压缩螺旋弹簧和具有压缩螺旋弹簧的往复式压缩机 【技术领域】
本发明涉及往复式压缩机，尤其涉及其螺旋弹簧。
背景技术
弹簧作为机器要素，在广泛意义上讲主要目的是利用弹簧的弹性。根据形状弹簧可分为：螺旋弹簧、双层板弹簧、扭杆弹簧(TORSION BAR SPRING)等。
其中，螺旋弹簧的制作成本比较低廉，特别是利用专用成形机制作时，则使得价格更低，工作可靠性好，可以小型化轻量化，可广泛采用在各种机器上。
另外，螺旋弹簧的制作过程如下：将圆形或者四角形线材通过直线机被直线化后，利用通过伺服电机(SERVO MOTOR)或者凸轮(CAM)决定位置的成型工具(FORMING TOOL)，按照已设定好的弯曲(BENDING)角度成型，并按照所希望的圈(TURN)数制造。
随着上述螺旋弹簧以螺旋形缠绕成型，特别是在压缩螺旋弹簧的情况下，压缩时最外侧线材和与上述最外侧线材相邻的第2个线材从末端沿着缠绕轨道进行接触，对荷重的反弹力伴随着沿着顺时间方向或者逆时间方向连续产生的转距。
也就是说，如图1、2、3所示，现有技术地压缩螺旋弹簧由螺旋弹簧(C)构成，上述螺旋弹簧(C)使具有相同线径的线材(1)按照相同的直径以螺旋形缠绕而成。
其中，最外侧线材(N1)的轴方向最外侧通过切削形成扁平面(1a)，上述扁平面(1a)使得上述螺旋弹簧(C)垂直于支撑面；最外侧线材(N1)的轴方向里面线材沿着倾斜角(a)缠绕，形成倾斜面(1b)。
但是，现有技术的压缩螺旋弹簧具有如下缺点：
也就是说，在现有技术的压缩螺旋弹簧中，由于线材(1)以螺旋形缠绕成型，压缩时使最外侧线材(N1)和与最外侧线材(N1)相邻的第2个线材(N2)从末端沿着缠绕轨道进行如2和图3所示的连续接触{(1)→(2)→(3)→(4)→(5)→..(n)}，产生对荷重的反弹力所引发的转距，通过上述转距使螺旋弹簧(C)对支撑面进行旋转，并磨损支撑面。
【发明内容】
为了克服现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种压缩螺旋弹簧和具有压缩螺旋弹簧的往复式压缩机，以使螺旋弹簧压缩时产生的转距最小化。
本发明的压缩螺旋弹簧采用如下技术方案：
一种压缩螺旋弹簧，其特征在于，与毗邻的线材相对着的最外侧线材的外周面形成有具有一定高度的突出部。
所述的压缩螺旋弹簧，其中所述突出部由接触面和分隔面构成；所述接触面按照一定倾斜角从最外侧线材的末端突出，与毗邻的线材相接触；所述分隔面从所述接触面的末端向最外侧线材外周面变低而成，与所述毗邻的线材始终保持一定距离。
所述的压缩螺旋弹簧，其中接触面和分隔面的连结面形成具有一定曲率的曲面。
所述的压缩螺旋弹簧，其中突出部使接触面和与所述接触面毗邻的线材压缩时从末端连续地接触。
所述的压缩螺旋弹簧，其中在所述突出部中，使顶点以最外侧线材的末端为基准时形成在沿着所述线材的缠绕方向360°以内的位置上。
本发明的具有压缩螺旋弹簧的往复式压缩机采用如下技术方案：
一种具有压缩螺旋弹簧的往复式压缩机，包括由往复式电机、圆筒、活塞、吸入阀门、排出阀门和共振弹簧构成的往复式压缩机，所述往复式电机支撑在框架上，使转子进行直线往返运动；所述圆筒固定在所述框架上；所述活塞连结在所述往复式电机的转子上，在所述圆筒的内部进行直线往返运动；所述吸入阀门固定在所述活塞的前端面，用于开闭所述活塞的吸入流路；与所述吸入阀门相对着的所述排出阀门可拆卸地设置在所述圆筒的前端面，形成压缩空间；所述共振弹簧弹力支撑所述往复式电机的转子和活塞，引导所述转子和活塞进行共振运动；所述共振弹簧由刚性的线材以螺旋形缠绕而成；在所述共振弹簧中两侧最外侧线材的外周面或者与所述最外侧线材的外周面相对应的线材的外周面形成有具有一定高度的突出部。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有的实施例螺旋弹簧的正面图。
图2是现有的螺旋弹簧压缩时产生扭曲现象的正面示意图。
图3是现有的螺旋弹簧压缩时产生扭曲现象的仰视示意图。
图4是本发明实施例的螺旋弹簧的正面图。
图5是图4的“I-I”线断面图。
图6是本发明的螺旋弹簧压缩时从正面遮断扭曲现象的示意图。
图7是图6的“A”部的详细图。
图8是本发明的螺旋弹簧压缩时从底面遮断扭曲现象的示意图。
