CN108397384A - 一种压缩机及空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩机及空调系统。该压缩机包括泵体和具有偏心部的曲轴,所述泵体包括:汽缸,具有汽缸室和位于所述汽缸室内周面上的叶片槽;上缸盖和下缸盖,用于封闭所述汽缸室;第一活塞和第二活塞,位于所述汽缸室内,所述第一活塞套设于所述第二活塞外,所述第一活塞和所述第二活塞能够相对滑动,所述第二活塞套设于所述曲轴的偏心部外,所述第二活塞和所述曲轴的偏心部能够相对滑动;叶片,从所述叶片槽内向所述汽缸室内突出并与所述第一活塞抵接,将所述汽缸室分隔为高压侧和低压侧。本发明的压缩机能够降低活塞与曲轴的偏心部之间的摩擦损失,提高压缩机的机械效率。

Description

一种压缩机及空调系统
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,具体地说涉及一种压缩机及使用该压缩机的空调系统。
背景技术
压缩机是一种将低压制冷剂压缩为高压制冷剂的一种流体机械,是制冷系统的心脏,根据压缩机构的不同可以将压缩机分为转子式压缩机、涡旋式压缩机、往复式压缩机等类型。其中,转子式压缩机由于具有结构简单、可靠性高等优点广泛应用于各种空调器和冰箱中。
参照图1,现有的转子式压缩机1′通常包括:壳体10′、电机20′、泵体30′、曲轴40′和储液器50′。其中,电机20′包括定子21′和转子22′,并容置于壳体10′内的上部,电机20′用于提供旋转力。泵体30′容置于壳体10′内的下部,其包括:汽缸31′、封闭汽缸31′的上缸盖32′和下缸盖33′、在汽缸31′中做偏心旋转运动以压缩制冷剂的滚动活塞34′和用于在汽缸31′中隔绝高低压腔的叶片36′。曲轴40′具有位于汽缸31′内的偏心部41′,该偏心部41′能够带动滚动活塞34′做偏心运动,将电机20′的旋转力传递给滚动活塞34′以压缩制冷剂。储液器50′设置于压缩机壳体10′外,用于对制冷系统中的流入储液器50′的制冷剂进行气液分离,保证进入泵体30′的制冷剂为气态。
现有的转子式压缩机1′在转速逐渐升高时,由摩擦引起的功率损耗占总输入功率的比例也逐渐增大。其中,摩擦损耗较大的部位之一是压缩机曲轴40′的偏心部41′与滚动活塞34′之间的摩擦,这将会导致压缩机的效率下降,特别是压缩机在高转速时效率下降明显。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明一方面提供一种压缩机,包括泵体和具有偏心部的曲轴,所述泵体包括:
汽缸,具有汽缸室和位于所述汽缸室内周面上的叶片槽;
上缸盖和下缸盖,用于封闭所述汽缸室;
第一活塞和第二活塞,位于所述汽缸室内,所述第一活塞套设于所述第二活塞外,所述第一活塞和所述第二活塞能够相对滑动,所述第二活塞套设于所述曲轴的偏心部外,所述第二活塞和所述曲轴的偏心部能够相对滑动;
叶片,从所述叶片槽内向所述汽缸室内突出并与所述第一活塞抵接,将所述汽缸室分隔为高压侧和低压侧。
优选地,所述第一活塞与所述第二活塞之间还设置有1~3个活塞。
优选地,相邻的两个活塞为间隙配合,所述第二活塞与所述曲轴的偏心部为间隙配合。
优选地,相邻的两个活塞之间的间隙大小为0~0.08mm,所述第二活塞与所述曲轴的偏心部之间的双边间隙大小为0.002~0.08mm。
优选地,所述第一活塞的高度大于等于其他活塞的高度。
优选地,所述第一活塞的高度与其外径的比值范围为0.2~2。
优选地,所述叶片具有叶片本体和叶片弹簧,所述叶片本体与所述第一活塞抵接,所述叶片弹簧容置于所述叶片槽底部。
优选地,所述上缸盖具有通孔,所述下缸盖具有轴承部,所述曲轴还包括位于偏心部两侧的长轴部和短轴部,所述长轴部容置于所述上缸盖的通孔中并向外突出,所述短轴部容置于所述下缸盖的轴承部中。
优选地,所述压缩机还包括:
壳体,所述泵体和所述曲轴容置于所述壳体中;
