CN102080656A - 双滑片式旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

一种双滑片式旋转压缩机，包括设置在密封壳体内的压缩机构部和电机部，压缩机构部包括气缸、在气缸压缩腔中偏心回转的活塞、回转驱动活塞的曲轴、支撑曲轴的主轴承和副轴承、先端与活塞外周相接且被收纳进一个滑片槽内的滑片，该一个滑片槽内的滑片为二个，分别为第一滑片和第二滑片。第一滑片的第一滑片先端、第二滑片的第二滑片先端、活塞的外周、主轴承和副轴承共同围成先端空隙，该先端空隙通过通路与气缸压缩腔或气缸压缩腔的低压回路相通。第一滑片和第二滑片中只有一个设置有滑片弹簧。滑片弹簧为S形弹簧、C形弹簧或螺旋弹簧。本发明可以广泛应用在空调机和冷冻机上，通过旋转压缩机的体积效率的改善，可大幅度提高能效。

Description

双滑片式旋转压缩机

技术领域

本发明涉及一种旋转压缩机，特别是一种双滑片式旋转压缩机。

背景技术

伴随着搭载旋转压缩机的系统在全世界普及，为了提高其效率，有必要对旋转压缩机进行改善。但是，来自于与活塞外周相接、往复运动的滑片先端的气体泄漏，和从高压腔到低压腔的气体泄漏，是旋转压缩机的原理性的课题。而长期以来，并没有找到彻底改善该问题点的手段。

参考专利文献：日本专利公开平成10-259787。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、通过旋转压缩机的体积效率的改善，可大幅度提高能效COP、适用范围广的双滑片式旋转压缩机，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种双滑片式旋转压缩机，包括设置在密封壳体内的压缩机构部和电机部，压缩机构部包括气缸、在气缸压缩腔中偏心回转的活塞、回转驱动活塞的曲轴、支撑曲轴的主轴承和副轴承、先端与活塞外周相接且被收纳进一个滑片槽内的滑片，其结构特征是该一个滑片槽内的滑片为二个，分别为第一滑片和第二滑片。

所述第一滑片的第一滑片先端、第二滑片的第二滑片先端、活塞的外周、主轴承和副轴承共同围成先端空隙，该先端空隙通过通路与气缸压缩腔或气缸压缩腔的低压回路相通。

所述通路包括位于第一滑片和第二滑片之间的接触面上的第一滑片或第二滑片的侧面设置的与先端空隙相通的平衡槽，和从该平衡槽到气缸压缩腔或气缸压缩腔的低压回路开孔的平衡孔或气缸低压孔，并随着上述二个滑片的往复运动，通路的开闭时间发生变化。

所述第一滑片和第二滑片中只有一个设置有滑片弹簧。滑片弹簧为S形弹簧、C形弹簧或螺旋弹簧。

所述第一滑片邻接吐出孔，第二滑片邻接吸入管，第一滑片的厚度或质量比第二滑片小。

所述第一滑片和第二滑片的材质不同。第一滑片的厚度较第二滑片的厚度小。

由于旋转压缩机的滑片先端与活塞外周进行线接触，因此，在压缩行程中，高压气体容易从滑片先端泄漏到低压腔，从而，导致压缩机的效率下降；本发明针对该状况，将第一滑片和第二滑片同时收纳进一个滑片槽中，因为高压气体从滑片先端部泄漏到低压侧，所以可进行二段的防泄漏处理；而且，能防止二个滑片先端部形成的间隙变为高压，以防止滑片跳动。并且为了回避二个滑片的往复运动所引起的干扰问题，把滑片弹簧的配置进行了最适化。

