CN109555692B - 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，具有垂直于气缸轴线方向且贯穿气缸的活塞孔，活塞孔在沿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，活塞的侧壁上开设有止推槽，止推槽的底面在活塞侧壁上形成止推面，止推槽在沿活塞轴向的长度上不贯穿活塞侧壁的两端；以及法兰，上设限位件，限位件与止推面抵接以限制活塞绕自身轴向转动。本发明提供的活塞限位机构不会引入余隙容积，对圆形活塞限位效果更好。

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，所述活塞孔在沿所述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可在所述活塞孔内往复滑动，所述活塞的侧壁上开设有止推槽，所述止推槽的底面在所述活塞侧壁上形成止推面，所述止推槽在沿所述活塞轴向的长度上不贯穿所述活塞侧壁的两端；以及

法兰，上设限位件，所述限位件与所述止推面抵接以限制所述活塞绕自身轴向转动。

所述止推面垂直于所述气缸的轴线方向。

所述法兰具有凸台，所述气缸的端面设有贯穿至所述活塞孔的装配孔，所述凸台和所述装配孔形状配合地插接以使所述气缸的端面与所述法兰的端面抵接，且所述气缸与所述法兰转动连接，所述限位件设于所述凸台之上，所述限位件的一侧端面与所述止推面抵接以限制所述活塞绕自身轴向转动。

所述凸台和所述装配孔配合时满足：

h₂≥h₃

其中，h₂为所述活塞孔在沿所述气缸轴线上的端点至靠近所述端点一侧的所述气缸端面的距离，h₃为所述凸台在沿所述气缸轴线方向上的高度。

所述法兰上开设有沉槽，所述气缸的端面设有向外突出的短轴，所述短轴与所述沉槽形状配合地插接以使所述气缸的端面和所述法兰的端面抵接，且所述气缸和所述法兰转动连接，所述短轴端面上设有贯穿至所述活塞孔的装配孔，所述限位件设于装配孔内，所述限位件的一侧端面与所述止推面抵接以限制所述活塞绕自身轴向转动。

所述限位件的一侧端面与所述止推面抵接时，满足：

h₁+h₂≥h₅

其中，h₁为所述止推槽的槽深，h₂为所述活塞孔在沿所述气缸轴线上的端点至靠近所述端点一侧的所述气缸端面的距离，h₅为所述限位件的一侧端面距所述法兰的端面的高度。

所述限位件的一侧端面与所述止推面抵接时，满足：

h₁+h₂≤h₅

其中，h₁为所述止推槽的槽深，h₂为所述活塞孔在沿所述气缸轴线上的端点至靠近所述端点一侧的所述气缸端面的距离，h₅为所述限位件的一侧端面距所述法兰的端面的高度。

所述止推槽设置在所述活塞轴向方向的1/2位置处。

所述活塞在所述活塞孔中往复滑动时，满足：

L₁-L₂≥S

其中，L₁为所述止推槽沿所述活塞轴向方向上的长度，L₂为所述限位件沿所述活塞轴向方向上的长度，S为活塞在所述气缸内滑动的行程。

所述限位件为圆环结构。

所述限位件与所述法兰一体成型。

所述限位件的直径小于所述装配孔的直径，以在所述法兰上形成避让空间。

所述限位件为限位环，所述限位环一端的端面抵接在所述法兰上，另一端的端面抵接在所述止推面上。

所述限位环直径等于所述装配孔的直径，所述限位环的外侧壁的一部分周向抵接在所述气缸的装配孔侧壁上，以限制所述限位环发生径向移动。

所述限位环为耐磨材料制成。

所述法兰为上法兰和下法兰中至少之一。

第二方面，本发明提供了一种压缩机，包括：

转轴；

上法兰；

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、活塞和法兰，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，减小泄漏，从而提高活塞压缩机性能。活塞的侧壁上开设有止推槽，止推槽的底面在活塞侧壁上形成止推面，止推槽在沿活塞轴向的长度上不贯穿活塞侧壁的两端，活塞与气缸内壁之间不存在避空槽，止推槽与容积腔不连通，不会引入余隙容积，使得转缸压缩机工作更稳定。法兰上设限位件，限位件与止推面抵接以限制活塞绕自身轴向发生转动，限位件对活塞进行限位，使得活塞不会发生自转，从而有效解决撞缸问题，提高压缩机稳定性和可靠性。

