CN1065024C - 往复活塞式制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

一种往复活塞式制冷压缩机包括：一缸座装置；具有中部吸入室和外侧排出室的壳体；与壳体连为一体的隔墙；位于缸座装置端面和壳体之间的阀板；加工在缸座装置中的吸入通道；以及多个从壳体内表面沿轴向伸向阀板的挤压筋板。在隔墙的共同作用下，挤压筋板能够对阀板施加高压，防止了阀板的变形，从而能够在阀板和缸座装置的端面之间获得可靠的密封效果。

Description

往复活塞式制冷压缩机

本发明涉及一种往复活塞式制冷压缩机，特别涉及一种往复活塞式制冷压缩机的内部密封结构。

往复活塞式制冷压缩机通常用于对制冷系统中作为冷却介质的气相制冷剂进行压缩，例如对汽车空气制冷系统或汽车温度控制系统中的气相制冷剂进行压缩。往复活塞式制冷压缩机可以是定量的，也可以是变量的，其主要类型包括旋转斜盘型往复活塞式制冷压缩机和摆盘型往复活塞式制冷压缩机。

旋转斜盘型往复活塞式制冷压缩机中通常有若干个能够在各自的轴向缸孔中作往复运动的双头活塞，缸孔加工在缸座组件中，缸座以及前部和后部壳体共同构成了压缩机的主要机体部分。

摆盘型往复活塞式制冷压缩机中通常有若干个能够在各自的缸孔中作往复运动的单头活塞，缸孔加工在缸座中，缸座与曲轴箱和壳体共同构成了压缩机的机体。

在旋转斜盘型往复活塞式制冷压缩机中，由前部和后部缸座轴向联接而成的缸座组件具有轴向的前部和后部端面，通过前部和后部阀板，前部和后部端面分别由前部和后部壳体所封闭。多个长螺栓将缸座组件、前部和后部壳体、以及前部和后部阀板轴向地紧联在一起。旋转斜盘型双头往复活塞式制冷压缩机上有一个输入口和一个输出口，其中，输入口用于将待压缩的制冷剂引入到低压区，也就是说，引入到加工在压缩机机体上的旋转斜盘室中，而输出口用于将所压缩的气相制冷剂输送到制冷控制系统或温度控制系统中。引入到旋转斜盘室中的气相制冷剂通过吸入通道流进加工在前部和后部壳体中的吸入室，然后通过吸入阀吸入各个缸孔中，随着双头活塞的往复运动，吸入阀从其开启位置运动到关闭位置，而其中的双头活塞的往复运动是由安装在转动驱动轴上的旋转斜盘所操作的。在各个缸孔中，气相制冷剂在往复运动的双头活塞的作用下受到压缩，然后，气相制冷剂通过排出阀从缸孔内排入到加工在前部和后部壳体中的排出室，其中，随着双头活塞的往复运动，排出阀从其关闭位置运动到开启位置。通过压缩机机体中的排出通道和输出口，高压气相制冷剂从前部和后部壳体的排出室被进一步输送到与制冷系统相连的外部制冷剂管路中。

前部和后部壳体中的吸入和排出室可以这样布置，即：吸入室位于壳体的中间部分，并且在一环形隔墙的作用下，排出室周向地将吸入室包围在其中；或者与此相反，将排出室布置在壳体的中间部分，使吸入室周向地将排出室包围在其中。前一种布置方式的优点是：由于前部和后部壳体上的中部吸入室的位置便于中部吸入室与安装在驱动轴上的轴部密封装置流体相通，因此轴部密封装置能够由吸入室中的气相制冷剂冷却，并能够由悬浮在气相制冷剂中的润滑剂所润滑。此外，前部和后部壳体的内部结构也能够得到简化。

例如，图4表示了前部和后部壳体中一个壳体的内部结构，即普通旋转斜盘型双头活塞式压缩机中的前部壳体的内部结构，这种压缩机在前部和后部缸座上都具有五个缸孔。从图4中可以看出，圆形的前部壳体5上有一个位于中间部分的吸入室14，以及一个围绕着吸入室14的排出室。吸入室14是一个非圆形的、具有五个凸出部分的室，并且由非圆形隔墙30所密封，其中的隔墙30绕开了外侧的半圆形凸台部分，但包围了阀板上的、与吸入室14相通的吸入口18，上述的外侧半圆形凸台部分上加工有通孔，用于容纳长螺栓。

