CN104781553B - 用于制冷压缩机的气体排放系统以及制冷压缩机 - Google Patents

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Abstract

所述压缩机包括：气缸曲柄箱(1)，该气缸曲柄箱限定气缸(2)，该气缸由阀板(3)封闭，该阀板设置有与排放阀(4)关联的至少一个排放孔口(3a)并且与气缸(2)一起限定压缩室(C)；气缸盖(10)，该气缸盖抵靠阀板(3)安置并且在其内限定排放室(11)。该系统包括加速装置(AM)，该加速装置安装在排放室(11)的内部并且被固定到气缸盖(10)和阀板(3)的部件中的至少一个部件，以便接收通过排放孔口(3a)释放的制冷剂气体的整个流，在排放阀打开时加速所述气流并且产生排放阀(4)的上游侧和下游侧之间的压力梯度的瞬间减小。

Description

用于制冷压缩机的气体排放系统以及制冷压缩机
技术领域
本发明涉及用于制冷压缩机(例如，该制冷压缩机是尤其由线型马达驱动的气密往复型制冷压缩机)的气体排放系统，并且涉及包括所述系统的压缩机。
背景技术
导致压缩机中的功率和质量效率损失的源头之一是气体排放系统。在一个或更多个排放阀的移动被调节(即，排放阀在期望的时刻打开或关闭并且具有低振动)的气体排放系统中，人们通过消除或减小回流、最小化由于气体流过阀导致的功率损失来增进质量效率。
排放阀上游和下游的压力是限定其操作动态的变量中的一些变量。这种变量取决于制冷剂气体、压缩机的操作条件、排放孔口的设计，并且特别地取决于排放过滤器的构造。
对排放过滤器和由排放孔口和排放阀限定的组件的改进(以便减小上述部件造成的限制)直接影响能量消耗并且因此影响压缩机的效率(尤其是在气密式制冷压缩机中)。
在制冷压缩机中，通过活塞(在线型压缩机中，所述活塞由连接杆-曲轴机构或由共振弹簧驱动)的位移被压缩的气体在排放室中被直接排放，该排放室通常被限定在气缸盖的内部。在这些构造中，到达排放室的气体经历压力减小，以随机且湍流的方式在排放室的内部扩散，这在阀板区域中会导致功率损失。
发明内容
由于通过气体排放系统的构造难以改进制冷压缩机的能量效率，本发明的目的在于在制冷压缩机中设置一种气体排放系统，该气体排放系统能够减小压缩机的排放过程中的压缩气体泵送系统的功率损失。
本发明的另外目的是提供如上所述的气体排放系统，该气体排放系统减小了气缸中的压力，并且因此减小排放功率，从而改善压缩机的声学性能并且进一步减小压缩气体和阀板之间的热交换。
本发明的另一目的是提供如上所述的排放系统，该排放系统容易构造和组装，尤其但不排他地，本发明还在具有线型马达类型的压缩机中提供止挡部，该止挡部用于控制排放阀的最大开启量，并且因此用来控制排放阀的操作动态。
本发明额外的目的是提供一种包括如上所述的气体排放系统的制冷压缩机。
这些目的通过制冷压缩机内的气体排放系统实现，该制冷压缩机包括：气缸曲柄箱，该气缸曲柄箱限定气缸，该气缸在一个端部被阀板封闭，该阀板设置有至少一个排放孔口并且与气缸一起限定压缩室；气缸盖，该气缸盖具有气体出口并且以与压缩室相对地方式抵靠阀板安置，并且在该气缸盖内限定有排放室，所述阀板与至少一个排放阀操作性地关联。
本发明的气体排放系统包括加速装置，该加速装置被安装在排放室的内部并且被固定到气缸盖和阀板的部件中的至少一个部件处，以便接收通过排放孔口由排放阀释放的制冷剂气体的全部气流，所述加速装置在排放阀打开时加速制冷剂气体的所述气流并且形成排放阀的上游侧和下游侧之间的压力梯度的瞬间减小。
本发明的构造允许在排放阀打开时减小排放阀的上游和下游之间的压力瞬变，减小排放系统中的功率损失和由排放阀的操作引起的跳动的强度，进一步最小化排放室内部的压缩气体和阀板之间的热交换，由此减小气缸盖区域中的热交换。
