CN103782044A - 往复式压缩机的连杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于往复式压缩机的连杆，尤其是涉及将曲轴的旋转运动转换成线性轴向运动的连杆。杆（1）具有能够补偿作用力和确保活塞（P）在汽缸（C）内的对准和偏斜的构件。这种构件包括能够定向弹性变形的至少两个区域（5,6），至少两个区域（5,6）形成于本体（2）中并且沿着相反方向定向。

Description

往复式压缩机的连杆

技术领域

本发明涉及用于往复式压缩机的连杆，尤其涉及将（压缩机的马达轴的）圆周旋转偏心运动转换为（压缩机的活塞的）轴向线性运动的连杆。所述连杆包括用于减弱对压缩机汽缸的内表面的摩擦的构件。

背景技术

根据本领域的技术人员，已知一种往复式压缩机，该往复式压缩机包括能够通过腔室的容积变化来压缩一定容积的流体的装置，其中将要被压缩的流体布置成插入该腔室中。

在这方面，往复式压缩机由至少一个活塞-汽缸组件形成，汽缸包括能够形成容积变化的腔室，该活塞包括用于汽缸容积变化的构件，即活塞被设计成在汽缸内部沿轴向往复运动，从而增加和减小其容积。因此，置于汽缸内部的流体可以被压缩。为此，活塞被连接至可以提供线性和圆周运动的驱动源（通常为电动马达）。

传统上，活塞通过技术上已知为连杆的驱动件延伸件/运动转换件被连接至致动构件。

在线性致动构件（其中“马达”的“可运动部件”具有线性轴向运动）的情况下，连杆仅仅包括在马达和活塞之间的运动的延伸件。

但是在圆周运动致动构件（其中发动机“转子”提供围绕其自身轴线的圆周旋转运动）的情况下，连杆包括用于将（来自马达）的圆周运动转换成（至活塞）的线性运动的元件。在这种情况下，发动机“转子”具有偏心圆周运动并相对于活塞位移的方向垂直布置。

因此，压缩机的基于圆周运动致动构件的“转子”与连杆的一个端部物理上相关联，并且连杆的另一个端部与活塞物理上相关联。该组件允许将偏心旋转运动转换成线性往复运动。

在本文内，并且在基于具有圆周运动的致动构件的压缩机的情况下，已知大容量压缩机（已知为超静定压缩机）的转子-连杆组合被衬套在至少两个不同点并且平行于活塞杆的几乎对称轴线。这些衬套点之一包括压缩机机体的内部部件，这些衬套点的另一个包括布置在转子-连杆组合件上的接触本体。在该构造中，大容积变化发生在汽缸内部，这种变化在最大压缩负荷时施加负荷-响应的组合转子-连杆。当这种组合被衬套在至少两个不同点且几乎对称时，响应负荷不会引起进一步损坏。

还已知中等容量压缩机（已知为“悬臂”的压缩机），组合转子-连杆被衬套在一个或两个点中，尤其是仅仅衬套在压缩机机体的内部。这种构造中，在汽缸内部产生的容积变化仅仅是平均的，因此，容积变化将引起杆-转子组合的机械变形中的较大尺寸变化（在最大压缩负荷时）。

因此，值得注意的是，平均容量压缩机具有最大压缩，该最大压缩通常与转子-连杆组合的整体性相关。

在此情况下，观察到本领域的现有技术包括能够至少部分地增加最大压缩机平均容量的某些技术方案。这些技术方案中的一些以连杆自身的构造为基础。

文献U.S.6,272,971公开了能够通过“偏斜切割”来减小马达转子和活塞之间压缩应力的气密压缩机的连杆。除了上述的“偏斜切割”以外，所述连杆还包括带有允许压缩应力的释放性分布的适应构造的金属芯。通常，U.S.6,272,971中公开的连杆包括已知为“对称的刚性连杆”的连杆，该连杆不能够经受任何种类的变形和/或弯曲。

本领域的现有技术还提供了可特殊变形的连杆，该连杆具有通常沿单一方向的受控“弯曲”的单一点。

这种连杆的一个示例在U.S.7,305,916中公开，其中连杆被特殊应用于一组内燃机中，其中该组内燃机包括能够补偿在系统操作期间发生的位置和弯曲偏斜的几何形状和位置。在这种情况下，连杆的几何形状提供了由不同厚度的两部分制成的金属芯，并且厚度的不同通过一斜面而变平滑，这就需要杆具有一些“柔性”。为了强调这种特性，在U.S.7,305,916中公开的连杆提供了可以仅仅以一种方式弯曲的“柔性的”单一点。

