CN102192128A - 压缩机及具有该压缩机的制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机和具有该压缩机的制冷机，其中的压缩机包括：汽缸体，具有限定压缩空间的汽缸，并具有第一推力支承面；曲柄轴，具有第二推力支承面，并相对于汽缸体执行旋转运动；曲柄轴被联结到插入汽缸内的活塞，以传递使活塞往复运动的驱动力；轴承构件，布置在第一推力支承面与第二推力支承面之间；以及弹性构件，布置在轴承构件与第一推力支承面之间，以沿推力方向支撑所述轴承构件。其中轴承构件(滚珠轴承)安装在两个推力支承面之间，弹性构件布置在轴承构件与至少一个推力支承面之间，以便允许滚珠轴承与推力支承面或垫圈之间的滚动接触，由此减小推力支承面的摩擦损失，并提高压缩机的性能。

Description

压缩机及具有该压缩机的制冷机

技术领域

本发明涉及一种压缩机，并具体涉及一种具有安装在汽缸体与曲柄轴之间的推力支承面上的滚珠轴承的压缩机，以及具有该压缩机的制冷机。

背景技术

通常，封闭式压缩机是设有布置在封闭容器中用于产生驱动力的马达单元和通过从马达单元接收驱动力来运转的压缩单元的压缩机。封闭式压缩机可根据与作为压缩流体的制冷剂相关的压缩机构，被分成往复式、旋转式、叶片式和涡旋式。

往复式压缩机构造为，使得曲柄轴联结到马达单元的转子，连杆联结到马达单元的曲柄轴，而活塞联结到连杆，以使活塞在汽缸内线性往复地运动，由此压缩制冷剂。

往复式压缩机构造为，使得曲柄轴的轴部插入汽缸体中以沿轴颈方向得到支撑，同时偏心质量部位于汽缸体上以沿推力方向也得到支撑，由此在曲柄轴与汽缸体之间形成轴颈轴承面和推力支承面。因此，如何尽可能最大程度地减小轴颈轴承面与推力支承面之间的摩擦损失，成为增强压缩机的能量效率的重要因素。

为此，在曲柄轴中形成油路，以使得从给油器泵送的油能够经由油路均匀地供应到每个轴承面。

然而，相关技术的往复式压缩机在减小摩擦损失方面有局限性，这是因为限定推力支承面的汽缸体与曲柄轴的偏心质量部之间产生面接触。考虑到这种局限性，已经引入了一种安装能够与推力支承面产生点接触的轴承的方法，该轴承例如为滚珠轴承。

然而，当滚珠轴承安装在汽缸体与曲柄轴之间的推力支承面上时，在滚珠轴承与汽缸体或曲柄轴之间可能发生滑动接触，这可能造成摩擦损失增加得更多。

发明内容

因此，为解决这样的问题，本说明书详细描述的方案了提供一种压缩机，其能够通过允许滚珠轴承与推力支承面之间进行滚动接触来减小摩擦损失，还提供一种具有该压缩机的制冷机。

为了实现这些和其他优点并根据本说明书的目的，如在此实施并广义描述的，提供一种压缩机，其包括：汽缸体，其具有限定压缩空间的汽缸，并在汽缸的一侧具有第一推力支承面；曲柄轴，具有支撑在第一推力支承面上的第二推力支承面，并相对于汽缸体执行旋转运动，曲柄轴被联结到插入汽缸中的活塞，以传递使活塞往复运动的驱动力；轴承构件，布置在第一推力支承面与第二推力支承面之间；以及弹性构件，布置在轴承构件与第一推力支承面之间，或者轴承构件与第二推力支承面之间，以沿推力方向支撑轴承构件。

为了实现这些和其他优点并根据本说明书的目的，如在此体现和广义描述的，提供一种压缩机，其包括：滚珠轴承，布置在两个推力支承面之间，用于沿推力方向支撑曲柄轴，滚珠轴承起轴承的作用；以及弹性构件，设置成沿推力方向相对于滚珠轴承具有弹性，以支撑滚珠轴承。

为了实现这些和其他优点并根据本说明书的目的，如在此体现并广义描述的，提供一种制冷机，其包括压缩机、连接到压缩机的排放侧的冷凝器、连接到冷凝器的膨胀装置、及连接到膨胀装置并连接到压缩机的吸入侧的蒸发器，其中压缩机构造为使得弹性构件支撑布置在两个推力支承面之间的滚珠轴承。

