CN102483051A - 用于往复式制冷压缩机的缸体 - Google Patents

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Abstract

缸体(B)包括具有水平轴线(X)且容纳活塞(20)的活塞套(10)，以及容纳曲轴(40)并具有与水平轴线(X)相交的竖直轴线(Y)的轴套(30)。缸体(B)包括具有第一端(61)和第二端(62)的连接部分(60)，第一端附接到位于活塞套(10)的区域上，该区域位于水平轴线(X)的、与朝向轴套(30)的那侧相对的一侧上，第二端附接到轴套(30)的相邻端部(31)。连接部分(60)通过如下产生的合成弯矩(MF)弹性变形：作用于连接部分(60)的第二端(62)的第一压缩力(F1)和施加到轴套(30)的自由端(32)的第二压缩力(F2)，所述弯矩引起轴套(30)的竖直轴线(Y)在第一压缩力(F1)的方向上的角位移。

Description

用于往复式制冷压缩机的缸体
技术领域
本发明涉及一种用于封闭式或非封闭式制冷压缩机中的往复式压缩机构的缸体的结构配置。
现有技术
往复式即具有往复运动活塞的制冷压缩机通常具有一机械组件，该机械组件主要包括缸体、曲轴、一个或多个连接杆和一个或多个活塞，活塞被特别设置为允许将由压缩机的电动机提供的曲轴转动转换为每个活塞的往复线性运动。
用于图1和2所示类型的往复式压缩机的普通结构在壳体(未图示)内部具有一限定出活塞套(或气缸)10的缸体B，该活塞套具有水平轴线X且活塞20在其内部往复运动。
缸体B还具有一轴套30，该轴套具有相邻端部31、自由端部32和与活塞套10的水平轴线X相交的竖直轴线Y，所述轴套30容纳有包括从轴套30的相邻端部31向外突出并通过连接杆50可操作地联接到活塞20上的偏心端部45的曲轴40。
在本文中，曲轴40的轴线被认为与轴套30的竖直轴线Y重合，与压缩机的工作状态无关。
曲轴40的偏心端部45附近安装有连接杆50的较大孔眼51，其较小孔眼52通过肘销53联接到活塞20。曲轴40联接到未图示的电动机转子上，该转子使所述曲轴40转动以便使活塞20往复运动。
总的来说，在这类压缩机中，曲轴40的下部进一步承载将油从限定于壳体下部的油池传递到待润滑的压缩机部件的油泵(未图示)。所述油泵还联接到压缩机内的偏心端部45，壳体内的机械组件可逆地安装在压缩机中。缸体B大体在端部70处支撑电动机的定子(未图示)。
在这种现有结构中，活塞套10形成在缸体B的上部而轴套30形成在所述缸体B的下部，所述缸体B的上部和下部通过限定在活塞套10的水平轴线X和轴套30的相邻端部31之间的连接部分60彼此连接成单体件。
在这种已知结构中，在活塞套10内的气体压缩期间，抵靠曲轴40的偏心端部45致动的压缩反作用力F通过曲轴40传递到位于轴套30的相邻端部31和自由端部32的缸体B，向各所述端部施加随后又源于压缩反作用力F的第一和第二压缩力F1、F2。
进一步根据所述的现有结构，连接部分60在相应的活塞套10和轴套30之间限定出单一的坚固结构连接。
在活塞压缩期间，压缩反作用力F沿水平轴线X方向、抵靠其偏心端部45施加到曲轴40，迫使曲轴40远离活塞套10。所述反作用力F势必引起曲轴40的偏心端部45的弹性角变形，使其轴线Z相对于轴套30的竖直轴线Y偏离活塞套10一角度α。
施加到曲轴40的偏心端部45上的该压缩反作用力F通过第一和第二压缩力F1、F2传递到位于轴套30的相邻端部31和自由端部32的缸体B。施加到轴套30的第一和第二压缩力F1、F2分别通过第一和第二弯矩M1、M2相对于连接部分60赋予轴套一角位移，这两个弯矩合成为合成弯矩MF。轴套30的所述角位移指向活塞套10并相对于活塞套竖直轴线Y的标称位置形成角度β，使连接部分60弹性变形并使轴套30的竖直轴线Y相对于活塞套10的水平轴线X不在正交处，与所述轴线形成略小于90°的角度ω(参见图1和3)。
