BRPI0410793B1 - Linear compressor and flat valve element - Google Patents

Abstract

"aperfeiçoamentos de compressor". a presente invenção refere-se a um compressor linear que tem um pistão oco (8002) com coroa (8009) e parede lateral (8006) alternando em um cilindro com uma haste de pistão (8000) conectando o pistão (8002) a uma mola. uma conexão deformável lateralmente mas axialmente rígida (8001) entre a haste de pistão (8000) e o pistão (8002) transmite forças axiais para a coroa do pistão (8009) enquanto transmite forças laterais para o pistão (8002) em localização axial afastada da coroa do pistão (8009). a conexão (8001) permite a flexibilidade rotacional entre o pistão (8002) e a haste de pistão (8000) transversal a e uniformemente em torno do eixo de alternância do pistão.

Description

(54) Título: COMPRESSOR LINEAR E ELEMENTO DE VÁLVULA PLANA (51) Int.CI.: F04B 17/04; F04B 31/00; F04B 53/14; F04B 53/12; F04B 39/08; F04B 39/12; F04B 35/04; F16K 15/16 (30) Prioridade Unionista: 30/05/2003 NZ 526361 (73) Titular(es): FISHER & PAYKEL APPLIANCES LIMITED (72) Inventor(es): IAN CAMPBELL MCGILL; DAVID JULIAN WHITE; UPESH PATEL; CRAIG STEPHEN BRUCE; TIMOTHY GORDON READ; GORDON CAMERON OTTE; BRIAN ROBERT BONNIFACE; GORDON DRAISEY MALLINSON; JOHN H. BOYD JR.

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPRESSOR LINEAR E ELEMENTO DE VÁLVULA PLANA.

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um compressor de pistão linear ou livre, particularmente mas não somente para uso em refrigeradores. Sumário da Técnica Anterior

A invenção descrita na presente aplicação refere-se a compressores lineares e máquinas de pistão livre. Existem numerosos exemplos de compressores lineares e máquinas de pistão livre na técnica anterior. Um exemplo recente é descrito em nossa publicação internacional WO 02/35093. Nosso compressor de refrigeração é descrito nesta publicação. O compressor inclui uma montagem de pistão alternável dentro de uma montagem de cilindro. A montagem de pistão e a montagem de cilindro são conectadas por uma mola principal em uma extremidade traseira de cada montagem. Um motor elétrico linear tem um estator posicionado entre o cilindro e a mola principal e um induzido posicionado entre o pistão e a mola principal (em uma haste de pistão de conexão). Um motor elétrico linear é energizado para acionar o compressor em uma freqüência ressonante quando exigido. O compressor é adaptado para operação livre de óleo, com mancais de gás operando entre as paredes de pistão e cilindro e suprido com um refrigerante comprimido a partir do cabeçote do cilindro. A descrição de WO 02/35093 é incorporada aqui por referência, e é resumida no começo da descrição detalhada da presente aplicação para colocar as invenções presentes em seu contexto preferido.

No entanto muitas das invenções presentes são também aplicáveis em outras configurações de compressor.

Nossa publicação internacional WO 01/29444 mostra uma configuração de compressor onde o motor elétrico linear é fornecido concentricamente com o pistão e o cilindro. Em muitos outros aspectos, este compressor é similar ao compressor em WO 02/35093. US 5.525.845, cedida a Sun Power Inc também descreve um compressor linear livre de óleos usan/íá>2 do mancais de gás onde o motor elétrico é fornecido concêntrico com o pistão e o cilindro, e uma faixa de outras configurações também.

US 6.089.352, decida a LG Eletronics Inc., descreve um compressor linear onde o motor elétrico linear é fornecido concentricamente com o pistão e o cilindro. A lubrificação de óleo é provida em vez de mancais de gás.

US 4.416.594, cedido a Sawafuji Electric Company Limited, descreve um compressor linear que usa lubrificação de óleo. O induzido de motor elétrico linear circunda o estator. Uma válvula de sucção é fornecida no cabeçote de pistão de modo que o refrigerante para a compressão que entra no espaço de compressão através do pistão em vez de através do cabeçote de cilindro. Outros exemplos que incluem sucção através do cabeçote de pistão são mostrados em WO 00/32934, decido a Matsushita Refrigeration Company e US 3.143.281, por H Dõlz.

Todos acima, são exemplos de compressores ressonantes que incluem uma mola entre uma parte de pistão e uma parte de cilindro. Esta disposição é típica de compressores lineares para compressão de refrigerante tal como poderia ser usada em um condicionador de ar ou aparelho doméstico. Outros compressores lineares da técnica anterior são conhecidos, que não fazem uso de tal conexão de mola. Tipicamente, estes compressores são usados em refrigeradores criogênicos de ciclo de Stirling onde o gás refrigerante é alternadamente comprimido e expandido dentro do mesmo local. US 5.146.124 e US 4.644.851, ambas cedidas a Helix Technology Corporation, são exemplos de tal disposição.

Sumário da Invenção

É um objetivo da presente invenção fornecer aperfeiçoamentos a um compressor de pistão livre ou linear compacto que vai de alguma maneira aperfeiçoar a técnica anterior ou que pelo menos proverá a indústria com uma escolha útil.

Por todo este relatório, e nas reivindicações, centro de curvatura significa, para um elemento, a posição em que o elemento não experimenta nenhum movimento de curvatura quando uma força de cisalhamento

Μ3 é aplicada entre suas extremidades, mas a orientação das extremidades é rigidamente mantida. Para um elemento, incluindo vários tipos de mola e mola espiral, que tem rigidez de curvatura uniforme (El) ao longo de seu comprimento, o centro de curvatura será o ponto médio entre os suportes terminais resistindo à rotação. Este também será o caso para elementos que exibem rigidez de curvatura que é simetria em torno do ponto médio.

Em um primeiro aspecto da presente invenção, pode ser dito ampiamente que consiste em um compressor linear tendo um pistão alternando em um cilindro, o pistão incluindo uma superfície de parede externa terminando em cada extremidade do dito pistão em um canto anular, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma região da dita superfície de parede externa tendo um raio reduzido no dito canto, tal que a folga média entre o dito cilindro e o dito pistão é maior no dito canto que a folga anular mínima entre a dita parede de pistão e o dito cilindro, tal que a dita região de raio reduzido no dito canto fornece elevação quando o pistão está se movendo com a dita superfície terminal avançando.

De preferência em operação o pistão deslizando no dito cilindro é lubrificado por mancais de gás.

De preferência, a dita folga média no dito canto é maior que a folga média entre a dita superfície de parede externa do pistão e o dito cilindro.

De preferência a dita região de raio reduzido é anular.

De preferência em uma dita região anular, a dita folga média está entre 0,1 e 4 vezes a dita folga média anular mínima para maioria da dita superfície de parede de pistão. Mais preferivelmente em uma dita região anular, a dita folga média está entre 0,25 e 2 vezes a dita folga média anular mínima para maioria da dita superfície de parede de pistão.

De preferência uma dita região anular se estende axialmente ao longo da dita superfície de parede externa de pistão por uma distância entre 500 e 2000 vezes a dita folga média anular mínima.

De preferência que na dita região anular, a dita redução de diâ4

metro varia, sendo máxima no dito canto e mínima na borda da dita região anular afastada do dito canto, onde a dita região anular encontra com uma região da dita superfície de parede externa tendo a dita folga média anular mínima.

De preferência, a dita superfície de parede externa do dito pistão inclui uma dita região de raio reduzido em cada dito canto.

Em um aspecto adicional da presente invenção, pode ser dito amplamente consistir em um método de fabricar um pistão para um compressor linear lubrifícado com mancai de gás, o dito método compreendendo as etapas de:

fazer um corpo de pistão incluindo uma superfície de parede externa adequada para corrosão controlada, imergir uma extremidade do dito corpo de pistão em um eletrólito para erodir a dita superfície de parede externa (por exemplo: por eletrólise ou reação química), e retirar a dita extremidade de corpo de pistão do dito eletrólito.

De preferência a etapa (a) inclui fazer o dito corpo de pistão com uma camada de metal chapeado de uma certa espessura em sua superfície externa, e a dita extremidade do dito pistão é imersa por um tempo e sob tais condições que a dita camada de metal e parcialmente mas não completamente removida de uma região anular da dita superfície de parede externa.

De preferência, o tempo total de imersão da dita superfície externa de pistão varia com a posição ao longo da dita superfície externa da dita extremidade de pistão, sendo maior na dita extremidade de pistão, e substancialmente menos em localizações na dita região anular afastada da dita extremidade.

De preferência, o dito tempo de imersão é variado alternando de modo estável a dita extremidade do pistão para dentro e para fora do eletrólito. A dita extremidade de pistão é repetidamente alternada para dentro e para fora do dito eletrólito.

Em um aspecto adicional da presente invenção, pode-se dizer que consistem em um compressor linear tendo um pistão, com coroa e parede lateral, alternando em um cilindro com uma haste de pistão conectando o dito pistão a uma mola, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma conexão entre a dita haste de pistão e o dito pistão que transmite forças axiais diretamente para a dita coroa de pistão e forças laterais no dito pistão, em uma localização axial afastada da dita coroa de pistão, e que permite a flexibilidade rotacional entre o dito pistão e a haste de pistão transversa a, e uniformemente em torno , do eixo de alternância do pistão.

De preferência, em movimento de operação do dito pistão dentro do dito cilindro é lubrificado por mancais de gás.

De preferência, a dita conexão inclui uma ligação deformável lateralmente, axiaímente rígida entre a dita haste de pistão e a dita coroa de pistão e um elemento de carga lateral conectado com a dita haste de pistão e se estendendo para a superfície interna da parede lateral do dito pistão em uma localização axial intermediária ao longo do comprimento da dita ligação, para transmitir forças laterais para a superfície interna da dita parede lateral do pistão.

De preferência, o dito elemento de carga lateral inclui um flange rígido conectado com a dita haste de pistão, e um mancai fixado na periferia do dito flange limitando a dita superfície interna da dita parede lateral do pistão e permitindo o movimento relativo entre os mesmos.

De preferência, o dito mancai é elastomérico e permite o movimento por flexão. Altemativamente, o dito mancai é deslizante, e permite o movimento por deslizamento.

Alternativamente, o dito elemento de carga lateral inclui um diafragma flexível ou raios se estendendo da dita haste de pistão para a dita superfície interna da dita parede lateral de pistão, a periferia do dito diafragma sendo conectada na dita superfície interna.

Alternativamente, o dito pistão inclui um elemento cantiléver se estendendo axiaímente a partir da dita coroa de pistão na direção da dita haste de pistão, e o dito elemento de carga lateral transmite cargas laterais para o dito elemento em cantiléver.

De preferência, o dito elemento cantiléver e o dito elemento de carga lateral se encontram, um dentro do outro, com um mancai entre eles que transmite cargas laterais mas permite rotação relativa.

Alternativamente, a dita conexão inclui:

um cantiléver se estendendo da superfície interna da dita coroa de pistão com uma extremidade distai se estendendo na direção da dita haste de pistão, uma extensão da dita haste de pistão com uma extremidade distai se estendendo para dentro do dito pistão, e uma junta entre o dito cantiléver e a dita extensão de haste de pistão que transmite cargas axial e lateral, mas permite a rotação relativa em torno de eixos transversos para a direção de alternância do pistão.

De preferência, a dita junta compreende um corpo de material elastomérico interposto entre a extremidade distai do dito cantiléver e a extremidade distai da dita extensão, e ligada uma face no dito cantiléver e a outra face na dita extensão.

Alternativamente, a dita junta compreende uma junta esférica.

Em um aspecto adicional da presente invenção pode ser dito ampla mente consistir em um compressor linear tendo um pistão, com coroa e parede lateral, alternando em um cilindro com uma haste de pistão conectando o dito pistão a uma mola, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma ligação deformável lateralmente, axialmente rígida entre a dita haste de pistão e a dita coroa de pistão, e um elemento de carga lateral conectado com a dita haste de pistão e se estendendo para a superfície interna da parede lateral do dito pistão em uma localização axial intermediária ao longo do comprimento da dita ligação, para transmitir forças laterais para a superfície interna da dita parede lateral do pistão.

De preferência, o dito elemento de carga lateral incluí um flange rígido conectado com a dita haste de pistão, e um mancai fixado na periferia do dito flange limitando a dita superfície interna da dita parede lateral do pis/3·^ tão e permitir o movimento relativo entre os mesmos.

De preferência, o dito mancai é elastomérico e permite o movimento por flexão.

Alternativamente, o dito mancai é deslizante, e permite o movimento por deslizamento.

Aiternativamente, o dito elemento de carga lateral inclui um diafragma flexível ou raios se estendendo da dita haste de pistão para a dita superfície interna da dita parede lateral de pistão, a periferia do dito diafragma sendo conectada na dita superfície interna.

Aiternativamente, o dito pistão inclui um elemento cantiléver se estendendo axialmente a partir da dita coroa de pistão na direção da dita haste de pistão, e o dito elemento de carga lateral transmite cargas laterais para o dito elemento em cantiléver.

De preferência, o dito elemento cantiléver e o dito elemento de carga lateral se encontram, um dentro do outro, com um mancai entre eles que transmite cargas laterais mas permite rotação relativa.

Em um compressor linear tendo um pistão, com coroa e parede lateral, alternando em um cilindro com uma haste de pistão conectando o dito pistão a uma mola, o aperfeiçoamento compreendendo:

um cantiléver se estendendo da superfície interna da dita coroa de pistão com uma extremidade distai se estendendo na direção da dita haste de pistão, uma extensão da dita haste de pistão com uma extremidade distai se estendendo para dentro do dito pistão, e uma junta entre o dito cantiléver e a dita extensão de haste de pistão que transmite cargas axial e lateral, mas permite a rotação relativa em torno de eixos transversos para a direção de alternância do pistão.

De preferência, a dita junta compreende um corpo de material elastomérico interposto entre a extremidade distai do dito cantiléver e a extremidade distai da dita extensão, e ligada uma face no dito cantiléver e a outra face na dita extensão.

Aiternativamente, a dita junta compreende uma junta esférica.

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Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor de refrigeração incluindo um compressor linear resilientemente suportado em um invólucro hermético, a disposição do dito compressor dando uma expectativa de movimento cíclico em um eixo substancialmente constante, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma trajetória de suprimento se estendendo entre o dito compressor linear e o dito invólucro, a dita trajetória de suprimento formada para ser uma alça se estendendo dentro de um plano paralelo ao eixo do dito movimento cíclico esperado, com as extremidades da dita alça sendo substancialmente paralelas e montadas respectivamente no dito compressor e no dito invólucro de modo a resistir ao momento em torno de um eixo perpendicular ao dito plano.

De preferência, as ditas extremidades da dita trajetória de suprimento são montadas paralelas ao eixo de movimento esperado do dito compressor.

De preferência, a dita trajetória de suprimento é uma trajetória de suprimento elétrico para um motor elétrico linear e inclui um fio formado para ser uma alça com um par de seções substancialmente paralelas, espaçadas e conectadas em extremidades distais por uma seção transversa, as extremidades distais das ditas seções paralelas sendo montadas respectivamente no dito compressor e no dito invólucro.

De preferência, a dita seção transversal da dita alça é maior que a distância entre a dita extremidade distai de cada dita seção paralela e sua montagem respectiva.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor alojado compreendendo:

um compressor tendo conexões de montagem em uma montagem cujo centro de massa oscila substancialmente dentro de um plano em operação do compressor, um invólucro encapsulando o dito compressor, e uma pluralidade de elementos de suporte com rigidez de curvatura baixa conectando entre as ditas conexões de montagem e o dito invólucro, os ditos elementos de suporte fornecendo um suporte vertical para o dito compressor, cada dito elemento de suporte sendo conectado em uma extremidade para um dito ponto de montagem de compressor e na outra extremidade do dito invólucro e tendo um centro de curvatura entre os mesmos, o centro de curvatura de cada elemento de suporte sendo coplanar com o dito piano de oscilação.

De preferência, cada dito elemento de suporte é uma mola espiral, a rigidez de curvatura de cada dita mola espiral é simétrica em torno de um ponto médio, e os pontos médios das ditas motas espirais são coplanares com o dito plano de oscilação.

De preferência, cada dita mola espiral tem uma linha central e se estende a partir do dito invólucro para o dito compressor com a dita linha centrai perpendicular ao dito eixo de alternância de pistão.

De preferência, o dito compressor linear é substancialmente simétrico através do dito plano de oscilação, e as ditas conexões de montagem na dita montagem estão acima do dito plano, e as molas montam do dito invólucro abaixo do dito plano.

De preferência, as ditas conexões de montagem estão fora da periferia do compressor e as ditas molas de suporte são mais curtas que a altura do dito compressor.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor alojado compreendendo:

um compressor tendo conexões de montagem em uma montagem cujo centro de massa oscila substancialmente dentro de um plano em operação do compressor, um invólucro hermético encapsulando o dito compressor, e uma pluralidade de molas de suporte espirais com rigidez de curvatura baixa conectando entre as ditas conexões de montagem e o dito invólucro, os ditos elementos de suporte fornecendo um suporte vertical para

o dito compressor, cada dito elemento de suporte sendo conectado a uma extremidade a um dito ponto de montagem de compressor e na outra extremidade no dito invólucro (em um momento transferindo conexão), a colocação de molas entre o dito compressor e o dito alojamento, e o perfil de rigidez de curvatura e comprimento de cada mola sendo tal que a carga vertical suportada por cada mola de suporte quando o compressor está operando é substancialmente constante (e a mesma que quando o compressor não está operando).

De preferência, cada dita mola espiral é conectada em uma extremidade, em um dito ponto de montagem de compressor, e em outra extremidade, no dito invólucro, e tem um centro de curvatura entre as mesmas, e o centro de curvatura de cada elemento de suporte sendo copianar com o dito plano de oscilação.

Alternativa mente, duas ou mais ditas molas conectam no dito compressor como um conjunto em uma posição axial comum e o torque de reação líquido aplicado ao dito compressor (quando o compressor está oscilando) a partir do dito conjunto de molas é zero.

De preferência, o dito conjunto de mola inclui duas molas opostas e simétricas através do dito plano de oscilação.

De preferência, a dita oscilação é linear e o dito conjunto de molas inclui pelo menos três molas alinhadas radialmente com relação à linha de oscilação.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor alojado compreendendo:

um invólucro, um compressor linear suspenso dentro e encerrado pelo dito invólucro com um espaço de gases dentro do dito invólucro circundando o dito compressor linear, o dito compressor linear tendo um pistão alternável em um cilindro e uma trajetória de gases de sucção a partir do espaço de gases para dentro do dito cilindro, uma entrada de gases de sucção para o dito espaço de gases de invólucro, uma trajetória de gases comprimidos a partir do dito cilindro para fora do dito invólucro, e um inibidor de fluxo de gás no dito espaço de gases, dividindo substancialmente uma primeira região do dito espaço de gases de uma segunda região do dito espaço de gases, e inibindo o fluxo de gases entre as ditas primeira e segunda regiões, a dita entrada de gases de sucção e a dita trajetória de gases de sucção abrindo para a dita primeira região, e a dita trajetória de gases comprimidos passando através da dita segunda região.

