直线压缩机的制作方法

专利名称

：直线压缩机的制作方法

技术领域

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本发明涉及直线压缩机，其尤其用作为冰箱、尤其家用冰箱中的制冷剂压缩机。这种直线压缩机例如由专利公开文献DE 102004010403A1是可知的。

背景技术

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这种直线压缩机的驱动器传统地包括至少一个励磁绕组，电流可以施加至所述励磁绕组，以产生交变磁场；以及磁衔铁，其中所述磁衔铁可以在该励磁绕组的交变磁场中的两个反向的位置之间移动。这种直线驱动器尤其用作为用于压缩机的驱动器，这是因为它们在简单的结构中可以驱动这种压缩机的活塞直接反向移动，而旋转驱动器的采用则需要一机械系统，其中该机械系统例如包括曲轴以及与该曲轴连接的活塞杆以将驱动器的旋转运动转换成活塞的所期望的来回运动。该机械系统提高制造成本并导致摩擦损失。然而，具有曲轴和活塞杆的结构精确地预限定了压缩机活塞的运动幅度，但是直线压缩机的活塞的运动幅度大体上不是固定的，而取决于励磁线圈所承受的电流以及压缩机入口和出口处的压力是变化的。小活塞幅度意味着在活塞运动的上止点(top dead center)处，死区容积较大而所产生的过压较小。为了获得较高程度的压缩机效率，死区容积必须被保持得尽可能的低，换句话说，在活塞的上止点处，活塞必须尽可能地靠近压缩机室的端壁。然而，同时活塞也必须不会碰撞端壁，否则的话这会导致压缩机的迅速磨损或解体。因此，必须监测直线驱动器在运行过程中的幅度并且将其调整成压缩机的死区容积尽可能的小同时活塞被可靠地防止碰撞压缩机室的端壁。为了实现上述目的已经出现各种不同的思路，例如光学扫描作用至直线压缩机的衔铁的标记；机械触头，其中所述机械触头在活塞到达端壁时由活塞致动；或者电感式传感器，其中所述电感式传感器连接至端壁的低压侧，从而由此检测活塞的靠近。电感式接近传感器的测量精度大体上与传感器和待检测物体之间的距离成反比。这造成了这样的窘境，即尽管期望以从较长距离的方式检测到活塞靠近端壁，从而可以通过励磁电流的小校正而防止碰撞，但是由于距离检测的不确定性，仍然无法确定在长距离检测中明显必须的励磁电流的校正是否实际是必须的，或者是否进行较正的所推定的需要仅仅是由于测量误差造成的，和/或是否校正足以防止端壁受到碰撞。传感器对活塞进行检测的距离越短，则防止碰撞的励磁电流所需的校正就越大。因此，期望提出一种直线压缩机，在该直线压缩机中这些基本问题具有很小的影响。

发明内容

该目的使用这样的直线压缩机实现，该直线压缩机包括活塞以及接近传感器，其中该活塞可以在压缩机室内以振荡的方式移动，该接近传感器在压缩机室的端壁上安置，以检测活塞靠近端壁，接近传感器邻近端壁内的凹部，并且活塞具有突出部，该突出部在活塞移动的上止点在凹部内接合。凹部和突出部的接合的外形意味着活塞的沿压缩机室的端壁的方向向前伸出的端面与压缩机室的端壁的内侧的定位平面之间的轴纵向距离并不对应于活塞的残余运动自由度，换句话说，路径为活塞在其与端壁接触之前沿端壁的方向向后。实际上，活塞的残余运动自由度大致长有突出部相对于包围其的活塞的端面的长度。这产生了针对活塞的沿端壁的方向可能实现的前向移动的限定的安全区域，这是在活塞的端面(该端面在突出部的外侧周围设置并相对于其向后偏置其轴向长度)与端壁的端面(该端面位于室内并在凹部周围设置)接触之前。只要突出部在凹部内接合而活塞的残余运动自由度没有同时消失，则传感器与活塞的突出部之间的轴向距离因而实际上被测量或被检测为零。只要传感器检测到突出部与凹部周围的端壁表面之间的轴纵向距离等于零，则活塞仅仅被允许沿一小于突出部的轴向长度的限定的前向行进路径移动，以避免在突出部的外侧周围优选同心地安置的活塞端面与压缩机室的端壁的在室内、外侧优选同心设置的端面之间的不期望的碰撞。在前活塞端面与压缩机室的端壁接触之前早期识别或早期检测前活塞端面的实际位置允许具体和限定控制沿压缩机室的前端壁的方向的进一步活塞行进移动。这提高了测量精度与残余运动自由度之比并允许使用较少控制干预地精确控制活塞移动。压缩机室的端壁尤其由阀板形成。接近传感器优选是低成本的电感式传感器。为了在插入开始时快速地最小化突出部与凹部之间的空气间隙，凹部和突出部优选设有侧面，其中所述侧面与轴向运动方向平行。在插入的开始，因而存在可以容易并精确检测的感应率的突然的升高。为了进一步减小传感器与活塞之间的距离，接近传感器优选在端壁的朝向压缩机室的侧部上安置。因此，因为接近传感器不必通过端壁检测活塞，所以端壁可以由金属制成。除了高耐用性以外，优点还在于保护传感器免受外部磁场影响，否则的话该外部磁场有可能降低传感器的测量精度。传感器的一个线圈优选在凹部周围安置。因为凹部位于圆柱形压缩机室的纵向轴线上，所以可以确保突出部总是进入凹部中，而与活塞绕其纵向轴线的任何旋转无关。因此，无需限制活塞的旋转运动自由度，这反过来简化了压缩机的结构。凹部同时体现了用于由压缩机循环的流体的通道。该通道优选是压缩机室的输出开口，这是因为它无需压缩机室的侧部上的阀体，其中所述阀体的运动可能篡改传感器检测结果。为了防止阀体的运动篡改检测结果，阀体优选由介电材料制成，其中所述介电材料实际上对于磁性传感器而言是“不起作用的”。

