RU2431060C2

RU2431060C2 - Linear compressor

Info

Publication number: RU2431060C2
Application number: RU2008138132/06A
Authority: RU
Inventors: Ян-Григор ШУБЕРТ (DE); Ян-Григор ШУБЕРТ
Original assignee: Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2011-10-10
Also published as: RU2008138132A; EP1991784B1; EP1991784A1; US20100223936A1; DE102006009229A1; CN101389860A; WO2007098997A1; ES2386204T3

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: piston (4) of compressor consists of device for piston guiding in direction across axis (3) and device for intermediate accumulation of kinetic energy of moving reciprocal piston (4) of compressor for change of direction of compressor piston (4) motion. The device for guiding and/or device for intermediate accumulation has elastic element (7) of composite material. Element (7) is made in form of spring (8) reinforced with carbon fibre. The invention also refers to cooling device (17), for example, to a refrigerator containing linear compressor (1) disclosed with the invention, to the procedure for compression of working medium and to the procedure of products cooling (18). Linear compressor (1) or cooling device (17) can be manufactured by a simple procedure. ^ EFFECT: energy saving, efficient and reliable in operation procedures for products cooling and for working medium compression. ^ 15 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к линейному компрессору, содержащему корпус поршня и двигающийся в нем вдоль оси возвратно-поступательно поршень компрессора, причем поршень компрессора содержит средство для направления поршня компрессора в направлении поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора. Также изобретение относится к холодильному аппарату, особенно к холодильнику и/или морозильнику или к кондиционеру. Кроме того, изобретение относится к способу охлаждения продуктов и к способу сжатия рабочей среды.The invention relates to a linear compressor comprising a piston body and a reciprocating piston of a compressor moving along it along an axis, the compressor piston comprising means for guiding the compressor piston in a direction transverse to the axis and means for intermediate accumulating the kinetic energy of the moving reciprocating compressor piston. The invention also relates to a refrigerator, especially to a refrigerator and / or freezer or to an air conditioner. In addition, the invention relates to a method for cooling products and to a method for compressing a working medium.

В линейном компрессоре поршень компрессора, двигающийся вдоль оси возвратно-поступательно между первой и второй точками возврата, должен опираться или проходить в направлении поперек оси. Кроме того, кинетическая энергия двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора должна промежуточно накапливаться в точках возврата, то есть в точках, в которых изменяется направление движения поршня компрессора, чтобы изменение направления движения поршня компрессора происходило по возможности без потерь. Благодаря изменению направления движения, поршень компрессора производит в корпусе поршня осциллирующее, по существу линейное, возвратно-поступательное движение. С помощью возвратно-поступательного движения выполняется процесс сжатия.In a linear compressor, the compressor piston moving along the axis reciprocating between the first and second return points must lean or extend in a direction transverse to the axis. In addition, the kinetic energy of the compressor reciprocating piston must be intermediate accumulated at the return points, that is, at points at which the direction of movement of the compressor piston changes so that the change in direction of movement of the compressor piston occurs without loss. By changing the direction of movement, the compressor piston produces oscillating, essentially linear, reciprocating motion in the piston body. Using reciprocating motion, the compression process is performed.

Уровень техникиState of the art

Известно решение, состоящее в том, чтобы опирать движущиеся части, особенно поршень компрессора, контактным образом или с помощью газового подшипника. В этих системах обычно применяются одна или несколько винтовых пружин для промежуточного накопления кинетической энергии движущихся частей. Системы с открытой конструкцией, то есть с последовательно расположенной компоновкой двигатель - насос, используют пружинный пакет с одной или несколькими очень тонкими пружинными мембранами или пакетами пружинных мембран и одной или несколькими винтовыми пружинами или пакетами винтовых пружин для опирания поршня компрессора в радиальном направлении, то есть поперек оси, и для накопления кинетической энергии. Подобные пружины изготавливаются из металла, особенно из пружинной стали. При этом пружинные мембраны рассчитываются такими тонкими и мягкими, что пружины по сумме их поперечной жесткости достаточно надежно могут воспринимать силы всей системы, возникающие перпендикулярно направлению колебаний. Для достижения надлежащей продольной жесткости известны пружинные конструкции, в которых пружинные мембраны поддерживаются одной или несколькими винтовыми пружинами или пакетами винтовых пружин.A solution is known, which consists in supporting the moving parts, especially the compressor piston, in a contact manner or by means of a gas bearing. In these systems, one or more coil springs are usually used for the intermediate accumulation of kinetic energy of moving parts. Systems with an open design, that is, with a sequentially arranged engine-pump arrangement, use a spring bag with one or more very thin spring membranes or spring membrane packs and one or more coil springs or coil spring packs to support the compressor piston in the radial direction, i.e. across the axis, and for the accumulation of kinetic energy. Such springs are made of metal, especially spring steel. At the same time, spring membranes are calculated so thin and soft that the springs, by the sum of their lateral stiffness, can reliably perceive the forces of the entire system arising perpendicular to the direction of oscillation. To achieve proper longitudinal stiffness, spring structures are known in which spring membranes are supported by one or more coil springs or coil spring packages.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать линейный компрессор или холодильный аппарат, в которых возвратно-поступательное движение используемого поршня компрессора при процессе сжатия может быть реализовано простым образом, надежно и энергосберегающим образом.An object of the present invention is to provide a linear compressor or a refrigeration apparatus in which the reciprocating movement of a compressor piston used during the compression process can be implemented in a simple manner, reliably and energy-saving manner.

