[实用新型]一种线性压缩机用直线臂板弹簧

说明书

技术领域

本专利涉及线性压缩机及其板弹簧，特别涉及一种线性压缩机用直线臂板弹簧。

背景技术

线性压缩机(或称直线压缩机)是往复式活塞压缩机的一种，也是具有革新意义的一种往复式活塞压缩机。其主要利用直线电机驱动活塞在气缸中作往复直线运动，根据电磁场相关理论，直线电机对活塞施加的是一个与活塞轴向绝对平行的线性力，因而在理论上，正确设计的线性压缩机完全消除了对活塞的径向作用力，进而工作寿命、稳定性和能量转化效率都得到了显著提高。因此，线性压缩机在需要长寿命、高可靠性和高效率工作的航天及军事等特殊领域有着非常重要的应用。

目前，国际上应用于航天领域需要保证长寿命、高可靠工作的线性压缩机主要采用间隙密封和板弹簧支撑两项关键技术，这两项技术是线性压缩机无油润滑而能长寿命运转的关键保障。所谓间隙密封实质是使运动的活塞和气缸内壁之间始终保持微小的间隙(称为气隙)，以此来彻底消除活塞和气缸之间的机械摩擦；虽然在压缩机工作过程中，气体工质会通过气隙在压缩腔和背压腔之间泄漏而引起不可逆损失，但只要气隙设计得足够小，该部分损失便可以忽略不计；该方法以非接触式的气体动密封方式取代了接触式的固体密封，从而巧妙而彻底地解决了活塞与气缸之间的接触磨损以及常规固体密封所需的油润滑带来的污染问题，对于无油润滑式长寿命直线压缩机的发展影响深远。板弹簧支撑技术的主要作用是实现和长期维持所需的间隙密封；板弹簧一般由一组或数组薄弹簧片组成，这些弹簧片被设计成在径向上刚度很大，而在轴向上刚度较小。活塞轴被固定于板弹簧的中心，以此来保证活塞在气缸内始终沿轴向运动，而不在径向上发生偏移，从而严格保证活塞与气缸内壁之间的气隙厚度；板弹簧设计的另一项关键是保证在压缩机的工作期间，板弹簧始终处于疲劳极限之内，以此来实现压缩机所需的工作寿命。

常用的板弹簧有涡旋臂板弹簧和直线臂板弹簧两种，如图1和图2所示。目前常用的涡旋臂板弹簧的涡旋臂数量从2臂到9臂不等，采用同心型或是偏心型分布方式。为消除涡旋臂板弹簧的涡旋臂末端的应力集中现象，涡旋臂必须被设计的足够长，甚至旋转超过一周。但过长的涡旋臂不但会大幅度降低板弹簧的径向刚度，也会在一定程度上降低其轴向刚度。而直线臂板弹簧则采用直线臂，在降低直线臂末端应力集中的同时，还缩短了长度，并提升了宽度。这使得在相同尺寸下，直线臂板弹簧的径向刚度远大于涡旋臂板弹簧，径轴刚度比也大于涡旋臂板弹簧。因此，直线臂板弹簧在保证使用寿命的同时，相比涡旋臂板弹簧具有更佳的使用效果。

目前国内对线性压缩机用板弹簧的研究和应用还主要集中在蜗旋板弹簧上，对直线臂板弹簧的研究才刚刚起步，对直线臂板弹簧具体的结构、设计方法以及制造方法等的针对性研究还很少见。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本专利提出一种线性压缩机用直线臂板弹簧。

本专利的目的在于提供一种线性压缩机用直线臂板弹簧及其设计与制造方法，通过本专利实现大径向刚度以及高径轴刚度比的直线臂板弹簧的设计和制造。

如图2、图3、图4和图5所示，所发明的线性压缩机用直线臂板弹簧由前夹臂1、后夹臂6、前夹环2、后夹环7和板弹簧片8组成。