电机,包括定子和转子,所述电机容置于所述壳体中,用于为所述曲轴提供旋转力。
本发明另一方面提供一种空调系统,所述空调系统包括:冷凝器、蒸发器、换向阀和上述的压缩机。
与现有技术相比,本发明提供的压缩机及使用该压缩机的空调系统至少具有以下有益效果:
本发明采用至少为双层结构活塞的泵体,能够降低活塞与曲轴的偏心部之间的摩擦损失,特别是在压缩机的转速较高时,能够显著降低摩擦功率损耗,从而提高压缩机的机械效率。
附图说明
图1是现有的转子式压缩机的截面示意图。
图2是本发明实施例的压缩机的截面示意图。
图3是本发明实施例的泵体与曲轴相配合的截面示意图。
图4是本发明实施例的汽缸的俯视图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
本发明中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本发明保护范围内。
图2是本发明实施例的压缩机的截面示意图,图3是本发明实施例的泵体与曲轴相配合的截面示意图,图4是本发明实施例的汽缸的俯视图,参照图2、图3和图4,本发明提供一种压缩机1,包括泵体30和具有偏心部41的曲轴40。进一步地,该压缩机1还包括壳体10和电机20。
泵体30容置于壳体10中,本实施例中,泵体30位于壳体10内的下部。泵体30包括汽缸31、上缸盖32和下缸盖33、第一活塞34和第二活塞35、叶片36。
其中,汽缸31具有汽缸室311和叶片槽312,由汽缸31形成的汽缸室311大致呈圆筒状结构,叶片槽312位于汽缸室311内周面上,该叶片槽312的开口朝向汽缸室311的内部。上缸盖32和下缸盖33用于封闭汽缸室311使其成为压缩制冷剂的密闭空间,本实施例中,上缸盖32和下缸盖33分别位于汽缸室311的上下两端,大致呈圆盘形,封闭汽缸室311的上开口和下开口。本发明不限制上缸盖32、下缸盖33与汽缸31的连接固定方式,可以通过焊接方式固定,也可以通过其他方式固定,本实施例中,上缸盖32、下缸盖33和汽缸31上设置有螺纹孔或螺栓孔(未示出),通过安装螺丝37或螺栓使上缸盖32、下缸盖33和汽缸31连接在一起。
第一活塞34和第二活塞35位于汽缸室311内,第一活塞34和第二活塞35大致呈圆环状结构,其中,第一活塞34套设于第二活塞35外,第一活塞34和第二活塞35能够相对滑动,第二活塞35套设于曲轴40的偏心部41外,第二活塞35和曲轴40的偏心部41能够相对滑动,通过曲轴40的运动,带动偏心部41运动,并进一步带动第二活塞35和第一活塞34实现偏心运动。叶片36从叶片槽312内向汽缸室311内突出并与第一活塞34抵接,将汽缸室311分隔为高压侧和低压侧,其中,制冷剂从低压侧进入汽缸31中,通过第一活塞34的偏心运动对制冷剂进行压缩,将压缩机的制冷剂从高压侧排出汽缸31,本发明不限制吸气孔和排气孔的设置方式,可选地,吸气孔设置于汽缸31上,排气孔设置于上缸盖32上、或下缸盖33上,或同时设置于上缸盖32、下缸盖33和汽缸31上,形成一排气通道。
本发明的泵体30压缩制冷剂时,曲轴40的偏心部41带动第二活塞35实现偏心运动,第二活塞35带动第一活塞34实现偏心运动,对汽缸室311内的制冷剂进行压缩,从而具有两个以上的摩擦副,能够有效降低压缩机1曲轴40与活塞之间的摩擦损耗,尤其是对压缩机1高转速时效果更明显,可以显著提高压缩机1高转速时的机械效率。
具体地说,对于第二活塞35和曲轴40的偏心部41这一摩擦副,第二活塞35与曲轴40的偏心部41之间的摩擦损失为:
L=Mc(ω-ωp) (式1)
其中,Mc——第二活塞35与曲轴40的偏心部41之间的摩擦力矩;
ω、ωp——分别为曲轴40的偏心部41与第二活塞35的角速度(rad/s),两者的差值为相对的角速度;
而根据润滑理论,摩擦力矩的计算如下:
其中,μ——润滑油的粘度(Pa·s);
Re——曲轴40的偏心部41的半径(m);