当结合附图时，本发明的前述及其他目的、特征、方案和优点将从以下的详细描述变得更明显。

附图说明

附图包括在内以供进一步理解本发明；附图并入且构成本说明书的一部分，其示出本发明的实施例并与文字描述一起用来解释本发明的原理。

在图中：

图1是示出示意性的往复式压缩机的纵向剖视图；

图2是示出图1所示的往复式压缩机的滚珠轴承与弹性构件的分解状态的立体图；

图3是示出图1所示的往复式压缩机的推力支承面的周边的剖视图；

图4是沿图3中的线“I-I”截取的剖视图；

图5是示出限定图3的推力支承面的延伸部和阻挡导块的高度的示意图；

图6是示出具有往复式压缩机的示意性冰箱的示意图；以及

图7和图8是示出具有滚珠轴承和弹性构件的涡旋式压缩机和旋转式压缩机。

具体实施方式

现在将参考附图，根据示意性实施例详细描述压缩机和具有该压缩机的制冷机。参考附图是为了描述简明，对相同或等同的部件将提供相同的附图标记，并将不重复它们的描述。

图1是示出示意性的往复式压缩机的纵向剖视图。

如图1所示，往复式压缩机可包括：马达单元100，安装在封闭容器1内，以执行正向和反向旋转；和压缩单元200，安装在马达单元100之上，通过从马达单元100接收旋转力来压缩制冷剂。

马达单元100可实施为恒速马达或能够执行正向旋转或反向旋转的换向马达。马达单元100可包括定子110和转子120；定子110弹性安装在封闭容器1内，由汽缸体210支撑；转子120可旋转地安装在定子110内。

压缩单元200可包括：汽缸体210，具有构成压缩空间的汽缸211，并由封闭容器1弹性支撑；曲柄轴220，插入汽缸体210中以沿轴颈方向和沿推力方向得到支撑，并联结到马达单元100的转子120以传递旋转力；连杆230，可旋转地联结到曲柄轴220以将旋转运动转换成线性运动；活塞240，可旋转地联结到连杆230以在汽缸211内线性往复地压缩制冷剂；阀组件250，联结到汽缸体210的前端并具有吸入阀和排放阀；吸入消音器260，联结到阀组件260的吸入侧；排放端盖270，联结以容置阀组件250的排放侧；以及排放消音器280，与排放端盖270相通以降低排放的制冷剂的排放噪声。

未说明的附图标记O表示给油器。

借助往复式压缩机的这种构造，当向马达单元100的定子110供电时，由于定子110与转子120之间的相互作用，转子120与曲柄轴220一起旋转。因此，联结到曲柄轴220的凸轮部223的连杆230绕动(orbit)。然后联结到连杆230的活塞240在汽缸211内线性往复地运动，以便压缩制冷剂。被压缩的制冷剂排放到排放端盖270内。排放到排放端盖270内的制冷剂经由排放消音器280被引入制冷循环。这一系列的操作是重复进行的。

同时，响应于曲柄轴220的旋转，安装在曲柄轴220的下端的给油器O泵送储存在封闭容器1的储油器中的油。被泵送的油经由油路吸上来，以便部分供应到每个轴承面、部分分散于曲柄轴220的上端，以冷却马达单元100。

这里，曲柄轴沿轴颈方向可由布置在汽缸体210中的轴颈轴承支撑，并可沿推力方向由布置在汽缸体的推力支承面上的轴承构件支撑。因此，曲柄轴能够在稳定状态旋转。

图2是示出图1所示的往复式压缩机的滚珠轴承和弹性构件的分解状态的立体图，图3是示出图1所示的往复式压缩机的推力支承面的周边的剖视图，图4是沿图3中的线“I-I”截取的剖视图，而图5是示出限定图3的推力支承面的延伸部和阻挡导块的高度的示意图。

如图2所示，汽缸体210可包括：轴承孔212，其限定轴颈轴承面215，使得曲柄轴220插入轴承孔212内以沿轴颈方向得到支撑；和汽缸体侧推力支承面(在下文中称之为“第一推力支承面”)213，其形成于轴承孔212的上周边，以沿推力方向支撑轴承构件300和弹性构件600(将稍后解释)，使得轴承构件300能够沿推力方向支撑曲柄轴220的偏心质量部222的下表面。可在第一推力支承面213的内边缘中，即轴颈轴承面215与第一推力支承面213接触的边缘中，以倒角(chamfered)或倒圆(rounded)的方式形成油槽216，油槽216中收集特定量的油。

