CN101356368A - 压缩机 - Google Patents

Abstract

一种压缩机，包括：气缸筒，气缸筒具有开口端和内壁；活塞，活塞插在气缸筒中，并在气缸筒中往复运动；阀板，阀板用于密封气缸筒的开口端，阀板中设置有吸气口和排气口；吸气簧片，吸气簧片保持在气缸筒的开口端和阀板之间，用于打开和关闭吸气口；和垫圈，垫圈设置在气缸筒的开口端和吸气簧片之间。吸气簧片包括：用于打开和关闭吸气口的头部；弹性地支撑头部的臂；和连接到臂的基部，基部保持在气缸筒的开口端和阀板之间。基部保持在边界处，边界定位成在朝向气缸筒的外部的方向上远离气缸筒的内壁。边界的形状与吸气簧片的基部上产生的弯曲应力的等应力线的形状一致。压缩机的吸气簧片难以损坏，因此具有高可靠性。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于冰箱、空调、冷冻冷藏系统等冷却设备的压缩机。

背景技术

图5是日本专利公开公报No.2001-221161中公开的传统压缩机501的示意图。图6是沿图5中的线6-6的传统压缩机501的剖面图。气缸筒22设置在气缸体1中并允许活塞3在其中往复运动。阀板44放置在气缸筒22的开口端用于密封开口。由弹簧钢薄板制成的吸气簧片(suctionreed)5保持在阀板44和气缸筒22的开口端之间。垫圈66设置在吸气簧片5和气缸筒22的开口之间。

阀板44中设置有吸气口7和排气口8。吸气簧片5包括：用于关闭和打开吸气口7的头部9；从头部9的顶端突出的舌部10；弹性地支撑头部9的臂11；和把臂11固定到气缸筒22的基部12。更具体地，吸气簧片5固定到基部12处的垫圈66上。吸气簧片5包括在边界13处分开的部分5A和5B。当吸气簧片5移位时部分5A移动。当吸气簧片5移位时部分5B不移动。

止动器14设置在气缸筒22的内壁中用于止动吸气簧片5的舌部10。

下面将说明传统压缩机501的操作。活塞3在气缸筒22内往复运动。在吸气冲程期间，气缸筒22中的压力下降并导致吸气簧片5打开吸气口7，因而通过吸气口7把制冷剂引导进气缸筒22。在排气冲程期间，气缸中的压力升高并导致吸气簧片5关闭吸气口7，因而允许制冷剂从排气口8排放到外部。

当吸气簧片5打开吸气口7时，止动器14接触舌部10并限制吸气簧片5的变形以便控制吸气簧片5上的应力。

在传统压缩机501中，当朝后流动的流体导致吸气簧片5过分偏转时，应力可能集中在边界13的两端处，因而导致吸气簧片5破损。

发明内容

一种压缩机，包括：气缸筒，所述气缸筒具有开口端和内壁；活塞，所述活塞插在气缸筒中，并在气缸筒中往复运动；阀板，所述阀板用于密封气缸筒的开口端，所述阀板中设置有吸气口和排气口；吸气簧片，所述吸气簧片保持在气缸筒的开口端和阀板之间，用于打开和关闭吸气口；和垫圈，所述垫圈设置在气缸筒的开口端和吸气簧片之间。所述吸气簧片包括：用于打开和关闭吸气口的头部；弹性地支撑头部的臂；和连接到臂的基部，所述基部保持在气缸筒的开口端和阀板之间。所述基部保持在边界处，所述边界定位成在朝向气缸筒的外部的方向上远离气缸筒的内壁。所述边界的形状与吸气簧片的基部上产生的弯曲应力的等应力线的形状一致。

压缩机的吸气簧片难以损坏，因此具有高可靠性。

附图说明

图1是本发明的实例性实施例的压缩机的示意图；

图2是沿图1的线2-2的压缩机的剖视图；

图3是本发明的实例性实施例的压缩机的示意图；

图4是沿图3的线4-4的压缩机的剖视图；

图5是传统压缩机的示意图；

图6是沿图5的线6-6的传统压缩机的剖视图。

具体实施方式

实例性实施例1

图1是根据本发明的实例性实施例1的压缩机1001的示意图。图2是沿图1的线2-2的压缩机1001的剖视图。具有圆筒形形状的气缸筒102设置在气缸体101中。插入气缸筒102中的活塞103沿气缸筒102的内壁102B往复运动。阀板104设置在气缸筒102的开口端102A处用于密封开口端102A。弹簧钢薄板制吸气簧片105支撑在阀板104和垫圈106之间。垫圈106设置在吸气簧片105和气缸筒102的开口端102A之间。吸气簧片105接触垫圈106。垫圈106接触气缸筒102的开口端102A。阀板104中设置有排气口108和两个吸气口107。吸气口107具有圆形形状。吸气簧片105包括：用于关闭和打开吸气口107的头部109；弹性地支撑头部109的臂111；和把臂111固定到气缸筒102的基部112。垫圈106由涂覆有橡胶材料的纸片制成，并具有小弹性或弱弹性。