图9是采用螺旋弹簧的本发明实施例的往复式压缩机纵向断面图。
图10是本发明的螺旋弹簧工作状态的简图。
图中标号说明：
20：框架部(FRAME UNITY) 30：往复式电机
33：转子 40：压缩部
42：活塞(PISTON) 50：共振弹簧部
51：前方侧共振弹簧 52：后方侧共振弹簧
51a，52a：突出部 100：螺旋弹簧
110：突出部 111：接触面
112：分隔面 113：连结面
N1：最外侧线材 N2：第2个线材
【具体实施方式】
如图4、5、6所示，本发明的压缩螺旋弹簧(C)使具有相同线径的线材(100)按照相同的直径以螺旋形缠绕而成；在上述压缩螺旋弹簧(C)中两侧最外侧线材(N1)的轴方向里面外周面形成有具有一定高度的突出部(110)。
如图7所示，上述突出部(110)由接触面(111)和分隔面(112)构成。上述接触面(111)按照一定倾斜角从最外侧线材(N1)的末端突出，与毗邻的线材(N2)相接触；上述分隔面(112)从上述接触面(111)的末端向最外侧线材(N1)外周面变低而成，与毗邻的上述线材(N2)始终保持一定距离。
另外，突出部(110)使接触面(111)和与上述接触面(111)毗邻的线材(N2)保持一定的间距而成，压缩时可以使上述接触面(111)和线材(N2)从末端连续地接触；或者使上述接触面(111)和与上述接触面(111)毗邻的线材(N2)始终接触地而成。
另外，如图5所示，突出部(110)形成与线材(100)相同的曲率，使得具有上述突出部(110)部位的线材形成类似椭圆形的长方形断面。
另外，如图7、8所示，使突出部(110)的接触面(111)和分隔面(112)的连结面(113)形成具有一定曲率的曲面，可以防止制作弹簧时或者弹簧工作时产生裂纹(CRACK)。
另外，在突出部(110)中，使接触面(111)与分隔面(112)之间的连结面(113)以线材的末端为基准时形成在沿着上述线材的缠绕方向约360°以内的位置上，使得最高点(O)位于大约90°附近。
下面，对具有上述结构的本发明螺旋弹簧的作用效果进行详细说明。
也就是说，将螺旋弹簧(C)的上下两端支撑在结构物(图中未示)上后，按上述结构物压缩螺旋弹簧(C)时，由于螺旋弹簧(C)使线材(100)以螺旋形缠绕成型，压缩时使最外侧线材(N1)和与上述最外侧线材(N1)相邻的第2个线材(N2)从末端沿着缠绕轨道连续接触，产生对按结构物的荷重的反弹力引发的转距，通过上述转距使螺旋弹簧(C)对支撑面进行旋转。但是在本发明中，如图4和图5所示的由于最外侧线材(N1)的里面外周面分别具有一定高度的突出部(110)，使上述突出部(110)的接触面和与上述接触面毗邻的线材(N2)的外周面成如图8所示的连续接触{(1)→(2)→(3)}，在临界点(O)，也就是说，到达使突出部(110)的接触面(111)和分隔面(112)交汇的连结面(113)上时，使最外侧线材(N1)和第2个线材(N2)成如图6、7、8所示的不进一步接触，可以遮断沿着线材(100)的缠绕方向连续传递结构物的荷重，从而降低上述螺旋弹簧(C)的转距。
于是，压缩螺旋弹簧的两端时，可以降低螺旋弹簧反复进行压缩和伸张过程中产生的转距，使得上述螺旋弹簧对支撑面进行旋转，并可以预先防止两个接触面之间的磨损。
下面，对将本发明螺旋弹簧采用在往复式压缩机上的情况进行详细说明。
如图9、10所示，采用本发明压缩共振弹簧的往复式压缩机包括有：箱体(CASE)(10)、框架部(20)、往复式电机(30)、压缩部(40)和共振弹簧部(50)。
上述箱体(10)和气体吸入管(SP)以及气体排出管(DP)相连通；上述框架部(20)弹力支撑在上述箱体(10)的内部；上述往复式电机(30)固定在上述框架部(20)上，使转子(33)进行直线往返运动；上述压缩部(40)的活塞(42)连结在往复式电机(30)的转子(33)上，使上述活塞(42)与转子(33)一起进行直线往返运动并压缩介质气体；上述多个共振弹簧部(50)弹力支撑上述返运动式电机(30)的转子(33)和上述压缩部(40)的活塞(42)，引导上述转子(33)和活塞(42)进行共振运动。