2)本发明提供的活塞限位结构，止推面垂直于气缸的轴线方向，便于止推槽的加工，保证加工精度，易于生产成型。

3)本发明提供的活塞限位结构，法兰具有凸台，气缸的端面设有贯穿至活塞孔的装配孔，凸台和装配孔配合以使气缸与法兰转动连接，限位件设于凸台之上，限位件远离凸台的一侧端面与止推面抵接以限制活塞绕自身轴向转动。法兰上设有凸台，凸台与气缸内圆配合转动连接，限位结构不影响气缸工作，同时限位件与止推面在活塞内抵接配合，不会引入余隙容积，使得压缩机工作更稳定。

4)本发明提供的活塞限位结构，法兰上开设有沉槽，气缸的端面设有向外突出的短轴，短轴与沉槽形状配合地插接以使气缸的端面和法兰的端面抵接，且气缸和法兰转动连接，短轴端面上设有贯穿至活塞孔的装配孔，限位件设于装配孔内，限位件的一侧端面与止推面抵接以限制活塞绕自身轴线转动。气缸与法兰外圆配合转动连接，限位结构不影响气缸工作，同时限位件与止推面在活塞内抵接配合，不会引入余隙容积，使得压缩机工作更稳定。

5)本发明提供的活塞限位结构，限位件的一侧端面与止推面抵接时满足：h₁+h₂≥h₅，其中，h₁为所述止推槽的槽深，h₂为所述活塞孔在沿所述气缸轴线方向上的端点至所述气缸端面的距离，h₅为限位件的一侧端面距法兰端面的高度。当满足该公式时，压缩机安装后，活塞止推面与限位件端面之间存在微小间隙，从而对活塞、限位件及气缸的加工和装配精度的要求较低，易于加工生产，减小成本。

6)本发明提供的活塞限位结构，限位件远离凸台的一侧端面与止推面抵接时满足：h₁+h₂≤h₅，其中，h₁为所述止推槽的槽深，h₂为所述活塞孔在沿所述气缸轴线方向上的端点至所述气缸端面的距离，h₅为限位件的一侧端面距法兰端面的高度。当满足该公式时，压缩机安装后，法兰和限位件将活塞顶起微小距离，限位件承担活塞自重，通过重力限制活塞自转，限位效果更好，并且可通过调节顶起高度，来控制活塞与气缸之间、气缸端面与装配件之间的间隙，使得装配精度更高，同时降低摩擦功耗，整机性能更好。

7)本发明提供的活塞限位结构，止推槽设置在活塞轴向方向的1/2位置处，活塞在活塞孔中往复滑动时满足L₁-L₂≥S，其中，L₁为所述止推槽沿所述活塞轴向方向上的长度，L₂为所述限位件沿所述活塞轴向方向上的长度，S为活塞在所述气缸内滑动的行程。止推槽的长度大于限位件与活塞行程长度的总和，从而保证活塞在往复滑动时不会撞击限位件，保证稳定性和可靠性。

8)本发明提供的活塞限位结构，限位件为圆环结构，便于加工及装配，保证加工精度。

9)本发明提供的活塞限位结构，限位件与法兰一体成型，减少装配结构，便于加工成型。限位件的直径小于装配孔直径以在法兰上形成避让空间，减小限位件的直径，使得止推槽的最小长度要求减小，进而活塞与气缸内壁的密封距变大，在满足最小密封距要求的前提下，可相应地设计减小活塞和气缸直径，降低压缩机机械功耗。

10)本发明提供的活塞限位结构，限位件为限位环，限位环一端的端面抵接在法兰上，另一端的端面抵接在止推面上。限位件与法兰设置为分体式结构，降低限位环的加工难度，便于限位环的加工和装配。

11)本发明提供的活塞限位结构，限位环直径等于装配孔直径，限位环的外侧壁的一部分周向抵接在气缸的装配孔侧壁上，以限制限位环发生径向移动。利用气缸对限位环径向限位，使得限位环在气缸和活塞转动过程中不会径向撞击气缸，使得压缩机工作更稳定可靠。限位环为耐磨材料制成，有效降低限位件与活塞之间的摩擦损耗，同时仅限位环采用耐磨材料，有效降低成本。