Далее, задача состоит в том, чтобы создать способ сжатия рабочей среды и способ охлаждения продуктов, причем процесс сжатия и охлаждения может быть выполнен с высокой надежностью и особо энергосберегающим образом.Further, the task is to create a method for compressing the working medium and a method for cooling products, the compression and cooling process can be performed with high reliability and a particularly energy-saving manner.

Эта задача решается, согласно изобретению, с помощью линейного компрессора и с помощью холодильного аппарата, а также с помощью способа сжатия газа и с помощью способа охлаждения продуктов, как это сказано в независимых пунктах формулы изобретения. Другие преимущественные варианты реализации и развития, которые могут применяться по отдельности или в любой комбинации друг с другом, являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved, according to the invention, using a linear compressor and using a refrigeration apparatus, as well as using a gas compression method and a product cooling method, as stated in the independent claims. Other preferred options for implementation and development, which can be used individually or in any combination with each other, are the subject of the dependent claims.

Предложенный изобретением линейный компрессор содержит корпус поршня и двигающийся в нем по оси возвратно-поступательно поршень компрессора, который содержит средство для направления поршня компрессора поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора, причем средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент из композитного материала.The linear compressor proposed by the invention comprises a piston body and a compressor piston moving along it along the axis of the compressor, which comprises means for guiding the compressor piston across the axis and means for intermediate accumulating the kinetic energy of the compressor reciprocating piston, and means for guiding and / or means for intermediate storage contains an elastic element made of composite material.

Благодаря применению композитного материала структура линейного компрессора может быть существенно упрощена, а работа линейного компрессора может проходить с большей экономией энергии и эффективнее.Thanks to the use of composite material, the structure of the linear compressor can be greatly simplified, and the operation of the linear compressor can take place with greater energy savings and more efficiently.

Поршень компрессора может опираться в корпусе поршня безмасляным образом, например, посредством газового опирания.The compressor piston can be supported in the piston housing in an oil-free manner, for example, by gas support.

С помощью средства для направления поршень компрессора направляется в корпусе поперек оси таким образом, что трение между поршнем компрессора и корпусом поршня будет по возможности небольшим, чтобы небольшим был износ поршня компрессора или корпуса поршня. Средство для направления поршня компрессора направляет поршень компрессора в радиальном направлении и предотвращает перекашивание поршня компрессора в корпусе поршня. Таким образом предотвращается чрезмерное трение поршня компрессора о стенки корпуса или неконтролируемое соударение.Using the guiding means, the compressor piston is directed across the axis in the housing in such a way that the friction between the compressor piston and the piston housing is as small as possible, so that wear on the compressor piston or piston housing is small. The compressor piston guiding means directs the compressor piston in a radial direction and prevents the compressor piston from warping in the piston body. In this way, excessive friction of the compressor piston against the housing walls or uncontrolled collision is prevented.

С помощью средства промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора периодически принимается кинетическая энергия частей, находящихся и двигающихся возвратно-поступательно в линейном компрессоре, особенно поршня компрессора, причем подвижные части во время их поступательного движения на короткое время тормозятся перед точкой возврата, а во время их возвратного движения на короткое время ускоряются после точки возврата.Using the means of intermediate accumulation of kinetic energy of the compressor reciprocating piston, the kinetic energy of the parts located and moving reciprocatingly in the linear compressor, especially the compressor piston, is periodically received, moreover, the moving parts are braked for a short time before the return point, and during their return movement they briefly accelerate after the return point.

