CN109139476B - 一种气缸和压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气缸和压缩机，解决了压缩机气缸U型吸气通道的设计不能同时满足四个关键设计因素导致吸气效率无法进一步提高的技术问题，采用的技术方案包括：包括气缸本体，设置在气缸本体上的滑片槽，以及设置在所述滑片槽一侧的吸气口，吸气口横截面为凹槽结构，凹槽包括：第一圆弧段、第二圆弧段和若干扩展段。本发明通过将凹槽内壁设置为多弧段，可有效减少吸气口附近的涡流现象，减少涡流造成的吸气阻力，提升压缩机压缩效率。同时，设置具有多弧段内壁的凹槽，在进行吸气口设计时，更有利于对影响吸气口吸气效率的各个关键参数的设置和调整，极大的方便了对吸气口的设计，降低设计工作量。

Description

一种气缸和压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种气缸和压缩机。

背景技术

旋转式压缩机的气缸上设有吸气结构和排气结构，其工作原理为：曲轴在气缸内带动滚子做偏向圆周运动，滚子和顶住滚子的滑片将气缸内的压缩腔分为了吸气腔和排气腔，曲轴带动滚子旋转时气缸由吸气结构将气体吸入吸气腔并从排气结构排出，从而实现对气体的压缩。

气缸上的吸气结构对压缩机的性能和能效有重要影响。如图1和图2所示，常见压缩机气缸上的吸气结构为：包括贯穿气缸壁厚的进气通道1，以及设于气缸内壁且贯穿气缸上下两端面的吸气通道2，进气通道1和吸气通道2连通。目前吸气通道2最长采用的结构为U型口结构，包括如图1所示的真U口结构和如图2所示的半圆形U口结构。上述U型吸气通道的结构在压缩机气缸进行吸气时，经常在吸气通道附近产生很大涡流，吸气阻力很大，对压缩机能效降低明显。

上述现有U型吸气通道的吸气性能要满足设计要求，与以下四个约束条件相关：如图1和2所示，a表示气缸吸气开始角度，意思为泵体开始吸气，吸气口与气缸3中心孔连线与滑片槽4中心形成的角度，b为气缸3吸气关闭角度，意思为泵体停止吸气，吸气口与气缸中心孔连线与滑片槽中心形成的角度，d为气缸吸气口与滑片槽侧边的距离，S为气缸吸气U口径向截面积，其与进气通道的径向截面积之和为吸气总流通截面积。为使压缩机吸气充分和涡流最小，又要保证结构强度，设计要求a、b角度尽可能小，d和S尺寸尽可能大。对于半圆形结构，如图2所示，首先保证a、d尺寸满足设计要求，在保证S满足设计要求时，b尺寸会变大，吸气开始时，在半圆靠近滑片槽附近，流动阻力局部加大，形成涡流，影响吸气量。对于真U型结构，如图1所示，首先保证S、b尺寸满足设计要求，在保证d尺寸满足设计要求时，a角度会变大，当吸气关闭角度b时，在U口附近流动阻力大，形成涡流，严重影响吸气量。

因此，如何解决U型吸气通道的设计能同时满足以上四个设计因素成为困扰本领域技术人员的一大技术难题。

发明内容

因此，本发明要解决压缩机气缸U型吸气通道的设计不能同时满足四个关键设计因素导致吸气效率无法进一步提高的技术问题，从而提供一种气缸和压缩机。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种气缸，包括气缸本体，设置在气缸本体上的滑片槽，以及设置在所述滑片槽一侧的吸气口，定义与所述气缸的中心线垂直的截面为第一截面，所述吸气口被所述第一截面截出的横截面为凹槽，所述凹槽包括：第一圆弧段，靠近所述滑片槽一侧设置；第二圆弧段，远离所述滑片槽一侧设置，且所述第一圆弧段的第一端与所述第二圆弧段的第一端之间形成所述凹槽的槽口；扩展段，至少设有一个，且设置在所述第一圆弧段的第二端与所述第二圆弧段的第二端之间，所述第一圆弧段、所述扩展段、所述第二圆弧段连接形成所述凹槽；所述滑片槽朝向所述吸气口一侧的侧壁至所述凹槽的距离最近的点D位于所述第一圆弧段上，且所述第一圆弧段、所述第二圆弧段处于同一圆上，且所述扩展段处于所述第一圆弧段、所述第二圆弧段所在的圆外。