12)本发明提供的压缩机，包括转轴、上法兰、下法兰、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、气缸套和下法兰，气缸由转轴驱动转动。由于该压缩机具有上述活塞限位结构，因此具有上述所有有益效果。

13)本发明提供的换热设备，包括上述的活塞限位结构，因此具有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示意图；

图2是本发明一种实施方式中压缩机的装配结构剖视图；

图3是本发明一种实施方式中气缸结构示意图；

图4是本发明一种实施方式中活塞结构示意图；

图5是本发明一种实施方式中下法兰结构示意图；

图6是本发明第二种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图7是本发明第二种实施方式中下法兰结构示意图；

图8是本发明第二种实施方式中限位环结构示意图；

图9是本发明第二种实施方式中活塞限位结构的剖视图；

图10是本发明第三种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图11是本发明第三种实施方式中活塞限位结构爆炸图；

图12是本发明第四种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图13是本发明第四种实施方式中活塞限位结构爆炸图；

图14是本发明第五种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图15是本发明第六种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图16是本发明第七种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图17是本发明第八种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图18是本发明第九种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图19是本发明第九种实施方式中活塞和气缸的结构示意图；

图20是本发明第九种实施方式中下法兰的结构示意图；

图21是本发明第十种实施方式中活塞限位结构装配剖视图；

图22是本发明第十种实施方式中限位环和下法兰结构示意图。

附图标记说明：

1-气缸；11-活塞孔；12-装配孔；13-短轴；2-活塞；21-轴孔；22-止推槽；221-止推面；3-气缸套；4-上法兰；5-下法兰；51-凸台；52-限位件；521-限位环；53-避让空间；54-沉槽；6-转轴。

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。

需要说明的是，法兰与气缸的限位关系可包括内圆支撑和外圆支撑。内圆支撑指气缸端面开设圆形的装配通孔，法兰上设置与之对应的凸台，凸台插接在装配通孔内，凸台的侧壁与装配通孔内壁抵接，由于两者形状配合，从而在气缸绕凸台转动时对气缸进行径向限位。外圆支撑指气缸端面设置圆形凸起的短轴，而法兰上开设对应的沉槽，短轴插接在沉槽内，短轴的外壁与沉槽的侧壁抵接，由于两者形状配合，从而在气缸短轴在沉槽内转动时对气缸进行径向限位。

图1至图5示出了本发明活塞限位结构的第一种实施方式，本实施方式气缸与下法兰采用内圆支撑限位。

如图1至图5所示，本发明提供的活塞限位结构包括气缸1、活塞2以及下法兰5。在本实施方式中，气缸1为圆柱型缸体，在气缸1的轴向开设有贯穿气缸1的装配孔12，装配孔12供转轴6穿过。气缸1的外周面上开设垂直于装配孔12方向且贯穿气缸1的活塞孔11，活塞孔11在沿自身轴向方向上的投影为圆形。

如图4所示，活塞2形状配合地设于活塞孔11内且可在活塞孔11内往复滑动。活塞2与活塞孔11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11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中部在沿气缸1轴线方向上开设有轴孔21，当活塞2安装于活塞孔11内时，转轴6穿过气缸1的装配孔12和活塞2上的轴孔21。活塞2的侧壁上开设有止推槽22，止推槽22在活塞2侧壁上形成止推面221，如图4所示，在本实施方式中，止推槽22对称设于活塞2下端轴孔21的两侧且止推面221垂直于气缸1的轴线方向，止推槽22在沿活塞2轴向的长度上不贯穿活塞2侧壁的两端。

下法兰5上设限位件52，限位件52的端面与止推面221抵接以限制活塞2绕自身轴向转动。在本实施方式中，下法兰5上端面的中部成型有圆柱形的凸台51，限位件52一体成型在凸台51上，限位件52截面为圆形，下法兰5中部开设有偏心的轴孔，轴孔依次贯穿限位件52、凸台51及下法兰5。

如图2所示，当活塞2、气缸1与下法兰5装配时，下法兰5的凸台51与气缸1的装配孔12配合，从而使得气缸1可绕自身轴向转动，活塞2相对于限位件52旋转往复运动时，限位件52的上端面与活塞2的止推面221始终抵接，使得活塞2不能绕自身轴向发生转动。

在本实施方式中，活塞2在工作状态下，相对于限位件52做旋转往复运动，从而为保证活塞2在旋转往复运动的过程中不会与限位件52产生碰撞，因此当活塞2在活塞孔11中往复滑动时，满足：