le——曲轴40的偏心部41的长度(m);
δe——第二活塞35与偏心部41的间隙。
因此,摩擦损失L∝(ω-ωp)2,而ω=u/Re,其中,u为转速,Δu为两者相对的转速,在第二活塞35与偏心部41的半径基本相同的情况下,能够得出:
L∝(Δu)2
即,第二活塞35与曲轴40的偏心部41之间的摩擦损失与两者转速差值的二次方成正比。类似地通过计算可以得出,第一活塞34与第二活塞35之间的摩擦损失与两者转速差值的二次方成正比。
与现有技术的压缩机1采用曲轴40和单活塞的结构相比,本实施例的压缩机1采用曲轴40、第一活塞34和第二活塞35相配合的结构,零部件和滑动摩擦副数量均增加,而摩擦损失降低。
具体地说,以现有技术的压缩机1中,曲轴40的偏心部41与单活塞的转速差值Δu=0.4ue为例,其中,ue为偏心部41的转速,曲轴40的偏心部41与单活塞的摩擦损失为0.16R(ue)2,其中R为系数;采用本实施例的第一活塞34和第二活塞35的压缩机1中,以曲轴40的偏心部41与第二活塞35之间、第二活塞35与第一活塞34之间的转速差值均为Δu=0.2ue为例,曲轴40的偏心部41与第二活塞35之间、第二活塞35与第一活塞34之间的摩擦损失之和为0.04R(ue)2+0.04R(ue)2=0.08R(ue)2,因此,与现有技术的压缩机1相比,本实施例的压缩机1采用曲轴40、第一活塞34和第二活塞35相配合的结构能够降低摩擦损失。特别是在压缩机1的转速较高时,摩擦副相对滑动速度明显降低,由于摩擦功率损耗与转速的二次方成正比,转速的下降就可以显著降低摩擦功率损耗,从而提高压缩机1的机械效率。
本实施例中,第一活塞34与第二活塞35为间隙配合,第二活塞35与曲轴40的偏心部41为间隙配合,换言之,第一活塞34与第二活塞35之间、第二活塞35与曲轴40的偏心部41之间均留有间隙,相邻两部件之间均能够相对滑动。
在一较佳实施例中,第一活塞34与第二活塞35之间还设置有1~3个活塞,活塞数量过多则容易导致位于外层的第一活塞34的转速过低,不利于压缩机1制冷能力的提高,通过在第一活塞34与第二活塞35之间进一步设置1~3个活塞,不仅增加了滑动摩擦副数量,能够进一步降低压缩机1的摩擦损失,而且能够保证压缩机1的制冷能力。进一步地,相邻的两个活塞为间隙配合,第二活塞35与曲轴40的偏心部41为间隙配合,以保证相邻两部件之间能够相对滑动。更进一步地,相邻的两个活塞之间的间隙大小为0~0.08mm,第二活塞35与曲轴40的偏心部41之间的双边间隙大小为0.002~0.08mm,上述间隙值不仅能保证相邻的两个活塞之间、第二活塞35与曲轴40的偏心部41之间能够相对滑动,降低摩擦损失,而且具有较高的压缩效率。
本实施例中,第一活塞34与第二活塞35的高度相同,在其他实施例中,第一活塞34的高度大于等于其他活塞的高度,以保证位于套设在外的第一活塞34能够与叶片36相配合将汽缸室311分隔为隔离的高压侧和低压侧。进一步地,第一活塞34的高度与其外径的比值范围为0.2~2,其他活塞的高度小于等于该高度。需要说明的是,本发明不限制曲轴40的偏心部41的半径、第一活塞34和第二活塞35的半径和厚度。
可选地,叶片36具有叶片本体361和叶片弹簧362,叶片本体361与第一活塞34抵接,叶片弹簧362容置于叶片槽312底部,在压缩机1运行过程中,叶片弹簧362的弹力能够使得叶片36和第一活塞34的外表面紧密贴合,保证两者之间具有良好的密封效果,有效隔离高压侧和低压侧。
在一个实施例中,上缸盖32具有通孔321,下缸盖33具有轴承部331,曲轴40还包括位于偏心部41两侧的长轴部42和短轴部43,长轴部42容置于上缸盖32的通孔321中并向外突出,并延伸至压缩机1的电机20中,将电机20的旋转力传递至第一活塞34和第二活塞35,短轴部43容置于下缸盖33的轴承部331中,由轴承部331为曲轴40提供支撑作用。