附图说明
下面将参考通过本发明的可行实施例的示例而给出的附图描述本发明，并且其中：
图1描绘由气缸盖、多个部分的中空本体、排放阀、阀板和密封衬垫形成的组件的分解透视图，所有部件根据主体系统被构造；
图2描绘图1中示出的组件的侧视图，并且各部件处于已组装状态；
图3描绘从气缸盖的外端部获取的图2中示出的组件的端视图；并且
图4描绘图3中示出的组件的剖视图，该剖视图沿所述图中的线IV-IV截取。
具体实施方式
本发明将描述气密往复型制冷压缩机，并且所述制冷压缩机包括马达-压缩机组件(未示出)，所述制冷压缩机包括气缸曲柄箱1(在图4中被部分地示出)，该气缸曲柄箱限定气缸2，在该气缸的内部，活塞通过旋转或线型电动机的作用进行轴向位移(未示出)。
气缸曲柄箱可以由现有技术中已知的任何合适的金属合金构造。
气缸2具有：开放端部，通过该开放端部容纳活塞；以及由阀板3封闭的相对的端部(在图4中被示出)，抵靠所述阀板安置有通常为金属的气缸盖10，所述阀板3与气缸2限定压缩室C。阀板3由金属合金构造，以便与至少一个吸入阀(未示出)以及至少一个排放阀4一起操作，该至少一个吸入阀面向气缸2的内部，该至少一个排放阀在示出的例子中为结合金属柔性叶片4a的单个片材的形式，该金属柔性叶片与阀板3的相应的排放孔口3a关联地操作。应当理解，所述排放阀可以是结合多个柔性叶片的单个片材的形式，每一个柔性叶片都与设置在阀板3中的相应的排放孔口关联地操作。
在压缩室C的内部被压缩的制冷剂气流在排放阀4打开时通过排放孔口3a从压缩室被释放。
阀板3通过环形密封衬垫5安置在气缸曲柄箱1上。虽然在图中没有被示出，但还可以设置另一环形密封衬垫，该另一环形密封衬垫位于排放阀4和阀板3的相邻面之间。
在示出的实施例中，环形密封衬垫5设置有至少两个径向相对的偏心轴向突起5a，所述偏心轴向突起的尺寸被设计成用于与设置在气缸曲柄箱1的相对的面中的相应的凹部1a匹配，从而使环形密封衬垫5抵靠气缸曲柄箱1进行安置的正确引导定位能够实现。
气缸盖10抵靠阀板3的一个面安置，该面与所述阀板的抵靠气缸曲柄箱1安置的面相对。气缸盖10与阀板3的相邻的面一起限定排放室11，该排放室在打开排放阀4时通过排放孔口3a与气缸2维持选择性的流体连通，并且所述排放室通过排放管(未示出)与压缩机所关联的制冷系统的排放的一侧维持恒定的流体连通，该排放管将所述排放室11连接到压缩机的外部。
气缸盖10呈杯状，并且其开放基部安置在阀板3上并且所述气缸盖限定与排放孔口3a流体连通的气体入口12、以及联接到排放管的气体出口13，该排放管将所述气体出口13连接到压缩机的外部。
在示出的实施例中，气缸盖10设置有端部壁14，该端部壁与气缸盖的开放基部以及阀板3相对。在示出的实施例中，气体出口13被设置在端部壁14的斜切区域15中并且被布置成从气缸盖10侧向地面朝外。然而，气体出口13的这种布置应当不限于示出的构造。
根据本发明，所述气体排放系统包括加速装置AM，该加速装置被安装在排放室11的内部并且被固定到气缸盖10和阀板3的部件中的至少一个部件处，以便接收通过排放孔口3a由排放阀4释放的制冷剂气体的全部气流，所述加速装置在排放阀打开时加速制冷剂气体的所述气流并且形成排放阀4的上游侧和下游侧之间的压力梯度的瞬间减小。
加速装置AM可以由圆筒形的或倒置截头圆锥形的管状导管22b限定，该管状导管从阀板3的排放孔口3a突出到排放室11的内部，所述管状导管22b的尺寸被设计成用于在排放阀4打开时对从排放孔口3a释放的制冷剂气流产生期望的加速。
在特别的构造中，气体排放系统可以包括基部端部壁24，该基部端部壁抵靠阀板3安置并且设置有包括基部开口22a的进口嘴22，该进口嘴对阀板3的排放孔口3a敞开并且将所述排放孔口3a连通到排放室11，并且管状导管22b以单体件的方式与基部端部壁24结合，并且所述管状导管限定进口嘴22到排放室11的内部的延伸部。
