CN107387420B - 旋转式压缩机的压缩机构以及旋转式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机的压缩机构以及旋转式压缩机，压缩机构包括：至少一个气缸和至少一个排气阀片，每个气缸内形成有工作腔且对应至少一个排气孔，排气阀片用于开闭排气孔，排气阀片的刚度K(N/mm)在数值上等于：使排气孔中心轴在排气阀片上的投影点上升1mm时，需在投影点施加方向为排气孔中心轴轴向的集中力的大小，所有工作腔的体积之和Vsum(mm3)，与所有排气阀片的刚度之和Ksum(N/mm)，满足：600mm4/N≤Vsum/Ksum≤4000mm4/N，所述压缩机构的冷媒为非二氧化碳冷媒。由此，通过排气孔和排气阀片配合，能够减小压缩机构的排气阻力损失，也能够提升旋转式压缩机能效，还能够提升排气阀片的工作可靠性。

Description

旋转式压缩机的压缩机构以及旋转式压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种旋转式压缩机的压缩机构以及具有该旋转式压缩机的压缩机构的旋转式压缩机。
背景技术
相关技术中，旋转式压缩机越来越趋向小型化和高速化发展，最大转速从120rps上升到180rps及以上。转速越高，单位时间排出的气体越多，排气阀片受到的气体推力越大，排气阀片越容易延迟关闭，进而导致高压气体回流，影响压缩机容积效率和性能。排气阀片延迟关闭还将导致噪音恶化，当排气阀片延迟关闭严重时，排气阀片高速回弹撞击阀座而产生疲劳断裂，致使压缩机工作失效。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种旋转式压缩机的压缩机构，该旋转式压缩机的压缩机构能够减小压缩机构的排气阻力损失，也能够降低压缩机构运行过程中产生的噪音。
本发明进一步地提出了一种旋转式压缩机。
根据本发明的旋转式压缩机的压缩机构包括：至少一个气缸和至少一个排气阀片，每个所述气缸内形成有工作腔且对应至少一个排气孔，所述排气阀片用于开闭所述排气孔，所述排气阀片的刚度K(N/mm)在数值上等于：使所述排气孔中心轴在所述排气阀片上的投影点上升1mm时，需在所述投影点施加方向为所述排气孔中心轴轴向的集中力的大小，所有所述工作腔的体积之和Vsum(mm3)，与所有所述排气阀片的刚度之和Ksum(N/mm)，满足：600mm4/N≤Vsum/Ksum≤4000mm4/N，所述工作腔中的冷媒为非二氧化碳冷媒。
根据本发明的旋转式压缩机的压缩机构，通过排气孔和排气阀片配合，能够减小压缩机构的排气阻力损失，也能够提升旋转式压缩机能效，还能够提升排气阀片的工作可靠性。
可选地，所述的旋转式压缩机的压缩机构还包括：第一轴承与第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承设置在所述至少一个气缸的轴向两端，所述排气孔设置在所述第一轴承和/或所述第二轴承上。
进一步地，所述的旋转式压缩机的压缩机构还包括：还包括：消音器，所述消音器设置于所述第一轴承远离所述第二轴承的端面上，所述消音器设置有消音腔，所述消音腔能够通过所述排气孔与所述工作腔连通。
具体地，所述气缸为多个且多个所述气缸沿轴向依次并排设置，所述压缩机构还包括：第一隔板，所述第一隔板设置在相邻的两个所述气缸之间，所述第一隔板上设置有所述排气孔且所述排气孔对应两个所述气缸中的至少一个。
可选地，所述的旋转式压缩机的压缩机构还包括：第二隔板，所述第二隔板设置在所述气缸内且将所述气缸内部空间分隔成多个工作腔。
进一步地，每个所述排气阀片配置有升程限位器和固定件，所述排气阀片上开设有第一安装孔，所述升程限位器上开设有第二安装孔，所述固定件穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔以将所述排气阀片和所述升程限位器固定。
具体地，所述排气孔至所述第一安装孔的距离为L(mm)，所述第二安装孔至所述升程限位器的弯曲段的距离为L1(mm),所述排气阀片腰部的宽度为B(mm)，所述排气阀片的厚度为T(mm)，所述排气阀片的材料弹性模量为E(N/mm2)，所述排气阀片的刚度K(N/mm)通过如下公式计算：
