CN101743401B - 用于制冷压缩机的活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明的活塞包括在紧邻端部边缘(11)处由头部(20)封闭的管状裙部(10)，所述裙部(10)由相应的管延伸部限定并且具有端部边缘区域(10a)，该端部边缘区域构造成用于固附所述头部(20)，所述头部(20)以分离件的形式形成并且具有在所述裙部(10)的外轮廓的轴向投影之内的外周轮廓。

Description

用于制冷压缩机的活塞
技术领域
本发明涉及一种用于制冷系统的制冷压缩机的活塞，尤其是具有头部的那种类型的长活塞，管状裙部从所述头部伸出，该管状裙部占据压缩机气缸体的气缸中的压缩腔的部分延伸部。
背景技术
在由线性马达驱动的往复式压缩机中，气体抽吸和气体压缩操作是由活塞在气缸内部中的往复轴向运动实现的，所述气缸由头部封闭，并且在某些构造中气缸被安装在压缩机的密闭壳体的内部。活塞由压缩机的马达单元驱动。
用于制冷压缩机的活塞通常具有在单个件中限定头部和裙部的构造的单体结构，所述活塞结构例如通过机加工金属坯而获得，该金属坯通常由钢制成。这个制造过程昂贵且存在高金属浪费。
还存在用于在单个件中获得用于制冷压缩机的活塞的其它已知方法，诸如冷成型、冲压等。但是，所述这些方法除了仍然要花费高昂的成本以外，还产生尺寸高程度不确定的零件，这影响了活塞在压缩机中的致动。
在通过活塞本体实现吸气的结构中，这些缺点甚至更显著。除了以上缺点，用于制冷压缩机的活塞的单体结构不会使活塞具有低材料和低生产成本、低重量、良好阻力、孔隙率、低摩擦系数等特征，这些特征主要与长活塞相关，并且更具体来说，与在没有油润滑的压缩机中操作的活塞或者还在气体轴承压缩机中操作的活塞相关。
发明目的
因此，本发明的一个目的是提供一种用于制冷压缩机的活塞，所述制冷压缩机能够轻易地获得，而且成本降低，且在制造过程中没有材料浪费。
本发明的另一个目的是提供一种诸如上面所述的活塞，所述活塞允许长活塞由不同材料并且通过不同的用于使之成形的制造工艺制成，所述材料根据活塞的每个特殊部件在活塞在压缩机内操作的过程中的功能需要而限定。
本发明的又一个目的是提供一种能够容易地并且可靠地通过所述活塞的本体提供吸气的活塞。
发明内容
这些和其它目的通过一种如下类型的用于制冷压缩机的活塞获得，该类型的活塞包括在紧邻端部边缘处由头部封闭的管状裙部，所述裙部由相应的管延伸部限定并且具有端部边缘区域，该端部边缘区域构造成用于固附所述头部，所述头部以分离件的形式形成并且具有在所述裙部的外轮廓的轴向投影(projection)之内的外周轮廓。
附图说明
本发明将在下面参照附图说明，其中：
图1是用于制冷压缩机的第一活塞结构的示意透视图，所述第一活塞具有以分离件的形式安装在管状裙部中的头部，并且所述头部构建成用以接收吸气阀，所述活塞根据本发明获得；
图2是图1中示出的活塞结构的俯视平面示意图；
图3是图1和2中示出的活塞的剖视示意图，所述视图根据图2中的线III-III截取；
图4A是图1-3的活塞的头部的俯视平面图；
图4B是本发明的活塞的头部的纵向直径方向剖视示意图(如图3中所示)，所述视图根据图4A中的线IV-IV截取；
图5是在图1中示出的活塞结构的简化视图，但是具有安装在活塞头部中的吸气阀；
图6是在图5中示出的活塞结构的分解和部分剖开的示意图；
图7是如图1一般的透视图，示意地示出了本发明的第二种活塞结构；
图8是如图7一般的示意透视图，但是其中头部的位置与裙部轴向间隔开并且头部构建为接收吸气阀；
图9是图7和8中示出的活塞的俯视平面示意图；
图10是图7-9中示出的第二活塞结构的剖视示意图，所述视图根据图9中的线X-X截取；
图11、12和13分别是如图1、2和3一般的视图，示意地示出了本发明的第三活塞结构，图13中示出的所述视图根据图12的线XIII-XIII截取；以及
图14和15分别是如图1和2一般的视图，却示意地示出了本发明的第四活塞结构，但是其中头部没有吸气阀。
具体实施方式
