一种封闭式制冷压缩机
技术领域
本发明涉及一种制冷压缩机,尤其涉及一种改良的低噪音封闭式制冷压缩机。
背景技术
现有技术的制冷压缩机广泛采用曲轴连杆机构,曲轴旋转通过摆动的连杆带动活塞做往复运动,从而完成制冷压缩机功能。但这种结构活塞在往复运动时,曲轴转动角度与活塞的位移之间不成正比,当活塞在靠近上下止点时,曲轴转过的角度较大而活塞的位移很小。在曲轴等角速度转动的条件下,活塞是加速-减速-加速-减速的循环过程。在这种工作模式下,一是电机的输出扭矩是时大时小的,二是活塞的移动是时快时慢的;这两个因数均可导致制冷压缩机工作的不平稳,造成振动而引发较大的噪声,尤其是活塞进行压缩做功时,这种不均衡工作状态所引起的噪声更为突出。对于像冰箱、冷柜等家用电器来说,较大的噪声将严重影响人们的生活,是很大的产品缺陷。另外,现有技术制冷压缩机的连杆与活塞的连接处为转动或滑动连接,存在较大的磨损,影响了制冷压缩机的使用寿命。公开日为2009年4月1日、公开号为CN20121509lY的专利文件公开了一种低噪声压缩机组件,主要解决了传统制冷压缩机的噪声过大问题,使用该组件制成的制冷、空调、热泵设备可以直接安装在室内,而无须为其设置机房及隔噪声装置。它包括压缩机,由钢板冲压焊接而成的上下隔振消声罩,高、低压隔振管及引出接头,内、外隔振装置、引出电源线的密封护线圈或过渡接线端子,安装在隔振消声罩内的消声装置及冷却压缩机的间壁式换热器,其特征是将压缩机通过内隔振装置安装在隔振消声罩内,压缩机的高低压排气吸气管通过各自的隔振管及引出接头,引到隔振消声罩外,压缩机的电源线通过装在隔振消声罩上的密封护线圈或过渡接线端子引到隔振消声罩外,上隔振消声罩与下隔振消声罩采用保证密封工艺连接,保证其气密性。隔振消声罩内装有消声装置和冷却压缩机的间壁式换热器装置,隔振消声罩的底脚通过外隔振装置与设备的底盘相连。这种结构通过封闭方式来降低压缩机的噪音,体积很大,仅适用于大型压缩机。另外,现有技术的压缩机其活塞与连杆通常采用铰接结构,连杆除了随活塞做往复运动外,还左右摆动作复杂的平面运动,由于连杆与活塞的连接处为转动连接,因此存在很大的磨损,影响了压缩机的使用寿命。公开日为2008年4月2日、公开号为CN201043563Y的专利文件公开了一种发动机连杆,它在连杆体上、下端分别设有对称状的连杆小头和连杆大头,在连杆大头的分合面上贯穿设置定位销和贯穿连杆螺栓,在连杆大头前后两平面上开设条状导油凹槽,在连杆小头顶部设有以连杆轴向中心线对称分布凸起的加强筋。该结构在锻造时制模便捷,降低了加工成本,但连杆与活塞之间的活塞销磨损大、影响压缩机使用寿命的问题依然存在。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的制冷压缩机工作不均衡,噪声大的问题而提供一种工作平稳、噪声小的封闭式制冷压缩机。
本发明的第二个目的是为解决现有技术的制冷压缩机其活塞销磨损大,影响压缩机使用寿命的问题而提供一种使用寿命长的封闭式制冷压缩机。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种封闭式制冷压缩机,包括封闭式壳体、电机及控制装置,所述的电机设置在壳体内并与曲轴联接,曲轴的径向上至少设有一个由该曲轴驱动的气缸,所述的曲轴垂直设置,所述气缸的活塞上设有与活塞固定的连杆,连杆上设有调速滑槽,调速滑槽横向穿过连杆长度方向上的中心线,调速滑槽在连杆横向上的长度与所述曲轴上曲拐的旋转直径相适配,调速滑槽的宽度与曲拐的直径相适配,曲轴上的曲拐滑动连接在所述的调速滑槽内,曲轴转动时,连杆在长度方向上的中心轴线在其端部活塞的中心轴线上。现有技术的连杆与活塞及曲轴均铰接结构,连杆将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动,从而完成封闭式制冷压缩机的基本功能。