CN109488593B - 活塞限位结构、压缩机及换热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机领域，具体提供了一种活塞限位结构、压缩机及换热设备。活塞限位结构包括：气缸，具有贯穿的活塞孔，活塞孔在沿贯穿方向上的投影为圆形；活塞，设于活塞孔内且在活塞孔内往复滑动，活塞侧壁开设有轴滑孔；以及转轴，穿过轴滑孔，转轴的支承面与轴滑孔的两侧壁抵接以驱动活塞转动，且转轴相对于活塞沿垂直于转轴轴线和活塞轴线所形成的平面的方向往复滑动；活塞设有沿转轴相对活塞往复滑动的方向设置的第一止推面，转轴设有与第一止推面形状配合且抵接的第二止推面，在沿转轴轴线方向上，第一止推面的投影与第二止推面的投影的至少一部分重合。本发明提供的活塞限位机构不会引入余隙容积，对活塞限位效果更好。

Description

活塞限位结构、压缩机及换热设备

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体涉及一种活塞限位结构、压缩机及换热设备。

背景技术

转缸活塞压缩机是一种基于十字滑块原理工作的压缩机，其气缸在气缸套内转动，活塞横向设置在气缸的活塞孔中，且在活塞孔中往复滑动，从而在活塞的端面、活塞孔的侧壁与气缸套的内壁之间形成压缩腔。

为了保证活塞与活塞孔之间的贴合程度和适用性，从制造的角度来说，采用圆形的活塞孔和圆柱形截面的活塞显然是最优的，最容易保证加工精度。然而，在这种情况下，由于活塞孔是横向设置在圆柱形的活塞中，活塞孔的两端边缘实际上为两个圆柱的相贯线，因而沿周向各处的长度是连续变化的。同样，活塞的两端边缘也是两个圆柱的相贯线(与活塞孔的两端边缘一致)，活塞沿其周向各处的长度也是连续变化的。在理想状态下，活塞头部(即端面)的母线应当与气缸外表面的母线平行，这样活塞在往复运动的终点可以与气缸套的内壁完美贴合(即活塞端面与气缸外表面构成完成的圆柱面)，完成排气。然而，实际上当采用圆形截面的活塞时，在运行过程中，活塞相对于气缸会发生自转，由于活塞与活塞孔沿周向各处的长度都是连续变化的，二者之间一旦发生相对旋转，活塞端面与气缸外表面便不能形成完整的圆柱面，在活塞进行压缩的过程中便会造成活塞头部与气缸套内壁的干涉，导致撞缸。

为了解决圆形活塞会产生撞缸的问题，现有技术中采用两种方案对转缸活塞压缩机进行改进。

一是采用非圆形的活塞，气缸的活塞孔也需相应的设置为非圆形形状，非圆形结构加工工艺性不良，不利于规模化生产，且难以加工，精度难以保证。而且活塞与气缸配合面存在多个配档尺寸，例如两个非圆截面外圆直径、半圆弧面圆心距、平行段长度、活塞宽度等，装配过程很难同时保证活塞与气缸之间的配合间隙，影响压缩机装配及性能。并且非圆形活塞平行段实际运行时存在较大变形，影响压缩机可靠性。

二是在圆形活塞轴向加设限位结构，从而限制活塞自转，具体为在圆形活塞的轴面上设置销钉，而在气缸的活塞孔对应位置开设贯穿的销钉避空槽，通过销钉与避空槽对活塞进行限位，防止活塞发生转动。然而在这种方案中，虽然活塞为圆形活塞，但是由于贯穿避空槽的设置，对应的活塞孔实际上为非圆形，避空槽与销钉配合，使得避空槽的端部位于吸排气腔内，会影响泵体的吸排气过程，同时会在压缩末端引入天然余隙容积。并且销钉和避空槽的配合位于两个压缩腔之间，需要保证两个腔体密封，从而属于精加工位置，对于气缸依然需要使用线切割等特殊不利于规模化生产的加工工艺。因此，如何解决圆形活塞的撞缸问题成为改进转缸活塞压缩机的重要研究方向。

发明内容

为解决现有技术中的圆形活塞会发生自转导致活塞头部与气缸套内壁干涉甚至撞缸、同时圆形活塞与气缸之间限位结构会引入天然余隙容积的技术问题，本发明提供了一种防止活塞自转同时配合精度高不会引入余隙容积的活塞限位结构。

