CN1075778A - 具有变行程机构的隔板式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种可改变行程机构的隔板式压缩机，包括一个 有配置若干缸体和一曲柄腔的缸体区段的壳体。每 一缸体中有一往复运动的活塞，该驱动机构包括一由 壳体旋转支承的驱动轴，转子板固定于驱动轴上，隔 板上有一倾角可调的表面，该倾角根据曲柄腔内压力 大小而改变。一摆动工板邻近隔板配置，以便将驱动 轴，转子板和隔板的转动变为活塞的平移。该压缩机 具有二个铰接机构，该机构由隔板伸出的二个伸出臂 及二个与驱动轴连接的转子板构成，该机构可靠地承 受活塞压缩气体作用而产生大的力矩。

Description

本发明涉及一种具有可变行程机构的隔板式压缩机，特别是一种用于自动空调装置的制冷压缩机。

一种适用于自动空调系统的具有可变行程机构的隔板式压缩机已由美国专利4963074所公开。该压缩机的旋转轴上设一隔板，该隔板倾角的改变可导致每个活塞的往复行程产生变化。

一隔板通过一铰接机构与转子板相定，以保证两者一起转动。隔板的倾角是可调的，以便改变双头活塞的行程大小。

该较接机构包括一人转子板外表面轴向伸出的伸出臂和一由隔板侧面伸向转子板的第二伸出臂，两个伸出臂彼此重叠并由一导向销连接。该销伸进转子板伸出臂上形成的矩形孔和隔板上第二伸出臂上形成的销孔。这就是说，这种压缩机仅仅具有一个铰接机构。

另外，参照图3，该图所示的铰接机构仅有一个隔板伸出臂和一个转子板伸出臂。两个伸出臂由一个导向销（紧固销）通过矩形孔可滑动地连接。

参照图5，缸体中活塞压缩气体所产生的作用力与隔板相反并最终由铰接机构承受。

我们用Fp表示缸体中活塞压缩气体而产生的作用力，用作用力Fp与隔板两端距离在垂直面上的投影长度Lp的乘积表示力矩Mp。

由力矩Mp产生并由铰接机构承受的轴向力表示为Fp，铰接机构与隔板中心之间距离表示为Lp，由于轴向力Fp产生的力矩与Mp平衡，故有下列等式：

Mp＝Fp·Lp

Fh·Lh＝Mp

Fh＝Lp·Fp/Lh

在本装置中，由于Lh远远小于长度Lp，故力Fh大于力Fp。

因此，导向销外园周表面和转子板矩形孔的表面会产生磨损，这是因为压缩机只有一个铰接机构，而该机构在压缩机工作期间所承受的气体压缩力很大原因。其结果，必然导致压缩机控制能力下降，活塞行程调整可靠性差。

本发明主要任务提供一种容积可变隔板式压缩机，该压缩机在隔板和转子板之间具有一个耐用铰接机构。根据本发明的容积可变隔板式压缩机，包括一形成一曲柄腔的壳体，一吸入腔和一个排出腔。该压缩机壳体包括一具有形成若干个缸体区段。一双头活塞可滑动地在每个缸体上配合。一驱动机构与该活塞连接以使活塞在缸体中往复运动。该驱动机构包括一在壳体中旋转支承的驱动轴，一个与驱动轴摩擦配合的第一转子板和一个用穿透的导向销固定并和驱动轴一起旋转的第二转子板。这些转子板与隔板的第一伸出臂和第二伸出臂连接，第一伸出臂和第二伸出臂彼此对称距离相等并两两配置。

一个铰接机构包括这些转子板和上述隔板的伸出臂。这些隔板的伸出臂和转子板由相应的导向销摩擦地连接。隔板可旋转地支承以接受驱动旋转运动，并分别通过支承座连接于所说的位置上。隔板的旋转运动驱动缸体内每个活塞完成往复运动。由于曲柄腔，控制腔和吸入腔的气体压力不同，而使铰接机构改变活塞的行程。

控制腔设于缸体区段的一个中央孔内，该控制腔具有一个在中心孔内可旋转配置的执行元件。另外，一个螺旋弹簧环绕执行元件端部并在执行元件与阀板之间配置，以便朝驱动轴外侧推动执行元件。螺旋弹簧的弹性恢复力承受曲柄腔内部的压缩力。控制腔通过一个控制阀与排出腔连通。该控制阀用于调节曲柄腔和控制腔之间的压力以及调节活塞的行程。