合成弯矩MF呈现图3所示的、主要包括施加到轴套30的自由端部32的第二弯矩M2的方向，因为施加到轴套30的相邻端部31的第一压缩力F1投影到连接部分60上因而使其杠杆臂减小。因此，由第一压缩力F1引起的第一弯矩M1相对于连接部分60也是最小化的。
轴套30和曲轴40的偏心端部45在压缩循环期间所承受的角变形使偏心端部45的轴线Z相对于活塞套10的水平轴线X不在正交处，与所述轴线形成相当于90°+α+β总和的钝角，造成曲轴40的偏心端部45和连接杆50之间的错位。
偏心端部45的轴线和活塞套10的水平轴线X以及活塞套的往复运动之间的垂直度损失造成曲轴40的偏心端部45和连接杆50之间的错位，这一事实势必损坏所述偏心端部45周围的活塞较大孔眼51的支撑件。此外，这种几何偏差在活塞20上产生径向力，使后者抵靠在活塞套10的内壁上，增加能量损耗和各部件之间的金属接触，带来必然高的、降低压缩机的耐用性和可靠性的磨损率。因此上述提及的几何偏差是十分不理想的。
还应注意到，除了偏心端部45和轴套30的角变形之外，还会产生更加增大曲轴40和连接杆50之间的错位的制造几何偏差，损害压缩机的效率和耐用性。
在大容量压缩机中，由于较大的压缩负载这个问题更明显。为了减少由于部件变形产生的错位，使用具有相对于与轴线X重合的载荷线对称设置的支撑件的轴。虽然这个实施例使部件变形对支撑件错位的影响最小，但是这使曲轴40和连接杆50的制造和组装更加复杂。
发明内容
由于已知建议性解决方案的不便，本发明的一般目的是提供一种用于如上所述的、具有往复运动活塞类型的制冷压缩机的建议性配置，实现在曲轴的偏心端部附近连接杆的较大孔眼以及活塞套内部的活塞的支撑件上的磨损最小化。
本发明的更具体目的是提供一种如上所述类型的建议性配置，使由曲轴和轴套形成的组件上的压缩反作用力引起的变形效果最小。
本发明的另一个目的是提供一种如上所述的配置，进一步允许补偿压缩机制造几何偏差，更加促使曲轴的偏心端部和连接杆的较大孔眼之间的错位最小化。
这些及其他目的可通过用于往复式制冷压缩机的缸体实现，这类压缩机包括一缸体，该缸体包括至少一个具有水平轴线且容纳往复式活塞的活塞套，以及具有相邻端部、自由端部和与活塞套的水平轴线相交的竖直轴线的轴套，所述轴套容纳具有偏心端部的曲轴，该偏心端部从轴套的相邻端部向外突出并通过连接杆联接到活塞。
根据本发明，缸体包括连接部分，所述连接部分具有附接到位于活塞套的水平轴线的、与面向轴套的那侧相对的一侧上的活塞套的一区域上的第一端和附接到轴套相邻端部的第二端，所述连接部分在活塞套和轴套之间限定单一结构连接并可通过弯矩弹性变形，弯矩源自：作用于连接部分第二端并向轴套传递第一弯矩的第一压缩力；和通过曲轴施加到轴套自由端并向后者传递与第一弯矩相对的第二弯矩的第二压缩力，由于连接部分的弹性变形，所述弯矩引起轴套的竖直轴线在第一压缩力的方向上的角位移，所述连接部分的弹性变形消除使轴套的竖直轴线相对于活塞套的水平轴线不在正交处的角位移或将该角位移限制为预定值。
根据本发明的特定方面，在活塞的压缩循环期间，通过由连接杆施加到曲轴偏心部分的压缩反作用力，将连接部分的弹性变形确定为将轴套竖直轴线相对于活塞套水平轴线不在正交处的角位移限制为与曲轴偏心端部在相反方向上的角位移相应的值。
与连接部分的结构尺寸有关，这里所提及的结构允许相对于连接部分作用于轴套上、由所述两个相对的第一和第二弯矩的强度之间的差产生的合成弯矩引起连接部分的弹性变形。通过连接部分的结构尺寸，后者的弹性变形能够消除轴套的竖直轴线相对于活塞套的水平轴线不在正交处的角位移或者将该角位移限定到预定值。
然而，当连接部分的弹性变形仅被确定为消除竖直轴线的角位移时，不可避免曲轴偏心端部的轴线相对于活塞套的水平轴线的正交性偏差，当所述正交性偏差不能由曲轴内连接杆的支撑件座和活塞套中的活塞吸收时，会带来如上所述的不希望的后果。
为了保持所述偏心端部的轴线相对于活塞套的水平轴线的正交性，连接部分的结构尺寸被制造为允许合成弯矩引起所述连接部分的弹性变形，所述变形仅仅足够使轴套的轴线有角度地移动一角度，该角度补偿曲轴的偏心端部的角变形，保持所述偏心端部的轴线与活塞套的轴线正交。
附图说明
接下来参考以示例方式给出的附图描述本发明，其中：
