CN101100998B

CN101100998B - 旋转式压缩机的滑片扭簧及其应用

Info

Publication number: CN101100998B
Application number: CN2007100295506A
Authority: CN
Inventors: 陈振华; 小津政雄; 梁自强; 龙春仙; 高强
Original assignee: Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Current assignee: Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Priority date: 2007-07-29
Filing date: 2007-07-29
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2027-07-29
Also published as: CN101100998A; WO2009015544A1

Abstract

一种旋转式压缩机的滑片扭簧，包括设置在密封壳体内的电机和压缩组件，压缩组件包括分别设置在气缸上的活塞和驱动活塞转动的偏心曲轴，支撑偏心曲轴的轴承，轴承包括上部轴承和下部轴承，设置在气缸滑片腔内的滑片，其结构特征是上部轴承和/或下部轴承上设置有呈U字形或V字形的开孔，滑片和一个或以上的扭簧相接，每个扭簧包括一个卷曲的线圈部和两端部，扭簧的线圈部份设置在开孔内；扭簧横向或竖向设置，扭簧一端与滑片相接。扭簧一端与滑片钩接或压接，另一端压接在滑片腔前壁或后壁上。本发明具有结构简单合理、气缸强度高、密封成本低、适用范围广的特点。

Description

旋转式压缩机的滑片扭簧及其应用

技术领域

本发明涉及一种旋转式压缩机，特别是旋转压缩机的滑片扭簧及其应用。

背景技术

拥有40多年历史的旋转式压缩机，通过提高效率、双缸式和二段压缩式诞生、新冷媒及对CO₂等的高压冷媒的应对、双缸式容量控制方式的应用等，在设计上的确一直在发展，其中最大的设计变更点是：(1)为提高效率和应对高压冷媒，气缸高度逐年变小；(2)为应对二段压缩、进行容量控制，必须封闭滑片腔。在这样的背景下，见附图1所示，使用以前的线圈式的滑片弹簧有以下几个问题：(A)必须在滑片腔的背部开弹簧装配孔，这种结构直接明显降低气缸刚性；(B)对于必须要密封的滑片腔，弹簧装配孔的密封难度非常高，制造成本也相当高；(C)拉伸方向的弹簧设计很困难等问题。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、气缸强度高、密封成本低、适用范围广的旋转式压缩机的滑片扭簧及其应用，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种旋转式压缩机的滑片扭簧，包括设置在密封壳体内的电机和压缩组件，压缩组件包括分别设置在气缸上的活塞和驱动活塞转动的偏心曲轴，支撑偏心曲轴的轴承，轴承包括上部轴承和下部轴承，设置在气缸滑片腔内的滑片，其结构特征是上部轴承和/或下部轴承上设置有呈U字形或V字形的开孔，滑片和一个或以上的扭簧相接，每个扭簧包括一个卷曲的线圈部和两端部，扭簧的线圈部份设置在开孔内；扭簧横向或竖向设置，扭簧一端与滑片相接。

所述的扭簧一端与滑片钩接或压接，另一端压接在滑片腔前壁或后壁上。

所述的滑片上设置有支架，支架上设置有条形孔，或滑片上设置有条形孔。

所述的扭簧一端设置有钩头。

所述的气缸上设置有呈U字形或V字形的开孔。

所述的扭簧与滑片相接部设置在滑片沿上下方向的中心线或中心线上方。

一种旋转式压缩机的滑片扭簧的应用，其特征是扭簧一端安装在滑片上，将滑片向活塞方向推动，或者将滑片从活塞方向侧拉开。

所述的扭簧另一端安装在气缸、轴承或隔板上，或通过固定扭簧的线圈部，而对滑片产生弹力。

所述的扭簧安装在单气缸、双气缸或多气缸中，双气缸中的一个气缸中的扭簧作用于压缩方向，另一个气缸中的扭簧作用于拉伸方向。

通常情况下，滑片弹簧会作为压缩弹簧，其作用是将滑片前端紧压在活塞外周部，故压缩机一启动，气缸就可以进行压缩，压缩机启动气缸进行压缩时，滑片背部(还有滑片腔)的压力就会成为高压侧。

由于气缸压缩腔的压力在低压侧和高压侧之间来回变化，滑片背部的压力会比汽缸压缩腔的压力高，因此，滑片即使没有滑片弹簧也可以追随活塞，压缩机可以继续压缩，故滑片弹簧只是旋转式压缩机起动时才需要的部件。另外，根据滑片的弹簧常数，对滑片的压缩方向的力，相对于由于压力差产生的压缩方向的力，只有10％或者更少。故在双缸旋转式压缩机的两个气缸中只要一个有滑片弹簧，另一个气缸中即使没有滑片弹簧，双汽缸也可以开始压缩。

