CN102192127A - 交变压缩机和压缩气缸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交变型压缩机，更具体地，本发明涉及允许减小与活塞(10)和压缩气缸(3)之间的摩擦和相对运动相关的机械损失的交变压缩机。因此，本发明涉及用于交变压缩机的压缩气缸，其包括用于接纳往复活塞的开口端部以及在开口端部附近形成的具有至少两个隔开的凹部区域(4)的内表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种交变型压缩机，更具体地，本发明涉及允许减小与活塞和压缩气缸之间的摩擦和相对运动相关的机械损失的交变压缩机。
背景技术
压缩机的功能是在执行制冷循环所需的压力下提升确定的流体容积的压力。在制冷工业中，通常使用封闭式压缩机，该封闭式压缩机大体上包括安装有压缩机部件的密封壳体，也就是：发动机压缩机组件，其包括具有端部的气缸体，该端部由气缸盖封闭，该气缸盖限定与压缩室连通的排放室，压缩室限定在气缸中，其中，所述压缩室由设置在气缸端部与气缸盖之间的阀板封闭。
制冷工业已经关注制冷压缩机的性能。实际上，已经进行了一些工作和研究来改进这样的性能，这些工作和研究的主要目的在于减少运动部件的机械损失，尤其是在活塞与压缩机气缸之间产生的损失。
活塞与气缸之间的机械损失是通过部件表面的接触和由于润滑油的存在而导致的粘性摩擦而产生的。
通过以下的方程式测量活塞与气缸表面之间的接触损失：
Pot＝Fa×U，其中Fa＝μ×N
其中
Pot＝摩擦产生的势能；
Fa＝摩擦力；
U＝表面之间的相对速度；
μ＝动态摩擦系数；以及
N＝法向力。
通过以下的方程式测量粘性摩擦损失(在具有润滑油厚膜的情况下由活塞与气缸之间的运动产生的)：
Pot＝cte×f(ε)×(η×U2×A)/c；
U＝表面之间的相对速度；
η＝油的绝对粘度；
A＝接触面积；
c＝表面之间的径向间隙；
I＝活塞与气缸之间的离心率。
为了减少机械损失，现有技术中已知的技术方案包括利用低摩擦系数材料制造部件或者涂覆活塞或气缸表面。
尽管所提供的这种方案可以增大机械损失的减少，但是其对制造过程、最终生产成本和操作性能的影响不太具有吸引力。
其它已经提出的方案包括改变组成部件的几何结构以获得摩擦的减小。
例如，美国专利6,928,921和BR PI 0503019-5中公开这种类型的方案。
美国专利6,928,921涉及包括两个侧轴向引导部分的活塞，该侧轴向引导部分代替活塞裙部支承件，从而减小活塞侧面积。而侧面积的减小降低了由粘性摩擦导致的机械损失。
然而，美国专利6,928,921给出的这个方案的缺陷与其生产相关，这是因为例如其要求活塞在工具的浸渍操作下进行加工，而活塞部分旋转(即，为了形成轴向引导部分，其需要加工出凹部，同时促使活塞部分旋转)。这个操作可能导致外圆磨削，除了非常昂贵之外，还使得制造更加复杂，因此产量更低。
在BR PI 0503019-6中，其方案是，通过沿着气缸的整个长度部分地引入圆锥形区域而使得活塞和气缸的径向间隙逐渐增大。这样做增大了活塞和气缸之间的径向间隙，从而减小了粘性机械损失。
尽管BR PI 0503029-3的方法显示了有效减小粘性机械损失，但是仍然需要这样一种方案，即允许增大这种减小，从而改进压缩机的性能。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种方案，采用该方案，能够减小与压缩机部件运动相关的机械损失，具体是提供一种用于减小由于压缩机活塞和气缸之间的摩擦和相对运动而产生的机械损失的方案。
本发明是通过用于交变压缩机的压缩气缸实现的，该压缩气缸包括用于接纳往复活塞的开口端部以及在开口端部附近具有至少两个隔开的凹部区域的内表面。
优选地，隔开的凹部区域沿直径方向相对，以形成用于活塞的轴向引导件。
在本发明的可替代实施例中，气缸侧壁具有从开口端部延伸的狭缝，并且气缸内表面还至少包括与所述狭缝隔开且形成在气缸开口端部附近的隔开的凹部区域。
优选地，所述狭缝和隔开的凹部区域沿直径方向相对，以形成用于活塞的轴向引导件。
附图说明
图1为常规交变制冷压缩机的示意性剖视图；
图2为本发明的压缩气缸的优选实施例的前视图；
图3是图2中所示的A-A截面视图；
图4是根据本发明的优选实施例在气缸中形成的释放区域的示意图；
图5是根据本发明的压缩气缸的可替代实施例的剖视图；
图6是图5中所示的T-T截面视图；
图7是根据本发明的压缩气缸的另一可替代实施例的剖视图；
图8是图7中所示的C-C截面视图。
具体实施方式
接下来，将基于由附图代表的工作实例更详细地说明本发明。尽管该详细说明借助例子使用可选择的制冷压缩机，但是应当了解，本发明的原理还可以应用于任何可选的压缩机类型、尺寸或构造。
