàn)了本發(fā)明的流量限制器的第一優(yōu)選實施例的透視圖；
圖5B呈現(xiàn)了本發(fā)明的流量限制器的第二優(yōu)選實施例的透視圖；
圖5C呈現(xiàn)了本發(fā)明的流量限制器的第三優(yōu)選實施例的透視圖；
圖呈現(xiàn)了本發(fā)明的流量限制器的第四優(yōu)選實施例的透視圖；
圖6呈現(xiàn)了對本發(fā)明的流量限制器做出的變形的第一優(yōu)選實施例的前面-截面圖；
圖7呈現(xiàn)了對本發(fā)明的流量限制器做出的變形的第二優(yōu)選實施例的前面-截面圖；
圖8A呈現(xiàn)了本發(fā)明的流量限制器的第五優(yōu)選實施例的透視圖和側面-截面圖；以及圖SB呈現(xiàn)了本發(fā)明的流量限制器的第六優(yōu)選實施例的透視圖和側面-截面圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1示出了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的線性類型的氣體壓縮機。
[0025]這樣的氣體壓縮機包括至少一個活塞1、一個汽缸2和一個汽缸蓋3，該汽缸蓋3定位在頂部或底部，結合活塞I和汽缸2形成壓縮腔室4，活塞I在汽缸2內部的軸向且振蕩運動在壓縮腔室4中提供氣體壓縮。
[0026]如圖1中能夠看出的，氣體壓縮機也具有至少一個吸氣門6，以及排氣門5，定位在汽缸蓋3處，調節(jié)氣體進入壓縮腔室4和氣體從壓縮腔室4離開。氣體壓縮機也具有致動器7，其關聯(lián)到線性馬達，能夠致動活塞I。換言之，由所述線性馬達致動的活塞I具有產生線性交替運動的作用，這使得能夠實現(xiàn)活塞I在汽缸2內部的運動，以便提供壓縮通過吸氣門6接納的氣體的動作，直到其能夠通過排氣門5被排放到高壓側。
[0027]氣體壓縮機也具有定位在罩9處的排放管路10和抽吸管路11，其將氣體壓縮機與冷卻系統(tǒng)的其他部件、零件和組件連接。
[0028]除此之外，氣體壓縮機也包括至少一個保護缸體8，其在外部包圍汽缸2。
[0029]另外，氣體壓縮機包括布置在保護缸體8與汽缸2之間的至少一個內部空腔15，由排放流流體地供給，該排放流由在汽缸2內部的活塞I所施加的壓縮運動導致。由汽缸2的外直徑和由保護缸體8的內直徑形成內部空腔15。
[0030]進一步地，氣體壓縮機包括至少一個軸承-裝置間隙12，其分離開活塞I的外壁和汽缸2的內壁，如圖1所示。用于軸承裝置的氣體優(yōu)選地由被氣體壓縮機泵送并且用在冷卻系統(tǒng)中的氣體本身構成。該被壓縮氣體從排放腔室3通過連接通道14轉向到內部空腔15ο
[0031]氣體壓縮機包括至少一個流量限制器16、17 (這也是本發(fā)明目標)，該流量限制器具有將內部空腔15流體地關聯(lián)到軸承裝置12