尽管由于通过（阻止组合性能的转子-连杆）压缩响应负荷的可能变形，连杆的这后一种类型能够稍微增加压缩机的平均容量，但是值得注意的是这种类型的连杆呈现了构造的很多不利方面。

这种不利方面与活塞和汽缸之间由定向杆的变形引起的错位相关。

根据图1，可以注意到连杆在变形时（即使短暂地）干扰活塞和汽缸之间的对准。由于活塞和汽缸之间的“拖曳”导致材料变薄并且（随着时间）改变活塞-汽缸组件的气密密封，从而减小压缩机效率，因而这种错位（其中活塞的至少一个端部被迫抵靠汽缸的内表面）对于压缩机的寿命来说非常不利。

基于上面解释的所有内容，很明显需要开发一种可以减弱或甚至消除上面讨论的不利方面的技术方案。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供一种由整个本体（单一块体）制成的往复式压缩机连杆，该连杆能够补偿在压缩机操作期间的每一种偏斜作用力。

本发明的还一个目的是提供一种往复式压缩机连杆，该连杆除了补偿在压缩机操作期间产生的每一种偏斜作用力以外，还防止活塞和汽缸内表面之间的错位。

因此，本发明的又一个目的是提供能够增加压缩机容量的往复式压缩机连杆，从而允许例如具有中等容量结构的压缩机用作具有相同容量的大容量压缩机。

在此公开的本发明的这些和其他目的通过用于在此公开的往复式压缩机的连杆完全获得，该连杆将偏心轴的圆周运动转换成活塞的往复式线性运动。所述连杆包括第一连接端部和第二连接端部，第一连接端部和第二连接端部都物理上与本体相关联。

所述连杆提供能够补偿偏斜作用力并确保活塞在汽缸内部的对准的构件，这种构件包括易于定向弹性变形的至少两个区域。能够定向弹性变形的上述区域形成在本体中并且能够沿相反方向实现定向弹性变形。

优选地，能够弹性偏斜的区域中的每一个区域位于本体远端之一处。具体地，能够定向弹性偏斜的区域中的每一个区域位于本体远端之一和其所述端部连接件之间。

根据本发明的概念，定向弹性变形区域中的每一个区域包括形成于本体中的弯曲或释放区。

在这方面，能够承受定向弹性变形的区域的至少之一使其顶点竖直向上定向，并且能够承受弹性变形的区域的至少之一使其顶点竖直向下定向。

附图说明

将基于下面列出的随附附图详细描述本发明，其中：

图1示意性地示出了根据现有技术的连杆的传统应用；

图2示意性地示出了根据现有技术的连杆（在最大压缩负荷下）的性能；

图3示出了在此公开的往复式压缩机连杆的第一个示例的侧视图；

图4示出图3中所示的连杆的侧面剖视图；

图5示出了在此公开的往复式压缩机连杆的第二个示例的侧视图；

图6示出了在此公开的往复式压缩机连杆的第三个示例的侧视图；

图7示意性地示出连杆处于最小压缩负荷；和

图8示意性地示出连杆处于最大压缩负荷。

具体实施方式

根据本发明的概念和动机，公开了一种用于往复式压缩机的连杆，该连杆设有能够补偿偏斜作用力和确保活塞在压缩机汽缸内部的对准的构件。因此，该连杆允许在活塞和汽缸内表面之间的磨损减小，这在端部处显著增加了压缩机的可靠性。

优选地，往复式压缩机连杆（在下面称作杆）包括能够将偏心轴EE的圆周运动转换成活塞P的往复式线性运动的杆。

图2和图3示出了本发明的两个示例性杆。在给出的两个示例中，杆1主要由本体2、第一连接端部3和第二连接端部4构成。注意到，连接端部3、4物理上与本体2相关联。

因此，应该说明的是，杆1（尽管描述为包含不同部分）包括整个单一块，该单一块优选地由金属合金构成。

优选地，本体2包括长方形截面本体（非限定特征），连接端部3、4包括圆形孔眼连接件。尤其是，第一连接端部3旨在与活塞P连接，而第二连接端部4旨在用于连接到偏心轴EE，该偏心轴联接到发动机转子R（未示出）。

因此，如本领域技术人员已知的，转子R的圆周运动通过杆1转换成活塞P的线性运动。

杆1与功能上相同的杆和现有技术相比的较大优点涉及这样的事实，即：所述杆1（无论示例性说明）包括用于补偿偏斜作用力并且确保活塞P在汽缸C内对准的构件，其中这种构件包括能够定向弹性变形的至少两个区域5、6。

