CN109667758A - 一种转子式压缩组件、压缩机与空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子式压缩组件，包括气缸、活塞与滑片，气缸截面呈圆环形，气缸上设有滑片槽，滑片置于该滑片槽内，滑片的一端与活塞通过连接件形成铰接。该转子式压缩组件结构简单，滑片、活塞与连接件彼此独立，分别可独立制作。缸体上无需设置弹簧孔与弹簧，因此无需在气缸外径上设置凸起部分，降低了制作成本与制作难度，可批量化生产。同时，该组件可减小压缩机系统的能量损耗，进一步提高压缩机能效比，能够用于转子式压缩机，在空调设备中具有广泛的应用前景。

Description

一种转子式压缩组件、压缩机与空调设备

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种转子式压缩组件、压缩机与空调设备。

背景技术

转子式压缩机因其效率高、结构紧凑、体积小、重量轻而被广泛应用，例如用于家用等空调器内部。

压缩组件是转子式压缩机中的重要部分。压缩组件主要包括气缸、活塞、滑片和曲轴。活塞位于气缸内部，沿着曲轴的轴向套设在曲轴上。气缸上设置弹簧孔与滑片槽，弹簧孔内设置弹簧，滑片置于滑片槽内，并且滑片尾端可压缩弹簧。压缩机构工作时，滑片在尾端的弹簧作用力下其头部与活塞始终保持紧密接触，形成动密封，将气缸内部分割成吸气腔与压缩腔，在曲轴的带动下，完成吸气、压缩、排气的过程。

现有的气缸外形均为不规则形状，沿垂直于轴向的截面呈圆环部分加凸起部分，所述轴向是指平行于曲轴轴向的方向。例如，如图1所示，压缩机气缸3包括圆环部分与凸起部分5，在圆环内部容纳滑片1、活塞2与曲轴的偏心部，凸起部分5则用于设置弹簧孔7与弹簧6。

该种压缩组件存在如下问题：

(1)由于气缸外形不规则，因此只能采用成本高、效率低的铸造或焊接形式制；

(2)气缸上需要设置弹簧孔，为容纳弹簧及弹簧孔结构必须要增加凸起部分。不但增加了原材料的使用量，同时也增加了加工工序，使得加工工艺复杂化，加大了气缸的制作成本与加工难度；

(3)由于弹簧的存在，一方面压缩组件工作时势必有部分能量用于克服弹簧力而造成流失，造成能源浪费；另一方面，弹簧本身存在疲劳寿命极限，当弹簧寿命出现问题时，会直接造成压缩机失效；

(4)该组件中，滑片与活塞直接接触，形成对偶摩擦，运行中滑片先端以及活塞外径的摩擦磨损无法避免，且这种磨损会随压缩机工作周期的增加而加大，严重影响了压缩机的相对密封性和使用寿命。

为此，一种将活塞与滑片铰接在一起的结构被提出，活塞的外周壁上设有轴向贯通的凹槽，滑片具有头端和尾端，头端形状与凹槽相配，可摆动地嵌合在凹槽内使滑片与活塞之间形成铰接。例如申请号为CN89202761.4的中国专利文献中公开的滑片截面形状为矩形与圆形头端的复合，活塞上设置一个与滑片圆柱体头端外形配合的圆孔，当滑片头端插入圆孔时，滑片与活塞之间以铰接方式相连。

虽然这种活塞与滑片的铰接结构能够改善滑片与活塞的摩擦磨损情况，但仍存在以下问题：

(1)气缸形状没有变化，仍然呈圆环部分加凸起部分，形状不规则，没有解决材料浪费与加工工序复杂的现行问题；

(2)该结构中的滑片外形复杂，为圆柱体结构的头端连接着后部平面部分。由于滑片本身要求具有超高的表面精度以及强度用以满足压缩机的气密性，因此，该型滑片无论是分开加工圆柱体结构或平面，或者一次性加工全部表面，利用现有的加工制造工艺无法实现大规模批量精密制造要求，不具有现实可行性。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种压缩组件，主要包括气缸、活塞与滑片；其特征是：

气缸沿垂直于轴向的截面呈圆环形，气缸上设有滑片槽，滑片置于滑片槽内，可在滑片槽内沿轴向运动；

还包括用于连接滑片与活塞的连接件；

活塞的外周壁设有轴向贯通的凹槽，称为第一凹槽；

滑片的一端设有沿轴向贯通的凹槽，称为第二凹槽；

连接件两端分别设有凸起，即，连接件一端设有第一凸起，另一端设有第二凸起；第一凸起形状与第一凹槽相配，可摆动地嵌合在第一凹槽内，第二凸起形状与第二凹槽相配，可摆动地嵌合在第二凹槽内。