L₁-L₂≥S

其中，如图3至图5所示，L₁为止推槽22沿活塞2轴向方向上的长度，L₂为限位件52的直径，S为活塞2在气缸1内滑动的行程。

当L₁-L₂＝S时，活塞2在活塞孔11中滑动至行程终点位置时，止推槽22的侧壁与限位件52的外侧壁处于恰好未接触的极限位置处，此时活塞2与限位件52不会发生碰撞。当L₁-L₂＞S时，活塞2在活塞孔11中往复滑动时，止推槽22的侧壁与限位件52的外侧壁始终不会接触，因此活塞2与限位件52不会发生碰撞，压缩机工作更稳定可靠。

在此基础上，设置限位件52的直径小于凸台51直径，因此在凸台51上形成避让空间53。如图5所示，在本实施方式中，限位件52与凸台51呈内切设置，在凸台51上形成月牙状的避让空间53。通过减小限位件52的直径L₂，可有效减小止推槽22长度L₁，从而相应地增加活塞2与气缸1内壁的密封距离，使得活塞2与气缸1内壁之间密封效果更好。同时在满足最小密封距离要求的前提下，可相应设计减小活塞2和气缸1的直径，降低压缩机的机械功耗。

在本实施方式中，如图3至图5所示，h₁为止推槽22的槽深，h₂为气缸1的活塞孔11到气缸1端面的最短距离，h₃为凸台51的高度，h₄为限位件52的高度，h₅为限位件上端面至下法兰5上端面的高度，即在本实施方式中h₅＝h₃+h₄。同时，在下法兰5与气缸1装配时，为避免下法兰5的凸台51上端面对活塞2运动造成干扰，凸台51高度应不大于气缸1活塞孔11底部至气缸1端面的最短距离，即h₂≥h₃，凸台51高度不会超出气缸1而进入活塞孔11内对活塞2运动造成干扰。

当限位件52的上端面与止推面221抵接时满足：

h₁+h₂＝h₃+h₄

此时限位件52的上端面与止推面221处于抵接的临界位置，两个平面相互之间没有竖直方向的作用力，同时限位件52对活塞2进行限位，防止活塞2自转。

当限位件52的上端面与止推面221抵接时满足：

h₁+h₂＞h₃+h₄

此时，限位件52的上端面与活塞2的止推面221之间存在微小间隙Δ，当活塞2出现自转趋势时，活塞2的止推面221倾斜与限位件52端面接触，达到限制活塞2自转的效果，由于配合间隙Δ足够小，因此活塞2自转的角度很小，不会使活塞2与气缸套3发生撞缸。需要说明的是，在这种情况下，活塞2与限位件52之间存在一定微小间隙Δ，Δ≤0.05mm，因此活塞2发生的自转趋势非常小，不足以在压缩端部撞击气缸壁，但是对于装配而言，由于活塞2与限位件52之间可以存在装配间隙，因此对活塞2的止推面221和限位件52的加工和装配精度要求较低，相应降低加工成本，易于规模化加工生产。

当限位件52的上端面与止推面221抵接时满足：

h₁+h₂＜h₃+h₄

此时限位件52将活塞2顶起一定微小高度η，限位件52需要承担活塞2和气缸1的重力，通过活塞2自身重力限制活塞2发生自转，限位效果更好。同时通过调整η的数值范围，可调整活塞2上下侧壁与气缸1之间的间隙，η≤0.05mm，通过精加工调整η数值，可使得活塞2与气缸1的装配精度更高，从而活塞2上下与气缸1内壁配合间隙相同，活塞2的工作更稳定可靠，且利于油路的润滑，降低摩擦功耗。

图6至图9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2与下法兰5采用内圆支撑结构连接。限位件52与下法兰5设置为分体式结构。