Средство промежуточного накопления в состоянии принять по меньшей мере кинетическую энергию движущихся частей, которую движущиеся части могут принять при возвратно-поступательном движении. При этом особенно кинетическая энергия на участке по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, например, на участке 30% общего хода поршня компрессора преобразуется в потенциальную энергию, например, посредством сжатия пружины. С помощью средства промежуточного накопления подвижные части могут осциллирующим образом двигаться возвратно-поступательно. Средство промежуточного накопления образует, тем самым, часть системы, способной выполнять колебания. Система, способная выполнять колебания, может быть рассмотрена приблизительно как гармонический осциллятор, с помощью которого может быть выполнен осциллирующий процесс сжатия. С помощью средства промежуточного накопления, по меньшей мере 85%, особенно по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 98%, особенно предпочтительно по существу 100% кинетической энергии поршня компрессора может быть принято перед точкой возврата и затем снова отдано в поршень компрессора.The intermediate storage means is able to receive at least the kinetic energy of the moving parts, which the moving parts can take in the reciprocating motion. In this case, especially kinetic energy in the region of at least 5%, preferably at least 10%, for example, in the region of 30% of the total piston stroke of the compressor is converted into potential energy, for example, by compressing the spring. Using the intermediate storage means, the moving parts can oscillate in a reciprocating manner. The means of intermediate accumulation forms, thereby, part of a system capable of performing oscillations. A system capable of performing oscillations can be considered approximately as a harmonic oscillator, with which an oscillating compression process can be performed. Using the intermediate storage means, at least 85%, especially at least 95%, preferably at least 98%, particularly preferably substantially 100% of the kinetic energy of the compressor piston can be received before the return point and then transferred back to the compressor piston.

Средство промежуточного накопления кинетической энергии образуется посредством эластичного элемента, особенно посредством пружины, предпочтительно пружинной мембраны, из композитного материала. Благодаря такому выбору, по сравнению с уровнем техники возможны существенные упрощения конструкции линейного компрессора. Кроме того, тем самым может быть упрощена работа линейного компрессора и выполняться с большей экономией электроэнергии. Далее, линейный компрессор может быть сконструирован более компактно и легко, благодаря чему предлагаются особенно другие возможности применения линейного компрессора, особенно для передвижных применений.A means of intermediate accumulation of kinetic energy is formed by means of an elastic element, especially by means of a spring, preferably a spring membrane, from a composite material. Thanks to this choice, in comparison with the prior art, significant simplifications of the design of the linear compressor are possible. In addition, the operation of the linear compressor can be simplified and performed with greater energy savings. Furthermore, the linear compressor can be designed more compactly and easily, which offers especially other possibilities for using the linear compressor, especially for mobile applications.

Композитный материал является конструкционным материалом, состоящим из двух или нескольких различных материалов, например, волокна, пластмассы, металла, керамики. В основную структуру, так называемую матрицу, вкладывается по меньшей мере один компонент, например, волокно. При этом делается попытка скомбинировать различные преимущества отдельных веществ в конечном веществе и исключить их недостатки. В качестве композитного материала могут использоваться пластики, армированные углеродным волокном, стеклопластики, титанографитовые композиты, то есть соединение из титана, графита и эпоксидной смолы, а также другие.A composite material is a structural material consisting of two or more different materials, for example, fiber, plastic, metal, ceramics. At least one component, such as a fiber, is embedded in the main structure, the so-called matrix. In this case, an attempt is made to combine the various advantages of individual substances in the final substance and eliminate their disadvantages. As a composite material, carbon fiber reinforced plastics, fiberglass, titanographite composites, i.e. a compound of titanium, graphite and epoxy resin, as well as others, can be used.

С помощью композитного материала может быть точно задан модуль упругости эластичного элемента. На основе одной только возможности точной выверки свойства композитного материала, можно положительно, особенно в зависимости от направления, влиять на пружинные свойства.Using a composite material, the elastic modulus of the elastic element can be precisely defined. On the basis of the possibility of precise reconciliation of the properties of the composite material alone, it is possible to positively influence the spring properties, especially depending on the direction.

Особенно может быть также задано и точно выверено соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости. При этом достигается по возможности большая поперечная жесткость, чтобы добиться по возможности небольшого движения движущихся частей, особенно поршня компрессора в направлении поперек оси. Осевая жесткость эластичного элемента вдоль оси рассчитывается таким образом, что полностью может быть принята кинетическая энергия движущихся частей. Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости лежит особенно в диапазоне от 1:20 до 1:200, особенно в диапазоне от 1:40 до 1:100.Especially, the ratio of axial stiffness to lateral stiffness can also be set and precisely verified. This achieves the greatest possible lateral stiffness in order to achieve as little movement as possible of the moving parts, especially the compressor piston, in the direction transverse to the axis. The axial stiffness of the elastic element along the axis is calculated in such a way that the kinetic energy of the moving parts can be fully accepted. The ratio of axial stiffness to lateral stiffness lies especially in the range from 1:20 to 1: 200, especially in the range from 1:40 to 1: 100.

