CN109356851A - 变容压缩机和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本技术方案提供了一种变容压缩机及制冷设备。变容压缩机包括曲轴以及沿所述曲轴依次设置的上气缸和下气缸，所述曲轴在所述上气缸内的部分形成有上偏心部，所述曲轴在所述下气缸内的部分形成有下偏心部，所述上偏心部的外周套设有上滚动转子，所述下偏心部的外周套设有下滚动转子，所述上气缸的工作容积为V₁，所述上偏心部的外径为b₁，所述上偏心部的偏心距为h₁，当9.8≤V₁≤25.1时，满足26.9≤b₁≤33.9，3≤h₁≤5.2，其中V₁的单位为cm³，b₁的单位为mm，h₁的单位为mm。通过测试验证发现，在上述技术方案设计范围内的变容压缩机在保证了制冷量和能效比的前提下，曲轴出现转动不畅、卡顿及磨损的几率减小，改善了压缩机的能效和可靠性。

Description

变容压缩机和制冷设备

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种变容压缩机，还涉及安装有该变容压缩机的制冷设备。

背景技术

在家用中央空调领域内普遍使用的多联机由于使用场所的限制，用户普遍长时间只使用一台室内机，对于普通压缩机来说需长时间处于低频运行，因低频时电机效率低、各零件间的摩擦加剧，对压缩机的性能及损耗是不利的。而变容压缩机的出现很好的解决了上述的问题，当需低冷量时通过销钉的作用使压缩机能单双缸切换。目前，变容压缩机包括曲轴、上法兰、长螺钉、上气缸、上滚动转子、上滑片、泵体隔板、下气缸、下滚动转子、下滑片、下法兰、销钉和下盖板等部件，其中，销钉与滑片分开时，使得下滑片与下滚动转子接触并随下滚动转子做跟随性运动，压缩机启动后下气缸同上气缸一样进行正常压缩，形成常规双缸压缩机的双缸，称之为双缸模式；当销钉与滑片锁紧时，下滑片无法与下滚动转子做跟随性运动，下气缸泄露，不进行压缩，则压缩机表现为仅有上气缸压缩的单缸运行模式，称之为单缸模式。在长时间单缸运行情况下，单个缸的工作容积对压缩机在使用过程中能效及可靠性起到决定性作用。

在单双缸切换时，由于曲轴受力在不断变化，往往会出现曲轴转动不通畅、卡顿及磨损的情况，严重影响变容压缩机的可靠性和能效。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种可以在保证制冷量和能效比的前提下，降低曲轴出现转动不畅、卡顿及磨损的几率，以解决相关技术中变容压缩机在单双缸切换时，由于曲轴受力在不断变化，出现曲轴转动不通畅、卡顿及磨损的情况，影响变容压缩机的可靠性和能效的技术问题。

为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本技术方案提供了一种变容压缩机。

该变容压缩机包括曲轴以及沿所述曲轴依次设置的上气缸和下气缸，所述曲轴在所述上气缸内的部分形成有上偏心部，所述曲轴在所述下气缸内的部分形成有下偏心部，所述上气缸的工作容积为V₁，所述上偏心部的外径为b₁，所述上偏心部的偏心距为h₁，当9.8≤V₁≤25.1时，满足26.9≤b₁≤33.9，3≤h₁≤5.2，其中V₁的单位为cm³，b₁的单位为mm，h₁的单位为mm。

进一步的，上述的变容压缩机中，

当9.8≤V₁≤14.9时，满足26.9≤b₁≤28，3≤h₁≤3.36；或

当14.9≤V₁≤20时，满足29.1≤b₁≤30.2，3.72≤h₁≤4.06；或

当20≤V₁≤25.1时，满足31.3≤b₁≤32.4，4.40≤h₁≤4.78。

进一步的，上述的变容压缩机中，所述下气缸的工作容积为V₂，所述下偏心部的外径为b₂，所述下偏心部的偏心距为h₂，当18≤V₂≤31.1时，满足30.8≤b₂≤43.9，3.7≤h₂≤6.3，其中V₂的单位为cm³，b₂的单位为mm，h₂的单位为mm。