De preferência, o dito inibidor de fluxo de gás compreende uma constrição anular no dito espaço de gases.

De preferência, o dito invólucro é um recipiente em geral alongado e inclui uma parte de gargalo ao longo de seu comprimento, a superfície interna do dito invólucro estando mais perto do dito compressor linear na região do dito gargalo que nas ditas primeira e segunda regiões.

De preferência, a dita trajetória de gases de sucção se estende através do dito pistão.

De preferência, a dita trajetória de gases comprimidos inclui um cabeçote de descarga conectado com o dito compressor linear, o dito cabeçote de descarga incluindo uma superfície de parede interna definindo uma câmara de gases de descarga, uma superfície de parede externa dentro da dita segunda região do dito espaço de gases, e isolamento térmico entre a dita superfície interna e a dita superfície externa.

De preferência, o dito isolamento térmico compreende um espaço substancíalmente encerrado entre uma parede interna e uma parede externa, o dito espaço encerrado tendo uma dimensão espacial suficientemente pequena que o dito espaço, junto com as propriedades do gás de trabalho e as condições de operação esperadas fornecem um número de Rayleigh (Ra) menor que 20.000.

De preferência, o dito cilindro inclui:

um alojamento de cilindro definindo uma parede de cilindro, uma placa de válvula definindo uma extremidade de cilindro e incluindo uma ou mais aberturas de descarga para a dita trajetória de gases comprimidos, e isolamento térmico intercalado entre a dita placa de válvula e o dito alojamento de cilindro.

De preferência, o dito isolamento térmico compreende uma gaxeta de vedação polimérica espessa.

Em um aspecto adicional a presente invenção pode ser dita amplamente por consistir em um compressor incluindo um pistão alternando em um cilindro, com uma trajetória de gases de sucção através do dito pistão e o dito cilindro incluindo:

um alojamento de cilindro definindo uma parede de cilindro, uma placa de válvula definindo uma extremidade de cilindro e incluindo uma ou mais aberturas de descarga para a dita trajetória de gases comprimidos, e isolamento térmico intercalado entre a dita placa de válvula e o dito alojamento de cilindro.

De preferência, o dito isolamento térmico compreende uma gaxeta de vedação polimérica espessa.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode amplamente consistir em um compressor incluindo um pistão alternando em um cilindro sem lubrificação de óleo, com uma trajetória de gases de sucção através do dito pistão, e dito cilindro incluindo:

um alojamento de cilindro definindo uma parede de cilindro, uma placa de válvula definindo uma extremidade de cilindro e incluindo uma ou mais aberturas de descarga para a dita trajetória de gases comprimidos, e uma gaxeta de vedação polimérica espessa intercalada entre a dita placa de válvula e o dito alojamento de cilindro.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor alojado compreendendo:

um invólucro, um compressor suspenso dentro e encerrado pelo dito invólucro com um espaço de gases dentro do dito invólucro circundando o dito compressor linear, o dito compressor tendo um pistão aiternável em um cilindro e uma trajetória de gases de sucção a partir do espaço de gases para dentro do dito cilindro, uma entrada de gases de sucção para o dito espaço de gases de invólucro, uma trajetória de gases comprimidos a partir do dito cilindro para fora do dito invólucro incluindo um cabeçote de descarga conectado com o dito compressor linear, o dito cabeçote de descarga tendo uma superfície de parede interna definindo uma câmara de gases de descarga, uma superfície de parede externa dentro da dita segunda região do dito espaço de gases, e isolamento térmico entre a dita superfície interna e a dita superfície externa.

De preferência, o dito isolamento térmico compreende um espaço encerrado entre uma parede interna e uma parede externa, o dito espaço encerrado tendo uma dimensão espacial suficiente mente pequena que o dito espaço, junto com as propriedades do gás de trabalho e as condições de operação esperadas fornecem um número de Rayleigh (Ra) menor que 20.000.

De preferência, a dita trajetória de gases de sucção evita o dito cabeçote de descarga.

Em um compressor tendo um cilindro único com uma extremidade fechada definindo um espaço de compressão, com um pistão alternando no dito cilindro único, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma pluralidade de trajetórias de fluxo de gás a partir do dito espaço de compressão para um espaço de descarga, uma válvula auto-operante em cada dita trajetória de fluxo de gases, abrindo sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula, e sendo orientada para uma condição fechada por uma mola, cada dita válvula e mola sendo parte de um único elemento de válvula planar unitária.

De preferência, cada dita válvula e mola tem uma freqüência natural diferente das outras ditas molas.

De preferência, cada dita mola tem uma rigidez ligeiramente diferente das outras ditas molas.

De preferência, as ditas molas são uma mola em lâmina cantiléver, as ditas válvulas são uma extremidade da dita mola em lâmina cantiléver, e a geometria de cada mola em lâmina cantiléver é ligeiramente diferente da geometria das outras molas em lâmina cantiléver.

Alternativamente, cada dita válvula tem uma massa ligeiramente diferente das outras ditas válvulas.

De preferência, o dito elemento de válvula tem um elemento de suporte comum fixado com relação à dita extremidade fechada do dito cilindro, com a dita pluralidade de molas em lâmina cantiléver se estendendo a partir do dito elemento de suporte comum.

De preferência, o dito elemento de suporte comum é um cubo central e as ditas molas em lâminas cantiléver se estendem radialmente a partir do dito cubo.

De preferência, existe uma válvula em lâmina cantiléver adicional dentro do dito cubo central.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir em um compressor incluindo um pistão alternando em um cilindro com uma extremidade fechada definindo um espaço de compressão, o produto do curso máximo do dito pistão e a área de seção transversal do cilindro sendo menor que 15 cm³, o aperfeiçoamento compreendendo:

pelo menos três trajetórias de fluxo de gases do dito espaço de compressão para uma saída de descarga, uma válvula auto-operante em cada dita trajetória de fluxo de gases, abrindo sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula.

' De preferência, cada dita válvula é orientada para uma condição fechada por uma mola e cada dita válvuia e mola tem uma freqüência natural diferente das outras ditas válvula e molas.

De preferência, cada dita mola tem uma rigidez ligeiramente diferente das outras ditas molas.

Li Li 7

De preferência, as ditas molas são uma mola em lâmina cantiléver, as ditas válvulas são uma extremidade da dita mola em lâmina cantiléver, e a geometria de cada dita mola em lâmina cantiléver é ligeiramente diferente da geometria das outras ditas molas em lâminas cantiléver.

Alternativa mente ou também, cada dita válvula tem uma massa ligeiramente diferente das outras ditas válvulas.

De preferência, as ditas molas são formadas como parte de um único elemento de válvula unitário, o dito elemento de válvula tendo um elemento de suporte comum fixado com relação à dita extremidade fechada do dito cilindro, com a dita pluralidade de molas em lâminas cantiléver se estendendo a partir do dito elemento de suporte comum.

De preferência, o dito elemento de suporte comum é um cubo central e as ditas molas em lâminas cantiléver se estendem radialmente a partir do dito cubo.

De preferência, existe uma válvula em lâmina cantiléver dentro do dito cubo central.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor incluindo um pistão alternando em um cilindro com uma extremidade fechada definindo um espaço de compressão, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma pluralidade de trajetórias de fluxo de gases a partir do dito espaço de compressão para uma saída de descarga, uma válvula auto-operante em cada dita trajetória de fluxo de gases, abrindo sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula, cada válvula sendo orientada para uma posição fechada por uma mola, a freqüência natural de cada dita mola e válvula não sendo a mesma (intencionalmente, se por montagem ou por forma de válvula, mola ou outro componente).

De preferência, cada dita válvula ou mola tem uma freqüência natural diferente de todas as outras ditas molas.

De preferência, cada dita mola tem uma rigidez ligeiramente diferente das outras ditas molas.

De preferência, as ditas molas são uma mola em lâminas cantiléver, as ditas válvulas são uma extremidade da dita mola em lâmina cantilé5 ver, e a geometria de cada dita mola em lâmina cantiléver é ligeiramente diferente da geometria das outras ditas molas em lâminas cantiléver.

Alternativamente ou em adição, cada dita válvula tem uma massa ligeiramente diferente das outras ditas válvulas.

De preferência, as ditas molas são formadas como parte de um 10 único elemento de válvula unitário, o dito elemento de válvula tendo um elemento de suporte comum fixado com relação à dita extremidade fechada do dito cilindro, com a dita pluralidade de molas em lâminas cantiléver se estendendo a partir do dito elemento de suporte comum.

De preferência, o dito elemento de suporte comum é um cubo 15 central e as ditas molas em lâminas cantiléver se estendem radialmente a partir do dito cubo.

De preferência, existe uma válvula em lâmina cantiléver adicional dentro do dito cubo central.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir 20 amplamente em um compressor incluindo um pistão alternando em um cilindro com uma extremidade fechada definindo um espaço de compressão, o aperfeiçoamento compreendendo:

uma pluralidade de trajetórias de fluxo de gases a partir do dito espaço de compressão para uma saída de descarga, as ditas trajetórias de 25 fluxo não tendo todas o mesmo comprimento.

De preferência, cada dita trajetória de fluxo de gases inclui uma válvula auto-operante, abrindo sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula.

De preferência, cada dita trajetória de fluxo inclui uma trajetória 30 de descarga compartilhada com uma saída comum a partir da dita trajetória de descarga compartilhada, cada dita trajetória de fluxo incluindo uma parte da dita trajetória de descarga, as ditas partes da dita trajetória de descarga

incluídas nas ditas trajetórias de fluxo não tendo todas o mesmo comprimento.

De preferência, todas as ditas partes da dita trajetória de descarga incluídas nas ditas trajetórias de ftuxo são de comprimento diferente.

De preferência, a dita trajetória de descarga compartilhada é anular, mas incompleta, e as ditas trajetórias de fluxo se abrem para a dita trajetória de descarga compartilhada em posições dispersadas em torno de sua coroa anular.

De preferência, a dita saída comum está em uma extremidade da dita coroa anular.

De preferência, a dita saída comum se abre para uma passagem de saída dentro da curva da dita coroa anular.

De preferência, a dita trajetória de descarga compartilhada inclui uma pluralidade de câmaras conectadas entre câmaras adjacentes, e cada dita trajetória de fluxo se abre para uma dita câmara diferente.

De preferência, existe uma trajetória de fluxo central abrindo diretamente para dentro da dita passagem de saída.

De preferência, as ditas válvulas auto-operantes operam para fechar as aberturas das ditas trajetórias de fluxo dentro da dita trajetória de descarga compartilhada.

De preferência, o dito espaço de compressão é encerrado em uma extremidade por uma placa de válvula, as ditas trajetórias de fluxo passam através da dita placa de válvula, a ditas aberturas de trajetória de fluxo são espaçadas na dita placa de válvula de modo a ter um raio comum com relação a um eixo que passa perpendicularmente através da dita placa de válvula, e uma cobertura fixada na dita placa de válvula, tendo paredes internas definindo uma pluralidade de câmaras axiais distribuídas em torno de uma passagem de saída axial central, as ditas câmaras e passagem de saída sendo abertas na direção da dita placa de válvula, com a parede definindo a dita passagem de saída e peto menos uma parede entre câmaras adjacentes encontrando a dita placa de válvula.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir

Λία amplamente em um elemento de válvula planar, compreendendo: um cubo para fixação em uma placa de válvula; uma coroa anular em torno do dito cubo, espaçada do dito cubo, e

uma pluralidade de raios se estendendo entre o dito cubo e a dita coroa anular em intervalos em torno do dito cubo.

De preferência, existem três ou cinco dos ditos raios.

De preferência, cada dito raio é serpentina, e é significantemente mais longo que a distância radial entre o dito cubo e a dita coroa anular.

De preferência, existem três ditos raios, com cada raio tendo uma extremidade de cubo e uma extremidade de coroa anular, as ditas extremidades unindo o cubo respectivo e a coroa anular substancialmente perpendicular às mesmas.

Em um aspecto adicional, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor incluindo um pistão alternando em um cilindro com uma extremidade fechada definindo um espaço de compressão, o aperfeiçoamento compreendendo uma entrada de sucção para o dito espaço de compressão compreendendo:

uma pluralidade de passagens através do dito pistão saindo da face do dito pistão em localizações espaçadas, e um elemento de válvula planar tendo um cubo preso centralmente na face do dito pistão e se estendendo para cobrir as ditas saídas de passagem.

De preferência, o dito elemento de válvula planar tem uma coroa anular em torno do dito cubo e uma pluralidade de raios se estendendo entre o dito cubo e a dita coroa anular em intervalos em torno do dito cubo.

De preferência, a dita coroa anular cobre as ditas saídas de passagem, e a borda externa da dita coroa anular é espaçada da parede do dito cilindro.

De preferência, o número de raios do dito elemento de válvula é selecionado a partir do conjunto: 3, 5.

De preferência, cada dito raio é serpentina, e é significantemente

mais longo que a distância radial entre o dito cubo e a dita coroa anular.

De preferência, existem três ditos raios, com cada raio tendo uma extremidade de cubo e uma extremidade de coroa anular, as ditas extremidades unindo o cubo respectivo e a coroa anular substancialmente perpendicular às mesmas.

Em um aspecto, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor alojado compreendendo:

um compressor alongado, e um invólucro oco alongado circundando o dito compressor, a superfície externa do dito invólucro tendo pelo menos uma cavidade anular significante transverso ao eixo de alongamento, com o dito compressor alongado suportado dentro do dito invólucro de modo que passa na dita cavidade.

De preferência, o dito invólucro é dividido pela dita cavidade em um primeiro lóbulo e um segundo lóbulo, a dita cavidade definindo uma cintura unindo os ditos lóbulos, a dita cintura sendo mais estreita que os ditos lóbulos.

De preferência, o dito compressor é um compressor linear, existe um espaço de gases dentro do invólucro que circunda o dito compressor linear, o dito compressor linear tendo um pistão alternável em um cilindro e uma trajetória de gases de sucção a partir do dito espaço de gases dentro do dito cilindro, existe uma entrada de gases de sucção para o dito espaço de gases de invólucro no dito primeiro lóbulo do invólucro e uma trajetória de gases comprimidos a partir do dito cilindro para fora do dito invólucro através do dito segundo lóbulo do dito invólucro.

Em um aspecto, a presente invenção pode consistir amplamente em um compressor incluindo:

um pistão tendo uma parede lateral e uma extremidade de fechamento, com uma trajetória de gases de sucção através da dita extremidade de fechamento para um espaço de compressão, uma câmara dentro do dito pistão, a dita trajetória de gases de sucção deixando a dita câmara, e um primeiro defletor definindo uma entrada restrita para a dita câmara na extremidade do dito pistão oposta à dita extremidade de fechamento.

De preferência, existe um segundo defletor dentro da dita câmara, definindo uma primeira subcâmara junto com a dita parede lateral de pistão e a dita extremidade de fechamento, definindo uma segunda câmara junto com o dito primeiro defletor e a dita parede lateral do pistão, com uma entrada de sucção além ou através do dito segundo defletor.

De preferência, o dito primeiro defletor compreende um fechamento oco suportado dentro da dita extremidade oposta de pistão, a dita entrada de sucção compreende uma trajetória de fluxo anular entre a dita luva de pistão e o dito fechamento oco, e uma entrada para o dito fechamento oco tem uma abertura na dita trajetória de fluxo anular.

De preferência, a dita entrada do dito fechamento oco compreende um tubo ressonante, e o comprimento e área do dito tubo ressonante e o volume interno do dito fechamento oco são selecionados para fornecer um ressonador Helmholtz regulado para remover um componente de freqüência de outro modo exibida.

De preferência, existe um elemento de válvula fixado na dita extremidade de pistão no dito espaço de compressão, o dito elemento de válvula auto-operando sob pressões de gases predominantes e forças dinâmicas, e a dita passagem através do dito primeiro defletor e/ou a dita coroa anular em torno da dita cavidade têm o comprimento e a área selecionados para fornecer um pulso de compressão quando o pistão começa um curso de compressão.

De preferência, uma haste de pistão se estende dentro do dito pistão e o dito fechamento oco é suportado na dita haste de pistão, suportado fora de contato com a dita luva de pistão tal que a dita trajetória de fluxo anular circunda o dito fechamento oco.

De preferência, a dita haste de pistão conecta na dita extremidade de fechamento do dito pistão, o dito primeiro defletor se estende da dita haste de pistão para a superfície interna da dita luva de pistão, e é configu21 rada para transmitir cargas laterais mas para isolar mudanças em orientação.

Para aqueles versados na técnica a qual a invenção se refere, muitas mudanças em construção e modalidades e aplicações amplamente diferentes da invenção sugerirão sem se afastar do escopo da invenção como definida nas reivindicações anexas. As representações e descrições aqui são puramente ilustrativas e não pretendem ser limitantes em qualquer sentido.

A invenção consiste no precedente e também considera construções da qual o seguinte fornece exemplos.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista parcialmente explodida a partir de cima de um compressor linear da técnica anterior de acordo com WO 02/35093.

A figura 2 é uma vista explodida aumentada do compressor da figura 1 sem o cabeçote de compressor.

A figura 3 é uma vista explodida do cabeçote de compressor do compressor da Figura 1.

A figura 4 é uma elevação lateral em seção transversal do compressor da figura 1, excluindo o alojamento hermético.

A figura 5A é um diagrama ilustrando vários parâmetros associados com um mancai hidrodinâmico adotado de acordo com uma invenção aqui.

A figura 5B é uma elevação lateral em seção transversal diagramática de um pistão e parede de cilindro, com o perfil de pistão modificado de acordo com uma invenção aqui.

A figura 6 é uma elevação lateral em seção transversal diagramática de um pistão e parede de cilindro com o perfil de pistão modificado de acordo com uma modalidade alternativa da invenção aã figura 5B.

A figura 7 é uma seção transversal através de um banho de usinagem química ilustrando um método de formar uma modalidade preferida da invenção da figura 5B.

A figura 8 é uma elevação lateral em seção transversal de uma

conexão deformável entre um pistão e haste de pistão de acordo com uma modalidade de outra invenção aqui incluindo um mancal de disco e de anel em O na luva de pistão.

A figura 9 é uma elevação lateral em seção transversal de uma conexão deformável entre um pistão e uma haste de pistão de acordo com uma modalidade de uma invenção aqui incluindo uma membrana se estendendo entre a face interna da luva de pistão e a haste de conexão.

A figura 10 é uma elevação lateral em seção transversal de uma conexão deformável entre um pistão e uma haste de pistão de acordo com uma modalidade de uma invenção aqui incluindo uma junta flexível.

A figura 11 é uma elevação lateral em seção transversal de uma conexão deformável entre um pistão e uma haste de pistão de acordo com uma modalidade de uma invenção aqui incluindo uma junta esférica.