可选地，所述排气孔开设于所述气缸的内侧壁上，与所述排气孔对应的所述排气阀片固定在所述气缸上。
进一步地，所述排气阀片的厚度T大于0.4mm。
可选地，所述工作腔中的冷媒为是氢氟烃(HFC)系列制冷剂、氢氯氟烃(HCFC)系列制冷剂或碳氢系列制冷剂。
可选地，制造所述排气阀片的材料的弹性模量不小于2.2×105(N/mm2)。
根据本发明的旋转式压缩机，包括上述的旋转式压缩机的压缩机构。
附图说明
图1是根据本发明实施例的压缩机构的剖视图；
图2是气缸与活塞装配的剖视图；
图3是排气阀片关闭时的剖视图；
图4是排气阀片打开时的剖视图；
图5是排气阀、限位器、固定件和气缸的装配后的剖视图；
图6是限位器的剖视图；
图7是排气阀片的剖视图；
图8是排气阀片的俯视图。
附图标记：
压缩机构10；
气缸1；排气孔11；排气阀片12；第一安装孔121；第一轴承2；第二轴承3；消音器4；工作腔5；升程限位器7；第二安装孔71；固定件8。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图8详细描述一下根据本发明实施例的座椅的旋转式压缩机的压缩机构10。
如图1-图5、图7和图8所示，根据本发明实施例的压缩机构10包括：至少一个气缸1和至少一个排气阀片12，每个气缸1内形成有工作腔5，而且，每个工作腔5对应至少设置一个排气孔11，工作腔5内的气体能够通过排气孔11排到气缸1外部，每个排气孔11配置有一个排气阀片12，排气阀片12用于开闭排气孔11，排气阀片12的刚度K(N/mm)在数值上等于：使排气孔11中心轴在排气阀片12上的投影点上升1mm时，需在投影点施加方向为排气孔11中心轴轴向的集中力的大小，所有工作腔5的体积之和Vsum(mm3)，与所有排气阀片12的刚度之和Ksum(N/mm)，满足：600mm4/N≤Vsum/Ksum≤4000mm4/N。
其中，Vsum(mm3)和Ksum(N/mm)指的是同一个气缸1中的工作腔5的体积之和与阀片12的刚度之和。
其中，工作腔中的冷媒为非二氧化碳冷媒。例如，工作腔中的冷媒可以为氢氟烃(HFC)系列制冷剂、氢氯氟烃(HCFC)系列制冷剂或碳氢系列制冷剂。本发明实施例的Vsum/Ksum的取值范围为600mm4/N≤Vsum/Ksum≤4000mm4/N，且制冷剂为非二氧化碳制冷剂时，在压缩机构10的转速处于高速旋转时，能够减小压缩机构10的排气阻力损失，提升旋转式压缩机的性能和能效。
压缩机构10是用偏心转子起活塞作用，对制冷剂气体进行压缩，旋转曲轴与气缸1轴共轴，在旋转曲轴上装有偏心轮，偏心轮上装有优质钢支撑的薄壁弹性套筒转子，以形成偏心旋转活塞，偏心旋转活塞的一侧总是与气缸1的内侧壁紧密接触，进而偏心旋转活塞的外表面与气缸1的内侧壁之间形成一个工作腔5。当旋转式压缩机的转速大于等于180rps时，在现有的工作腔5结构设置不变的前提下，通过调节排气阀片12的刚度K的取值范围，实现压缩机构10的高速运行，从而可以提升排气阀片12的工作可靠性。
其中，现有的压缩机的转速较低，在转速为120rps时，为保证旋转式压缩机高效可靠运行，Vsum/Ksum的取值范围为10000mm4/N≤Vsum/Ksum≤40000mm4/N。旋转式压缩机转速增加时，为保证排气阀片12及时关闭排气孔11，避免气体回流，则排气阀片12的刚度需要增加，Vsum/Ksum需要减小。假设在工作腔5容积为14000mm3下，转速为180rps下进行三维流固耦合模拟计算，结果表明，当Vsum/Ksum的取值范围为600mm4/N≤Vsum/Ksum≤4000mm4/N时，旋转式压缩机的性能最高，从而可以提升旋转式压缩机能效。
另外，通过将所有工作腔5的体积之和与所有排气阀片12的刚度之和之间的比值限定在指定的数值范围内，在压缩机构10的转速处于高速旋转时，能够减小压缩机构10的排气阻力损失。