如图3和图4所示，曲柄轴220可包括：轴部221，联结到转子120，并插入汽缸体210的轴承孔212内以沿轴颈方向支撑在汽缸体210处；偏心质量部222，以扇形或偏心圆凸缘形状形成于轴部221的上端，由位于汽缸体210的第一推力支承面213上的轴承构件300支撑；以及凸轮部223，形成于偏心质量部222的上表面上，相对于轴部221偏心，并有连杆230可旋转地插入凸轮部223内。

参考图3，轴承构件300可实施为滚珠轴承(在下文中与术语“轴承构件”混用)，其布置在第一推力支承面213与曲柄轴侧推力支承面(在下文中称之为“第二推力支承面”)224之间，第一推力支承面213形成于汽缸体210的上表面处，第二推力支承面224形成于曲柄轴220的偏心质量部222的下表面处。滚珠轴承300在沿推力方向的这两个推力支承面上可显示为具有下垫圈410(在下文中称之为第一垫圈)和上垫圈420(在下文中称之为第二垫圈)，这些垫圈增强了滚珠轴承300的轴承效果(功能)。

滚珠轴承300可包括：滚珠隔离圈310，以环形形状形成并且滚珠隔离圈310的外径不大于阻挡导块500(稍后解释)的内径；和多个滚珠320，可旋转地联结到滚珠隔离圈310并具有预定的直径，以便在汽缸体210与曲柄轴220之间起轴承的作用。

第一垫圈410和第二垫圈420可由润滑材料即塑料或金属制成，并且第一垫圈410和第二垫圈420的外径几乎与滚珠隔离圈310的外径相同。每个第一垫圈410和第二垫圈420还可具有不大于滚珠320的直径的厚度。也就是说，滚珠320的直径可在第一垫圈410和第二垫圈420的厚度的1.5倍～10倍的范围内形成，以便维持滚珠320沿推力方向的刚性。

在往复式压缩机中，曲柄轴220的偏心质量部222可沿轴颈方向延伸，以与汽缸体210限定推力支承面；滚珠轴承300可布置在汽缸体210与曲柄轴220的偏心质量部222之间，以便减小摩擦损失；这种摩擦损失在曲柄轴220旋转时，可能发生在偏心质量部222与汽缸体210之间的推力支承面213、224上。

然而，如果第一推力支承面213与第二推力支承面224之间出现过宽的间隔，则经由曲柄轴220的油路225泵送的油可能部分流向推力支承面213、224。尤其是，如果轴承，例如具有预定的高度和圆周方向的间隙的滚珠轴承300安装在推力支承面213、224之间，那么推力支承面213、224之间的间隔，即第一推力支承面213与第二推力支承面224之间的间隔就会增加与滚珠轴承300的高度一样大的增量，而这会引起漏油(油泄漏)量增加。

考虑到这个问题，如果安装在汽缸体210与曲柄轴220之间的滚珠轴承300的高度，即滚珠320的直径形成为尽可能地小，则滚珠轴承300的滚珠320可能落在存在于汽缸体210的第一推力支承面213与轴颈轴承面215之间的油槽216内，由此造成滚珠轴承300不能起轴承的作用。因此，为了既使用小直径的滚珠又维持压缩机的可靠性，可能需要在滚珠轴承300的外圆周表面形成具有预定高度的阻挡导块500，使得滚珠轴承300沿轴颈方向的位移能够维持在一定范围内。

阻挡导块500可构造为在第一推力支承面213的边缘具有预定高度，即构造为使得阻挡导块500的上表面(上端)的高度H1能够比第二垫圈420的上表面(上端)的高度H2低，以便不接触曲柄轴220的第二推力支承面224。

阻挡导块500可按环形形状构成，以使第一推力支承面213插入。可替换地，阻挡导块500可从第一推力支承面213沿推力方向一体延伸而形成阶梯。还有，虽未示出，但是如果形成宽的第一推力支承面213，则阻挡导块500可位于该推力支承面上并通过固定构件而固定到该推力支承面。

这里，阻挡导块500的高度H1可优选形成为至少比直到滚珠隔离圈310的下表面的高度H3高，高度H3即为从第一轴承面213直到滚珠隔离圈310的下表面的高度。更具体地，阻挡导块500的高度H1可形成为与近似从第一推力支承面213到第二垫圈420的中部的高度一样的高度，由此避免滚珠隔离圈310与第二垫圈420的水平波动(摇动)。

因此，在具有该构造的往复式压缩机中，滚珠轴承可安装在第一推力支承面与第二推力支承面之间，因此能够显著减小推力支承面上的摩擦损失，由此提高压缩机的能量效率。

因为滚珠轴承能够形成为具有较低的高度，所以能够减少因汽缸体与曲柄轴之间的间隔过度而造成的油泄漏。另外，曲柄轴的力臂能够减小长度，以最小化(防止)施加到曲柄轴的轴颈轴承面的力的增加。并因此能够降低马达的输入功率，由此进一步提高压缩机的效率。

