CN109083923A - 曲轴、滚动转子式微型压缩机和制冷系统 - Google Patents

曲轴、滚动转子式微型压缩机和制冷系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曲轴、滚动转子式微型压缩机和制冷系统。所述滚动转子式微型压缩机包括泵体，所述泵体包括汽缸以及封闭所述汽缸的汽缸室的上轴承和下轴承，所述曲轴包括：分别位于两端的长轴部和短轴部、连接所述长轴部和所述短轴部的偏心部；其中，所述偏心部具有一偏心块，所述曲轴中，仅所述偏心部位于所述滚动转子式微型压缩机的泵体的汽缸室内；所述长轴部的轴向长度大于所述短轴部的轴向长度，所述偏心部的轴向长度与所述曲轴的轴向长度的比值范围为0.171～0.26。上述曲轴能够使滚动转子式微型压缩机在性能、可靠性与轻量化、便携性、安装性等特性之间达到较佳平衡。

Description

曲轴、滚动转子式微型压缩机和制冷系统
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体地说涉及一种曲轴、滚动转子式微型压缩机和制冷系统。
背景技术
微型压缩机是指制冷量小于1KW的制冷压缩机，具有体积小、重量轻、高功率、低能耗、振动小、可变频和易于控制等特点，广泛应用于便携式制冷系统、食品冷却系统、微型冷藏系统、温控装运容器、电子制冷系统、医疗成像系统、迷你冷却水系统等系统中。
压缩作为机制冷系统的心脏，在开发压缩机使用范围的历程中，压缩机的性能、可靠性要求越来越高。在保证压缩机匹配系统性能、可靠性的同时，整机的轻量化、便携性、安装性的目标正凸显其重要性。一款既能匹配客户需求，同时又能够降低材料成本的最优化压缩机结构设计的产品最终也将得到市场的认可。
然而，现阶段市场上压缩机的结构设计很难做到既能保证压缩机的性能、可靠性，又能兼顾压缩机的轻量化、便携性、安装性等。往往在追求性能、可靠性优化的同时，却牺牲了压缩机的轻量化、便携性、安装性等特性；或者是在保证了压缩机的轻量化、便携性、安装性等特性的同时，却牺牲了压缩机的性能、可靠性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是对滚动转子式微型压缩机的曲轴进行结构设计，能够在滚动转子式微型压缩机的性能、可靠性与滚动转子式微型压缩机的轻量化、便携性、安装性等特性之间达到较佳平衡，并寻求最优化设计。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种滚动转子式微型压缩机的曲轴，所述滚动转子式微型压缩机包括泵体，所述泵体包括汽缸以及封闭所述汽缸的汽缸室的上轴承和下轴承，所述曲轴包括：分别位于两端的长轴部和短轴部、连接所述长轴部和所述短轴部的偏心部；
其中，所述偏心部具有一偏心块，所述曲轴中，仅所述偏心部位于所述滚动转子式微型压缩机的泵体的汽缸室内；所述长轴部的轴向长度大于所述短轴部的轴向长度，所述偏心部的轴向长度与所述曲轴的轴向长度的比值范围为0.171～0.26。
在一个实施例中，所述偏心部的轴向长度与所述曲轴的轴向长度的比值范围为0.19～0.26。
在一个实施例中，所述偏心部的轴向长度与所述长轴部的轴向长度的比值范围为0.256～0.47。
在一个实施例中，所述偏心部的轴向长度与所述长轴部的轴向长度的比值范围为0.3～0.47。
另一方面，本发明提供一种滚动转子式微型压缩机，所述滚动转子式微型压缩机包括：泵体和上述的曲轴；
所述泵体包括：
汽缸，所述汽缸具有汽缸室和位于所述汽缸室内周面上的叶片槽，曲轴中，仅曲轴的偏心部位于所述汽缸室内；
用于封闭所述汽缸室的上轴承和下轴承，所述曲轴的长轴部的至少部分套设在所述上轴承的轴承孔内，所述曲轴的短轴部的至少部分套设在所述下轴承的轴承孔内；
活塞，所述活塞位于所述汽缸室内，所述活塞套设于所述曲轴的偏心块外；
叶片，所述叶片从所述叶片槽内向所述汽缸室内突出并与所述活塞抵接，所述叶片将所述汽缸室分隔为高压侧和低压侧。
在一个实施例中，所述滚动转子式微型压缩机还包括为所述曲轴提供旋转力的电机，所述电机包括定子和转子。
在一个实施例中，所述滚动转子式微型压缩机还包括壳体，所述泵体、所述曲轴和所述电机容置于所述壳体内。
再一方面，本发明提供一种制冷系统，所述制冷系统包括：冷凝器、蒸发器、换向阀和上述的滚动转子式微型压缩机。
与现有技术相比，本发明提供的曲轴、滚动转子式微型压缩机和制冷系统至少具有以下有益效果：