在前部壳体5的上述结构中，当气相制冷剂在缸座组件的缸孔11中受到压缩而变成高压气相制冷剂时，气相制冷剂的高压将直接作用在位于缸座组件端部和前部壳体5之间的阀板上。因此，与吸入室14相对的、远离螺栓紧固位置的阀板中间部分将在压缩的气相制冷剂的高压作用下产生局部变形，这种变形将迫使阀板的中间部分与缸座组件的端部分离。由于非圆形的隔墙30将阀板压在缸座组件的端部上，因此，在远离非圆形的隔墙30的阀板部分上，阀板与缸座组件端部的分离程度将会有所增加。

此外，应当注意到，加工在缸座组件上、用于从低压的旋转斜盘室中将气相制冷剂引入到吸入室14的吸入通道28布置在十分靠近缸孔11的位置。也就是说，缸孔11与相应的吸入通道28之间的距离“S”很小。因此，当出现上述的阀板分离现象时，微小的间隙将会使缸座组件的端部和阀板平面之间的气密密封失效，使得高压的气相制冷剂将直接从相应的缸孔11中漏进吸入通道28，并与未压缩的气相制冷剂混合。因此，这必然会降低旋转斜盘型往复活塞式压缩机的压缩效率。此外，漏进吸入通道28和吸入室14的高压气相制冷剂将使未压缩的气相制冷剂的温度升高，因而也降低了制冷系统的制冷效果。

虽然在作上述说明时只参照了旋转斜盘型双头往复活塞式压缩机，但对于普通摆盘型单头往复活塞式压缩机来说，上述问题也同样会出现。摆盘型单头往复活塞式压缩机通常具有一个缸座元件、一个曲轴箱、以及一个通过阀板安装在缸座元件后端面上的壳体(后部壳体)，其中的后部壳体上有一个吸入室和一个排出室。也就是说，当摆盘型单头往复活塞式压缩机的曲轴箱中有曲轴室时，以及当曲轴室用于容纳待压缩的气相制冷剂，并通过缸座组件中的吸入通道用于与吸入室相通时，压缩机必定会遇到上述问题。

因此，本发明的目的是提供一种往复活塞式制冷压缩机的内部密封结构，这种内部密封结构能够解决上述问题。

本发明的另一目的是提供一种往复活塞式制冷压缩机壳体的内部密封结构，这种结构能够防止因阀板变形而引起的高压气相制冷剂从缸孔中漏进压缩机的吸入部分。

根据本发明，提供了一种往复活塞式压缩机，这种压缩机包括：

一个缸座装置，此缸座装置是压缩机机体的一部分，并且上面加工有多个缸孔，各个缸孔在缸座装置的两个轴向端面之间彼此平行地延伸，并绕着缸座装置的中心轴线均匀布置，

多个分别布置在各个缸孔中的活塞，这些活塞能够在缸孔中作往复运动，用于吸入未压缩的制冷剂、对制冷剂进行压缩、以及排出所压缩的制冷剂，

一个阀板元件，此阀板元件安装在缸座装置的两个轴向端面中的一个端面上，并且为了与各个缸孔相通，阀板元件上加工有多个吸入和排出口，

吸入阀和排出阀元件，随着各个活塞的往复运动，吸入阀和排出阀元件用于开启和关闭吸入和排出口，

一个壳体，借助于阀板元件，此壳体能够用于封闭缸座装置的两个轴向端面中的一个端面，壳体有一个内表面和一个外侧壁，外侧壁是从上述内表面上的圆周部分处沿轴向延伸的，并且外侧壁具有平的端面，用于与阀板元件保持对压接触，在外侧壁部分所包围的区域中，壳体还确定了一个中部吸入室和一个绕吸入室布置的外侧排出室，吸入室和排出室在一隔墙元件的作用下彼此密封隔离，隔墙元件与壳体是连为一体的，并且隔墙元件与阀板元件保持接触，以便将阀板元件紧压在缸座装置的两个轴向端面中的一个端面上，以及，