Благодаря применению композитного материала, возможно изготовить пружинный элемент, который объединяет в себе свойства всех различных пружинных элементов линейного компрессора. Пружинный элемент может обладать как функцией бокового направления движущихся частей в линейном компрессоре, так и функцией промежуточного сохранения кинетической энергии во время изменения направления движения. Вследствие этого существенно упрощается конструкция линейного компрессора и существенно уменьшаются количество деталей, стоимость и монтажные расходы. Наряду с небольшими общими расходами линейного компрессора существенно уменьшаются также внешние габариты, а также вес.Thanks to the use of composite material, it is possible to produce a spring element that combines the properties of all the various spring elements of a linear compressor. The spring element can have both a function of lateral direction of moving parts in a linear compressor, and a function of intermediate conservation of kinetic energy during a change in direction of movement. As a result, the design of the linear compressor is greatly simplified and the number of parts, cost and installation costs are significantly reduced. Along with the small total costs of the linear compressor, the external dimensions as well as the weight are significantly reduced.

Эластичный элемент преимущественно армирован волокном, причем особенно углеродным волокном, стекловолокном и/или арамидным волокном. Арамидное волокно, реализуемое под маркой «кевлар», является волокном из ароматических полиамидов, причем делается различие между метаарамидами и параарамидами. Арамидами или ароматическими полиамидами (полиарамидами) обозначаются не полиамиды с ароматическими группами в основной цепочке само собой, а, согласно определению Федеральной комиссии по торговле США, только такие длинноцепные синтетические полиамиды, у которых по меньшей мере 85% амидных групп напрямую связано с двумя ароматическими кольцами. Например, могут использоваться полифенилентерефталамиды.The elastic element is preferably reinforced with fiber, especially carbon fiber, fiberglass and / or aramid fiber. The aramid fiber sold under the brand name “Kevlar” is a fiber of aromatic polyamides, and a distinction is made between meta-aramides and para-aramids. Aramids or aromatic polyamides (polyaramides) do not mean polyamides with aromatic groups in the main chain by themselves, but, as defined by the US Federal Trade Commission, only those long-chain synthetic polyamides in which at least 85% of the amide groups are directly connected to two aromatic rings . For example, polyphenylene terephthalamides may be used.

Эластичный элемент может содержать далее пластмассу, особенно полимер, например, синтетическую смолу или эпоксидную смолу.The elastic element may further comprise plastic, especially a polymer, for example, a synthetic resin or epoxy.

Эластичный элемент преимущественно предназначен для того, чтобы сохранять и снова отдавать кинетическую энергию движущегося возвратно-поступательно поршня компрессора. При этом преимущественным будет, если эластичный элемент может по существу полностью принять кинетическую энергию движущихся возвратно-поступательно частей, однако также возможно выполнить приемную способность пружины меньшей и принять часть кинетической энергии с помощью элемента, сопоставленного поршню компрессора, с помощью другого эластичного элемента или с помощью привода. В последнем случае часть кинетической энергии поршня компрессора может быть промежуточно сохранена электрическим образом, например, с помощью конденсатора и/или катушки.The elastic element is mainly designed to save and again give the kinetic energy of the compressor reciprocating piston. In this case, it will be advantageous if the elastic element can essentially completely absorb the kinetic energy of the moving reciprocating parts, however, it is also possible to fulfill the receiving ability of the spring less and take part of the kinetic energy using the element associated with the compressor piston, using another elastic element or using drive. In the latter case, a part of the kinetic energy of the compressor piston can be intermediate stored electrically, for example, using a capacitor and / or coil.

Эластичный элемент снова отдает большую часть сохраненной им энергии, особенно по меньшей мере 80%, особенно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 98%. Благодаря по возможности небольшой внутренней амортизации эластичного элемента достигается улучшенный коэффициент полезного действия линейного компрессора.The elastic element again gives up most of the energy stored by it, especially at least 80%, especially at least 90%, preferably at least 98%. Thanks to the smallest possible internal cushioning of the elastic element, an improved efficiency of the linear compressor is achieved.

В преимущественном варианте реализации изобретения поршень компрессора выполнен с возможностью направления посредством эластичного элемента, особенно посредством пружины, в направлении поперек оси. Благодаря этому, достигается то, что эластичный элемент выполняет две функции, а именно, во-первых, способствует радиальному направлению, а во-вторых, образует накопитель энергии. Средство для направления поршня компрессора поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора реализуются, тем самым, с помощью одного и того же узла. Тем самым, существенно упрощается конструкция линейного компрессора.In an advantageous embodiment of the invention, the compressor piston is adapted to be guided by an elastic element, especially by a spring, in a direction transverse to the axis. Due to this, it is achieved that the elastic element performs two functions, namely, firstly, it contributes to the radial direction, and secondly, it forms an energy storage device. Means for directing the compressor piston across the axis and means for the intermediate accumulation of kinetic energy of the reciprocating compressor piston are realized, thereby, using the same assembly. Thus, the design of the linear compressor is greatly simplified.