本发明通过优化曲轴的偏心部的轴向长度与曲轴的轴向长度的长度配比，使得滚动转子式微型压缩机不仅具有较佳的运行性能和可靠性，而且能够减小曲轴的材料用量，增强滚动转子式微型压缩机的轻量化、便携性和安装性等特性，并通过进一步优化偏心部的轴向长度与所述长轴部的轴向长度的长度配比，使得滚动转子式微型压缩机的性能、可靠性与轻量化、便携性、安装性等特性之间能够达到最优化设计。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本发明实施例的滚动转子式微型压缩机的截面示意图。
图2A和图2B是本发明实施例的滚动转子式微型压缩机的曲轴的截面示意图。
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1是本发明实施例的滚动转子式微型压缩机的截面示意图，图2A和图2B是本发明实施例的滚动转子式微型压缩机的曲轴的截面示意图。参照图1、图2A和图2B，本发明提供了一种滚动转子式微型压缩机，该滚动转子式微型压缩机包括泵体10和曲轴20。
参照图1，泵体10包括：汽缸11、上轴承12、下轴承13、活塞14和叶片15。参照图2A和图2B，曲轴20包括：长轴部21、短轴部23和偏心部22，其中，偏心部22具有一偏心块221。
汽缸11具有汽缸室和位于汽缸室内周面上的叶片槽，曲轴20中，仅曲轴20的偏心部22位于汽缸室内。上轴承12和下轴承13相配合封闭汽缸室的开口，其中，曲轴20的长轴部21的至少部分套设在上轴承12的轴承孔内，曲轴20的短轴部23的至少部分套设在下轴承13的轴承孔内。本实施例中，上轴承12和下轴承13通过至少一个螺钉16与汽缸11的缸体连接，在其他实施例中，上轴承12和下轴承13还可以通过其他方式与汽缸11连接固定。
活塞14位于汽缸室内，活塞14套设于曲轴20的偏心块221外。叶片15从叶片槽内向汽缸室内突出并与活塞14抵接，叶片15将汽缸室分隔为高压侧和低压侧，在曲轴20的旋转力和偏心块221的作用下，活塞14进行偏心旋转，将低温低压的冷媒压缩为高温高压的冷媒，高温高压的冷媒经定子31与转子32之间的气隙和转子32的内孔流向排气管。
可选地，叶片15具有叶片本体151和叶片弹簧152，叶片本体151与活塞14抵接，叶片弹簧152容置于叶片槽底部，在压缩机运行过程中，叶片弹簧152的弹力能够使得叶片本体151和活塞14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。
曲轴20用于传递旋转力，曲轴20的长轴部21和短轴部23位于曲轴20相对的两端，长轴部21的轴向长度L2大于短轴部23的轴向长度。本实施例中，长轴部21位于上端，长轴部21邻近偏心部22的一部分套设在上轴承12的轴承孔内，长轴部21的上端套设在转子32的内孔中，转子32将旋转力传递给曲轴20的长轴部21并带动曲轴20的偏心块221进行偏心旋转，短轴部23位于下端并套设在下轴承13的轴承孔内。
偏心部22位于长轴部21和短轴部23之间，连接长轴部21和短轴部23，偏心部22具有一偏心块221，活塞14套设于偏心部22的偏心块221外，在曲轴20的带动下，活塞14进行偏心旋转。曲轴20中，仅曲轴20的偏心部22位于汽缸室内，换言之，偏心部22的轴向长度L1与汽缸室的高度相同。
本发明中，偏心部22的轴向长度L1与曲轴20的轴向长度L的比值范围为0.171～0.26。现阶段，压缩机的曲轴20的轴径越细，性能会越高，但曲轴20的轴径减小会降低压缩机运转的可靠性，基于此情况，压缩机的轴径尺寸基本已经定型。发明人经深入研究发现，在长轴部21的轴向长度L2大于短轴部23的轴向长度情况下，偏心部22的轴向长度L1与曲轴20的轴向长度L的比值范围为0.171～0.26时，滚动转子式微型压缩机不仅具有较佳的运行性能和可靠性，而且曲轴20的轴向长度L能够降低至最小，从而减小曲轴20的材料用量，增强滚动转子式微型压缩机的轻量化、便携性和安装性等特性。可选地，滚动转子式微型压缩机中，曲轴20的轴向长度L为5cm～12cm。在一较佳实施例中，偏心部22的轴向长度L1与曲轴20的轴向长度L的比值范围为0.19～0.26。