本发明将描述一种在由压缩机的马达单元驱动时，用于在制冷压缩机中泵送制冷剂气体的活塞。制冷压缩机通常包括气缸，该气缸具有由阀板(未示出)封闭的端部，并且该端部与气缸一起限定压缩腔。气缸还具有相对端，在压缩机运行时，在制冷剂流体被抽吸和压缩循环过程中在气缸的内部往复运动的活塞通过该相对端安装，所述运动由与所述活塞操作地相联的马达单元(未示出)的致动而获得。
在一些压缩机结构(诸如这里所示出的和下面描述的一些压缩机结构)中，制冷剂流体的抽吸通过活塞发生，吸气阀通常安装在所述活塞中。对于这些抽吸通过活塞发生在其中的结构，其头部如前面所述具有抽吸开口，它们选择性地由吸气阀封闭，所述吸气阀由活塞的头部承载。
在常规结构中(无论抽吸通过或不通过活塞)，活塞均以单个件获得，并且具有头部，所述头部具有朝向阀板的前表面，并且管状裙部与所述头部的所述前表面反向地从所述头部伸出，所述管状裙部的长度根据在压缩机操作的压缩循环过程中气缸内部中的活塞和沿其内壁防止压缩气体泄漏的密封之间的平衡来计算。这些结构具有前面已述的缺点。
本发明提供一种活塞结构，该活塞结构包括管状裙部10，所述管状裙部10在紧邻端部边缘11处由头部20封闭，所述头部20以与裙部10分离的分离件形式形成，裙部10和头部20通过诸如胶合、焊接、机械干涉等适当的固定手段彼此固附。
裙部10由相应的钢管延伸部限定(优选地所述钢管延伸部经历过外表面硬化处理)，并且具有包括端部边缘11的端部边缘区域10a，该端部边缘区域10a构造成固附相应的头部20，所述头部20具有在裙部10的外轮廓的轴向凸起内部的外周轮廓。
描述中的活塞的头部20具有前表面20a，其与包含裙部10的端部边缘11的平面共面，并且在压缩机操作期间的制冷剂流体抽吸和压缩循环中致动。
在图1-13中示出的结构中，吸气通过活塞实现，头部20的前表面20a承载吸气阀30，如前所述。
由于裙部10和头部20的部件是彼此分离的，所以所述部件的每一个均能够通过特殊的工艺获得，并且利用更适合将由这些部件各自所实现的功能的材料来获得。还应该明白的是，本解决方案还提供使用相同工艺来制造形成本发明的活塞的所述部件的可能性，以及使用相同材料以获得裙部10和头部20这两种部件的可能性，但这些特征并不限制本发明。
根据本发明的结构，裙部10在内部在所述端部边缘区域10a中具有至少一个朝向所述裙部10的端部边缘11敞开的凹部12，而且在所述凹部中安装和固附头部20的外周边缘。设置凹部12以占据裙部10的内轮廓的一定圆周延伸部，所述圆周延伸部相对于所述内轮廓限定相应的台阶，所述台阶相对于裙部10的端部边缘11轴向向后间隔开。
根据所述图示，每个活塞结构的裙部10，无论有没有吸气，均优选设有上述类型的凹部。然而，应该明白的是，头部20在裙部10中的固定无需设置凹部12也能够实现。
在本发明的结构中，裙部10的端部边缘区域10a设有占据至少部分裙部10的内圆周轮廓的单个连续凹部12。在附图中示出的结构中，单个凹部12占据裙部10的端部边缘区域10a的整个内圆周轮廓。在吸气通过活塞来实现的本发明的结构中，头部20具有其中限定有所述头部20的前表面20a的基体21，以及与基体21结合的安装部分22，头部20通过该安装部分22安装到裙部10上。应该明白的是，安装部分22能够借助于诸如焊接的恰当手段通过固定结合到基体21，或者也与所述基体21一体结合。头部20通常通过安装部分22固附到裙部10上。在示出的结构中，安装部分22安坐在裙部10的凹部12上并且固附在其上。但是，应该明白的是，在除了这里示出的那些结构中(例如不需要在裙部10的所述内表面设置凹部的结构中)的端部边缘区域10a中，安装部分22能够坐靠着裙部10的内表面部分并且抵靠该内表面部分固附。
应该理解的是，无论用于头部20和裙部10之间的固定手段是什么，本发明的解决方案要求头部20的前表面20a与包含裙部10的相邻端部边缘11的平面共面，并且所述头部20位于所述头部20安装在其中的裙部10的所述端部边缘11的外轮廓内部。