所述扩展段为圆心不与所述第一圆弧段或所述第二圆弧段所在圆的圆心重合的扩展圆弧段。

所述扩展圆弧段设有两个，包括圆心不重合的第一扩展圆弧段和第二扩展圆弧段，所述第一扩展圆弧段的第一端与所述第一圆弧段的第二端连接，所述第一扩展圆弧段的第二端与所述第二扩展圆弧段的第一端连接，所述第二扩展圆弧段的第二端与所述第二圆弧段的第二端连接。

所述扩展圆弧段设有一个，所述扩展圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段的第二端、所述第二圆弧段的第二端相接。

所述扩展圆弧段的直径大于所述第一圆弧段的直径，或者小于所述第一圆弧段的直径，或者等于所述第一圆弧段的直径。

所述第一圆弧段的第一端至所述气缸中心线的连线与所述滑片槽的中心线之间的夹角为第一夹角a，所述第一夹角a的角度范围为8°－15°。

所述第二圆弧段的第一端至所述气缸中心线的连线与所述滑片槽的中心线之间的夹角为第二夹角b，所述第二夹角b的角度范围为24°－41°。

所述点D至所述滑片槽朝向所述吸气口一侧的侧壁之间的距离为d，且d≥1.5mm。

一种压缩机，具有上述的气缸。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的气缸，包括气缸本体，在气缸本体上设置的滑片槽和吸气口，吸气口设置在滑片槽的一侧。定义与气缸的中心线垂直的截面为第一截面，吸气口被所述第一截面截出的横截面为凹槽，凹槽包括：第一圆弧段、第二圆弧段、扩展段。其中，第一圆弧段靠近滑片槽一侧设置，第二圆弧段远离滑片槽一侧设置，第一圆弧段的第一端与第二圆弧段的第一端之间形成凹槽的槽口。扩展段设置在第一圆弧段的第二端和第二圆弧段的第二端之间。第一圆弧段、扩展段、第二圆弧段连接形成所述凹槽。滑片槽朝向吸气口一侧的侧壁至所述凹槽的距离最近的点D位于第一圆弧段上，且第一圆弧段、第二圆弧段处于同一圆上，且扩展段处于第一圆弧段、第二圆弧段所在的圆外。

本发明通过将凹槽内壁设置为多弧段，可有效减少吸气口附近的涡流现象，减少涡流造成的吸气阻力，提升压缩机压缩效率。同时，设置具有多弧段内壁的凹槽，在进行吸气口设计时，更有利于对影响吸气口吸气效率的各个关键参数的设置和调整，极大的方便了对吸气口的设计，降低设计工作量。

本发明在对气缸吸气结构进行设计时，与气缸吸气效率相关的因素包括开始吸气角度、关闭吸气角度、以及凹槽的面积。与吸气结构的设计相关的还有D点位置，D点位置直接影响气缸的结构强度。本发明中气缸的多弧段吸气口设计，在对开始吸气角度、关闭吸气角度、以及凹槽的面积进行调整时并不会影响D点的位置，极大的简化了气缸吸气结构设计，在保证气缸结构强度的前提下，增加扩展弧段以增加吸气口的面积尺寸，吸气口面积的增加使得气缸吸气量增加，吸气口附近的涡流现象明显减少，可有效减少流动阻力，提高压缩机能效，单机能效可提升0.5％以上。

2.本发明提供的压缩机，本发明在对气缸吸气结构进行设计时，与气缸吸气效率相关的因素包括开始吸气角度、关闭吸气角度、以及凹槽的面积S。其中开始吸气角度是指第一圆弧段的第一端至气缸中心线的连线与滑片槽的中心线之间的夹角，设为第一夹角a。所述关闭吸气角度是指第二圆弧段的第一端至气缸中心线的连线与滑片槽的中心线之间的夹角，设为第二夹角b。与吸气结构的设计相关的还有D点位置，设定点D点至滑片槽4朝向吸气口一侧的侧壁之间的距离为d，d的大小直接影响气缸的结构强度，d越大气缸结构强度越大，d越小气缸结构强度越小。本发明中气缸的多弧段吸气口设计，在对a、b、s进行调整时并不会影响D点的位置，使得d的厚度不会发生改变，极大的简化了气缸吸气结构设计，在保证气缸结构强度的前提下，增加凹槽的面积S尺寸，S面积的增加使得气缸吸气量增加，吸气口附近的涡流现象明显减少，可有效减少流动阻力，提高压缩机能效，单机能效可提升0.5％以上。