同时，为解决现有转缸活塞压缩机中的圆形活塞限位结构会引入余隙容积、对加工工艺要求高的技术问题，本发明提供了一种不会引入余隙容积的采用圆形活塞的压缩机。

再有，为解决与上述类似的技术问题，本发明还提供了一种换热设备。

第一方面，本发明提供了一种活塞限位结构，包括：

气缸，具有垂直于所述气缸轴线方向且贯穿所述气缸的活塞孔，所述活塞孔在沿该贯穿方向上的投影为圆形；

活塞，形状配合地设于所述活塞孔内且在所述活塞孔内往复滑动，所述活塞侧壁开设有沿所述气缸轴线方向贯穿所述活塞的轴滑孔；以及转轴，穿过所述轴滑孔，所述转轴的支承面与所述轴滑孔的两侧壁抵接以驱动所述活塞转动，且所述转轴相对于所述活塞沿垂直于所述转轴轴线和所述活塞轴线所形成的平面的方向往复滑动；

所述活塞设有沿所述转轴相对所述活塞往复滑动的方向设置的第一止推面，所述转轴设有与所述第一止推面形状配合且抵接的第二止推面，在沿所述转轴轴线方向上，所述第一止推面的投影与所述第二止推面的投影的至少一部分重合。

所述第一止推面为平面且垂直于所述转轴的轴线方向。

所述第一止推面设于所述活塞侧壁上。

所述第一止推面位于所述活塞在所述转轴穿入所述轴滑孔一端的所述侧壁上；和/或

所述第一止推面设于所述活塞在所述转轴穿出所述轴滑孔一端的所述侧壁上。

所述转轴成型有第二止推面；或

所述的活塞限位结构还包括：

限位环，固定套设于所述转轴上，所述限位环靠近所述活塞的一侧端面形成所述第二止推面，所述第二止推面与所述第一止推面抵接。

所述的活塞限位结构还包括：

限位环，活动套设与所述转轴上，所述限位环靠近所述活塞的一侧端面形成所述第二止推面，所述第二止推面与所述第一止推面抵接；和

法兰，具有凸台，所述凸台的端面与所述限位环另一侧端面抵接以限制所述限位环在沿所述气缸轴线方向移动。

所述第一止推面设于所述轴滑孔沿所述活塞轴线方向的两侧中至少一侧。

所述第一止推面设于所述轴滑孔内，且位于所述轴滑孔与所述支承面抵接的两侧壁上至少一侧，所述转轴位于所述第二止推面的下端设有限位避空部，用以在所述转轴装配时避让所述第一止推面。

第二方面，本发明提供了一种压缩机，包括：

法兰，包括上法兰和下法兰；

气缸套，设于所述上法兰和下法兰之间；以及

上述的活塞限位结构，所述气缸设于所述气缸套内，所述转轴依次穿过所述上法兰、气缸套、以及下法兰，所述气缸由所述转轴驱动转动。

第三方面，本发明提供了一种换热设备，包括上述的活塞限位结构。

所述换热设备为空调。

本发明的技术方案，具有如下有益效果：

1)本发明提供的活塞限位结构，包括气缸、活塞和转轴，气缸具有垂直于气缸轴线方向且贯穿气缸的活塞孔，活塞孔在贯穿方向上的投影为圆形，活塞形状配合地设于活塞孔内且可在活塞孔内往复滑动，采用圆形活塞和圆形活塞孔，活塞和气缸的工艺性良好，便于加工，保证加工精度，易于规模化生产，且气缸的活塞孔到气缸端面的距离均匀过渡，类似拱桥结构，结构更加坚固，不易变形，同时圆形活塞和圆形气缸活塞孔配合，有利于控制活塞与气缸之间的装配间隙，有利于降低摩擦功耗，减小泄露，从而提高活塞压缩机性能。活塞侧壁上开设有沿气缸轴线方向贯穿活塞的轴滑孔，转轴穿过轴滑孔，转轴的支撑面于轴滑孔的两侧壁抵接以驱动活塞转动，且转轴相对于活塞沿垂直于转轴轴线和活塞轴线所形成的平面的方向往复滑动。从而活塞在气缸内转动时相对于气缸往复滑动，在活塞的两端形成可变容积腔，从而实现对气体进行压缩。活塞设有沿转轴相对活塞往复滑动的方向设置的第一止推面，转轴设有与第一止推面形状配合且抵接的第二止推面，在沿转轴轴线方向上，第一止推面的投影与第二止推面的投影的至少一部分重合。通过转轴与活塞的配合对活塞进行限位，从而不会在活塞孔两端的可变容积腔内引入余隙容积，使得转缸压缩机工作更稳定，同时活塞与转轴的配合面位于压缩腔之外，因此对第一止推面和第二止推面的精度要求低，便于工件加工，降低成本。

