[0001] 本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种直流线性压缩机。

[0002] 在航天技术领域，稳定的深低温环境是空间探测器的可靠保障，直流线性压缩机驱动的焦耳‑汤姆逊(Joule‑Thomson，JT)低温制冷机因其紧凑的结构及较高的制冷效率被广泛应用。直流线性压缩机由直线电机驱动，活塞的往复运动省去了曲柄连杆机构，减少了摩擦损失，提高了机械效率，例如授权公告号为CN 112901442 B的中国专利即公开了一种直流线性压缩机。活塞依靠板弹簧提供径向支撑，使活塞和气缸壁之间形成微米级间隙密封，实现无油润滑，保证直流线性压缩机可以高效稳定运行。通过阀片的启闭作用，使得工质实现单向流动，并提供一定的压比，满足JT节流制冷的高低压需求。

[0003] 一般情况下，单级直流线性压缩机只能提供3～4的压比，对于JT节流制冷机所能获得的温度有一定的限制。因此，需要采用两级或者多级串联压缩的方式形成大压比，在同时满足流量的需求下获得更好的制冷性能。

[0004] 已有专利文献中公开有一些二级设置的压缩方案，例如，公开号为CN 101684799A的中国专利公开了一种二级旋转压缩机，包括封闭容器；位于封闭容器内部，传送旋转力的旋转轴；当旋转轴旋转时，在低压气缸内侧进行第1次冷媒压缩的低压压缩组合体；当旋转轴旋转时，在高压气缸内侧进行第2次冷媒压缩的高压压缩组合体；划分低压气缸和高压气缸的中间板；把与低压压缩组合体和高压压缩组合体连通的中间压腔，形成在中间的轴承以及罩；把低压气缸、高压气缸、中间板、轴承以及罩，组装在同一轴上的长螺栓。该方案采用的是旋转压缩的方案，压缩能力较低，无法达到更大的压缩比。

[0005] 再如，授权公告号为CN 217300803 U的中国专利公开了一种二级空气压缩装置，底座上设置具有阀瓣的进气孔，使得进气孔向低压无杆腔单向流动；位于底座侧面的出口内设置由高压腔到出口的高压单向阀；底座内部设置传输管，传输管是低压有杆腔通过设置有阀片结构的管道连接到高压无杆腔，该阀片结构限制高压无杆腔向低压有杆腔的气流，高压单向阀的阀体上端设置为平面，阀体侧面和上表面边缘位置设置有连通的传输孔，传输孔在阀体侧面的一端连接传输管，阀体上端面与阀片接触，阀片为圆环状，阀片中心的孔用于气流到达高压单向阀，阀片覆盖阀体上端面的传输孔，高压腔腔体下端面与阀体上端面之间具有间隙，阀片在间隙内活动。该方案低压活塞连接低压活塞杆，高压活塞连接高压活塞杆，低压活塞杆与高压活塞杆穿过上盖后连接在一起，并共同连接往复运动机构，采用了单侧驱动的方式，存在较大的不稳定性。

[0006] 因此，如何能够保证较大的压缩比，保证制冷性能，还能够保证压缩过程的稳定性是本领域面临的技术问题。

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 本发明的目的是提供一种直流线性压缩机，以解决现有技术存在的问题，通过同轴布置两直线电机，将活塞体连接直线电机的动子，形成轴向分布的高压腔和低压腔，在进行二级压缩时，活塞体往复运动成对称状态，双向的振动冲击能够相互抵消，从而能够在保证较大的压缩比的基础上，提高压缩过程的稳定性。

[0035] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0036] 如图1～6所示，本发明提供一种直流线性压缩机，包括同轴布置的两直线电机4，直线电机4可采用动圈式、动磁式、动铁式直线电机4。直线电机4包括静子和动子，动子可以相对于静子作往复直线运动，本发明采用活塞体3连接直线电机4的动子，连接不同直线电机4的动子的活塞体3沿轴向相向或背向移动。活塞体3包括一个或两个活塞头，活塞头安装在气缸体内，活塞头的一侧或两侧形成压缩腔，压缩腔根据是初级压缩还是二级压缩，分为低压腔11和高压腔21。低压腔11可采用内壁镶嵌硬质内套、喷涂耐磨材料的方式实现其高效耐磨性；高压腔21可采用内壁镶嵌硬质内套、喷涂耐磨材料的方式实现其高效耐磨性。当活塞头的一侧形成压缩腔时，如果是用于初级压缩，则称为低压腔11，此时活塞头为低压活塞头31，如果是用于二级压缩，则称为高压腔21，此时活塞头为高压活塞头32；当活塞头的两侧形成压缩腔时，此时两侧分别为高压腔21和低压腔11，那么，当向低压腔11方向压缩时，则可看为低压活塞头31，当向高压腔21方向压缩时，则可看为高压活塞头32。低压活塞头31可采用外壁粘接耐磨衬套、喷涂耐磨材料的方式提高活塞往复运动耐磨性；高压活塞头32可采用外壁粘接耐磨衬套、喷涂耐磨材料的方式提高活塞往复运动耐磨性。高压腔21和低压腔11分别位于活塞头往复移动的两个方向上，活塞头相向移动时，为低压腔11(高压腔21)压缩，背向移动时，为高压腔21(低压腔11)压缩，形成对称式运动结构。随着活塞头的往复运动，低压腔11完成吸气‑压缩‑排气‑膨胀过程时，高压腔21为排气‑膨胀‑吸气‑压缩过程。