多个具有开口的吸入通道装置，吸入通道装置加工在缸座装置中，并且在各个缸孔中的任意两个相邻的缸孔之间沿轴向延伸，以便在压缩机机体的吸入部分和壳体的吸入室之间提供流体通道，

其特征在于，制冷压缩机进一步包括多个与壳体连为一体的筋板元件，在吸入通道装置的任意两个相邻开口之间的位置上，通过隔墙元件的共同作用，筋板元件能够将阀板元件紧压在缸座装置的两个轴向端面中的一个端面上，隔墙元件和各筋板元件都是从壳体的内表面沿轴向伸向阀板元件的，并且它们分别具有挤压端面，以及

其特征还在于，相对于壳体的内表面来说，各筋板元件上的每个挤压端面的轴向延伸长度都大于具有平端面的外侧壁部分的轴向延伸长度。

各个筋板元件的轴向延伸长度最好比外侧壁部分的轴向延伸长度大0．05mm～0．15mm。

此外，具有挤压端面的隔墙元件的轴向延伸长度最好大于外侧壁部分的轴向延伸长度，但小于各个筋板元件的轴向延伸长度。

压缩机机体中的吸入部分可以是吸入室，也可以是曲轴室，吸入室或曲轴室通过压缩机的输入口与外部制冷系统相连，当制冷剂从外部制冷系统中返回时，吸入室或曲轴室用于容纳未压缩的制冷剂。

通过对优选实施例的详细描述和通过参考附图，本发明的上述目的以及其它目的、特性和优点将会变得更加清楚。其中：

图1是一台旋转斜盘型双头往复活塞式压缩机的纵剖断面图，根据本发明的优选实施例，这种压缩机具有一种新型的内部密封结构；

图2是图1中压缩机前部壳体的侧视图，表示了壳体的内部结构；

图3是图1中压缩机后部壳体的断面视图，表示了内部结构的重要部分；

图4是现有技术中的往复活塞式制冷压缩机前部壳体的侧视图。

参考图1～3，一台旋转斜盘型双头往复活塞式压缩机具有一个基本为圆柱形的缸座组件，它包括前部和后部缸座1和2，前部和后部缸座1和2在轴向方向上彼此紧密地组合在一起。沿轴向组合而成的缸座组件有一个前部端面和一个后部端面，在前部和后部阀板3和4的作用下，前部端面和后部端面分别由前部和后部壳体5和6所封闭。若干个长的螺栓7穿过前部和后部缸座1和2上的通孔1a和2a，将缸座组件、前部和后部阀板3和4以及前部和后部壳体5和6紧紧地联接在一起。在前部和后部缸座1和2的联接部分处，有一旋转斜盘室8，用于容纳固定地安装在轴向驱动轴9上的旋转斜盘10，其中的轴向驱动轴9在同心的轴孔1b和2b之间沿轴向延伸。在前、后抗磨轴承的支撑下，轴向驱动轴9能够绕其转动轴线旋转，并且轴向驱动轴9有一个穿过前部壳体5的前端部，使得它能够与驱动源相连，例如，通过未示出的传动机构与一汽车发动机相连。

缸座组件中的前部和后部缸座1和2上分别有五个前部和五个后部缸孔11，对应的前部和后部缸孔11是同轴的，并且与驱动轴9的转动轴线平行。前部和后部缸孔11中可滑动地装有五个双头活塞元件12，通过半圆形滑靴13，双头活塞元件12与旋转斜盘10相啮合。因此，当旋转斜盘10随着轴向驱动轴9的转动而转动时，活塞12在各自的缸孔11中作往复运动。

前部和后部壳体5和6上加工有中部吸入室14和15以及外部排出室16和17，其中的外部排出室16和17分别绕着中部吸入室14和15布置。在连续的前部和后部隔墙30和31的作用下，前部和后部壳体5和6中的中部吸入室14和15与外部排出室16和17彼此密封隔离。隔墙30和31分别从前部和后部壳体5和6的内表面上沿轴向伸出，并且其端面与前部和后部阀板3和4保持对压接触。前部和后部阀板3和4上分别加工有多个(5个)前部和后部吸入口18和19，用于在相应的缸孔11与前部和后部吸入室14和15之间提供流体通道。也就是说，当双头活塞作往复运动时，气相的低压制冷剂通过前部和后部吸入口18和19将从吸入室14和15被吸入到前部和后部缸孔11中。前部和后部阀板3和4上也加工有多个(5个)前部和后部排出口20和21，用于在缸孔11与前部和后部排出室16和17之间提供流体通道。也就是说，当活塞12作往复运动时，气相的高压制冷剂通过前部和后部排出口20和21将从相应的前部和后部缸孔11排到排出室16和17中。

