CN105179540B - 扇形弹簧臂及其组成的片弹簧和采用该片弹簧的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扇形弹簧臂及其组成的片弹簧和采用该片弹簧的压缩机，扇形弹簧臂包括至少两个扇形臂，以及连接各扇形臂的过渡圆弧；片弹簧由至少三个扇形弹簧臂组成，各扇形弹簧臂相互套接组成圆环状片弹簧；采用该片弹簧的压缩机，包括静子(3)、动子(2)、气缸a(46)和活塞a(44)，活塞a(44)通过片弹簧a(41)悬浮于气缸a(46)内。与现有技术相比，本发明具有结构合理、空间利用率高等优点。

Description

扇形弹簧臂及其组成的片弹簧和采用该片弹簧的压缩机

技术领域

本发明涉及往复运动的机构或压缩机，尤其是涉及一种扇形弹簧臂及其组成的片弹簧和采用该片弹簧的压缩机。

背景技术

斯特林制冷机或脉管制冷机的压缩机一般是无油润滑压缩机，为了取得长寿命，采用片弹簧将活塞悬浮于气缸内，使活塞和气缸不接触，在活塞和气缸间形成一个微小的间隙，形成间隙密封，这样，既达到了密封效果，又使活塞和气缸不接触，从而实现长寿命。

片弹簧是一种径向刚度很大，轴向刚度适中的弹簧，其原理是板条的正面很柔软，侧面刚度很大。一般压缩机是圆柱形，片弹簧相应地也是圆形的，片弹簧采用在圆钢板上加工出3个或多个弹簧臂，外周和内周固定，从内到外，一般采用螺线和复合型线。片弹簧的设计准则是径向刚度大，轴向刚度小，应力要低。

目前普遍使用的片弹簧结构，弹簧臂较短、应力较大，在一个圆面上布置三个弹簧臂时，空间有限，导致其在应用上受到很大的局限性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构合理、空间利用率高的扇形弹簧臂及其组成的片弹簧和采用该片弹簧的压缩机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种扇形弹簧臂，包括至少两个扇形臂，以及连接各扇形臂的过渡圆弧。

所述的扇形弹簧臂上设有安装孔，该安装孔的区域为固定区，该固定区与其相邻的扇形臂之间设有10～70度的夹角，且固定区的长度大于所述扇形臂的横向宽度，从而减小固定端的应力。

所述的扇形弹簧臂为由两个扇形臂和一个过渡圆弧组成的复合臂。

所述的扇形弹簧臂可以为等宽结构也可以为不等宽扇结构，其中等宽结构是指扇形臂的宽度相同，不等宽结构是指扇形臂的宽度不同，如两端较宽逐渐变窄直到与过渡圆弧连接，或者与过渡圆弧连接处较宽，逐渐变窄。

所述的扇形弹簧臂为由三个扇形臂和两个过渡圆弧组成的复合臂。

一种由扇形弹簧臂组成的片弹簧由至少三个扇形弹簧臂组成，各扇形弹簧臂相互套接组成圆环状片弹簧。

多个扇形弹簧臂分体设置，或者，多个扇形弹簧臂内侧相互连接，一体化设置，并在其中心位置设有安装孔。

所述的片弹簧还包括将多个扇形弹簧臂连接起来的外环和内环，使得安装更为方便。

所述的片弹簧为由三个扇形弹簧臂组成的三叶片弹簧，所有扇形弹簧臂安装在一个圆面内；

所述的片弹簧为由四个扇形弹簧臂组成的四叶片弹簧，所有扇形弹簧臂安装在一个圆面内。

一种采用片弹簧的压缩机，包括静子、动子、气缸和活塞，其特征在于，所述的活塞通过片弹簧悬浮于气缸内，形成工作腔，电机通过外部输入的电力驱动活塞往复运动，或者活塞的往复运动驱动电机发电。

所述的静子上设有静子固定子，所述的动子上设有动子固定子，所述的片弹簧通过安装孔和静子固定子、动子固定子安装于静子和动子上，每个片弹簧之间垫有外垫片和内垫片。

一种利用片弹簧推移活塞的装置，通过片弹簧将推移活塞杆悬浮起来，使推移活塞悬浮于气缸内，形成背工作腔和前工作腔，推移活塞可在前工作腔、背工作腔和气库间的压力波动的推动下往复运动。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)结构合理，采用两个或三个扇形的复合臂，从而实现在有限的一个圆内更长片弹簧的效果，并基本保持扇形臂的刚度大的特性。