A figura 12 é uma elevação lateral em seção transversal de uma conexão deformável entre um pistão e uma haste de pistão de acordo com uma modalidade de uma invenção aqui incluindo um mancal de anel em O em uma extensão de cantiléver a partir da coroa de pistão.

A figura 13 é uma elevação lateral, parcialmente em seção transversal, de um compressor alojado incluindo uma disposição de suporte de mola espiral de acordo com uma modalidade de uma invenção adicional aqui.

A figura 14 é uma vista em perspectiva de um compressor alojado (com a metade de topo de alojamento removida) ilustrando uma disposição de suporte de mola espiral de acordo com outra modalidade de uma invenção aqui.

A figura 15 é uma elevação lateral em seção transversal da extremidade de coroa de um pistão da extremidade de cabeçote de um cilindro incluindo uma placa de válvula encerrada cada de acordo com as modalidades preferidas das invenções adicionais aqui.

A figura 16 é uma vista da face de um pistão de acordo com uma invenção adicional aqui.

A figura 17 é uma vista plana de elemento de válvula planar de /53 múltiplas válvulas de acordo com uma modalidade de uma invenção adicional aqui.

A figura 18 é uma vista plana de um elemento de válvula planar de múltiplas válvulas de acordo com uma modalidade de uma invenção adicional aqui.

A figura 19A é uma vista terminal de um cabeçote de cilindro que fornece múltiplas trajetórias de descarga de comprimentos de trajetória diferentes de acordo com uma modalidade de uma invenção adicional aqui.

A figura 19B é uma vista em perspectiva do cabeçote da figura

19A.

A Figura 20 é uma vista de uma placa de válvula incluindo múltiplos orifícios de descarga e um elemento de válvula planar de múltiplas válvulas de acordo com outra modalidade de invenções aqui.

A figura 21 é um gráfico de pressão versus tempo mostrando a estabilização da pressão na cavidade de descarga resultando da implementação da modalidade da figura 19A.

A figura 22 é uma vista plana de um elemento de válvula planar de múltiplas válvulas de acordo com uma modalidade de uma invenção aqui.

A figura 23 é uma vista plana de um elemento de válvula planar de acordo com outra invenção aqui.

A figura 24 é uma vista plana de um elemento de válvula planar de acordo com outra invenção aqui.

A figura 25 ilustra um modo de deflexão preferido do elemento de válvula planar da figura 24.

A figura 26 é um gráfico de rigidez versus deflexão ilustrando a rigidez crescente para o elemento de válvula da figura 24 onde o elemento de válvula é preso diretamente em uma face de suporte.

A figura 27 ilustra um modo de deflexão indesejado que resulta mais frequentemente com uma forma menos preferida do elemento de válvula como ilustrado na figura 27.

A figura 28 é uma elevação lateral em seção transversal ilustrando um compressor alojado de acordo com uma modalidade de invenções /54 adicionais aqui.

A figura 29 é uma elevação lateral em seção transversal de um compressor alojado de acordo com outra modalidade de invenções adicionais aqui.

A figura 30 é uma elevação lateral em seção transversal de um pistão incluindo trajetória de sucção de gases e silencioso regulado de acordo com uma modalidade preferida de uma invenção adicional aqui.

A figura 31 e as figuras 31A a 31D ilustram o efeito de vários aspectos do pistão da figura 30,

A figura 32 é uma representação diagramática de uma trajetória de conexão elétrica de acordo com uma modalidade preferida de uma invenção adicional aqui, mostrada em um modo deslocado exagerado.

A figura 33 é um diagrama de momento de curvatura ilustrando o momento de curvatura em posições ao longo da trajetória do fio na figura 32.

A figura 34 é uma elevação lateral de uma modalidade preferida da trajetória de conexão elétrica da figura 32.

A figura 35 é uma vista em perspectiva de um compressor incluindo conexões elétricas de acordo com a figura 34.

A figura 36 ilustra uma modalidade preferida de uma câmara de descarga de acordo com uma invenção adicional aqui.

A figura 37 é uma elevação lateral, parcialmente em seção transversal, de um compressor alojado (com a metade de topo do alojamento removida) ilustrando uma disposição de suporte de mola espiral de acordo com uma modalidade preferida de uma invenção adicional aqui.

A figura 38 é uma elevação lateral de seção transversal ilustrando uma maneira de montar uma extremidade de uma mola espiral de modo a transmitir o momento de curvatura.

Descrição Detalhada

Configuração Geral de um Compressor da Técnica Anterior Exemplar

A presente aplicação inclui um número de invenções desenvolvidas em relação a compressores lineares e máquinas de pistão livre. Cada invenção pode ser aplicável a uma ampla faixa de configurações de com25 pressor, tal como, mas não limitado a, aquelas que são descritas aqui e aquelas que são conhecidas na técnica anterior. Nem todos os aperfeiçoamentos descritos aqui serão aplicáveis a todos os tipos de compressores. Por exemplo, aperfeiçoamentos relacionados ao desempenho de mancai de gás serão aperfeiçoamentos mais úteis em compressores que fazem uso de mancais de gás, e aperfeiçoamentos relacionados a molas principais e à conexão das mesmas no pistão não encontrará um uso em compressores de ciclo de Stirling não tendo tais molas de conexão.

Para colocar a presente invenção em um contexto apropriado, a construção e disposição do compressor descrito em WO 02/35093 é primeiramente descrita com referência às Figuras 1 a 5. Isto é por conveniência e não uma indicação de que as presentes invenções são aplicáveis somente a tal disposição, mas tal aperfeiçoamento pode ser aplicado a um compressor de sua forma geral.

Referindo-se à Figura 1, o compressor inclui um pistão 1003, 1004, alternado dentro de um furo de cilindro 1071 e operando em um fluido de trabalho que é alternadamente retirado de dentro e expelido de um espaço de compressão na extremidade de cabeçote do cilindro. Um cabeçote de cilindro 1027 conectado ao cilindro encerra uma extremidade aberta do furo do cilindro 1071 para formar o espaço de compressão e inclui válvulas de entrada e saída 1118, 1119 e tubulações associadas. O gás de trabalho comprimido deixa o espaço de compressão através da válvula de saída 1119 para dentro de uma tubulação de descarga. A tubulação de descarga canaliza o fluido de trabalho comprimido em uma camisa de resfriamento 1029 que circunda o cilindro 1071. um tubo de descarga 1018 leva da camisa de resfriamento 1029 e para fora através do invólucro hermético.

O alojamento de cilindro e a camisa 1029 são integralmente formados como uma entidade única 1033 (por exemplo, uma carcaça). A camisa 1029 compreende uma ou mais câmaras com extremidades abertas 1032 substancialmente alinhadas com o eixo de alternância do cilindro 1071 e circundando o cilindro 1071. As câmaras com extremidades abertas 1032 são substancialmente encerradas para formar o espaço de camisa (pela monta26 gem de cabeçote de cilindro 1027).

O motor linear inclui um par de partes de estator opostas 1005, 1006, que são rigidamente conectadas à carcaça do cilindro 1033.

O pistão 1003, 1004, alternando dentro do cilindro 1071 é conectado à montagem de cilindro 1027 por meto de um sistema de molas. Ele opera em ou perto de sua freqüência ressonante natural sujeita ao efeito de mola adicional dos gases comprimidos. O elemento de mola primário do sistema de mol é uma mola principal 1015. O pistão 1003, 1004, é conectado à mola principal 1015 por meio de uma haste de pistão 1047. A mola principal 1015 é conectada a um par de pernas 1041 se estendendo da carcaça de cilindro 1033. O par de pernas 1041, as partes de estator 1005, 1006, a moldagem de cilindro 1033 e a montagem de cabeçote de cilindro 1027 juntas compreendem o que é referido como uma parte de cilindro 1001 durante a discussão do sistema de molas.

A haste de pistão 1047 conecta o pistão 1003, 1004 à mola principal 1015. A haste de pistão 1047 é rígida. A haste de pistão tem uma pluralidade de ímãs permanentes 1002 espaçados ao longo dela e forma o induzido do motor linear.

Para carga friccional baixa entre o pistão 1003, 1004 e o cilindro 1071, e em particular para reduzir qualquer carga lateral, a haste de pistão 1047 é conectada de modo resiliente e flexível com a mola principal 1015 e com o pistão 1003, 1004. Em particular uma conexão resiliente é fornecida entre a extremidade de mola principal 1048 da haste de pistão 1047 na forma de uma conexão plástica fundida entre um botão sobremoldado 1049 na mola principal 1015 e na haste de pistão 1047. Em sua outra extremidade, a haste de pistão 1047 inclui um par de flanges circulares espaçados 1003, 1036 que se encaixam dentro de uma luva de pistão 1004 para formar o pistão. Os flanges 1003, 1036 estão em série com e intercalados com um par de regiões de articulação 1035, 1037 da haste de pistão 1047. O par de regiões de articulação 1035, 1037 são formadas para ter um eixo de curvatura principal em ângulos retos uma com a outra.

Na extremidade de mola principal 1048, a haste de pistão 1047 é /5+ radialmente suportada por sua conexão com a mola principal 1015. A mola principal 1015 é configurada de modo que fornece um movimento alternado mas resiste substancialmente a qualquer movimento lateral ou movimento transverso à direção de alternância do pistão dentro do cilindro.

A montagem que compreende a parte de cilindro não é rigidamente montada dentro do invólucro hermético. Está livre para se mover na direção de alternância do pistão, afastadas das conexões de suporte com o invólucro: o tubo de descarga 1018, uma linha de injeção de refrigerante líquido 1034 e uma mola de suporte traseira 1039. Cada um do tubo de descarga 1018 e da linha de injeção de refrigerante líquido 1034 e da mola de suporte traseira 1039 é formado para ser uma mola de característica conhecida na direção de alternância do pistão dentro do cilindro. Por exemplo, os tubos 1018 e 1034 podem ser formados em uma mola espiral ou helicoidal adjacente a suas extremidades que levam através do invólucro hermético 1030.

O movimento alternado total é a soma do movimento do pistão 1003, 1004 e a parte de cilindro.

O pistão 1003, 1004 é suportado radialmente dentro do cilindro por mancais de gás aerostáticos, A parte de cilindro do compressor inclui a carcaça de cilindro 1033 tendo um furo 1150 através da mesma e um revestimento de cilindro 1010 dentro do furo 1150. O revestimento de cilindro 1010 pode ser feito a partir de um material adequado para reduzir o desgaste do pistão. Por exemplo, pode ser formado a partir de um composto de plástico reforçado com fibra tal como náilon reforçado com fibra de carbono com 15% de PTFE (também preferido para a haste e luva do pistão), ou pode ser de ferro fundido com o efeito autolubrificante de seus flocos de grafite. O revestimento do cilindro 1010 tem aberturas 1031 através do mesmo, se estendendo a partir da superfície cilíndrica externa 1070 do mesmo para o furo interno 1071 do mesmo. O pistão 1003, 1004 se desloca no furo interno 1071, e estas aberturas 1031 formam os mancais de gás. Um suprimento de gás comprimido é fornecido às aberturas 1031 por uma série de passagens de mancai de gás. As passagens de mancai de gás se abrem em suas ou28 tras extremidades para uma tubulação de suprimento de mancai de gás, que é formada como uma câmara anular em torno do revestimento do cilindro 1010 na extremidade de cabeçote do mesmo entre o revestimento 1010 e o furo do cilindro 1071. A tubulação de suprimento de mancai de gás é por sua vez suprida pela tubulação de gás comprimido do cabeçote de compressor por uma pequena passagem de suprimento 1073.

As passagens de mancai de gás são formadas como ranhuras 1080 na parede externa 1070 do revestimento de cilindro 1010. Estas ranhuras 1080 combinam com a parede do outro furo de cilindro 1071 para formar as passagens encerradas levando às aberturas 1031.

As ranhuras de mancai de gás 1080 seguem as trajetórias helicoidais. Os comprimentos das trajetórias respectivas são escolhidos de acordo com a área seccional preferida da passagem, que pode ser escolhida para fabricação fácil (tanto por usinagem ou possivelmente por alguma outra forma tal como moidagem de precisão).

Cada parte 1005, 1006 do estator carrega um enrolamento. Cada parte 1005, 1006 do estator é formada com uma pilha de laminação em formato de Έ com o enrolamento carregado em torno do pólo central. O enrolamento é isolado da pilha de laminação por uma bobina plástica.

A parte de cilindro 1001 incorpora o cilindro 1071 com camisa de resfriamento associada 1029, o cabeçote de cilindro 1027 e as partes de estator de motor linear 1005,1006 todos em conexão rígida um com o outro. A parte de cilindro 1001 incorpora pontos de montagem para a mola principal 1015, o tubo de descarga 1018 e o tubo de injeção de líquido 1034. Também carrega as montagens para a conexão de parte de cilindro para a mola principal 1015.

A carcaça de cilindro e camisa 1033 tem pernas de montagem superior e inferior 1041 se estendendo da extremidade para longe do cabeçote de cilindro. A mola 1015, a forma preferida da qual será descrita posteriormente, inclui uma barra de montagem rígida 1043 em uma extremidade para conexão com a carcaça do cifindro 1033. Um par de ressaltos se estendendo lateralmente 1042 se estendem a partir da barra de montagem

1043. As pernas de montagem superior e inferior 1041 da carcaça de cilindro 1033 incluem cada uma fenda de montagem ou estria 1075 para um dos ressaltos 1042. Uma vez além das protuberâncias ou farpas 1078 fornecidas na estria 1075, os ressaltos 1042 são capturados entre as faces perpendiculares 1079 das farpas 1078 e as faces perpendiculares 1083 formando a face terminal das estrias 1075.

A superfície interna 1076 de cada perna 1041 tem uma fenda axial 1028 se estendendo a partir da estria 1075. Ressaltos se estendendo para fora 1130 na haste conectando o pistão 1047 alternam dentro das fendas 1028 enquanto operam.

Uma mola de sujeição 1087 tem uma abertura central 1088 através dela tal que pode encaixar sobre o par de pernas de montagem 1041. A mola de sujeição 1087 tem pernas se estendendo para trás 1089 associadas com cada perna de montagem 1041. As extremidades livres 1090 destas pernas 1089 deslizam dentro de estrias de face externa 1084 das pernas de montagem 1041 e são suficientemente pequenas para passar através das aberturas axiais 1086 entre as estrias externa e interna 1084 e 1075. Com os ressaltos 1042 da barra de montagem de mola principal 1043 no lugar nas estrias internas 1075 das pernas de montagem 1041 estas extremidades livres 1090 pressionam contra os ressaltos 1042 e os prendem contra as faces perpendiculares 1079 da farpa respectiva 1078. A retenção da mola de sujeição 1087 em uma condição carregada supre uma pré-carga predeterminada contra os ressaltos 1042.

A mola de sujeição realiza a tarefa paralela de montar as partes de estator 1005, 1006. A mola de sujeição 1087 inclui uma superfície de sujeição de parte de estator 1091 em cada uma de suas regiões laterais 1092.

A carcaça de cilindro 1033 inclui um par de blocos de suporte de estator se projetando 1055.

Quando em posição, a atração natural entre as partes do motor arrastará as partes de estator 1005, 1006 uma na direção da outra. A largura do espaço de aré mantida pela locação do degrau perpendicular 1057 contra as bordas externas 1040, 1072 dos blocos de montagem 1055 e mola de sujeição 1087 respectivamente. Para localizar adicionalmente as partes de estator 1005, 1006 em uma direção vertical (a superfície engatando o estator) de cada bloco de montagem 1055 inclui um entalhe 1057 em sua borda externa que em uma direção vertical combina com a dimensão da pilha de laminação em formato de Έ.

As partes de estator 1005 e 1006 são eletricamente conectadas no conector de suprimento de energia 1017. O conector de suprimento de energia 1017 é encaixado através de uma abertura 1019 no envoltório hermético 1030.

A extremidade aberta da carcaça de cilindro 1033 e encerrada pelo cabeçote de compressor 1027. O cabeçote de compressor desse modo encerra a extremidade aberta do cilindro 1071, e das câmaras de camisa de resfriamento 1032 circundando o cilindro 1071. Em uma forma geral, o cabeçote de cilindro 1027 compreende uma pilha de quatro placas 1100 a 1103 junto com um silencioso de sucção/tubulação de entrada 1104.

Uma estria anular 1133 é fornecida na face do flange 1135. Os lóbulos estendidos para fora 1137, 1138 atuam como orifícios para o tubo de descarga 1018 e o tubo de retorno 1034 respectivamente.

As aberturas são fornecidas entre as três câmaras na carcaça de cilindro 1033.

A primeira placa de cabeçote 1100 encaixa sobre a extremidade aberta da moldagem de cilindro 1033 dentro da estria anular 1133.

A segunda placa de cabeçote 1101 encaixa sobre a primeira placa 1100. A segunda placa 1101 é de um diâmetro maior que a placa 1100 e pode ser feita de aço, ferro fundido, ou aço sinterizado. A placa 1101 é mais extensiva que a estria dentro da qual a placa 1100 assenta. A placa 1101 reside contra a face do flange e comprime a primeira placa 1100 contra a estria. A placa 1101 tem aberturas 1139 espaçadas em torno de seu perímetro, dimensionada de modo que a parte roscada dos parafusos passa através de modo livre.

A segunda placa de cabeçote 1101 incorpora uma abertura de descarga de gás comprimido 1111 em registro com a abertura 1110. Tam31 bém inclui uma abertura adicional 1117 em registro com a abertura 1115 na primeira placa 1100.

A parte da placa 1101 encerra a abertura de cilindro 1116 da placa 1100. Através daquela parte da placa 1101 passam um orifício de entrada 1113 e um orifício de descarga 1114. Uma válvula de entrada de aço de mola 1118 é presa em uma face da placa 1101 cobrindo o orifício de entrada 1113. A base da válvula de entrada 1118 é presa entre a placa 1100 e a placa 1101 e sua posição é presa por cavilhas 1140. Uma válvula de descarga de aço de mola 1119 é fixada na outra face de placa 1101 cobrindo a abertura de descarga 1114. A base da válvula 1119 é presa entre a segunda placa 1101 e a terceira placa 1102 e localizada por cavilhas 1141. A válvula de descarga 1119 encaixa e opera dentro de uma abertura de tubulação de descarga 1112 da terceira placa 1102 e uma tubulação de descarga 1142 formada na quarta placa 1103. A válvula de entrada 1118 assenta (afastada de sua base) dentro do espaço de compressão de cilindro e opera nele.

A terceira placa de cabeçote 1102 encaixa dentro de uma estria circular 1143 na face voltada para o cilindro 1144 da quarta placa 1103. A placa 1102 é relativamente flexível e serve como uma gaxeta e é comprimida entre a quarta placa 1103 e a segunda placa 1101.

Um filtro de gás 1120 recebe refrigerante comprimido da estria 1145 e o distribui para a passagem de suprimento de mancai de gás 1073 através dos furos 1146,1147 nas primeira e segunda placas.