本发明及其改型以及它们的优点以下基于附图更加详细地说明，其中图1示出了本发明的直线压缩机的有利示意性实施例的示意性纵向剖视图；并且图2示出了这种直线压缩机的压缩机室的端壁的透视图。

具体实施例方式

以已知的方式用于家用冰箱的如图1所示的直线压缩机的驱动单元包括E形金属轭架(Ε-shaped metal yoke) 1，其中所述E形金属轭架具有三个指部，励磁绕组2围绕着所述指部中的中央指部设置。磁衔铁4从片簧5被悬置，从而所述磁衔铁在轭架1与相对的轭架3之间的空气间隙中以来回振荡/往复的方式移动。励磁绕组2可以由控制电路(未示出)施加交变电流，其中所述交变电流产生该空气间隙内的随时间交变换向的磁场，所述磁场驱动衔铁4的运动。轭架3可以是无励磁的(passive)，如图1所示，或者轭架3可以以轭架1镜像对称的方式设置并同样装配有励磁绕组。衔铁4借助于活塞杆6驱动压缩机室8内的圆柱形活塞7。压缩机室8在远离驱动单元的端部由端壁9封闭，在所述端壁9内形成装配有阀10、11的开口 12、13。因此，端壁优选被构造为压缩机室的阀板。开口 12、13形成针对由压缩机所循环的制冷剂的输入开口以及相应的排出开口。这些开口中的一个开口、即排出开口 13精确地位于压缩机室8的纵向轴线上。活塞7上的圆柱形突出部14的尺寸和位置被设置成正好在活塞7接触端壁 9之前以小间隙进入开口 13中。具体如图2所示，电感式传感器的线圈15在开口 13周围延伸。线圈15的感应率是其周围的导磁率的以及因此活塞7与端壁9之间的距离的函数。只要线圈15的如图1中的虚线所述的磁场基本上不触及活塞7，则线圈15的感应率以及因此包括该线圈的电感式传感器的测量信号很大程度地与活塞7的位置无关。在活塞7在其通向上止点的路径上开始进入磁场时，感应率逐渐增加，并且在突出部14到达开口 13并开始进入该开口时，观察到感应率的明显增大。金属端壁9与同样为金属的活塞7之间的空气间隙的宽度在突出部 14的区域内被减小至几乎为零，即使在与端壁9接触之前，活塞7仍具有残余运动自由度 (residual freedom of movement)，其大致与突出部14的轴向长度相对应/相等。电感式传感器因此能够以比具有平坦端面的传统活塞的情况更高的精度输出这样一种测量信号，该测量信号表明下降低于活塞7与端壁9之间的预定的距离。因为活塞位于端壁9的朝向压缩机室8的侧部上，所以电感式传感器的检测结果独立于端壁9的厚度。实际上，有利地可以将端壁的厚度选择成大致对应于/等于活塞与端壁之间的距离，该距离的下降借助于传感器被检测到，并且传感器被设置成在突出部14进入开口 13 时供应检测信号，换句话说，感应率在活塞位置改变最大并因而可以获得精度最大的检测。突出部14的一个期望的副作用就是在上逆转点处的压缩机室8的死区容积的减小，这是因为被压缩的制冷剂基本上被排出开口 13。图2示出了图1的压缩机的端壁9和阀10、11的放大透视图。活塞7的投影的轮廓在端壁9上被表示为虚线圆圈16。钻制的孔17在该圆圈16之外形成，位于端壁的四个角部处，以保持螺钉(未示出)，其中所述螺钉将压缩机室8连接至位于端壁9的另一侧上的头部件18 (见图1)并将压缩机室8和端壁9彼此相互紧密压靠地保持。附加的钻制的孔 19将头部件18的压力侧室20连接至包围压缩机室8的环形中空空间21，自所述环形中空空间，少量的压缩的制冷剂通过精细钻制的孔向回流入到压缩机室8内，以形成针对活塞7 的加压气体轴承。两个端壁9内的附加的钻制的孔22用于连接阀10、11，它们的结构将在以下更加详细地说明。
圆圈16内可见到中央输出开口 13 ；与输出开口 13同心地插入到端壁9内的凹槽内的线圈15 ；线圈15的连接线23，其中所述连接线经过端壁9的背离压缩机室8的侧部上的紧密堆叠的钻制的孔24;以及形式为与输出开口 13同心的圆弧的输入开口 12。阀10、11被设置为片簧，其中所述片簧借助于延伸穿过钻制的孔22的铆钉25而连接至端壁。阀11、12的片簧分别具有延伸的足部沈，在所述延伸的足部中形成用于铆钉 25的孔27，其中所述孔与钻制的孔22互补；以及从所述足部朝向纵向轴线伸出的弹性舌部 28。在阀10内的舌部观中切出开口 28，在阀铆接至端壁9时，所述开口观暴露输出开口 13。舌部观的以开口四周围的圆弧形式延伸的端部区段30形成了用于输入阀10的阻挡单元，其在松弛的状态中覆盖输入开口 12。输出阀11的舌部观坐靠着钻制的输出孔13的外侧，该舌部观的末端用作为用于输出阀11的阻挡体。阀10、11的片簧可以由弹性介电材料、例如塑料制成，从而输入阀10的位置不会显著影响线圈15的感应率。可选地，阀10还可以由弹簧钢形成，如果阀10的开口观大到足以暴露线圈15的话。除了线材卷绕式线圈15以外也可以使用在印刷电路板上印制的线圈。