在图1-13中示出的结构中，其中活塞承载吸气阀30，头部20的前表面20a与包含裙部10的相邻端部边缘11的平面共面，使得吸气阀30(前面已讨论过)能够安坐在头部20的前表面20a以及裙部10的端部边缘11上。
根据本发明，在吸气阀设在活塞中的情况下，安装部分22优选与头部20的前表面20a反向地从基体21朝向裙部10的内部伸出，基体21具有在安装部分22的外轮廓之内的外周轮廓，以保证气体较好地通过头部20在吸气时流动。应该明白的是，本发明的活塞概念还包括其中基体21具有与安装部分22的外轮廓重合的外周轮廓的结构，在该机构中，吸气不如图1-13所示通过活塞实施。
根据本发明的结构，安装部分22包括至少两个结合到基体21上的本体延伸部23，该本体延伸部23沿圆周方向间隔开，并在它们之间限定通过头部20的相应抽吸开口24，所述本体延伸部23在安装部分22中提供处于头部20之外但在基体21的外部外周轮廓定位处之内的外周轮廓。
在附图1-6中示出的结构中，基体21一体地结合三个从所述基体21的外部外周边缘径向伸出并且沿圆周方向等分地彼此间隔开的本体延伸部23，一旦将头部20安装到裙部10上，所述间隔空间在活塞中提供抽吸开口24。
在本发明的另一个结构中(如图7-13中示出)，安装部分22具有围绕头部20的基体21的连续轮廓，该连续轮廓由结合到所述基体21的外周环25限定，一旦将头部20安装到裙部10上，所述外周环25安坐在裙部10的沿圆周方向连续的凹部12上。在本技术方案的结构变型中，安装部分22的外周环25通过至少两个本体延伸部23结合到基体21上，一旦将外周环25安装到裙部10上，该本体延伸部23即沿圆周方向间隔开并且在其间限定通过头部10的相应抽吸开口24。在示出的结构中，本体延伸部23从基体21的外周边缘沿径向和轴向伸出，限定用于头部20的圆锥形状。仍在该结构中，基体21具有在安装部分22的外轮廓之内的外周边缘。
在图1-13中示出的结构中，头部20的基体21设有用于诸如螺钉40的固定装置通过的中心穿孔26，该固定装置40将吸气阀30保持在头部20上，所述吸气阀30包括阀部分，当压缩机不在吸气循环时，所述阀部分的数量和定位对应于在吸气阀阻碍流体通路时待被封闭的头部20的抽吸开口24。螺钉40的尺寸设计为稍微从包含活塞的裙部10的端部边缘11的平面突出。在活塞的压缩循环的末期，螺钉40定位在从朝向活塞的阀板的表面设置在阀板中的凹部(未示出)的内部中。
在一些活塞结构中，基体21与前表面20a反向地承载管状凸起27，以接收活塞杆的端部(未示出)，所述管状凸起27设有中心通道28，所述中心通道28与中心穿孔26共轴对准而且通向裙部10的内部。
还应该理解的是，在活塞在吸气或排气期间不推动气体通过其自身的结构中，其头部20不具有抽吸开口，如图14和15所示。在这种情况下，基体21与安装部分22结合，使得实心头部20具有装配和固附到裙部10的内部中的圆柱形形状，如果有凹部的话，所述圆柱形形状装配和固附到安坐在凹部12上的位置处。在这种情况下，基体21与前表面20a反向地承载设有中心通道28的管状凸起27，以便接收活塞杆的端部(未示出)，所述中心通道28通向裙部10的内部。

Claims (15)

1.一种用于制冷压缩机的活塞，包括：
管状活塞裙部(10)，所述管状活塞裙部(10)由相应的管延伸部限定并且具有端部边缘区域(10a)和端部边缘(11)；
活塞头部(20)，所述活塞头部形成为与所述管状活塞裙部(10)分离的分离件，所述活塞头部被安装在所述管状活塞裙部(10)中并紧邻所述端部边缘(11)封闭所述管状活塞裙部，所述管状活塞裙部(10)的所述端部边缘区域构造成用于固附所述活塞头部(20)；
其中，所述活塞头部(20)：
具有在所述管状活塞裙部(10)的外轮廓的轴向投影之内的外周轮廓；
具有与包含所述管状活塞裙部(10)的所述端部边缘(11)的平面共面的前表面(20a)；
包括其中限定有所述活塞头部(20)的所述前表面(20a)的基体(21)；并且
具有与所述基体(21)结合并且安装到所述管状活塞裙部(10)上的安装部分(22)，
