CN1018754B - 具有变量机构的斜盘式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种斜盘型压缩机，有制冷量或排气量调节机构。影响斜盘斜角的曲轴室内压力是由控制机构控制，该控制机构包括一通道，连通曲轴室和吸气室，还有阀装置控制通道的打开和关闭。第一阀控制装置响应曲轴室压力，控制阀件的操作，而第二阀控制装置控制第一阀控制装置的预定工作点。第二阀控制装置的操作受控制，是响应制冷系统热力状态的变化。第一和第二阀控制装置由压力弹性簧连接，使控制第一阀控制装置工作点受其干扰的干扰力被消除。

Description

本发明涉及一种制冷压缩机，更详细地说涉及一种斜盘式压缩机，例如一种适用于汽车空调系统的有变量机构的摇摆盘型压缩机。

人们希望有一种斜盘式压缩机，其具有变量或容量调节机构，按要求控制其压缩比。如颁发罗伯特等人的美国专利3，861，829以及欧洲专利0318316号中所公开的一种摇摆盘型压缩机，它有凸轮转子驱动装置驱动几个活塞，并改变斜盘倾角。来改变活塞的行程。由于在气缸内活塞的行程直接响应斜盘的倾角而变化，压缩机的容量可由倾角的变化而进行调节。此外，倾角的变化受到吸气室和曲轴室之间的压力差所影响，而曲轴室内安置有上述驱动装置。在现有的压缩机中，斜盘的倾角是由曲轴室内的压力所控制。尤其是这种控制是以如下方式进行。曲轴室和吸气室通过一通道连通，而该通道的打开和关闭是由一阀机构控制的。上述阀机构一般包括有波纹管元件和针阀，并位于吸气室内，使波纹管元件根据吸气室内压力的变化进行操作。使上述通道打开或关闭的阀机构的工作点取决于在波纹管元件内气体压力，这样，波纹管元件的工作点固定在一予定数值。因此，波纹管元件只在吸气室压力以一确定的压力变化时才工作，而不响应制冷状态的各种变化，因为波纹管元件有单一的予先确定的压力。

为了消除这一缺点，美国专利4，842，488号公开了一种控制阀机构，它包括一个阀，该阀通过通道和第一、第二阀控制机构，直接控制曲轴室和吸气室之间的连通。该第一阀控制机构控制该阀的使用，响应在吸气室内制冷剂的压力，来打开和关闭上述通道。该第二阀控制机构直接连接至第一阀控制机构，响应外部状态如制冷系统内蒸发器的热负 荷，来控制第一阀控制机构的工作点。

在4，842，488号专利内，由于第二阀控制机构是直接连接至第一阀控制机构，第一阀控制机构的工作点的控制，受到由第二阀控制机构移动产生的惯性力和由第二阀控制机构的滑动部件处产生的摩擦力的干扰。因此，第一阀控制机构的工作点的控制不精确。

因此，本发明的目的是提供一种具有变量机构的斜盘式制冷压缩机，其制应代表制冷系统热力状态的电讯号大小的变化而对压缩机容量进行精确地调节。

根据本发明的斜盘型制冷压缩机包括一压缩机壳体，其一端有前端板，其另一端有后端板。曲轴室和气缸体位于上述壳体内，有多个气缸在气缸体内形成。在各个气缸内有一活塞可滑动地配合，并由一驱动机构往复驱动。该驱动机构包括一驱动轴，一驱动马达连接至驱动轴，并可一起转动，并有一联接机构将马达可驱动地连接至活塞，使马达的旋转运动转换为活塞的往复运动。联接机构包括一部件，它有一表面相对驱动轴轴线成一倾角安装。该部件的倾角可被调节来改变往复运动活塞的行程，并这样来改变压缩机的排出量。后端板包围着吸气室和排气室。一通道在曲轴室和吸气室之间提供一流体通道。一倾角控制装置在压缩机内被支承着，并响应压缩机内压力状态来控制联接机构的倾角。倾角控制装置有一控制阀机构，它包括一个阀，和第一、第二阀控制机构，该阀直接控制通过曲轴室和吸气室之间的通道的连通。第一阀控制机构，响应曲轴室内制冷剂压力来控制阀的操作，打开和关闭通道。第二阀控制机构，响应制冷系统热力状态的变化例如离开制冷系统内蒸发器的空气的温度，来控制第一阀控制机构的工作点，上述制冷系统包括了斜盘式制冷压缩机。