本发明可以广泛应用在空调机和冷冻机上，通过旋转压缩机的体积效率的改善，可大幅度提高能效COP。

附图说明

图1为本发明实施例1的纵向剖视结构示意图。

图2为图1中的X-X向剖视结构示意图。

图3为图2中气缸压缩腔和滑片的局部放大结构示意图。

图4为实施例2的气缸压缩腔和滑片第一方案的局部放大结构示意图。

图5为本发明实施例2的滑片的结构示意图。

图6为实施例2的气缸压缩腔和滑片第二方案的局部放大结构示意图。

图7为实施例2的气缸压缩腔和滑片第三方案的局部放大结构示意图。

图8为实施例3的气缸压缩腔和滑片的局部放大结构示意图。

图9为实施例3的滑片的结构示意图。

图10为实施例3的滑片的立体结构示意图。

图11为实施例4和实施例5气缸压缩腔和滑片的局部放大结构示意图。

图中：1为旋转压缩机，2为密封壳体，3为吐出管，5为室内换热器，6为室外换热器，7为膨胀阀，13为储液罐，14为吸入管，15为吐出孔，17为偏心轴，21为压缩机构部，22为电机部，23为气缸，24为气缸压缩腔，25为主轴承，26为副轴承，27为曲轴，28为活塞，29a为第一滑片，29b为第二滑片，30为滑片槽，31a为高压腔，31b为低压腔，32为螺旋弹簧，33为吸入孔，34a为第一切口，34b为第二切口，35为弹簧支架，36a为第一滑片先端，36b为第二滑片先端，37为先端空隙，38为S形弹簧，39为滑片腔，41为平衡槽，42为平衡孔，43为滑片弹簧孔，44为气缸弹簧孔，45为气缸低压孔。

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。

实施例1

图1展示了本发明的实施例1的构成。旋转压缩机1由安装在密封壳体2内的压缩机构部21、配置在压缩机构部上部的电机部22构成。

压缩机构部21包括气缸23，在气缸压缩腔24内公转回转的活塞28，与活塞28同步往复运动的第一滑片29a和第二滑片29b，偏心驱动活塞28的偏心轴17设置在曲轴27上，与曲轴27滑合支撑的主轴承25和主轴承26。二个滑片被收纳进一个滑片槽中。在第一滑片29a的背部，安装有S形弹簧38。

上述各构成部件通过上、下的螺钉组装在一起，形成压缩机构部21。组装完成后的压缩机构部21和电动机部22被固定在密封壳体2的内径上，其后，焊接上部壳体，形成旋转压缩机1。壳体被密封后，从吐出管3注入油。

搭载旋转压缩机1的冷冻循环，从吐出管3开始，依次连接室外换热器6、膨胀阀7、室内换热器5、储液罐13和吸入管14。

参见图2，为图1中的X-X向剖视图。

在被固定在密封壳体2内的气缸23中央，设置有气缸压缩腔24。其中，被曲轴27驱动的活塞28、先端与活塞28外周相接且往复运动的第一滑片29a和第二滑片29b被收纳进滑片槽30中。这是本发明的重要特征。

在气缸压缩腔24中，与第一滑片29a邻接处配置有吐出孔15，与第二滑片29b邻接处配置有吸入管14。二个滑片各自的滑片厚度，尽可能要设计得薄，从而使二个滑片的厚度总合不至于过大。在实施例1中的二个滑片厚度相当。

图3为气缸压缩腔24的详细图。压缩机运转中，第一滑片先端36a和第二滑片先端36b经常与活塞28的外周相接，随着活塞28的回转角度，如图2中的θ所示，而上下运动。通过该上下运动，二个滑片改变其相对位置。该相位差用尺寸C表示。

当θ为0度，即滑片的上止点，和当θ为180度，即滑片的下止点时，C＝0。θ为90度和270度时，C的值最大。二个滑片的相位差充分的小，二个滑片侧面间发生的摩擦速度小，因此，就不会发生滑片侧面间的磨耗问题。

现对第一滑片29a背部的S形弹簧38的安装方法进行说明。把S形弹簧38的二个固定端分别安装在第一滑片29a背部的滑片弹簧孔43，和滑片槽30背部的气缸弹簧孔44上。如此，实施例1的特征是，只在第一滑片29a上配置滑片弹簧。

在单缸中，把二个滑片收纳进一个滑片槽中，在此，对该实施例1的效果进行说明。

以往的旋转压缩机技术，在一个滑片槽中使用一个滑片的设计中，活塞外周与滑片先端通过一处线接触，把气缸压缩腔分为高压腔和低压腔，所以高压气体容易经过滑片先端泄漏到低压腔中。根据以往的实验结果的数据显示，气体泄漏量约占吸入气体量(即排量)的5％。

与此相比，在实施例1中，通过第一滑片29a和第二滑片29b、把气缸压缩腔24分成高压腔31a和低压腔31b。因此，高压腔31a的高压气体经由上述二个滑片先端，泄漏到低压腔31b中，该气体泄漏量如下述所推测。