图1示意性示出根据现有技术构造的缸体纵向剖视图，并给出未被压缩反作用力变形从而保持突出部标称正交性的轴套的轴线、活塞套的轴线和曲轴偏心端部的轴线；
图2示出如图1所示、根据现有技术构造的缸体的简化上部透视图；
图3示出与图1类似的视图，但是示出由于压缩反作用力而变形的轴套和曲轴偏心端部并示出这些轴线有角度地偏移、相对于活塞套的水平轴线不在正交处；
图4示意性示出根据本发明构造的缸体的纵向剖视图，包括曲轴、连接杆和处于活塞压缩工作条件下的活塞(后两者未示出)，保持轴套的竖直轴线与活塞套的水平轴线垂直，同时曲轴偏心端部的轴线具有与活塞套的水平轴线不在正交处的角位移；
图5示出与图4类似的视图，但是图示出连接部分弹性变形的情况，变形情况被确定为允许轴套的角位移足够补偿曲轴偏心部分的角位移，保持偏心部分的轴线与活塞套的水平轴线垂直；和
图6示出根据本发明构造的缸体的略为简化的上部透视图，但是去掉了其他部件：曲轴、连接杆、销和活塞。
具体实施方式
正如所图示的，本发明被设计为用于制冷压缩机，更确切地说用于先前所述类型的、封闭式或非封闭式的往复式压缩机，这类压缩机在壳体(未图示)内包括一缸体B，该缸体包括至少一个具有水平轴线X且容纳往复式活塞20的活塞套10，以及具有相邻端部31、自由端部32和与活塞套10的水平轴线X相交的竖直轴线Y的轴套30，所述轴套30容纳具有偏心端部45的曲轴40，该偏心端部从轴套30的相邻端部31向外突出并通过连接杆50联接到活塞20。
根据本发明的配置，缸体B包括至少一个连接部分60，每个连接部分都具有第一端61和第二端62，第一端附接到位于活塞套10的水平轴线X一侧的相应活塞套10的一区域，这一侧与朝向轴套30的那侧相对，第二端附接到轴套30的相邻端部31。
每个连接部分60都在相应的活塞套10和轴套30之间限定出单一的结构连接，并在结构上如此构造以至于可以通过由下产生的合成弯矩MF弹性变形：作用于轴套30的相邻端部31上并向连接部分60、尤其是连接部分60的第二端62中传递第一弯矩M1的第一压缩力F1；以及通过曲轴40施加到轴套30的自由端32并向轴套的自由端传递与第一弯矩M1相反的第二弯矩M2的第二压缩力F2。
根据本发明，通过连接部分60的弹性变形，合成弯矩MF引起轴套30的竖直轴线Y在第一压缩力F1方向上较大幅度的角位移。连接部分60的所述弹性变形消除轴套30的竖直轴线Y相对于活塞套10的水平轴线X不在正交处的角位移或者将该角位移限定到预定值。合成弯矩MF相对于连接部分60呈现出与现有技术结构中给出的方向相反的方向，因为在本发明中施加第一压缩力F1的轴套30的相邻端部31远离连接部分60的结合线，因此，一旦第一压缩力F1远远高于第二压缩力F2，第一弯矩M1支配第二弯矩M2。为了使第一压缩力F1支配第二压缩力F2，装配的曲轴40-转子组件要专门考虑以使所述组件的重心靠近轴套30的自由端部32。
在图4所示的工作状态下，由第一和第二弯矩M1、M2产生的合成弯矩MF被消除，即使在活塞20处于压缩循环时也使轴套30的竖直轴线Y保持处于与活塞套10的水平轴线X正交的状态中。
在图5所示的工作状态下，连接部分60被构造为在活塞20的压缩循环期间使其弹性变形，通过由连接杆50施加到所述偏心部分的压缩反作用力F将使轴套30竖直轴线Y相对于活塞套10水平轴线X不在正交处的角位移(角β)限定为与曲轴40的偏心端部45在相反方向上的角位移(角α)相当的值。在图5所示的工作条件下，由第一和第二弯矩M1、M2产生的合成弯矩MF不等于零，以便引起连接部分60的弹性变形，这种变形势必引起轴套40的竖直轴线Y远离活塞套10即在第一压缩力F1方向上的角位移。这提供了保持曲轴40的偏心端部45的轴线Z与活塞套10的水平轴线X垂直所需的轴套30的角位移。
在图5中可操作地所示的结构状态下，容许轴套30的特定角位移以便补偿偏心端部45的角变形。这允许在活塞20的压缩循环期间，所述偏心端部45保持处于其标称位置以支撑连接杆50的较大孔眼51，防止径向力施加到活塞20上，因此使能量消耗和相对运动部件之间的金属接触最小化从而增加机械组件的耐用性和可靠性。