图1是具有可变位移机构的隔板式制冷压缩机的纵向剖面图，图中表示隔板具有最小倾斜角;

图2是具有可变位移机构的隔板式制冷压缩机的纵向剖面图，图中表示隔板具有最大倾斜角;

图3是图1的4-4的放大剖面图;

图4是现有技术类似图3的放大剖面图;

图5是现有技术中具有铰式连接机构的驱动机构简图;

图6是图1所示具有铰式连接机构的驱动机构简图。

图1公开本发明的一个制冷压缩机。该压缩机有一个由在其一端设有一缸体座11的环形壳体20，一个例如曲柄腔20b中空部分，和由前盖23及后盖21构成的密封的缸体壳组件10。

前盖23和阀板22b，在环形壳体20的开口端用若干螺栓（图中未示）紧固，以便密封曲柄腔20b。后盖21和阀板22a，在环形壳体20另一端用若干螺栓（图中未示）紧固，以便复盖缸体座11的端部。前盖23上形成一个容纳驱动轴24穿过的内孔12。一个环形套13从前盖23的前表面向外伸出，轴承45设于缸体座11内部。驱动轴24内端设有第一转子板30，该轴在转子板30内用销（未示）固接。

前盖23内端面与相邻转子板30的轴向端面之间设有一个推力滚针轴承46，用于接受未有转子板30的轴向载荷，保证其平稳运转。从内孔14向外延伸的驱动轴24的外端由机构车发动机通过一个常用皮带轮装置驱动。

驱动轴24内端可旋转地伸入一个第二转子板29以及缸体座11中央形成的中心孔21a，并由一个执行元件31内的轴承，例如一个径向滚针轴承47旋转地支承，所以，驱动轴24内端可在执行元件31内旋转地支承，并旋转地设于中心孔20内。螺旋弹簧32围绕执行元件的端部并在执行元件31和阀板22a之间配置，以便推动执行元件31朝驱动轴24的外端移动。螺旋弹簧承受曲柄腔内部压力。

执行元件31后侧的腔室39，通过阀板22a的通孔22′与控制腔33相通，控制腔33内部气体的压缩调节执行元件31的运动容积，气体的压缩由与排出腔100相通的压缩控制系统的控制阀的压力控制。第二转子板29具有一个由其一侧表面轴向地向外伸出的臂29a，以形成与驱动轴24形成倾斜槽的方形孔29b。隔板包括开口48，第一伸出臂27c及第二伸出臂27d，驱动轴24穿过所说开口。

第一伸出臂27c伸向从第一转子板一侧伸出的第一臂部份29a，第二伸出臂27d伸向从第二转子板一侧伸出的第二臂部分30a。

在该方式中，隔板27通过铰接机构与转子板29和转子板30连接，以保证转子板29和转子板30转动一致。

在该结构中，销37可滑动地设于矩形孔30b和槽29b中，销37a和37b的滑动运动改变了隔板27倾斜面的角度。

缸体区段20包括若干环形配置的缸体25，活塞26在缸体中滑动。上述一种典型结构已为公众所知，每个活塞包括一个在缸体25内滑动配置的双头部分和连接部分26a。

用以沿隔板27侧面滑动的每个连接部分的侧面之间配置半球形推力支天座28。驱动轴24的旋转导致隔板27在支承座28中旋转，并使轴向倾斜的表面左右运动，由此，活塞26作往复运动。

后盖21具有吸入腔101和排出腔100。与后盖21连接的阀板22a由螺栓（未示出）固定于缸体座20的端部，并且配置若干连在吸入腔101和相应的缸体25之间连接的阀吸入口111和在排出腔100和其相应的缸体25之间连接的阀排出口110。排出腔100和控制腔33由具有一个通道和控制阀35的压力控制系统34连接。

参照图3，隔板27的第一伸出臂27c和第二部分27d分别与隔板27的中心对称并两两相对配置，并且第一转子板29的第一伸出臂29a插入其间。隔板27的第一伸出臂27c和第二伸出臂27d旋转地伸出，并由销37a和37b借助于第一矩形孔29b和第二矩形孔30b与第一转子板29的第一伸出臂29a以及第二转子板30的第二转子伸出臂30a相连。销37a和37b由卡环38定位，该卡环38确保销37a和37b不会脱落。