能够弹性变形的所述区域5、6形成为在本体2中定向，尤其是，本体2的远端和能够弹性变形的区域5、6的每一个区域被引导在本体2的远端和到所述端部3、4的连接部之间。

根据本发明的概念，杆1的区域5、6能够沿着相反方向定向弹性变形，即当区域5（连接端部3附近）可“向上”变形（连接端部3趋于“上升”）时，区域6（连接端部4附近）可“向下”变形（连接端部4终止于“向下”）。

因此，能够定向弹性变形的区域5、6的每一个区域包括在本体2中形成的曲率或释放区，能够定向弹性变形的区域5、6的至少之一使其顶点竖直向上，并且能够定向弹性变形的区域5、6的至少之一使其顶点竖直向下。

图4和图5示出杆1在由压缩机机体CB和转子R示意性表示的往复式压缩机中的“性能”。这种往复式压缩机是（但不是限制性的）仅仅提供用于转子的下轴承MR的中等容量压缩机。

图4示出了压缩机的最小压缩负荷，其中，活塞P处于汽缸C的终“端部”（吸入过程的开始）。在这种情形下，注意到连杆1经历基本上零偏斜作用力和/或不相关作用力。因此，杆1没有区域变形，活塞P优选地相对于汽缸C的内表面对准。

图5示出了最大压缩负荷，其中活塞P处于汽缸C的端部“中间”（吸入/压缩过程的端部）处。在这种情形下，注意到杆1经历主要实际上可能的偏斜作用力。在该示例中，能够定向弹性变形的区域5、6（由于区域为杆1的更“柔性”部分，并且由于区域具有方便定向弹性变形的弯曲或释放区）变形时，区域的曲率如此明显，使得连接端部3趋于“上升”，并且连接端部4趋于“下降”。

在本文内，术语“定向弹性变形”由于“变形”仅仅发生在某些情况下的事实，有时杆1变形（最大压缩负荷），有时杆1处于自然构造中。因此，当杆总是趋于回到其正常状态（没有变形时），变形是弹性的。

而且，可以考虑“变形”通过其专门仅仅发生在区域5、6中的事实而被引导。

这些定向变形，即使为微米级，也允许活塞P保持相对于汽缸C内表面的对准。除了确保对准以外，这些变形被定向成补偿在工作流体的压缩期间产生的偏斜作用力。

这些优点（保持活塞P相对于汽缸C内表面的对准并且补偿在工作流体的压缩期间产生的偏斜作用力）间接地允许具有中等容量结构特性的压缩机（没有上轴承转子），在该压缩机使用了在本发明中公开的连杆1的条件下，能够提供与大容量压缩机（具有对称相对的上和下活塞连杆轴线的轴承的转子）相同的压缩能力，因此，可以在不使活塞P、汽缸C和偏心轴EE经历损坏和过度磨损的情况下，增大容积位移量（并且因此补偿在工作流体的压缩期间产生的偏斜作用力）。

已经描述了在此公开的往复式压缩机杆的特定示例，应当理解的是，本发明的范围包含其他可能的变化，这些变化由随附权利要求书的范围唯一限定，其中包括可能的等同物布置。

Claims (6)

1.一种往复式压缩机连杆，该连杆将偏心轴（EE）的圆周运动转换成活塞（P）的往复式线性运动，该连杆包括第一连接端部（3）和第二连接端部（4），所述第一连接端部和所述第二连接端部都通过本体（2）物理上相关联，其中，所述连杆（1）包括：

能够补偿偏斜作用力并确保所述活塞（P）在所述汽缸（C）内的对准的构件；

能够补偿偏斜作用力并确保所述活塞（P）在所述汽缸（C）内的对准的构件包括能够定向弹性变形的至少两个区域（5,6）；

能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）成型在所述本体（2）中；并且

所述至少两个区域（5,6）能够沿着相反方向进行定向弹性变形。

2.如权利要求1所述的往复式压缩机连杆，其中，能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）中的每一个区域位于所述本体（2）的远端中。

3.如权利要求2所述的往复式压缩机连杆，其中，能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）中的每一个区域位于所述本体（2）的远端之一与所述第一连接端部和第二连接端部（3,4）之间。

4.如权利要求1所述的往复式压缩机连杆，其中，能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）中的每一个区域包括在所述本体（2）中相符合的曲率。

5.如权利要求1所述的往复式压缩机连杆，其中，能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）中的每一个区域包括在所述本体（2）中形成的释放区。

6.如权利要求4所述的往复式压缩机连杆，其中，

能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）中的至少一个区域使其顶点竖直向上定向；和

能够定向弹性变形的所述至少两个区域（5,6）中的至少一个区域使其顶点竖直向下定向。

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