(2)空间利用率高，用扇形的片弹簧的刚度最大，可充分利用有限的圆空间。

附图说明

图1为由两个扇形臂组成的扇形弹簧臂的结构示意图；

图2为三叶片弹簧的结构示意图；

图3为内垫片和外垫片的结构示意图；

图4为动子的结构示意图；

图5为静子的结构示意图；

图6为动子、静子与弹簧装配后的正面图；

图7为动子、静子与弹簧装配后的立体图；

图8为采用片弹簧的压缩机的结构示意图；

图9为采用片弹簧推移活塞的示意图；

图10为带连接环的片弹簧的结构示意图；

图11为采用中心固定的片弹簧的结构示意图；

图12为由三个扇形臂组成的三扇形弹簧臂的结构示意图；

图13为由三个三扇形弹簧臂组成的片弹簧的结构示意图；

图14为组成四叶片弹簧的扇形弹簧臂的结构示意图；

图15为四叶片弹簧的结构示意图；

图16为由三个不等宽扇形弹簧臂组成的片弹簧的结构示意图；

图中标识为：1扇形弹簧臂，10三叶片弹簧a，11第一安装孔，12第一扇形臂，13过渡圆弧，14第二扇形臂，15第二安装孔，111外垫片，151内垫片，2动子，21动子固定子，3静子，31静子固定子，41片弹簧a，42电机，43转轴，44活塞a，45工作腔，46气缸a，51片弹簧b，52推移活塞杆，53气缸b，54活塞b，55前工作腔，56背工作腔，57气库，6外环，7内环，8圆弧，80安装孔，9三扇形弹簧臂，90安装孔a，91扇形臂a，92过渡圆弧a，93扇形臂b，94过渡圆弧b，95扇形臂c，96安装孔b，97三叶片弹簧b，100组成四叶片弹簧的扇形弹簧臂，101安装孔c，102扇形臂c，103过渡圆弧c，104扇形臂d，105安装孔d，106四叶片弹簧，121不等宽扇形弹簧臂，1210扇形臂A，1211过渡圆弧A，1212扇形臂B。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种扇形弹簧臂，如图1所示，扇形弹簧臂1由第一扇形臂12、第二扇形臂14以及连接两者的过渡圆弧13组成，扇形弹簧臂两端设有第一安装孔11和第二安装孔15，设有安装孔的区域为固定区，该固定区与其相邻的扇形臂之间设有10～70度的夹角(如在本实施例中该夹角的角度为70度)，且固定区的长度大于所述扇形臂的横向宽度，从而在安装时，可以减小固定端的应力。

由上述扇形弹簧臂组成的扇形弹簧，如图2所示，三个扇形弹簧臂1在一个圆面内相互套接组成一个圆环状的三叶片弹簧a10；三个扇形弹簧臂分体设置，并在各扇形弹簧臂两端均设有安装孔：第一安装孔11和第二安装孔15，第一安装孔11位于圆环的外侧，第二安装孔15位于圆环的内侧；由于该三叶片弹簧a10是采用在圆钢板上加工出3个臂，臂为弹簧，外周和内周固定，从而实现在有限的一个圆内更长片弹簧的效果，并基本保持扇形臂的刚度大的特性。

将上述片弹簧用于压缩机中，如图4-5所示，动子2上设有动子固定子21，静子3上设有静子固定子31。动子2套在静子3内部，通过三叶片弹簧a10将动子2和静子3连接在一起，三叶片弹簧a10内侧的三个第二安装孔15与动子2上的动子固定子21连接，并在他们之间设有内垫片151，如图3所示，三叶片弹簧a10外侧的三个第一安装孔11与静子固定子31连接，并在他们之间设有外垫片111，如图3所示。

动子2、静子3和三叶片弹簧a10安装后的正面图如图6所示，立体图如图7所示。

将上述用三叶片弹簧a10连接的动子2和静子3安装在压缩机中，如图8所示，多个三叶片弹簧a10叠加组成弹簧a41，安装在动子和静子两端，活塞a44置于气缸a46内，且活塞a44的转轴43穿过动子的中心孔与弹簧a41连接，活塞a 44通过弹簧a 41悬浮于气缸a，电机42通过外部输入的电力驱动活塞a 44往复运动，或者活塞a 44的往复运动驱动电机42发电，如图8所示，当活塞a44在气缸a46中向右侧运动，压缩工作腔45中的气体，同时弹簧a41发生弹性形变，当气体压缩到设定值后，从排气孔排出，活塞a44在弹簧a41的作用力下复位。