进一步的，上述的变容压缩机中，

当18≤V₂≤22.3时，满足30.8≤b₂≤33，3.7≤h₂≤4.1；或

当22.3≤V₂≤26.7时，满足35.1≤b₂≤37.7，4.5≤h₂≤5；或

当26.7≤V₂≤31.1时，满足39.5≤b₂≤41.7，5.4≤h₂≤5.9。

进一步的，上述的变容压缩机中，还包括位于所述上气缸上部且套设于所述曲轴上的上法兰和位于所述下气缸下部且套设于所述曲轴上的下法兰。

进一步的，上述的变容压缩机中，所述上法兰的内径为f₁，当9.8≤V₁≤25.1时，满足19.7≤f₁≤28.8，其中f₁的单位mm。

进一步的，上述的变容压缩机中，

当9.8≤V₁≤14.9时，满足20≤f₁≤22；或

当14.9≤V₁≤20时，满足21≤f₁≤23；或

当20≤V₁≤25.1时，满足23≤f₁≤25。

进一步的，上述的变容压缩机中，所述下气缸的工作容积为V₂，所述下法兰的内径为f₂，当18≤V₂≤31.1时，满足22.4≤f₂≤30.5，其中V₂的单位为cm³，f₂的单位为mm。

进一步的，上述的变容压缩机中，

当18≤V₂≤22.3时，满足23≤f₂≤25；或

当22.3≤V₂≤26.7时，满足25≤f₂≤27；或

当26.7≤V₂≤31.1时，满足27≤f₂≤29。

为了实现上述目的，根据本技术方案的另一个方面，本技术方案还提供了一种制冷设备。

该制冷设备包括本申请文件提供的上述变容压缩机。

在上述技术方案提供的变容压缩机中，在确定工作容积后对曲轴上偏心部的外径以及偏心距进行设计，确定了相应的参数范围，通过测试验证发现，在上述技术方案设计范围内的变容压缩机在保证了制冷量和能效比的前提下，曲轴出现转动不畅、卡顿及磨损的几率减小，改善了压缩机的能效和可靠性。进而解决了相关技术中变容压缩机在单双缸切换时，由于曲轴受力在不断变化，出现曲轴转动不通畅、卡顿及磨损的情况，影响变容压缩机的可靠性的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性的给出了本申请变容压缩机内泵体的内部结构图；

图2给出了图1中部分结构的参数标注示意图；

图3示意性的给出了本申请一种变容压缩机整机的内部结构图；

图中：

1、曲轴；2、上气缸；3、下气缸；4、上偏心部；5、下偏心部；6、上法兰；7、下法兰；8、上滚动转子；9、下滚动转子；10、壳体组件；11、电机组件；12、泵体隔板；13、第一吸气管；14、第二吸气管；15、旁通控制管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

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“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，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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1-3并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种变容压缩机。图1和图2给出了变容压缩机的泵体结构部分的示意图，图3给出了本申请一种变容压缩机的整机结构示意图。本实施例中的压缩机尤其指通过销钉的作用使压缩机能单双缸切换的变容压缩机。

如图1和图3所示，该变容压缩机的结构可以包括曲轴1、上气缸2、下气缸3、上偏心部4、下偏心部5、上法兰6、下法兰7、上滚动转子8、下滚动转子9、壳体组件10、电机组件11、泵体隔板12、第一吸气管13、第二吸气管14和旁通控制管15，并且对应的布置位置和连接关系均如图1和图3所示，上述结构的连接关系、操作及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