所述轴向是指平行于曲轴轴向的方向。

作为优选，所述气缸上还设有连通气缸外部的孔，可用于吸入或者排出气缸内部气体，或者用于向气缸内部注入液体等。

作为优选，所述第一凹槽的横截面呈开口的第一圆弧。为了提高活塞对连接件约束，所述开口的宽度小于第一圆弧的直径。

作为优选，所述第二凹槽的横截面呈开口的第二圆弧。为了提高滑片对连接件的约束，所述开口的宽度小于第二圆弧的直径。

本发明还提供一种制备该压缩组件的方法，包括如下步骤：

制作所述气缸的步骤；

制作所述活塞的步骤；

制作所述滑片的步骤；

制作所述连接件的步骤。

作为优选，还包括沿轴向将连接件的第一凸起插入所述第一凹槽，将连接件的第二凸起插入所述第二凹槽，以及将滑片插入滑片槽的的步骤。

所述气缸的制作工艺不限，作为优选，采用管材制作，例如钢管或者铸造管材制作所述气缸。

作为一种是实现方式，所述气缸的制作方法包括如下步骤：

(1)将管材沿轴向切割为所需气缸高度；

(2)在步骤(1)得到的管材上进行粗加工，加工出气缸上的结构单元，所述结构单元包括滑片槽、吸入孔等结构；

(3)进行精加工，得到所述气缸。

作为另一种是实现方式，所述气缸的制作方法包括如下步骤：

(1)采用铸造方式制备气缸毛坯；

(2)在步骤(1)得到的气缸毛坯上进行粗加工，加工出气缸上的结构单元，所述结构单元包括滑片槽、吸入孔等结构；

(3)进行精加工，得到所述气缸。

所述连接件的制作工艺不限，作为优选，采用精密冷拔或精密冷拉的工艺加工成型，具体包括如下步骤：

(1)准备钢材；根据所述连接件准备模具；

(2)采用精密冷拉或精密冷拔工艺将钢材通过模具，制得连接件毛坯；

(3)根据滑片和活塞的高度对连接件毛坯进行切割，得到所述连接件。

为了提高切割面精度，在所述步骤(3)中，对切割面进行磨削。

所述活塞的制作工艺不限。作为一种制作工艺，首先制作活塞本体，然后在活塞本体上制作第一凹槽。在这种制作工艺中，制作第一凹槽的方法不限，作为优选，包括如下步骤：

(1)钻孔：在活塞本体靠近外周的位置钻孔，所述孔沿轴向贯通活塞本体；

(2)铰孔、珩磨：在步骤(1)得到的孔中进行铰孔，然后珩磨，使孔表面达到规定的精度；

(3)磨削：沿活塞本体的外径进行磨削，直至磨去孔的一部分，得到带有所述第一凹槽的活塞。

所述滑片的制作工艺不限。作为一种制作工艺，首先制作滑片本体，然后在滑片本体上制作第二凹槽。在这种制作工艺中，制作第二凹槽的方法不限，作为优选，可以采用专利文献CN103953547A中制备滚针槽的方法，具体包括如下步骤：

(1)钻孔：在滑片本体的一端钻孔，所述孔沿轴向贯通滑片本体；

(2)铰孔、珩磨：在步骤(1)得到的孔中进行铰孔，然后珩磨，使孔表面达到规定的精度；

(3)切割：将步骤(2)得到的孔进行切割，所述切割线方向平行于轴向，切去孔的一部分，得到带有所述第二凹槽的滑片。

作为优选，沿轴向将连接件的第一凸起插入所述第一凹槽，将连接件的第二凸起插入所述第二凹槽的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明中气缸截面呈圆环形，形状规则，可进一步降低制作成本与制作难度。可利用管材，通过切割、拉槽、打孔等工艺制得所需气缸，因此大大降低了气缸的制作成本，简化了制作工艺，可进行规模化生产；

(2)本发明中，滑片与活塞通过连接件连接在一起，而非通过弹簧力的作用进行连接，因此，一方面压缩组件工作时无需额外的能源用于克服弹簧力，避免了能源损耗，从而大大提高了压缩组件的能量转化率；另一方面气缸中无需设置弹簧孔与弹簧，大大减小了气缸厚度，并且降低了气缸的制作成本与制作难度；

