CN108644094B - 活塞压缩机曲轴、活塞压缩机及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞压缩机曲轴、活塞压缩机及制冷系统。活塞压缩机曲轴包括本体和设置在所述本体上的偏心机构，所述偏心机构用于驱动活塞压缩机的补气滑阀。本发明通过偏心机构端面对补气滑阀的推进作用，实现了补气滑阀相对活塞的不同步运动过程，同时曲轴也为补气滑阀的运动提供了源动力，实现了为补气滑阀提供接触面及为补气滑阀推进行程提供源动力的有益效果。

Description

活塞压缩机曲轴、活塞压缩机及制冷系统

技术领域

本发明涉及压缩装置技术领域，具体而言，涉及一种活塞压缩机曲轴、活塞压缩机及制冷系统。

背景技术

众所周知，最常见的制冷方式为蒸汽压缩式制冷，蒸汽压缩式制冷系统中的压缩机是整个系统的核心动力组件。随着近年来小型、节能、高效慢慢成为研发的核心方向，制冷压缩机的节能研究也将越来越深入。

一般来讲，制冷压缩机按照其控制原理分类，可以分为变频压缩机和定频压缩机；其中变频压缩机因其节能特性，市场占领份额与日俱增。但是，目前市面上的压缩机依旧以定频压缩机为主，主要是由于传统的变频压缩机依然存在节能方面的限制。出于节能考虑，将补气增焓技术引入现有的往复式活塞压缩机及具有其的制冷系统，通过中间补气能够使压缩机容积排气量增加，低温制冷能力增强。

理论计算表明，制冷剂为R600a的冰箱制冷系统，在国标工况下进行219KPa的中间压力补气时，可使制冷量最大提升37％，能效最大提升29％。

目前，对活塞压缩机进行补气增焓的研究非常少，其主要原因是由于活塞压缩机在吸排气压力通道之间不具备中间压力的过渡通道。虽然曾有过研究及相关专利表明，可以在气缸侧面开设补气通道，但是其不能够解决补气过程仅在压缩阶段进行的控制难点(当气缸处于吸气阶段时，只要补气通道与气缸相连通就会开始补气)，因此不能够达到中间压力补气的本质目的，更不能够达到提升能效的最佳效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种活塞压缩机曲轴、活塞压缩机及制冷系统，以解决现有技术中的活塞压缩机的补气过程难于进行控制的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种活塞压缩机曲轴，包括本体和设置在所述本体上的偏心机构，所述偏心机构用于驱动活塞压缩机的补气滑阀。

进一步地，所述本体包括长轴和设置在所述长轴顶端的曲柄，所述偏心机构安装在所述长轴和所述曲柄连接的位置处。

进一步地，所述偏心机构包括偏心圆，所述偏心圆与所述本体一体成型设置。

进一步地，所述偏心圆的偏心距为2.5mm至4.5mm。

进一步地，所述偏心圆的圆心与所述长轴的轴线和所述曲柄的轴线均不重合。

进一步地，所述偏心机构包括凸轮，所述凸轮与所述本体一体成型设置。

进一步地，所述压缩机曲轴还包括平衡块，所述平衡块安装在所述偏心机构上。

进一步地，所述平衡块与所述偏心机构一体设置。

进一步地，所述平衡块与所述偏心机构分体设置，所述平衡块上设置有连接孔，所述平衡块通过所述连接孔固定在所述曲柄上。

根据本发明的另一方面，提供了一种活塞压缩机，所述活塞压缩机包括曲轴和补气滑阀，所述曲轴为上述的活塞压缩机曲轴，所述偏心机构与所述补气滑阀驱动连接。

根据本发明的再一方面，提供了一种制冷系统，包括活塞压缩机，所述活塞压缩机为上述的活塞压缩机。

应用本发明的技术方案，本发明设计了偏心机构，通过偏心机构端面对补气滑阀的推进作用，实现了补气滑阀相对活塞的不同步运动过程，同时曲轴也为补气滑阀的运动提供了源动力，实现了为补气滑阀提供接触面及为补气滑阀推进行程提供源动力的有益效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的活塞压缩机曲轴与补气滑阀的位置关系图；