吸气簧片105变形并移动以便打开和关闭吸气口107。吸气簧片105保持在垫圈106和阀板104之间。吸气簧片105具有部分105A和105B。部分105A移动以便打开和关闭吸气口107。部分105B与垫圈106接触并且不移动。边界113定位在吸气簧片105的部分105A和部分105B之间的分界处并把吸气簧片105分成部分105A和105B。边界113位于吸气簧片105的基部112处。吸气簧片105在两个排气口108之间延伸。

边界113从气缸筒102的内壁102B往后移离，即定位成沿从气缸筒102朝外指向的方向T1远离气缸筒102的内壁102B。基部112保持在边界113处。一旦下垂或变形，吸气簧片105具有应力，该应力分布成产生等力线(isodynamic lines)120A～120C。边界113的形状与基部112上产生的弯曲应力的等应力线120C的形状相同。图2中所示的边界113具有弧形形状。

当吸气簧片105移动最大量时，确定往后移离量(即气缸筒102的内壁102B到边界113的距离)D1和弧形形状的半径R1以便防止吸气簧片105接触气缸筒102的开口端102A。

下面将说明压缩机1001的操作。

活塞103在气缸筒102内往复运动，并且在吸气冲程期间降低气缸筒102内的压力。这导致吸气口107中的压力和气缸筒102中的压力之间产生压力差，因此给吸气簧片105的头部109施加作用力。然后，吸气簧片105的臂111朝内偏转并相对于作为支点的基部112打开，因此打开吸气口107，并且把制冷剂引导进气缸筒102中。在排气冲程期间，气缸筒102中的压力增加，导致吸气簧片105关闭吸气口107，因此允许制冷剂经排气阀从排气口108流到气缸筒102的外部。

为了增加压缩机1001的制冷能力，增加吸气口107的开口面积，以便减小制冷剂流的吸入阻力。吸气口107的开口面积变得越大，打开和关闭吸气口107的头部109必须具有更大尺寸。如果与头部109的大尺寸相比臂111过分薄时，当吸气簧片105偏转时臂111可能扭曲或损坏。

如果臂111的宽度等于头部109的宽度，吸气簧片105具有过分大的刚度，因而减小吸气簧片105的偏转量，并增加吸入阻力。如果基部112具有大宽度，吸气簧片105的部分105A的有效偏转长度变得更短，因此导致应力集中在边界113的两端处并破坏基部112。

如果垫圈109仅沿从气缸筒102朝外指向的方向T1从气缸筒102的内壁102B往后移离以便增加吸气簧片105的有效长度，那么吸气簧片105可能会接触气缸筒102的开口端102A，并可能损坏基部112。为了避免这种情况，与吸气簧片105的基部112面对的气缸筒102的开口端102A的一部分设置有倾斜的凹槽。这种结构减小了间隙体积(即减小了阀板104、气缸筒102的内壁102B、和活塞103之间的空间)，因此减小了压缩机1001的制冷能力。

在本实施例的压缩机1001中，臂111具有能够防止臂111发生上述扭曲的宽度。垫圈106沿从气缸筒102朝外指向的方向T1从气缸筒102的内壁102B往后移离。保持基部112的边界113的形状与基部112上产生的弯曲应力的等应力线120C的形状一致，并且呈本实施例中的弧形形状。这种结构防止吸气簧片105在基部112的部分处产生弯曲应力集中，因此压缩机1001上设置的吸气簧片105难以损坏并具有高可靠性。

在压缩机1001中，即使当偏转最大量时，吸气簧片105也不接触气缸筒102的开口端102A，因此难以变形和难以损坏。

边界113具有弧形形状，边界113的弧形形状与吸气簧片105的基部112上产生的弯曲应力的等应力线的弧形形状一致，因此使气缸筒102的内壁102B和吸气簧片105的边界113之间的空间最小，这通过沿从气缸筒102朝外指向的方向T1从气缸筒102的内壁102B往后移离边界113来实现。因此，间隙的体积被最小化，因此防止由于间隙的体积的增加所导致的压缩机1001的制冷能力的降低。