下面结合附图详细介绍本发明。

图1是根据本发明第一实施例的摇摆盘型制冷压缩机的垂直纵向剖 视图。

图2是图1中所示阀控制机构的局部放大剖视图。

图3类似于图2显示了本发明第二实施例的剖视图。

图4类似于图2显示了本发明第三实施例的剖视图。

为了便于解说，图1至图4中，图的左侧被视为前侧或前端，而图的右侧被视为后侧或后端。

参阅图1，显示了根据本发明的第一个实施例的斜盘型压缩机，特别是摇摆盘型压缩机10。压缩机10包括圆柱形的壳体组件20，气缸体21位于气缸体21的一端的前端板23，在气缸体21和前端板23之间形成的曲轴室22，还有安装在气缸体21的另一端的后端板24。前端板23由几个螺栓101、在曲轴室22的前侧安装在气缸体21上。后端板24由几个螺栓102安装在气缸体21的另一端。一个阀座板25位于后端板24和气缸体21之间。一个开孔231在前端板23的中心位置形成，借助于开孔231内安装的轴承30来支承驱动轴26。驱动轴26的内端部分是由气缸体21的中心孔210内安置的轴承31所支承的。通孔210延伸至气缸体21的后端面，用于安放下面将要介绍的第一阀控制机构19。

凸轮转子40借助销钉件261固定在驱动轴26上，并与轴26一起转动。止推滚柱轴承32被安置在前端板23的内端面和凸轮转子40的轴向端面之间。凸轮转子40包括有支臂41，该支臂41有销钉件42穿过。斜盘50邻近凸轮转子，并有开口53，驱动轴26穿过开口53。斜盘50包括具有开槽52的支臂51。凸轮转子40和斜盘50由销钉件42相互连接，销钉件42插入开槽52内形成铰链连接。销钉件42在开槽52可滑动，允许斜盘50相对驱动轴26的纵向轴线调整其角度位置。

摇摆盘60通过轴承61和62可旋转地安装在斜盘50上。叉型滑块63固定在摇摆盘50的外周边上，并可滑动地安装在夹持在前端板23和气缸体21之间的滑轨64上叉型滑块63阻止了摇摆盘60的旋转，而凸轮转子40旋 转时，摇摆盘60沿着滑轨64章动。气缸体21包括几个沿圆周分布的气缸70，活塞71在气缸70内作往复运动。各个活塞71由相应的连杆72连接至摇摆盘60。

后端板24包括沿圆周布置的环状吸气室241，以及居中位置的排气室251。阀座板25包括几个装有阀片的吸气口242，连接吸气室241和各自的气缸70。阀座板25也包括几个装有阀的排气口252，其连接排气室251和各自的气缸70。吸气口242和排气口252都提供有合适的簧片阀，如颁发给清水的美国专利4，011，029号中介绍的。

吸气室241包括进气口部分241a，它连接至外部制冷系统中的蒸发器（图中未示出）。排气室251提供有出气口部分251a，它连接至上述制冷系统的冷凝器（图中未示）。垫片27和28分别位于阀座板25内表面和气缸体21之间，以及阀座板25外表面和后端板24之间，来密封气缸体21、阀座板25和后端板24的配合面。