图2示意性示出了本发明的活塞压缩机曲轴的第一实施例拆掉平衡块之后的立体图；

图3示意性示出了图2的俯视图；

图4示意性示出了本发明的活塞压缩机曲轴的第二实施例拆掉平衡块之后的立体图；

图5示意性示出了图4的俯视图；

图6示意性示出了本发明的平衡块的立体图；

图7示意性示出了本发明的活塞压缩机的偏心圆推进图；

图8示意性示出了本发明的活塞压缩机的凸轮推进图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、偏心机构；11、偏心圆；12、凸轮；20、长轴；30、曲柄；40、平衡块；41、连接孔；50、补气滑阀；60、油槽；70、通气孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

目前往复式活塞压缩机改变制冷量的方法一般为变转速、变容调节。但是由于活塞压缩机的结构方案的限制，在保证能效的前提下，同一排量的压缩机的制冷量的调节范围仍旧偏小。本发明通过引入一种具有补气滑阀推进机构的曲轴，以曲轴侧端面推动补气滑阀，旨在发明一种具有补气功能的活塞压缩机，最终达到提高活塞压缩机的制冷量调节范围和能效的目的。

参见图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供了一种活塞压缩机，本实施例中的活塞压缩机包括气缸座(图中未示出)、气缸(图中未示出)、活塞压缩机曲轴以及补气滑阀50。

其中，活塞压缩机曲轴安装在气缸座上的安装孔内，气缸安装在气缸座上，补气滑阀50安装在气缸座上。活塞压缩机曲轴包括本体和偏心机构10，偏心机构10与补气滑阀50驱动连接，本体包括长轴20和设置在长轴20顶端的曲柄30，偏心机构10安装在长轴20和曲柄30连接的位置处。工作时，通过电机等结构驱动曲轴转动时，曲柄30带动气缸活塞运动，进而对气缸内的冷媒进行压缩，与此同时，偏心机构10转动驱动补气滑阀50在气缸座上往复运动，本实施例中的补气滑阀50上设置有第一补气孔，气缸上设置有第二补气孔，当补气滑阀50在气缸座上往复运动时，第一补气孔和第二补气孔连通或者断开连通，当第一补气孔和第二补气孔连通的时候，能够在合适的时机向气缸内通入中温中压的冷媒，便于实现活塞压缩机的补气増焓控制。

可见，本发明的活塞压缩机曲轴具有补气滑阀50推进机构，该曲轴与现有的曲轴的不同之处是，在曲轴长轴20与曲柄30之间具有偏心机构10。在曲轴转动过程中，与偏心机构10侧端面相切的平面距离曲轴长轴20中心轴的距离将由偏心机构10结构决定，进而可利用该距离变化关系实现补气滑阀50的往复运动，从而对补气滑阀50进行控制，进而实现对活塞压缩机的补气过程的控制。

参见图2和图3所示，在本发明的第一实施例中，将偏心机构10设置为偏心圆11，该偏心圆11与本体一体成型设置，结构稳定可靠。优选地，本实施例中的偏心圆11的偏心距为2.5mm至4.5mm。设计时，本实施例中的偏心圆11的端面呈圆形，并且具有一定的半径及厚度，材料与本体一致。

本实施例中的偏心圆11的圆心与长轴20的轴线和曲柄30的轴线均不重合，保证补气滑阀50往复运动的过程中，活塞在气缸内进行着与补气滑阀不同步的往复运动，便于在合适的实际使得气缸上的第二补气孔和补气滑阀50的第一补气孔连通进行増焓补气。

参见图4和图5所示，在本发明的第二实施例中，将偏心机构10设置为凸轮12，该凸轮12与本体一体成型设置。设计时，本实施例中的凸轮12的材料与本体一致，结构稳定，强度高。

当然，在本发明的其他实施例中，还可以将偏心机构10设置滑块连杆机构等结构，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