[0037] 低压腔11连接有低压进气阀12和低压排气阀13，高压腔21连接有高压进气阀22和高压排气阀23。低压进气阀12可采用平板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀、蝶阀等；低压排气阀13可采用平板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀、蝶阀等；高压进气阀22可采用平板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀、蝶阀等；高压排气阀23可采用平板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀、蝶阀。低压排气阀13与高压进气阀22之间设置有连接管路6，低压腔11压缩时，高压腔21膨胀，低压腔11膨胀时，高压腔21压缩，工质经过低压腔11压缩后通过连接管路6进入高压腔21再次压缩完成两级压缩。本发明通过同轴布置两直线电机4，将活塞体3连接直线电机4的动子，形成轴向分布的高压腔21和低压腔11，在进行二级压缩时，活塞体3往复运动成对称状态，双向的振动冲击能够相互抵消，从而能够在二级压缩保证较大的压缩比的基础上，提高压缩过程的稳定性。

[0038] 如图1、图2、图4和图5所示，气缸体包括具有高压腔21的高压气缸体2和具有低压腔11的低压气缸体1，活塞体3包括活塞连杆33以及连接在活塞连杆33两端的活塞头，活塞头与活塞连杆33通过螺纹、焊接等方式连接。活塞连杆33上设置有板弹簧5，板弹簧5套在活塞连杆33上，中心位置通过压块固定，外周采用螺钉与气缸体固连。板弹簧5可采用阿基米德螺旋线型、圆渐开线型、偏心圆渐开线型等。位于两直线电机4内侧的活塞头设置在同一气缸体内，位于两直线电机4外侧的活塞头分别设置在单独的气缸体内。根据是初级压缩还是二级压缩，可以是低压气缸体1设置在中间而高压气缸体2设置在两端，也可以是高压气缸体2设置在中间而低压气缸体1设置在两端。无论是哪种形式，均可以形成三缸两级的结构形式，可以替代两台单级直线压缩机实现两级压缩，减少管路布置和制冷机的整体重量，结构上更加紧凑。

[0039] 如图1和图4所示，低压气缸体1上设置有连通低压腔11及进气口的低压进气阀12，低压气缸体1还设置有连通低压腔11和高压腔21的低压排气阀13。高压气缸体2上设置有连通高压腔21和出气口的高压排气阀23，高压气缸体2上还设置有连通高压腔21和低压腔11的高压进气阀22。各活塞头上均可设置有调偏孔8，调偏孔8包括设置在气缸体内壁的环形槽以及设置在活塞头上的分别连通背压腔7和压缩腔的通气孔，当活塞头往复运动到环形槽位置时，活塞头两侧腔体通过通气孔连通，能够将不平衡的平均压力平衡，减少活塞头往单侧偏移的情况。

[0040] 如图1所示，位于两直线电机4内侧的活塞头为低压活塞头31，低压活塞头31设置在低压气缸体1内，低压气缸体1的径向开设有连通进气口的进气通道以及连通连接管路6的出气通道，分别设置有低压进气阀12和低压排气阀13。位于两直线电机4外侧的活塞头为高压活塞头32，高压活塞头32设置在高压气缸体2内，高压气缸体2的轴向开设有连通出气口的出气通道以及连通连接管路6的进气通道，分别设置有高压排气阀23和高压进气阀22。在实际运行时，制冷工质经过低压进气阀12进入低压腔11内，被压缩后通过低压排气阀13排出，经过连接管路6后由高压进气阀22进入高压腔21内，在高压腔21内再次被压缩，通过高压排气阀23排出。

[0041] 如图4所示，位于两直线电机4内侧的活塞头为高压活塞头32，高压活塞头32设置在高压气缸体2内，高压气缸体2的径向开设有连通出气口的出气通道以及连通连接管路6的进气通道，分别设置有高压排气阀23和高压进气阀22。位于两直线电机4外侧的活塞头为低压活塞头31，低压活塞头31设置在低压气缸体1内，低压气缸体1的轴向开设有连接进气口的进气通道以及连通连接管路6的出气通道，分别设置有低压进气阀12和低压排气阀13。在实际运行时，制冷工质经过低压进气阀12进入低压腔11内，被压缩后通过低压排气阀13排出，经过连接管路6后由高压进气阀22进入高压腔21内，在高压腔21内再次被压缩，通过高压排气阀23排出。

