CN105485013A - 变容压缩机的变容控制机构及变容压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变容压缩机的变容控制机构,其包括气缸、偏心量为e的偏心滚子、滑片和销钉,其中,偏心滚子转动地设置在气缸内,气缸的内壁上设有气缸滑片槽,滑片滑动地设置在气缸滑片槽中,滑片具有滑片销钉槽,滑片销钉槽的深度方向垂直于滑片的滑动方向,销钉具有销钉头部,销钉头部嵌入或不嵌入滑片销钉槽中以实现对滑片的锁止或解锁;其中,滑片、销钉的结构和位置关系满足:a+d/2≥L2/2,且a>0,其中,a为滑片前端与气缸内壁齐平时滑片销钉槽中心到销钉轴线的距离,d为销钉头部的直径,L2为滑片销钉槽的宽度。本发明的变容控制机构能有效消除滑片锁止时偏心滚子与滑片前端的撞击问题。
Description
技术领域
本发明涉及变容压缩机的变容控制机构。本发明还涉及一种变容压缩机。
背景技术
压缩机变容运行的方式有多种,其中,采用图1所示的变容控制机构,通过控制销钉6两端的压力差来控制销钉6对滑片3的锁止与否,可以实现压缩机的变容运行。其具体实现方式为:通过向销钉6两端导入不同的压力(排气压力或吸气压力),使销钉6两端的压差变化,来控制销钉6对滑片3的锁止与解锁,从而控制滑片3是否贴紧偏心滚子1运动,以达到对气缸工作状态的控制。当销钉6两端无压差或压差较小时,销钉6可在弹簧7的推力作用下弹出而锁止滑片3,使滑片3不能贴紧偏心滚子1运动,气缸便处于卸载状态(见图2);当销钉6两端压差较大时,销钉6可克服弹簧7的推力而被压回到销钉孔中而解锁滑片3,使滑片3能够贴紧偏心滚子1运动,气缸便处于工作状态(见图3)。当压缩机中包括两个以上气缸时,其中一个气缸在工作状态和卸载状态之间切换便可以使压缩机的容量发生改变。
现有技术中,该变容控制机构在工作时常常会发生偏心滚子、滑片、销钉、气缸等之间的撞击而影响压缩机运行可靠性。撞击主要出现在以下几种情况下:(1)在气缸卸载状态下,滑片被锁止,此时滑片前端可能会超出气缸内壁,导致偏心滚子与滑片发生撞击(见图4),从而损坏滚子、滑片前端、气缸滑片槽和/或销钉头部,或者致使压缩机卡死;(2)在气缸切换工作状态的瞬间,滑片朝向滑片槽后端运动,销钉则在弹簧推力作用下朝向头部方向运动,如果滑片后端未能始终压住销钉,会出现销钉头部已经伸出而滑片还在向滑片槽后端运动,导致滑片后端撞击销钉头部(见图5),从而毁坏滑片和/或销钉;(3)在气缸工作状态下,滑片退入滑片槽时,如果滑片槽让位距离过小,会导致滑片与气缸让位孔壁发生撞击(见图6),从而毁坏气缸。
此外,现有技术的该变容控制机构还容易发生内泄漏。
因此,有必要对该变容控制机构作出进一步的改进设计,以改善压缩机运行的可靠性。
发明内容
鉴于现有技术的上述现状,本发明的第一方面的目的在于提供一种变容压缩机的变容控制机构,其能有效消除滑片锁止时偏心滚子与滑片前端的撞击问题,从而提高压缩机运行的可靠性。
上述目的通过以下技术方案实现:
变容压缩机的变容控制机构,其包括气缸、偏心量为e的偏心滚子、滑片和销钉,其中,所述偏心滚子转动地设置在气缸内,所述气缸的内壁上设有气缸滑片槽,所述滑片滑动地设置在气缸滑片槽中,所述滑片具有滑片销钉槽,所述滑片销钉槽的深度方向垂直于所述滑片的滑动方向,所述销钉具有销钉头部,所述销钉头部嵌入或不嵌入所述滑片销钉槽中以实现对所述滑片的锁止或解锁;其中,所述滑片、所述销钉的结构和位置关系满足:
其中,a为滑片前端与气缸内壁齐平时滑片销钉槽中心到销钉轴线的距离,d为销钉头部的直径,L2为滑片销钉槽的宽度。
优选地,所述滑片、所述销钉的结构和位置关系满足:
其中,L1为滑片长度,r2为销钉头部的倒角长度,x为滑片前端到滑片销钉槽中心的距离。
优选地,所述滑片、所述气缸内壁的结构和位置关系满足:
其中,x为滑片前端到滑片销钉槽中心的距离,r1为滑片销钉槽的倒角长度。
优选地,所述滑片的后端面为平面,所述气缸滑片槽的后端设有滑片让位孔,所述滑片、所述滑片让位孔的结构和位置关系满足:
R2–[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1)2](1/2)>0,
其中,R1为滑片让位孔的后端圆弧的位置圆的半径,R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
优选地,所述滑片的后端面为圆弧面,所述气缸滑片槽的后端设有滑片让位孔,所述滑片、所述滑片让位孔的结构和位置关系满足:
其中,R1为滑片让位孔的后端圆弧的位置圆的半径,R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,R3为滑片后端圆弧面的圆弧半径,h为滑片后端圆弧面的弧高,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
本发明的另一方面还提供了一种变容压缩机,其包括前面所述的变容控制机构。
本发明的变容压缩机变容控制机构能有效消除滑片锁止时偏心滚子与滑片前端的撞击问题,从而可提高变容压缩机的运行可靠性。本发明的另一优选方案还能消除气缸切换工作状态的瞬间滑片后端与销钉头部的撞击问题,也可在另一方面提高变容压缩机的运行可靠性。本发明的另一优选方案还能防止内泄漏,也可在另一方面提高变容压缩机的运行可靠性。本发明的又一优选方案还能防止滑片后端与滑片让位孔的撞击,也可在又一方面提高变容压缩机的运行可靠性。
附图说明
以下将参照附图对根据本发明的变容控制机构及变容压缩机的优选实施方式进行描述。图中:
图1为本发明所涉及的变容压缩机变容控制机构的结构示意图;
图2为具有图1的变容控制机构的变容压缩机在一种模式下工作时的系统原理图,其中,变容控制机构的气缸处于卸载状态;
图3为具有图1的变容控制机构的变容压缩机在另一种模式下工作时的系统原理图,其中,变容控制机构的气缸处于工作状态;
图4-6示意地示出了图1的变容控制机构在工作中可能出现的撞击;
图7和图8示意地示出了本发明中滑片的结构及参数,其中,图7为主视图,图8为图7的右视图;
图9示意地示出了本发明中销钉的结构及参数;
图10示意地示出了本发明中防止偏心滚子与滑片撞击的结构参数;
图11示意地示出了本发明中防止滑片与销钉撞击的结构参数;
图12示意地示出了本发明中防止泄漏的结构参数;
图13示意地示出了本发明中防止滑片与滑片让位孔壁撞击的结构参数,该例中,滑片后端面为平面;
图14示意地示出了本发明中防止滑片与滑片让位孔壁撞击的结构参数,该例中,滑片后端面为圆弧面;
图15示意地示出了气缸的结构;
图16示意地示出了法兰的结构;
图17示意地示出了下盖板的结构;
图18示意地示出了变容控制机构的装配示意图及内部的压力控制通道。
具体实施方式
首先参见图1和图18,其中示出了本发明所涉及的变容控制机构,其例如可用于旋转式变容压缩机。典型地,该变容控制机构包括气缸4、偏心量为e的偏心滚子1、滑片3和销钉6。其中,所述偏心滚子1可在气缸4内绕气缸4的轴线转动。所述气缸4的内壁上设有气缸滑片槽41(见图15),所述滑片3可在气缸滑片槽41中滑动,以便使滑片前端隐藏在气缸内壁中或者突出于气缸内壁而伸到气缸内腔中。所述滑片3具有滑片销钉槽31(见图7和8),所述滑片销钉槽31的深度方向垂直于所述滑片3的滑动方向;所述销钉6具有销钉头部61(见图9),所述销钉头部61可嵌入或不嵌入所述滑片销钉槽31中以实现对所述滑片3的锁止或解锁。
具体地,如图1和图18所示,该变容控制机构还包括隔板2、弹簧7、法兰8、下盖板9等。
其中,气缸具有吸气口43和与吸气口43相通的导气孔44,该导气孔44构成销钉尾部压力控制通道的一部分,气缸还具有销钉头部压力控制通道45,气缸滑片槽41的后端有滑片槽尾腔42(见图15)。法兰8具有排气口82和容纳销钉6的销钉孔81,并且还具有构成销钉尾部压力控制通道的一部分的导气孔83(见图16)。销钉6尾部有弹簧容纳腔62(见图9)。下盖板9具有低压导气槽91(见图17),该低压导气槽91构成销钉尾部压力控制通道的一部分。图18中示意地示出了销钉头部压力控制通道45和销钉尾部压力控制通道489。