但这种结构活塞在往复运动时,曲轴的转动角度与活塞的位移之间不成正比例,当活塞在靠近上下止点时,曲轴转过的角度较大而活塞的位移很小;相反,活塞在中间位置时,曲轴转过的角度较小而活塞的位移较大。在这种工作模式下,电机的输出扭矩时大时小且活塞的移动时快时慢,这两个因数均可导致封闭式制冷压缩机工作的不平稳,造成封闭式制冷压缩机振动而引起较大的噪声,尤其是活塞进行压缩做功时,这种不均衡工作状态所引起的噪声更为突出。而本发明将连杆与活塞的相对位置固定,而在连杆上设置调速滑槽来改变现有技术中曲轴的转动角度与活塞位移的固定关系,通过调速滑槽的方向或槽型结构与曲轴配合来改变现有活塞的移动规律,比如在活塞的压缩行程的末端,通过适当提高活塞的移动速度,可以减缓封闭式制冷压缩机的不平稳工作状态,达到减小振动、降低封闭式制冷压缩机噪声的目的,本发明的结构适用于单缸结构的封闭式制冷压缩机,也适用于多缸结构的封闭式制冷压缩机。本发明的调速滑槽在连杆横向上的长度与所述曲轴上曲拐的旋转直径相适配,调速滑槽的宽度与曲拐的直径相适配,曲拐可滑动地连接在调速滑槽内。由于连杆与活塞为整体结构,因此本发明的连杆无法摆动,曲轴转动时,曲轴上的曲拐在调速滑槽内转动且沿槽来回滑动,从而带动连杆做往复直线运动,连杆带动活塞在气缸的活塞孔内做往复直线运动,连杆在长度方向上的中心轴线始终与活塞的中心轴线在同一条直线上。本发明通过曲拐与调速滑槽结合将曲轴的转动转化为活塞的往复运动,从而实现封闭式制冷压缩机的功能。由于本发明调速滑槽的形状或位置可以根据实际需要设定,因此可以改变现有技术中曲轴的转动角度与活塞位移的固定关系,从而使封闭式制冷压缩机工作状态的更加稳定,达到降低噪声的目的。调速滑槽在理论上可以使活塞位移接近等加速或等减速状态,从而满足某些具有特殊要求的封闭式制冷压缩机。另外,本发明的连杆与活塞固定连接,没有现有技术的活塞销,连杆仅与曲轴上的曲拐存在相对运动,因此,现有技术的活塞销磨损问题也不存在,从而延长封闭式制冷压缩机的使用寿命。
采用两个气缸的封闭式制冷压缩机时,两个气缸的活塞孔对称设置在曲轴的两侧,两个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,两个气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接,所述的调速滑槽设置在双头连杆的中间,两个气缸活塞运动之间的相位差为一百八十度,两个气缸上各设有一根出气分管。该结构曲轴转动一周可以带动两个气缸各做功一次,可以提高封闭式制冷压缩机的工作效率,另外,对称设置两个气缸可以显著减小封闭式制冷压缩机的体积,双缸结构的封闭式制冷压缩机其两个气缸也可以串联连接,这样可以显著提高气缸的输出压力,适用于需要较高压力场合的封闭式制冷压缩机。另外,两个汽缸对称设置的结构由于双头连杆的两端通过活塞固定,改变了单缸的悬臂连杆结构,因此可以平衡连杆的受力,降低对连杆的强度要求。
为了更进一步降低封闭式制冷压缩机的噪音,还可以采用双缸双层结构,采用双缸双层结构时,气缸为四个,四个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,气缸的活塞孔分上下两层对称设置在曲轴的两侧,同一对气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接,所述曲轴的中心线两侧设有错位布置的两个曲拐,两个曲拐分别滑动连接在两根双头连杆的调速滑槽内,位于曲轴同一侧的两个气缸活塞运动之间的相位差为一百八十度,位于曲轴同一侧的两个气缸为串联结构,一个气缸的出气口与另一气缸的进气口相连,处于末级的两个气缸上各设有一根出气分管。这种结构是上述双缸结构的叠加结构,叠加时位于曲轴同一侧的两个气缸活塞运动的方向相反,除了双缸结构的好处外,它的两对活塞由于运动方向相反,活塞单向运动引起的振动可以相互抵消,因此,该结构具有工作平稳、噪声小的特点。另外,该结构两对气缸采用串联结构,相位相反的气缸串联,这样可以显著提高气缸的输出压力,适用于压力较高的封闭式制冷压缩机。