具体的，本申请中变容压缩机内涉及到创新改进点的结构包括曲轴1以及沿曲轴1依次设置的上气缸2和下气缸3，曲轴1在上气缸2内的部分形成的上偏心部4，曲轴1在下气缸3内的部分形成的下偏心部5；还包括位于上气缸2上部且套设于曲轴1上的上法兰6和位于下气缸3下部且套设于曲轴1上的下法兰7。其中，上气缸2的工作容积为V₁，上偏心部4的外径为b₁，上偏心部4的偏心距为h₁，上法兰6的内径为f₁，下气缸3的工作容积为V₂，下偏心部5的外径为b₂，下偏心部5的偏心距为h₂，下法兰7的内径为f₂，并且b₁、h₁、f₁、b₂、h₂和f₂的具体指代参加图2所示的标注，在本申请文件中，在无特殊说明的情况下，V₁和V₂的单位均为cm³，b₁、h₁、f₁、b₂、h₂和f₂的单位均为mm。本申请中的变容压缩机的核心在于，变容压缩机上气缸工作容积V₁、下气缸工作容积V₂与曲轴上偏心部外径b₁、下偏心部外径b₂，曲轴上偏心部偏心距h₁、下偏心部偏心距h₂，上法兰内径f₁、下法兰内径f₂对压缩机压缩机能效及可靠性的评价指标及参考范围，通过合理设置上述各参数的范围解决气缸工作容积与曲轴、法兰的关键尺寸间的设计难点问题，降低曲轴以及法兰的卡顿及磨损，有效的提高变容压缩机的能效及可靠性。

当上气缸2工作容积V₁确定时，曲轴1的上偏心部4外径b₁、上偏心部4偏心距h₁的大小必将影响压缩机整体的结构和性能，因为b₁，h₁过大时上滚动转子8外径偏小，且上气缸2的高度偏低，此时的上气缸2及上滚动转子9的强度及旋转力距不足，而曲轴1偏心量过大使其运转时的不平衡力容易超出极限范围造成压缩机卡死不转等情况，另一方面加剧了曲轴1的摩擦，使得泵体隔板12通孔的变大增加了泄露量，降低了能耗。当b₁，h₁过小时则造成上滚动转子8外径偏大和上气缸2高度偏大，上滚动转子8外径过大势必会造成上滚动转子8的损耗增大，曲轴1上偏心部4外径过小导致曲轴1的强度不足、旋转力距的增加，造成能耗的降低。

在一些实施例中，根据不同的上气缸工作容积及曲轴上偏心部的外径，上偏心部的偏心距进行装配变容压缩机，在国标工况下对多台压缩机进行测试后取平均值，测试制冷量和能效比，并通过解剖观察曲轴相应部分的磨损情况，结果表明，当9.8≤V₁≤25.1时，控制b₁和h₁的参数范围满足26.9≤b₁≤33.9，3≤h₁≤5.2，可以在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机高出3％-4％，并且曲轴转动较为通畅，不卡顿，上偏心部和上滚动转子之间的磨损较轻，有效的提高了变容压缩机的能效及可靠性。

在上述实施例的基础上，对上气缸工作容积V₁进一步的细化范围区间进行测试，在国标工况下对多台压缩机进行测试后取平均值其部分测试结果如表1所示。

表1

通过表1可知：

当9.8≤V₁≤14.9时，b₁和h₁的取值范围满足26.9≤b₁≤28，3≤h₁≤3.36，在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机较高；

当14.9≤V₁≤20时，b₁和h₁的取值范围满足29.1≤b₁≤30.2，3.72≤h₁≤4.06，在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机较高；

当20≤V₁≤25.1时，b₁和h₁的取值范围满足31.3≤b₁≤32.4，4.40≤h₁≤4.78，在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机较高。

同理，当下气缸3工作容积V₂确定时，曲轴1的下偏心部外径b₂、下偏心部5偏心距h₂的大小必将影响压缩机整体的结构和性能，因为b₂，h₂过大时下滚动转子9外径偏小，且下气缸3的高度偏低，此时的下气缸3及下滚动转子9的强度及旋转力距不足，而曲轴1偏心量过大使其运转时的不平衡力容易超出极限范围造成压缩机卡死不转等情况，另一方面加剧了曲轴1的摩擦，使得泵体隔板12通孔的变大增加了泄露量，降低了能耗。当b₂，h₂过小时则造成下滚动转子9外径偏大和下气缸3高度偏大，下滚动转子9外径过大势必会造成下滚动转子9的损耗增大，曲轴1下偏心部5外径过小导致曲轴的强度不足、旋转力距的增加，造成能耗的降低。