本发明结构简单合理、制作成本低、应用范围广，既可以应用在滑片腔密封的情况下，如容量控制压缩机，二段压缩或者低压壳体式压缩机；也可以应用在高度低的气缸，如CO₂旋转式压缩机、R410A等的高压压缩机或者高效压缩机；还可以应用在拉伸方向的滑片弹簧，如容量控制压缩机或双缸旋转式压缩机。

附图说明

图1为现有技术一实施例的结构示意图。

图2-图3为本发明第一实施例中滑片分别处于拉伸和压缩状态的结构示意图。

图4为图2的Y-Y剖视结构示意图。

图5为第一扭簧的主视放大结构示意图。

图6为图5的俯视结构示意图。

图7为本发明第二实施例的结构示意图。

图8为图7中的X向结构示意图。

图9为第二扭簧的放大结构示意图。

图10为图9的右视结构示意图。

图11为本发明第三实施例的结构示意图。

图12为第三扭簧的放大结构示意图。

图13为图12的右视结构示意图。

图14为图11的俯视结构示意图。

图15为滑片的放大结构示意图。

图16为本发明的第四实施例的结构示意图。

图17-图18为第四扭簧的放大结构示意图。

图19为-图21为第四扭簧中套设销轴的结构示意图。

图22为本发明第五实施例的结构示意图。

图23为本发明的第六实施例结构示意图。

图24为图23的Z-Z剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

图中：3为气缸、4为活塞、5为滑片、6为第一扭簧的线圈部、6′为第二扭簧的线圈部、7为上部轴承、8为下部轴承、9为偏心曲轴、10为滑片腔、12为第一扭簧的动作端、12.1和12.2分别为第四扭簧的动作端、13为第一扭簧的固定端、13″为第三扭簧的固定端、14为开孔、15为支架、16为滑片腔后壁、17为滑片腔前壁、18为钩头、19为压缩机壳体、21为隔板、22为通孔、23为竖孔、33为压力平衡孔、41为上部气缸、42为压力切换管、43为下部气缸、θ为第一扭簧的夹角、θ′为第二扭簧的夹角、θ″为第三扭簧的夹角。

第一实施例

参见图2-图3，被密封的旋转式压缩机壳体内收纳了一个电机和压缩组件。压缩组件由气缸3、活塞4、滑片5、第一扭簧和将这些部件密封的上部轴承7和下部轴承8、还有被两个轴承支撑的偏心曲轴9组成。另外，用螺钉(图中未画出)连接气缸和上部轴承、下部轴承。

第一扭簧被收纳在滑片背部设置的滑片腔10中，见图4-图6，第一扭簧由两个扭簧组成，包括两个线圈部6、中间共同的动作端12和侧面的两个固定端13，第一扭簧的线圈部6被收纳在下部轴承8的U字形开孔14中，动作端12的前端安装在滑片5的后端被加工过的支架15中的条形孔中。线圈部侧面的两个固定端被安装在滑片腔10的后壁16上，固定端和动作端之间形成V字形或U字形，一方面动作端产生弹簧力，另一方面，固定端因受反作用力而被固定在滑片腔的后壁上。另外，图4中的滑片腔10宽度W1小于或等于图6中的第一扭簧宽度W2，于是，收纳在滑片腔内的第一扭簧将会被抑制其向左右方向移动。

滑片在水平方向往复运动，与此同时，动作端12的滑片结合部以动作端和固定端的延长线交叉点为中心进行近似圆周运动，在第一扭簧进行伸缩运动时，线圈部和固定端就会进行少量的上下运动，因此，U字形开孔14的内径设计得比线圈部的外径稍微大一点，使其具有间隙，故第一扭簧能自由进行伸缩运动，滑片弹簧内不会发生局部应力。

当动作端和固定端之间的角度θ如果大于安装在压缩机时的最大角度时，滑片就会对压缩中的第一扭簧起作用，由于滑片的前端与活塞外周接触，故在压缩机起动的同时就开始进行气体压缩。

在压缩机进行运转的过程中，随着滑片的往复活动，第一扭簧进行伸缩，图2是滑片行程最大的状态，也就是进入气缸内部的滑片长度达到最长，图3为滑片行程最小的状态。第一扭簧按图2和图3所示的位置进行伸缩。