再参阅图2，阀控制机构400包括第一阀控制机构19，后者有在其内限定阀室192的杯型外壳体191。O型环19a安置在外壳体191的外表面和通孔210的内表面之间，用于密封外壳191和气缸体21的配合面。有几个孔19b在外壳件191的封闭端形成，引导曲轴室压力通过在轴承31和气缸体21之间存在的窄缝31a，进入阀室192。波纹管193安置在阀室192内，响应曲轴室压力而纵向地收缩和伸长。连接在波纹管193的前端的凸出件193b被固定在外壳件191的封闭端中心形成的轴向凸台19c上。阀件193a被连接至波纹管193的后端。

包括有阀座194a的缸筒件194插入阀座板组件200的中心，后者包括了阀座板25、垫片27和28、吸气阀件271和排气阀件281。阀座194a在缸筒件194的前端形成，并被固定在外壳件191的开口端处。在排气室251内，螺母100从缸筒件194的后端在缸筒件194上拧紧，将缸筒件194与阀挡片253固定至阀座板组件200。容纳阀件193a的锥形 开口194b在阀座194a形成，并连接至在缸筒件194内轴向形成的缸筒194c。致动杆195可滑动地安置在缸筒194c内，并通过压力弹簧196连接至阀件193a。O型环197被安置在缸筒194c的内表面和致动杆195的外表面之间，将缸筒194c和致动杆195的配合面密封。

径向孔151在阀座194a形成，将锥形开口194b连接至气缸体21形成的通道152的一端开口。通道152通过在阀座板组件200形成的通孔153连接至吸气室242。通道150在曲轴室22和吸气室241之间提供的流通连接，是借助于联通窄缝31a、通孔210、开孔19b、阀室192、锥形开口194b、径向孔151和通孔153而得到的。

结果，通道150的打开和关闭是通过波纹管193响应曲轴室压力变化所进行的收缩和膨胀而进行控制的。

后端板24在其中心区域，提供有圆形的凹入部分243。环状的凸台244从圆形凹入部分243的周边向后地凸出。环状的凸台244和圆形凹入部分243配合限定了一空腔245用于安置螺线管290。

螺线管290包括杯型外壳件291，容纳有环状电磁线圈292，圆柱形铁芯293，和磁性材料的基座294。圆柱形铁芯293被环状电磁线圈292所围绕，而基座件294由螺栓295牢固地固定在杯形外壳体291的内底端处。其内滑动地安置有圆柱形铁芯293的环状圆柱形件296，插入通孔246内与其紧配合，使之牢固地固定，而上述通孔246是在凹入部分243居中地形成。环状圆柱形件296的前端伸入孔194d，该孔与缸筒194c的后端相连。环状圆柱形件296的后端延伸至基座294的前端，并在那里焊住，阻止流通连接。圆柱形的铁芯293的后端处中心位置形成有圆柱形切除部分293a。压力弹簧297安置在该圆柱形切除部分293a内，使弹簧的前端接触圆柱形切除部分293a的底端面，而其后端接触基座294的前端面。因此，铁芯293保持其前端接触致动杆195的后端，借助压力弹簧297的回复力向前推压致动杆195。O型环298安置在通 孔246的内圆表面的前端处，密封环状圆柱形件296和凹入部分243的配合面，也密封缸筒件194和凹入部分243的配合面。导线500从一外部电源（图中未示）供电至螺线管290的电磁线圈292。为了使代表上述汽车空调系统的热力状态例如离开制冷系统内蒸发器（图中未示）的空气的温度和蒸发器出口处压力的电讯号大小的变化，应使电源的电流值改变，上述制冷系统包括有压缩机10。

螺线管290和致动杆195实际上形成了第二阀控制装置29。

压缩机10工作时，驱动轴26由汽车的发动机通过电磁离合器300带动旋转。凸轮转子40与驱动轴26一齐旋转，斜盘50也旋转，这使摇摆盘60章动。摇摆盘60的章动运动，将活塞71在它们各自的气缸70内往复运动。当活塞71往复运动时，通过进气口241a引入吸气室241的制冷剂气体，经过吸气口242流入各气缸70，随后被压缩。被压缩的制冷剂气体从各气缸70，经过排气口252排放至排气室251，并从那里经过出气口部分251a流入制冷系统。

