压缩机构和具有它的旋转式压缩机转让专利
申请号 : CN202010605281.9
文献号 : CN111720317B
文献日 : 2021-11-23
发明人 : 罗承卓 , 谭琴
申请人 : 安徽美芝精密制造有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种压缩机构,其特征在于,包括:气缸,所述气缸内具有缸室和滑片槽;
排气孔,所述排气孔与所述缸室连通;
活塞;
曲轴,所述曲轴用于驱动所述活塞在所述缸室内偏心旋转;
上轴承和下轴承,所述上轴承和所述下轴承可旋转地支承所述曲轴;
滑片,所述滑片设在所述滑片槽内且在内极限位置与外极限位置之间可往复移动,所述滑片的内端与所述活塞抵接;
排气阀片,所述排气阀片用于打开和关闭所述排气孔;
升程限位器,所述升程限位器具有用于限制所述排气阀片的升程的限位面;
摆杆,所述滑片向外移动时驱动所述摆杆绕枢轴摆动以使所述摆杆推动所述排气阀片关闭所述排气孔,所述摆杆具有用于与所述排气阀片接触的阀片接触部和用于与所述滑片接触的滑片接触部,
其中所述阀片接触部距所述排气孔的出口面的距离为h1,所述排气阀片的厚度为t,其中所述滑片位于所述外极限位置时,h1‑t≤0.3毫米,其中在所述滑片朝向所述外极限位置移动且所述阀片接触部朝向所述排气孔的表面与所述限位面平齐或相切时,所述曲轴转角为β,其中β≥270°,其中以所述摆杆在所述曲轴转角为β时的位置为基准,所述曲轴转角在180°‑β范围内时,所述摆杆的转动角度为α1,所述曲轴转角在β‑360°的范围内时,所述摆杆的转动角度为α2,α1<α2。
2.根据权利要求1所述的压缩机构,其特征在于,所述滑片具有用于与所述摆杆接触的摆杆接触部,所述摆杆接触部的表面为圆弧面,所述滑片接触部的表面包括平面段和与所述平面段相切的圆弧面段,在所述滑片向外移动时,所述滑片先与所述平面段接触。
3.根据权利要求1所述的压缩机构,其特征在于,所述滑片具有用于与所述摆杆接触的摆杆接触部,所述摆杆接触部的表面为圆弧面,所述滑片接触部的表面包括第一平面段、第二平面段和连接在所述第一平面段和所述第二平面段之间的圆弧面段。
4.根据权利要求3所述的压缩机构,其特征在于,所述第一平面段和所述第二平面段之间的夹角为θ1,其中25°≤θ1≤45°。
5.根据权利要求2或3所述的压缩机构,其特征在于,所述摆杆接触部的表面的圆弧半径小于或等于所述圆弧面段的半径。
6.根据权利要求1‑3中任一项所述的压缩机构,其特征在于,在所述阀片接触部朝向所述排气孔的表面与所述限位面平齐或相切以接触所述排气阀片时,在所述滑片槽的中心纵截面上,通过所述滑片与所述摆杆的接触点的切线与所述滑片的上侧面之间夹角为θ,其中θ≤10°。
7.根据权利要求2或3所述的压缩机构,其特征在于,所述圆弧面段的圆弧半径为R,其中3毫米≤R≤6毫米。
8.根据权利要求2或3所述的压缩机构,其特征在于,所述摆杆接触部的表面的圆弧半径为R1,其中1毫米≤R1≤3毫米。
9.一种旋转式压缩机,其特征在于,包括根据权利要求1至8中任一项所述的压缩机构。
10.一种制冷装置,其特征在于,包括根据权利要求9所述的旋转式压缩机。
说明书 :
压缩机构和具有它的旋转式压缩机
技术领域
背景技术
在各自的问题,因此存在改进的需求。相关技术中,旋转式压缩机的排气阀片通常为具有一
定的弹性、即具有一定刚度的舌簧阀片,排气阀片的一端固定,另一端自由以打开和关闭排
气孔。