可选地，如图1所示，压缩机构10还可以包括：第一轴承2与第二轴承3，第一轴承2和第二轴承3设置在至少一个气缸1的轴向两端，也就是说，第一轴承2和第二轴承3也可以设置在两个或者两个以上气缸1的轴向两端，排气孔11设置在第一轴承2和/或所述第二轴承3上，换言之，排气孔11可以单独设置在第一轴承2上，也可以单独设置在第二轴承3上，还可以同时设置在第一轴承2和第二轴承3上。
其中，第一轴承2与第二轴承3分别与气缸1的两个外侧端面贴合设置，外侧端面具有工作腔5的轴向开口，第一轴承2与轴向开口对应的区域形成第一封闭面，第二轴承3与轴向开口对应的区域形成第二封闭面，其中，排气孔11设置在第一封闭面上，或者设置在第二封闭面上，或者同时设置在第一封闭面和第二封闭面上，与排气孔11对应的排气阀片12固定设置在第一轴承2上，或者与排气孔11对应的固定设置在第二轴承3上，或者与排气孔11同时设置在第一轴承2和第二轴承3上，从而可以实现旋转式压缩机的压缩气体的排放。
其中，排气孔11可以设置有一个，设置在第一封闭面上，排气孔11也可以设置有多个，分别设置在第一封闭面与第二封闭面上。与排气孔11相对应，排气阀片12也可以设置有一个，设置在第一轴承2上，排气阀片12也可以设置有多个，分别设置在第一轴承2和第二轴承3上。通过增加排气孔11和排气阀片12的数量，可以减少排气阻力损失，也可以增加排气阀片12总刚度Ksum。
进一步地，如图1所示，压缩机构10还可以包括：消音器4，消音器4设置于第一轴承2远离第二轴承3的端面上，消音器4设置有消音腔，消音腔能够通过排气孔11与工作腔5连通，消音腔具有消音的作用，气体可以从工作腔5沿排气孔11排至消音腔，通过消音腔消音后排出，从而可以降低排气噪音，也可以提升压缩机构10的性能。
具体地，气缸1设置为多个，而且，多个气缸1沿轴向依次并排设置，压缩机构10还可以包括：第一隔板，第一隔板设置在相邻的两个气缸1之间，第一隔板上设置有排气孔11，而且，排气孔11对应两个气缸1中的至少一个。
其中，当气缸1的数量大于或等于二时，第一隔板的两侧分别与轴向开口对应的区域形成第三封闭面与第四封闭面，排气孔11可以设置在第三封闭面上，也可以设置在第四封闭面上，还可以同时设置在第三封闭面和第四封闭面上，从而可以实现由压缩机构10中部排气的功能。
可选地，压缩机构10还可以包括：第二隔板，第二隔板设置在气缸1内，而且，第二隔板将气缸1内部空间分隔成多个工作腔5，任意一个工作腔5内设置有偏心旋转活塞，这样可以进一步提升压缩机构10的性能。
进一步地，如图5-图8所示，每个排气阀片12配置有升程限位器7和固定件8，排气阀片12上开设有第一安装孔121，升程限位器7上开设有第二安装孔71，固定件8穿过第一安装孔121和第二安装孔71将排气阀片12和升程限位器7固定，这样可以将升程限位器7和排气阀片12位置固定安装在一起，从而可以提升压缩机构10结构强度，进而可以保证提升压缩机构10的工作可靠性。
具体地，如图3-图4所示，排气孔11至第一安装孔121的距离为L(mm)，第二安装孔71至升程限位器7的弯曲段的距离为L1(mm),排气阀片12腰部的宽度为B(mm)，排气阀片12的厚度为T(mm)，排气阀片12的材料弹性模量为E(N/mm2)，排气阀片12的刚度K(N/mm)通过如下公式计算：其中，排气阀片12的材料弹性模量E设计大于2.2×105(N/mm2)，通过采用较大材料弹性模量的排气阀片12，可以增加排气阀片12的刚度K。
可选地，排气孔11开设于气缸1的内侧壁上，与排气孔11对应的排气阀片12固定在气缸1上，这样在保证压缩机构10强度的同时，也能够进一步通过开设排气孔11和排气阀片12减少排气阻力损失，还能够进一步增加排气阀片12总刚度Ksum。
进一步地，排气阀片12的厚度T设计大于0.4mm，通过采用较大厚度的排气阀片12，可以增加排气阀片12的刚度K。
在本发明的一些实施例中，制造排气阀片12的材料的弹性模量不小于2.2×105(N/mm2)。排气阀片12的材料的弹性模量越大，排气阀片12的刚度越大。将排气阀片的材料的弹性模量设置为不小于2.2×105(N/mm2)，可以显著提升排气阀片的刚度。