3.本发明提供的压缩机，具有上述的气缸，因此具有上述气缸的所有优点。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中气缸示例1；

图2为现有技术中气缸示例2；

图3为本发明实施例1中气缸的结构示意图；

图4为本发明中实施例1中气缸的另一种结构示意图；

图5为本发明中实施例1中气缸的另一种结构示意图；

图6为本发明中实施例1中气缸的另一种结构示意图；

图7为现有技术中气缸吸气口附近气流流动模拟情况示意图；

图8为本发明中气缸吸气口附近气流流动模拟情况示意图；

附图标记说明：

1－主吸气口，2－吸气口，21－第一圆弧段，22－第二圆弧段；23－扩展段；3－气缸本体；4－滑片槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图3－6所示，本实施例提供一种气缸，包括气缸本体3，在气缸本体3上设置的滑片槽4和吸气口2，吸气口2设置在滑片槽4的一侧。

如图3所示，吸气口2沿气缸轴向贯穿设置，位于吸气口2处的气缸本体3的内壁上还设有主吸气口1，主吸气口1沿气缸径向贯穿气缸本体3的壁厚设置，主吸气口1的第一端与气缸本体3的外圆周面连通，第二端与吸气口2连通。

如图3所示，定义与所述气缸的中心线垂直的截面为第一截面，所述吸气口2被所述第一截面截出的横截面为凹槽。如图3所示，所述凹槽包括：第一圆弧段21、第二圆弧段22、扩展段23。其中，第一圆弧段21靠近所述滑片槽4一侧设置，第二圆弧段22远离所述滑片槽4一侧设置，第一圆弧段21的第一端与所述第二圆弧段22的第一端之间形成所述凹槽的槽口。扩展段23设置在第一圆弧段21的第二端和第二圆弧段22的第二端之间。如图3所示，第一圆弧段21、扩展段23、第二圆弧段22连接形成所述凹槽。

如图3所示，滑片槽4朝向吸气口2一侧的侧壁至所述凹槽的距离最近的点D位于第一圆弧段21上，且第一圆弧段21、第二圆弧段22处于同一圆上，且扩展段23处于第一圆弧段21、第二圆弧段22所在的圆外。

本发明通过将凹槽内壁设置为多弧段，可有效减少吸气口附近的涡流现象，减少涡流造成的吸气阻力，提升压缩机压缩效率。同时，设置具有多弧段内壁的凹槽，在进行吸气口设计时，更有利于对影响吸气口吸气效率的各个关键参数的设置和调整，极大的方便了对吸气口的设计，降低设计工作量。

本发明中，扩展段23至少设有一个。

具体的，所述扩展段23为圆心不与所述第一圆弧段21或第二圆弧段22所在圆的圆心重合的扩展圆弧段。如图3所示，所述扩展圆弧段设有两个，包括圆心不重合的第一扩展圆弧段和第二扩展圆弧段，所述第一扩展圆弧段的第一端与所述第一圆弧段的第二端连接，所述第一扩展圆弧段的第二端与所述第二扩展圆弧段的第一端连接，所述第二扩展圆弧段的第二端与所述第二圆弧段的第二端连接。

当然，本发明中扩展段23也可以设有一个，如图4所示，所述扩展圆弧段设有一个，所述扩展圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段21的第二端、所述第二圆弧段22的第二端相接。

本发明中，扩展圆弧段的直径可大于所述第一圆弧段21的直径，也可小于所述第一圆弧段21的直径，当然也可等于所述第一圆弧段21的直径。如图4所示，扩展圆弧段的直径等于第一圆弧段21的直径。如图5所示，扩展圆弧段的直径小于第一圆弧段21的直径。如图6所示，扩展圆弧段的直径大于第一圆弧段21的直径。如图3所示，扩展圆弧段设有两组，且两组扩展圆弧段的直径与第一圆弧段21的直径相等。

本发明在对气缸吸气结构进行设计时，与气缸吸气效率相关的因素包括开始吸气角度、关闭吸气角度、以及凹槽的面积S。如图3所示，其中开始吸气角度是指第一圆弧段21的第一端至气缸中心线的连线与滑片槽4的中心线之间的夹角，设为第一夹角a。所述关闭吸气角度是指第二圆弧段22的第一端至气缸中心线的连线与滑片槽的中心线之间的夹角，设为第二夹角b。