气缸4、滑片3、销钉头部61、隔板2、法兰8共同组成滑片尾部压力控制腔5(图1),并通过外部管路导入不同压力至该腔中。销钉尾部、法兰8、下盖板9共同组成销钉尾部压力控制腔10(图1)。通过滑片尾部压力控制腔5改变销钉6两端的压力差(见图2、图3),可以控制销钉6的上下运动,从而控制滑片3的锁止与解锁,达到压缩机变容运行的目的。
具体的变容控制原理为:销钉6头部和尾部分别位于两个独立的压力腔中(此两个压力腔分别由外部管路控制压力,见图2、图3、图18),销钉6的尾部安装有弹簧7;当销钉6头尾两端压差较大时,销钉6将克服弹簧推力向尾部方向运动,销钉头部61从滑片销钉槽31中脱开,解锁滑片3;当销钉两端无压差或压差较小时,销钉6将在弹簧推力作用下向头部方向运动,销钉头部61嵌入滑片销钉槽31中,锁止滑片3。在滑片3被解锁的情况下,滑片3在滑片尾部压力控制腔5中压力的作用下,朝向气缸内腔滑动,从而突出于气缸内壁,并与偏心滚子1接触。此时,当偏心滚子1绕气缸轴线旋转时,将周期性地推压滑片前端,使得滑片3在最大伸出位置和最小伸出位置之间往复滑动,气缸4完成吸气和排气。在滑片3被锁止的情况下,偏心滚子1在气缸4内空转,气缸4不进行吸气/排气。
针对现有技术的变容控制机构所存在的撞击、泄漏等问题而影响压缩机运行可靠性的情况,本发明对变容控制机构的结构做出了进一步的改进设计,下面将逐一进行详述。
一、通过确保偏心滚子与滑片间的间隙,来防止偏心滚子与滑片的撞击。
当气缸4处于卸载状态时,滑片3退入气缸滑片槽中,销钉6弹出,销钉头部嵌入滑片销钉槽中,锁止滑片3。此时,为防止偏心滚子空转时撞击滑片前端,应保证偏心滚子与滑片前端的最小间隙距离。
当滑片前端与气缸内壁齐平时,偏心滚子恰好与滑片前端不发生碰撞,而为了保持这种不碰撞的结果,应使滑片被锁止时滑片前端仍保持与气缸内壁齐平或仅向后退缩。
参见图10,在滑片前端与气缸内壁齐平时,滑片前端到滑片销钉槽的后侧壁(图中为左侧壁)的距离为x+L2/2,其中,x为滑片前端到滑片销钉槽中心的距离,L2为滑片销钉槽的宽度(见图7)。同时,滑片前端到销钉头部的后侧母线(即锁止滑片时与滑片销钉槽后侧壁接触的母线)的距离为x+a+d/2,其中,a为滑片前端与气缸内壁齐平时滑片销钉槽中心到所述销钉轴线的距离,也即滑片销钉槽中心到销钉孔中心的距离(忽略销钉与销钉孔之间的间隙),d为销钉头部的直径(见图9)。
于是,为保证滑片被锁止时滑片前端仍保持与气缸内壁齐平或仅向后退缩,应使s1=(x+a+d/2)-(x+L2/2)=d/2+a-L2/2≥0,且a>0。当滑片被锁止时,在滑片销钉槽后侧壁与销钉头部紧贴的情况下,滑片前端与偏心滚子之间的最小间隙等于s1。
由此得到:
因此,当滑片、销钉的结构和位置关系满足上式时,便可防止偏心滚子与滑片的撞击。
二、通过确保滑片在滑动过程中始终压覆销钉头部的端面,来防止滑片后端与销钉头部的撞击。
在气缸4由工作状态切换至卸载状态的瞬间,因无法确定该变容切换瞬间销钉与滑片的相对位置以及滑片的运动方向,有可能出现的情况是滑片3恰好由伸长量最大的位置向后滑动。为防止滑片后端撞击销钉头部导致销钉和/或滑片毁坏,结构上需确保滑片伸出量最大时滑片后端仍能压住销钉头部的端面。
参见图11,当滑片3伸出量最大时,偏心滚子的偏心量e位于滑片的相反侧(可参考图12的俯视示意图),此时,气缸轴线到滑片后端的距离为D2/2–e+L1,其中,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。同时,具体可参考图10,气缸轴线到销钉轴线的距离恒定为D2/2+e+x+a。另外,销钉轴线到销钉头部前侧边缘(即相对于滑片滑动方向的前侧,图中为右侧)的距离为d/2-r2,其中,d为销钉头部的直径,r2为销钉头部的倒角长度,r2≥0。
于是,为保证滑片后端始终能可靠压住销钉头部的端面,应使压覆距离t=(D2/2–e+L1)-[(D2/2+e+x+a)-(d/2-r2)]>0,且r2≥0。