第二实施例

参见图7-图10，第二扭簧和第一扭簧的功能基本一致，但是，第二扭簧只包括一个扭簧，线圈部设置在中间，线圈部侧面分别是动作端和固定端。

其余未述部分见第一实施例，不再重复。

以上的第一扭簧和第二扭簧均是作用于滑片的压缩方面。

第三实施例

参见图11-图15，第三扭簧可以使弹簧力作用于滑片拉伸方向，图12中所示第三扭簧的角度θ，滑片行程最小状态时要大，所以可以将滑片作用于拉伸方向，但固定端13″必须安装在滑片腔10的前壁17上。图15中，滑片支架15上设置有条形的长椭圆孔，当第三扭簧在进行伸缩时，动作端的钩头18在长椭圆孔中上下滑动，第三扭簧就可以自由进行伸缩。因此，在这个设计方案中，没有必要将U字形开孔14的内径设计成比线圈部的外径大。并且，滑片拉伸动作端的作用点在滑片上下位置的中心线或中心线上方，以下相同，不仅是在拉伸方向，在压缩方向也要增大相对于滑片的动作端作用点的圆周运动半径，至于需要拉伸方向的第三扭簧的原因在后文将作进一步说明。其余未述部分见第一实施例，不再重复。

第四实施例

参见图16-图20，接下来说明扭簧在双缸旋转式压缩机上的应用方法，旋转式压缩机在有两个气缸的情况下，两个气缸之间必须要有隔板21，第四扭簧的线圈部收纳在隔板21上设置的长方形通孔22中，第四扭簧的两端分别与两个气缸中的两个滑片相接，于是，两个端部分别成为两个独立的动作端12.1和12.2，这个长方形通孔的尺寸比线圈部外形尺寸稍大，因此，即使第四扭簧因动作端的伸缩而稍有上下偏移，其活动也很顺畅。

下部轴承8中设置的竖孔23是将滑片腔10的压力调整到和壳体同压(通常为高压侧)，等同于压力平衡孔，但是这种结构不能适用于壳体低背压的旋转式压缩机中，或者是进行容量控制等的情况下，因为该两种类型均因密封了滑片腔，所以不能使用压力平衡孔。

在实际使用时，可在通孔内设置销轴31，第四扭簧的线圈部套设在销轴上、设置在隔板21的长方形通孔中，由于销轴外径和线圈部内径之间预留有很小的间隙，故线圈部可以自由转动，但受到销轴31的限制，所以只可以在上下方向少量运动。其余未述部分见第一实施例，不再重复。

第五实施例

参见图22，这种结构是可以完全密封滑片腔、控制压缩机制冷量的具有容量控制功能的双缸旋转式压缩机的应用范例，可变容的旋转式压缩机通常可以将滑片腔压力自由地在高压侧和低压侧切换，并让滑片停止动作及解除停止动作。本实施例中，上部气缸41中采用压缩方向的第二扭簧，下部气缸43中采用拉伸方向的第三扭簧。下部气缸43密封滑片腔，连接压力切换配管42，如果上部气缸保持和壳体压力相同的高压，则必须开设压力平衡孔33。其余未述部分见第一实施例，不再重复。

第六实施例

参见图23-图24，为扭簧水平方向配置的设计范例。这样就很容易理解本文所提供的技术特征，即扭簧并不单是设置在竖直方向，也可以是设置在水平方向。其余未述部分见第一实施例，不再重复。

现将所述内容归纳如下，见图5-图6、图9-图10、图12-图13、图17-图20，各类扭簧均由动作端、固定端和线圈部组成，动作端和固定端之间形成V字形或U字形，故可产生弹簧力。线圈部由于体积小可以增加弹簧的全长，缩小弹簧系数和弹簧应力，可以在减小压缩机起动扭矩的同时，提高弹簧的可靠性。另外，图5-图6中的动作端设置在扭簧的中心部位，线圈部外侧的端部成为固定端。再有，即使固定线圈的端部，或者是线圈部的一部分，也同样具有和固定端同样的功能，所以不能狭义地理解固定端的含义。

为了让扭簧给滑片加上的初期压缩力或者拉伸力，设计了作为扭簧单元的V字形或U字形角度θ，其作用在于：(1)在压缩方向的应用时，通常将滑片推向活塞方向，(2)在拉伸方向应用时，通常将滑片拉离活塞方向。