双缸双层结构的封闭式制冷压缩机也可以采用下面的结构:气缸为四个,四个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,气缸的活塞孔分上下两层对称设置在曲轴的两侧,同一对气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接,所述曲轴的中心线两侧设有错位布置的两个曲拐,两个曲拐分别滑动连接在两根双头连杆的调速滑槽内,位于曲轴同一侧的两个气缸活塞运动之间的相位差为一百八十度,四个气缸上各设有一根出气分管。这种四缸封闭式制冷压缩机基本结构及好处与前述四缸封闭式制冷压缩机一致,但不同是该结构两对气缸采用并联结构,相位相同的气缸并联,四个气缸上均设有出气分管。
作为调速滑槽的一种简单方案,连杆上的调速滑槽为直线槽,所述的调速滑槽与连杆的长度方向呈倾斜状设置,调速滑槽的倾斜方向与曲轴上的曲拐转动方向一致,所述的调速滑槽为中心对称结构。这种结构通过倾斜设置的调速滑槽来改变现有技术中曲轴的转动角度与活塞位移的固定关系。直线槽靠近活塞的一段对该活塞接近上止点的移动过程具有加速作用,而直线槽远离活塞的一段对该活塞离开上止点的移动过程具有减速作用。调速滑槽的倾斜方向与曲轴上的曲拐转动方向一致,则活塞在压缩行程的末端其位移与现有技术相比偏大,可以稳定封闭式制冷压缩机的工作状态,降低噪音。
作为调速滑槽的另一种可选方案,连杆上的调速滑槽呈S形,所述的调速滑槽首尾两端的连线与连杆的长度方向呈倾斜状设置,调速滑槽的倾斜方向与曲轴上的曲拐转动方向一致,所述的调速滑槽为中心对称结构。S形调速滑槽的工作原理与前述直线槽类同,只是滑槽的中心线与直线偏离,呈现出一定的扭曲状态,这种扭曲的槽型与曲轴配合可以进一步改善曲轴的转动角度与活塞位移的关系,从而进一步稳定封闭式制冷压缩机的工作状态,降低噪音。S形调速滑槽通常由两段呈中心对称结构的弧形槽对接而成,这种结构尤其适用于汽缸对称设置的封闭式制冷压缩机。另外,本发明的S形调速滑槽在理论上可以使活塞位移接近等加速或等减速状态,从而满足某些具有特殊要求的压缩机。
作为优选,连杆的长度方向上设有油道,油道的一端位于调速滑槽的侧壁上,所述的活塞上设有环形油槽,油道的另一端通过设置在活塞上油孔与环形油槽相连,所述的连杆与活塞压接、螺接或一体连接。
作为优选,封闭式制冷压缩机的输出端上游设有输出气体均衡机构,所述的输出气体均衡机构包括所述的出气分管及与出气分管连接的出气总管,所述出气分管的管容量相同,气缸所产生的压缩气体,通过所述的出气分管后顺序通过出气总管排出。当本发明采用多个汽缸的结构时,由于气缸由同一根曲轴驱动,因此本发明气缸的活塞运动存在相位差,当出气分管的管容量相同时,气缸所产生的压缩气体通过出气分管后可以顺序通过出气总管排出,这样可以减少多个气缸排出的气体因为同步到达出气总管而引起的冲击,降低冲击引起的振动及噪声,这里的管容量是指出气分管的容积。另外,这里所述的封闭式制冷压缩机输出端,是指与封闭式制冷压缩机最终输出端,该端的上游通常包括出气总管的其中一段及与出气总管直接连接的出气分管,考虑到气缸可能存在串联的情形,因此并非每个气缸的输出均连接出气总管。
作为优选,连杆为分段螺接结构,连杆中部的调速滑槽由两个相对的开口闭合构成,调速滑槽两个相对的开口之间通过螺栓固定联接。连杆采用分段螺接结构有利于加工及装配,尤其是采用双缸或四缸结构的封闭式制冷压缩机且连杆与活塞采用一体结构时,分段螺接结构有利于连杆与活塞加工及装配。
作为优选,封闭式制冷压缩机的机体为分体结构,所述的机体包括汽缸体及曲轴座,所述的汽缸体与曲轴座通过螺栓固定联接。对于多缸封闭式制冷压缩机,尤其当连杆与活塞采用一体结构时,也可以采用分体结构的压缩机机体,此时封闭式制冷压缩机的机体包括汽缸体及曲轴座,汽缸体与曲轴座通过螺栓固定联接,这样也可以解决装配及活塞孔的加工误差问题,降低生产成本。另外,对于汽缸对称的压缩机,可以采用两侧汽缸均与曲轴座螺接的结构,也可以采用一侧与曲轴座一体,另一侧与曲轴座螺接的结构。