在压缩机开发过程中，上轴承12、下轴承13分别与曲轴20的长轴部21和短轴部23接触，形成摩擦副，接触段越多，滚动转子式微型压缩机的可靠性也会越高，但是接触段的长度增加，需要的曲轴20的长轴部21和短轴部23的长度就会越长，曲轴20的用料也就越多。发明人进一步研究发现，曲轴20中，偏心部22的轴向长度L1与长轴部21的轴向长度L2的比值范围为0.256～0.47时，能够进一步提高滚动转子式微型压缩机的可靠性，采用该曲轴20的长轴部21、短轴部23与偏心部22的长度配比方案，既能保证滚动转子式微型压缩机的可靠性，又能节省曲轴20材料，减少曲轴20重量，达到提高滚动转子式微型压缩机轻量化、便携性、安装性的目的。
在一较佳实施例中，偏心部22的轴向长度L1与长轴部21的轴向长度L2的比值范围为0.3～0.47，采用该长度配比的曲轴20的滚动转子式微型压缩机，能够在可靠性和轻量化、便携性之间达到最优化化设计。
可选地，滚动转子式微型压缩机还包括为曲轴20提供旋转力的电机30，该电机30包括定子31和转子32。其中，定子31位于转子32外，转子32的内孔中容置有曲轴20的长轴部21的一部分，在转子32的作用下，曲轴20旋转，并带动偏心部22的偏心块221和套设在偏心块221上的活塞14进行偏心旋转。
可选地，滚动转子式微型压缩机还包括壳体40，泵体10、曲轴20和电机30容置于壳体40内。本实施例中，泵体10容置于壳体40的下部空间，电机30容置于壳体40的上部空间。可选地，壳体40外还设置有气液分离器50，用于防止没有蒸发的液体状的冷媒和润滑油随低压冷媒经进气管进入泵体10，产生液击现象。可选地，壳体40上还设置有排气管60和接线柱70。
本发明还提供一种制冷系统，制冷系统包括：冷凝器、蒸发器、换向阀和上述的滚动转子式微型压缩机，该制冷系统包括但不限于是空调器和冰箱。
综上，本发明通过优化曲轴的偏心部的轴向长度与曲轴的轴向长度的长度配比，使得滚动转子式微型压缩机不仅具有较佳的运行性能和可靠性，而且能够减小曲轴的材料用量，增强滚动转子式微型压缩机的轻量化、便携性和安装性等特性，并通过进一步优化偏心部的轴向长度与长轴部的轴向长度的长度配比，使得滚动转子式微型压缩机的性能、可靠性与轻量化、便携性、安装性等特性之间能够达到最优化设计。
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 (8)

1.一种滚动转子式微型压缩机的曲轴，其特征在于，所述滚动转子式微型压缩机包括泵体，所述泵体包括汽缸以及封闭所述汽缸的汽缸室的上轴承和下轴承，所述曲轴包括：分别位于两端的长轴部和短轴部、连接所述长轴部和所述短轴部的偏心部；
其中，所述偏心部具有一偏心块，所述曲轴中，仅所述偏心部位于所述滚动转子式微型压缩机的泵体的汽缸室内；所述长轴部的轴向长度大于所述短轴部的轴向长度，所述偏心部的轴向长度与所述曲轴的轴向长度的比值范围为0.171～0.26。
2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述偏心部的轴向长度与所述曲轴的轴向长度的比值范围为0.19～0.26。
3.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述偏心部的轴向长度与所述长轴部的轴向长度的比值范围为0.256～0.47。
4.根据权利要求3所述的曲轴，其特征在于，所述偏心部的轴向长度与所述长轴部的轴向长度的比值范围为0.3～0.47。
5.一种滚动转子式微型压缩机，其特征在于，所述滚动转子式微型压缩机包括：泵体和权利要求1至4任意一项所述的曲轴；
所述泵体包括：
汽缸，所述汽缸具有汽缸室和位于所述汽缸室内周面上的叶片槽，曲轴中，仅曲轴的偏心部位于所述汽缸室内；
用于封闭所述汽缸室的上轴承和下轴承，所述曲轴的长轴部的至少部分套设在所述上轴承的轴承孔内，所述曲轴的短轴部的至少部分套设在所述下轴承的轴承孔内；
活塞，所述活塞位于所述汽缸室内，所述活塞套设于所述曲轴的偏心块外；
叶片，所述叶片从所述叶片槽内向所述汽缸室内突出并与所述活塞抵接，所述叶片将所述汽缸室分隔为高压侧和低压侧。
6.根据权利要求5所述的滚动转子式微型压缩机，其特征在于，所述滚动转子式微型压缩机还包括为所述曲轴提供旋转力的电机，所述电机包括定子和转子。
7.根据权利要求6所述的滚动转子式微型压缩机，其特征在于，所述滚动转子式微型压缩机还包括壳体，所述泵体、所述曲轴和所述电机容置于所述壳体内。
8.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括：冷凝器、蒸发器、换向阀和权利要求5至7任意一项所述的滚动转子式微型压缩机。
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