在压缩机1001中，两个圆形吸气口107提供大的总开口面积。具有大的开口面积的单个圆形吸气口能够减少制冷剂流的吸入阻力。然而，在该情况下，在排气冲程期间，由于单个吸气口中的压力和气缸筒102中的压力之间的压差，吸气簧片105的头部109上产生的应力增加，并会导致吸气簧片105变形和损坏。

在本实施例的压缩机1001中，通过两个具有小开口面积的圆形吸气口107来提供大的总开口面积，同时降低吸气簧片105的头部109上产生的应力。因此，压缩机1001具有大的制冷能力、高可靠性，并且能够防止吸气簧片105损坏。

根据本实施例，垫圈106由涂覆橡胶材料的纸制成。垫圈可由未涂覆橡胶材料的纸制成，或由纤维、粘合剂和橡胶的混合物所制成的橡胶材料带制成。

实例性实施例2

图3是本发明的实例性实施例2的压缩机1002的示意图。图4是沿图3的线4-4的压缩机1002的剖视图。具有圆筒形形状的气缸筒202设置在气缸体201中。插入气缸筒202中的活塞203沿气缸筒202的内壁202B往复运动。阀板204设置在气缸筒202的开口端202A处用于密封开口端202A。弹簧钢薄板制吸气簧片205支撑在阀板204和垫圈206之间。垫圈206设置在吸气簧片205和气缸筒202的开口端202A之间。吸气簧片205接触垫圈206。垫圈206接触气缸筒202的开口端202A。阀板204中设置有排气口208和吸气口207。吸气口207具有非圆形形状(non-circular shape)。吸气簧片205包括：用于关闭和打开吸气口207的头部209；从头部209的末端突出的舌部210；弹性地支撑头部209的臂211；和把臂211固定到气缸筒202的基部212。臂211中设置有孔口211A。垫圈206由涂覆有橡胶材料的纸片制成，并具有小弹性或弱弹性。

吸气簧片205变形并移动以便打开和关闭吸气口207。吸气簧片205保持在垫圈206和阀板204之间。吸气簧片205具有部分205A和205B。部分205A移动以便打开和关闭吸气口207。部分205B与垫圈206接触并且不移动。边界213定位在吸气簧片205的部分205A和部分205B之间的分界处并把吸气簧片205分成部分205A和205B。边界213位于吸气簧片205的基部212处。

边界213从气缸筒202的内壁202B往后移离，即定位成沿从气缸筒202朝外指向的方向T2远离气缸筒202的内壁202B。基部212保持在边界213处。一旦下垂或变形，吸气簧片205具有应力，该应力分布成产生等力线(isodynamic lines)220A～220C。边界213的形状与基部212上产生的弯曲应力的等应力线220C的形状相同。图4中所示的边界213具有弧形形状。

当吸气簧片205移动最大量时，确定往后移离量(即气缸筒202的内壁202B到边界213的距离)D2和弧形形状的半径R2以便防止吸气簧片205接触气缸筒202的开口端202A。

止动器214设置在气缸筒202的开口端202A中。止动器214是沿从气缸筒202朝外指向的方向T3从内壁202B延伸的凹陷。当吸气簧片205打开时，吸气簧片205的舌部210接触止动器214以便防止头部209和臂211扭曲变形。

下面将说明压缩机1002的操作。

活塞203在气缸筒202内往复运动，并且在吸气冲程期间降低气缸筒202内的压力。这导致吸气口207中的压力和气缸筒202中的压力之间产生压力差，因此给吸气簧片205的头部209施加作用力。然后，吸气簧片205的臂211朝内偏转并相对于作为支点的基部212打开，因此打开吸气口207，并且把制冷剂引导进气缸筒202中。在排气冲程期间，气缸筒202中的压力增加，导致吸气簧片205关闭吸气口207，因此允许制冷剂经排气阀从排气口208流到气缸筒202的外部。

当在吸气冲程期间吸气簧片205打开时，舌部210接触止动器214以便限制吸气簧片205的偏转。这防止吸气簧片205扭曲，并减小吸气簧片105中产生的内部应力。

臂211的最小宽度W1、基部212的宽度W2、从臂211的最小宽度W1处的位置到基部212的距离L1、垫圈206处的边界213的弧形形状的半径R2、和边界213处产生的应力之间的关系被研究。边界213具有根据实施例2的弧形形状，当满足下面的关系时，边界213的弧形形状与基部212上产生的弯曲应力的等应力线220C近似：

0.45≤20×L1/(R2×(W2-W1))≤1.80。

这种关系防止吸气簧片205损坏，并使压缩机1002具有高可靠性。

根据实施例2，臂211的最小宽度W1是8mm，基部212的宽度W2是12mm，从臂211的最小宽度W1处的位置到基部212的距离L1是7mm，边界213的弧形形状的半径R2是30mm。