(3)本发明在滑片与活塞之间设置连接件，实现了铰接形式。滑片、活塞与连接件彼此独立，连接件两端呈凸起部，滑片与活塞分别沿轴向设置凹槽，当连接件两端分别嵌合在该两个凹槽中时，滑片、活塞与连接件构成组合式部件，使滑片与活塞形成铰接，活塞在气缸内由偏心曲轴带动做圆周运动，在连接件作用下，带动滑片进行往复运动。

(4)本发明中，滑片、活塞与连接件彼此独立，分别可独立制作，工艺简单。连接件可通过冷拔或者冷拉的工艺加工成型，大大简化了工艺，可批量生产。活塞与滑片能够充分利用现有的制作工艺，根据实际结构要求以及精度要求进行制作。作为一种实现形式，可以首先制作活塞本体与滑片本体，然后通过钻孔、铰孔、珩磨以及磨削得到带有第一凹槽的活塞，通过钻孔、铰孔、珩磨以及切割得到带有第二凹槽的滑片。

(5)本发明中，由于取消了弹簧设置，因此滑片无需设置为配合弹簧压缩而特别设计的尾槽结构，简化了加工工艺；同时，滑片长度也可相应减小，节约了材料，降低了生产成本。

即，本发明的压缩组件结构简单，制作工艺简单，可降低生产成本，可规模化、精密化生产，可提高能量转化效率，能够用于转子式压缩机，在空调设备中具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是现有的压缩组件结构示意图。

图2是本发明实施例1中压缩组件结构示意图。

图3是图2中的滑片、活塞与连接件形成的组合部件的结构示意图。

图4是图3的组合部件中各部分结构示意图。

图5是图2中活塞的放大图。

图6是图2中滑片的放大图。

图7是本发明实施例1中活塞的制作工艺示意图。

图8是本发明实施例1中在滑片本体上钻孔的示意图。

图9是图8中滑片本体的横截面结构图以及经切割后得到的滑片的横截面结构图。

图10是本发明实施例1中模孔的横截面示意图，以及制得的连接件的轴向侧面示意图。

图11是本发明实施例1中气缸的制作工艺示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

滑片1，活塞2，气缸3，凸起部分5，弹簧6，弹簧孔7，滑片槽8，孔9，连接件10，第一凹槽11，第二凹槽12，第一凸起13，第二凸起14，第一圆弧15，开口部分16，第二圆弧17，开口部分18，滑片本体19，活塞本体20，孔21，孔22，模孔23，钢管24。

实施例1：

如图2所示，转子式压缩组件包括滑片1、活塞2与气缸3。气缸3沿垂直于轴向的截面呈圆环形，气缸3上设有滑片槽8，滑片1置于滑片槽内，可在滑片槽内沿轴向运动。气缸上还设有连通气缸外部的孔9，可用于吸入或者排出气缸内部气体，或者用于向气缸内部注入液体等。

活塞2在气缸3内部，沿着曲轴的轴向套设在曲轴上。如图3所示，滑片1、活塞2与连接件3三部分形成组合部件。如图4所示，活塞2的外周壁设有轴向贯通的第一凹槽11。滑片1的一端设有轴向贯通的第二凹槽12。连接件10的两端分别设有凸起，即，连接件的一端设有第一凸起13，另一端设有第二凸起14。滑片1与活塞2通过连接件3形成动密封，将气缸内部分割成吸气腔与压缩腔，在曲轴的带动下，完成吸气、压缩、排气的过程。

第一凸起13的形状与第一凹槽11相配，可摆动地嵌合在第一凹槽内。第二凸起14的形状与第二凹槽12相配，可摆动地嵌合在第二凹槽内。

如图5所示，第一凹槽11的横截面呈开口的第一圆弧15，开口部分16的宽度小于第一圆弧15的直径。如图6所示，第二凹槽12的横截面呈开口的第二圆弧17，开口部分18的宽度小于第二圆弧17的直径。