上述往复式电机(30)由外侧定子(31)、内侧定子(32)和转子(33)构成。上述外侧定子(31)将多张的叠层片(Lamination sheet)安装在环状的电源供应用线圈上以圆筒形叠层而成；上述内侧定子(32)同样由多张的叠层片以圆筒形叠层而成，插入在上述外侧定子(31)的里面，形成磁通；具有多个磁铁(MAGNET)的上述转子(33)设置在上述外侧定子(31)与内侧定子(32)之间，沿着上述外侧定子(31)和内侧定子(32)的磁通方向进行直线往返运动。
上述压缩部(40)包括有如下结构：圆筒(CYLINDER)(41)、活塞(42)、吸入阀门(VALVE)(43)和排出阀门组装体(44)。上述圆筒(41)支撑上述往复式电机(30)的定子(31)(32)，固定在上述框架部(20)上；上述活塞(42)结合在上述往复式电机(30)的转子(33)上，在上述圆筒(41)内进行往返运动；上述吸入阀门(43)结合在上述活塞(42)上，用于开闭上述活塞(42)的吸入流路(42a)；上述排出阀门组装体(44)设置在上述圆筒(41)的排出侧，用于限制压缩气体的排出。
上述共振弹簧部(50)由前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)构成。上述前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)弹力支撑在上述转子(33)和活塞(42)的连结部两侧，引导上述活塞(42)进行共振运动。
上述前方侧共振弹簧(51)的一端固定在上述连结部的前方面，其另一端固定在与上述连结部的前方面相对应的前方框架(21)的后方面。另外，上述后方侧共振弹簧(52)一端固定在上述连结部的后方面，其另一端固定在与上述连结部的后方面相对应的后方框架(23)上。
如图10所示，上述前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)都由压缩螺旋弹簧构成，上述压缩螺旋弹簧由刚性的弹簧线材以螺旋形缠绕而成；在上述前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)中两侧最外侧线材(N1)的外周面形成具有一定高度的突出部(51a)(52a)，压缩时，上述突出部(51a)(52a)限制最外侧线材(N1)与第2线材(N2)的接触。
图中未说明的符号(22)是中间框架。
下面，对具有共振弹簧的本发明往复式压缩机的作用效果进行详细说明。
也就是说，向往复式电机(30)的外侧定子(30)施加电源，使上述外侧定子(31)与内侧定子(32)之间形成磁通(flux)，使上述转子(33)和活塞(42)一起沿着磁通的方向进行运动；与此同时，上述活塞(42)通过共振弹簧部(50)在圆筒(41)的内部进行直线往返运动使得圆筒(41)的压缩室(P)内产生压力差，将介质气体吸入到上述压缩室(P)内进行压缩直到达到一定压力后排出，反复执行上述一系列的过程。
其中，使构成共振弹簧部(50)的前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)轮流地反复进行压缩和膨胀，引导上述转子(33)和活塞(42)进行共振运动；这时，由于上述前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)的最外侧线材(N1)上形成有突出部(51a)和突出部(52a)，可以防止上述前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)的旋转，所以可以预防上述转子(33)和活塞(42)的连结部被上述前方侧共振弹簧(51)和后方侧共振弹簧(52)磨损。从而提高压缩机的可靠性。
发明的效果
本发明提供的压缩螺旋弹簧和具有压缩螺旋弹簧的往复式压缩机可以带来如下效果。
在本发明的压缩螺旋弹簧和具有压缩螺旋弹簧的往复式压缩机中，由于在螺旋弹簧的最外侧线材的里面外周面形成有突出部，可以遮断对荷重的反弹力连续传递到毗邻的线材上，故能降低螺旋弹簧的转距，从而降低螺旋弹簧和支撑螺旋弹簧的支撑面之间的磨损。
另外，由于支撑往复式压缩机的转子和活塞连结部的共振弹簧采用了上述螺旋弹簧，故能预防压缩机驱动时上述转子和活塞的连结部被共振弹簧损坏，从而提高压缩机的可靠性。