权利要求

1.一种直线压缩机，该直线压缩机包括活塞(7)以及接近传感器(15)，所述活塞能够在一压缩机室内以振荡的方式移动，所述接近传感器在所述压缩机室(8)的端壁(9)上设置，以检测所述活塞(7)靠近所述端部(9)，其特征在于，所述接近传感器(1 邻近所述端壁(9)内的凹部(13)，并且所述活塞(7)具有一突出部(14)，其中所述突出部在所述活塞移动的上止点处在所述凹部(1 内接合。
2.根据权利要求1所述的直线压缩机，其特征在于，所述接近传感器(1 是电感式传感器。
3.根据权利要求1或2所述的直线压缩机，其特征在于，所述凹部(13)和所述突出部 (14)具有侧面，其中所述侧面与所述活塞(7)的轴向移动方向平行。
4.根据前述权利要求任一所述的直线压缩机，其特征在于，所述接近传感器(1 在所述端壁(9)的朝向所述压缩机室(8)的侧部上安置。
5.根据权利要求4所述的直线压缩机，其特征在于，所述端壁(9)由金属制成。
6.根据前述权利要求任一所述的直线压缩机，其特征在于，所述传感器(1 包括包围所述凹部的线圈(15)。
7.根据前述权利要求任一所述的直线压缩机，其特征在于，所述凹部(13)位于所述圆柱形压缩机室(8)的纵向轴线上。
8.根据前述权利要求任一所述的直线压缩机，其特征在于，所述凹部(13)是用于由所述压缩机循环的流体的通道(13)。
9.根据权利要求8所述的直线压缩机，其特征在于，所述通道(13)是所述压缩机室 (8)的输出开口(13)。
10.根据权利要求8或9所述的直线压缩机，其特征在于，由介电材料制成的阀体(11) 配置给所述通道(13)。
11.一种冰箱、尤其家用冰箱，其具有至少一个根据前述权利要求任一所述的直线压缩机。

全文摘要

一种用于冰箱的直线压缩机，其包括活塞(7)以及接近传感器(15)，所述活塞能够在压缩机室内以振荡的方式移动，所述接近传感器在所述压缩机室(8)的端壁(9)上设置，以记录所述活塞(7)靠近所述端部(9)。所述接近传感器(15)靠近所述端壁(9)内的凹部(13)。所述活塞(7)具有一突出部(14)，其中所述突出部在所述活塞移动的上止点处在所述凹部(13)内接合。