Масса двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора может лежать в диапазоне от 20 до 200 г, особенно в диапазоне между 40 и 60 г. Поршень компрессора работает с частотой в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц, особенно в диапазоне от 40 Гц до 60 Гц. При этом частота возвратно-поступательного движения выбирается в соответствии с резонансным максимумом, возникающим при работе линейного компрессора. При этом подвижные части и средства промежуточного накопления образуют колебательную систему, которая соединена с рабочей средой и которая содержит собственные частоты с соответствующими резонансными кривыми. Рабочая частота линейного компрессора лежит преимущественно вблизи резонансной частоты. В подобном резонансе коэффициент полезного действия линейного компрессора особенно высокий. Поршень компрессора может направляться в корпусе поршня с помощью стенки корпуса, имеющей по меньшей мере одно отверстие, и с помощью протекающей через отверстие рабочей среды, особенно хладагента. Посредством протекающей газообразной среды между корпусом поршня и стенкой корпуса создается газовая подушка, которая способствует бесконтактному направлению поршня компрессора в корпусе поршня. В целом, принцип газового опирания может быть применен и к жидким рабочим средам.The mass of the reciprocating compressor piston can lie in the range from 20 to 200 g, especially in the range between 40 and 60 g. The compressor piston operates at a frequency in the range from 20 Hz to 200 Hz, especially in the range from 40 Hz to 60 Hz. In this case, the frequency of the reciprocating motion is selected in accordance with the resonant maximum arising during the operation of the linear compressor. In this case, the moving parts and means of intermediate accumulation form an oscillatory system that is connected to the working medium and which contains natural frequencies with corresponding resonant curves. The operating frequency of the linear compressor lies mainly near the resonant frequency. In such a resonance, the efficiency of a linear compressor is particularly high. The compressor piston can be guided in the piston housing by means of a housing wall having at least one opening, and by means of a working medium flowing through the opening, especially the refrigerant. By means of a flowing gaseous medium, a gas cushion is created between the piston housing and the housing wall, which facilitates the non-contact direction of the compressor piston in the piston housing. In general, the principle of gas support can be applied to liquid working environments.

В специальном варианте реализации изобретения эластичный элемент имеет модуль упругости в диапазоне от 2000 кг/с² до 20000 кг/с², особенно в диапазоне от 3000 кг/с² до 6000 кг/с². Подобные модули упругости являются преимущественными для линейных компрессоров, которые должны применяться в холодильниках и/или морозильниках или в кондиционере, особенно в кондиционере для автомобилей.In a special embodiment of the invention, the elastic element has an elastic modulus in the range from 2000 kg / s ² to 20,000 kg / s ² , especially in the range from 3,000 kg / s ² to 6,000 kg / s ² . Such elastic moduli are advantageous for linear compressors, which should be used in refrigerators and / or freezers or in an air conditioner, especially in an air conditioner for automobiles.

Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости эластичного элемента составляет по меньшей мере 1:20, особенно по меньшей мере 1:50, предпочтительно по меньшей мере 1:100. Эластичный элемент очень мягкий в направлении параллельно оси, и, таким образом, поршень компрессора может выполнить ход на участке в диапазоне от 5 мм до 50 мм, особенно в диапазоне от 10 мм до 30 мм. Вследствие высокой поперечной жесткости элемента, боковое движение поршня компрессора в направлении поперек оси сильно ограничено и составляет особенно менее 0,2 мм, особенно менее 0,1 мм, предпочтительно менее 0,05 мм. Благодаря этому реализуется точное боковое направление поршня компрессора, причем благодаря такому боковому направлению существенно уменьшается трение между поршнем компрессора и корпусом поршня, и, таким образом, предотвращается чрезмерный износ линейного компрессора.The ratio of axial stiffness to lateral stiffness of the elastic member is at least 1:20, especially at least 1:50, preferably at least 1: 100. The elastic element is very soft in the direction parallel to the axis, and thus the compressor piston can perform a stroke in the range from 5 mm to 50 mm, especially in the range from 10 mm to 30 mm. Due to the high lateral stiffness of the element, the lateral movement of the compressor piston in the direction across the axis is very limited and is especially less than 0.2 mm, especially less than 0.1 mm, preferably less than 0.05 mm. Due to this, the exact lateral direction of the compressor piston is realized, and due to this lateral direction, friction between the compressor piston and the piston body is significantly reduced, and thus, excessive wear of the linear compressor is prevented.