参考以往的数据，从高压腔31a泄漏到第一滑片先端36a和第二滑片先端36b间形成的先端间隙37中的气体量为排量的5％，且把从先端空隙37泄漏到低压腔31b的气体量假设为先端空隙37的容积的5％。

根据该假设，那么，从高压腔31a泄漏到低压腔31b的气体量就为(0.05)X(0.05)＝0.0025，即推断为0.25％。与以往的气体泄漏量5％相比，大幅度减少。也就是说，压缩机的体积效率得到了4.75％的改善，由此，压缩机效率得到提高。

先端空隙37是被第一滑片先端36a、第二滑片先端36b、活塞28外周、主轴承25和副轴承26平面部分包围而密切形成的空间部分，该容积比压缩机的排量小得多。

在实施例1中，使用二个滑片、达到了提高体积效率的目的。当然，也有可使用3个滑片的方法。但是，从上述的技术结果来看，与使用二个滑片的方法相比，使用3个滑片的方法所获得的改善效果不明显。

在实施例1中，只在二个滑片中的一个滑片上使用S形弹簧38，效果如下。

使用以往的螺旋弹簧，在二个滑片上分别配置一个滑片弹簧，由于二个滑片的相位差，相邻的二个滑片弹簧干涉，从而导致滑片弹簧的折损。

在实施例1中，通过把S形弹簧38配置在其中的一个滑片上，毋庸置疑，是可以防止上述干涉问题的发生，而且，还具有能减轻压缩机起动扭矩的效果。

如果弹簧是以上述S形弹簧或C形弹簧为代表的线状弹簧，那么，即使在第一滑片29a和第二滑片29b上都安装上述弹簧，也不会在二个滑片间发生干扰问题。这种情况下，也有在气缸23的上下面分别配置一个线状弹簧的方法。

实施例2

因为在压缩机的吸入压力变高等的运转条件下发生的过压缩，所以就发生高压腔31a的压力比壳体内部压力高的情况。在这种条件下，第一滑片先端36a会暂时从活塞28外周脱离，因为从高压腔31a到先端空隙37的过压缩气体泄漏，所以会发生先端空隙37的压力超过高压腔31a压力的现象。其结果是，第一滑片29a的先端侧压力变得比滑片腔39的压力高，第一滑片29a从活塞28的外周、发生跳动。

即使发生第一滑片29a的跳动，由于第二滑片先端36b与活塞28外周相接、能继续防止气体的泄漏，所以就不会发生大的问题。但是，除了二个滑片所引起的防止气体泄漏的机能被减弱之外，还存在着发生滑片跳动音的缺点。

本实施例2是解决上述课题的手段。如图4所示，在第二滑片29b和第一滑片29a的接触面，在第二滑片29b的侧面上设计有通路，该通路包括与先端空隙37相通的平衡槽41，和从该槽到低压腔31b开孔的平衡孔42。上述通路的详细内容，如图5所示。

在此，在第二滑片29b位于下止点，即行程为最大、θ＝180°时，平衡孔42开孔于低压腔31b上。也就是说，平衡孔42通过滑片槽30的端部而进行开闭。

因此，在先端空隙37的压力比低压腔31b的压力高的条件下，此时的低压腔31b的压力为低压，囤积在先端空隙37的高压气体经由平衡槽41和平衡孔42，能逸出到低压腔31b中。

同时，先端空隙37的压力变为低压，因为第一滑片29a先端侧的压力比滑片腔39的压力低，所以第一滑片先端36a能与活塞28外周相接。而且，能解决第一滑片29a的跳动问题。

在此，随着活塞28的每一次回转，平衡孔42也会进行仅一次、时间极短地开孔于低压腔31b。如果，平衡孔42的开孔时间变长后，先端空隙37与低压腔31b的连通时间也会变长。但是，连通时间过长后，经由先端空隙37、从高压腔31a泄漏到低压腔31b的气体量增加，其中一个第二滑片29b所引起的防止气体泄漏的效果就会减少。因此，从平衡孔42到低压腔31b的开孔时间需要最适化。