本发明的有益效果是:它有效地解决了现有技术的封闭式制冷压缩机工作不均衡,噪声大的问题,也解决了现有技术的封闭式制冷压缩机其活塞销磨损大,影响封闭式制冷压缩机使用寿命的问题,此外,本发明的调速滑槽在理论上可以使活塞位移接近等加速或等减速状态,从而满足某些具有特殊要求的封闭式制冷压缩机。本发明的结构工作平稳、噪声小且使用寿命长,适合于各种不同类型的封闭式制冷压缩机,具有很高的使用价值。
附图说明
图1是本发明封闭式制冷压缩机实施例1的一种结构示意图;
图2是本发明封闭式制冷压缩机实施例4的一种结构示意图;
图3是本发明封闭式制冷压缩机实施例6的一种结构示意图;
图4是本发明封闭式制冷压缩机实施例1的一种局部结构示意图;
图5是图4的俯视图;
图6是本发明封闭式制冷压缩机实施例4的一种局部结构示意图;
图7是图6的俯视图;
图8是本发明封闭式制冷压缩机实施例6的一种局部结构示意图;
图9是本发明连杆与活塞的一种组合结构示意图;
图10是本发明分体式机体的一种结构示意图;
图11是图10的俯视图;
图12是本发明单缸封闭式制冷压缩机连杆的一种结构示意图;
图13是本发明单缸封闭式制冷压缩机连杆的另一种结构示意图;
图14是本发明双缸封闭式制冷压缩机双头连杆的一种结构示意图;
图15是图14的俯视图;
图16是本发明双缸封闭式制冷压缩机双头连杆的另一种结构示意图;
图17是本发明采用分段螺接结构的双头连杆的一种结构示意图。
图中:1.机体,2.活塞孔, 3.活塞,4.连杆,5.调速滑槽,6.曲轴, 7.曲拐,8.油道,9.油槽,10.油孔,11.固定端,12.平衡块,13.汽缸体,14.曲轴座,15.电机,16.上壳体,17.下壳体,18.气缸盖,19.吸油管,20.排气阀片,21.阀板,22.吸气阀片,23.顶盖, 24.控制装置,25.消音器组件,26.冷冻机油。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。
实施例1
在如图1所示的实施例1中,一种封闭式制冷压缩机,包括机体1及封闭式壳体,封闭式壳体由上壳体16与下壳体17焊接构成,控制装置24设置在壳体外,电机15设置在壳体内并与曲轴6联接,所述的曲轴垂直设置,曲轴的下部中空构成伸入冷冻机油26的吸油管19,曲轴的径向上设有一个气缸,气缸上设有气缸盖18、吸气阀片22、阀板21及排气阀片20。活塞3配合设置在机体上的活塞孔2内,活塞上设有与活塞固定的连杆4,连杆的固定端11与活塞压接,连杆上设有调速滑槽5,调速滑槽为直线槽,调速滑槽与连杆的长度方向呈倾斜状设置,调速滑槽的倾斜方向与曲轴上的曲拐转动方向一致(见图5,图中箭头为曲轴上曲拐的转动方向),调速滑槽横向穿过连杆长度方向上的中心线,且中心线两侧的调速滑槽构成中心对称结构(见图12)。连杆的长度方向上设有油道8,油道的一端位于调速滑槽的侧壁上,所述的活塞上设有环形油槽9,油道的另一端通过设置在活塞上油孔10与环形油槽相连。调速滑槽在连杆横向上的长度与所述曲轴上曲拐7的旋转直径相适配,调速滑槽的宽度与曲拐的直径相适配,曲轴上的曲拐滑动连接在所述的调速滑槽内,曲轴上还设有平衡块12,曲轴转动时,连杆在长度方向上的中心轴线在其端部活塞的中心轴线上。
实施例2
实施例2连杆与活塞为螺接结构,连杆上的调速滑槽略呈S形,所述的调速滑槽首尾两端的连线与连杆的长度方向呈倾斜状设置,调速滑槽的倾斜方向与曲轴上的曲拐转动方向一致,所述的调速滑槽为中心对称结构(见图13),其余和实施例1相同。
实施例3
实施例3的连杆与活塞为一体结构,其余和实施例1相同。
实施例4