Преимущественно, эластичный элемент образует как средство для направления, так и средство для промежуточного накопления. Эластичный элемент обладает, тем самым, двойной функцией, что является преимущественным на фоне по возможности простой конструкции линейного компрессора.Advantageously, the elastic element forms both a means for guiding and a means for intermediate accumulation. The elastic element thus has a dual function, which is advantageous against the background of the simplest possible construction of a linear compressor.

Предложенный изобретением холодильный аппарат, особенно холодильник и/или морозильник или кондиционер, особенно кондиционер для автомобиля, содержит предложенный изобретением линейный компрессор. По причине простой конструкции предложенного изобретением линейного компрессора, холодильный аппарат может быть изготовлен более просто и более экономично. Благодаря применению композитного материала, строение линейного компрессора и, тем самым, также строение холодильного аппарата может быть выполнено проще, а холодильный аппарат может эксплуатироваться надежно, с экономией энергии и эффективно.The refrigeration apparatus proposed by the invention, especially a refrigerator and / or freezer or air conditioner, especially a car air conditioner, comprises the linear compressor proposed by the invention. Due to the simple design of the linear compressor proposed by the invention, the refrigeration apparatus can be manufactured more simply and more economically. Due to the use of composite material, the structure of the linear compressor and, thus, also the structure of the refrigeration unit can be made simpler, and the refrigeration unit can be operated reliably, with energy saving and efficiently.

Предложенный изобретением способ охлаждения продуктов использует предложенный изобретением холодильный аппарат и/или предложенный изобретением линейный компрессор, а предложенный изобретением способ сжатия рабочей среды использует предложенный изобретением линейный компрессор. Благодаря применению предложенного изобретением холодильного аппарата и/или предложенного изобретением линейного компрессора делается возможным особо надежное, энергосберегающее и быстрое охлаждение продуктов или сжатие рабочих сред.The method for cooling products proposed by the invention uses the refrigeration apparatus proposed by the invention and / or the linear compressor proposed by the invention, and the inventive method for compressing a working medium uses the linear compressor proposed by the invention. Thanks to the use of the refrigeration apparatus proposed by the invention and / or the linear compressor proposed by the invention, it is possible to reliably, energy efficiently and quickly cool products or compress working media.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Другие преимущества и особые варианты реализации изобретения поясняются с помощью следующих чертежей, которые не ограничивают настоящее изобретение, а только поясняют его в качестве примера. На них показано следующее.Other advantages and particular embodiments of the invention are explained using the following drawings, which do not limit the present invention, but only explain it by way of example. They show the following.

Фиг.1: известный линейный компрессор в аксонометрической проекции.Figure 1: well-known linear compressor in axonometric projection.

Фиг.2: предложенный изобретением линейный компрессор в аксонометрической проекции.Figure 2: proposed by the invention, a linear compressor in axonometric projection.

Фиг.3: предложенный изобретением холодильный аппарат.Figure 3: proposed by the invention refrigeration apparatus.

Фиг.4: фрагмент другого предложенного изобретением линейного компрессора в разрезе.Figure 4: a fragment of another proposed by the invention, a linear compressor in section.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Фиг.1 показывает известный линейный компрессор 1 в аксонометрической проекции с приводом 13, который через соединительную тягу 14 соединен с корпусом 2 поршня линейного компрессора 1. В корпусе 2 поршня возвратно-поступательно двигается поршень компрессора (поршень компрессора не показан). При изменении направления движения кинетическая энергия поршня компрессора или частей, двигающихся при возвратно-поступательном движении поршня компрессора, принимается с помощью цилиндрических пружин 16 и пружинных мембран 15. Поршень компрессора двигается возвратно-поступательно вдоль оси 3.Figure 1 shows a known linear compressor 1 in a perspective view with a drive 13, which is connected through a connecting rod 14 to the piston housing 2 of the linear compressor 1. In the piston housing 2, the compressor piston reciprocates (compressor piston not shown). When changing the direction of motion, the kinetic energy of the compressor piston or parts moving with the reciprocating motion of the compressor piston is received using coil springs 16 and spring membranes 15. The compressor piston moves reciprocating along axis 3.

Фиг.2 показывает предложенный изобретением линейный компрессор 1 в аксонометрической проекции с приводом 13, который через соединительную тягу 14 соединен с поршнем 4 компрессора (см. фиг.4). С помощью эластичного элемента 7, который выполнен в виде пружины 8, армированной углеродным волокном, поршень 4 как направляется поперек оси 3, так и тормозится или ускоряется в направлении вдоль оси 3. Пружина 8 периодически принимает кинетическую энергию поршня 4 компрессора и снова отдает ее поршню 4 компрессора после изменения направления движения.Figure 2 shows the inventive linear compressor 1 in axonometric projection with a drive 13, which is connected via a connecting rod 14 to the compressor piston 4 (see figure 4). Using an elastic element 7, which is made in the form of a spring 8 reinforced with carbon fiber, the piston 4 is either directed across the axis 3 and is braked or accelerated in the direction along the axis 3. The spring 8 periodically receives the kinetic energy of the compressor piston 4 and again gives it to the piston 4 compressors after changing direction.