根据实施例2的压缩机1002具有设置在吸气簧片205的臂211上的孔口211A。孔口211A允许臂211在头部209处偏转一个较大量。因此，吸气口207的开口面积增加，因而容易引导制冷剂。孔口211A减小臂211在基部212处的偏移。这减小基部212上产生的应力，因此使压缩机1002具有高制冷能力，高效率，和高可靠性。

当吸气簧片205偏转最大量时，往后移离量(从气缸筒202的内壁202B到边界213的距离)D2和弧形形状的半径R2被确定成防止吸气簧片205接触气缸筒202的开口端202A。这种结构防止吸气簧片205接触气缸筒202的开口端202A，因而防止变形和损坏。

边界213具有弧形形状，边界213的弧形形状与吸气簧片205的基部212上产生的弯曲应力的等应力线的弧形形状一致，因此使气缸筒202的内壁202B和吸气簧片205的边界213之间的空间最小，这通过沿从气缸筒202朝外指向的方向从内壁202B往后移离边界213来实现。因此，间隙的体积被最小化，因此防止由于间隙的体积的增加所导致的压缩机1002的制冷能力的降低。

根据实施例2，吸气口207具有非圆形形状，从而具有大的开口面积。具有大的开口面积的圆形吸气口在吸气冲程期间增加气缸筒202中的压力和吸气口中的压力之间的压力差，并使吸气簧片205的头部209承受大负载，因此导致吸气簧片205变形和损坏。具有非圆形形状的吸气口207减小头部209上施加的负载所导致的头部209的变形。压缩机1002的吸气口207具有大开口面积，并且吸气簧片205使头部209上产生的应力减小，因此压缩机1002具有高效率和高可靠性。

根据实施例2，垫圈206由纤维、粘合剂和橡胶的混合物所制成的橡胶材料带制成。垫圈206可由涂覆橡胶材料的纸制成或由未涂覆橡胶材料的纸制成。

根据实施例2的吸气簧片205的边界213的形状和尺寸、吸气口207的形状、吸气簧片205的舌部210和气缸筒202的止动器214可应用于图1和2所示的实施例1的压缩机1001，同样能够实现相同效果。

本发明不局限于前述实施例。

工业应用性

本发明的压缩机包括难以损坏的吸气簧片，并具有高可靠性。这种压缩机可应用于冰箱、空调、冷冻冷藏机等制冷系统，和适用于真空泵和空气压缩机等装置。

Claims (7)

1.一种压缩机，包括：

气缸筒，所述气缸筒具有开口端和内壁；

活塞，所述活塞插在气缸筒中，并沿气缸筒的内壁往复运动；

阀板，所述阀板用于密封气缸筒的开口端，所述阀板中设置有吸气口和排气口；

吸气簧片，所述吸气簧片保持在气缸筒的开口端和阀板之间，所述吸气簧片打开和关闭吸气口；和

垫圈，所述垫圈设置在气缸筒的开口端和吸气簧片之间，其中

所述吸气簧片包括：

用于打开和关闭吸气口的头部；

弹性地支撑头部的臂；和

连接到臂的基部，所述基部保持在气缸筒的开口端和阀板之间，

所述基部保持在边界处，所述边界定位成在朝向气缸筒的外部的方向上远离气缸筒的内壁，并且

所述边界的形状与吸气簧片的基部上产生的弯曲应力的等应力线的形状一致。

2.根据权利要求1的压缩机，其中

所述边界具有弧形形状，并且

臂的最小宽度W1、基部的宽度W2、从臂的最小宽度W1处的位置到基部的距离L1、和边界的弧形形状的半径R2满足下面的关系：

0.45≤20×L1×(R2×(W2-W1))≤1.80。

3.根据权利要求1的压缩机，其中

所述边界具有弧形形状，并且

气缸筒的内壁和边界之间的距离、以及边界的弧形形状的半径被确定成当吸气簧片偏转时防止吸气簧片接触气缸筒的开口端。

4.根据权利要求1的压缩机，其中

所述吸气簧片还包括从头部突出的舌部，并且

气缸筒具有设置在内壁中的凹陷，用于接触吸气簧片的舌部。

5.根据权利要求1的压缩机，其中所述阀板中还设置有额外的吸气口，所述额外的吸气口利用吸气簧片打开和关闭。

6.根据权利要求1的压缩机，其中所述吸气口具有非圆形形状。

7.根据权利要求1的压缩机，其中所述臂的宽度小于所述头部的宽度。

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