气通流面积越小,导致排气阻力损失越大,压缩机功耗越大,由此导致排气阀片的刚度设计
困难,设计灵活度受限,排气阀片的适用性和可靠性差。
发明内容
言,其转速可变,当压缩机高速运行时,单位时间排出的气体多,排气阀片受到的气体作用
力较大,为保证排气阀片及时关闭,避免回流影响能效,降低噪音,因此排气阀片需要设计
成具有较大的刚度;当压缩机低速运行时,排气阀片受到的气体作用力较小,刚度较大的排
气阀片不能保证排气阀片全开,由此容易发生颤振,排气阻力损失大,而且容易造成气流脉
动导致的噪音问题。因此,当压缩机变转速运行时,为了保证排气阀片的可靠性,排气阀片
通常设计成具有较大的刚度,但这不可避免地导致压缩机在低转速下的能效受到影响。为
了提升压缩机的能效,如果将排气阀片设计成具有较低刚度,会导致压缩机在高转速下的
关闭及时性和可靠性降低以及噪音大的问题。
心旋转;上轴承和下轴承,所述上轴承和所述下轴承可旋转地支承所述曲轴;滑片,所述滑
片设在所述滑片槽内且在内极限位置与外极限位置之间可往复移动,所述滑片的内端与所
述活塞抵接;排气阀片,所述排气阀片用于打开和关闭所述排气孔;升程限位器,所述升程
限位器具有用于限制所述排气阀片的升程的限位面;摆杆,所述滑片向外移动时驱动所述
摆杆绕枢轴摆动以使所述摆杆推动所述排气阀片关闭所述排气孔,所述摆杆具有用于与所
述排气阀片接触的阀片接触部和用于与所述滑片接触的滑片接触部;其中所述阀片接触部
距所述排气孔的出口面的距离为h1,所述排气阀片的厚度为t,其中所述滑片位于所述外极
限位置时,h1‑t≤0.3毫米,其中在所述滑片朝向所述外极限位置移动且所述阀片接触部朝
向所述排气孔的表面与所述限位面平齐或相切时,所述曲轴转角为β,其中β≥270°,其中以
所述摆杆在所述曲轴转角为β时的位置为基准,所述曲轴转角在180°‑β范围内时,所述摆杆
的转动角度为α1,所述曲轴转角在β‑360°的范围内时,所述摆杆的转动角度为α2,α1<α2。
关闭排气孔,由于排气阀片借助摆杆的驱动力驱动关闭排气孔,因此可以提高排气阀片的
关闭及时性和可靠性,而且排气阀片可以为无刚度阀片,易于打开,排气阻力损失减小,提
高了排气阀片的设计灵活性和适用性,排气噪声降低,而且摆杆在弹性件的作用下,与滑片
始终保持接触,因此滑片不会与摆杆发生撞击,进步降低了噪声。
摆杆的阀片接触部接触排气阀片之前,摆杆的摆动幅度小,换言之,阀片接触部与排气阀片
接触时的速度小,保证了阀片接触部与排气阀片接触的可靠性;另一方面,由于α1<α2,使
得摆杆的阀片接触部接触排气阀片之后,阀片接触部对排气阀片进行快速的按压并关闭排
气孔,以减少气体回流,提高压缩机构的能效。
段,在所述滑片向外移动时,所述滑片先与所述平面段接触。
第一平面段和所述第二平面段之间的圆弧面段。
接触点的切线与所述滑片的上侧面之间夹角为θ,其中θ≤10°。
附图说明
具体实施方式
动活塞3在缸室101内偏心旋转,从而进行压缩。滑片7在滑片槽102内可往复移动,滑片7的
内端与活塞3抵接,随着活塞3在缸室101内偏心转动,滑片7将缸室101隔成吸气室和排气
室,排气孔2与排气室连通。滑片7在滑片槽102内具有内极限位置和外极限位置,随着活塞3
在缸室101内偏心转动,滑片7在滑片槽102内在内极限位置与外极限位置之间往复移动。
内移动为滑片7向左移动,滑片7向外移动为滑片7向右移动。
时滑片7的位置,即曲轴转角为0或360°时滑片7的位置,其中曲轴转角即为压缩机转角,如
图13所示。
