[发明专利]一种采用内嵌单向阀的对置式直流线性压缩机及设计方法有效
| 申请号： | 202110263226.0 | 申请日： | 2021-03-11 |
| 公开（公告）号： | CN112814873B | 公开（公告）日： | 2022-11-11 |
| 发明（设计）人： | 党海政;赵永江 | 申请（专利权）人： | 中国科学院上海技术物理研究所 |
| 主分类号： | F04B37/12 | 分类号： | F04B37/12;F04B39/12;F04B39/10;F04B39/00 |
| 代理公司： | 上海沪慧律师事务所 31311 | 代理人： | 郭英 |
| 地址： | 200083 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 采用 单向阀 直流 线性 压缩机 设计 方法 | ||
1.一种采用内嵌单向阀对置式直流线性压缩机的设计方法，所述的压缩机的结构包括共用基座(1)、左部极靴(2)、左部永磁体(3)、左部磁极(4)、左部载流线圈(5)、左部线圈架(6)、左部活塞轴(7)、第一左部支撑板弹簧组(8)、第二左部支撑板弹簧组(24)、左部骨架(23)、左部机壳(9)以及右部极靴(2′)、右部永磁体(3′)、右部磁极(4′)、右部载流线圈(5′)、右部线圈架(6′)、右部活塞轴(7′)、第一右部支撑板弹簧组(8′)、第二右部支撑板弹簧组(24′)、右部骨架(23′)、右部机壳(9′)；压缩机整体结构采用对置式设计以抵消左右两部分的机械振动，即整体结构以垂直中心线(10)为对称轴，左右结构设计与装配方式均为镜像对称；共用基座(1)的径向方向内嵌两组单向簧片阀结构，即进气口单向簧片阀结构(21)与排气口单向簧片阀结构(22)，两组结构轴线呈180°对置设计；两组簧片阀结构为非轴对称结构，进气口单向簧片阀结构(21)由密封端盖(11)、定位套筒(12)、进气口限位器(13)、进气口簧片(14)及进气口簧片基座(15)构成，进气口簧片(14)与进气口簧片基座(15)紧密配合，通过进气口限位器(13)紧配于共用基座(1)的进气口径向沉头孔(16)之中，并以螺丝紧固；进气口簧片(14)为一挠性金属薄片，具有良好的弯曲特性及抗疲劳性；定位套筒(12)及密封端盖(11)用于压紧进气口单向簧片阀结构(21)，并通过螺纹固定于共用基座(1)，密封端盖(11)与共用基座(1)之间通过O型圈密封保证气密性；整个进气口单向簧片阀结构(21)的径向尺寸之和比共用基座(1)的沉头孔深度大0.1～0.3mm，保证O型圈密封结构的气密性；排气口单向簧片阀结构(22)与进气口单向簧片阀结构(21)相似，由密封端盖(11)、定位套筒(12)、排气口限位器(13′)、排气口簧片及排气口簧片基座(15′)构成，其装配方式与进气口单向簧片阀结构(21)有所不同，排气口簧片内嵌于排气口簧片基座(15′)后装配于排气口径向沉头孔(17)最内部，排气口限位器(13′)装配于排气口簧片基座(15′)外并依靠定位套筒(12)及密封端盖(11)压紧固定；排气口限位器(13′)与排气口簧片基座(15′)的设计尺寸与进气口的有所不同，由具体过气量决定；左部永磁体(3)为一圆筒结构，采用强磁性材料，通过中心孔安装于左部极靴(2)中，再以左部磁极(4)固定，形成稳定永磁体结构；左部极靴(2)为U型体，凹槽直径大于左部永磁体(3)直径，所剩余空隙为左部载流线圈(5)的运动空间，固定于磁体锁紧平台(18