并且其中所述基体(21)与所述前表面(20a)反向地承载管状凸起(27)，所述管状凸起(27)设有中心通道(28)，所述中心通道通向所述管状活塞裙部(10)的内部，以接收活塞杆的端部。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述活塞头部(20)设有由吸气阀(30)选择性地封闭的抽吸开口(24)，所述吸气阀(30)由所述活塞的活塞头部(20)承载。
3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于：所述管状活塞裙部(10)在内部具有在所述端部边缘区域(10a)中的至少一个凹部(12)，所述凹部(12)朝向所述端部边缘(11)敞开，而且在所述凹部中安装和固附所述活塞头部(20)的外周边缘。
4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于：所述凹部(12)占据所述管状活塞裙部(10)的内轮廓的一定圆周延伸部，所述圆周延伸部相对于所述内轮廓限定相应的台阶，并且所述台阶相对于所述管状活塞裙部(10)的所述端部边缘(11)轴向向后间隔开。
5.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于：所述活塞包括占据所述管状活塞裙部(10)的内圆周轮廓的单个连续凹部(12)。
6.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于：所述安装部分(22)与基体(21)的前表面(20a)反向地从所述基体(21)朝向所述管状活塞裙部(10)的内部伸出。
7.根据权利要求6所述的活塞，其特征在于：所述基体(21)具有在所述安装部分(22)的外轮廓之内的外周轮廓。
8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于：所述安装部分(22)具有围绕所述基体(21)的连续轮廓。
9.根据权利要求8所述的活塞，其特征在于：所述安装部分(22)包括通过至少两个本体延伸部(23)结合到所述基体(21)上的外周环(25)，所述本体延伸部(23)沿圆周方向间隔开并且在其间限定通过所述活塞头部(20)的相应抽吸开口(24)，所述外周环(25)安坐在沿圆周方向的所述凹部(12)上。
10.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于：所述基体(21)具有在所述安装部分(22)的外轮廓之内的外周轮廓，所述安装部分(22)包括至少两个结合到所述基体(21)上的本体延伸部(23)，所述本体延伸部(23)沿圆周方向间隔开并且在其间限定通过所述活塞头部(20)的相应抽吸开口(24)，所述外周环(25)安坐在沿圆周方向的所述凹部(12)上。
11.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述活塞头部(20)是实心的。
12.根据权利要求11所述的活塞，其特征在于：所述管状活塞裙部(10)在内部具有在所述端部边缘区域(10a)中的至少一个朝向所述端部边缘(11)敞开的凹部(12)，而且在所述凹部(12)中安装和固附所述活塞头部(20)的外周边缘。
13.根据权利要求12所述的活塞，其特征在于：所述凹部(12)占据所述管状活塞裙部(10)的内轮廓的一定圆周延伸部，圆周延伸部相对于所述内轮廓限定相应的台阶，并且所述台阶相对于所述管状活塞裙部(10)的所述端部边缘(11)轴向向后间隔开。
14.根据权利要求13所述的活塞，其特征在于：所述活塞包括占据所述管状活塞裙部(10)的内圆周轮廓的单个连续凹部(12)。
15.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述活塞头部(20)和所述管状活塞裙部(10)由不同材料制成。
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