在图2所示的实施例4中,一种封闭式双缸制冷压缩机,包括机体1及封闭式壳体,封闭式壳体16由上壳体与下壳体17焊接构成,控制装置24设置在壳体外,电机15设置在壳体内并与曲轴6联接,所述的曲轴垂直设置,曲轴的下部中空构成伸入冷冻机油26的吸油管19,曲轴的上端连接顶盖23,曲轴的径向上设有两个气缸,气缸上设有气缸盖18、吸气阀片22、阀板21及排气阀片20,气缸的下方还设有消音器组件25。两个气缸的活塞孔对称设置在曲轴的两侧(见图6图7),两个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,两个气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接(见图9),连杆上的调速滑槽为直线槽,调速滑槽设置在双头连杆的中间(见图14图15),两个气缸活塞运动之间的相位差为一百八十度,两个气缸上各设有一根出气分管。实施例4的封闭式制冷压缩机的输出端上游设有输出气体均衡机构,所述的输出气体均衡机构包括所述的出气分管及与出气分管连接的出气总管(图中未画出),所述出气分管的管容量相同,气缸所产生的压缩气体,通过所述的出气分管后顺序通过出气总管排出,其余和实施例1相同。
实施例5
实施例5的气缸为两个,气缸的活塞孔对称设置在曲轴的两侧,两个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,两个气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接,连杆上的调速滑槽略呈S形,设置在双头连杆的中间(见图16)。实施例5的封闭式制冷压缩机机体为分体结构,所述的机体包括汽缸体13及曲轴座14,两侧汽缸体与曲轴座通过螺栓固定联接(见图10、图11),其余和实施例4相同。
实施例6
在图3所示的实施例6中,气缸为四个,四个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,气缸的活塞孔分上下两层对称设置在曲轴的两侧(见图8),同一对气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接,所述的连杆为分段螺接结构,连杆中部的调速滑槽由两个相对的开口闭合构成,调速滑槽两个相对的开口之间通过螺栓固定联接(见图17)。所述曲轴的中心线两侧设有错位布置的两个曲拐,两个曲拐分别滑动连接在两根双头连杆的调速滑槽内,位于曲轴同一侧的两个气缸活塞运动之间的相位差为一百八十度,位于曲轴同一侧的两个气缸为串联结构,一个气缸的出气口与另一气缸的进气口相连,处于末级的两个气缸上各设有一根出气分管,其余和实施例4相同。
实施例7
实施例7的气缸为四个,四个气缸的中心轴线与曲轴的中心轴线在同一平面上,气缸的活塞孔分上下两层对称设置在曲轴的两侧,同一对气缸的活塞通过同一双头连杆固定连接,所述曲轴的中心线两侧设有错位布置的两个曲拐,两个曲拐分别滑动连接在两根双头连杆的调速滑槽内,位于曲轴同一侧的两个气缸活塞运动之间的相位差为一百八十度,四个气缸上各设有一根出气分管,其余和实施例5相同。
除上述实施例外,在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内,本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合,从而构成新的实施例,这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的,因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。
本发明将连杆与活塞的相对位置固定,在连杆上设置调速滑槽来改变现有技术中曲轴的转动角度与活塞位移的固定关系,通过调速滑槽的方向或槽型结构与曲轴配合来改变现有活塞的移动规律,以减缓封闭式制冷压缩机的不平稳工作状态,达到减小振动、降低封闭式制冷压缩机噪声的目的。本发明调速滑槽的形状或位置可以根据实际需要设定,在理论上可以使活塞位移接近等加速或等减速状态,从而满足某些具有特殊要求的封闭式制冷压缩机。