压缩机10的制冷量响应蒸发器热负荷的变化或压缩机转速的变化被调节，来保持吸气室241压力不变。压缩机的制冷量被调节，是借助于斜盘的角度的改变，该角度是取决于曲轴室压力的大小。曲轴室压力的增加减小了斜盘的倾角即摇摆盘的倾角，减小压缩机的制冷量。曲轴室压力的减小，增大了斜盘和摇摆盘的角度，增大压缩机的制冷量。

根据本发明的第一实施例的压缩机10的第一和第二阀控制机构19和29的操作，如下述方式进行。当通过导线500供电时电磁线圈292产生了将铁芯293向后移动的电磁牵引力。因此，铁芯293向后移动，克服压力弹簧297的回复力，由于电磁牵引力大小的变化是响应于电源电流值的变化，当电源电流变化时，也使铁芯293的轴向位置改变。因此，铁芯293的轴向位置可响应代表上述汽车空调系统的热力状态的电讯号大小的变化而改变。铁芯293轴向位置的改变，直接地改变了致动杆 195的轴向位置。致动杆195轴向位置的变化，平稳地变为经过压力弹簧196向前推压阀件193a的力的变化，因为压力弹簧196有效地防止第一阀控制机构19的工作点的控制受到惯性力和摩擦力的干扰，该惯性力是由铁芯293和致动杆195的移动所产生，该摩擦力是在缸筒194c的内圆表面和致动杆195的外圆表面之间，以及在环状圆柱形件296的内圆表面和铁芯293的外圆表面之间产生。因而，响应代表汽车空调系统的热力状态的电讯号大小的变化，第一阀控制装置19的工作点精确地位移。

图3介绍了根据本发明的第二实施例的摇摆盘型制冷压缩机的阀控制机构。在图中，相同的标号指示图2中显示的相同零件。图3中显示的其他零件将在下面介绍。

根据本发明第二实施例的压缩机包括阀控制机构410，它有第一和第二阀控制装置19和39。第二阀控制装置39包括螺线管39，它有空腔391，是由基座件294、环状圆柱形件296和圆柱形铁芯293所限定。通孔299a径向地钻通缸筒件194的后端，而通孔299b径向地钻通环状圆柱形件296的前端。通孔299a与通孔299b对准，形成了通道299。通道299的一端开口至排气室251，而另一端开口至圆柱形铁芯293的外圆表面。排出气导入通道299，经由环状圆柱形件296的内圆表面和圆柱形铁芯293的外圆表面之间的窄缝，进一步导入空腔391。导入空腔391的排出气推压铁芯293向前，因为铁芯293的后端表面受到排出气的压力。承受导入排出气压力的作用面积，基本相等于圆柱形铁芯293的底面的面积。

在本实施例中，除本发明的第一实施例所具有的效果以外，第一阀控制装置19的工作点还响应排气室内压力的变化而进行控制。

图4介绍了根据本发明的第三实施例的摇摆盘型制冷压缩机的阀控制机构。在图中，相同的标号指示图2中显示的相同零件。图4中显示 的其他零件将在下面介绍。

参阅图4，后端板24提供有向后凸出的凸台247。凸台247包括有第一和第二圆柱形中空部分80和90。第一圆柱形中空部分80沿着后端板24的纵向轴线延伸，并其一端向排气室251开口。第二圆柱形中空部90与第一圆柱形中空部分80分开，沿着后端板24的半径方向延伸，并其一端向压缩机外侧开口。

轴向环状凸肩248从第一圆柱形中空部分80的开口端向前凸出，并围绕致动杆195的后端部分。致动活塞81可滑动地安置在中空部分80内，因此分为位于排气室251内的前区间801和与排气室251隔开的后区间802。致动杆195从缸筒194c的后端稍微突出。压力弹簧82安置在中空部分80的封闭端表面和致动活塞81的后端表面之间。因此，致动活塞81以其前端与致动杆195的后端保持接触，以依靠压力弹簧82的回复力向前推压致动杆195。活塞环811安置在致动活塞81的外圆表面上。