于与排气阀片8接触,滑片接触部1002用于与滑片7接触。摆杆10在滑片7向外移动时驱动排
气阀片8关闭排气孔2,可以理解的是,摆杆10与滑片7联动,在滑片7从内极限位置向外朝向
外极限位置移动时,滑片7驱动摆杆10的滑片接触部1002移动,使得摆杆10绕枢轴11摆动以
使摆杆10的阀片接触部1003推动排气阀片8关闭排气孔2。在本发明的实施例中,摆杆10在
滑片7向外移动时驱动排气阀片8关闭排气孔2应做广义理解。
外极限位置移动且阀片接触部1003朝向排气孔2的表面与限位面902平齐或相切时,即阀片
接触部1003在凸出限位面902且刚与排气阀片8接触时,曲轴转角为β,其中β≥270°。以摆杆
10在曲轴转角为β时的位置为基准,曲轴转角在180°‑β范围内时,摆杆10的转动角度为α1,
如图11所示,摆杆10绕枢轴11轴线摆动的角度,即摆杆10的转动角度为α1。曲轴转角在β‑
360°的范围内时,摆杆10的转动角度为α2,如图12所示,摆杆10绕枢轴11轴线摆动的角度,
即摆杆10的转动角度为α2,其中α1<α2。
塞3推动滑片7由内极限位置向外极限位置移动,摆杆10给排气阀片8施加关闭排气孔2的闭
合力,以驱动排气阀片8关闭排气孔2。由于排气阀片8在摆杆10的推动关闭排气孔2,因此,
排气阀片8关闭时及时性和可靠性提高。而且,由于摆杆10的协助,排气阀片8的刚度设计灵
活,排气阀片8可以设计为无刚度(即排气阀片8不固定),从而排气阀片8易于打开,开启度
大,减小排气阻力,降低排气噪声。
面与限位面902平齐或相切时,曲轴转角β≥270°,使得排气阀片8在排气前期处于较大开度
并维持较长时间,从而提高排气孔2的排气通流面积以提高压缩机构300的能效。进一步地,
由于α1<α2,即摆杆10的阀片接触部1003接触排气阀片8之前,摆杆10的摆动幅度较小,换
言之,阀片接触部1003与排气阀片8接触时的速度较小,以保证阀片接触部1003与排气阀片
8接触时的可靠性;另一方面,由于α1<α2,使得摆杆10的阀片接触部1003接触排气阀片8之
后,阀片接触部1003对排气阀片8进行快速的按压并关闭排气孔2,以避免气体回流,提高压
缩机构300的能效。
为120转/秒,制冷剂为R32,气缸1的排量为10立方厘米,排气孔2径为6.5毫米,气缸1内径为
43毫米,滑片7长21毫米,曲轴4的偏心量为4.25毫米,排气阀片8的升程为2毫米,枢轴11中
心至上轴承5中心距离X=34.5毫米,枢轴11中心至上轴承5端面Y=2.9毫米,阀片接触部
1003至枢轴11中心距离L=15mm,摆杆接触部701的圆弧半径R1为2毫米,滑片接触部1002的
半径R为5毫米,如图6和图9所示。
杆10转动角度α1为15°时,阀片接触部1003和排气阀片8均有明显磨损,可靠性失效。
机构300的可靠性和装配性。因此,在滑片7朝外极限位置移动时,阀片接触部1003朝向排气
孔2的表面与限位面902平齐或相切时的压缩转角为β,β≥270°;曲轴转角在180°‑β范围内
时,摆杆10的转动角度为α1,曲轴转角在β‑360°的范围内时,摆杆10的转动角度为α2,满足α
1<α2;而且控制在排气结束,即滑片7位于外极限位置时,h1‑t≤0.3毫米。
摆杆10接触的位置为圆弧面。滑片接触部1002靠近滑片7一侧的表面包括平面段和圆弧面
段10022,平面段与圆弧面段10022相切,换言之,平面段与圆弧面段10022平滑过渡。在滑片
7向外移动时,滑片7先与平面段接触。也就是说,圆弧面段10022与平面段相比,更靠近滑片