2)本发明提供的活塞限位结构，第一止推面为平面且垂直于转轴的轴线方向。第一止推面设置为水平方向的平面，便于止推面的加工，同时更容易保证加工精度。

3)本发明提供的活塞限位结构，第一止推面设于活塞的侧壁上，且位于活塞在转轴穿入，和/或穿出轴滑孔一端的侧壁上。第一止推面设置在活塞侧壁上，便于第一止推面的加工成型，降低加工成本。同时当第一止推面设于活塞上侧时，转轴自身重力及转轴的电磁拉力向下作用于第一止推面上，限位效果更好。

4)本发明提供的活塞限位结构，第二止推面成型在转轴上，便于第二止推面的加工。或包括限位环，固定套设于转轴上，限位环靠近活塞的一侧端面形成第二止推面，第二止推面与第一止推面抵接，通过限位环对活塞进行限位，降低转轴加工难度，提高第二止推面精度。

5)本发明提供的活塞限位结构，还包括限位环，活动套设于转轴上，限位环靠近活塞的一侧端面形成第二止推面，第二止推面与第一止推面抵接，法兰凸台的端面与限位环另一侧端面抵接以限位限位环在沿气缸轴线方向移动。通过限位环对活塞进行限位，同时与法兰配合对限位环沿活塞轴向进行限位，从而使得限位环与活塞之间存在相对运动，降低活塞与法兰之间摩擦功耗，同时便于限位环加工。

6)本发明提供的活塞限位结构，第一止推面设于轴滑孔内，且位于轴滑孔与支承面抵接的两侧壁上至少一侧，转轴位于第二止推面的下端设有限位避空部。第一止推面设于轴滑孔内部，同时第二止推面与第一止推面抵接，转轴的自身重力及向下电磁拉力使得限位效果更好。

7)本发明提供的压缩机，包括法兰、气缸套和活塞限位结构，气缸设于气缸套内，转轴依次穿过上法兰、气缸套、以及下法兰，气缸由转轴驱动转动，由于该压缩机具有上述的活塞限位结构，因此具有上述的所有有益效果。

8)本发明提供的换热设备，包括上述的活塞限位结构，因此具备上述所有的有益效果。

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是本发明一种实施方式中压缩机的爆炸结构示意图；

图2是本发明一种实施方式中活塞、气缸、转轴装配结构剖视图；

图3是本发明一种实施方式中活塞结构示意图；

图4是本发明一种实施方式中转轴结构剖视图；

图5是本发明第二种实施方式中活塞、气缸、转轴装配结构剖视图；

图6是本发明第二种实施方式中活塞、限位环结构示意图；

附图标记说明：

1-气缸；2-活塞；21-第一止推面；22-轴滑孔；3-限位环；4-上法兰；5-下法兰；6-转轴；61-第二止推面；7-气缸套。

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。此外，下面所描述的本发明不同实施例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。

现有技术中的转缸活塞压缩机包括法兰、气缸套、气缸、活塞和转轴，基于十字滑块原理使得活塞在转动过程中相对于气缸做往复滑动，从而在活塞的两端与气缸和气缸套形成压缩腔和排气腔。因而对于转缸活塞压缩机的活塞而言，需要对活塞绕自身轴线发生自转的自由度进行限制，本发明提供的活塞限位结构，可用于现有技术中的转缸活塞压缩机，从而实现对活塞进行限位。图1至图4中示出了本发明活塞限位结构的一种实施方式。

本发明提供的活塞限位结构包括气缸1、活塞2以及转轴6。如图1至

图4所示，在本实施方式中，气缸1为圆柱形缸体，在气缸1的轴向开设有贯穿气缸1的装配孔，装配孔供转轴6穿过。气缸1的外周面上开设有垂直于装配孔方向且贯穿气缸1的活塞孔，活塞孔在沿自身轴向方向上的投影为圆形。