实施例2

如图9所示，弹簧b51为两组片弹簧，其结构同实施例1，弹簧b 51将推移活塞杆52悬浮起来，使活塞b 54悬浮于气缸内，形成背工作腔56和前工作腔55，活塞b 54可在前工作腔55、背工作腔56和气库57间的压力波动的推动下往复运动。其余同实施例1。

实施例3

如图10所示，片弹簧由三个扇形弹簧臂一体化成型设置，三个扇形弹簧臂两端均设有安装孔，形成的圆环状片弹簧内侧采用内环7连接，外侧采用外环6连接，使安装更为方便。其余同实施例1。

实施例4

如图11所示，片弹簧由三个扇形弹簧臂一体化成型设置，三个扇形弹簧臂外侧端设有安装孔，内侧追加圆弧8，将三个扇形弹簧臂相互连接起来，在中心位置形成安装孔80，其余同实施例1。

实施例5

如图12所示，扇形弹簧臂9由依次连接的扇形臂a 91、过渡圆弧a 92、扇形臂b 93、过渡圆弧b 94、扇形臂c 95的组成，扇形弹簧臂两端设有安装孔a 90和安装孔b 96，设有安装孔的区域为固定区，该固定区与其相邻的扇形臂之间设有50度的夹角，且固定区的长度大于所述扇形臂的横向宽度，从而在安装时，可以减小固定端的应力。

三个扇形弹簧臂在一个圆面内相互套接组成一个圆环状的三叶片弹簧b，如图13所示，从而实现了在有限的一个圆内更长片弹簧的效果。

上述三叶片弹簧可用在实施例1所述压缩机中，也可用在如实施例2所述的推移活塞的装置中。

实施例5

如图14所示，组成四叶片弹簧的扇形弹簧臂100由依次连接的扇形臂c 102、过渡圆弧c 103、扇形臂c 104组成，组成四叶片弹簧的扇形弹簧臂两端设有安装孔c 101和安装孔d 105，设有安装孔的区域为固定区，该固定区与其相邻的扇形臂之间设有30度的夹角，且固定区的长度大于所述扇形臂的横向宽度，从而在安装时，可以减小固定端的应力。

如图15所示，上述四个扇形弹簧臂在一个圆面内相互套接组成一个圆环状的四叶片弹簧106；其余同实施例1。

上述四叶片弹簧106可用在如实施例2所述的推移活塞的装置中。

实施例6

如图16所示，三个不等宽扇形弹簧臂121相互套接而成一个圆环状的片弹簧，其中，不等宽扇形弹簧臂121由依次连接的扇形臂A1210，过渡圆弧A1211，扇形臂B1212组成，其中，不等宽扇形弹簧臂121为不等宽结构，两端较宽，与过渡圆弧A1211连接的部分较窄。上述片弹簧可用在实施例1所述压缩机中，也可用在如实施例2所述的推移活塞的装置中。

Claims (8)

1.一种由扇形弹簧臂组成的片弹簧，其特征在于，该片弹簧由至少三个扇形弹簧臂组成，各扇形弹簧臂相互套接组成圆环状片弹簧，所述的扇形弹簧臂为两个扇形臂和过渡圆弧组成的复合臂。

2.根据权利要求1所述的扇形弹簧臂组成的片弹簧，其特征在于，所述的扇形弹簧臂上设有安装孔，该安装孔的区域为固定区，该固定区与其相邻的扇形臂之间设有10～70度的夹角，且固定区的长度大于所述扇形臂的横向宽度。

3.根据权利要求1所述的扇形弹簧臂组成的片弹簧，其特征在于，所述的扇形弹簧臂为由三个扇形臂和过渡圆弧组成的复合臂。

4.根据权利要求1所述的片弹簧，其特征在于，多个扇形弹簧臂分体设置，或者，多个扇形弹簧臂内侧相互连接，一体化设置，并在其中心位置设有安装孔。

5.根据权利要求1所述的片弹簧，其特征在于，所述的片弹簧还包括将多个扇形弹簧臂连接起来的外环(6)和内环(7)。

6.根据权利要求1所述的片弹簧，其特征在于，所述的片弹簧为由三个扇形弹簧臂组成的三叶片弹簧；

所述的片弹簧为由四个扇形弹簧臂组成的四叶片弹簧。

7.一种采用权利要求1所述片弹簧的压缩机，包括动子(2)、静子(3)、气缸a(46)和活塞a(44)，其特征在于，所述的活塞a(44)通过片弹簧a(41)悬浮于气缸a(46)内。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述的动子(2)上设有动子固定子(21)，所述的静子(3)上设有静子固定子(31)，所述的片弹簧通过安装孔和动子固定子(21)、静子固定子(31)安装于动子(2)和静子(3)上。