在图4、5和6所示的结构中，连接部分60被定义为与活塞套10和轴套30所限定的各部件成单体件。然而，可以理解的是可将不同结构用于缸体，使连接部分60以单体件结合到活塞套10和轴套30的所述部件中的至少一个上。
图6图示出连接部分60的结构，具有U形平放结构，使其横向支腿60a的自由端在水平轴线X的相对侧附接到活塞套10，其底部支腿60b和其横向支腿60a的相邻部分在纵向轴线Y的相对侧附接到轴套30的相邻端部31。然而，可以理解的是连接部分60可以具有不同结构的实施例，只要由第一和第二弯矩M1、M2产生的合成弯矩MF引起轴套40的竖直轴线Y远离活塞套10即在第一压缩力F1方向上的角位移。
尽管未图示，本发明还可用于带有两个或更多个活塞套的制冷压缩机缸体B的结构，每个壳体都容纳各自的活塞，与这种结构中所述活塞套的水平轴线是否限定了同一水平面或同一垂直面(例如，当活塞套垂直对准时)无关。具有在各个压缩循环期间反相操作的多个活塞的压缩机缸体设置中，提供一种如上所述类型的连接部分60，在各个活塞套10和轴套30之间限定单一连接。
虽然在此已经给出了压缩机缸体的仅仅一个示例性结构，可以理解的是在不脱离本说明书附带的权利要求中限定的发明构思的基础上，也存在其他可能的结构。

Claims (4)

1.一种用于往复式制冷压缩机的缸体，所述压缩机包括缸体(B)，该缸体包括至少一个活塞套(10)和轴套(30)，所述活塞套具有水平轴线(X)且容纳往复式活塞(20)，所述轴套具有相邻端部(31)、自由端部(32)和与所述活塞套(10)的水平轴线(X)相交的竖直轴线(Y)，所述轴套(30)容纳具有偏心端部(45)的曲轴(40)，该偏心端部从所述轴套(30)的相邻端部(31)向外突出并通过连接杆(50)联接到所述活塞(20)，所述缸体(B)的特征在于，所述缸体包括至少一个连接部分(60)，所述连接部分具有第一端(61)和第二端(62)，所述第一端附接到相应活塞套(10)的一区域上，该区域位于所述活塞套的水平轴线(X)的一侧，这一侧与面向所述轴套(30)的那侧相对，所述第二端附接到所述轴套(30)的相邻端部(31)，所述连接部分(60)在相应活塞套(10)和轴套(30)之间限定了单一的结构连接并能够通过如下压缩力产生的合成弯矩(MF)而弹性变形：作用于所述轴套(30)的相邻端部(31)上并向所述连接部分(60)的第二端(62)传递第一弯矩(M1)的第一压缩力(F1)；和通过所述曲轴(40)施加到所述轴套(30)的自由端(32)并向所述自由端传递与第一弯矩(M1)相反的第二弯矩(M2)的第二压缩力(F2)，由于连接部分(60)的弹性变形，所述合成弯矩引起所述轴套(30)的竖直轴线(Y)在所述第一压缩力(F1)的方向上的角位移，所述连接部分(60)的弹性变形消除使所述轴套(30)的竖直轴线(Y)相对于所述活塞套(10)的水平轴线(X)不在正交处的角位移或将该角位移限制为预定值。
2.如权利要求1所述的缸体，其特征在于，所述连接部分(60)呈U形平放结构，所述连接部分的横向支腿(60a)的自由端在所述活塞套的水平轴线(X)的相对两侧附接到所述活塞套(10)，所述连接部分的横向支腿(60a)的相邻部分和所述连接部分的底部支腿(60b)在所述轴套的竖直轴线(Y)的相对两侧附接到所述轴套(30)的相邻端部(31)。
3.如权利要求1和2中任一项所述的缸体，其特征在于，在所述活塞(20)的压缩循环期间，所述连接部分(60)的弹性变形通过由连接杆(50)施加到所述偏心部分的压缩反作用力(F)而将使所述轴套(30)的竖直轴线(Y)相对于所述活塞套(10)的水平轴线(X)不在正交处的角位移的值限制为与所述曲轴(40)的偏心端部(45)在相反方向上的角位移相应。
4.如权利要求1至3中任一项所述的缸体，其特征在于，所述连接部分(60)被限定为与由所述活塞套(10)和轴套(30)所限定的各部件中的至少一个部件成单体件。
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