几个挡块件83固定在第一圆柱形中空部分80的内圆表面上，防止致动活塞81滑出中空部分80。另外几个挡块件198固定在从缸筒194c的后端稍微伸出的致动杆195的一定部位上，来防止致动杆195过份的向前移动。

第二圆柱形中空部分90包括大直径中空部分91和小直径中空部分92，后者由大直径中空部分91的内端向里延伸。电磁阀机构600固定安置在第二圆柱形中空部分90内，例如是借助于压入配合安装。电磁阀机构600包括阀座610，后者安置在小直径中空部分92内和大直径中空部分91的内端区间处，并且螺线管620与第一和第二实施例的螺线管290基本相同。

阀座件610提供有一对O型环611，来密封小直径中空部分92的内圆表面和阀座件610的外圆表面的配合面。圆柱形凹入腔612形成于阀座件610的外端部分，使环状圆柱形件621固定地安置在其内。圆柱形空 腔613从圆柱形凹入腔612的内端延伸，并中止于阀座件610长度的三分之二位置。细杆部分622a从铁芯622的内端整体地凸出，被安置在圆柱形空腔613内。锥形阀体613a在圆柱形空腔613的内端形成，接受位于细杆部分622a的内端上的球型件623。

第一通道901连接后区间802至小直径中空部分92，而第二通道902连接吸气室241至小直径中空部分92，都在凸台247内形成。轴向通孔614在阀座件610的内端部分轴向形成。轴向通孔614的开口端通向阀座613a的中心，而轴向通孔614的另一开口端通向第一通道901的一开口端。径向通孔615在位于O型环611之间的阀座件610的部分内径向地形成。径向通孔615的一开口端通向圆柱形空腔613，而径向通孔615的另一开口端通向第二通道902的开口端。因此，连接通道910将吸气室241与第二圆柱形中间部分80的后区间802相连接，它是由第一通道901、轴向通孔614、圆柱形空腔613、径向通孔615和第二通道902所形成。

在该实施例中，电磁阀机构600、连接通道910、压力弹簧82、致动活塞81和致动杆195实际上形成了第二阀控制装置49。

根据本发明的第三实施例的压缩机的第二阀控制装置49的操作，以下述方式进行。当电磁线圈624没通电时，不会产生使铁芯622向外移动的电磁牵引力。因此，铁芯622借助于压力弹簧625的回复力向里移动，使球型件623向里移动，致使轴向孔614关闭。因此，后区间802内压力保持在排气室251的压力，那里因为在排气室251内的制冷剂气体，经过第一圆柱形中空部分80的内圆表面和致动活塞81的外圆表面之间的窄缝，进入后区间802。自然地，在后区间802和前区间801之间没有压力差产生，不会产生使致动活塞81向后推动的力。因此，致动活塞81向前移动至最大前进位置，是借助于压力弹簧82的回复力。

另一方面，当电磁线圈624通过导线500接通电源时，产生了使铁 芯622往外移动的电磁牵引力。因此，铁芯622克服压力弹簧625的回复力向外移动，致使球型件623向外移动。由于面向轴向通孔614的一定部分受到排气室的压力，使轴向通孔613开通。结果，在后区间802内的制冷剂气体，经过第一通道901、轴向通孔614、圆柱形空腔613、径向通孔615和第二通道902，流入吸气室241，使后区间802的压力降至吸气室241的压力。因此，后区间802和前区间801之间的压力差变大，致使致动活塞81向后推动的力变大。因此，致动活塞81克服压力弹簧82的回复力，向后移动至最大后退位置。