还有，滚珠能形成为具有较小的直径；而且能够在汽缸体上形成阻挡导块，以沿轴颈方向支撑滚珠隔离圈从而使滚珠轴承保持在适当位置，由此避免滚珠轴承的功能退化。

同时，可进一步在轴承构件的下表面上布置弹性构件，该弹性构件用于沿推力方向弹性支撑轴承构件，以便允许轴承构件与第一垫圈或第二垫圈之间滚动接触，由此减小推力支承面上的摩擦损失。

参考图2和图3，弹性构件600可以是具有波状横截面的片簧。这里，能够沿推力方向弹性变形的任何构件可用作弹性构件600。虽未示出，但是例如可由多个盘簧和位于盘簧的上表面上的弹簧片构成弹性构件600。

弹性构件600的外圆周表面可沿轴颈方向得到支撑且与阻挡导块500的内圆周表面处于接触状态。可替换地，如图4和图5所示，可在第一推力支承面213内，即在轴承孔212的周边形成具有预定高度H4的推力方向(thrustwise)的延伸部217，弹性构件600的内圆周表面沿轴颈方向支撑在推力方向延伸部217的外圆周表面。

推力方向延伸部217的上表面可与滚珠轴承300的下表面即第一垫圈410的下表面维持恒定间隔t，因此能够减小与滚珠轴承300的第一垫圈410的下表面的摩擦损失，并且还能够在滚珠轴承300的滚珠320与第一垫圈410和第二垫圈420之间引入滚动接触，由此减小摩擦损失。也就是说，如果推力方向延伸部217的上表面形成为与弹性构件600变形前的高度相同或比该高度高，则推力方向延伸部217的上表面就会连续接触滚珠轴承300的第一垫圈410的下表面，由此增大摩擦损失；此外，在上述结构中，第一垫圈410由于推力方向延伸部217而具有高度均匀的表面，并因此可在滚珠轴承300的第一垫圈410与滚珠320之间产生滑动接触，由此增大摩擦损失。因此，推力方向延伸部217的上表面可形成为比弹性构件600变形前的高度低，即比弹性构件600的最小位移高而比弹性构件600的最大位移低。所以，如果可能的话，第一垫圈410可以不接触推力方向延伸部217，还能够使滚珠轴承300的第一垫圈410和滚珠320之间进行滚动接触，由此减小摩擦损失。

同时，推力方向延伸部可如图4所示按环形形状构成。然而，在一些情况下，可按沿圆周方向以预设的间隔突出的凸起件的形式来生成推力方向延伸部。还能够改变推力方向延伸部与阻挡导块所处的位置。

如果将所述往复式压缩机应用于制冷机，那么能够提高制冷机的性能。

例如，参考关于具有制冷剂压缩式制冷循环的制冷机700的图6，制冷机700包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，滚珠直径小的滚珠轴承300安装在主板710中的推力支承面上，主板710控制制冷机700的整体运转。还有，汽缸体210可示为具有阻挡导块500；阻挡导块500用于沿轴颈方向支撑第二垫圈420以及滚珠轴承300和第一垫圈410，以便最小化(防止)滚珠轴承300和第一垫圈410以及第二垫圈420沿轴颈方向的运动，由此减小滚珠轴承300的大小。因此，能够避免经由滚珠轴承300的油泄漏，还能够避免因滚珠轴承300未处在适当的位置而导致的轴承功能退化。用于沿推力方向弹性支撑滚珠轴承300的弹性构件600可安装在滚珠轴承300的下表面上，以便允许滚珠轴承300与第一垫圈410、第二垫圈420之间的滚动接触，由此增强滚珠轴承300的轴承功能。用于限制弹性构件600的变形程度的推力方向延伸部217可形成在汽缸体210中，以便最小化曲柄轴220因使用弹性构件600而产生的过度倾斜，由此减少压缩机的振动。因此，制冷机能够获得已经在关于往复式压缩机的描述中提到的效果，并还能够提高具有该往复式压缩机的制冷机的性能。

同时，当将滚珠轴承应用于图7所示的涡旋式压缩机的框架与绕动的涡卷之间的推力支承面时，或者应用于图8所示的旋转式压缩机的轴承构件与曲柄轴之间的推力支承面时，可等同地将垫圈和弹性构件应用于滚珠轴承的下表面，这将不详细描述。

