CN101240797A - 一种旋转式压缩机的滑片弹簧及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转式压缩机的滑片弹簧及其应用，旋转式压缩机包括设置在密封壳体内的电机组件和压缩组件，压缩组件包括设置在气缸上的活塞和驱动活塞转动的偏心曲轴，支撑偏心曲轴的上、下轴承，设置在滑片运动槽内的滑片，滑片运动槽一端设置有弹簧容纳腔，滑片弹簧设置在弹簧容纳腔内，并与滑片相接，滑片弹簧设置在气缸的顶面和/或底面，弹簧容纳腔与其配套设置。本发明不仅可以改善气缸的刚性，还可以简单装卸滑片弹簧；不仅可以采用压缩弹簧，还可以采用拉伸弹簧来做滑片弹簧；在将气缸高度变小的同时，达到改善压缩机效率，以及采用高压冷媒、提高可靠性，并且还可以应用到双缸等多气缸旋转式压缩机及推广到变容技术中。

Description

一种旋转式压缩机的滑片弹簧及其应用

技术领域

本发明涉及一种旋转式压缩机，特别是一种旋转式压缩机的滑片弹簧及其应用。

背景技术

旋转式压缩机的重要构成要素包括在作为压缩腔的气缸里，转动的活塞和紧贴活塞外周、进行往复运动的滑片。滑片弹簧支撑着滑片，使其在压缩机启动时具有压缩作用，通常情况下，弹簧截面为正圆的线圈弹簧，安置于气缸的中央、滑片运动槽的背部。近年来，旋转式压缩机的双缸化和R410A、CO₂等的高效化，高压力冷媒的使用变得非常必要，为了进一步提高工作效率和可靠性，必须减小气缸的高度尺寸，但是，随着气缸高度尺寸的减小，滑片弹簧的安置设计却变得困难，成为一个大课题。

附图1和附图2是目前常见的旋转式压缩机，其中，图1是图2的X-X截面图，图2是图1的Y-Y截面图。下面将以这个最普遍的例子来阐述以上课题。密封壳体101内固定着电机组件102和压缩组件103，压缩组件103包括气缸104和设置在压缩腔内的活塞105，滑片运动槽106位于气缸中部，且上、下贯穿，滑片运动槽106内设置有滑片107，滑片运动槽106背部的纵向孔108是用拉刀加工滑片运动槽时，所必须的工艺孔。位于滑片运动槽的背部，从气缸外径开始水平钻孔加工而成的滑片弹簧容纳孔109内设置有滑片弹簧111。该滑片弹簧为线圈状的压缩弹簧，其前端固定在滑片的背部，后端压接在壳体101的内壁上。因此，滑片弹簧111一般是通过使滑片前端压触在活塞外周上，而达到压缩机启动时开始压缩工作的作用。滑片弹簧容纳孔109，如图所示，是一个圆柱状的长孔，为了防止其同滑片弹簧111的外径发生干涉，滑片弹簧容纳腔的内径必须比滑片弹簧的外径大。因此，滑片弹簧容纳腔会减小气缸的有效最小截面积，也就是图1中气缸后部斜线所示的阴影部112，从而损害气缸的刚性。如果减小气缸高度，则阴影部112减小，气缸刚性大幅下降。气缸刚性低将会使压缩腔和滑片运动槽变形，造成压缩机效率降低，并且产生可靠性的问题，因此这是一个大课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单合理、体积小、气缸高度低、刚度高、制作成本低、压缩效率高、适用范围广、操作灵活、使用寿命长的旋转式压缩机的滑片弹簧及其应用，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弹簧，包括设置在密封壳体内的电机组件和压缩组件，压缩组件包括设置在气缸上的活塞和驱动活塞转动的偏心曲轴，支撑偏心曲轴的上、下轴承，设置在滑片运动槽内的滑片，滑片运动槽一端设置有弹簧容纳腔，滑片弹簧设置在弹簧容纳腔内，并与滑片相接，其特征是滑片弹簧设置在气缸的顶面和/或底面，弹簧容纳腔与其配套设置。