Фиг.3 показывает предложенный изобретением холодильный аппарат 17, который выполнен в виде холодильника и содержит предложенный изобретением линейный компрессор 1, чтобы по возможности быстро, с экономией энергии и надежно охлаждать продукты 18 или держать их охлажденными.Figure 3 shows the proposed refrigeration apparatus 17, which is made in the form of a refrigerator and contains the linear compressor 1 proposed by the invention, in order to quickly, with energy saving and reliably cool products 18 or keep them cooled.

Фиг.4 показывает разрез другого предложенного изобретением линейного компрессора 1, в котором поршень 4 компрессора двигается возвратно-поступательно вдоль оси 3 с помощью привода 13. Поршень 4 компрессора опирается в корпусе 2 поршня с помощью стенки 11 корпуса, содержащей отверстия 10, причем газообразная рабочая среда 21 подается под давлением из подающей трубки 20 через отверстия 10 к поршню 4 компрессора. Таким образом, поршень 4 компрессора бесконтактно опирается посредством созданной при этом газовой подушки 19 перед стенкой 11 корпуса. Поршень 4 компрессора, кроме того, направляется посредством высокой поперечной жесткости эластичного элемента 7 в направлении 22 поперек оси 3. Эластичный элемент 7 является пружиной, армированной углеродным волокном. Пружина 8, которая закреплена своими концами, с одной стороны, на корпусе 2 поршня, а с другой стороны, на соединительной тяге 14, соединяющей привод 13 с поршнем 4 компрессора, принимает кинетическую энергию поршня 4 компрессора по существу полностью, чтобы поршень 4 компрессора изменил свою кинетическую энергию вдоль оси 3. Кроме того, пружина 8 применяется также для того, чтобы опирать поршень 4 компрессора в направлении поперек оси 3. Тем самым, пружина 8 обладает двойной функцией и способствует, с одной стороны, боковому опиранию поршня 4 компрессора, а с другой стороны, промежуточному накоплению кинетической энергии поршня 4 компрессора в виде потенциальной энергии, чтобы облегчить изменение направления движения. Благодаря этой двойной функции, отпадает необходимость в других направляющих элементах, например, во второй пружинной мембране, в цилиндрической пружине или в других соединениях.Figure 4 shows a section of another inventive linear compressor 1, in which the compressor piston 4 moves reciprocally along the axis 3 by means of a drive 13. The compressor piston 4 is supported in the piston housing 2 by means of a wall 11 of the housing containing openings 10, wherein the gaseous working the medium 21 is supplied under pressure from the supply tube 20 through the openings 10 to the compressor piston 4. Thus, the compressor piston 4 is contactlessly supported by the gas cushion 19 created in this case in front of the housing wall 11. The compressor piston 4 is also guided by the high lateral stiffness of the elastic member 7 in a direction 22 across the axis 3. The elastic member 7 is a carbon fiber reinforced spring. A spring 8, which is fixed at its ends, on the one hand on the piston body 2, and on the other hand, on the connecting rod 14 connecting the actuator 13 to the compressor piston 4, receives the kinetic energy of the compressor piston 4 substantially completely so that the compressor piston 4 changes its kinetic energy along the axis 3. In addition, the spring 8 is also used to support the compressor piston 4 in the direction transverse to the axis 3. Thus, the spring 8 has a dual function and contributes, on the one hand, to the lateral support of the piston 4 a quarrel, and on the other hand, the intermediate accumulation of kinetic energy of the compressor piston 4 in the form of potential energy, in order to facilitate a change in direction of movement. Thanks to this double function, there is no need for other guide elements, for example, in a second spring membrane, in a coil spring or in other connections.