应当注意的是，隔墙30和31是一种连续非圆形的弧形隔墙，以便它们能够在前部和后部壳体5和6上的圆周凸台部分以及前部和后部阀板3和4上的吸入口18和19之间弯曲延伸。前部和后部壳体5和6上的圆周凸台部分上加工有多个通孔，上述的长螺栓7便穿在这些孔中。

吸入阀22和23分别夹在前部和后部阀板3和4与缸座组件之间的位置，而排出阀24和25以及保持元件24a和25a则夹在前部和后部阀板3和4与前部和后部壳体5和6之间的位置上。

后部缸座2的上部有一个用于与法兰元件连接的安装元件26，并且安装元件26上加工有一个未示出的输入口，输入口用于将压缩之前的气相制冷剂引入到旋转斜盘室8中。通过加工在前部和后部缸座1和2上的吸入通道28和29，旋转斜盘室8与前部和后部吸入室14和15相通。吸入通道28和29布置在前部和后部缸座1和2上的两个相邻的缸孔11之间，并处于前部和后部缸座1和2的径向中间位置。当双头活塞12作往复运动时，吸入通道28和29使得压缩前的气相制冷剂能够从旋转斜盘室8流向前部和后部吸入室14和15。

上述安装元件26还有一个未示出的输出口，通过加工在前部和后部缸座1和2上的排出通道(在图1～3中未示出)，输出口与排出室16和17相通。因此，通过上述排出通道和输出口，能够将压缩后的气相制冷剂从前部和后部排出室16和17输送到与外部制冷系统相连的外部制冷剂管路中。

根据本发明，在上述的旋转斜盘型双头往复活塞式压缩机中，前部和后部壳体5和6都同样具有新型的密封结构，用于防止压缩的高压制冷剂从各个缸孔11直接泄漏到吸入通道28中。

下面将通过参考图2和图3，对前部和后部壳体5和6上的新型密封结构进行说明。

具有中部吸入室14和15、外侧排出室16和17、以及隔墙30和31的前部和后部壳体5和6在吸入室14和15中还加工有若干个挤压筋板32和33，用于与隔墙30和31一起，将前部和后部阀板3和4紧压在缸座组件的前部和后部轴向端面上。挤压筋板32和33与前部和后部壳体5和6的内表面是一体的，并且沿轴向从前部和后部壳体5和6的内表面伸出。挤压筋板32和33位于吸入通道28和29的两个相邻开口之间的位置上。沿轴向伸出的挤压筋板32和33分别具有端面32a和33a，端面32a和33a与前部和后部阀板3和4对压，使得前部和后部阀板3和4始终受到轴向力的作用，这个轴向力能够防止阀板3和4与缸座组件的前部和后部轴向端面分离。

此外，前部和后部壳体5和6上分别具有外侧圆周壁，外侧圆周壁从前部和后部壳体5和6的内表面的外圆周部分处沿轴向延伸。为了与前部和后部阀板3和4的外侧圆周部分对压，外侧圆周壁的挤压面5a和6a是平的，使得两个阀板3和4能够紧紧地夹在前部和后部壳体5和6的外侧圆周壁和缸座组件的前部和后部端面之间。然而，相对于壳体5和6的内表面来说，挤压筋板32和33的端面32a和33a的轴向长度大于前部和后部壳体5和6上的外侧圆周壁的轴向长度。也就是说，挤压筋板32和33的端面32a和33a能够对阀板3和4施加更大的压力，这个压力大于外侧圆周壁的挤压面5a和6a施加在阀板3和4上的压力。如图3所示，挤压筋板32和33的轴向长度比外侧圆周壁的轴向长度长“H”，“H”值的范围为0．05mm～0．15mm。

