[发明专利]具有碳纤维加强弹簧的直线压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线压缩机，包括活塞壳体和在其中沿着轴线来回运动的压缩机活塞，包括用于将压缩机活塞沿着与所述轴线垂直的方向引导的装置、以及用于缓冲压缩机活塞的来回运动的动能的装置；本发明还涉及一种制冷装置，特别是冰箱，和/或一种冷冻机或空调单元；并且涉及一种用于冷却物品的方法和一种用于挤压流体的方法。

背景技术

在直线压缩机的情况中，压缩机活塞沿着轴线在第一反向点和第二反向点之间来回运动，所述活塞沿着与该轴线垂直的方向必须被支撑或引导。另外，来回运动的压缩机活塞的动能在所述反向点处必须被缓冲，也就是在这样的点处，其中，压缩机活塞的运动方向反向从而使得压缩机活塞的运动方向发生反向，同时可能发生的损失最少。通过运动方向的反向，压缩机活塞发生振荡，实质上是在活塞壳体中平移来回运动。通过所述来回运动，执行压缩过程。

公知的是支撑运动部件，特别是压缩机活塞，使其与气体推力轴承相接触，或者通过气体推力轴承来支撑。在这些系统的情况中，一个或多个螺旋弹簧通常用于缓冲所述运动部件的动能。具有开放类型结构的系统，即串行设置的电动机驱动的泵，使用了一组弹簧，所述弹簧具有一个或多个非常薄的膜片弹簧，或者成组的膜片弹簧，和一个或多个螺旋弹簧，或成组的螺旋弹簧，从而沿着径向方向支撑压缩机活塞，也就是垂直于所述轴线的方向，并且存储动能。这种弹簧由金属制成，特别是弹簧钢。在这个过程中，膜片弹簧被制造的很薄并且柔软，从而弹簧的总的横向刚度可以充分吸收垂直于整个系统振动方向产生的力。为了实现最优的纵向刚度，弹簧装置是公知的，其中，膜片弹簧由一个或多个螺旋弹簧或者成组的螺旋弹簧支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种直线压缩机或者制冷装置，其中，在压缩过程中，所使用的压缩机活塞的来回运动可以可靠地执行，并且同时以简单的方式节省能量。

另外，本发明的目的是提供一种用于压缩流体的方法以及一种用于冷却物品的方法，可行的是，压缩的过程或者冷却的过程可以以高度的可靠性执行，同时特别是可以节省能量。

这个目的根据本发明通过一种直线压缩机实现，并且通过一种制冷装置实现，并且通过一种用于压缩气体的方法实现，通过用于冷却物品的方法实现，如独立权利要求中所述。另外的有利实施例和变形可以单独或者随意组合地在任何情况中相互结合，所述实施例和变形形成了各个从属权利要求的主题。

根据本发明的直线压缩机包括活塞壳体和在其中沿着轴线来回运动的压缩机活塞，包括用于沿着与该轴线垂直的方向引导压缩机活塞的装置、以及用于缓冲压缩机活塞的来回运动的动能的装置，可行的是，用于引导的装置和/或用于缓冲的装置具有由复合材料制成的弹性元件。

通过使用复合材料，直线压缩机的结构可以显著简化，并且直线压缩机的工作可以更加可靠、更加节省能量、和更加有效。

压缩机活塞可以在没有油的情况下支撑在活塞壳体中，例如通过气体推力轴承支撑。

通过使用用于引导的装置，压缩机活塞以这样一种方式在壳体中沿着与该轴线垂直的方向被引导，所述方式即压缩机活塞和活塞壳体之间的摩擦尽可能低，从而保持压缩机活塞或者活塞壳体的磨损较低。用于引导的装置因此沿着径向方向引导压缩机活塞，并且防止压缩机活塞卡在活塞壳体中。压缩机活塞紧靠壳体壁的过度摩擦或者紧靠所述壁的不可控的撞击用这种方式被防止。

借助于用于缓冲来回运动的压缩机活塞的动能的装置，直线压缩机中来回运动的部件的动能，特别是压缩机活塞的动能，被暂时吸收，可行的是，运动部件就在反向点之前不久在它们的向后运动过程中被减速，并且在它们向前运动过程中在所述反向点之后不久被加速。

用于缓冲的装置能够至少吸收运动部件在向后和向前运动的情况中能够吸收的动能。在这种情况中，压缩机活塞的总行程的特别是至少5％部分上的动能，优选至少10％，例如30％的部分上的动能，被转换成势能，这例如是通过弹簧的压缩来实现的。借助于用于缓冲的装置，运动部件可以以振荡的方式来回运动。这样，用于缓冲的装置形成了振荡系统的部件。振荡系统可以近似被认为是谐振子，通过它，可以实现压缩的振荡过程。利用用于缓冲的装置，压缩机活塞的至少85％的动能，特别是至少95％，优选至少98％，实质上特别优选是100％，在反向点之前可以被吸收，并且随后可以再次被释放到压缩机活塞。