)；左部载流线圈(5)在工作中最大行程为s，且始终位于磁体结构间隙之中，保证线圈运动中始终处于稳定磁场作用下；左部支撑板弹簧包括第一左部支撑板弹簧组(8)、第二左部支撑板弹簧组(24)，第一左部支撑板弹簧组(8)、第二左部支撑板弹簧组(24)前后设置，第一左部支撑板弹簧组(8)固定于板弹簧锁紧平台(19)上，第二左部支撑板弹簧组(24)固定于左部骨架(23)上，每组由3～4片板弹簧及中间垫圈组成，通过螺丝锁紧，以支撑左部活塞轴(7)；左部活塞轴(7)的杆部从中心向外依次穿过第一左部支撑板弹簧组(8)、左部极靴(2)、左部永磁体(3)、左部磁极(4)、左部线圈架(6)、左部骨架(23)及第二左部支撑板弹簧组(24)，其中左部活塞轴(7)、左部载流线圈(5)、左部线圈架(6)共同形成左部动子部分，共用基座(1)、左部极靴(2)、左部永磁体(3)、左部磁极(4)及左部骨架(23)则共同形成定子部分，动子与定子依靠第一左部支撑板弹簧组(8)及第二左部支撑板弹簧组(24)形成挠性连接，保证动子部分在定子限定下能够进行直线往复运动；左部机壳(9)为U型钟罩结构，与共用基座(1)通过O型圈结构形成密封，并以螺丝锁紧；右部结构由右部极靴(2′)、右部永磁体(3′)、右部磁极(4′)、右部载流线圈(5′)、右部线圈架(6′)、右部活塞轴(7′)、第一右部支撑板弹簧组(8′)、第二右部支撑板弹簧组(24′)、右部骨架(23′)、右部机壳(9′)组成，与左部结构互为镜像体，从而形成一种对置式动圈直流线性压缩机；其特征在于所述的设计方法步骤如下：
步骤一：根据实际需求，确定所设计压缩机面向外部性能参数，包括扫气容积V、最大输入功Pmax、最大质量流率其中扫气容积为设定初始值，是整个设计过程基点；
步骤二：确定气缸结构尺寸，包括左部活塞轴(7)及右部活塞轴(7′)直径D，以及两活塞轴的运动行程s；运动行程s指活塞由下止点位置达到上止点位置所运动位移量，其受板弹簧结构原理所限，实际值在0.16Ds～0.20Ds之间，其中Ds为板弹簧直径；设计过程中，为保证活塞运行过程中气弹簧力与电机力相平衡，设定活塞直径D与行程s存在式[1]所示关系：
1.8sD2.5s [1]
步骤三：确定压缩机设计最佳运行频率f；对置式直流线性压缩机存在最佳运行频率，该运行频率等于压缩机平稳运行过程时动子部分的谐振频率，在该频率下，对置式直流线性压缩机达到最大运行效率，机械损失达到最小；动子部分谐振频率f由式[2]决定：
其中，km为板弹簧胡克系数，kg为气弹簧等效胡克系数，m为动子质量；设计过程为计算最优频率的逆向过程，根据设计工况中的最大质量流率及气缸扫气容积V确定压缩机运行频率，再设计板弹簧结构及动子质量m以满足谐振频率接近设计频率的关系；
步骤四：确定板弹簧结构参数，包括板弹簧厚度ts及板弹簧直径Ds以及每组板弹簧数量；板弹簧直径Ds由步骤二中活塞行程决定；板弹簧厚度ts及每组片数则由步骤三中板弹簧胡克系数km最优值确定，板弹簧材料选择高抗疲劳特性金属，根据所选金属材料结构特性参数确定具体厚度及片数；
步骤五：确定载流线圈参数，包括线圈直径Dc及线圈匝数n，根据压缩机振动矢量平衡方程，确定电机力Fm大小：
Fm＝Fg+Fs+Fa [3]
|Fm|＝BIL [4]
|Fa|＝2π2f2sm [7]