上面限定的构造允许被限定成围绕进口嘴22的基部开口22a的基部端部壁24的区域限定用于排放阀4的最大开启量的止挡部，而基部端部壁24的其余部分将排放阀4保持在其在阀板3内的位置中。
在示出的构造中，基部壁24的包围进口嘴22的基部开口22a的环形区域22c被构造成与阀板3轴向间隔，从而限定用于排放阀4的柔性叶片4a的开放的止挡部。以特别且优选的方式，基部壁24的所述环形区域22c设置成径向向内并且轴向向着排放室11内部倾斜，从而限定了倾斜的开放的止挡部，在排放阀4的最大开启量时，柔性叶片4a抵靠该倾斜的开放的止挡部。
仍然根据示出的实施例，进口嘴22的管状导管22b具有截头圆锥形构造，其较大的基部敞开并且面向中空本体20的内部。进口嘴22的这种结构布置有助于加速装置AM的操作，以便在排放阀打开时加速由排放阀释放的制冷剂气体的气流，并且形成排放阀4的上游侧和下游侧之间的压力梯度的瞬间减小。
根据图示，气缸盖10容纳有声学排放过滤器F，该声学排放过滤器具有中空本体20，该中空本体可以由隔热材料或由任何其它材料(不需要是隔热的)形成，在中空本体内部限定有至少一个增压室21，并且所述中空本体例如以引导定位的方式安装在气缸盖10的内部并且与气缸盖保持有间隙30，并且所述中空本体抵靠阀板3安置，从而阻止阀板直接接触中空本体20的内部容积。
中空本体20的增压室21有效地充当排放室并且充当声学排放过滤器F的元件。气缸盖10的排放室11在这个实施例中用来限定气缸盖10的内壁和中空本体20之间的间隙30的容积。气缸盖10和中空本体20的组装可以被实现成使间隙30相对于中空本体20的内部以及气缸盖10的外部气密。
在图中示出的优选实施例中，声学排放过滤器F的中空本体20设置有进口嘴22和出口嘴23，所述进口嘴将增压室21与阀板3的排放孔口3a连通，所述出口嘴将增压室21与气缸盖10的气体出口13连通。虽然本文没有示出，但基部端部壁24可以包括从中空本体20面向外的多个基部突起，从而相对于阀板3以及环形密封衬垫5和气缸曲柄箱1引导定位中空本体20。
中空本体20包括顶部端部壁25，在该顶部端部壁中设置有中空本体20的出口嘴23，所述出口嘴23通向气缸盖10的气体出口13。
中空本体20的出口嘴23包括外部管状突起23a，该外部管状突起从中空本体20的顶部端部壁25的较低区域25a向外延伸，以便装配于管状通道16内，该管状通道在端部壁14内部形成并且通向气缸盖10的出口嘴13。
在示出的实施例中，气缸盖10的出口嘴13被构造用来在其内部通过任何合适的手段(诸如例如螺纹、粘合剂或焊接)接收和固定管状连接器18，该管状连接器从出口嘴13向外突出，以便联接到未示出的排放管的相邻端部，该排放管将排放室11连接到压缩机的外部。本发明的排放系统还提供偏置装置，该偏置装置位于中空本体20的顶部端部壁25和气缸盖10的端部壁14之间，以便恒定地并且弹性地迫使中空本体20抵靠阀板3，从而使排放气体到中空本体20外部、气缸盖10内部的流通最小化。
偏置装置40迫使基部端部壁24抵靠阀板3，从而增强基部端部壁24相对于排放阀4的固定和限制(止动)功能。偏置装置40还改善中空本体20关于间隙30的密封。
在实现本发明的非限制性方式中，偏置装置40由板簧41限定，该板簧通常为平行的杆并且通过它们的端部41a连接，每一个端部从中空本体20的顶部端部壁25的相应的顶部突起25b的外部装配。
虽然本文没有示出，但中空本体20的顶部端部壁25可以结合从中空本体20面朝外的多个顶部突起，并且气缸盖10的端部壁14可以在内部设置有同样数量的多个凹部，顶部端部壁25的相应顶部突起被配合在所述多个凹部内，从而使中空本体20和气缸盖10关于彼此引导定位。在所述构造中，板簧41可以使其端部中的每一个端部都与顶部端部壁25的相应的顶部突起配合。