Uma abertura de entrada 1095 através da terceira placa 1102 está em registro com o orifício de entrada 1113 na segunda piaca 1101 e o orifício de entrada 1096 passando através da quarta placa 1103. Uma entrada afunilada ou de troco de cone 1097 na face 1098 da quarta placa 1103 leva ao orifício de entrada 1096. O orifício de entrada 1096 é encerrado pelo silencioso de entrada 1104. O silencioso de sucção 1104 inclui uma passagem de entrada de refrigerante 1093 se estendendo do espaço de tubulação de entrada encerrado para abrir para fora em uma direção afastada da moldagem de cilindro 1033. Com o compressor situado dentro de seu alojamento hermético, uma projeção interna 1109 de um tubo de entrada 1012 se es-

tendendo através do alojamento hermético se estende para dentro da passagem de entrada 1093 com folga generosa.

O refrigerante líquido é suprido a partir da saída de um condensador no sistema de refrigeração, diretamente dentro das câmaras de cami5 sa de resfriamento 1032 circundando o cilindro. O refrigerante comprimido recentemente descarregado passa dentro das câmaras antes de deixar o compressor por meio do tubo de descarga 1018. Na câmara 1032, o refrigerante líquido vaporiza absorvendo grandes quantidades de calor do gás comprimido e a partir das paredes circundantes da carcaça de cilindro 1033 e do cabeçote de cilindro 1027.

Uma disposição passiva é usada para trazer o refrigerante líquido para dentro da camisa de resfriamento. Uma pequena região de pressão diminuída é produzida imediatamente adjacente à saída da linha de retorno de líquido 1034 dentro do espaço de camisa. Esta região de pressão menor já tendo sido descrita acontece através do fluxo de gás comprimido dentro da camisa através da abertura de gás comprimido 1110 na placa de cabeçote 1100. Um efeito de bombeamento inercial ligeiro é criado pelo movimento alternado do tubo de retorno de refrigerante líquido 1034 na direção de seu comprimento.

A mola principal é formada a partir de uma corda de instrumentos musicais de seção circular que tem uma resistência de fadiga muito alta com nenhuma necessidade de polimento subseqüente.

A mola principal toma a forma de uma alça contínua torcida em uma hélice dupla.

O comprimento de arame que forma a mola 1015 tem suas extremidades livres fixadas dentro de uma barra de montagem 1043 com ressaltos 1042 para montar em uma das partes de compressor. A mola 1015 tem um ptmto de montagem adicional 1062 para montar a parte de pistão.

O compressor linear recebe refrigerante evaporado em baixa pressão através do tubo de sucção 1012 e expele refrigerante comprimido em alta pressão através da ponta de descarga 1013. No sistema de refrigeração, a ponta de descarga 1013 em geral seria conectada a um condensa40 dor. O tubo de sucção 1012 é conectado para receber refrigerante evaporado de um ou mais evaporadores. A ponta de distribuição de refrigerante líquido 1014 recebe refrigerante condensado do condensador (ou de um acumulador ou da linha de refrigerante depois do condensador) para uso em resfriar o compressor como já foi descrito. Um tubo de processo 1016 se estendendo através do invólucro hermético é também incluído para uso em evacuar o sistema de refrigeração e carregar com o refrigerante escolhido. Descrição Detalhada das Invenções

Mancais de gás usam uma parte do gás de alta pressão que o compressor linear produz. Conseqüentemente é benéfico minimizar o fluxo dos mancais. No entanto, a força gerada por um orifício de mancai é grosseiramente proporcional à quantidade de gás que flui através dele. A força do orifício é também afetada por pressão a jusante, que varia significantemente perto da extremidade de cabeçote de um compressor linear.

Uma propriedade adicional de mancais de gás é que eles têm um tempo de resposta relativamente lento, de modo que pode levar 1 a 2 segundos para ajustar a uma variação de força aplicada. Isto é equivalente a 50 a 200 percursos do compressor, de modo que existe potencial para ter contato pistão/cilindro às vezes, particularmente no começo do percurso de sucção.

De acordo com uma invenção aqui, estes problemas são endereçados incorporando um mancai hidrodinâmico (sapata) que converte o movimento do pistão em uma força de mancai. Esta forma de mancai tem uma resposta rápida e pode fornecer uma força que aumentará a força do mancai de gás.

Um mancai de sapata bidimensional é mostrado na Figura 5 onde a cunha de fluido gera uma força de mancai F em ângulos retos à velocidade U. Esta força pode ser aproximada da fórmula:

Pt = 6.μ.υ.

L (b^b₂)

F = Pt.w.L è, + b₂)_ (2)

-(D onde Pt é a pressão transversa gerada pelo mancai de sapata, μ é a visco-

sidade do fluido, U é a velocidade da parte móvel, L é o comprimento do afunilamento, bi é a folga na extremidade dianteira do afunilamento, b₂ é a folga na extremidade traseira do afunilamento e w é a largura do mancai (isto é, em uma direção perpendicular ao plano da Figura 5A).

Na modalidade preferida da presente invenção o formato de cunha é formado afunilando a extremidade 5008 do pistão 5000, como ilustrado na Figura 5B. Então a força em um lado é equilibrada pela força no lado oposto, a menos que o pistão seja desviado (por uma distância e) da linha central 5002 do cilindro 5004. Com o desvio, a força centralizada F_p, gerada pelo mancai 5006 é encontrada a partir da fórmula aproximada:

b₂ b,

A

D-d

-+ a + e

D-d --he

D-d

-+ a -e

D-d --e “(3)

-(4)

-(5)

-(6) / γ

Pt = 6.μ.σ.

lnl —I-2

Pb = β.μ.ΙΡ (M-) lnl I-2.I b\ b₂ b_x + b₂ )_

VÊÚ'

-(7)

-(8)

Fp = (tfl.D.(pb-Pt).L onde: bi é a folga na borda dianteira do mancai 5006 no lado de maior folga devido ao desvio; b₂ é o pistão normal à folga de parede de cilindro no mesmo lado que bi; b3 é a folga na borda dianteira de 5006 no lado tendo a folga menor devido ao desvio; b4 é o pistão normal à folga de parede de cilindro no mesmo lado que b3í D é o diâmetro de cilindro; d é o diâmetro de pistão padrão; e é o desvio do eixo do pistão 5010 a partir do eixo de cilindro 5002; Pt é a pressão gerada pelo mancai no lado de folga aumentado; Pb é a pressão gerada no lado de folga diminuída; μ é a viscosidade do fluido; U é a velocidade de movimento do pistão com relação ao cilindro; L é o comprimento axial do mancai; e a é a profundidade radial do afunilamento ou degrau.

Este método funciona particularmente bem na extremidade de cabeçote do pistão onde os mancais de gás são menos eficazes devido à diferença de pressão reduzida durante o percurso de compressão.

O degrau ou afunilamento pode parar o contato de pistão /cilindro dentro do ciclo durante a partida quando os mancais de gás ainda não têm suprimento suficiente para operar efetivamente. A força de levantamento do mancal é gerada logo que o pistão se move.

A partir da equação (1) pode ser deduzido que a força ótima de um mancal de sapara ocorre quando a altura de cunha a é igual à folga Um compressor de refrigeração linear do tipo descrito aqui realiza melhor com as folgas radiais entre 3 a 8 mícrons, assim a relação acima implica em um afunilamento de 5 mícrons. As figuras não estão em escala e as dimensões relativas do degrau ou afunilamento e da folga são em geral exageradas enormemente.

Um afunilamento desta profundidade é difícil de trabalhar à máquina concentricamente com o eixo do pistão usando maquinaria convencional. A usinagem é mais fácil se o afunilamento é convertido em um degrau (por exemplo, 6002 na Figura 6). O efeito de mancal de sapata e ainda evidente se o afunilamento é convertido em um degrau.

Também como indicado na Figura 6, um afunilamento ou degrau 6002 pode ser fornecido na extremidade traseira do pistão em adição a ou em vez de na extremidade de cabeçote do pistão. É considerado que isto não seria bastante eficaz como o mancal na extremidade de cabeçote do pistão devido à diferença nas pressões predominantes nestas localizações. No entanto, quando um afunilamento na extremidade traseira do pistão não afeta o volume de compressão ou a operação dos mancais de gás qualquer ganho positivo da elevação gerada pode ser benéfico.

Verificou-se que se a etapa é formada por usinagem^química, a superfície de degrau permanece concêntrica com o resto do pistão. A usinagem química envolve imergir a extremidade de pistão em um eletrólito para erodir lentamente longe da superfície do pistão. A erosão pode ser realizada fornecendo o eletrólito como um ácido, por exemplo, HCI altamente concen-

trado, ou por erosão eletroquímica. No caso de erosão eletroquímica é importante que a ação erosiva ocorre uniformemente em torno do pistão. Isto pode ser facilitado fornecendo um anodo circular ou anular coaxial com o pistão com a extremidade de pistão imersa no eletrólito.

Referindo-se à Figura 7, uma modalidade possível é ilustrada, na qual o pistão 7004 é abaixado em um tanque de eletrólito 7002. O tanque de eletrólito está contido em um banho 7000. Um potencial elétrico 7010 é aplicado entre o pistão 7004 e o banho 7000. O pistão 7004 se torna assim um catodo e o banho 7000 se torna um anodo e a superfície do pistão é lentamente erodida.

Em uma modalidade preferida desta invenção a superfície externa do pistão é provida com cromagem dura. A usinagem química ocorre totalmente dentro da camada revestida ou chapeada por exemplo, a camada revestida ou chapeada poderia ser feita na ordem de 50 pm de espessura, enquanto a profundidade máxima de corrosão seria aproximadamente 5 pm.

Em nossa modalidade preferida, com o diâmetro de pistão de aproximadamente 25 mm e um comprimento de pistão de aproximadamente 50 mm, é proposto um degrau de 10 mm de comprimento na superfície cilíndrica do pistão na extremidade de cabeçote do pistão. Um degrau poderia ser fornecido na outra extremidade bem como ilustrado como degrau 6002 na Figura 6.

De acordo com um aspecto adicional desta invenção é possível usar usinagem química para produzir um afunilamento graduado. Em particular, com referência à Figura 7, a extremidade do pistão 7004 é imersa no eletrólito a uma profundidade que corresponde com o comprimento do afunilamento pretendido para ser produzido. O pistão é suportado para ser lentamente retrátil a partir do banho. Por exemplo, um arame 7006 pode enrolar ^;em uma haste rodando lentamente 7008 para levantar o pistão do banho. O pistão é gradualmente retirado de modo que a duração de tempo imerso na solução varia (de preferência linearmente) com a posição ao longo do afunilamento, a extremidade do pistão do afunilamento sendo imerso por um tempo para criar a profundidade de afunilamento completa, enquanto a ex-

tremidade distai do afunilamento é imersa somente brevemente. O regime de imersão pode estar sujeito à variação substancial. Por exemplo, a extremidade de pistão pode ser gradualmente inserida ou pode ser alternada lentamente no eletrólito.

Como já descrito, nossa disposição de compressor preferida tem os ímãs na haste de conexão entre a mola e o pistão. Para fazer isto funcionar mais efetivamente verificou-se que a haste deve ser rígida e deve ser montada de modo deformável em uma ou ambas as extremidades de tal maneira que é capaz de rodar para formar um ângulo com a linha de deslocamento axial de modo que o pistão pode ser axialmente alinhado independente do desaíinhamento da haste de pistão. Isto pareceria também uma vantagem em compressores que não possuem o induzido na haste de pistão.

Uma invenção adicional aqui é uma conexão de pistão com haste de pistão em que as cargas aplicadas ao pistão são dispostas de modo que as cargas laterais são aplicadas em uma posição afastada das extremidades do pistão. As cargas axiais são transmitidas diretamente para a coroa do pistão. A conexão permite a flexibilidade rotacional entre o pistão e a haste de pistão, transversa a e uniformemente em torno do eixo de alternância do pistão. Isto tem a vantagem de não encorajar a inclinação do pistão no cilindro, permitindo que os mancais de gás ou outra lubrificação funcionem mais efetivamente.

A Figura 8 ilustra uma disposição para fornecer uma conexão deformável entre a haste de pistão e o pistão que aplicará cargas laterais em uma posição afastada da extremidade do pistão.

O pistão 8002 tem uma parede cilíndrica 8006 e é encerrado por uma coroa 8009 em uma extremidade. A haste deformável 8001 é fixada em uma extremidade na coroa 8009 do pistão 8002. A haste deformável 8001 e fixada em sua outra extremidade em uma haste de pistão 8000. A haste deformável é axialmente rígida mas lateralmente deformável. Pode, por exemplo, ser um comprimento de calibre estreito de arame de instrumento musical de aço de alta resistência. Um suporte 8004 se estende de uma face diantei38 ra da haste de pistão 8000. O suporte 8004 de preferência toma a forma de um suporte ereto cilíndrico. Um disco 8005 se estende da extremidade aberta do suporte ereto cilíndrico 8004 como um flange anular. O disco 8005 se estende para ser adjacente à superfície interna da parede cilíndrica 8006 do pistão. Um mancai é fornecido entre a borda externa do disco 8005 e a superfície interna da parede cilíndrica 8006. O mancai deve transmitir forças laterais enquanto acomoda a ligeira variação em orientação que ocorrerá entre o pistão 8002 e a haste de pistão 8000. Na forma preferida, o mancai inclui um material de mancai interposto entre a superfície interna da parede lateral cilíndrica 8006 e a borda externa do disco 8005. De preferência este está na forma de um anel em O 8007 disposto em um canal anular voltado para fora 8008 do disco 8005. O anel em O pode compreender um material elastomérico, por exemplo, borracha de nitrila de dureza Shore A 90, ou um material de mancai seco, tal como polímero de PTFE não enchido. O material elastomérico acomodaria o ligeiro movimento relativo através de flexão do material de anel em O. O material de mancai seco acomodaria o movimento relativo por ação de deslizamento de baixa fricção entre a superfície do material de mancai seco e a superfície interna da parede lateral do pistão 8006. O material elastomérico tem o benefício de agüentar ligeiras variações em encaixar mais facilmente que o material de mancai seco rígido. No entanto, o material de mancai seco fornece uma transferência de carga mais rígida para o pistão.

A Figura 12 ilustra uma disposição para fornecer uma conexão deformável entre a haste de pistão e o pistão que aplicará cargas laterais em uma linha de carga 12020 longe da extremidade do pistão, a disposição incluindo um mancai de anel em O em cantilévera partir da coroa.

Na Figura 12, o pistão 12002 tem uma parede cilíndrica 12006 e é encerrada pela coroa 12009 em uma extremidade. Uma haste deformável 12001 é fixada em uma extremidade na coroa 12009. A haste deformável 12001 é fixada em sua outra extremidade na haste de pistão 12000. Um suporte 12004 se estende a partir da extremidade dianteira da haste de pistão 1200. O suporte 12004 pode tomar a forma de um suporte ereto cilíndrico.

Um cantiléver 12010 se estende a partir da face interna da coroa de pistão 12009. O cantiléver 12010 pode tomar a forma de um suporte ereto cilíndrico. A extremidade distai 12015 do cantiléver 12010 é acoplada de modo flexível com a extremidade 12012 do suporte 12004. O acoplamento flexível é configurado para transmitir forças laterais na extremidade 12015 do cantiléver 12010 mas permitir mudanças no alinhamento relativo do pistão e haste de pistão. A disposição preferida inclui um anel em O 12013 localizado em uma ranhura anular externa 12011 do cantiléver 12010. o anel em O 12013 se apoia contra uma superfície voltada para dentro da extremidade 12012 do elemento de suporte 12004. O anel em O é de preferência formado de um material resiliente com parati va mente mole, tal como borracha de nitrila ou elastômero de flúor tal como Viton® A ou Viton® B, disponível na Du Pont. A superfície voltada para dentro de preferência tem forma substancialmente esférica com um diâmetro correspondendo com o diâmetro externo do anel em O. Variações adicionais nesta modalidade incluem inverter a disposição de junta para ter a extremidade do cantiléver que circunda a extremidade do suporte.

A Figura 9 ilustra outra disposição para fornecer uma conexão deformável entre a haste de pistão e o pistão que aplicarão cargas laterais em uma linha de carga 9020 longe da extremidade do pistão. A disposição inclui uma membrana se estendendo entre a face interna da luva de pistão e a haste de conexão ou uma luva circundando a haste de conexão.

A disposição da Figura 9 é uma variação adicional na disposição da Figura 8. O pistão 9002 tem uma parede cilíndrica 9006 e é encerrado pela coroa 9009 em uma extremidade. A haste deformável 9001 é fixada em uma extremidade na coroa 9009 e em sua outra extremidade na haste de pistão 9000. O suporte 9004 se estende da extremidade dianteira da haste de pistão 9000. O suporte 9004 de preferência toma’ a forma de um suporte ereto cilíndrico. Uma membrana fina 9003 se estende da superfície externa 9012 do suporte 9004 para a superfície interna 9010 da parede cilíndrica 9006. A membrana é de preferência um disco de metal fino com uma abertura através de seu centro. O suporte 9004 penetra através da abertura no centro do disco. A borda externa do disco está conectada na superfície interna 9010 da parede cilíndrica. De preferência, o disco inclui um engate anular interno com o suporte 9004 e um engate anular externo com a superfície interna da parede 9006. De preferência, cada engate é encaixado de modo justo em sua superfície respectiva. A membrana transmite efetivamente as cargas laterais para a parede cilíndrica 8006 na linha de carga 9020. A transmissão é por meio de uma combinação de compressão através do disco em um lado e tensão através do disco no outro, com a tensão assumindo se a membrana exibe qualquer tendência de cambamento no lado de com10 pressão. Ainda a espessura da membrana permite a deformação fora de plano e portanto permite mudanças no mancai relativo do pistão e haste de pistão.

A Figura 10 ilustra uma disposição para fornecer uma conexão de deformação entre a haste de pistão e o pistão que aplicará cargas laterais em uma linha de carga 10020 longe da extremidade do pistão. A disposição inclui uma junta tornozelo.

Na disposição na Figura 10, o pistão 1020 tem uma parede cilíndrica 10006 e é encerrado por uma coroa 10009. Um cantiléver 10001 se estende da face interna da coroa 10009. Um suporte 10004 se estende da extremidade dianteira da haste de pistão 10000. um bioco de elastômero 10007 é conectado ao cantiléver 10001 e o suporte 10004. O elastômero 10007 é de preferência conectado a cada um do cantiléver e suporte por ligação adesiva. A deformação do bloco de elastômero permite mudanças no mancai relativo do pistão e haste de pistão. No entanto como também reduz a rigidez axial da conexão entre o pistão e a haste de pistão, é menos preferido que as outras modalidades descritas aqui, o bloco de elastômero pode, por exemplo ser um elastômero de flúor tal como Viton® A ou Viton® B disponível na Du Pont. Como uma alternativa ao bloco de elastômero, outra conexão elástica pode ser continuada entre o cantiléver e o suporte. Por e30 xemplo, um comprimento curto de arame de aço de mola de diâmetro pequeno pode ser fixado em cada extremidade nas partes respectivas. O arame pode ser fixado, por exemplo, ligando em furos rasos nas partes ou mol-

dando uma ou outra parte sobre a extremidade do arame.