其中，Fm为线圈在磁场中受到的电机力，Fg为活塞运动受到的气弹簧阻力，Fs为板簧弹性力，Fa为惯性力，B为磁场强度，I为线圈中电流密度，L为总线圈长度，ΔP为气缸内气体与背压腔压力差，D为活塞直径，k为板弹簧刚度，s为活塞行程，f为运行频率，m为动子质量；磁场强度B由左部极靴(2)、左部永磁体(3)、左部磁极(4)及右部极靴(2′)、右部永磁体(3′)、右部磁极(4′)确定，其值在0.8～1.0T范围之间，具体由充磁后测量所得，电流I由输入参数确定，最大值受线圈载流能力限制，超出额定电流将导致线圈烧损，损坏线圈结构；
步骤六：根据上述步骤确定的结构参数值，进一步设计包括共用基座(1)、左部极靴(2)、左部磁极(4)、左部线圈架(6)、左部骨架(23)、左部机壳(9)以及右部极靴(2′)、右部磁极(4′)、右部线圈架(6′)、右部骨架(23′)、右部机壳(9′)在内的结构尺寸；装配设计包括共用基座(1)与左部极靴(2)之间的螺纹连接；左部骨架(23)与左部极靴(2)之间的螺纹连接；左部线圈架(6)与左部极靴(2)之间相对位置的固定；
步骤七：根据预设工况设计单向簧片阀结构尺寸，单向簧片阀结构尺寸包括过气孔隙直径Dv，簧片阀限位高度h，过气孔隙直径Dv由最大流率确定，其值满足气隙马赫数在0.1～0.25范围，簧片阀限位高度h由式[8]确定：
由于进气口排气口气体状态不同，导致进气口单向簧片阀结构(21)与排气口单向簧片阀结构(22)的气隙直径Dv略有不同，相对应的簧片阀限位高度h同样略有差异；
最后根据簧片阀结构尺寸确定簧片阀配件，即密封端盖(11)与定位套筒(12)的结构参数，完成密封结构设计，保证进出口气流仅通过气隙流入排出；至此，一种对置式直流线性压缩机的设计流程结束。
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- 2023-03-15 - 2023-10-10 - F04B37/12
- 本实用新型涉及一种原料气压缩机的减震机构，包括进气总管、压缩机组和排气总管，压缩机组的进气口与进气总管相连、排气口与排气总管相连，排气总管首端外侧固定套设有泡沫铝材质的密封筒，密封筒内侧壁与排气总管外侧壁之间留有间隙且密封筒内的排气总管侧壁上均匀开设有若干第一通孔，排气总管尾端下方设有缓冲罐，缓冲罐内底部上设有缓冲筒，排气总管尾端朝下伸入缓冲罐并与缓冲筒顶部连通，缓冲罐内由靠近缓冲筒的一侧至另一侧依次间隔设有泡沫铝材质的第一支撑隔板、穿孔板和泡沫铝材质的第二支撑隔板，缓冲筒一侧下部通过S形管路与第一支撑隔板的中部连通。本实用新型可在排气时实现对气流脉动的多次消减，减震降噪效果更好。
- 一种低压气源压缩机总成-202310936700.0
- 杨向东;胡振华;胡尧华 - 河南省天宇净化技术有限公司
- 2023-07-28 - 2023-10-03 - F04B37/12
- 本发明公开了一种低压气源压缩机总成，包括压缩机本体，设置于压缩机本体上的进气管，以及与进气管处于连通状态的连接管，进气管上设置有滤盘，并在滤盘上设置有硅胶刮板；压缩机本体一侧安装有固定框架，且固定框架底部连接有限位套筒，并在限位套筒内部设置有受力件，压缩机本体一侧设置有进气处理总成，进气处理总成还包括驱动单元和传动单元，此低压气源压缩机总成，利用滤盘对气体流上的固定杂质进行预处理，同时在硅胶刮板的作用下可对滤盘表面进行清理，并在调控槽的作用下，可有效利用振动作用力改变板架本体及其上所连接部件的位置，从而可控制驱动板架的运动状态，并在后续各传动部件的作用下可使的硅胶刮板进行转动。
- 一种空气压缩器-202321107911.5
- 周燕飞;杨金权;陈明;吴聪;杨旭明 - 浙江志尚工品节能科技有限公司