与吸气结构的设计相关的还有D点位置，设定D点至滑片槽4朝向吸气口2一侧的侧壁之间的距离为d，d的大小直接影响气缸的结构强度，d越大气缸结构强度越大，d越小气缸结构强度越小。本发明中气缸的多弧段吸气口设计，在对a、b、s进行调整时并不会影响D点的位置，使得d的厚度不会发生改变，极大的简化了气缸吸气结构设计，在保证气缸结构强度的前提下，增加凹槽的面积S尺寸，S面积的增加使得气缸吸气量增加，吸气口附近的涡流现象明显减少，可有效减少流动阻力，提高压缩机能效，单机能效可提升0.5％以上。

如图7所示，为目前常规气缸吸气口气流流动模拟情况示意图，图8为本发明中改进后的气缸吸气口气流流动模拟情况示意图，圆圈内区域为各自吸气口附近的涡流运动图，二者虽然均存在涡流现象，但图8本发明中涡流现象明显减小，可有效减少流动阻力，提高压缩机能效。

本发明中气缸吸气口结构在设计时，先加工第一圆弧段21和第二圆弧段22，确定好a、b、d的尺寸保持不变。然后再加工扩展段23，扩展段23的加工需避开会影响a、b、d尺寸的位置。

本发明中设定d≥1.5mm，第一夹角a的角度范围为8°－15°，第二夹角b的角度范围为24°－41°。

实施例2

本发明提供一种压缩机，具有上述的气缸。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种气缸，包括气缸本体，设置在气缸本体上的滑片槽(4)，以及设置在所述滑片槽(4)一侧的吸气口(2)，定义与所述气缸的中心线垂直的截面为第一截面，所述吸气口(2)被所述第一截面截出的横截面为凹槽，其特征在于，

所述凹槽包括：

第一圆弧段，靠近所述滑片槽(4)一侧设置；

第二圆弧段，远离所述滑片槽(4)一侧设置，且所述第一圆弧段的第一端与所述第二圆弧段的第一端之间形成所述凹槽的槽口；

扩展段，至少设有一个，且设置在所述第一圆弧段的第二端与所述第二圆弧段的第二端之间，所述第一圆弧段、所述扩展段、所述第二圆弧段连接形成所述凹槽；

所述滑片槽(4)朝向所述吸气口(2)一侧的侧壁至所述凹槽的距离最近的点D位于所述第一圆弧段上，且所述第一圆弧段、所述第二圆弧段处于同一圆上，且所述扩展段处于所述第一圆弧段、所述第二圆弧段所在的圆外。

2.根据权利要求1所述的气缸，其特征在于，所述扩展段为圆心不与所述第一圆弧段或所述第二圆弧段所在圆的圆心重合的扩展圆弧段。

3.根据权利要求2所述的气缸，其特征在于，所述扩展圆弧段设有两个，包括圆心不重合的第一扩展圆弧段和第二扩展圆弧段，所述第一扩展圆弧段的第一端与所述第一圆弧段的第二端连接，所述第一扩展圆弧段的第二端与所述第二扩展圆弧段的第一端连接，所述第二扩展圆弧段的第二端与所述第二圆弧段的第二端连接。

4.根据权利要求2所述的气缸，其特征在于，所述扩展圆弧段设有一个，所述扩展圆弧段的两端分别与所述第一圆弧段的第二端、所述第二圆弧段的第二端相接。

5.根据权利要求4所述的气缸，其特征在于，所述扩展圆弧段的直径大于所述第一圆弧段的直径，或者小于所述第一圆弧段的直径，或者等于所述第一圆弧段的直径。

6.根据权利要求1－5中任一项所述的气缸，其特征在于，所述第一圆弧段的第一端至所述气缸中心线的连线与所述滑片槽的中心线之间的夹角为第一夹角a，所述第一夹角a的角度范围为8°－15°。

7.根据权利要求1－5中任一项所述的气缸，其特征在于，所述第二圆弧段的第一端至所述气缸中心线的连线与所述滑片槽的中心线之间的夹角为第二夹角b，所述第二夹角b的角度范围为24°－41°。

8.根据权利要求1－5中任一项所述的气缸，其特征在于，所述点D至所述滑片槽朝向所述吸气口(2)一侧的侧壁之间的距离为d，且d≥1.5mm。

9.一种压缩机，其特征在于，具有权利要求1－8任一项所述的气缸。