由此得到:
因此,当滑片、销钉的结构和位置关系满足上式时,便可防止滑片后端与销钉头部的撞击。
在此,需要说明的是,r2=0表示销钉头部无倒角的情况。然而,为保证销钉头部嵌入滑片销钉槽的顺畅性,优选r2>0。
三、通过合理确定气缸和滑片的结构参数,确保变容机构的密封性,消除内泄漏。
当气缸处于工作状态时,滑片在最大伸出量和最小伸出量之间往复滑动。为防止内泄漏,应避免滑片销钉槽的前边缘(有倒角时应考虑)越过气缸内壁。由此,当滑片伸出量最大时,需保证滑片销钉槽的前边缘到气缸内壁的最小密封距离z>0,参见图12,假设D2+2e=D1,即忽略偏心滚子与气缸内壁之间的最小间隙,则有:
z=x-L2/2-r1-2e>0,其中,x为滑片前端到滑片销钉槽中心的距离,L2为滑片销钉槽的宽度,r1为滑片销钉槽的倒角长度,r1≥0。
由此得到:
因此,当气缸和滑片的结构满足上式时,便可防止经由滑片销钉槽产生的内泄漏,即,气缸腔内的气体不会进入滑片销钉槽并进而泄漏到其它压力腔或压力通道。
在此,需要说明的是,r1=0表示滑片销钉槽无倒角的情况。然而,为保证销钉头部嵌入滑片销钉槽的顺畅性,优选r1>0。
四、通过控制滑片与气缸让位孔的结构参数,防止滑片与气缸让位孔壁的撞击。
当气缸处于工作状态时,滑片在最大伸出量和最小伸出量之间往复滑动。优选地,气缸滑片槽41后端的滑片槽尾腔42同时形成滑片让位孔,滑片让位孔至少后端为圆弧形。为防止滑片向后运动至伸出量最小时与气缸让位孔壁发生撞击而导致气缸毁坏,需保证滑片后端与气缸的滑片让位孔壁之间有足够的安全距离。
首先参见图13,其中示出了滑片后端面为平面时的情形。如图所示,由于滑片后端面为平面,因此如果任由滑片自由地后退,则滑片后端面的两个角部将最先与滑片让位孔壁发生接触。因此,为避免撞击发生,应保证滑片伸出量最小时(理想情况下为滑片前端与气缸内壁齐平时)后端面的角部与滑片让位孔壁之间具有安全距离y>0。根据图中的关系可得:
y=R2–[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1)2](1/2),其中,[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1)2](1/2)为根据勾股定理算得的滑片让位孔后端圆弧的圆心到滑片后端面的角部的距离,R1为滑片让位孔后端圆弧的位置圆的半径(即,后端圆弧的圆心到气缸轴心的距离),R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
由此得到:
R2–[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1)2](1/2)>0。
因此,在滑片后端面为平面的情况下,滑片与气缸让位孔的结构参数满足上式时,便可防止滑片伸出量最小时滑片与气缸让位孔壁的撞击。
当滑片后端面为圆弧面(例如圆柱面)时,滑片的功能不受影响,因而也是可行的。参见图14,其中示出了滑片后端面为圆弧面时的情形,其中该圆弧面的圆弧半径为R3,其弧高为h。
当R3>R2时,与滑片后端面为平面时类似,如果任由滑片自由地后退,则滑片后端面的两个角部将最先与滑片让位孔壁发生接触。因此,为避免撞击发生,应保证滑片伸出量最小时具有安全距离y>0,如图14所示。根据图中的关系及勾股定理可得:
y=R2–[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1–h)2](1/2)。
由此得到:
相反,当R3≤R2时,如果任由滑片自由地后退,则滑片后端面的圆弧顶点将最先与滑片让位孔壁发生接触。此时滑片伸出量最小时的安全距离(未示出)应为:
R1+R2–L1–e–D2/2>0。
也即,
于是,对于滑片后端面为圆弧面的情形,滑片、滑片让位孔的结构和位置关系应满足:
上述各项措施均可保证本发明的变容控制机构消除现有技术中所存在的影响压缩机运行可靠性的缺陷。本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各项措施可以自由地组合、叠加。作为最优选的方案,本发明的变容控制机构可以同时具有前面的四项措施,从而彻底消除背景技术部分所述的全部缺陷,使得具有其的变容压缩机可以以高可靠性运行。
本发明的另一方面还提供了一种变容压缩机,其具有本发明所述的变容控制机构。本发明的变容压缩机因此具有高的运行可靠性。
应当理解,上述的实施方式仅是示例性的,而非限制性的,在不偏离本发明的基本原理的情况下,本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换,都将包含于本发明的权利要求范围内。
Claims (8)
1.变容压缩机的变容控制机构,其包括气缸、偏心量为e的偏心滚子、滑片和销钉,其中,所述偏心滚子转动地设置在气缸内,所述气缸的内壁上设有气缸滑片槽,所述滑片滑动地设置在气缸滑片槽中,所述滑片具有滑片销钉槽,所述滑片销钉槽的深度方向垂直于所述滑片的滑动方向,所述销钉具有销钉头部,所述销钉头部嵌入或不嵌入所述滑片销钉槽中以实现对所述滑片的锁止或解锁;其特征在于,所述滑片、所述销钉的结构和位置关系满足:
其中,a为滑片前端与气缸内壁齐平时滑片销钉槽中心到销钉轴线的距离,d为销钉头部的直径,L2为滑片销钉槽的宽度。
2.根据权利要求1所述的变容控制机构,其特征在于,所述滑片、所述销钉的结构和位置关系满足:
其中,L1为滑片长度,r2为销钉头部的倒角长度,x为滑片前端到滑片销钉槽中心的距离。
3.根据权利要求1或2所述的变容控制机构,其特征在于,所述滑片、所述气缸内壁的结构和位置关系满足:
其中,x为滑片前端到滑片销钉槽中心的距离,r1为滑片销钉槽的倒角长度。
4.根据权利要求1或2所述的变容控制机构,其特征在于,所述滑片的后端面为平面,所述气缸滑片槽的后端设有滑片让位孔,所述滑片、所述滑片让位孔的结构和位置关系满足:
R2–[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1)2](1/2)>0,
其中,R1为滑片让位孔的后端圆弧的位置圆的半径,R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
5.根据权利要求3所述的变容控制机构,其特征在于,所述滑片的后端面为平面,所述气缸滑片槽的后端设有滑片让位孔,所述滑片、所述滑片让位孔的结构和位置关系满足:
R2–[(θ/2)2+(D2/2+e+L1–R1)2](1/2)>0,
其中,R1为滑片让位孔的后端圆弧的位置圆的半径,R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
6.根据权利要求1或2所述的变容控制机构,其特征在于,所述滑片的后端面为圆弧面,所述气缸滑片槽的后端设有滑片让位孔,所述滑片、所述滑片让位孔的结构和位置关系满足:
其中,R1为滑片让位孔的后端圆弧的位置圆的半径,R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,R3为滑片后端圆弧面的圆弧半径,h为滑片后端圆弧面的弧高,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
7.根据权利要求3所述的变容控制机构,其特征在于,所述滑片的后端面为圆弧面,所述气缸滑片槽的后端设有滑片让位孔,所述滑片、所述滑片让位孔的结构和位置关系满足:
其中,R1为滑片让位孔的后端圆弧的位置圆的半径,R2为滑片让位孔的后端圆弧的半径,R3为滑片后端圆弧面的圆弧半径,h为滑片后端圆弧面的弧高,θ为滑片的厚度,D2为偏心滚子的外径,L1为滑片长度。
8.一种变容压缩机,其特征在于,其包括根据权利要求1-7之一所述的变容控制机构。
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