槽102的外端。进一步地,滑片接触部1002背离圆弧面段10022的一侧设有圆倒角,滑片接触
部1002设有向滑片7的方向延伸的钩部10024,滑片槽102的外端靠近摆杆10的一侧开设有
避让缺口1021,当滑片7移动到外极限位置时,摆杆接触部701和钩部10024均移动至避让缺
口1021内。
1003与排气阀片8工作时的可靠性。当摆杆接触部701滑过平面段并与圆弧面段10022接触
时,由于圆弧面段10022的导向作用使摆杆10加速摆动,使得阀片接触部1003加速向下按压
排气阀片8,从而可以在较短时间内推动排气阀片8关闭排气孔2。也就是说,在滑片7向外移
动以推动摆杆10摆动时,摆杆10摆动的速度先慢后快,而此时排气孔2的排气量是先多后
少,在排气量多时,需要摆杆10按压速度慢,在排气量少时,摆杆10按压排气阀片8的速度比
较快,从而提高压缩机构300的能效。
与摆杆10接触的位置为圆弧面。进一步地,滑片接触部1002的表面包括第一平面段10021、
第二平面段10023和连接在第一平面段10021和第二平面段10023之间的圆弧面段10022,具
体地,第一平面段10021、第二平面段10023和圆弧面段10022光滑过渡。在滑片7向外移动以
推动摆杆10摆动时,滑片7与滑片接触部1002的第一平面段10021、第二平面段10023和圆弧
面段10022依次接触,由于第一平面段10021与滑片7上端面的夹角比较小,而摆杆10中的圆
弧面段10022使第二平面段10023与滑片7上端面的夹角增大;使得阀片接触部1003与排气
阀片8接触时,摆杆10撞击排气阀片8的速度小;而在阀片接触部1003凸出限位面902后加速
下压排气阀片8,从而可以使得阀片接触部1003在较短时间内推动排气阀片8关闭排气孔2。
气阀片8后,需要阀片接触部1003快速按压排气阀片8关闭排气孔2,以减少气体回流,保证
压缩机构300具有高能效,由于按压的速度取决于被推动平面与滑片7的夹角,但是如果夹
角太大,摆杆10和滑片7会出现自锁的现象,降低摆杆10工作的可靠性。因此θ1满足:25°≤θ
1≤45°。
音,且提高压缩机构300工作的可靠性。
压排气阀片8关闭排气孔2,相应地,圆弧面段10022的圆弧半径越小,摆杆10摆动的速度越
快。如图6和图9所示,可选地,圆弧面段10022的圆弧半径为R,其中3毫米≤R≤6毫米;摆杆
接触部701的表面的圆弧半径为R1,其中1毫米≤R1≤3毫米。
滑片7的上侧面之间夹角为θ,其中θ≤10°,以降低阀片接触部1003与排气阀片8时的撞击速
度,提高压缩机构300工作的可靠性。
轴承上。如图2和图4‑图5所示,排气孔2形成于上轴承5上,即排气孔2贯穿上轴承5且与缸室
101连通。可以理解的是,排气孔2也可以形成在下轴承6上,或同时形成在上轴承5和下轴承
6上。可以理解的是,排气孔2也可以形成在其他位置,例如,在多缸压缩机的实施例中,排气
孔2也可以形成在相邻气缸1之间隔板上。
801设有固定孔803,例如用螺栓、焊接、铆接或者其他的固定方式将排气阀片8的固定端801
固定在上轴承5上。由于排气阀片8通过自身弹性和摆杆10的驱动关闭排气孔2,因此排气阀
片8可以为无刚度排气阀片。需要理解的是,本发明并不限于此,例如,排气阀片8可以不固
定,依靠气体推力打开,并完全依靠摆杆10的驱动关闭排气孔2,这种情况下,排气阀片8也
可以称为无刚度排气阀片8。