所述的滑片弹簧设置在气缸的上轴承和/或下轴承侧，弹簧容纳腔与其配套设置。

所述的滑片弹簧设置在相邻二个气缸之间的隔板上，或设置在隔板和气缸之间，弹簧容纳腔与其配套设置。

所述的弹簧容纳腔内设置有提高滑片弹簧抗磨性的薄板，薄板上开设有与滑片运动槽相通的开口槽。

所述的弹簧容纳腔呈扁平状。弹簧容纳腔内并排设置有二个或二个以上的滑片弹簧。

所述的滑片弹簧呈S字形、之字形或波浪形。滑片弹簧的截面为圆形、椭圆形或扁平状。

所述的滑片弹簧为驱使滑片前端跟随活塞运动的压缩弹簧，或者驱使滑片往活塞反向运动的拉伸弹簧。

本发明既可以广泛应用于单缸、双缸等多气缸旋转式压缩机中，也可以应用在壳体内压力为低压的低背压旋转式压缩机中，或变容式压缩机中。

本发明将滑片弹簧设置在气缸上、下面中的某个面或两个面，并在该位置上设置滑片弹簧容纳腔，该结构可使滑片弹簧容纳腔的设计变得更为自由：既可以将弹簧容纳腔设计成扁平状，也可以将连接气缸的轴承等一部分也用作弹簧容纳腔，还可以通过将滑片弹簧的截面形状改为椭圆形等扁平形状，使滑片弹簧容纳腔进一步小型化，甚至可以同时并排使用两个直径小的线圈弹簧。

本发明不仅可以改善气缸的刚性，还可以简单装卸滑片弹簧；不仅可以采用压缩弹簧，还可以采用拉伸弹簧来做滑片弹簧；在将气缸高度变小的同时，达到改善压缩机效率，以及采用高压冷媒、提高可靠性，并且还可以应用到双缸等多气缸旋转式压缩机及推广到变容技术中。

附图说明

图1为现有技术一实施例的局部剖视结构示意图。

图2为图1的Y-Y剖视结构示意图。

图3为本发明第一实施例局部剖视结构示意图。

图4为图1的A-A剖视结构示意图。

图5为本发明第二实施例局部放大结构示意图。

图6为图5的C-C剖视结构示意图。

图7为本发明第三实施例局部剖视结构示意图。

图8为本发明第四实施例局部剖视结构示意图。

图9为滑片弹簧第一实施例的主视放大结构示意图。

图10为图9的右视结构示意图。

图11为滑片弹簧第二实施例的主视放大结构示意图。

图12为图11的右视结构示意图。

图中：1为压缩机，2为壳体，3为压缩组件，4为电机组件，5为气缸，6为活塞，7为滑片，8为滑片弹簧，9为上轴承，10为下轴承，11为曲轴，12为螺钉，13为吸气管，14为排气孔，15为滑片运动槽，16为弹簧容纳腔，17为动端，18为静端，19为纵向孔，21为滑片前端，22为开孔，23为薄板，23.1为开口槽，31为拉伸弹簧，32为钩子。

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。

参见图3-图4，图3为图4的B-B剖视图，图4是图3的A-A剖视图，密闭的旋转式压缩机1的壳体2内至少具有压缩组件3和电机组件4。压缩组件3由气缸5和装在气缸内的活塞6、滑片7、滑片弹簧8和密封这些零件的上轴承9和下轴承10，以及该两个轴承支承的曲轴11组成，气缸和上轴承、下轴承由五个螺钉12连接。如图3所示，气缸5上连接了吸气管13，气缸内部滑片侧边方向的上轴承9里设置有排气孔14。气缸5内有往高度方向贯穿的滑片运动槽15，滑片7插装到滑片运动槽内，滑片7背部有安放滑片弹簧8的长方形的弹簧容纳腔16。弹簧容纳腔16就是加工在气缸下方的呈长方形的腔体，其中安装有滑片弹簧8。滑片运动槽15背部的纵向孔19是拉刀加工滑片运动槽时，所必需的工艺孔。