如图7、图8所示，下法兰5的上端面的中部成型有圆柱形的凸台51，凸台51上设置有限位环521，限位环521为空心柱体结构，内圆为转轴6避让通孔，以便转轴6下短轴穿过限位环521。限位环521下端面抵接在凸台51上，上端面与活塞2的止推面221抵接，从而限制活塞2自转。在本实施方式中，如图9所示，限位环521直径等于凸台51直径，从而限位环521安装在凸台51上时侧壁与凸台51的侧壁平齐，设置限位环521的外侧壁的下部的一部分抵接在气缸1的装配孔12侧壁上，与气缸1同轴装配，从而通过气缸1对限位环521进行径向限位，避免活塞2在旋转往复运动过程中，限位环521发生径向位移。限位环521在气缸1和活塞2转动过程中存在转动，从而有效降低限位环521与活塞2的止推面221之间的摩擦功耗。同时限位环521可选用耐磨减磨材料，进一步降低摩擦功耗，由于限位环521与下法兰5分体结构，下法兰5无需使用减磨材料，降低成本。

在本实施方式中，活塞限位结构的其他结构及工作原理与上述实施方式相同，在此不再赘述。

图10、图11中示出了本发明活塞限位结构的第三种实施方式，在本实施方式中，凸台51及限位件52设置在上法兰4下端面上，限位件52与凸台51一体成型，活塞2的止推面221相应的设于上侧壁位置处，通过上法兰4对活塞2进行限位，原理与上述相同。

图12、图13中示出了本发明活塞限位结构的第四种实施方式，在本实施方式中，凸台51及限位件52设置在上法兰4下端面上，限位件52为限位环521，与上法兰4设置为分体式结构，活塞2的止推面221相应的设与上侧壁位置处，通过上法兰4对活塞2进行限位，原理与上述相同。

图14示出了本发明活塞限位结构的第五种实施方式，在本实施方式中，凸台51及限位件52分别设置在上法兰4和下法兰5上，限位件52与凸台51一体成型，活塞2的止推面221相应的设于侧壁上下两侧，通过上下法兰同时对活塞2进行限位，限位效果更好，工作原理与上述相同，本实施方式中不再赘述。

图15示出了本发明活塞限位结构的第六种实施方式，在本实施方式中，在上下法兰上均设置凸台51，同时上法兰4的凸台51设置限位环521，下法兰5的凸台51上成型限位件52，活塞2的止推面221相应的设于侧壁上下两侧，工作原理与上述相同。

图16示出了本发明活塞限位结构的第七种实施方式，在本实施方式中，在上下法兰上均设置凸台51，同时上法兰4的凸台51上成型限位件52，下法兰5的凸台51设置限位环521，活塞2的止推面221相应的设于侧壁上下两侧，工作原理与上述相同。

图17示出了本发明活塞限位结构的第八种实施方式，在本实施方式中，在上下法兰上均设置凸台51和限位环521，活塞2的止推面221相应的设于侧壁上下两侧，工作原理与上述相同，在此不再赘述。

图18至20示出了本发明活塞限位结构的第九种实施方式，在本实施方式中，下法兰5与气缸1采用外圆支撑结构连接。

如图18至20所示，下法兰5中部开设有圆形的沉槽54，气缸1的下端面设有向外突出圆柱形的短轴13，短轴13与沉槽54插接，短轴13的外壁与沉槽54的内壁抵接，从而对气缸1形成外圆限位结构。短轴13的高度小于等于沉槽54的深度，以使得短轴13与沉槽54配合时，气缸1的端面与下法兰5的端面抵接，在本实施方式中，优选二者相等，以减小气缸1与下法兰5之间的摩擦功耗。下法兰5的沉槽54内成型有圆环柱状的限位件52，限位件52中部为贯穿的轴孔。气缸1的轴向方向上设有贯穿的装配孔12，气缸1与下法兰5配合时，限位件52位于装配孔12内，限位件52的上端面抵接在止推面221上，从而限制活塞2自转。

在本实施方式中，h₁为止推槽22的槽深，h₂为气缸1的活塞孔11到气缸1端面的最短距离，h₅为限位件52上端面至下法兰5上端面的高度，当限位件52的上端面与止推面221抵接时满足：

h₁+h₂＝h₅

此时限位件52的上端面与止推面221处于抵接的临界位置，两个平面相互之间没有竖直方向的作用力，同时限位件52对活塞2进行限位，防止活塞2自转。

当限位件52的上端面与止推面221抵接时满足：

h₁+h₂＞h₅

此时，限位件52的上端面与活塞2的止推面221之间存在微小间隙Δ，当活塞2出现自转趋势时，活塞2的止推面221倾斜与限位件52端面接触，达到限制活塞2自转的效果，由于配合间隙Δ足够小，因此活塞2自转的角度很小，不会使活塞2与气缸套3发生撞缸。需要说明的是，在这种情况下，由于活塞2与限位件52之间存在一定微小间隙Δ，Δ≤0.05mm，因此活塞2发生的自转趋势非常小，不足以在压缩端部撞击气缸壁，但是对于装配而言，由于活塞2与限位件52之间可以存在装配间隙，因此对活塞2的止推面221和限位件52的加工和装配精度要求较低，相应降低加工成本，易于规模化加工生产。