- 2023-05-10 - 2023-10-03 - F04B37/12
- 本实用新型涉及空气压缩器技术领域，具体公开了一种空气压缩器，包括：偏心轮的表面开设有导向槽；连接架设置于偏心轮的下方，连接架的一端连接有导向块，连接架的另一端连接有导向杆，导向杆的端部连接有活塞板；导向套套设于活塞板的表面，导向套的表面开设有导向孔，壳体的下方设置有壳体，壳体的内部安装有阀芯板；有益效果为：通过设置偏心轮和导向槽，使旋转轴转动时带动偏心轮转动，偏心轮通过导向槽带动连接架上升和下降，从而带动阀芯板在壳体的内部上升和下降，使阀芯板的上升和下降与偏心轮的转动同步，避免了在阀芯板上升较短距离时再次被下压。
- 一种空调压缩机用便于拆卸安装的前盖-202320685921.0
- 孟祥桥;任燕旗;王双;石贺记 - 苏州昌俊晟机械设备有限公司
- 2023-03-31 - 2023-09-26 - F04B37/12
- 本实用新型公开了一种空调压缩机用便于拆卸安装的前盖，包括限位固定卡架、锁死卡销、防护罩、固定安装环、固定安装孔和检修盖板，所述固定安装环固定连接在所述防护罩上，所述固定安装孔均匀贯穿开设在所述固定安装环上，所述限位固定卡架均匀固定设置在所述防护罩的上端，所述锁死卡销插接在所述限位固定卡架的内部，所述检修盖板设置在所述防护罩的上部。本实用新型通过在防护罩的上部设置了可以方便取下的检修盖板，使得防护罩固定安装在空调压缩机上后，不需要繁琐的将防护罩由空调压缩机上取下即可对空调压缩机的内部进行检修，使得对空调压缩机的检修方便，又通过防护罩对空调压缩机起到足够的保护作用。
- 压缩机及制冷设备-202210272122.0
- 戚斐斐;刘建如;张奎;王一鸣;迟华龙 - 青岛海尔电冰箱有限公司;海尔智家股份有限公司
- 2022-03-18 - 2023-09-22 - F04B37/12
- 本发明公开了压缩机及制冷设备，其中，压缩机包括：活塞缸，包括具有活塞腔的缸体和设置在缸体一端的缸盖；活塞，在活塞腔内往复运动以压缩进入活塞腔内的制冷剂；排放阀，设置在缸体一端并被缸盖罩设，缸盖与排放阀之间形成用于排放制冷剂的排放空腔；排放阀具有封闭活塞腔的关闭状态和连通排放空腔与活塞腔的打开状态；进油通道，与活塞腔连通以向缸体和活塞之间的间隙供油；出油通道，与活塞腔连通以排放活塞腔内的油；缸盖罩，设置在缸盖外并在缸盖与缸盖罩之间形成流动空腔。本发明可以有效的降低缸盖表面的温度，提升了压缩机的工作效率。
- 一种多模式集成压缩机-202310735957.X
- 梁国亮;杨林斌 - 佛山市立亚机电科技有限公司
- 2023-06-21 - 2023-09-22 - F04B37/12
- 本发明涉及压缩机技术领域，具体是一种多模式集成压缩机，包括电动机、气缸组件、活塞组件、壳体、第一流道、第二流道、第三流道和第四流道。所述电动机具有电机轴。所述气缸组件并列设置在所述电机轴的周方向。所述活塞组件以往复方式设置在所述气缸组件内。本发明压缩机可配合制氧系统采用正压吸附负压解吸技术制氧，吸附效率更高，还具有正压、负压同时使用双模式。通过设置两个腔室，一个是正压的进气腔室，另一个是负压的出气腔室，各自形成独立流道，二者互不干扰，能够配合制氧系统采用正压吸附负压解吸技术制氧，使得吸附效率更高。正压和负压流道均采用内流道，实现降低气流噪声的同时，可以有效带走壳体内部的热量，降低整机温升。
- 一种活塞式压缩机及制冷设备-202310785965.5