前述实施例和优点仅仅是示意性的并不应解释为限制本发明。所教授的内容能够容易地应用于其他类型的装置。本说明书的目的为示例性的，并不限制权利要求的范围。许多替换、更改和变型对本领域技术人员而言将是明显的。在此描述的示意性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以各种方式组合以获得另外的和/或可替换的示意性实施例。

因为特征可体现为几种形式而不背离其特性，应理解，前述实施例不受前述描述中的任何细节的限制，除非特别说明，则应在所附权利要求所限定的范围内广义解释，并因此落在权利要求的界限和范围内或者这样的界限和范围的等价物内的所有改变和更改因此旨在包含在所附权利要求中。

Claims (14)

1.一种压缩机，包括：

汽缸体，具有限定压缩空间的汽缸，并在所述汽缸的一侧具有第一推力支承面；

曲柄轴，具有支撑在所述第一推力支承面上的第二推力支承面，并相对于所述汽缸体执行旋转运动；所述曲柄轴被联结到插入所述汽缸内的活塞，以传递使所述活塞往复运动的驱动力；

轴承构件，布置在所述第一推力支承面与所述第二推力支承面之间；以及

弹性构件，布置在所述轴承构件与所述第一推力支承面之间或者所述轴承构件与所述第二推力支承面之间，以沿推力方向支撑所述轴承构件。

2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述轴承构件包括：

环形的滚珠隔离圈；

多个滚珠，可旋转地联结到所述滚珠隔离圈，且沿圆周方向具有预定间隔；以及

第一垫圈，位于所述弹性构件与所述轴承构件的所述滚珠之间。

3.如权利要求2所述的压缩机，其中从所述第一推力支承面沿推力方向突出有延伸部；

其中所述延伸部的高度使所述延伸部的上表面与所述第一垫圈的下表面维持预定间隔。

4.如权利要求1所述的压缩机，其中所述弹性构件是具有波状横截面形状和环形形状的片簧。

5.如权利要求4所述的压缩机，其中从所述第一推力支承面沿推力方向突出有延伸部；

其中所述延伸部形成为，使得所述延伸部的上表面比所述片簧的最小位移高而比所述片簧的最大位移低。

6.如权利要求1所述的压缩机，其中在所述第一推力支承面形成有阻挡导块以沿轴颈方向支撑所述轴承构件。

7.如权利要求6所述的压缩机，其中在所述轴承构件与所述第二推力支承面之间具有第二垫圈；

其中所述阻挡导块比所述第二垫圈的上表面的高度低。

8.如权利要求1所述的压缩机，从所述第一推力支承面沿推力方向突出有延伸部和阻挡导块，所述弹性构件插置在所述延伸部与所述阻挡导块之间，

其中所述延伸部与所述阻挡导块具有不同的高度。

9.如权利要求8所述的压缩机，其中在所述轴承构件的两侧分别设有第一垫圈和第二垫圈；

其中所述延伸部的高度形成为，能够与所述第一垫圈的下表面具有恒定间隔；

其中所述阻挡导块形成于所述第二垫圈的外圆周表面，从而比所述第二垫圈的下表面的高度高，比所述第二垫圈的上表面的高度低。

10.一种压缩机，包括：

滚珠轴承，布置在两个推力支承面之间，用于沿推力方向支撑曲柄轴，所述滚珠轴承起轴承的作用；以及

弹性构件，设置成沿推力方向相对于所述滚珠轴承具有弹性，以支撑所述滚珠轴承。

11.如权利要求10所述的压缩机，其中在所述滚珠轴承的两侧上以接触状态布置有第一垫圈和第二垫圈，并且从所述两个推力支承面中的其上设有所述弹性构件的推力支承面沿推力方向突出有延伸部；

其中所述延伸部的高度能够与所述第一垫圈的下表面具有恒定间隔。

12.如权利要求11所述的压缩机，其中阻挡导块从所述弹性构件所处的所述推力支承面突出预定高度，所述阻挡导块沿轴颈方向支撑所述滚珠轴承；

其中所述阻挡导块比所述第二垫圈的上表面的高度低。

13.如权利要求12所述的压缩机，其中所述延伸部与所述阻挡导块形成为，所述弹性构件插置在所述延伸部与所述阻挡导块之间，所述延伸部和所述阻挡导块具有不同的高度。

14.一种制冷机，包括：

压缩机；

冷凝器，连接到所述压缩机的排放侧；

膨胀装置，连接到所述冷凝器；以及

蒸发器，连接到所述膨胀装置并连接到所述压缩机的吸入侧；

其中所述压缩机是根据权利要求1所述的压缩机。

Images