滑片弹簧8是截面为椭圆形的线圈状弹簧，其动端17设置在滑片背部的滑片运动槽中，静端18抵靠在弹簧容纳腔16的后壁上。滑片弹簧8一般为压缩弹簧，其驱使滑片前端21跟活塞6外径相压触。后文将谈及滑片弹簧为拉伸弹簧时的应用实例。

压缩机的电机组件4驱动曲轴11，随着活塞6的转动，气缸5从吸气管13吸入气体，再在气缸内部开始压缩工作。气缸内部压缩的高压气体从排气孔14排到壳体内部，冷却电机后，从排气管(图中未画出)流到系统中，因而壳体内部压力为高压。

弹簧容纳腔16的后壁上，有一个面向气缸外部的开孔22，弹簧容纳腔16的压力与壳体内压力一样，都是高压，滑片7背部也受高压作用，滑片前端21所受的压力小于滑片背部压力，故滑片前端21抵靠在活塞6外周上。滑片7随着活塞6的偏心运动在滑片运动槽15中来回往复运动，压缩机于开始运转时就开始压缩工作。一旦压缩工作开始，高压作用于滑片背部的力远远高于滑片弹簧的力，所以可以理解为滑片弹簧仅在压缩机启动时起作用。

滑片容纳腔16在气缸的上、下方向，也就是厚度方向上加深，即图1的h尺寸，将导致气缸的刚性降低。如图4所示，如果在宽度方向上加宽，也就是w尺寸，则不会对气缸的刚性造成多大影响。故而，最理想的方案是将弹簧容纳腔16设置为扁平状，而且还可以将滑片弹簧8设置为截面呈上、下扁平状的线圈弹簧，那么，滑片弹簧就能较为容易地设置在弹簧容纳腔16内。这样就能在不影响气缸刚性的前提下完成滑片弹簧的配置。

但是，当滑片弹簧为扁平状时，在压缩机运转过程中，滑片弹簧容易往扁平方向变形，即图3中的上、下方向，从而导致滑片弹簧接触到弹簧容纳腔16的底部或下轴承10的气缸安装面，产生摩擦损耗或破损。通过减小滑片弹簧外径的上、下尺寸和弹簧容纳腔的高度尺寸之间的差，也就是减小间隙，将滑片弹簧的最大变形量控制在间隙的范围内，就可以借助滑片弹簧的压曲来防止破损。

通过在滑片弹簧容纳腔16的后壁开设一个连通气缸外部的槽或孔，润滑油可以到达并润滑弹簧容纳腔，则滑片弹簧跟后壁接触也不易造成摩擦损耗。

另外，改善接触处的表面光洁度也有助于减小摩擦损耗。图3中，构成滑片弹簧容纳腔的上、下壁面中的下壁面是下轴承10的气缸安装面，以及活塞6的运动面，也就是研磨面，它们的表面光洁度是没问题的。但是，上壁面一般为机械加工面，有时表面光洁度不理想。此时，有效的解决方法就如图4和图6所示，在弹簧容纳腔16内，滑片弹簧8的接触面上安装表面光洁度好、抗摩擦损耗性强的薄板23。

图3和图4是将滑片容纳腔16设置在气缸5的下轴承10侧，但如图5和图6所示，设置在上轴承9侧也能起到同样的效果。再者，上、下轴承两侧面都设置滑片弹簧，能将滑片弹簧作用力增大为二倍。另外，应用在双缸旋转式压缩机中时，配置在两个气缸间的隔板与各气缸之间都可以设置弹簧容纳腔。

图7中的弹簧容纳腔由气缸和轴承两部分共同组成，这样不但能避免气缸刚性减小，还能安装传统的外径较大的线圈弹簧。并且，这样弹簧容纳腔在气缸侧的深度变小了，有助于提高气缸刚性。