可选地,本发明的压缩机1为电动压缩机,压缩机1中还包括为实现压缩所需的其他结构,包括壳体10和电机20。其中,泵体30和曲轴40均容置于壳体10中,本实施例中,泵体30容置于壳体10内的下部;电机20包括定子21和转子22,电机20容置于壳体10中,用于为曲轴40提供旋转力,本实施例中,电机20容置于壳体10内的上部。
需要说明的是,本发明的压缩机1还可以进一步包括其他部件,包括但不限于位于压缩机1的壳体10外的储液器50、位于壳体10上的与电机20电连接的接线柱60、套设于上缸盖32的通孔321外的消音器38等。同时,上述实施例以立式压缩机对本发明的压缩机进行了说明,在其他实施例中,本发明的压缩机还可以应用于卧式压缩机中。
本发明另一方面提供一种空调系统,该空调系统包括:冷凝器、蒸发器、换向阀和本发明上述的压缩机1,该空调系统包括但不限于是空调器和冰箱。
综上,本发明采用至少为双层结构活塞的泵体,能够降低活塞与曲轴的偏心部之间的摩擦损失,特别是在压缩机的转速较高时,能够显著降低摩擦功率损耗,从而提高压缩机的机械效率。
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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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)

1.一种压缩机,包括泵体和具有偏心部的曲轴,其特征在于,所述泵体包括:
汽缸,具有汽缸室和位于所述汽缸室内周面上的叶片槽;
上缸盖和下缸盖,用于封闭所述汽缸室;
第一活塞和第二活塞,位于所述汽缸室内,所述第一活塞套设于所述第二活塞外,所述第一活塞和所述第二活塞能够相对滑动,所述第二活塞套设于所述曲轴的偏心部外,所述第二活塞和所述曲轴的偏心部能够相对滑动;
叶片,从所述叶片槽内向所述汽缸室内突出并与所述第一活塞抵接,将所述汽缸室分隔为高压侧和低压侧。
2.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述第一活塞与所述第二活塞之间还设置有1~3个活塞。
3.根据权利要求2所述的压缩机,其特征在于,相邻的两个活塞为间隙配合,所述第二活塞与所述曲轴的偏心部为间隙配合。
4.根据权利要求3所述的压缩机,其特征在于,相邻的两个活塞之间的间隙大小为0~0.08mm,所述第二活塞与所述曲轴的偏心部之间的双边间隙大小为0.002~0.08mm。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的压缩机,其特征在于,所述第一活塞的高度大于等于其他活塞的高度。
6.根据权利要求5所述的压缩机,其特征在于,所述第一活塞的高度与其外径的比值范围为0.2~2。
7.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述叶片具有叶片本体和叶片弹簧,所述叶片本体与所述第一活塞抵接,所述叶片弹簧容置于所述叶片槽底部。
8.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述上缸盖具有通孔,所述下缸盖具有轴承部,所述曲轴还包括位于偏心部两侧的长轴部和短轴部,所述长轴部容置于所述上缸盖的通孔中并向外突出,所述短轴部容置于所述下缸盖的轴承部中。
9.根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,所述压缩机还包括:
壳体,所述泵体和所述曲轴容置于所述壳体中;
电机,包括定子和转子,所述电机容置于所述壳体中,用于为所述曲轴提供旋转力。
10.一种空调系统,其特征在于,所述空调系统包括:冷凝器、蒸发器、换向阀和权利要求1至9任意一项所述的压缩机。
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