根据本发明实施例的旋转式压缩机，包括上述实施例的压缩机构10，压缩机构10安装设置在旋转式压缩机上，该压缩机构10可以提升旋转式压缩机能效，也可以减小旋转式压缩机的排气噪音。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，包括：
至少一个气缸，每个所述气缸内形成有工作腔且对应至少一个排气孔；
至少一个排气阀片，所述排气阀片用于开闭所述排气孔，所述排气阀片的刚度K（N/mm）在数值上等于：使所述排气孔中心轴在所述排气阀片上的投影点上升1mm时，需在所述投影点施加方向为所述排气孔中心轴轴向的集中力的大小，所有所述工作腔的体积之和Vsum（mm3），与所有所述排气阀片的刚度之和Ksum（N/mm），Vsum/Ksum的取值范围满足：600 mm4/N≤Vsum/Ksum≤4000 mm4/N，所述工作腔中的冷媒为非二氧化碳冷媒；
当Vsum/Ksum在上述取值范围时，保证了压缩机高转速运行时，排气阀片能够及时关闭排气孔，避免气体回流；
每个所述排气阀片配置有升程限位器和固定件，所述排气阀片上开设有第一安装孔，所述升程限位器上开设有第二安装孔，所述固定件穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔以将所述排气阀片和所述升程限位器固定；
所述排气孔至所述第一安装孔的距离为L（mm），所述第二安装孔至所述升程限位器的弯曲段的距离为L1（mm）,所述排气阀片腰部的宽度为B（mm），所述排气阀片的厚度为T（mm），所述排气阀片的材料弹性模量为E(N/mm2)，所述排气阀片的刚度K（N/mm）通过如下公式计算：
。
2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，还包括：第一轴承与第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承设置在所述至少一个气缸的轴向两端，所述排气孔设置在所述第一轴承和/或所述第二轴承上。
3.根据权利要求2所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，还包括：消音器，所述消音器设置于所述第一轴承远离所述第二轴承的端面上，所述消音器设置有消音腔，所述消音腔能够通过所述排气孔与所述工作腔连通。
4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，所述气缸为多个且多个所述气缸沿轴向依次并排设置，所述压缩机构还包括：第一隔板，所述第一隔板设置在相邻的两个所述气缸之间，所述第一隔板上设置有所述排气孔且所述排气孔对应两个所述气缸中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，还包括：第二隔板，所述第二隔板设置在所述气缸内且将所述气缸内部空间分隔成多个工作腔。
6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，所述排气孔开设于所述气缸的内侧壁上，与所述排气孔对应的所述排气阀片固定在所述气缸上。
7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，所述排气阀片的厚度T大于0.4mm。
8.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，所述工作腔中的冷媒是氢氟烃(HFC)系列制冷剂、氢氯氟烃(HCFC)系列制冷剂或碳氢系列制冷剂。
9.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的压缩机构，其特征在于，制造所述排气阀片的材料的弹性模量不小于2.2×105(N/mm2)。
10.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的旋转式压缩机的压缩机构。
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