802盖住排气孔2,排气时,舌簧阀片的自由端802在气体推力作用下弯曲,以打开排气孔2。
区804内。优选地,迎风区804的直径等于排气孔2的直径。摆杆10与排气阀片8的接触位置位
于迎风区804内,在摆杆10按压排气阀片8关闭排气孔2时,排气孔2关闭平稳,排气阀片8在
关闭排气孔2时不易反弹或翘曲,提高了排气孔2的关闭性。
置。
和阀片接触部1003分别位于杆体1001的两端。例如,阀片接触部1003设于杆体1001的第一
端(图6中的左端),即排气阀片8关闭时杆体1001靠近排气阀片8的一端,滑片接触部1002设
于杆体1001的第二端(图6中的右端),即排气阀片8关闭时杆体1001靠近滑片7外端的一端。
当滑片7向外移动时,滑片7的外端驱动滑片接触部1002,使得杆体1001绕枢轴11逆时针摆
动,使阀片接触部1003朝向排气孔2移动,进而推动排气阀片8关闭排气孔2。
1003与杆体1001成一体,阀片接触部1003也可以通过焊接或螺纹连接等与杆体1001固定。
在图10和图12所示的实施例中,滑片接触部1002由杆体1001的第二端或第二端的一部分构
成。
终接触且不脱离。在一些具体示例中,可以通过弹性件,例如在摆杆10和上轴承5之间设置
压缩弹簧或板簧,或在枢轴11上设置扭簧使得滑片接触部1002与滑片7的外端始终抵接,从
而避免滑片7在运动时与滑片接触部1002之间发生撞击,减少压缩机构300工作时产生的噪
音,提高摆杆10和摆杆10的使用寿命。
802接触以驱动排气阀片8。当阀片接触部1003向下移动时,阀片接触部1003穿过避让孔901
与排气阀片8接触,从而摆杆10与升程限位器9不发生干涉,在该实施例中,避让孔901为周
向开口的孔。
轴11的轴向方向的位移,摆杆10通过枢轴11支承在上轴承5内开设的槽内摆动,槽宽为b,摆
杆10宽度b1,满足关系式:0<b‑b1≤0.05毫米。为限定摆杆10在枢轴11径向的位移,上轴承
5上的枢轴11孔1004直径d2,摆杆10的枢轴11孔1004直径d1,枢轴11直径d,满足关系式:d1‑
d≤0.05毫米且d2‑d≤0.05毫米,从而提高压缩机构300运行的平稳性。
5和下轴承6分别安装于气缸1上面和下面以封闭气缸1的缸室101,活塞3安装于缸室101的
内部,曲轴4的一端设置有偏心部401,活塞3套设在偏心部401上,曲轴4驱动活塞3在缸室
101内偏心旋转。
设置有容纳槽501,容纳槽501的槽底开设有排气孔2,排气孔2与缸室101连通。排气阀片8和
升程限位器9设在容纳槽501内,升程限位器9位于排气阀片8上方,排气阀片8采用具有弹性
的舌簧阀片,排气阀片8的固定端801固定在容纳槽501底部,自由端802用于打开和关闭排
气孔2。升程限位器9设有用于避让摆杆10的避让孔901。
支承在杆体1001的中部,滑片接触部1002设置于杆体1001与滑片7对应的一端,例如由杆体
1001的一端构成或由杆体1001的一端的一部分构成。阀片接触部1003设置于杆体1001的另
一端且与杆体1001大体垂直。阀片接触部1003可以为圆柱状且下端为半球形。
关闭排气孔2。
设有耐磨层或弹性材料层。枢轴11内可以安装有扭簧,使得滑片接触部1002始终与滑片7接
触。
可以自由灵活设计,保证了排气阀片8关闭的及时性和可靠性,且排气阀片8易于打开,排气
阻力损失小,排气噪声降低。
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。