本实施例中的压缩机曲轴还包括平衡块40，安装时，将平衡块40安装在偏心机构10上，便于保证整个活塞压缩机曲轴运动过程中的稳定性，降低整个活塞压缩机的振动和噪音。

在本发明的一种优选的实施例中，使平衡块40与偏心机构10一体设置，但这种设置方式不便于对曲轴进行加工，生产成本高。因此，在本发明的另一种更优选的实施例中，使得平衡块40与偏心机构10分体设置，为了便于组装，该平衡块40上设置有连接孔41，安装时，平衡块40通过连接孔41固定在曲柄30上，固定过程中，可以使得连接孔41与曲柄30过盈配合，当然，还可以采用粘接或者螺接等方式固定在偏心机构10上，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

本发明的活塞压缩机曲轴最终由偏心圆11或凸轮12的侧边型线达到为补气滑阀50提供源动力的作用，进而实现了补气增焓的功能，达到提升能效的效果，结构简单，稳定可靠。

再次结合图1至图5所示，为了便于对曲轴进行润滑，本实施例中的曲轴的长轴20和曲柄30上均设置有油槽60。曲柄30上设置有通气孔70，便于对曲轴进行通气。

如图7和图8所示，本发明中的偏心圆11的推进行程相对于凸轮12的推进行程更加平缓光滑，而凸轮12的推进行程相对于偏心圆11的推进行程的往复距离更加短，也就是说，此时的补气滑阀50往复可靠性相对较高。实际加工时，凸轮12相对于偏心圆11存在更加复杂的加工工艺。具体根据活塞压缩机的需求设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种制冷系统，该制冷系统包括活塞压缩机，该活塞压缩机为上述实施例中的活塞压缩机。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明设计了曲轴偏心圆或曲轴凸轮机构，通过其端面对补气滑阀的推进作用，实现了补气滑阀相对活塞的不同步运动过程，同时曲轴也为补气滑阀的运动提供了源动力，实现了为补气滑阀提供接触面及为补气滑阀推进行程提供源动力的有益效果。

(2)本发明具有偏心圆的曲轴，其结构加工工艺相对简单，补气滑阀往复行程趋于平缓。此外，另一种实施例的结构为一种带凸轮的曲轴，此结构可以缩短滑阀往复行程，优化补气滑阀结构尺寸并且可以提升补气滑阀的运行可靠性。

(3)本发明的一种优选的实施例中取消曲轴偏心圆(凸轮)上端面的内置平衡块，转而应用外置平衡块，可以简化曲轴的加工工艺、减小制造成本，达到减小制造成本的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞压缩机曲轴，其特征在于，包括本体和设置在所述本体上的偏心机构（10）；所述本体包括长轴（20）和设置在所述长轴（20）顶端的曲柄（30），所述偏心机构（10）安装在所述长轴（20）和所述曲柄（30）连接的位置处；当所述活塞压缩机曲轴转动时，所述曲柄（30）用于带动活塞压缩机的气缸活塞运动，同时，所述偏心机构（10）用于驱动活塞压缩机的补气滑阀（50）往复运动。

2.根据权利要求1所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述偏心机构（10）包括偏心圆（11），所述偏心圆（11）与所述本体一体成型设置。

3.根据权利要求2所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述偏心圆（11）的偏心距为2.5mm至4.5mm。

4.根据权利要求2所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述偏心圆（11）的圆心与所述长轴（20）的轴线和所述曲柄（30）的轴线均不重合。

5.根据权利要求1所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述偏心机构（10）包括凸轮（12），所述凸轮（12）与所述本体一体成型设置。

6.根据权利要求1所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述压缩机曲轴还包括平衡块（40），所述平衡块（40）安装在所述偏心机构（10）上。

7.根据权利要求6所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述平衡块（40）与所述偏心机构（10）一体设置。

8.根据权利要求6所述的活塞压缩机曲轴，其特征在于，所述平衡块（40）与所述偏心机构（10）分体设置，所述平衡块（40）上设置有连接孔（41），所述平衡块（40）通过所述连接孔（41）固定在所述曲柄（30）上。

9.一种活塞压缩机，其特征在于，所述活塞压缩机包括曲轴和补气滑阀（50），所述曲轴为权利要求1至8中任一项所述的活塞压缩机曲轴，所述偏心机构（10）与所述补气滑阀（50）驱动连接。

10.一种制冷系统，包括活塞压缩机，其特征在于，所述活塞压缩机为权利要求9中所述的活塞压缩机。