从先端空隙37的气体逸出量，由平衡孔42的位置、平衡孔42和平衡槽41的大小所决定。平衡槽41的深度较浅，因此通过压印等的加工，能进行简单的制造。

作为平衡孔42的开关手段，如图6所示，也可设计气缸低压孔45，该气缸低压孔45开孔于从滑片槽30中途到气缸压缩腔24的吸入气体通路。

在应用于压缩比高的低温用系统等上的旋转压缩机中，第二滑片29b下止点中的高压腔31a的压力比滑片腔39的压力要低得多，所以，如图7所示，把平衡孔42设计为可使高压腔31a开闭。

如以上的补充说明所述，高压气体从先端空隙37逸出到气缸压缩腔24、或与气缸23连接的低压侧的手段有多种，而实施例2所公开的内容并非把设计手段狭义化。

实施例3

在容量控制式旋转压缩机或壳体低压式旋转压缩机中，需要把滑片腔39完全密闭化。其结果是，能把滑片腔39的压力在高压侧与低压侧间进行切换，或为低压壳体时、可把滑片腔39当作高压腔。

在这种设计条件下，不能使用实施例1中公开的S形或C形的线状弹簧，而通常使用螺旋弹簧。实施例3，展示了把螺旋弹簧32作为滑片弹簧使用的手段。

关于在第一滑片29a背部的螺旋弹簧32的安装方法，详细内容如图8、图9和图10所示。

在位于第一滑片29a背部的第一切口34a的中央，设置有弹簧支架35，把螺旋弹簧32插入弹簧支架35。

位于第二滑片29b背部的第二切口34b比第一切口34a大，且该第二切口34b的深度尺寸L2比第一切口34a的深度尺寸L1大。其结果是，即使在实施例1中说明的二个滑片的相对运动中，也要决定好螺旋弹簧32的尺寸，使螺旋弹簧32不与第二滑片29b的背部相干扰。

由于压缩机起动时，安装在第一滑片29a上的螺旋弹簧32的先端，挤压静止的第二滑片29b的第二切口34b底部。但是，在起动后的数秒内，密封壳体2的压力上升，所以第二滑片29b通过滑片先端和背部的压力差，能与第一滑片29a进行同步地往复运动。因此，能解决第一滑片29a和第二滑片29b之间发生的瞬间干扰问题。

实施例4

在实施例1中，第一滑片29a和第二滑片29b的厚度尺寸相同。在实施例4中，见图11所示，改变二个滑片的厚度或重量，把第一滑片29a的厚度设计得比第二滑片29b小，或把第一滑片29a的重量设计得比第二滑片29b的重量小。

只把S形弹簧38配置在厚度尺寸小、或重量小的第一滑片29a上。压缩机起动时，只是第一滑片29a与活塞28外周相接、开始压缩作用，数秒后，不具有滑片弹簧的第二滑片29b与第一滑片29a同步、反复进行往复运动。

在此，第一滑片29a足够得轻，所以与实施例1的设计相比，本实施例4就能减少S形弹簧38的弹簧圈数。因此，压缩机起动时，能减小所需的电机起动扭矩，故电机部22的体积能被紧凑化。

运转中，通过高压腔31a和低压腔31b间的压力差，把作用于第一滑片29a和第二滑片29b的滑片侧面力看作F0。在滑片槽30的先端附近、作用于第二滑片29b的力F1，和在滑片腔39附近、作用于第一滑片29a的力F2，发生在滑片槽30和各自的滑片侧部滑动面间。而F1和F2都是F0的反作用力。此时，F2比F1小得多。

在实施例4中，第一滑片29a的刚性小，但第一滑片29a能与具有足够厚度尺寸和刚性的第二滑片29b紧密接触，进行往复运动。也就是说，即使发生在二个紧密接触的滑片侧面的力F0变大，与实施例1相比、也无任何变化，二个滑片都具有机能。这种情况下，第二滑片29b作为刚性小的第一滑片29a的后援，使第一滑片29a发挥其应有的作用。

综上所述，第一滑片29a的重量能设计得小，不需要牺牲二个滑片的信赖性，就能得到减轻电机部22起动扭矩的效果。

实施例5

在旋转压缩机中，滑片是在过于严酷的条件下被使用，除了滑片先端和活塞外周的磨耗之外，滑片的侧部滑动面的磨耗也是个很大的课题。作为该解决对策，需要采用很大得增加滑片表面硬度的手段。