当限位件52的上端面与止推面221抵接时满足：

h₁+h₂＜h₅

此时限位件52将活塞2顶起一定微小高度η，限位件52需要承担活塞2和气缸1的重力，通过活塞2自身重力限制活塞2发生自转，限位效果更好。同时通过调整η的数值范围，可调整活塞2上下侧壁与气缸1之间的间隙，η≤0.05mm，通过精加工调整η数值，可使得活塞2与气缸1的装配精度更高，从而活塞2上下与气缸1内壁配合间隙相同，活塞2的工作更稳定可靠，且利于油路的润滑，降低摩擦功耗。

本实施方式中，下法兰5与活塞2限位原理与上述实施方式相同，在此不再赘述。

图21、图22示出了本发明活塞限位结构的第十种实施方式，在本实施方式中，下法兰5与气缸1采用外圆支撑结构连接，同时限位件52与下法兰5设置为分体结构，限位件52设置为限位环521结构。

在本实施方式中，限位环521下端面抵接在下法兰5的沉槽54的上端面上，限位环521上端面抵接在活塞2的止推面221上，从而限制活塞2自转。如图21所示，h₆为限位环521轴向高度，h₇为下法兰5的沉槽54的高度，因此限位环521与止推面221抵接时满足：

h₆-h₇＝h₅

在此基础上，h₅与h₁、h₂关系如上述实施方式所述，在此不再赘述。

需要说明的是，在本实施方式中，限位环521的内径与转轴6的截面直径适配，从而通过转轴6对限位环521进行径向限位，避免活塞2在往复旋转运动中撞击限位环521，同时在限位环521与气缸1之间的装配孔12内形成避让空间53，有益效果如上所述。在一些实施中，可设置限位环521外径与装配孔12直径相同，从而通过气缸1的装配孔12的内壁对限位环521进行限位。

在上述实施方式的基础上，本发明的活塞限位结构还可以有其它可替代的实施方式。

在第十一种实施方式中，上法兰与气缸上短轴采用外圆支撑结构，同时上法兰与气缸之间采用如第九种或第十种实施方式中的限位结构。

在第十二中实施方式中，上下法兰与气缸上下短轴均采用外圆支撑机构，同时采用如第九种和第十种实施方式中的限位结构的一种或任意组合。

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转轴6、上法兰4、下法兰5、气缸套3、以及上述的活塞限位结构，气缸1设于气缸套3内，转轴6依次穿过上法兰4、气缸套3以及下法兰5。本发明的压缩机基于十字滑块原理，如图2所示，压缩机工作时，转轴6与活塞2的轴孔21壁面抵接从而带动活塞2和气缸1在气缸套3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法兰与活塞限位结构，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 (21)

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(11)，所述活塞孔(11)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(11)内且可在所述活塞孔(11)内往复滑动，所述活塞(2)的侧壁上开设有止推槽(22)，所述止推槽(22)的底面在所述活塞(2)侧壁上形成止推面(221)，所述止推槽(22)在沿所述活塞(2)轴向的长度上不贯穿所述活塞(2)侧壁的两端；以及

法兰，上设限位件(52)，所述限位件(52)与所述止推面(221)抵接以限制所述活塞(2)绕自身轴向转动。

2.根据权利要求1所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述止推面(221)垂直于所述气缸(1)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，

所述法兰具有凸台(51)，所述气缸(1)的端面设有贯穿至所述活塞孔(11)的装配孔(12)，所述凸台(51)和所述装配孔(12)形状配合地插接以使所述气缸(1)的端面与所述法兰的端面抵接，且所述气缸(1)与所述法兰转动连接，所述限位件(52)设于所述凸台(51)之上，所述限位件(52)的一侧端面与所述止推面(221)抵接以限制所述活塞(2)绕自身轴向转动。