在一些实施例中，根据不同的下气缸工作容积及曲轴下偏心部的外径，下偏心部的偏心距进行装配变容压缩机，在国标工况下对多台压缩机进行测试后取平均值，测试制冷量和能效比，并通过解剖观察曲轴相应部分的磨损情况，结果表明，当18≤V₂≤31.1时，控制b₁和h₁的参数范围满足30.8≤b₂≤43.9，3.7≤h₂≤6.3，可以在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机高出3％-4％，并且曲轴转动较为通畅，不卡顿，上偏心部和上滚动转子之间的磨损较轻，有效的提高了变容压缩机的能效及可靠性。

在上述实施例的基础上，对上气缸工作容积V₂进一步的细化范围区间进行测试，在国标工况下对多台压缩机进行测试后取平均值其部分测试结果如表2所示。

表2

通过表2可知：

当18≤V₂≤22.3时，b₂和h₂的取值范围满足30.8≤b₂≤33，3.7≤h₂≤4.1，在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机较高；

当22.3≤V₂≤26.7时，b₂和h₂的取值范围满足35.1≤b₂≤37.7，4.5≤h₂≤5，在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机较高；

当26.7≤V₂≤31.1时，b₂和h₂的取值范围满足39.5≤b₂≤41.7，5.4≤h₂≤5.9，在制冷量和能效比上均比上述范围外的压缩机较高。

对于例如本申请附图1-3所提供的滚动转子式变容压缩机，由于时常需单双缸切换工作因此曲轴1长短轴与上法兰6内径的受力在不断变化，当上法兰6内径过小时会导致强度不足，易造成断裂、弯曲出现。上法兰6内径过大不单增加摩擦功耗，且对零件的损耗同样是不利的。因此V₁与f₁之间处于一定范围内时对泵体整体设计最好。

基于上述的描述，在一些实施例中，为确保滚动转子式变容压缩机运行的可靠性，针对上述结构进行上气缸工作容积与上法兰内径配合间的试验，试验方法为：选取零件装机，在试验台上进行单双缸切换试验1万次后检查转动是否有不通畅、卡顿等情况。结果表明，当9.8≤V₁≤25.1时，控制f₁的参数范围满足19.7≤f₁≤28.8，压缩机转动较为通畅，不卡顿。

在上述实施例的基础上，对上气缸工作容积V₁进一步的细化范围区间对压缩机进行可靠性实验验证后对压缩机进行测试，转动无卡顿、通畅的记为OK，反之为NG。部分测试数据的对比表如表3所示。

表3

其中对压缩机进行解剖发现，NG压缩机的法兰内径与曲轴长短轴接触处磨损严重且曲轴的长轴出现弯曲现象，极易发生曲轴憋死等不良情况，严重影响压缩机性能及可靠性。OK的压缩机整体情况良好，各零件也无严重磨损等不良情况发生。

通过表3可知：

当9.8≤V₁≤14.9时，f₁的取值范围满足20≤f₁≤22，压缩机可靠性测试过程中转动通畅、无卡顿；

当14.9≤V₁≤20时，f₁的取值范围满足21≤f₁≤23，压缩机可靠性测试过程中转动通畅、无卡顿；

当20≤V₁≤25.1时，f₁的取值范围满足23≤f₁≤25，压缩机可靠性测试过程中转动通畅、无卡顿。

同理，当下法兰7内径过小时会导致强度不足，易造成断裂、弯曲出现。下法兰7内径过大不单增加摩擦功耗，且对零件的损耗同样是不利的。因此V₂与f₂之间处于一定范围内时对泵体整体设计最好。

基于上述的描述，在一些实施例中，为确保滚动转子式变容压缩机运行的可靠性，针对上述结构进行下气缸工作容积与下法兰内径配合间的试验，试验方法为：选取零件装机，在试验台上进行单双缸切换试验1万次后检查转动是否有不通畅、卡顿等情况。结果表明，当18≤V₂≤31.1时，控制f₂的参数范围满足22.4≤f₂≤30.5，压缩机转动较为通畅，不卡顿。

在上述实施例的基础上，对上气缸工作容积V₂进一步的细化范围区间对压缩机进行可靠性实验验证后对压缩机进行测试，转动无卡顿、通畅的记为OK，反之为NG。部分测试数据的对比表如表4所示。