如图3所示，活塞2形状配合地设于活塞孔内且可在活塞孔内往复滑动。活塞2与活塞孔适配，活塞2为类似圆柱体结构，活塞2的两端端面为与活塞孔配合形成完整圆柱面的曲面结构，活塞2的轴向长度小于气缸1径向尺寸，使得活塞2在气缸1内做往复滑动。活塞2侧壁中部在沿气缸1轴线方向上开设有轴滑孔22，轴滑孔22为截面为矩形的通孔，矩形的长度方向垂直于活塞2的轴线方向。活塞2的侧壁上开设有止推槽，止推槽在活塞2侧壁上形成第一止推面21。如图3所示，在本实施方式中，止推槽对称设于活塞2上端轴滑孔22的两侧，第一止推面21设置为平面且垂直于气缸1的轴线方向，止推槽在沿活塞2轴向的长度上不贯穿活塞2侧壁的两端。

如图2所示，转轴6为类圆柱体的轴，其为压缩机的驱动部件，转轴6下端具有两个平行且分别位于两侧的支承面，支承面为在圆形体的外表面沿轴向切削后产生的平面。转轴6穿入活塞2的轴滑孔22中时，转轴6的两个支承面与轴滑孔22的两个侧壁抵接，从而在转轴6转动时可带动活塞2转动，同时基于上述的转缸活塞压缩机的原理，转轴6在带动活塞2转动时，转轴6相对于活塞2同时沿轴滑孔22长度方向作往复滑动，及转轴6的支承面与活塞2轴滑孔22侧壁之间存在滑动的摩擦副。在本实施方式中，转轴6的支承面上方成型有第二止推面61，第二止推面61位于转轴6的两侧。如图2中所示，转轴6与活塞2装配时，转轴6左右两侧的第二止推面61分别与位于活塞2轴滑孔22两侧的第一止推面21抵接，转轴6的支承面与轴滑孔22的两侧壁抵接，转轴6在带动活塞2转动过程中，活塞2相对于转轴6在轴滑孔22的长度方向上往复滑动，当活塞2发生自转趋势时，转轴6上的第二止推面61对活塞2上的第一止推面21产生作用力，从而限制活塞2自转。

图5、图6中示出了本发明活塞限位结构的第二种实施方式，在本实施方式中，活塞限位结构包括气缸1、活塞2、限位环3、转轴6、以及下法兰5，气缸1和活塞2结构与上述实施方式相同即可，在此不再赘述。在本实施方式中，活塞2的第一止推面21设于转轴6穿出轴滑孔22的下端，限位环3为圆环状，其内径与转轴6下端的尺径配合。限位环3活动套设在转轴6的下端，下法兰5上具有凸台，凸台的侧壁对气缸1的装配孔进行限位，使得气缸1可相对下法兰5转动，凸台的上端面与限位环3的下端面抵接，从而使得限位环3装配时，上端面与活塞2的第一止推面21抵接，即限位环3的上端面形成第二止推面61，限位环3的下端面与下法兰5凸台的上端面抵接。当活塞2产生自转趋势时，由于下法兰5对限位环3沿转轴6轴向限位，因此限位环3的上端面对活塞2的第一止推面21产生作用力，从而限制活塞2自转。在本实施方式中，限位环3可相对于活塞转动，降低活塞2与下法兰5之间摩擦功耗，便于限位环3加工。

上述结合附图对本实施方式的活塞限位结构的结构及限位原理进行了说明，在上述公开的基础上，本发明的活塞限位结构还可以有其它可替代的实施方式。

例如在一个替代实施方式中，与上述实施方式的区别在于，活塞2的第一止推面设于轴滑孔22内，且位于轴滑孔22与转轴6支承面抵接的两侧壁中至少一侧上，转轴6相应的支承面上开设第二止推面61，第二止推面61与第一止推面21在轴滑孔22内抵接配合从而限制活塞2自转。同时转轴6第二止推面61的下端可开设为限位避空部，转轴6装配时可避让第一止推面21，便于转轴6装配。

在另一个替代实施方式中，第一止推面21与第二止推面61可设置为任何适于实施的非平面形状，例如弧面、曲面等，或者设置为与转轴6轴线不垂直的斜面等，本发明对此不做限制。