4.根据权利要求3所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述凸台(51)和所述装配孔(12)配合时满足：

h₂≥h₃

其中，h₂为所述活塞孔(11)在沿所述气缸(1)轴线上的端点至靠近所述端点一侧的所述气缸(1)端面的距离，h₃为所述凸台(51)在沿所述气缸(1)轴线方向上的高度。

5.根据权利要求2所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述法兰上开设有沉槽(54)，所述气缸(1)的端面设有向外突出的短轴(13)，所述短轴(13)与所述沉槽(54)形状配合地插接以使所述气缸(1)的端面和所述法兰的端面抵接，且所述气缸(1)和所述法兰转动连接，所述短轴(13)端面上设有贯穿至所述活塞孔(11)的装配孔(12)，所述限位件(52)设于装配孔(12)内，所述限位件(52)的一侧端面与所述止推面(221)抵接以限制所述活塞(2)绕自身轴向转动。

6.根据权利要求4或5所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位件(52)的一侧端面与所述止推面(221)抵接时，满足：

h₁+h₂≥h₅

其中，h₁为所述止推槽(22)的槽深，h₂为所述活塞孔(11)在沿所述气缸(1)轴线上的端点至靠近所述端点一侧的所述气缸(1)端面的距离，h₅为所述限位件(52)的一侧端面距所述法兰靠近所述限位件(52)一侧的端面的高度，h₅与h₁+h₂的差值为0～0.05mm。

7.根据权利要求4或5所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位件(52)的一侧端面与所述止推面(221)抵接时，满足：

h₁+h₂≤h₅

其中，h₁为所述止推槽(22)的槽深，h₂为所述活塞孔(11)在沿所述气缸(1)轴线上的端点至靠近所述端点一侧的所述气缸(1)端面的距离，h₅为所述限位件(52)的一侧端面距所述法兰靠近所述限位件(52)一侧的端面的高度，h₅与h₁+h₂的差值为0～0.05mm。

8.根据权利要求6所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述止推槽(22)设置在所述活塞(2)轴向方向的1/2位置处。

9.根据权利要求7所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述止推槽(22)设置在所述活塞(2)轴向方向的1/2位置处。

10.根据权利要求8所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述活塞(2)在所述活塞孔(11)中往复滑动时，满足：

L₁-L₂≥S

其中，L₁为所述止推槽(22)沿所述活塞(2)轴向方向上的长度，L₂为所述限位件(52)沿所述活塞(2)轴向方向上的长度，S为活塞(2)在所述气缸(1)内滑动的行程。

11.根据权利要求9所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述活塞(2)在所述活塞孔(11)中往复滑动时，满足：

L₁-L₂≥S

其中，L₁为所述止推槽(22)沿所述活塞(2)轴向方向上的长度，L₂为所述限位件(52)沿所述活塞(2)轴向方向上的长度，S为活塞(2)在所述气缸(1)内滑动的行程。

12.根据权利要求3至5任一项所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位件(52)为圆环结构。

13.根据权利要求12所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位件(52)与所述法兰一体成型。

14.根据权利要求13所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位件(52)的直径小于所述装配孔(12)的直径，以在所述法兰上形成避让空间(53)。

15.根据权利要求12所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位件(52)为限位环(521)，所述限位环(521)一端的端面抵接在所述法兰上，另一端的端面抵接在所述止推面(221)上。

16.根据权利要求15所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位环(521)直径等于所述装配孔(12)的直径，所述限位环(521)的外侧壁的一部分周向抵接在所述气缸(1)的装配孔(12)侧壁上，以限制所述限位环(521)发生径向移动。

17.根据权利要求16所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述限位环(521)为耐磨材料制成。

18.根据权利要求1至5任一项所述的活塞限位结构，其特征在于，

所述法兰为上法兰(4)和下法兰(5)中至少之一。

19.一种压缩机，其特征在于，包括：

转轴(6)；

上法兰(4)；

下法兰(5)；

气缸套(3)，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18任一项所述的活塞限位结构，所述气缸(1)设于所述气缸套(3)内，所述转轴(6)依次穿过所述上法兰(4)、气缸套(3)、以及下法兰(5)，所述气缸(1)由所述转轴(6)驱动转动。

20.一种换热设备，其特征在于，包括权利要求1至18任一项所述的活塞限位结构。

21.根据权利要求20所述的换热设备，其特征在于，所述换热设备为空调。