A Figura 11 ilustra uma disposição para fornecer uma conexão deformável entre a haste de pistão e o pistão que aplicará cargas laterais em uma linha de carga 11020 afastada da extremidade do pistão. A disposição inclui uma junta de quadril”.

Na disposição da Figura 11, o pistão 11002 tem uma parede cilíndrica encerrada por uma coroa 11009. Um cantiléver 11001 se estende da face interna da coroa 11009. Um suporte 11004 se estende da extremidade dianteira da haste de pistão 11000. Uma junta universal é fornecida entre o cantiléver 11001 e o suporte 11004. A conexão universal permite mudanças no mancai relativo do pistão e haste de pistão. As cargas laterais aplicadas através da junta universal têm uma linha de carga eficaz 11020 no pistão 11002 em uma posição longitudinal combinando com o centro da junta esférica. Na modalidade ilustrada, a esfera 11008 é fornecida na extremidade do cantiléver 11001. Um encaixe correspondente é fornecido na extremidade do suporte 11004. O encaixe 11007 é de preferência fornecido em uma bucha 11006 de material de mancai de baixa fricção apropriado tal como PTFE.

Existem vantagens de localizar a válvula de sucção na extremidade do pistão em compressores lineares. Isto pode ser obtido na medida em que o pistão é em geral oco sem ser interrompido por um pino da cruzeta. Como discutido previamente, um número de desenhos de compressor linear da técnica anterior incluía uma válvula de sucção através do pistão.

Quando uma válvula de sucção convencional começa a abrir, a única força nela é aquela devido à diferença de pressão através da válvula. Esta força (menor que 10kPa) acelera a válvula de acordo com a Lei de Newton. Esta força de aceleração é eventualmente equilibrada pelo aumento, normalmente linear, em força de mola com deslocamento de válvula, de modo qúe a válvula permanece aberta até que o fluxo através da válvula pára e a diferença de pressão cai a zero. A válvula então acelera na direção de seu assento devido à força de mola.

Quando a válvula de sucção está na face do pistão móvel, a análise acima se torna mais complexa na medida em que agora existe um

sistema de coordenadas acelerando. Isto significa que a força devido à diferença de pressão é auxiliada, ou oposta, pela força inercial na válvula a partir da aceleração do pistão.

Em um compressor linear operando menos que a capacidade máxima, a válvula de sucção abre e fecha quando a força inercial se opõe à força de diferença de pressão. (Isto ocorre porque existe um volume de folga significante no Centro Fixo de Topo, e conduz movimento de pistão considerável para longe do TDC antes que o gás de alta pressão capturado no volume de folga atinja a pressão de gás de sucção. Este movimento conduz o pistão para uma posição onde ele começa a desacelerar antes de parar e inverter a direção no Centro Fixo de Fundo). Assim para todo o tempo de válvula aberta, a força inercial está restringindo a duração da válvula aberta.

De acordo com uma invenção aqui, o pistão tem uma pluralidade de orifícios de entrada através da coroa.

Referindo-se à Figura 15, é ilustrada uma modalidade preferida desta invenção, em que o pistão inclui uma luva de pistão 15002 e uma coroa de pistão 15004. A coroa de pistão 15004 pode ser integral com o pistão (por exemplo, a luva e a coroa podem ser usinadas a partir de um lingote sólido, ou a partir de uma fundição) ou a coroa de pistão pode ser formada separada da luva e soldada ou ligada no lugar. Por exemplo, a coroa pode ser usinada a partir de lingote e a luva cortada de tubo de aço sem emenda com os dois componentes subseqüentemente fundidos juntos. A coroa do pistão inclui uma pluralidade de orifícios de entrada 15006. Como visto melhor na Figura 16, a pluralidade de orifícios de entrada 15006 é distribuída em uma série anular perto da circunferência da coroa de pistão. Uma série de raios 16002 separa os orifícios 15006 e conectam um cubo 16004 da coroa em uma circunferência 16008 da coroa. Enquanto esta é a modalidade preferida, podería ser submetida à variação significante na disposição de sua fabricação. Por exemplo, os raios poderíam conectar-se diretamente na luva do pistão. De preferência, um elemento de válvula planar singular é fornecido para cobrir todos os orifícios 15006. O elemento de válvula planar singular pode estar, de acordo com uma das modalidades descrita adicionalmen-

te, em uma relação com invenções adicionais aqui. O elemento de válvula planar 15008 pode ser preso centralmente na parte de cubo 16004 da coroa de pistão. Por exemplo, um rebite 15010 pode prender através do elemento de válvula planar 15008 e uma abertura central 16010 da coroa de pistão. O cubo do elemento de válvula pode ser conectado de modo justo na coroa ou pode ter uma conexão que permite que o cubo se mova na direção e para longe da coroa.

A pluralidade de orifícios de entrada fornece um aumento grande na área de abertura de orifício comparada com as disposições, das quais a requerente está ciente, em compressores da técnica anterior de capacidade igual (menos que 15 cm³). Os inventores consideram que aumentar as áreas de abertura de válvula além daquelas anteriores embora suficiente para fornecer fluxo essencialmente livre, de fato fornece um aperfeiçoamento significante em desempenho. Eles consideram que isso é devido mais ao movimento bastante diferente que prevalece no compressor linear de pistão livre do que o movimento harmônico quase simples que prevalece no compressor acionado por manivela.

De acordo com outra invenção, é reconhecido que em tais disposições com orifícios de entrada através do pistão, o cabeçote é livre da necessidade de direcionar o gás de sucção através do cabeçote de cilindro. Nesta invenção, a placa de válvula de cabeçote tem uma pluralidade de orifícios de descarga que utiliza o espaço não exigido para uma válvula de entrada e tubulação.

Referindo-se à Figura 15, o cilindro é de preferência definido por uma parede cilíndrica 15012 fechada em uma extremidade por uma placa de válvula 15014. Uma gaxeta 15016 é interposta entre a placa de válvula 15014 e a extremidade de parede de cilindro 15012. Como discutido adicionalmente, na gaxeta 15016 é de preferência um isolante térmico substancial. De acordo com a modalidade preferida da invenção presentemente discutida, a placa de válvula 15014 inclui uma pluralidade de orifícios de descarga 15018. De preferência, um número considerável de orifícios de descarga é fornecido e na modalidade preferida pelo menos quatro e de preferência seis ou sete orifícios são fornecidos. Válvulas são fornecidas para fechar os orifícios de descarga 15018. De preferência, as válvulas compreendem válvulas de mola plana de cantiléver, e mais preferivelmente são parte de um elemento de válvula planar único 15020. Formas preferidas de válvula planar são discutidas abaixo em relação a outras invenções. O elemento de válvula planar pode ser preso centralmente na placa de válvula 15014.

De acordo com outra invenção, o instante de fechamento de cada válvula é feito diferente alterando ligeiramente a frequência natural de cada válvula na disposição de múltiplas válvulas. Isto estabiliza o pulso de descarga e leva a menos ruído desde que os tempos de fechamento não sejam simultâneos. Mudar a freqüência natural de cada válvula pode ser obtido em um número de maneiras que pode depender da construção da válvula. Para uma válvula de mola em lâminas de cantiléver, a frequência natural dependerá das distribuições de massa e rigidez, a maneira em que a válvula é fixada na placa de válvula e a existência ou forma de qualquer batente de válvula fornecido atrás da válvula. Em uma válvula verdadeiramente planar, a freqüência natural pode ser feita diferente selecionando tamanhos de cabeçote variados para as válvulas, com tamanhos de cabeçote maiores indicando uma massa maior e resposta mais lenta. Alternativamente, ou adicionalmente, a largura da parte de mola da válvula pode ser variada dentre as válvulas, com uma parte de mola mais estreita indicando uma rigidez menor e resposta mais lenta. Alternativamente, ou em adição, o elemento de válvula planar pode ser preso na placa de válvula em uma maneira que o comprimento de cantiléver da válvula varia, com um comprimento mais curto fornecendo uma resposta mais rápida. A massa e a rigidez podem também ser afetadas por outras alterações, por exemplo, corte de material ou adição de material. Além do mais, uma retenção traseira de válvula pode ser fornecida em formato para alterar a rigidez de válvula eficaz de cada válvula quando a válvula abre. Por exemplo, a retenção traseira pode fornecer contato de parada prematuro contra uma região basal da parte de mola de válvula, desse modo encurtando a parte de mola quando a válvula abre. Isto, sozinho ou em combinação com outros aspectos do desenho de válvula podem ser apli45 cados para dar a cada válvula uma resposta de fechamento ligeiramente diferente.

Referindo-se à Figura 17, é representada uma válvula de descarga planar de seis orifícios 17002 que inclui um cubo anular 17004 e seis partes de mola radiais 17006 se estendendo a partir do cubo 17004. Um cabeçote de válvula 17008 se estende de uma extremidade distai de cada parte de mola 17006. Se todas as válvulas deste elemento de válvula gozam de condições de operação uniformes (assento, sujeição e retenção traseira) então as válvulas fecharão simultaneamente. No entanto, a resposta pode ser alterada variando o assento de válvula, a sujeição ou retenção traseira de válvula.

Um exemplo de uma válvula como aquela da Figura 17 fornecendo resposta de válvula variada é representada na Figura 20. O elemento de válvula 20002 inclui um cubo anular 20004 com uma pluralidade de válvulas se estendendo radialmente para fora e uma válvula adicional centrada dentro da coroa anular. Uma série de partes de mola 20006 se estende para fora do cubo anular 20004, cada uma com um cabeçote de válvula 20008 em sua extremidade distai. Uma parte de mola 20010 se estende para dentro do cubo anular 20004 e tem um cabeçote de válvula adicional 20012 em sua extremidade distai. O elemento de válvula planar é mostrado quando colocado em uma placa de válvula. A linha pontilhada representa a impressão de um cabeçote de descarga que prende o elemento de válvula na placa de válvula e fornece tempo de fechamento de válvula variado e comprimento de trajetória de descarga variado (de acordo com outra invenção aqui como descrita abaixo). A impressão do cabeçote de descarga inclui paredes curvadas 20014 e 20016 que prendem o elemento de válvula 20002 contra a placa de válvula 20000. Com o elemento de válvula preso no lugar a distância de cada cabeçote de válvula 20008 de cada uma das paredes externas 20014 e 20016 não são as mesmas. Em particular, referindo-se à parede 20014, a borda externa da parede 20014 adjacente à extremidade 20018 é relativamente mais afastada que a borda externa da parede na extremidade 20020. Conseqüentemente, o comprimento efetivo da parte de mola para a válvula 20022 é mais curto que o comprimento efetivo da parte de mola da válvula 20024. A resposta da válvula 20022 é portanto mais rápida que a resposta da válvula 20024. Na modalidade representada as sete válvulas podem ter tempos de fechamento que não são cada um diferente de todos os outros. Por exemplo, a sujeição de válvulas 20024 e 20026 é substancialmente a mesma e a resposta esperada destas válvulas será substancialmente a mesma. É possível configurar a impressão de sujeição do cabeçote de descarga para fornecer a variação completa de resposta entre as válvulas onde esta é preferida.

Referindo-se à Figura 18, é representado um elemento de válvula planar em que a resposta de válvula varia de acordo com a rigidez da parte de mol de cada válvula. O elemento de válvula planar 18000 inclui um cubo anular 18002 para prender na placa de válvula. Os cabeçotes de válvula 18004 são deslocados radialmente para fora do cubo anular 18002. Cada cabeçote de válvula 18004 é unido ao cubo 18002 por uma parte de mola. As larguras de cada parte de mola não são todas a mesma. Na modalidade ilustrada, cada parte de mola tem um perfil similar mas é de largura diferente. Por exemplo, a largura da parte de mola 18010 é menor que a largura da parte de mola 18008, que é menor que a largura da parte de mola 18006, que é menor que a largura da parte de mola 18016 , que é menor que a largura da parte de mola 18012. isto corresponde a uma rigidez crescente e resposta mais rápida movendo através daquelas séries. A rigidez crescente não precisa seguir em uma sequência em torno da válvula.

Uma válvula, onde a resposta variada é não seqüencial em torno do elemento de válvula, é ilustrada na Figura 22. O elemento de válvula da Figura 22 ilustra uma forma em que a resposta é variada com o tamanho das válvulas, O elemento de válvula 22002 inclui um cubo anular 22004, uma pluralidade de partes de mola se estendendo para fora 22006 de perfil substancialmente uniforme. Os cabeçotes de válvula 22008 a 22013 são formados na extremidade distai de cada parte de mola 22006. Os cabeçotes de válvula 22008 a 22013 são numerados de acordo com o aumento em tamanho e consequentemente com a resposta mais lenta. A resposta de uma vál· vula será mais lenta que a resposta das válvulas com cabeçotes de válvula menores. A válvula 22002 também inclui uma válvula central 22014 ilustrando a conveniência de utilizar tanto do espaço de cabeçote quanto possível para a abertura de descarga.

A válvula da Figura 22 também incorpora outra invenção aqui. O tamanho de cabeçote variado varia a resposta de abertura bem como a resposta de fechamento. Os inventores consideram que a resposta de abertura é influenciada pela massa da válvula, e conseqüentemente a massa variada leva a velocidades de abertura variadas. Embora as válvulas comecem a abrir simultaneamente, o grau de abertura das válvulas maiores será inicialmente menor que para as válvulas menores. A abertura de válvula alternada pode também ser obtida prendendo a válvula em uma placa de válvula onde os orifícios de descarga não são todos fornecidos em um nível uniforme (com relação ao plano do elemento de válvula). Com o elemento de válvula preso contra a placa de válvula, as partes de mola de pelo menos algumas das válvulas serão pré-tensionadas quando fechadas. A abertura de válvula alternada deve também estabilizar a pulsação de pressão no cabeçote de descarga.

De acordo com uma invenção adicional aqui, comprimentos de trajetória diferentes são fornecidos no orifício de descarga para estabilizar o pulso de descarga.

As trajetórias de descarga são dispostas de modo que existe um comprimento diferente entre cada orifício de descarga e o ponto de saída do cabeçote de descarga. Isto é ilustrado no cabeçote exemplar mostrado nas

Figuras 19A e 19B e também nos cabeçotes das Figuras 20 e 36.

Referindo-se às Figuras 19A e 19B, um exemplo de um cabeçote de descarga que pode fornecer trajetórias de descarga de comprimento diferente é ilustrado. Neste cabeçote, os orifícios de descarga através da placa de válvula abrem dentro de um plenum essencialmente anular 19018.

O plenum anular é definido por uma parede lateral circunferencial 19004 e um ressalto de sujeição centrai 19008. Uma parede radial 19006 se estende entre a parede lateral 19004 e o ressalto 19008. Esta cruza o plenum fazen48 do uma câmara anular, cega em ambas as extremidades. Uma saída 19002 é fornecida em uma extremidade da câmara. Numerais de referência 19010 a 19015 indicam a localização aproximada dos orifícios de descarga dentro da câmara de plenum com o cabeçote de descarga no lugar. É evidente que o comprimento de trajetória da zona de descarga 19010 para a saída 19002 é maior que o comprimento de trajetória da zona de descarga 19011, que é maior que o comprimento de trajetória da zona 19012, que é mais longo que o comprimento de trajetória da zona 19013, que é mais longo que o comprimento de trajetória da zona 19014, que é maior que o comprimento de traje10 tória de 19015.

Isto alterna as chegadas de pulso na saída e assim reduz a pulsação na linha de descarga. Por exemplo, no cabeçote da Figura 19, a diferença em comprimentos de trajetória (entre máximo e mínimo) é 60 mm, de modo que com uma aceleração de 230 m/s (velocidade de som em Isobuta15 no a 760 kPa e 120°C) existe um retardo de 0,26 ms entre o primeiro e o último pulso. Isto é cerca de duas vezes o tempo de elevação de um desenho de comprimento de trajetória igual.

A Figura 21 mostra a diferença nestas pulsações de pressão. A linha sólida 21002 é a pressão com comprimentos de trajetória iguais, a linha pontilhada 21004 para comprimentos desiguais. O tempo de elevação mais lento do desenho de trajetória desigual fornece harmônicos de frequência mais baixos que não excitam as ressonâncias vistas na seção de decaimento do traço de trajetória igual.

Outras modalidades de cabeçote de descarga também incorpo25 rando o comprimento de trajetória de descarga variado.são ilustradas nas Figuras 20 e 36. A disposição da Figura 20 já foi discutida resumidamente acima. Em adição, para fornecer momentos de fechamento de válvula variados, a disposição da Figura 20 fornece uma câmara de plenum anular 20040. A saída desta câmara não é ilustrada, no entanto de preferência é axial a partir da câmara central 20042. O fluxo passa da câmara anular 20040 para a câmara central 20042 através de uma abertura entre as extremidades 20018 e 20044 de paredes 20014 e 20016. Portanto, nesta disposi/77 ção o comprimento de trajetória das válvulas 20024 e 20026 para a saída de descarga é maior e da válvula 20012 é menor. A passagem de saída poderia também ser fornecida lateralmente através de uma parede lateral do cabeçote de descarga, por exemplo adjacente à abertura entre as extremidades de parede 20018 e 20044.

Referindo-se à Figura 36, é mostrado outro cabeçote de descarga preferido que em uma disposição similar àquela nas Figuras 19 e 20. Nesta disposição, o cabeçote de descarga inclui uma parede externa cônica em cúpula 36002 que define um espaço interior em geral cônico 36004. Uma passagem de saída axial 36006 se estende a partir do ápice do cabeçote de descarga, internamente, o espaço 36004 é dividido por uma série de paredes radiais 36010 a 36015 e uma parede anular central 36016. A parede anular 36016 define uma câmara axial central que leva à passagem de saída 36006 no ápice do cabeçote de descarga. Paredes divisórias 36010 a 36015 definem uma pluralidade de câmaras axiais periféricas que circundam a câmara axial central. As paredes 36011 a 36015 são comprimidas abaixo do nível de parede anular 36016. Alternativamente estas paredes podem incluir um entalhe abaixo do nível da parede anular. A parede anular 36016 inclui um entalhe 36022 adjacente à parede radial 36010. A parede radial 36010 é da mesma altura que a parede anular 36016. Com o cabeçote de descarga preso no lugar contra uma placa de válvula, o nível comprimido das paredes 36011 a 36015 definem uma trajetória de fluxo das câmaras axiais periféricas na passagem axial central. O comprimento de trajetória da câmara 36023 para a passagem axial 36029 é mais longo que o comprimento de trajetória equivalente da câmara 36024, que é mais longo que o comprimento de trajetória equivalente da câmara 36025, que é mais longo que a câmara 36027, que é por sua vez mais longo que o comprimento de trajetória equivalente da câmara 36028. As câmaras axiais também atuam como um silencioso no cabeçote de descarga.