Изобретение относится к линейному компрессору 1, содержащему корпус 2 поршня и двигающийся в нем вдоль оси 3 возвратно-поступательно поршень 4 компрессора, причем поршень 4 компрессора содержит средство 5 для направления поршня 4 компрессора в направлении поперек оси 3 и средство 6 для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня 4 компрессора для изменения направления движения поршня 4 компрессора. При этом средство 5 для направления и/или средство 6 для промежуточного накопления содержит эластичный элемент 7 из композитного материала, причем элемент 7 особенно выполнен пружиной 8, армированной углеродным волокном. Также изобретение относится к холодильному аппарату 17, например к холодильнику, содержащему предложенный изобретением линейный компрессор 1, а также к способу сжатия рабочей среды и к способу охлаждения продуктов 18. Изобретение делает возможным изготовление создаваемого простым образом линейного компрессора 1 или холодильного аппарата 17 и предлагает энергосберегающие, эффективные и надежные в работе способ охлаждения продуктов 18 и способ сжатия рабочей среды.The invention relates to a linear compressor 1 comprising a piston body 2 and a reciprocating piston 4 of a compressor moving along it along axis 3, the compressor piston 4 comprising means 5 for guiding the compressor piston 4 in a direction transverse to axis 3 and means 6 for intermediate storage of kinetic energy a reciprocating compressor piston 4 for changing the direction of movement of the compressor piston 4. In this case, the means 5 for guiding and / or the means 6 for intermediate accumulation comprise an elastic element 7 made of composite material, and the element 7 is especially made of a spring 8 reinforced with carbon fiber. The invention also relates to a refrigeration apparatus 17, for example, to a refrigerator containing the linear compressor 1 proposed by the invention, as well as to a method for compressing a working medium and a method for cooling products 18. The invention makes it possible to produce a linear compressor 1 or a refrigeration apparatus 17 created in a simple manner and offers energy-saving , effective and reliable in operation, the method of cooling products 18 and the method of compression of the working environment.

Список обозначенийList of Symbols

1 Линейный компрессор1 linear compressor

2 Корпус поршня2 piston housing

3 Ось3 axis

4 Поршень компрессора4 compressor piston

5 Средство для направления поршня 4 компрессора5 Means for guiding the piston 4 of the compressor

6 Средство для промежуточного накопления кинетический энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня 4 компрессора6 Means for the intermediate accumulation of kinetic energy of the moving reciprocating piston 4 of the compressor

7 Эластичный элемент7 elastic element

8 Пружина8 spring

9 Направление поперек оси 39 Direction across axis 3

10 Отверстия10 holes

11 Стенка корпуса11 body wall

12 Хладагент12 Refrigerant

13 Привод13 Drive

14 Соединительная тяга14 Connecting rod

15 Пружинная мембрана15 spring diaphragm

16 Цилиндрическая пружина16 coil spring

17 Холодильный аппарат17 Refrigerator

18 Продукты18 Products

19 Газовая подушка19 Gas Cushion

20 Подающая трубка20 feed tube

21 Рабочая среда21 Work environment

22 Направление поперек оси 322 Direction across axis 3

Claims

1. A linear compressor (1) comprising a piston housing (2) and a reciprocating piston (4) of the compressor moving along it along the axis (3), the compressor piston (4) comprising means for guiding the compressor piston (4) in a transverse direction axis (3) and means for intermediate accumulation of kinetic energy of the moving reciprocating piston (4) of the compressor, characterized in that the means for guiding and / or means for intermediate accumulation comprises an elastic element (7) of composite material.

2. The linear compressor according to claim 1, characterized in that the elastic element (7) is a spring (8), especially a membrane spring.

3. The linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic element (7) is fiber reinforced.

4. The linear compressor according to claim 3, characterized in that the elastic element (7) contains carbon fiber.

5. The linear compressor according to claim 3, characterized in that the elastic element (7) contains fiberglass.

6. The linear compressor according to claim 3, characterized in that the elastic element (7) contains aramid fiber.

7. A linear compressor according to claim 3, characterized in that the elastic element (7) contains plastic, especially a polymer.

8. The linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic element (7) is configured to accumulate and again transfer the kinetic energy of the reciprocating piston (4) of the compressor.

9. The linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the piston (4) of the compressor is made with the possibility of direction through the elastic element (7), especially the spring (8), in the direction (9) across the axis (3).

10. The linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the piston (4) of the compressor is guided in the housing (2) of the piston using the wall (11) of the housing containing the holes (10) and using a gaseous working medium (12) flowing through openings (10), especially with refrigerant.

11. A linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic element (7) has an elastic modulus in the range from 2000 kg / s ² to 20,000 kg / s ² , especially in the range from 3,000 kg / s ² to 6,000 kg / s ² .

12. The linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio of lateral stiffness to axial stiffness of the elastic element (7) is at least 1:20, especially at least 1:50, preferably at least 1: 100.

13. A linear compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the means for guiding and the means for intermediate accumulation are made of an elastic element (7).

14. A refrigerator (17), especially a refrigerator and / or freezer or air conditioner, comprising a linear compressor (1), as claimed in one of claims 1 to 13.

15. A method of cooling products (18) using a refrigeration apparatus (20), as claimed in claim 14, and / or a method of compressing a working medium (21) using a linear compressor (1), as claimed in one of claims 1 to 13.