- 张霞;魏会军;徐敏;杜金尧;邓聪聪 - 珠海格力电器股份有限公司
- 2023-06-30 - 2023-09-22 - F04B37/12
- 本发明提供一种活塞式压缩机及制冷设备，属于压缩机技术领域。其中活塞式压缩机包括：排气消音腔组件，排气消音腔组件包括气缸座和排气结构，排气结构包括多个邻设的排气消音腔，相邻两个排气消音腔之间设有连通结构；连通结构包括节流板，节流板上设有多个连通相邻两个排气消音腔的节流孔，且每一个节流孔上对应设有一个挡油部件，用于阻挡气体在相邻两个排气消音腔之间流动时所夹带的润滑油；压缩机还包括有进气管和出气管，位于邻设方向一侧的排气消音腔与进气管连通，位于邻设方向另一侧的排气消音腔与出气管连通。本发明通过在相邻两个排气消音腔之间设置节流板和挡油部件，可降低压缩机噪音和提高压缩机的回油效果。
- 一种空压机-202320241822.3
- 陆为东;袁丰强 - 苏州欧圣电气股份有限公司
- 2023-02-17 - 2023-09-22 - F04B37/12
- 本专利申请提供一种空压机，包括缸盖、用于输气的输气管路组件及储气罐，所述缸盖设有排气室，所述输气管路组件连接于排气室与储气罐之间，所述排气室中的压缩气体可经由输气管路组件输送至储气罐中，所述输气管路组件的一端设有组装在一起的单向阀与漏气阀，所述单向阀用于输气管路组件对储气罐的单向出气，所述单向阀位于输气管路组件的远离排气室的一端；单向阀的存在使得空压机的储气罐里的气体不至于反流到输气管路组件以及缸盖的排气室里，漏气阀给输气管路组件泄压，使得输气管路组件得到有效泄压，再次启动时比较容易，空压机的性能较佳。
- 电动压缩机及其壳体构造、隔音罩的安装方法-202310253206.4
- 西森规贵;小林俊之;渡边隆司 - 株式会社丰田自动织机
- 2023-03-14 - 2023-09-19 - F04B37/12
- 本发明提供能够抑制水到达壳体并且抑制由隔音罩起到的噪音降低效果的下降的电动压缩机、电动压缩机的壳体构造以及电动压缩机中的隔音罩的安装方法。隔音罩由包括重叠于壳体的第一层以及重叠于所述第一层的第二层的多个层构成。所述多个层各自由第一分割体以及第二分割体构成。第二选择层相比于第一选择层位于内侧。第二选择层的边界部相比于第一选择层的边界部位于上方向。
- 一种空压机节能协同控制系统及方法-202211397462.2
- 胡培生;孙小琴;魏运贵;胡明辛 - 广东鑫钻节能科技股份有限公司
- 2022-11-09 - 2023-09-19 - F04B37/12
- 本发明公开了一种空压机节能协同控制系统，控制系统用于对两个空压机群进行协同控制，包括控制器、数据采集模块、数据分析模块、预警显示模块和故障检修模块；所述数据采集模块用于对空压机群的运行压力和运行温度进行采集，并将采集的数据信息传送至控制器；控制器将数据信息传送至数据分析模块，数据分析模块结合空压机群的使用时长，计算得到空压机群的运行安全系数；所述预警显示模块根据空压机群的运行安全系数进行预警显示，并通过故障检修模块对异常的空压机群进行检修，本发明通过对两个空压机组运行时的压力和温度同步监测，使空压机组一与空压机组二在运行过程中互为主辅，能够使空压机组更好的协同控制。
- 一种活塞式空气压缩机及其适配的曲柄轴-202310715681.9
- 谭英川;孙春蕾;张佳伟 - 南京众鑫诚动力机械有限公司
- 2023-06-16 - 2023-09-15 - F04B37/12