De acordo com uma invenção adicional aqui, os orifícios de entrada e/ou os orifícios descarga são fornecidos com uma válvula que tem uma força de retorno não-linear. Quando a válvula se abre, a rigidez aumen50 ta. Isto tem a vantagem de não precisar de um batente para limitar o deslocamento da válvula. Um batente é exigido em outros desenhos de modo que a válvula não é forçada.

Isto pode ser implementado para a válvula de descarga também, mas nossa forma preferida de disposição de descarga foi descrita cima. Uma forma de válvula de sucção de acordo com a invenção presentemente descrita é ilustrada na Figura 24. Ela tem um cubo 24002 no centro com uma pluralidade de raios 24004 se estendendo para fora para um anel contínuo 24006 em sua extremidade. A válvula de preferência tem um número ímpar de raios.

As condições predominantes para a válvula de sucção tornam difícil atingir grandes deslocamentos de válvula e portanto as quedas de pressão podem ser relativamente grandes a menos que o perímetro de válvula possa ser aumentado. O perímetro crescente e difícil na medida em que o diâmetro de orifício crescente pode aumentar a tensão de válvula. De acordo com nossa modalidade preferida, o orifício de entrada é uma série anular de orifícios através da coroa de pistão. A Figura 16 mostra uma extremidade de pistão incluindo tais orifícios. Este formato mantém as tensões baixas mas aumenta o perímetro significantemente. De acordo com uma invenção adicional aqui, o anel de perímetro 24006 da válvula de sucção preferida veda a série anular de orifícios. De acordo com ambas as invenções, o cubo 24002 é fixado no pistão. Os raios 24004 atuam como molas de válvula. Quando a válvula abre e os raios 24004 deflexionam, surge uma tensão neles resistidos pelo anel de perímetro 24006. Esta tensão inibe a flexão adicional, aumentando a rigidez de válvula. A tensão induzida aumenta quando a deflexão de abertura de válvula aumenta.

A válvula é ilustrada (projeção ortográfica) na Figura 25 em seu modo preferido de deformação. No modo preferido de deformação, o anel externo 24006 permanece substancialmente planar, embora possa deformar sob tensão de raios 24004 para ligeiramente irregular ou em tronco de cone. O cubo 24002 pode ser preso na corroa de pistão de modo a permitir ou inibir a curvatura em seu centro. Uma conexão que permite a curvatura no cen51

tro do cubo reduz a rigidez da válvula comparativa com uma conexão que inibe a curvatura no centro do cubo. A rigidez crescente de tal válvula, presa de modo apertado na coroa, é ilustrada pelo gráfico da Figura 26. O gráfico coloca valores de rigidez instantânea da válvula na escala vertical 26002 contra os valores de deslocamento de abertura instantânea do anel de perímetro 24006 na escala horizontal 26004.

Foi descoberto que quando o número de raios é um número par, a simetria da válvula é tal que pode ocorrer um modo deformação indesejável em que dois lados opostos da válvula tendem a levantar para um máximo enquanto os dois lados perpendiculares a eles, levantam uma quantidade mínima ou algumas vezes nada. Este efeito (ilustrado em projeção ortográfica na Figura 27) não é observado onde a válvula tem um número ímpar baixo de raios, em particular em válvulas tendo três ou cinco raios. Conseqüentemente, as válvulas de três ou cinco raios são preferidas.

Referindo-se à Figura 23, é ilustrada uma variação na válvula tendo raios de cubo e anel de perímetro. Nesta variação, os raios, embora tendo uma extensão radial, seguem uma trajetória de curva entre o cubo 23004 e o perímetro 23008. Cada raio 23006 tem uma extremidade 23010 próxima ao cubo 23004 e uma extremidade 23012 próxima ao anel 23008. Cada extremidade de preferência funde no cubo respectivo ou anel em uma direção substancialmente radial. Na trajetória entre as extremidades 23010 e 23012, cada raio inclui uma parte 23014 se estendendo substancialmente de modo preciso dentro do espaço entre o cubo 23004 e o anel 23008. O elemento de válvula de acordo com esta modalidade tem uma rigidez signíficantemente menor que o elemento de válvula ilustrado na Figura 24. No entanto, a rigidez ainda aumenta com o deslocamento.

De acordo com outro aspecto desta invenção, a entrada de válvula, tal como descrita acima pode ser montada na face de pistão em uma disposição flutuante. A válvula desloca sem deformar sob a influência de pressões predominantes e aceleração de pistão. Isto significa que não existe mola de válvula para fechar a válvula, mas desde que o fechamento da válvula deve ocorrer perto de BDC onde a aceleração está em seu pico, pode existir efeito de fechamento suficiente.

É bem conhecido daqueles versados na técnica que se o gás de sucção é refrigerador, a densidade do gás é aumentada e assim o compressor é mais eficaz em bombeamento. Portanto, é importante manter o gás de sucção tão frio quanto possível. Muitas patentes foram depositadas discutindo métodos de fazer isto. Por exemplo US 4.960.368 e US 5.039.287.

A maior parte do calor em um compressor é gerada a partir do calor de comprimir o gás dentro do cabeçote de descarga. (O resto vem do motor). Parte deste calor é carregada para fora com a descarga do gás. O resto é dissipado para o volume circundante e aquece o invólucro que então dissipa o calor para o meio ambiente.

Nas condições de teste padronizado com isobutano (Testing of

Refrigerant Compressors de Padrão Internacional ISO 917) o gás de entrada a 60 kPa e 32°C é comprimido a 760 kPa. Se este é um processo isentrópico (uma boa aproximação para um compressor de alta velocidade), a temperatura Td_eScarga> pode ser estimada a partir de:

Λ entrada

-273

Para isobutano com k = 1,1, este fornece uma temperatura de

111°C. Esta temperatura alta aquece o gás circundando a bomba dentro do invólucro (o gás de invólucro). Desde que o gás mistura com o gás de entrada antes de ser introduzido dentro da bomba, a temperatura do gás dentro do cilindro no começo da compressão é signifícantemente maior que a temperatura de 32°C acima. Em alguns casos, esta temperatura pode ser tão alta quanto 70°C dando uma temperatura de descarga isentrópica de 158°C. Desde que o trabalho de compressão é encontrado a partir de:

£-1

Este aumento em temperatura fornece um aumento em trabalho a partir de 125 J/g a 140 J/g ou um aumento de 12% na potência para bombear a mesma quantidade de isobutano.

A técnica anterior mostra duas maneiras de impedir este aumen53 to de temperatura. A sucção direta leva o gás de entrada diretamente para o orifício de entrada do compressor. Um pequeno furo é fornecido no conduto de entrada de modo que o gás de invólucro permanece a uma pressão similar ao gás de entrada. A sucção semidireta tem um furo muito maior para o gás de invólucro, este furo é desenhado para permitir algum fluxo para e do fluxo de gás de entrada de modo que flutuações de pressão são minimizadas sem transferência de calor ou massa significante. Isto supera a desvantagem de sucção direta que fornece grandes quedas de pressão devido às flutuações de velocidade induzidas pela natureza iminente do processo de sucção.

Infelízmente a sucção semidireta é difícil de implementar em um compressor onde a válvula de sucção está na face do pistão.

De acordo com uma invenção aqui tenta-se limitar o calor que flui do gás de descarga para as beiradas do compressor.

Em um aspecto da invenção, o gás de sucção é admitido no invólucro a partir da extremidade oposta para o cabeçote de alta temperatura e linha de descarga. É portanto possível isolar o gás de sucção na mesma extensão do gás quente na extremidade de cabeçote da bomba.

De acordo com uma modalidade, a mistura do gás da extremi20 dade de cabeçote do compressor com o gás na outra extremidade é restringida por um defletor longo. A Figura 28 ilustra esta modalidade. O compressor 28002 é alongado e inclui uma extremidade de cabeçote 28004 e uma extremidade de entrada 28006. O compressor está disposto dentro de um invólucro de encerramento alongado 28008 e é de preferência suportado dentro do invólucro de modo que seu movimento é isolado do invólucro. O invólucro 28008 inclui uma entrada de sucção 28010 e uma saída de descarga 28012. Um defletor anular 28014 é encaixado dentro do invólucro 28008 em um ponto intermediário ao longo do comprimento do compressor 28002. De preferência, o defletor 28014 está localizado na região do cilindro do compressor. O defletor 28014 divide o espaço de gases dentro do invólucro 28008 em um espaço de gases de extremidade de cabeçote 28018 e um espaço de gases de extremidade de sucção 28020. Uma folga anular limita54

da 28022 é fornecida entre o defletor 28014 e o compressor 28002 que permitirão o movimento do compressor em operação. A entrada de sucção 28010 entra no espaço de gases de sucção 28020. A saída de descarga 28012 passa somente através do espaço de extremidade de cabeçote 28018 e conecta ao cabeçote de descarga do compressor 28016 via um tubo de descarga flexível 28024. O tubo de descarga 28024 passa somente através do espaço de extremidade do cabeçote 28018. Com o compressor operando, os gases de sucção entram no invólucro através da entrada de sucção 28010 e são retirados de dentro do espaço de compressão 28026 através do espaço de sucção 28020 e o corpo do pistão 28028. Este fluxo indicado pelas setas 28032. Os gases descarregam do espaço de compressão 28026 para dentro de uma câmara 28040 dentro do cabeçote de descarga 28016 e a partir de lá através do tubo de descarga 28024 para sair do invólucro na saída de descarga 28012. Nesta disposição, os gases de descarga quente estão somente em contato com a extremidade de cabeçote do compressor, que por sua vez descarrega calor dentro dos gases do espaço circundante 28018.Estes gases são substancialmente isolados da mistura com os gases de sucção no espaço 28020 pelo defletor 28014. Nesta disposição, os gases de sucção estão a uma temperatura menor que se a mistura livre foi permitida com os gases em torno do cabeçote de cilindro.

O defletor que restringe o movimento de gás de extremidade para extremidade poderia ser adicionado para dentro do invólucro como na Figura 28 ou poderia ser formado como parte do invólucro durante o processo de fabricação de invólucro como na Figura 29.

Na modalidade da Figura 29 o compressor mostrado alojado no invólucro é substancialmente o mesmo como o compresspr na Figura 28. O compressor 29002 é alongado e tem uma extremidade de cabeçote 29004 e uma extremidade de sucção 29006. O compressor está disposto dentro do invólucro alongado 29008. O invólucro 29008 tem um primeiro lóbulo 29042 em uma extremidade e um segundo lóbulo 29044 na outra extremidade. A cintura ou gargalo 29040 se encontra entre os lóbulos 29042, 29044. A cintura ou gargalo 29040 se aproxima na superfície externa do compressor le55 vando a uma coroa anular estreita 29022 para folga de movimento para o compressor. O invólucro 29008 inclui uma entrada de sucção 29010 e uma saída de descarga 29012. O cabeçote 29016 e tubo de descarga 29024 se encontram completamente dentro do primeiro lóbulo 29042. Os gases de sucção passam da entrada de sucção 29010 para o espaço de compressão 29026 através do interior 29020 do segundo lóbulo 29044 e o interior do pistão 29028. Assim, eles são isolados da mistura com gases aquecidos pelo cabeçote de descarga 29016 e a tinha de descarga 29024.

A disposição de invólucro da Figura 29 é também uma modalidade preferida de outra invenção. Esta invenção refere-se em geral a invólucros adequados para compressores alongados. Na técnica anterior, os compressores para aparelhos de refrigeração domésticos foram tipicamente alojados dentro de invólucros rotundos de relação de aspecto baixa compressores encaixam com tais invólucros também tem relação de aspecto baixa. Uma vantagem de um compressor linear, tal como aqueles que foram descritos aqui, é que podem ser construídos para serem alongados, ou ter uma relação de aspecto alta. Alojado em um invólucro tendo uma relação de aspecto similar ao compressor, o compressor pode assim ocupar uma dimensão menor em pelo menos um eixo. Em aparelhos de refrigeração domésticos isto pode reduzir o volume do espaço de máquina exigido e/ou aperfeiçoar o formato interno disponível do refrigerador. Os inventores descobriram que os invólucros alongados que foram previamente tentados para alojar um compressor alongado contribuíram para uma unidade de compressor excessivamente ruidosa comparada a compressores mais convencionais alojados em um invólucro mais uniformemente proporcionado. Os inventores consideram que os formatos de invólucros da técnica anterior forneceram frequências ressonantes inferiores mais facilmente excitadas pelo compressor alojado. Em particular, as freqüências^Lressonantes inferiores podem ser excitadas por harmônicos de ordem inferior do compressor de operação que os invólucros de frequência ressonante superior de relação de aspecto mais convencional. Estes harmônicos inferiores têm energia associada maior levando à excitação maior do invólucro e mais ruído. Em solução a este problema, os inventores propõem um formato de invólucro para alojar um compressor alongado que tem o mais baixo dos modos ressonantes superiores. Desenhos propostos pelos inventores têm rigidez de formato inerente maior e portanto o mais baixo dos modos ressonantes superiores. Os aspectos preferidos do formato incluem uma cavidade anular na superfície externa, tal como exibida peta cintura ou gargalo 29040 na Figura 29, e uma falta de linhas retas tomadas em qualquer direção. Em particular, um formato como na Figura 29 tendo um primeiro e um segundo lóbulo, cada um de forma arredondada, unidos em uma cintura de forma arredondada foi encontrado por exibir característica de ruído baixo em comparação com um invólucro mais cilíndrico, tal como aquele representado na Figura 28. É considerado que cada lóbulo do invólucro da Figura 29 se aproxima mais de uma esfera que tem uma rigidez de formato final. A freqüência do mais baixo modo excitado com o invólucro da Figura 29 é mais que 30% maior que o mais baixo modo excitado de um invólucro similarmente dimensionado, tal como na Figura 28. É também considerado que o invólucro da Figura 29 é eficaz quando a falta de superfícies lineares desencoraja a formação de onda estacionária e encoraja as reflexões internas randômicas. Conseqüentemente a atenuação interna de ruído é aperfeiçoada. O afunilamento dentro da região de coroa anular estreita 29022 e também considerado ser efetivo em atenuar o ruído interno, atuando como um silencioso.

De acordo com um aspecto adicional da invenção, o gás descarregado e termicamente isolado, do gás de invólucro e do corpo do compressor. Com referência às Figuras 28 e 29, o método preferido de isolar o cabeçote é ter um revestimento (28070, 29070) dentro (ou fora) que atrai uma camada fina de gás (28072, 29072). Este gás não pode circular, desde que a pequena distância através do espaço assegura que o torque aplicado no fluido é muito fraca para formar céluias de convecção de modo que o calor é transferido somente por condução através do gás (isto é, baixo porque a maioria dos gases são condutores muito pobres) e por radiação (que pode ser minimizada reduzindo a emissividade das superfícies).

A largura ótima do espaço variará de acordo com as condições pretendidas de uso para o compressor. Se os parâmetros são tais que o número de Rayleigh está abaixo de 2 χ 10⁴ existirá pouca convecção. Por exemplo, com isobutano e uma diferença de temperatura de 50° entre a temperatura esperada das paredes interna e externa em operação de estado estacionário um número de Rayleigh de 2 χ 10⁴ sugere um espaço de aproximadamente 2 mm. Qualquer aumento no tamanho do espaço fornecerá pouca ou nenhuma redução adicional em transferência de calor, mas aumentará prejudicialmente a área de superfície do lado de fora do cabeçote.

Isolar o cabeçote aumenta inevitavelmente a temperatura média da placa de válvula e isto pode conduzir mais calor para dentro e ao longo do corpo de cilindro. De acordo com um aspecto adicional de nossa invenção, uma gaxeta de baixa condutividade espessa (por exemplo, 29060 na Figura 29) é fornecida entre o cabeçote e o cilindro para reduzir o fluxo de calor para baixo para a extremidade de sucção da bomba.

A gaxeta é de preferência um material de polímero e tem uma condutância térmica e espessura que fornece uma condutividade térmica menor que 1000 W/m²K, por exemplo uma gaxeta de 1,5 mm de espessura de aglutinante de borracha de Nitrila com enchimento de fibra sintética tem uma condutividade térmica de aproximadamente 600 W/m²K.

Porque o cilindro, e assim o estator, vibra ±1 mm, podem existir problemas de segurança com as conexões elétricas com o motor linear. O mesmo problema pode também ocorrer em relação ao conduto de descarga.

Pode ser conseguida vantagem eliminando conexões elétricas levando o arame de enrolamento diretamente ao conector hermético mode25 Io de terminal conector fixado no alojamento.

De acordo com uma invenção aqui, uma trajetória particularmente configurada do compressor se movendo para o conector fixo mantém tensões de fadiga em um mínimo. Uma modalidade preferida desta trajetória para a conexão elétrica é ilustrada na Figura 34 e Figura 35.

Cada condutor 3400, 3402 tem uma alça móvel em um plano paralelo à direção de movimento. As extremidades da alça são conectadas para resistir a momentos de curvatura e atuar como extremidades ''embuti58 das. A alça preferida inclui uma primeira seção reta 3404 conectada com o componente móvel (o compressor montado) e uma segunda seção reta 3406 conectada com o componente fixo, o invólucro de compressor. As primeira e segunda seções retas 3404 e 3406 são paralelas ao eixo de alternância do pistão, que é a fonte principal de vibração do compressor. Uma terceira seção reta, transversal 3408 se estende entre a primeira seção reta 3404 e a segunda seção reta 3406. Os cantos de raio 3407 e 3409 juntam a primeira e terceira e segunda e terceira seções retas respectivamente. Os raios de curvatura dos cantos 3407 e 3409 são de preferência selecionados para serem tão pequenos quanto possível, mas levando em conta a conveniência de fabricação e as limitações de deformação do material. A curva não deve ser pequena de modo a induzir a defeitos de elevação de tensão.

De preferência, as extremidades da alça não são as extremidades do arame per se, o arame sendo uma extensão contínua do arame do enrolamento de estator e sendo condutor em uma trajetória inteira para o conector modelo de terminal conector através de um invólucro de compressor. No entanto, quando as extremidades das alças são essencialmente embutidas e mantidas rígidas em relação ao componente de compressor respectivo em que conectam, as junções condutivas no arame não são tão prejudiciais quanto poderíam ser. De preferência, cada extremidade da alça é mantida dentro de um canal com uma profundidade consideravelmente maior que o diâmetro do arame. O arame encaixa de modo justo dentro do canal e o canal é conectado ao componente respectivo. Por exemplo, a extremidade do arame 3460 é encaixada em um canal 3463 de um conduto de lados abertos que é por sua vez fixado no invólucro de compressor. A extremidade 3462 é fixado em um canal aberto 3467 se estendendo de uma face terminal de uma bobina plástica 3468 retendo o enrolamento do estator. O arame leva para dentro do canal a uma profundidade consideravelmente maior que o diâmetro do arame.