在再一些替代实施方式中，限位环3可固定设于转轴上，无需法兰对限位环3定位。同时限位环3的形状可设为任何适于套接在转轴6上的环状结构，例如外形为类似腰型的环状件。

在第二方面，本发明还提供了一种压缩机，如图1所示，本发明的压缩机包括上法兰4、下法兰5、气缸套7、以及上述的活塞限位结构，气缸1设于气缸套7内，转轴6依次穿过上法兰4、气缸套7以及下法兰5。本发明的压缩机基于十字滑块原理，压缩机工作时，转轴6与活塞2的轴滑孔22壁面抵接从而带动活塞2和气缸1在气缸套7内转动，由于转轴6与气缸1偏心转动，活塞2相对于气缸1做往复运动，从而在活塞2两端的容积腔内压缩气体。在本发明中通过设置活塞2与转轴6配合限位，有效避免压缩机的活塞发生自转产生撞缸。

在第三方面，本发明还提供了一种换热设备，该换热设备包括上述的压缩机或活塞限位结构。换热设备为空调或冰箱。

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申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种活塞限位结构，其特征在于，包括：

气缸(1)，具有垂直于所述气缸(1)轴线方向且贯穿所述气缸(1)的活塞孔，所述活塞孔在沿该贯穿方向上的投影为圆形；

活塞(2)，形状配合地设于所述活塞孔内且在所述活塞孔内往复滑动，所述活塞(2)侧壁开设有沿所述气缸(1)轴线方向贯穿所述活塞(2)的轴滑孔(22)；以及

转轴(6)，穿过所述轴滑孔(22)，所述转轴(6)的支承面与所述轴滑孔(22)的两侧壁抵接以驱动所述活塞(2)转动，且所述转轴(6)相对于所述活塞(2)沿垂直于所述转轴(6)轴线和所述活塞(2)轴线所形成的平面的方向往复滑动；

所述活塞(2)设有沿所述转轴(6)相对所述活塞(2)往复滑动的方向设置的第一止推面(21)，所述转轴(6)设有与所述第一止推面(21)形状配合且抵接的第二止推面(61)，在沿所述转轴(6)轴线方向上，所述第一止推面(21)的投影与所述第二止推面(61)的投影的至少一部分重合；

所述第一止推面(21)设于所述轴滑孔(22)内，且位于所述轴滑孔(22)与所述转轴(6)支承面抵接的两侧壁至少一侧上；所述转轴(6)位于所述第二止推面(61)的下端开设为限位避空部，用以在所述转轴(6)装配时可避让所述第一止推面(21)。

2.根据权利要求1所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述第一止推面(21)为平面且垂直于所述转轴(6)的轴线方向。

3.根据权利要求2所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述第一止推面(21)设于所述活塞(2)侧壁上。

4.根据权利要求3所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述第一止推面(21)位于所述活塞(2)在所述转轴(6)穿入所述轴滑孔(22)一端的侧壁上；和/或

所述第一止推面(21)设于所述活塞(2)在所述转轴(6)穿出所述轴滑孔(22)一端的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述转轴(6)成型有第二止推面(61)；或

还包括：

限位环(3)，固定套设于所述转轴(6)上，所述限位环(3)靠近所述活塞(2)的一侧端面形成所述第二止推面(61)，所述第二止推面(61)与所述第一止推面(21)抵接。

6.根据权利要求4所述的活塞限位结构，其特征在于，还包括：

限位环(3)，活动套设于所述转轴(6)上，所述限位环(3)靠近所述活塞(2)的一侧端面形成所述第二止推面(61)，所述第二止推面(61)与所述第一止推面(21)抵接；和

法兰，具有凸台，所述凸台的端面与所述限位环(3)另一侧端面抵接以限制所述限位环(3)在沿所述气缸轴线方向移动。

7.根据权利要求3至6任一项所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述第一止推面(21)设于所述轴滑孔(22)沿所述活塞(2)轴线方向的两侧中至少一侧。

8.一种压缩机，其特征在于，包括：

法兰，包括上法兰(4)和下法兰(5)；

气缸套(7)，设于所述上法兰(4)和下法兰(5)之间；以及

根据权利要求1至7任一项所述的活塞限位结构，所述气缸(1)设于所述气缸套(7)内，所述转轴(6)依次穿过所述上法兰(4)、气缸套(7)、以及下法兰(5)，所述气缸(1)由所述转轴(6)驱动转动。

9.一种换热设备，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的活塞限位结构。

10.根据权利要求9所述的换热设备，其特征在于，所述换热设备为空调。