这种结构安排，使隔板27的位置可在图1所示有最大倾斜角和图2所示有最小倾斜角之间变化，而隔板27的销37a和37b在第一矩形孔29b和第二矩形孔30b内滑动。

实际转动时，机动车发动机通过皮带轮装置驱动轴24旋转，第一转子板29和第二转子板30随驱动轴24一起转动。转子板旋转运动通过铰接机构传递到隔板27，随着这些转子板的转动，隔板27的倾斜面轴向地左右运动。因此，借助在支承座28之间滑动的隔板27的动力双头活塞26在缸体25内作往复运动。双头活塞26的往复运动导致由流体进口进入吸入腔101的气态冷冻剂进入每一个缸体25并被压缩。被压缩的制冷剂由每个缸体25通过排出口111送到排出腔100，并由此进入一个外部液态循环，例如通过液体出口的制冷循环。

当压缩机制冷能力下降时，由于密封的控制阀35的作用，控制腔33的压力下降，控制腔20b的压力变为小于控制腔整体压力以及螺旋弹簧的弹性恢复力。因此，执行元件31摩擦地滑向阀板22a。这样，曲柄腔20b的压力使第一转子板29向执行元件31运动。

本结构销37导致第一矩形孔29b导向的隔板27第一伸出臂27c逆时针转动。

同时，上述作用导致隔板27的第二伸出臂27d的逆时针转动以及销37b通过沟槽30b下滑。

其结果，隔板27相对垂直平面的倾角最小，这样，导致缸体25内双头活塞的行程最小，以便与压缩机的正常制冷能力相适应。

另一方面，当压缩机制冷能力增加时，在控制阀35作用下，控制腔33的压力增加，腔33的整体压力和螺旋弹簧32的弹性恢复力大于曲柄腔20b的压力，执行元件31摩擦地滑向隔板27，在执行元件31作用下，第一转子板29向第二转子板30移动。其结果，销37a导致在第一矩形孔29b内滑动的隔板27的第一伸出臂27c顺时针转动。同时，上述作用下，导致隔板27的第二伸出臂27d顺时针转动，和销37b沿沟槽30b上滑动。

其结果，隔板27的倾角相对垂直平面为最大，这样，导致缸体25中双头活塞26的行程最大，以便与压缩机正常制冷能力相适应。

因此，参照图6，缸体25中整个气体压缩过程中活塞27行程的作用与隔板27反相，并最终由铰接机构接收。这样，作用于活塞26的作用力导致的力矩与铰接机构反向，从而导致隔板27顺时针转动。

我们用Fp代表因气体压缩活塞所受的力，M′p代表壳体内双侧面活塞力导致的隔板27的力矩，L′p代表隔板27长度在垂直平面投影的距离，则公式为M′p＝Fp·L′p

如两个铰接机构所受的力为Fh′，第一铰接机构和第二铰接机构之间的距离为Lh′，铰接机构的力矩为Mh′，则有Mh′＝Fh′·Lh′。

由于力矩Mp′与力矩Mh′平衡，故有如下等式：

Fh′·Lh′＝Fh·Lp′

Fh′＝Lp′/Lh′·Fp

本装置中，由于距离Lh′远大于Lp′，故力Fh′远小于力Fp。

此外，由于隔板27包括上部下部两两相对的并由其摩擦地支承的伸出臂，两个铰接机构能更安全地承受活塞压缩作用而产生很大的力矩。

Claims (1)

1、一种隔板式压缩机，包括：

一个具有若干缸体腔的缸体区段；

一个在该缸体区段内旋转支承的驱动轴；

一个与该驱动轴倾斜地连接并和驱动轴一起转动的隔板；

若干个滑动地配置于所述缸体腔内的活塞，所述活塞由隔板的摆动运动驱动而自个地运动；

一个与所述驱动轴轴向配置的支承部件，该支承部件支承倾斜并旋转的隔板中心部分；

一个用于轴向地驱动所述驱动轴的支承部件以使驱动轴的隔板中心部分轴向运动的短轴(spool)；

其特征是：所述支承部件具有径向伸出的第一伸出臂，隔板包括由其相对端面轴向延伸的第二伸出臂和第三伸出臂，相应地，所述驱动轴包括一个在第一伸出臂相对方向上径向伸出的第四伸出臂，所述第一伸出臂与第二伸出臂铰接，而第三伸出臂与第四伸出臂铰接，以改变所述隔板的倾角，由此改变缸体腔中的活塞的往复行程。

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