应当理解，本发明的排放系统可以独立于气缸盖、偏置装置等结构特征实现。
在示出的实施例中，中空本体20由两个部分20a、20b形成，一个部分结合了基部端部壁24而另一部分结合了顶部端部壁25，所述两个部分抵靠共同的分隔壁26安置，该分隔壁将中空本体20的增压室21分成第一排放室C1和第二排放室C2，所述分隔壁26具有开口26a，该开口26a与两个排放室C1、C2连通。
虽然图中没有示出，但可以在中空本体20的两个部分20a、20b和共同的分隔壁26之间设置密封装置，该密封装置可以以不同的方式限定，例如由粘合膜或由密封衬垫限定。
如在图1和4中可以观察到的，中空本体20较靠近阀板3的部分20a具有端部边缘28a，该端部边缘面向共同的分隔壁26并且设置有至少两个外部槽口29a，该至少两个外部槽口被构造用来执行下述功能。
在所述图1和4中，可以观察到，中空本体20的另一部分20b具有端部边缘28b，该端部边缘面向共同的分隔壁26并且结合了至少两个轴向突起29b，该至少两个轴向突起的尺寸被设计成都配合并且优选地保持到中空本体20的另一部分20a的相应的外部槽口29a中。
仍然根据图1和图4中示出的实施例，共同的分隔壁26具有至少两个径向槽口26b，该至少两个径向槽口的尺寸被设计用来在闭合中空本体20时允许中空本体20的部分20b的轴向突起29b通过。
应当理解，中空本体20可以形成为限定单个排放室的单体件，或者如示出的还可以形成为两个或更多个部分，并且分隔壁结合至所述部分中的一个部分。中空本体20还可以在其内部具有多于两个的排放室。
在示出的实施例中，分隔壁26的开口26a以气密的方式容纳有至少一个管27，该至少一个管通过相对于中空本体20的进口嘴22偏心的直段27a突出到第一排放室C1的内部，并且通过弧形段27b突出到第二排放室C2中。管27可以被构造并且尺寸被设计成用于限定声学消音器。虽然示出的管27呈现为与中间壁26分离的部件，但应当理解，所述管可以与所述中间壁设置成单体件。
也应当理解，中间壁26可以位于不同位置(不必须是水平的或大致水平的)，并且它可以甚至以基本上竖直的或倾斜的方式布置。此外，第一排放室C1和第二排放室C2可以具有相等的或不同的容积，并且也通过多于一个的开口26a或多于一个的管27彼此连通。
第一排放室C1从中空本体20的进口嘴22接收来自压缩室C的全部排放气流，所述第一排放室C1通过管27与第二排放室C2保持恒定的流体连通。
具有通过管27互连的两个排放室的所述中空本体构造成在气缸盖10的内部为排放系统提供容积-管-容积类型的声学消音功能。因此，本发明的排放系统在压缩机操作时、在气体压缩的气体排放期间还充当声学消音器，并且还充当压缩机的质量效率的增强器。
第一排放室C1和第二排放室C2中的每一者的容积以及每一个管27的尺寸(长度、形状、横截面)的确定、以及所述每一个管突出到每一个室(所述每一个管在所述每一个室中工作)的内部的延伸部的限定被限定为根据要被实现的隔热效果而变，然而，它们也可以被限定为根据要被实现的减弱效果而变，以及根据要被减弱的跳动范围而变。
根据本发明，中空本体20还可以具有多个排放室，该多个排放室根据针对图中示出的两个排放室进行描述的相同的构思定位。
根据实现本发明的方式，管27具有偏心地布置在第一排放室C1中的第一端部27c以及布置在第二排放室C2中的第二端部27d，管27的第一端部27c相对于中空本体20的进口嘴22偏心地定位，并且管27的第二端部27d定位成与中空本体20的气体出口嘴23间隔开。而气体出口嘴23定位成与气缸盖10的气体出口13直接流体连通。在示出的特别构造中，气体出口嘴22定位成垂直于气缸盖10的气体出口13并且通过设置在气缸盖10的端部壁14中的管状通道16连接到所述气体出口13。