此外，隔墙30和31的端面30a和31a在轴向方向上比外侧圆周壁的挤压端面5a和6a长“h”，“h”值小于挤压筋板32和33的“H”值。

在上述的根据本发明优选实施例的压缩机中，当旋转斜盘10随驱动轴9转动时，每个双头活塞12将在各自的前部和后部缸孔11中作往复运动，使气相制冷剂受到压缩。也就是说，经过未示出的输入口引入旋转斜盘室8的气相制冷剂通过吸入通道28和29流进吸入室14和15，然后，在活塞12往复运动的作用下，随着吸入阀22和23的打开，通过前部和后部阀板3和4上的吸入口28和29，气相制冷剂将被吸入到相应的缸孔11中。随后，所吸入的制冷剂在各自的缸孔11中受到活塞12的压缩，直到所压缩的制冷剂的压力达到了预定水平。当所压缩的制冷剂的压力达到预定值时，前部和后部排出阀24和25开启，使受压缩的制冷剂通过排出口20和21从相应的缸孔11中流进前部和后部排出室16和17。

双头活塞12在各自的前部和后部缸孔11中的往复运动使得气相制冷剂在相应的缸孔11中受到压缩，因此，在前部和后部缸孔11中，所压缩的制冷剂的高压将使前部和后部阀板3和4变形，由于有长螺栓7的联接作用，上述变形将受到前部和后部壳体5和6的阻碍。特别是，与前部和后部吸入室相对的、距离长螺栓7较远的前部和后部阀板3和4的中间部分将受到压缩制冷剂的强压作用。也就是说，在压缩机的工作过程中，前部和后部阀板3和4的中间部分具有与缸座组件的前部和后部端面分离的趋势。更特别的是，在具有五个前部和五个后部缸孔11的实施例中，由于吸入通道28或29的开口与相邻的缸孔11之间的距离非常小(参见图4中的相应距离“S”)，阀板3和4的变形将在缸座组件的端部与前部和后部阀板3和4的内表面之间产生微小间隙，通过这种微小间隙，前部和后部缸孔11与排出通道28和29将直接流体相通，因此，高压的压缩制冷剂将从高压区流向压缩机的低压区。然而，根据本发明，隔墙30和31以及布置在吸入通道28和29的开口和缸孔11附近的挤压筋板32和33能够对两个阀板3和4提供足够的压力，使得前部和后部阀板3和4始终与前部和后部缸座1和2的轴向端面保持紧密接触，并防止阀板3和4的变形。如前所述，由于相对于壳体5和6的内表面来说，挤压筋板32和33的端面32a和33a的轴向长度大于前部和后部壳体5和6上的外侧圆周壁的轴向长度(如图3所示的“H”)，因此，前部和后部阀板3和4的中间部分受到更大的压力作用，从而可靠地防止了前部和后部阀板3和4在靠近吸入通道28和29的开口处的变形。因此，能够避免前部和后部缸孔11与排出通道28和29直接流体相通现象的出现。此外，由于吸入室14和15中的各个挤压筋32和33彼此间隔一定距离，因此这些挤压筋板32和33不会阻碍气相制冷剂在吸入室14和15中的平滑流动。

此外，由于相对于壳体5和6的内表面来说，隔墙30和31的轴向长度也大于外侧圆周壁的轴向长度，参见图3所示的“h”(其值小于挤压筋板32和33的“H”值)，因此，隔墙30和31也能够对阀板3和4施加压力，此压力大于前部和后部壳体5和6的外侧圆周壁对阀板3和4所施加的压力，但此压力小于挤压筋板32和33所施加的压力。也就是说，相对于前部和后部缸孔11中的压缩制冷剂的压力来说，施加在前部和后部阀板3和4整个表面上的压力分布可以得到优化。其结果是，在压缩机的工作过程中，不仅在前部和后部缸座1和2的轴向端部与前部和后部阀板3和4之间，而且在吸入室14和15与排出室16和17之间都能够保持稳定的气密密封。