图1示出了常规的可选制冷压缩机。该压缩机包括封闭壳体1、发动机-压缩机组件，该发动机-压缩机组件具有气缸体2，在该气缸体2中设置有气缸3，在所述气缸3内具有往复活塞10。所述气缸3具有被气缸盖20封闭的端部3a。本领域技术人员公知的是，在用于制冷器、空气调节器和其它制冷系统的交变压缩机中，所述活塞10在气缸3内执行交变运动，从而产生压缩室3b，该压缩室3b由压缩气缸3的内表面、活塞10的上表面11和阀板8的内表面3a限定。
图1中所示的压缩机的其它部件和功能是本领域技术人员公知的，因此在这里不再详细说明。
为了减小与气缸3和活塞10之间的摩擦相关的机械损失，本发明在气缸3的内表面上设置有释放区域(relief areas)。
从而，图2和图3示出了本发明的气缸3的第一实施例，其中，释放区域4设置在气缸3的靠近所述气缸开口端部的内表面上。
释放区域4优选地包括在气缸3的内表面上加工出的凹部4。从图3中可以更好地看到，所述凹部4最终形成用于活塞的轴向引导件7，所述引导件由气缸内表面的“非凹部”部分产生。
优选地，凹部4可以通过优选地在气缸精加工步骤之前的步骤中沿着横向方向朝向气缸轴移动加工刀具(例如磨削机、横轧机或抛光机)加工而成。所述刀具可为圆柱形或圆锥形，并且其直径稍小于气缸的直径，其中到轴的较小的横向移动足以执行磨削。
在这个意义上，为了防止在气缸表面和释放区域4之间的过渡区上形成阻挡或活动角部，可以与角度运动组合执行所述加工刀具的横向移动，从而产生如图4所示的释放区域，在该图中所示的虚线区代表从气缸3的内表面去除以形成释放区域的那些区域。
应当指出的是，可以在用于获得气缸体的初级处理过程中(通常称为粗缸)预先形成释放区域4，例如在熔化过程中，其中可以通过机械加工仅仅执行用于表面精加工的处理。
本领域技术人员公知的是，用于压缩机构造的一些方案包括将整体连接杆安装在杠杆轴的偏心部分上。对于这些构造，本领域中公知的是，在气缸侧表面的允许安装所述整体连接杆的部分中设置轴向狭缝。例如，美国专利US 4,406,590中公开了这种方法。
从而，在本发明的可替代实施例中，如图5和图6所示，释放区域6形成在与连接杆组件的狭缝5沿直径方向相对的区域中。所述释放区域6优选地包括具有与形成图2和图3中所示实施例的释放区域4的凹部相同特征的凹部。
图7和图8额外地示出了本发明的另一个实施例，其中图5和图6中所示的实施例的狭缝5与在气缸内表面上加工成的凹部组合，以在气缸内表面上形成具有较小宽度的轴向引导件(见图8)。
图6、7和8的实施例中所示的释放区域6还具有使加工过程更加稳定的功能。从而，即使压缩机组装方案不包括整体连接杆，本发明的包括狭缝和凹部的实施例也能用来使得加工过程更加容易，这主要是因为这些处理过程包括表面精加工操作。
最后，应当指出的是，本发明提供的方案可以与现有技术中已知的其它方案组合，以获得最佳的机械损失减小。在这个意义上，本发明提供的释放区域可以应用于具有如BR PI 0503019-6中公开的锥形形态的气缸。
应当理解，以上基于附图的说明仅仅涉及本发明的压缩机气缸和封闭式气缸的可能实施例，其中，本发明目的的真实范围由所附的权利要求限定。
Claims (8)
1.一种交变压缩机，该交变压缩机包括具有气缸体(2)的发动机-压缩机组件，在所述气缸体中限定有气缸(3)和开口端部，所述气缸内部具有往复活塞(10)，所述开口端部用于接纳所述活塞，其特征在于，在所述气缸(3)的开口端部附近的气缸内表面上形成有至少两个隔开的凹部区域(4)。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，两个所述隔开的凹部区域(4)沿直径方向相对。
3.一种压缩机，该压缩机包括具有气缸体(2)的发动机-压缩机组件，在所述气缸体中限定有气缸(3)和开口端部，所述气缸内部具有往复活塞(10)，所述开口端部用于接纳所述活塞，所述气缸(3)包括用于接纳所述活塞的开口端部和从所述开口端部延伸通过所述气缸的侧壁的狭缝(5)，其特征在于，所述气缸(3)至少包括凹部区域(6)，所述凹部区域(6)与狭缝(5)隔开并且形成在所述气缸(3)的开口端部附近的气缸内表面上。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述狭缝(5)和隔开的凹部区域(6)沿直径方向相对。
5.一种用于发动机-压缩机组件的压缩气缸，所述压缩气缸包括用于接纳往复活塞(10)的开口端部，其特征在于，所述气缸(3)的内表面包括在其开口端部附近形成的至少两个隔开的凹部区域(4)。
6.根据权利要求5所述的压缩气缸，其特征在于，两个所述隔开的凹部区域(4)沿直径方向相对。
7.一种用于发动机-压缩机组件的压缩气缸，所述压缩气缸包括用于接纳往复活塞(10)的开口端部，所述气缸的内壁具有从所述开口端部延伸的狭缝(5)，其特征在于，所述气缸(3)的内表面还至少包括凹部区域(6)，所述凹部区域(6)与所述狭缝(5)隔开并且形成在所述气缸(3)的开口端部附近。
8.根据权利要求7所述的压缩气缸，其特征在于，所述狭缝(5)和隔开的凹部区域(6)沿直径方向相对。
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