虽然示出的管27呈现为与中间壁26分离的部件，但应当理解，所述管可以与所述中间壁设置成单体件。
偏置装置40确保维持基部端部壁24抵靠阀板3安置，从而允许进口嘴22的基部开口22a用作排放阀4的固定装置并且用作所述排放阀的最大开启量的限制装置(止挡部)。
进口嘴22通过管状导管22b突出到中空本体20的内部的管状构造允许在气缸2内被压缩的制冷剂气体的气流在所述管状突起22内被加速，由此形成气缸2内的压力的瞬间减小，该压力在活塞向阀板3靠近时再次上升。
在排放阀4打开时气缸2内的瞬间压力降减小了排放系统中的功率损失，因此增加了压缩机的效率。此外，所述瞬间压力降允许在排放阀打开时减小排放阀的上游和下游的压力瞬变，减小由排放阀的操作引起的跳动的强度。
本发明提出的技术方案的另一重要积极方面针对以下目的：阻止进入中空本体20的增压室21的被压缩的气体和阀板3之间的直接接触，从而减小气缸盖10的区域中的热交换。
应当理解，即使以下方面中出现变化，也可以应用本发明的技术方案：压缩机机构的类型；加速装置AM的几何参数(入口和出口直径以及长度)；加速装置的形状(锥形的、圆筒形的等等)；以及排放室C1、C2的容量。
此外，所提出的技术方案允许排放阀的普通止挡部(该止挡部用于排放阀的固定并且限制排放阀的最大开启量)由基部端部壁24自身限定。如描述并且示出的，本发明的排放系统除了产生有效的功率增益(通过减小压力瞬变)以及制冷剂气体的泵送质量的增益外，在使用优选地为隔热材料的中空本体20时，本发明的排放系统还允许中空本体20的内部包括的压缩气体和压缩机外壳内部的环境之间的隔热效果相对于现有技术中已知的排放系统显著增加。
还应当注意，本文描述的结构变型可以以特别的构造单独地提供，或者也可以彼此部分地或完全地组合。

Claims (14)

1.一种用于制冷压缩机的气体排放系统，所述制冷压缩机包括：气缸曲柄箱(1)，所述气缸曲柄箱限定气缸(2)，所述气缸在一个端部由阀板(3)封闭，所述阀板设置有至少一个排放孔口(3a)并且与所述气缸(2)一起限定一个压缩室(C)；气缸盖(10)，所述气缸盖具有气体出口(13)并且以与所述压缩室(C)相对的方式抵靠所述阀板(3)安置，并且在所述气缸盖内部限定有排放室(11)，所述阀板(3)与至少一个排放阀(4)操作性地关联，所述气体排放系统的特征在于，所述气体排放系统包括加速装置(AM)，所述加速装置安装在所述排放室(11)的内部并且被固定到气缸盖(10)和阀板(3)的部件中的至少一个部件处，以便接收通过所述排放孔口(3a)由所述排放阀(4)释放的制冷剂气体的全部气流，所述加速装置在所述排放阀打开时加速所述制冷剂气体的气流并且形成所述排放阀(4)的上游侧和下游侧之间的压力梯度的瞬间减小，
其中，所述气缸盖(10)设置有与所述阀板(3)相对的端部壁(14)，所述气体排放系统的特征在于，所述气体排放系统包括中空本体(20)，所述中空本体在其内限定至少一个增压室(21)并且所述中空本体以引导定位的方式安装在所述气缸盖(10)的内部，并且所述中空本体与所述气缸盖维持有间隙(30)，所述中空本体(20)包括顶部端部壁(25)，在所述顶部端部壁内设置有所述中空本体的出口嘴(23)，所述出口嘴(23)通向所述气缸盖(10)的气体出口(13)；并且
其中，所述中空本体(20)的出口嘴(23)包括外部管状突起(23a)，所述外部管状突起被设置在所述中空本体(20)的顶部端部壁(25)中以装配进管状通道(16)，所述管状通道在所述端部壁(14)内部形成并且所述管状通道通向所述气缸盖(10)的气体出口(13)。
2.根据权利要求1所述的气体排放系统，其特征在于，所述加速装置(AM)由管状导管(22b)限定，所述管状导管从所述阀板(3)的排放孔口(3a)突出到所述排放室(11)的内部。