[0042] 如图2所示，位于两直线电机4内侧的活塞头为低压活塞头31，低压活塞头31设置在低压气缸体1内，位于两直线电机4外侧的活塞头为高压活塞头32，高压活塞头32设置在高压气缸体2内。低压活塞头31轴向连通低压腔11和背压腔7，低压活塞头31上设置有连通低压腔11及其背压腔7的低压进气阀12，低压气缸体1的径向设置有连通低压腔11和高压腔21的低压排气阀13。通过低压活塞头31进气，相对于由气缸体直接进气的方式，能够减小余隙容积，达到更佳的性能。高压气缸体2的轴向开设有连通出气口的出气通道以及连通连接管路6的进气通道，分别设置有高压排气阀23和高压进气阀22。实际运行时，制冷工质由外部进入背压腔7，通过低压进气阀12进入低压腔11，被压缩后通过低压排气阀13排出，经过连接管路6后由高压进气阀22进入高压腔21，在高压腔21中再次被压缩，通过高压排气阀23排出。

[0043] 如图5所示，位于两直线电机4内侧的活塞头为高压活塞头32，高压活塞头32设置在高压气缸体2内，位于两直线电机4外侧的活塞头为低压活塞头31，低压活塞头31设置在低压气缸体1内。高压活塞头32轴向连通高压腔21和背压腔7，高压活塞头32上设置有连通高压腔21及其背压腔7的高压排气阀23，高压气缸体2的径向设置有连通高压腔21和低压腔11的高压进气阀22。通过高压活塞头32排气，相对于由气缸体直接排气的方式，能够减小余隙容积，达到更佳的性能。低压气缸体1的轴向开设有连接进气口的进气通道以及连通连接管路6的出气通道，分别设置有低压进气阀12和低压排气阀13。实际运行时，制冷工质经过低压进气阀12进入低压腔11内，被压缩后通过低压排气阀13排出，经过连接管路6后由高压进气阀22进入高压腔21内，在高压腔21内再次被压缩，通过安装在高压活塞头32上的高压排气阀23进入背压腔7排出。

[0044] 如图3和图6所示，活塞体3包括活塞连杆33以及连接在活塞连杆33相互靠近一端的端部的活塞头，也就是说，该结构中每个活塞连杆33仅设置有单个活塞头，活塞头与活塞连杆33通过螺纹、焊接等方式连接。活塞连杆33上设置有板弹簧5，板弹簧5套在活塞连杆33上，中心位置通过压块固定，外周采用螺钉与气缸体固连。板弹簧5可采用阿基米德螺旋线型、圆渐开线型、偏心圆渐开线型等。两活塞头设置在同一气缸体内，活塞头将气缸体分隔为高压腔21和低压腔11，也就是说，该结构中，高压腔21和低压腔11位于同一气缸体内，不会因为位于活塞连杆33的两侧而造成同轴度偏差大不好控制的问题，可以降低同轴偏差，提高活塞头运行的稳定性。

[0045] 如图3所示，两活塞体3内侧的腔体为低压腔11，气缸体可称为低压气缸体1；两活塞体3外侧的腔体为高压腔21，气缸体可称为高压气缸体2。但是，低压气缸体1和高压气缸体2没有分界，共用同一气缸体，仅是同一气缸体在初级压缩阶段和二级压缩阶段的不同压缩状态的区别。气缸体的中部设置有连通低压腔11及进气口的低压进气阀12，以及连通低压腔11和高压腔21的低压排气阀13。气缸体的两端部设置有连通高压腔21和出气口的高压排气阀23，以及连通高压腔21和低压腔11的高压进气阀22。在实际运行时，制冷工质经过低压进气阀12进入低压腔11，被压缩后通过低压排气阀13排出，经过连接管路6后由高压进气阀22进入高压腔21，在高压腔21中再次被压缩，通过高压排气阀23排出。

[0046] 如图6所示，两活塞体3内侧的腔体为高压腔21，气缸体可称为高压气缸体2；两活塞体3外侧的腔体为低压腔11，气缸体可称为低压气缸体1。但是，高压气缸体2和低压气缸体1没有分界，共用同一气缸体，仅是同一气缸体在初级压缩阶段和二级压缩阶段的不同压缩状态的区别。气缸体的中部设置有连通高压腔21及排气口的高压排气阀23，以及连通高压腔21和低压腔11的高压进气阀22。气缸体的两端部设置有连通低压腔11和进气口的低压进气阀12，以及连通低压腔11和高压腔21的低压排气阀13。在实际运行时，制冷工质经过低压进气阀12进入低压腔11，被压缩后通过低压排气阀13排出，经过连接管路6后由高压进气阀22进入高压腔21，在高压腔21中再次被压缩，通过高压排气阀23排出。

[0047] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。