响应电源电流的变化，铁芯622的轴向位置进行改变。铁芯622的轴向位置的变化改变了轴向通孔614的开口面积。轴向通孔614的开口面积的变化，改变了在后区间802内的压力。后区间802内压力的变化，改变了后区间802和前区间801之间的压力差。后区间802和前区间801之间压力差的变化，改变了使致动活塞81向后推动的力。结果，响应代表上述汽车空调系统的热力状态的电讯号大小的变化，致动活塞81的轴向位置改变，从最大的前进位置移动至最大的后退位置。致动活塞81轴向位置的改变，直接地改变了致动杆195的轴向位置。致动杆195轴向位置的变化，平稳地变为经过压力弹簧196向前推压阀件193a的力的变化，因为压力弹簧196有效地防止第一阀控制机构19的工作点的控制受到惯性力和摩擦力的干扰，该惯性力是由致动活塞81和致动杆195的移动所产生，该摩擦力是在缸筒194c的内圆表面和致动杆195的外圆表面之间，以及在第一圆柱形中空部分的内圆表面和致动活塞81的外圆表面之间产生。

因此，根据本发明的第三实施例，响应代表汽车空调系统的热力状态的电讯号大小的变化，第一阀控制装置19的工作点精确地位移。此外，与第一和第二实施例比较，由于致动杆195的轴向位置并非由电磁阀620直接控制，第一阀控制装置19的设计的自由度可增加，例如，压 力弹簧196的回复力可在不需增大电磁阀620的尺寸的情况下增加。

本发明已结合最佳实施例进行介绍。然而，这些实施例只作为举例说明，而本发明不局限于这些实施例。本领域的专业人员应理解到，可轻易地作出各种变化和变型，仍属于权利要求书所限定的本发明的范围之内。

Claims (1)

1、一种具有变量机构的斜盘式压缩机，包括有一压缩机壳体，该壳体有一中间部，一前端板在其一端，一后端板在其另一端，上述壳体有提供有数个气缸的气缸体，还有曲轴室邻近上述气缸体，在各个气缸内滑配有活塞，一驱动机构连接上述活塞，使上述活塞在上述气缸内往复运动，上述驱动机构包括一驱动轴，可旋转地支承在上述壳体内，一转子连接至上述驱动轴并一起旋转，还有连接装置用于可驱动地将上述转子连接至上述活塞，使上述转子的旋转运动转变为上述活塞的往复运动，上述连接装置包括有一元件，该元件有相对上述驱动轴成斜角的一表面，该元件的上述斜度可调节来改变上述活塞的行程和压缩机的制冷量，上述后端板有吸气室和排气室，一通道连接上述曲轴室和上述吸气室，还有阀装置用于控制上述通道的开通和关闭，借助于上述倾角的调节来改变压缩机的制冷量，上述阀装置包括第一阀控制装置，其包括一纵向伸长和收缩的波纹管，还有一阀元件连接至上述波纹管的一端，用于响应压缩机内制冷剂气体压力的变化，来控制上述通道的开通和关闭，其特征在于：还包括第二阀控制装置，响应包括有上述斜盘型制冷压缩机的制冷系统的热力状态的变化，来控制上述第一阀控制装置的工作点，上述第二阀控制装置包括向上述第一阀控制装置施加可调节作用力的装置，可调节地控制上述第一阀控制装置的工作点；上述可调节气体压力作用施加装置包括有连接至上述排气室的中空部分，并有一活塞件可滑动地安置在上述中空部分内，因此将上述中空部分区分为位于上述排气室内的第一区间和与上述排气室隔开的第二区间，上述第一区间经由在上述中空部分的内表面与上述活塞件的外表面之间一窄缝，与上述第二区间连通，上述第二阀控制装置还包括一连通通道，该通道将上述第二区间与上述吸气室连通，还有一电磁阀机构用于打开和关闭上述连通，以改变上述第二区间内压力从排气室压力变成吸气室压力，上述第一阀控制装置和上述第二阀控制装置由弹性装置连接，致使对控制上述第一阀控制装置的作用点进行干扰的力被消除。

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