Referindo-se à figura 34, as primeira e segunda seções retas 3404 e 3406 têm um comprimento L. A seção reta transversal 3408 tem um comprimento Η. A alça é mostrada em linha sólida em um modo não defor59 mado. Um modo deformado é ilustrado na Figura 32 seguindo o deslocamento do compressor vibrando uma distância X. Em geral, o compressor da presente invenção vibrará através de uma faixa de deslocamento de ± 1 mm, e comprimentos efetivos das seções retas foram encontrados com L da ordem de 10-20 mm e H da ordem de 20-30 mm. O modo deformado mostrado na Figura 32 é exagerado.

A Figura 32 mostra uma distribuição de momento de curvatura teórico ao longo do arame. A distribuição de momento de curvatura é um pouco idealizada, com o raio dos cantos é assumido zero.

Na distribuição de momento de curvatura pode ser visto que nas extremidades embutidas das seções retas paralelas 3404 e 3406 e o alinhamento destas seções com a direção de deslocamento do compressor se movendo com relação ao invólucro resulta em curvatura pura (momento de curvatura constante 3416 e 3422 respectivamente) ao longo do comprimento de seções retas paralelas 3404 e 3406. A magnitude M deste momento de curvatura uniforme é o momento de curvatura de pico ao tongo do comprimento da alça de arame. O momento de curvatura 3414 na primeira seção paralela 3404 é igual em magnitude ao momento de curvatura 3424 na segunda seção paralela 3406 mas é de sinal oposto. O momento de curvatura na seção transversa 3408 não é uniforme, mas caracterizado por uma força de desvio uniforme efetuando uma transição linear entre o momento de curvatura 3426 de magnitude e sinal iguais ao momento de curvatura 3414 em primeira seção paralela 3404, e momento de curvatura 3430, igual em magnitude e sinal ao momento de curvatura 3424, da segunda seção paralela 3406. Em um ponto 3428 a meio caminho ao longo da seção transversal 3408, o momento de curvatura é substancialmente zero que corresponde com o ponto de inflexão 3450 no modo deformado ilustrado na Figura 34. A partir do ponto 3428, 0‘ momento de curvatura sobe linearmente, como representado pela região 3418 para o pico 3426, e linearmente mas com sinal oposto, como na região 3420, para o pico 3430.

A magnitude deste momento máximo M é encontrada a partir de: M = 12.£./.--h.(6.L + H)

Onde E, I e x são os módulos de elasticidade (1600GPa para Cu), o momento de inércia e deslocamento respectivamente. A tensão alternada máxima para arame de diâmetro d é dada por:

_S = M.±

2.1

Para um dado comprimento de arame de conexão, um M otima5 mente baixa é dada por L = de acordo com os cálculos teóricos. No entanto, o modelo não leva em conta forças verticais geradas pela deformação. Na prática, estas são reduzidas melhor escolhendo usar braços paralelos mais longos. O modelo mostra que a tensão é mais sensível a variações em H que em variações em L. Isto é verificado por nossa experiência onde os desenhos menos confiáveis tinham um H relativamente pequeno. Também verificamos que se L é muito grande podem ocorrer oscilações de modo superior.

Esta invenção pode também ser aplicada a outras conexões entre o compressor e o invólucro, tal como linha de descarga de gases com15 primidos. Tal configuração é ilustrada na Figura 29.

Compressores em refrigeradores domésticos podem ser uma fonte significante de ruído incômodo, tanto direta quanto indiretamente através da vibração que é transferida para outros componentes que geram ruído.

Uma parte significante de níveis de vibração e de ruído em um compressor é gerada por pulsações de gás no lado de sucção e o lado de descarga. Outra é o impacto das válvulas nas superfícies que circundam os orifícios.

De acordo com uma invenção adicional, um volume regulado é fornecido dentro do pistão, criado por um adendo na extremidade aberta do pistão. O adendo é formatado para criar o volume certo para a relação de • MC entrada para formar um ressonador de Helmholtz regulado a uma freqüência(s) perto da freqüência(s) de operação do compressor linear. A Figura 30 ilustra uma modalidade preferida.

A Figura 30 é uma elevação lateral em seção transversal de uma montagem de pistão preferida incorporando várias das invenções nesta apli61

cação. Esta montagem de pistão inclui uma luva de pistão 30002, e uma coroa de pistão 30004. Uma haste lateralmente deformável axialmente rígida é fixada em uma haste de pistão 30008 em uma extremidade distai da coroa 30004. A haste de pistão 30008 se estende para a mola principal do com5 pressor e suporta os ímãs de motor linear. Um cantiléver anular 30010 da haste de pistão se estende axialmente na direção da coroa de pistão 30004 em torno da haste deformável 30006. O cantiléver 30010 inclui uma estria anular 30012 em sua extremidade aberta. Um disco transversal 30014 é encaixado nesta estria 30012. O disco transversal 30014 se estende adjacente à superfície interna da luva de pistão 30002. Um anel em O 30016 está situado dentro da estria 30018 e se apóia contra a superfície interna da luva de pistão. A coroa de pistão 30004 inclui uma série de orifícios de sucção 30020 como uma série anular adjacente a sua periferia. Gases de sucção para o compressor passam através do pistão. O disco 30014 inclui uma plu15 ralidade de aberturas 30022 disposta em torno da área entre seu cubo que conecta no cantiléver 30010 e seu aro que recebe o anel em O 30016. O disco 30014 divide o espaço aberto dentro do pistão em uma primeira câmara 30024 e uma segunda câmara 30025. As câmaras 30024 e 30025 são conectadas pelas aberturas 30022. Uma câmara 30029 é fixada na haste de pistão 30008 na extremidade aberta 30028 da luva de pistão 30002. A câmara 30029 tem uma entrada 30030 abrindo dentro de uma coroa anular 30032 definida entre a superfície externa da câmara 30029 e a superfície interna da extremidade aberta da luva de pistão. A entrada 30030 inclui um tubo de ponta se projetando dentro da câmara 30029 uma distância curta.

Um tubo de extremidades cegas 30038 também se estendendo dentro da câmara 30029 também se abre para dentro da coroa anular 30032. O tubo com extremidades cegas 30038 não é aberto para o interior da câmara 30029.

Esta disposição fornece uma combinação vantajosa de acessó30 rios de redução de ruído em uma disposição de compressor com fluxo de sucção através do pistão. Em particular, as câmaras 30024 e 30025, conectadas por passagens 30022 através do disco 30014, com uma entrada restri/<2 ta para a câmara 30025 (fornecida pela coroa anular 30032) atuam como um bom silencioso. O volume na câmara 30029 e as dimensões da entrada 30030 são escolhidos para atuar como um ressonador de Helmholtz regulado para remover uma pulsação de freqüência média, por exemplo, que podería ser induzida incidentalmente adicionada pelo silencioso. O tubo 30038 atua como um ressonador de ramo lateral de quarto de onda removendo uma pulsação de freqüência maior. A posição, comprimento e área de aberturas 30022 e as dimensões da coroa anular 30032 são também reguladas para pulsações de pressão de fase no lado de sucção do pistão para aperfeiçoar a indução dentro da câmara de compressão através da coroa de pistão.

A Figura 31 é ilustrativa do equivalente teórico da disposição da Figura 30. A Figura 31A ilustra uma forma de onda hipotética de pressão versus tempo em orifício de sucção 30020. A Figura 31B ilustra uma forma de onda hipotética de pressão versus tempo na saída 30040 da coroa anular 30032, os picos maiores da forma de onda tendo sido atenuados pelo silencioso formado pelas câmaras 30024 e 30025. A Figura 31C ilustra a forma de onda hipotética na coroa anular 30032 entre o tubo ressonador 30038 e a entrada 30030 para a câmara 30029. Uma alta freqüência selecionada adicional é removida pelo ressonador de ramo lateral de quarto de onda. A Figura 31D ilustra a forma de onda hipotética na entrada 30048 para a coroa anular 30032. Uma forma de onda dominante selecionada remanescente foi removida, levando a uma forma de onda tendo uma freqüência fundamental dominante, que corresponde com a freqüência de funcionamento do compressor.

Na técnica anterior, é prática comum suportar um compressor dentro de um invólucro fechado. A disposição de suporte que é comumente usada é uma pluralidade de molas espirais. Cada mola espiral é presa no invólucro em uma extremidade e no compressor em sua outra extremidade. Cada componente do compressor no qual as molas vibram é geralmente pretendido para sofrer um movimento oscilatório com o compressor operando. As molas são dispostas abaixo do compressor de modo que o movimen63 to oscilatório produz deflexão lateral nas molas. As molas espirais são comparativamente suaves para deflexão lateral mas fornecem algum efeito de centralização. No entanto, esta força de centralização gera um torque resultante que é por sua vez restringido pela deflexão linear das molas de supor5 te. Isto resulta em um movimento de oscilação do compressor em torno de um eixo paralelo ao plano de oscilação resultante do acionamento do compressor. Os inventores consideram que este movimento de oscilação adicional é uma fonte de ruído e vibração.

Referindo-se às Figuras 13, 14, 37 e 38, de acordo com uma invenção adicional, a disposição das molas de suporte, e em particular seu comprimento e a posição de sua conexão no compressor e o invólucro, é escolhida de modo que nenhum torque nominal resulta no compressor pela força de centralização das molas de suporte.

De acordo com um aspecto desta invenção, estes parâmetros são escolhidos de modo que o torque exigido para manter as extremidades de mola de suporte superior paralelas durante o movimento lateral é o resultado da força de retorno atuando em torno do centro de massa do componente de compressor se movendo.

Para as molas de suporte que são simétricas ao longo de seu comprimento livre, a disposição preferida é que os pontos médios das molas são coplanares com o plano de oscilação (ou alternância) do centro de massa da parte móvel. Uma modalidade preferida para um compressor linear é ilustrada na Figura 37. Nesta modalidade, o compressor 37007 é também verticalmente simétrico e o alojamento de cilindro 37004 tem essencialmente um eixo de movimento único sob operação. Este eixo coincide com a linha central 37010 do cilindro de compressor. As molas 37006 conectam cada uma em um ponto de montagem superior 37007 no alojamento e em um ponto de montagem inferior 37009 no invólucro. Cada conexão é uma conexão que transmite momento se comportando co mo uma extremidade em30 butida. Uma forma preferida de conexão é ilustrada na Figura 38 e inclui encaixar as espirais terminais 38002 de cada extremidade de cada mola sobre um ressalto correspondente 38004 encaixando de modo justo dentro da

espiral da mola. O ressalto 38004 é rigidamente conectado ao compressor respectivo ou invólucro, por exemplo ligado na coluna 38006. O ressalto 38004 é de preferência um plástico rígido.

Na forma preferida desta invenção, as molas espirais são simétricas em torno de seu ponto médio 37012 e as características da maneira de prender a mola no compressor e invólucro são as mesmas em cada extremidade da mola. Conseqüentemente, o centro de curvatura (como definido aqui) de cada conexão entre o compressor e o invólucro está no ponto médio da mola respectiva. Alteração da geometria de mola e/ou o caráter dos pontos de montagem respectivos levaria a uma alteração no centro de curvatura de cada conexão entre o compressor linear e o invólucro. Conseqüentemente, para desempenho ótimo de acordo com esta invenção, o centro de curvatura resultante deve estar no plano de oscilação do centro de massa da montagem de cilindro.

Bem como as molas espirais, a presente invenção considera o potencial para uso de outros elementos de suporte fornecendo uma força de centralização mas sendo em geral consideravelmente menos rígida lateralmente que axiaímente. Por exemplo, molas de lâminas alinhadas de modo substancialmente vertical podem ser possíveis, dada a natureza linear da oscilação esperada em um compressor linear.

Como o compressor linear preferido é simétrico de modo substancialmente vertical em torno de sua linha central (não incluindo a mola principal que é ainda equilibrada em torno de sua linha central, o centro de massa da montagem de cilindro, que inclui todos os componentes que estão em uma relação fixa e substancialmente rígida com relação ao cilindro) está na linha central 37010 do compressor. Em operação, todos os componentes do compressor que são acionados com relação à montagem de cilindro também têm seus centros de massa na linha central do compressor. As massas se movendo alternam tal que seus centros de massa oscilam ao longo da linha central do compressor. O compressor está suspenso de modo substancialmente livre nas molas de suporte 37006 afastadas da conexão de saída de gases comprimidos na extremidade de cabeçote, que é de rigidez

muito baixa. Conseqüentemente, a montagem de cilindro oscila em oposição ao movimento das partes de pistão, com o centro de massa do compressor linear todo permanecendo substancialmente estacionário. Conseqüentemente, o centro de massa da montagem de cilindro oscila ao longo da linha central do compressor linear 180° fora de fase com oscilação da parte de pistão.

Porque a oscilação da parte de cilindro é essencialmente ao longo de uma linha única, o plano de oscilação pode ser qualquer plano que incorpora esta linha. Para simplicidade, um plano horizontal é preferido. Outras orientações poderíam exigir uma disposição mais elaborada das molas e pontos de montagem. Portanto, para o ponto médio das molas coincidirem com o plano horizontal através da linha central do compressor é preferido que as molas se encontrem fora da periferia do compressor, com uma pluralidade de molas colocadas em torno da periferia do compressor de modo que cada mola toma uma porção substancialmente igual do peso de compressor. Para o compressor ilustrado na Figura 37, onde dois pares de molas de suporte são fornecidos, as molas de cada par sendo montadas em lados opostos do compressor, isto é obtido suportando o compressor de modo que o centro de massa 37016 do compressor está localizado a meio caminho entre o primeiro par de molas 37022 e o segundo par de molas 37024.

De acordo com outro aspecto da invenção, a disposição das molas de suporte é escolhida de modo que o torque resultante de qualquer mola única é equilibrado pelo torque de outras molas terminando na vizinhança imediata. Uma modalidade de acordo com este aspecto é ilustrada na Figura 13, e outra modalidade é ilustrada na Figura 14.

Na modalidade da Figura 13, as molas de isolamento conectam com o compressor em localizações de montagem 13004 na oscilação do plano 13002. Em cada localização 13004 uma.mola superior 13006 e uma mola inferior 13008 se apoiam em lados opostos da montagem. A mola superior 13006 se estende para conectar com um conector resistente a momento 13010 fixado com a região superior do invólucro de compressor. A mola inferior 13008 conecta em uma conexão resistente a momento inferior

13012 fixada a uma parte inferior 13014 do invólucro. A mola superior 13006 e a mola inferior 13008 são de preferência selecionadas de modo que com o compressor no lugar dentro do invólucro e assentando nas molas inferiores, o comprimento das molas superior e inferior e a rigidez lateral das molas é substancialmente o mesmo. A conexão das molas superior e inferior na montagem de compressor 13004 é também uma conexão resistente a momento, por exemplo como representado na Figura 38.

Em operação do compressor da Figura 13, o movimento de oscilação linear (ou planar) é permitido pela deflexão lateral das molas. Cada mola individual aplica um torque de reação em sua montagem de compressor respectiva 13004. No entanto, o torque de reação aplicado por cada mola inferior 13008 é contrário ao torque de reação aplicado pela mola superior correspondente 13006.

A modalidade da Figura 14 é particularmente adaptada para um compressor linear que exibe um movimento de oscilação linear em vez de um movimento de oscilação planar. Com um movimento de oscilação planar que não é linear, é desejável que os eixos das molas de isolamento sejam todos paralelos e perpendiculares ao plano de oscilação. Onde a oscilação é linear é somente desejável que as molas sejam paralelas e perpendiculares ao eixo de oscilação. Isto é reconhecido na modalidade da Figura 14. Um suporte de isolamento é fornecido em cada extremidade do compressor 14002. Cada suporte de isolamento 14004 inclui uma pluralidade de molas de suporte 14006. As molas de isolamento 14006 se estendem a partir de um cubo central 14008 para um anel circundante 14010. Um do cubo ou a25 nel é fixado no compressor 14002. O outro do cubo ou anel é fixado no invólucro do compressor 14007. Embora seja ilustrado com o anel circundante isto é somente por conveniência. O suporte periférico para as molas poderia ser direcionado para o invólucro ou compressor ou para as extensões a partir dos mesmos quando desejável. Na modalidade ilustrada, o cubo central

14008 é conectado ao compressor substancialmente na linha central de modo que os eixos ou molas são perpendiculares a e interceptam a linha central do compressor. O anel de suporte 14004 auxilia com a montagem do compressor, permitindo que a montagem de compressor seja engatada em uma metade de invólucro inferior completamente suportada com a metade de invólucro superior subsequentemente encaixada. Cada mola 14006 pode ser conectada em cada extremidade com uma conexão resistente a momen5 to como descrito anteriormente com referência à Figura 38. Em operação do compressor qualquer torque de reação aplicado por uma das molas em cada conjunto é contraposta pelos torques de reação aplicados pelas outras molas do mesmo conjunto, conseqüentemente estes torques aplicados são equilibrados dentro da localização axial do suporte de isolamento para o com10 pressor não deixando torque resultante e portanto não exigindo nenhuma força de reação resultante na outra localização de suporte.

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES

1. Compressor linear tendo um pistão, com coroa e parede lateral, alternando em um cilindro com uma haste de pistão conectando o pistão a uma mola, caracterizado por compreender:

uma conexão entre a haste de pistão e o pistão que transmite forças axiais diretamente para a coroa de pistão e forças laterais no pistão, em uma localização axial afastada da coroa de pistão, e que permite a flexibilidade rotacional entre o pistão e a haste de pistão transversa a, e uniformemente em torno , do eixo de alternância do pistão.

2. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em operação, o movimento do pistão dentro do cilindro é lubrificado por mancais de gás.

3. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a conexão inclui uma ligação deformável lateralmente, axialmente rígida entre a haste de pistão e a coroa de pistão e um elemento de carga lateral conectado com a haste de pistão e se estendendo para a superfície interna da parede lateral do pistão em uma localização axial intermediária ao longo do comprimento da ligação, para transmitir forças laterais para a superfície interna da parede lateral do pistão.

4. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o elemento de carga lateral inclui um flange rígido conectado (8005) que se estende da haste de pistão (8000), e um mancai (8007) fixado na periferia do flange (8005) limitando a superfície interna da parede lateral do pistão (8006) e permitir o movimento relativo entre os mesmos.

5. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o mancai é elastomérico e permite o movimento por flexão.

6. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o mancai é deslizante, e permite o movimento por deslizamento.

7. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 3, caracte2 rizado pelo fato de que o elemento de carga lateral inclui um diafragma flexível (9003) ou raios se estendendo da haste de pistão (9000) para a superfície interna da parede lateral de pistão (9006), a periferia do diafragma (9003) sendo conectada na superfície interna.

8. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pistão inclui um elemento cantiléver se estendendo axialmente a partir da coroa de pistão na direção da haste de pistão, e o elemento de carga lateral transmite cargas laterais para o elemento em cantiléver.

9. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento cantiléver e o elemento de carga lateral se encontram, um dentro do outro, com um mancai entre eles que transmite cargas laterais mas permite rotação relativa.

10 73. Compressor, de acordo com a reivindicação 72, caracterizado peio fato de que a seção transversal (3408) da alça é maior que a distância entre a extremidade distai de cada seção paralela e sua montagem respectiva.

10. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a conexão inclui:

um cantiléver que se estende da superfície interna da coroa de pistão com uma extremidade distai se estendendo na direção da haste de pistão, uma extensão da haste de pistão com uma extremidade distai que se estende para dentro do pistão, e uma junta entre o cantiléver e a extensão de haste de pistão que transmite cargas axial e lateral, mas permite a rotação relativa em torno de eixos transversos para a direção de alternância do pistão.

11. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a junta compreende um corpo (10007) de material elastomérico interposto entre a extremidade distai do cantiléver (10001) e a extremidade distai da extensão (10004), e ligada uma face no cantiléver e a outra face na extensão.

12. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a junta compreende uma junta esférica (11007, 11008).

13. Compressor linear tendo um pistão, com coroa e parede late3 ral, alternando em um cilindro com uma haste de pistão conectando o pistão a uma mola, caracterizado por compreender:

um cantiléver que se estende da superfície interna da coroa de pistão com uma extremidade distai que se estende na direção da haste de pistão, uma extensão da haste de pistão com uma extremidade distai que se estende para dentro do pistão, e uma junta entre o cantiléver e a extensão de haste de pistão que transmite cargas axial e lateral, mas permite a rotação relativa em torno de eixos transversos para a direção de alternância do pistão.

14. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a junta compreende um corpo (10007) de material elastomérico interposto entre a extremidade distai do cantiléver e a extremidade distai da extensão, e ligada uma face no cantiléver e a outra face na extensão.

15. Compressor linear, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a junta compreende uma junta (10007, 11008).

16. Compressor alojado, que compreende: um invólucro, um compressor linear suspenso dentro e encerrado pelo invólucro com um espaço de gases dentro do invólucro circundando o compressor linear, o compressor linear tendo um pistão alternável em um cilindro e uma trajetória de gases de sucção a partir do espaço de gases para dentro do cilindro, uma entrada de gases de sucção para o espaço de gases de invólucro, uma trajetória de gases comprimidos a partir do cilindro para fora do invólucro, e em que o compressor é caracterizado por:

um inibidor de fluxo de gás no espaço de gases, dividindo substancialmente uma primeira região do espaço de gases de uma segunda região do espaço de gases, e inibindo o fluxo de gases entre as primeira e segunda regiões, a entrada de gases de sucção e a trajetória de gases de suc4 ção abrindo para a primeira região, e a trajetória de gases comprimidos passando através da segunda região.

17. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o inibidor de fluxo de gás compreende uma constrição anular no espaço de gases.

18. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o invólucro é um recipiente em geral alongado e inclui uma parte de gargalo ao longo de seu comprimento, a superfície interna do invólucro estando mais perto do compressor linear na região do gargalo que nas primeira e segunda regiões.

19. Compressor alojado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que a trajetória de gases de sucção se estende através do pistão.

20. Compressor alojado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado pelo fato de que a trajetória de gases comprimidos inclui um cabeçote de descarga conectado com o compressor linear, o cabeçote de descarga incluindo uma superfície de parede interna definindo uma câmara de gases de descarga, uma superfície de parede externa dentro da segunda região do espaço de gases, e isolamento térmico entre a superfície interna e a superfície externa.

21. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o isolamento térmico compreende um espaço substancialmente encerrado entre uma parede interna e uma parede externa, o espaço encerrado tendo uma dimensão espacial suficientemente pequena que o espaço, junto com as propriedades do gás de trabalho e as condições de operação esperadas fornecem um número de Rayleigh (Ra) menor que 20.000.

22. Compressor alojado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizado pelo fato de que o cilindro inclui:

um alojamento de cilindro definindo uma parede de cilindro, uma placa de válvula definindo uma extremidade de cilindro e incluindo uma ou mais aberturas de descarga para a trajetória de gases comprimidos, e isolamento térmico intercalado entre a placa de válvula e o alojamento de cilindro.

23. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o isolamento térmico compreende uma gaxeta de vedação polimérica espessa.

24. Compressor alojado, caracterizado por compreender: um compressor alongado (29002), e um invólucro oco alongado (29003) que circunda o compressor, a superfície externa do invólucro dotada de pelo menos uma cavidade anular significante (29040) transversal ao eixo de alongamento, com o compressor alongado suportado dentro do invólucro de modo que passa na cavidade (29040).

25. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o invólucro é dividido pela cavidade (29040) em um primeiro lóbulo (29044) e um segundo lóbulo (29042), em que a cavidade define uma cintura unindo os lóbulos, a cintura sendo mais estreita que os lóbulos.

26. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o compressor é um compressor linear, existe um espaço de gases dentro do invólucro que circunda o compressor linear, o compressor linear tendo um pistão (29028) alternável em um cilindro e uma trajetória de gases de sucção a partir do espaço de gases dentro do cilindro, existe uma entrada de gases de sucção (29010) para o espaço de gases de invólucro no primeiro lóbulo do invólucro e uma trajetória de gases comprimidos a partir do cilindro para fora do invólucro através do segundo lóbulo do invólucro.

27. Compressor dotado de um cilindro único com uma extremidade fechada que define um espaço de compressão, com um pistão alternando no cilindro único, caracterizado por compreender:

uma pluralidade de trajetórias de fluxo de gás (15018) a partir do espaço de compressão para um espaço de descarga, uma válvula auto-operante em cada trajetória de fluxo de gases, abrindo sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula, e sendo orientada para uma condição fechada por uma mola, cada válvula e mola sendo parte de um único elemento de válvula plana unitária.

28. Compressor, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que cada válvula e mola têm uma freqüência natural diferente das outras molas.

29. Compressor, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que cada moia tem uma rigidez ligeiramente diferente das outras molas.

30. Compressor, de acordo com a reivindicação 28 ou 29, caracterizado pelo fato de que as molas são uma mola em lâmina cantiléver, as válvulas são uma extremidade da mola em lâmina cantiléver, e a geometria de cada mola em lâmina cantiléver é ligeiramente diferente da geometria das outras molas em lâmina cantiléver.

31. Compressor, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que cada válvula tem uma massa ligeiramente diferente das outras válvulas.

32. Compressor, de acordo com a reivindicação 30 ou 31, caracterizado pelo fato de que o elemento de válvula tem um elemento de suporte comum fixado com relação à extremidade fechada do cilindro, com a pluralidade de molas em lâmina cantiléver se estendendo a partir do elemento de suporte comum.

33. Compressor, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o elemento de suporte comum é um cubo central e as molas em lâminas cantiléver se estendem radialmente a partir do cubo.

34. Compressor, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que inclui uma válvula em lâmina cantiléver adicional dentro do cubo central.

35. Compressor dotado de um pistão que alterna em um cilindro com uma extremidade fechada que define um espaço de compressão, em que o produto do curso máximo do pistão e da área de seção transversal do cilindro é menor que 15 cm³, caracterizado por compreender:

pelo menos três trajetórias de fluxo de gases (15018) do espaço de compressão para uma saída de descarga, uma válvula auto-operante em cada trajetória de fluxo de gases, que abre sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula.

36. Compressor, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que cada válvula é orientada para uma condição fechada por uma mola e cada válvula e mola tem uma freqüência natural diferente das outras válvula e molas.

37. Compressor, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que cada mola tem uma rigidez ligeiramente diferente das outras molas.

38. Compressor, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que as molas são uma mola em lâmina cantiléver, as válvulas são uma extremidade da mola em lâmina cantiléver, e a geometria de cada mola em lâmina cantiléver é ligeiramente diferente da geometria das outras molas em lâminas cantiléver.

39. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 35 a 38, caracterizado pelo fato de que cada válvula tem uma massa ligeiramente diferente das outras válvulas.

40. Compressor, de acordo com a reivindicação 38 ou 39, caracterizado pelo fato de que as molas são formadas como parte de um único elemento de válvula unitário, em que o elemento de válvula possui um elemento de suporte comum fixado com relação à extremidade fechada do cilindro, com a pluralidade de molas em lâminas cantiléver se estendendo a partir do elemento de suporte comum.

41. Compressor, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que o elemento de suporte comum é um cubo central e as molas em lâminas cantiléver se estendem radialmente a partir do cubo.

42. Compressor, de acordo com a reivindicação 41, caracteriza8 do pelo fato de que inclui uma válvula em lâmina cantiléver (20012) dentro do cubo centrai.

43. Compressor dotado de um pistão que alterna em um cilindro com uma extremidade fechada que define um espaço de compressão, caracterizado por compreender:

uma pluralidade de trajetórias de fluxo de gases a partir do espaço de compressão para uma saída de descarga, uma válvula auto-operante em cada trajetória de fluxo de gases, abrindo sob a influência do diferencial de pressão predominante através da válvula, cada válvula sendo orientada por uma posição fechada por uma mola, em que a freqüência natural de cada mola e válvula não é a mesma (intencionalmente, se por montagem ou por forma de válvula, mola ou outro componente).

44. Compressor, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que cada válvula ou mola tem uma freqüência natural diferente de todas as outras molas.

45. Compressor, de acordo com a reivindicação 43 ou 44, caracterizado pelo fato de que cada mola tem uma rigidez ligeiramente diferente das outras molas.

46. Compressor, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que as molas consistem em uma mola em lâminas cantiléver, as válvulas são uma extremidade da mola em lâmina cantiléver, e a geometria de cada mola em lâmina cantiléver é ligeiramente diferente da geometria das outras molas em lâminas cantiléver.

47. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 43 a 46, caracterizado pelo fato de que cada válvula tem uma massa ligeiramente diferente das outras válvulas.

48. Compressor, de acordo com a reivindicação 43 ou 47, caracterizado pelo fato de que as molas são formadas como parte de um único elemento de válvula unitário, o elemento de válvula tendo um elemento de suporte comum fixado com relação à extremidade fechada do cilindro, com a pluralidade de molas em lâminas cantiléver se estendendo a partir do elemento de suporte comum.

49. Compressor, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o elemento de suporte comum é um cubo central e as molas em lâminas cantiléver se estendem radialmente a partir do cubo.

50. Compressor, de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que inclui uma válvula em lâmina cantiléver (20012) dentro do cubo central.

51. Elemento de válvula plana que compreende: um cubo para fixação em uma placa de válvula;

uma coroa anular em torno do cubo, espaçada do cubo, em que o elemento de válvula é caracterizado por:

três ou cinco raios que se estendem entre o cubo e a coroa anular em intervalos em torno do cubo.

52. Elemento de válvula plana que compreende:

um cubo (23004) para fixação em uma placa de válvula; e uma coroa anular (23008) em torno do cubo, espaçada do cubo, em que o elemento de válvula é caracterizado por:

uma pluralidade de raios (23006) que se estendem entre o cubo (23004) e a coroa anular (23008) em intervalos em torno do cubo, em que cada raio (23006) é em uma serpentina e é significantemente mais longo que a distância radial entre o cubo e a coroa anular.

53. Elemento de válvula, de acordo com a reivindicação 52, caracterizado pelo fato de que inclui três raios (23006), com cada raio que possui uma extremidade de cubo (23010) e uma extremidade de coroa anular (23012), em que as extremidades unem o cubo respectivo e a coroa anular substancialmente perpendicular às mesmas.

54. Compressor dotado de um pistão que alterna em um cilindro com uma extremidade fechada que define um espaço de compressão, caracterizado por compreender uma entrada de sucção para o espaço de compressão que compreende:

uma pluralidade de passagens através do pistão saindo da face do pistão em localizações espaçadas, e um elemento de válvula plana que possui um cubo preso centralmente na face do pistão e que se estende para cobrir as saídas de passagem, com a borda externa da coroa anular espaçada da parede do cilindro, e três ou quatro raios que se estendem entre o cubo e a coroa anular em intervalos em torno do cubo.

55. Compressor dotado de um pistão que alterna em um cilindro com uma extremidade fechada que define um espaço de compressão, caracterizado por compreender uma entrada de sucção para o espaço de compressão que compreende:

uma pluralidade de passagens através do pistão saindo da face do pistão em localizações espaçadas, e um elemento de válvula plana dotado de um cubo (23004) preso centralmente na face do pistão, uma coroa anular (23008) em torno do cubo para cobrir as saídas de passagem, e uma pluralidade de raios (23006) que se estendem entre o cubo e a coroa anular em intervalos em torno do cubo, em que cada raio é em serpentina e é significantemente mais longo que a distância radial entre o cubo e a coroa anular.

56. Compressor, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que inclui três raios, com cada raio dotado de uma extremidade de cubo (23010) e uma extremidade de coroa anular (23012), as extremidades unindo o cubo respectivo e a coroa anular substancialmente perpendicular às mesmas.

57. Compressor, que inclui:

um pistão dotado de uma parede lateral (30002) e uma extremidade de fechamento (30004), com uma trajetória de gases de sucção (30020) através da extremidade de fechamento para um espaço de compressão, o compressor caracterizado por:

uma câmara dentro do pistão, em que a trajetória de gases de sucção deixa a câmara, e um primeiro defletor (30029) que define uma entrada restrita pa11 ra a câmara na extremidade do pistão oposta à extremidade de fechamento.

58. Compressor, de acordo com a reivindicação 57, caracterizado pelo fato de que ainda inclui um segundo defletor (30014) dentro da câmara, que define uma primeira subcâmara (30024) junto com a parede lateral de pistão e a extremidade de fechamento, que define uma segunda câmara (30025) junto com o primeiro defletor (30029) e a parede lateral do pistão, com uma entrada de sucção (30022) além ou através do segundo defletor.

59. Compressor, de acordo com a reivindicação 57 ou 58, caracterizado pelo fato de que o primeiro defletor compreende um fechamento oco (30029) suportado dentro da extremidade oposta de pistão, a entrada de sucção compreende uma trajetória de fluxo anular (30032) entre a luva de pistão e o fechamento oco, e uma entrada (30030) para o fechamento oco tem uma abertura na trajetória de fluxo anular.

60. Compressor, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que a entrada do fechamento oco compreende um tubo ressonante, e o comprimento e área do tubo ressonante e o volume interno do fechamento oco (30029) são selecionados para fornecer um ressonador Helmholtz regulado para remover um componente de freqüência de outro modo exibida.

61. Compressor, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que inclui um elemento de válvula fixado na extremidade de pistão no espaço de compressão, em que o elemento de válvula auto-opera sob pressões de gases predominantes e forças dinâmicas, e a passagem através do primeiro defletor e/ou a coroa anular em torno da cavidade têm o comprimento e a área selecionados para fornecer um pulso de compressão quando o pistão começa um curso de compressão.

62. Compressor, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que uma haste de pistão (30008) se estende dentro do pistão e o fechamento oco (30029) é suportado na haste de pistão, suportado fora de contato com a luva de pistão (30002) tal que a trajetória de fluxo anular (30032) circunda o fechamento oco.

63. Compressor, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que a haste de pistão conecta na extremidade de fechamento do pistão, o segundo defletor (30014) se estende da haste de pistão para a superfície interna da luva de pistão (30002), e é configurada para transmitir cargas laterais mas para isolar mudanças de orientação.

64. Compressor dotado de um pistão que alterna em um cilindro, com uma trajetória de gases de sucção através do pistão, e o cilindro inclui:

um alojamento de cilindro definindo uma parede de cilindro (15012), e uma placa de válvula (15014) que define uma extremidade de cilindro e inclui uma ou mais aberturas de descarga (15018) para a trajetória de gases comprimidos, em que o compressor é caracterizado por:

isolamento térmico (15016) intercalado entre a placa de válvula e o alojamento de cilindro.

65. Compressor, de acordo com a reivindicação 64, caracterizado pelo fato de que o isolamento térmico compreende uma gaxeta de vedação polimérica espessa (15016).

66. Compressor alojado que compreende: um invólucro, um compressor suspenso dentro e encerrado pelo invólucro com um espaço de gases dentro do invólucro circundando o compressor linear, o compressor tendo um pistão alternável em um cilindro e uma trajetória de gases de sucção a partir do espaço de gases para dentro do cilindro, uma entrada de gases de sucção para o espaço de gases de invólucro, uma trajetória de gases comprimidos a partir do cilindro para fora do invólucro que inclui um cabeçote de descarga conectado com o compressor linear, caracterizado pelo fato de que o cabeçote de descarga possui uma superfície de parede interna definindo uma câmara de gases de descarga, uma superfície de parede externa dentro da segunda região do espaço de gases, e isolamento térmico entre a superfície interna e a superfície externa.

67. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 66, caracterizado pelo fato de que o isolamento térmico compreende um espaço encerrado entre uma parede interna e uma parede externa, em que o espaço encerrado possui uma dimensão espacial suficientemente pequena que o espaço, junto com as propriedades do gás de trabalho e as condições de operação esperadas fornecem um número de Rayleigh (Ra) menor que 20.000.

68. Compressor alojado, de acordo com a reivindicação 66 ou 67, caracterizado pelo fato de que a trajetória de gases de sucção evita o cabeçote de descarga.

69. Compressor dotado de um pistão que alterna em um cilindro sem lubrificação de óleo, com uma trajetória de gases de sucção através do pistão, em que o cilindro inclui:

um alojamento de cilindro definindo uma parede de cilindro (15012), uma placa de válvula (15014) que define uma extremidade de cilindro e inclui uma ou mais aberturas de descarga (15018) para a trajetória de gases comprimidos, e em que o compressor é caracterizado por:

uma gaxeta de vedação polimérica espessa (15016) intercalada entre a placa de válvula e o alojamento de cilindro.

70. Compressor de refrigeração que inclui um compressor linear resilientemente suportado em um invólucro hermético, em que a disposição do compressor provê uma expectativa de movimento cíclico em um eixo substancialmente constante, caracterizado por compreender:

uma trajetória de suprimento que se estende entre o compressor linear e o invólucro, a trajetória de suprimento formada para ser uma alça se estendendo dentro de um plano paralelo ao eixo do movimento cíclico esperado, com as extremidades da alça substancialmente paralelas e montadas respectivamente no compressor e no invólucro de modo a resistir ao momento em torno de um eixo perpendicular ao plano.

71. Compressor, de acordo com a reivindicação 70, caracteriza14 do pelo fato de que as extremidades da trajetória de suprimento são montadas paralelas ao eixo de movimento esperado do compressor.

72. Compressor, de acordo com a reivindicação 70 ou 71, caracterizado peto fato de que a trajetória de suprimento é uma trajetória de su5 primento elétrico (3400 ou 3402) para um motor elétrico linear e inclui um fio formado para ser uma alça com um par de seções substancialmente paralelas (3404 ou 3406), espaçadas e conectadas em extremidades distais por uma seção transversal (3408), em que as extremidades distais das seções paralelas são montadas respectivamente no compressor e no invólucro.

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