就此而言，挤压筋板32和33的上述值“H”可通过实验预定为0．05mm～0．15mm。也就是说，当值“H”小于0．05mm时，无法对阀板的中间部分施加足以防止前部和后部阀板3和4产生变形的压力。另一方面，当值“H”大于0．15mm时，壳体5和6的外圆周部分施加在阀板3和4的外圆周部分上的压力将会减弱，因此，前部和后部壳体5和6施加在阀板3和4上的压力分布将发生改变，使得在前部和后部阀板3和4与缸座组件的轴向端面之间无法获得稳定的气密密封。

从以上对优选实施例的说明可以知道，根据本发明，往复活塞式压缩机中的新型内部气密密封结构能够提高压缩机的压缩效率，并且还能增强往复活塞式制冷压缩机的制冷效果。

应当理解，虽然在对本发明进行说明时，参考的是旋转斜盘型双头活塞式压缩机的实施例，但是本发明同样可以应用于单头活塞式往复压缩机，例如可以应用于摆盘型往复活塞式压缩机。

Claims (5)

1．一种往复活塞式制冷压缩机包括：

一个缸座装置，上述缸座装置是压缩机机体的一部分，并且上面加工有多个缸孔，上述各个缸孔在缸座装置的两个轴向端面之间彼此平行地延伸，并绕着缸座装置的中心轴线均匀布置，

多个分别布置在上述各个缸孔中的活塞，上述活塞能够在缸孔中作往复运动，用于吸入未压缩的制冷剂、对制冷剂进行压缩、以及排出所压缩的制冷剂，

一个阀板元件，上述阀板元件安装在上述缸座装置的两个轴向端面中的一个端面上，并且为了与上述各个缸孔相通，上述阀板元件上加工有多个吸入和排出口，

吸入阀和排出阀元件，随着上述各个活塞的往复运动，上述吸入阀和排出阀元件用于开启和关闭上述吸入和排出口，

一个壳体，借助于上述阀板元件，上述壳体能够用于封闭缸座装置的两个轴向端面中的一个端面，上述壳体有一个内表面和一个外侧壁，上述外侧壁是从上述内表面上的圆周部分处沿轴向延伸的，并且上述外侧壁具有平的端面，用于与上述阀板元件保持对压接触，在上述外侧壁部分所包围的区域中，上述壳体还确定了一个中部吸入室和一个绕上述吸入室布置的外侧排出室，上述吸入室和上述排出室在一隔墙元件的作用下彼此密封隔离，上述隔墙元件与上述壳体是连为一体的，并且上述隔墙元件与上述阀板元件保持接触，以便将上述阀板元件紧压在上述缸座装置的两个轴向端面中的一个端面上，以及，

多个具有开口的吸入通道装置，上述吸入通道装置加工在上述缸座装置中，并且在上述各个缸孔中的任意两个相邻的缸孔之间沿轴向延伸，以便在上述压缩机机体的吸入部分和上述壳体的上述吸入室之间提供流体通道，

其特征在于，制冷压缩机进一步包括多个与上述壳体连为一体的筋板元件，在位于上述吸入通道装置的任意两个相邻开口之间的位置上，通过上述隔墙元件的共同作用，上述筋板元件能够将上述阀板元件紧压在上述缸座装置的两个轴向端面中的一个端面上，上述隔墙元件和上述各筋板元件都是从上述壳体的上述内表面处沿轴向伸向上述阀板元件的，并且它们分别具有挤压端面，以及

相对于上述壳体的上述内表面来说，上述各筋板元件上的每个上述挤压端面的轴向延伸长度都大于具有平端面的上述外侧壁部分的轴向延伸长度。

2．根据权利要求1的往复活塞式制冷压缩机，其特征在于，上述各筋板元件的轴向延伸长度比上述外侧壁部分的轴向延伸长度大0．05mm～0．15mm。

3．根据权利要求1的往复活塞式制冷压缩机，其特征在于，具有上述挤压端面的上述隔墙元件的上述轴向延伸长度大于上述外侧壁部分的上述轴向延伸长度，但小于上述各筋板元件的上述轴向延伸长度。

4．根据权利要求1的往复活塞式制冷压缩机，其特征在于，在上述壳体的上述吸入室中，上述壳体上的上述各筋板元件彼此间隔布置。

5．根据权利要求4的往复活塞式制冷压缩机，其特征在于，上述壳体上的上述多个筋板元件的数量与上述缸孔的数量相同。

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