- 本发明属于空气压缩机技术领域，具体涉及一种活塞式空气压缩机及其适配的曲柄轴，包括机体，该机体上设有驱动源；机头，机头设置于机体上；机头包括曲柄箱，曲柄箱的上方安装有多组气缸组件，气缸组件包括多个压缩气缸，若干个压缩气缸均匀安装在曲柄箱的外侧，曲柄箱的一端固定有驱动件。该装置能够设置更多气缸，并将气缸分组，每组气缸对应一个曲轴件，使用时通过连接若干个曲轴件来控制若干组气缸同时运行，能够调节的功率范围更大，且处于高功率时，同时启动更多气缸运行，再不降低空气压缩效率的同时，能够减少活塞往复运动速度，有效降低噪音，减少气缸温度上升速度。
- 一种补气汽车悬挂系统空气活塞压缩机的吸气孔设计方法-202310678146.0
- 曹锋;王谙词;杨旭;殷翔;贾凡 - 西安交通大学
- 2023-06-08 - 2023-09-12 - F04B37/12
- 本发明属于压缩机技术领域，公开一种补气汽车悬挂系统空气活塞压缩机的吸气孔设计方法，包括以下步骤：补气孔的高度设计；补气孔的直径设计、补气孔口的数量设计和补气孔中心线截面形状的设计。所述补气孔的高度设计步骤中，补气孔的高度设计满足单位补气量的功耗#imgabs0#最小的要求。本发明针对汽车悬挂系统的压缩机的补气需求，为汽车悬挂系统设计一种高效的补气式活塞压缩机；相较于普通的活塞压缩机，本发明所设计的补气式曲轴螺杆一体化设计的压缩机，通过对补气孔的优化设计，压缩效率更高，更节能。能在更短的时间内将气体压缩至所需压力，提升了空气悬挂系统的响应速度。
- 一种油气分离筒的压浪组件-202321370929.4
- 胡振东;胡振海;朱小微;胡聪盈 - 上海格兰克林（集团）有限公司
- 2023-06-01 - 2023-09-12 - F04B37/12
- 本实用新型涉及压浪组件技术领域，具体为一种油气分离筒的压浪组件，包括分离筒、安装座、压阀、进油管、螺纹接头、螺纹管套、压浪机构、外接管，所述分离筒的外侧固定连接有安装座，所述分离筒的外侧固定连接有压阀，所述分离筒的内部固定连接有进油管，所述分离筒的内部设置有压浪机构。本实用新型通过设置有固定块、安装槽、压浪板等部件，进油管内的油进入进油壳内，落在旋转头上，旋转头旋转将油向下的冲力转换成向四周的力，压浪板防止油溅起，落入安装槽内，溅起的油，固定块收集在安装槽内，解决了进油管的油进入分离筒内，油有向下的冲力，油容易溅飞，以及落到分离筒内时，油会向四周溅的问题。
- 具有降噪减震机构的空压机-202320967930.9
- 刘芳 - 深圳富鼎智控有限公司
- 2023-04-19 - 2023-09-12 - F04B37/12
- 本实用新型属于空压机减震技术领域，具体的说是一种具有降噪减震机构的空压机，其包括底座，底座顶部开设有安装槽，安装槽两侧内壁之间固定连接有多组限位杆，限位杆中部外壁均固定连接有隔板，通过增加滑块与限位杆，并增加第一弹簧与推杆，工作时，首先将空压机本体安装在安装座内，此时空压机本体自身的重量会带动安装板向下移动，从而使推杆带动滑块通过挤压以及拉伸第一弹簧向安装槽内壁移动，当空压机本体工作时，空压机本体自身产生的震动会通过安装板与推杆传递到滑块上，震动力带动滑块来回移动，从而带动第一弹簧来回伸缩来起到减震卸力的作用，防止空压机本体长时间处于震动状态导致内部零件松动，提高空压机本体的使用寿命。
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