但是，当滑片的表面硬度为维氏硬度Hv变为1000以上后，滑片先端与活塞外周间很难发生初期的磨耗，因此滑片先端与活塞外周间形成的间隙就在没有矫正的状况下、被残留了下来。其结果是，存在着滑片先端的气体泄漏不能得到减轻、而这种状态将一直持续的问题。

在本发明中，作为解决上述问题的对策，使用二个滑片是特征所在。在实施例5中，公开了能进一步改善本发明效果的手段。例如，在图11中，第一滑片29a使用硬度低的碳系复合材料，而第二滑片29b使用超硬的金属系材料。

碳系材料的第一滑片29a，一般在滑片先端与活塞外周的初期磨耗特性方面具有优势，所以压缩机运转开始后的10小时内，滑片先端的气体泄漏量衰减。但是，在滑片侧部滑动面的磨耗方面，使用碳系材料的第一滑片29a比使用超硬的金属系材料的第二滑片29b差。

但是，考虑到F2比F1小得多，所以第一滑片29a的侧部滑动面的磨耗不存在太大的问题。而第二滑片29b在耐磨耗性方面具有优势，所以具有不容易发生滑片先端的初期磨耗的特性，且具有在滑片侧部磨耗上有优势的特征。

综上所述，如果二个滑片分别使用磨耗特性不同的材质，那么就能在早期解决滑片先端的气体泄漏的问题，且能提供虽然存在滑片侧部滑动面磨耗、但信赖性高的理想型滑片装置。也就是说，通过改变二个滑片材料的特性，不使滑片磨耗所引起的信赖性受到阻碍。从而，进一步减少滑片先端的气体泄漏，改善体积效率，这就是本发明的目的所在。

上述的实施例1中公开的双滑片式旋转压缩机、实施例2中公开的解决滑片跳动的对策、实施例3中公开的把螺旋弹簧作为滑片弹簧使用的手段、实施例4中公开的改变二个滑片的重量或尺寸的技术，实施例5中公开的改变二个滑片的材质特性的技术，不仅能在把壳体内压作为高压侧的壳体高压式旋转压缩机上使用，而且也能在把把壳体内压作为低压侧的壳体低压式旋转压缩机上使用。

上述公开的技术，不仅限于在具有一个气缸的单缸式旋转压缩机上使用，而且能推广到在双缸式旋转压缩机等上使用。

综上所述，本发明公开的技术容易导入工业，且可实现批量生产。

Claims (8)

1.一种双滑片式旋转压缩机，包括设置在密封壳体(2)内的压缩机构部(21)和电机部(22)，压缩机构部包括气缸(23)、在气缸压缩腔(24)中偏心回转的活塞(28)、回转驱动活塞的曲轴(27)、支撑曲轴的主轴承(25)和副轴承(26)、先端与活塞外周相接且被收纳进一个滑片槽(30)内的滑片，其特征是该一个滑片槽内的滑片为二个，分别为第一滑片(29a)和第二滑片(29b)。

2.根据权利要求1所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述第一滑片(29a)的第一滑片先端(36a)、第二滑片(29b)的第二滑片先端(36b)、活塞(28)的外周、主轴承(25)和副轴承(26)共同围成先端空隙(37)，该先端空隙通过通路与气缸压缩腔(24)或气缸压缩腔的低压回路相通。

3.根据权利要求2所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述通路包括位于第一滑片(29a)和第二滑片(29b)之间的接触面上的第一滑片或第二滑片的侧面设置的与先端空隙(37)相通的平衡槽(41)，和从该平衡槽到气缸压缩腔(24)或气缸压缩腔的低压回路开孔的平衡孔(42)或气缸低压孔(45)，并随着所述二个滑片的往复运动，通路的开闭时间发生变化。

4.根据权利要求1所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述第一滑片(29a)和第二滑片(29b)中只有一个设置有滑片弹簧。

5.根据权利要求4所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述滑片弹簧为S形弹簧、C形弹簧或螺旋弹簧。

6.根据权利要求1所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述第一滑片(29a)邻接吐出孔(15)，第二滑片(29b)邻接吸入管(14)，第一滑片的厚度或质量比第二滑片小。

7.根据权利要求1所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述第一滑片(29a)和第二滑片(29b)的材质不同。

8.根据权利要求1所述的双滑片式旋转压缩机，其特征是所述第一滑片(29a)的厚度较第二滑片(29b)的厚度小。

Images