本发明中的滑片弹簧也可以使用拉伸弹簧，用起来较简单。参见图8，在拉伸弹簧31的运动端设置一个钩子32，钩挂着滑片背部的孔，将其另一端，也就是线圈端33插装在弹簧容纳腔16后壁的孔内，固定拉伸弹簧33。一般双缸旋转式压缩机的变容技术等需要用到此拉伸弹簧31。在压缩机运转过程中，使两个滑片的其中一个固定在滑片运动槽中，停止压缩作用，可达到控制冷量的目的。

参见图9-图10，为将滑片弹簧设置为之字形的平面状结构。本发明还可以将两个弹簧并排放到弹簧容纳室里，同时用作滑片弹簧。只要保证弹簧能在滑片的往复运动方向伸缩，原理上就能加以应用。

参见图11-图12，为图3和图4中所说的呈上、下扁平状椭圆形的线圈弹簧。

本发明在壳体低背压旋转式压缩机中使用时，需要密封滑片弹簧容纳腔，并导入高压气体。例如，如图3所示，稍微扩大下轴承10的气缸安装面，封住开孔22来进行密封。密封后，本发明就可以应用到壳体内压力为低压的低背压旋转式压缩机上。并且，变容旋转式压缩机中滑片弹簧容纳腔的密封也可以采用同样的方法。

综上所述，本发明为了解决气缸高度尺寸变小而产生的气缸刚性降低的问题，而通过将滑片弹簧配置的位置从以往的气缸高度中心变更为气缸上、下面，达到在保证制造性不恶化的前提下，扩大滑片弹簧容纳腔和滑片弹簧设计自由度的目的。本发明不仅可以改善气缸的刚性，还可以简单装卸滑片弹簧；不仅可以采用压缩弹簧，还可以采用拉伸弹簧来做滑片弹簧；在将气缸高度变小的同时，达到改善压缩机效率，以及采用高压冷媒、提高可靠性，并且还可以应用到双缸等多气缸旋转式压缩机及推广到变容技术中。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机的滑片弹簧，包括设置在密封壳体(2)内的电机组件(4)和压缩组件(3)，压缩组件包括设置在气缸(5)上的活塞(6)和驱动活塞转动的偏心曲轴(11)，支撑偏心曲轴的上、下轴承，设置在滑片运动槽(15)内的滑片(7)，滑片运动槽一端设置有弹簧容纳腔(16)，滑片弹簧(8)设置在弹簧容纳腔内，并与滑片(7)相接，其特征是滑片弹簧设置在气缸的顶面和/或底面，弹簧容纳腔与其配套设置。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的滑片弹簧设置在气缸的上轴承和/或下轴承侧，弹簧容纳腔与其配套设置。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的滑片弹簧设置在相邻二个气缸之间的隔板上，或设置在隔板和气缸之间，弹簧容纳腔与其配套设置。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的弹簧容纳腔内设置有提高滑片弹簧抗磨性的薄板(23)，薄板上开设有与滑片运动槽相通的开口槽(23.1)。

5.根据权利要求4所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的弹簧容纳腔呈扁平状。

6.根据权利要求5所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的弹簧容纳腔内并排设置有二个或二个以上的滑片弹簧。

7.根据权利要求1至3任一权利要求所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的滑片弹簧呈S字形、之字形或波浪形。

8.根据权利要求7所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的滑片弹簧的截面为圆形、椭圆形或扁平状。

9.根据权利要求8所述的旋转式压缩机的滑片弹簧，其特征是所述的滑片弹簧为驱使滑片前端跟随活塞运动的压缩弹簧，或者驱使滑片往活塞反向运动的拉伸弹簧。

10.一种如权利要求1所述的旋转式压缩机的滑片弹簧的应用，其特征是滑片弹簧应用于单缸、双缸等多气缸旋转式压缩机中，或应用于壳体内压力为低压的低背压旋转式压缩机中，或变容式压缩机中。

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