在图2中，随着滑片的往复移动，扭簧进行伸缩运动，因和伸缩运动连动，线圈部也进行小范围的上下运动。但如果将U字形开孔14的内径设计得比线圈部外径稍大，有一定间隙，就不会对滑片弹簧就产生过度的应力。

图7是对扭簧更简化的设计，具减小滑片腔的作用。

图11是扭簧在拉伸方向应用的设计，最近完成了为控制压缩机冷冻能力，停止双缸压缩机中的一个滑片的研究。在本项技术中，需要在短时间将滑片腔变为低压侧，使滑片和活塞分开，也需要拉伸方向的扭簧。

图15中，滑片支架15上设置有长椭圆形孔，故动作端的钩头18和扭簧伸缩同步，可在支架中上下移动。另外，扭簧的动作端作用点在滑片中心线的上方，这样由于动作端作用点和线圈中心部的距离变长，动作端的圆周运动半径变大，因而扭簧的活动顺畅，其可靠性也可以得到提高。

图16是双缸旋转式压缩机中两个滑片腔压力通常为相同的情况下的设计范例。这个设计中，扭簧相对于两个滑片，基本不改变动作端之间的角度θ，在维持初期压缩力的状态下对滑片沿压缩方向压紧，而且线圈部的上下动作也可以变小，所以是一个理想的应用范例。

另外，两个动作端的钩头18设计为压按滑片背部的一部分，具有即使滑片行程加大进入到滑片槽中的设计情况下，钩头也不会干涉气缸滑片槽的优点。就象这样，滑片上安装的钩头的设计也有多种应用事例，不能简单狭义地来理解。

图21是为使线圈部上下自由滑动，并进一步提高可靠性而使用销轴的设计。这种情况下，线圈的上下运动受滑动轴的限制，能更准确地上下运动，因而会更进一步地提高滑片弹簧的可靠性。另外，这样的滑动轴可以应用在本次的所有的设计范例中。

图22所示，如果压力切换配管42的压力是高压侧，那么上部气缸的滑片就开始工作，但如果切换为低压侧的话，滑片腔也会切换成低压侧，滑片被扭簧拉住并被收纳在滑片腔中，所以不工作。就这样，因拉伸方向的扭簧能控制气缸的压缩动作(ON/OFF)，故可使用在压缩机的容量控制中。

图23-图24是将扭簧将水平方向配置的范例，即扭簧并不仅仅只配置在竖直方向，也可以配置在水平方向。

Claims

1.一种旋转式压缩机的滑片扭簧，包括设置在密封壳体内的电机和压缩组件，压缩组件包括分别设置在气缸上的活塞和驱动活塞转动的偏心曲轴，支撑偏心曲轴的轴承，轴承包括上部轴承和下部轴承，设置在气缸滑片腔内的滑片，其特征是上部轴承和/或下部轴承上设置有呈U字形或V字形的开孔，滑片和一个或以上的扭簧相接，每个扭簧包括一个卷曲的线圈部和两端部，扭簧的线圈部份设置在开孔内；扭簧横向或竖向设置，扭簧一端与滑片相接。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的滑片扭簧，其特征是所述的扭簧一端与滑片钩接或压接，另一端压接在滑片腔前壁或后壁上。

3.根据权利要求2所述的旋转式压缩机的滑片扭簧，其特征是所述的滑片上设置有支架，支架上设置有条形孔，或滑片上设置有条形孔。

4.根据权利要求3所述的旋转式压缩机的滑片扭簧，其特征是所述的扭簧一端设置有钩头。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的滑片扭簧，其特征是所述的气缸上设置有呈U字形或V字形的开孔。

6.根据权利要求2或5所述的旋转式压缩机的滑片扭簧，其特征是所述的扭簧与滑片相接部设置在滑片沿上下方向的中心线或中心线上方。

7.一种如权利要求1所述的旋转式压缩机的滑片扭簧的应用，其特征是扭簧一端安装在滑片上，将滑片向活塞方向推动，或者将滑片从活塞方向侧拉开。

8.根据权利要求7所述的旋转式压缩机的滑片扭簧的应用，其特征是所述的扭簧另一端安装在气缸、轴承或隔板上，或通过固定扭簧的线圈部，而对滑片产生弹力。

9.根据权利要求7所述的旋转式压缩机的滑片扭簧的应用，其特征是所述的扭簧安装在单气缸、双气缸或多气缸中，双气缸中的一个气缸中的扭簧作用于压缩方向，另一个气缸中的扭簧作用于拉伸方向。