表4

其中对压缩机进行解剖发现，NG压缩机的法兰内径与曲轴长短轴接触处磨损严重且曲轴的长轴出现弯曲现象，极易发生曲轴憋死等不良情况，严重影响压缩机性能及可靠性。OK的压缩机整体情况良好，各零件也无严重磨损等不良情况发生。

通过表4可知：

当18≤V₂≤22.3时，f₂的取值范围满足23≤f₂≤25，压缩机可靠性测试过程中转动通畅、无卡顿；

当22.3≤V₂≤26.7时，f₂的取值范围满足25≤f₂≤27，压缩机可靠性测试过程中转动通畅、无卡顿；

当26.7≤V₂≤31.1时，f₂的取值范围满足27≤f₂≤29，压缩机可靠性测试过程中转动通畅、无卡顿。

需要说明的是，本申请变容压缩机的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

此外，本申请还公开了一种制冷设备，包括变容压缩机，由于该变容压缩机为上述实施例中公开的变容压缩机，因此具有该变容压缩机的制冷设备也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。

根据上述实施例的制冷设备可以为冰箱或者空调等，制冷设备的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变容压缩机，包括曲轴(1)以及沿所述曲轴(1)依次设置的上气缸(2)和下气缸(3)，所述曲轴(1)在所述上气缸(2)内的部分形成有上偏心部(4)，所述曲轴(1)在所述下气缸(3)内的部分形成有下偏心部(5)，其特征在于，所述上气缸(2)的工作容积为V₁，所述上偏心部(4)的外径为b₁，所述上偏心部(4)的偏心距为h₁，当9.8≤V₁≤25.1时，满足26.9≤b₁≤33.9，3≤h₁≤5.2，其中V₁的单位为cm³，b₁的单位为mm，h₁的单位为mm。

2.根据权利要求1所述的变容压缩机，其特征在于，

当9.8≤V₁≤14.9时，满足26.9≤b₁≤28，3≤h₁≤3.36；或

当14.9≤V₁≤20时，满足29.1≤b₁≤30.2，3.72≤h₁≤4.06；或

当20≤V₁≤25.1时，满足31.3≤b₁≤32.4，4.40≤h₁≤4.78。

3.根据权利要求1所述的变容压缩机，其特征在于，所述下气缸(3)的工作容积为V₂，所述下偏心部(5)的外径为b₂，所述下偏心部(5)的偏心距为h₂，当18≤V₂≤31.1时，满足30.8≤b₂≤43.9，3.7≤h₂≤6.3，其中V₂的单位为cm³，b₂的单位为mm，h₂的单位为mm。

4.根据权利要求3所述的变容压缩机，其特征在于，

当18≤V₂≤22.3时，满足30.8≤b₂≤33，3.7≤h₂≤4.1；或

当22.3≤V₂≤26.7时，满足35.1≤b₂≤37.7，4.5≤h₂≤5；或

当26.7≤V₂≤31.1时，满足39.5≤b₂≤41.7，5.4≤h₂≤5.9。

5.根据权利要求1所述的变容压缩机，其特征在于，还包括位于所述上气缸(2)上部且套设于所述曲轴(1)上的上法兰(6)和位于所述下气缸(3)下部且套设于所述曲轴(1)上的下法兰(7)。

6.根据权利要求5所述的变容压缩机，所述上法兰(6)的内径为f₁，当9.8≤V₁≤25.1时，满足19.7≤f₁≤28.8，其中f₁的单位mm。

7.根据权利要求6所述的变容压缩机，其特征在于，

当9.8≤V₁≤14.9时，满足20≤f₁≤22；或

当14.9≤V₁≤20时，满足21≤f₁≤23；或

当20≤V₁≤25.1时，满足23≤f₁≤25。

8.根据权利要求5所述的变容压缩机，其特征在于，所述下气缸(3)的工作容积为V₂，所述下法兰(7)的内径为f₂，当18≤V₂≤31.1时，满足22.4≤f₂≤30.5，其中V₂的单位为cm³，f₂的单位为mm。

9.根据权利要求8所述的变容压缩机，其特征在于，

当18≤V₂≤22.3时，满足23≤f₂≤25；或

当22.3≤V₂≤26.7时，满足25≤f₂≤27；或

当26.7≤V₂≤31.1时，满足27≤f₂≤29。

10.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的变容压缩机。