3.根据权利要求2所述的气体排放系统，其特征在于，所述气体排放系统包括基部端部壁(24)，所述基部端部壁抵靠所述阀板(3)安置并且设置有包括基部开口(22a)的进口嘴(22)，所述进口嘴通向所述阀板(3)的排放孔口(3a)并且使所述排放孔口(3a)与所述排放室(11)连通，所述管状导管(22b)以单体件的方式结合至所述基部端部壁(24)并且限定所述进口嘴(22)到所述排放室(11)的内部的延伸部。
4.根据权利要求3所述的气体排放系统，其中，所述排放阀(4)包括至少一个柔性叶片(4a)，其特征在于，所述基部端部壁(24)包括环形区域(22c)，所述环形区域被限定成围绕所述进口嘴(22)的基部开口(22a)并且所述环形区域限定用于所述排放阀(4)的柔性叶片(4a)的最大开启量的止挡部，而所述基部端部壁(24)的其他部分将所述排放阀(4)保持于其在所述阀板(3)内的位置中。
5.根据权利要求4所述的气体排放系统，其特征在于，对所述排放阀(4)的柔性叶片(4a)起作用的所述基部端部壁(24)的所述环形区域(22c)被构造成与所述阀板(3)轴向间隔开，从而限定用于所述排放阀(4)的柔性叶片(4a)的开放的止挡部。
6.根据权利要求5所述的气体排放系统，其特征在于，所述基部端部壁(24)的环形区域(22c)在所述排放室(11)的内部径向向内并且轴向向内倾斜，从而限定倾斜的开放的止挡部，在所述排放阀(4)的最大开启量时，所述柔性叶片(4a)抵靠所述倾斜的开放的止挡部。
7.根据权利要求6所述的气体排放系统，其特征在于，所述基部端部壁阻止所述阀板(3)与所述中空本体(20)的内部容积直接接触，所述基部端部壁(24)的进口嘴(22)使所述增压室(21)与所述阀板(3)的排放孔口(3a)连通。
8.根据权利要求1所述的气体排放系统，其特征在于，所述外部管状突起(23a)延伸到被设置在所述中空本体(20)的顶部端部壁(25)上的较低区域(25a)外部。
9.根据权利要求1所述的气体排放系统，其特征在于，所述气体排放系统包括偏置装置(40)，所述偏置装置位于所述顶部端部壁(25)和所述气缸盖(10)的端部壁(14)之间，并且所述偏置装置弹性地迫使所述中空本体(20)抵靠所述阀板(3)。
10.根据权利要求9所述的气体排放系统，其特征在于，所述偏置装置(40)由板簧(41)限定。
11.根据权利要求10所述的气体排放系统，其特征在于，所述顶部端部壁(25)结合有面向所述中空本体(20)外部的多个顶部突起(25b)，所述板簧(41)具有相对的端部，每一个所述相对的端部与所述中空本体(20)的顶部端部壁(25)的相应的顶部突起(25b)配合。
12.根据权利要求3所述的气体排放系统，其特征在于，所述中空本体(20)形成为两个部分(20a、20b)，一个部分结合有所述基部端部壁(24)而另一部分结合有所述顶部端部壁(25)，所述两个部分抵靠共同的分隔壁(26)安置，所述分隔壁将所述中空本体(20)的增压室(21)分成第一排放室(C1)和第二排放室(C2)，所述分隔壁(26)具有连通第一排放室(C1)和第二排放室(2)的至少一个开口(26a)。
13.根据权利要求12所述的气体排放系统，其特征在于，所述分隔壁(26)的开口(26a)包括至少一个管(27)，所述至少一个管通过相对于所述进口嘴(22)偏心的直段(27a)突出到所述第一排放室(C1)的内部，并且所述至少一个管通过限定声学消音器的弧形段(27b)突出到所述第二排放室(C2)的内部。
14.一种制冷压缩机，其特征在于，所述制冷压缩机包括根据前述的权利要求1至13中任一项所限定的气体排放系统。
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