本实施例中，上述压缩组件的制作包括如下过程：

如图7中a图所示，制作活塞本体20，然后在活塞本体上制作第一凹槽，具体如下：

(1)钻孔：如图7中a图所示，在活塞本体20靠近外周的位置钻孔，孔21沿轴向贯通活塞本体20；

(2)铰孔、珩磨：在孔21中进行铰孔，然后珩磨，使孔表面达到规定的精度；

(3)磨削：沿活塞本体20的外径进行磨削，直至磨去孔21的一部分，得到如图5中b图所示的带有所述第一凹槽的活塞。

如图8以及图9中的a图所示，制作滑片本体19，然后在滑片本体19的一端制作第二凹槽，具体如下：

(1)钻孔：如图8所示，在滑片本体19的一端沿钻孔22，孔22沿轴向贯通滑片本体19；

(2)铰孔、珩磨：在孔22中进行铰孔，然后珩磨，使孔22表面达到规定的精度；

(3)切割：将步骤(2)得到的孔22进行切割，切割线方向平行于轴向，切去孔22的一部分，如图9中b图所示，得到带有所述第二凹槽的滑片。

通过精密冷拔或精密冷拉的工艺一次性加工成型制作连接件，具体如下：

(1)选择合适的钢材；根据连接件10准备模具，其模孔23的横截面如图10中a图所示，即模孔23的内壁与连接件10的形状一致；

(2)采用精密冷拉或精密冷拔工艺将钢材通过模孔23，制得连接件毛坯；

(3)根据滑片和活塞的轴向长度对毛坯进行切割，得到所述连接件，其轴向侧面如图10中b图所示。

(4)对步骤(3)中的切割面进行磨削。

沿轴向将上述制得的连接件的第一凸起插入上述制得的活塞的第一凹槽内，将第二凸起插入上述制得的滑片的第二凹槽内，则滑片与活塞形成铰接。

如图11所示，制作气缸3，具体如下：

(1)采用钢管24，沿轴向切割钢管为气缸3的高度；

(2)在步骤(1)切割得到的钢管进行粗加工，采用拉床加工出滑片槽，然后打孔，得到滑片槽8以及孔9结构；

(3)对步骤(2)得到的粗加工件进行精加工，得到气缸3。

实施例2：

本实施例中，转子式压缩组件结构与实施例1相同，其制备过程与实施例1基本相同，所不同的是气缸3的制备过程如下：

(1)采用铸造方式制备气缸毛坯；

(2)在步骤(1)得到的气缸毛坯上进行粗加工，加工出滑片槽8以及孔9结构；

(3)进行精加工，得到所述气缸。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种转子式压缩组件，主要包括气缸、活塞与滑片；其特征是：

气缸沿垂直于轴向的截面呈圆环形，气缸上设有滑片槽，滑片置于滑片槽内，可在滑片槽内沿轴向运动；

还包括用于连接滑片与活塞的连接件；

活塞的外周壁设有轴向贯通的凹槽，称为第一凹槽；

滑片的一端设有沿轴向贯通的凹槽，称为第二凹槽；

连接件两端分别设有凸起，即，连接件一端设有第一凸起，另一端设有第二凸起；第一凸起形状与第一凹槽相配，可摆动地嵌合在第一凹槽内，第二凸起形状与第二凹槽相配，可摆动地嵌合在第二凹槽内。

2.如权利要求1所述的转子式压缩组件，其特征是：所述气缸上还设有连通气缸外部的孔。

3.如权利要求1所述的转子式压缩组件，其特征是：所述第一凹槽的横截面呈开口的第一圆弧；

作为优选，所述开口的宽度小于第一圆弧的直径。

4.如权利要求1所述的转子式压缩组件，其特征是：所述第二凹槽的横截面呈开口的第二圆弧；

作为优选，所述开口的宽度小于第二圆弧的直径。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：包括如下步骤：

制作所述气缸的步骤；

制作所述活塞的步骤；

制作所述滑片的步骤；以及

制作连接件的步骤。

6.如权利要求5所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：还包括沿轴向将连接件的第一凸起插入所述第一凹槽，将连接件的第二凸起插入所述第二凹槽的步骤。

7.如权利要求5所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：所述连接件采用冷拔或冷拉的工艺加工成型。

8.如权利要求7所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：所述连接件制作包括如下步骤：

(1)准备钢材；根据所述连接件准备模具；

(2)采用精密冷拉或精密冷拔工艺将钢材通过模具，制得连接件毛坯；

(3)根据滑片和活塞的高度对毛坯进行切割，得到所述连接件；

作为优选，在所述步骤(3)中，对切割面进行磨削。

9.如权利要求5所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：所述的活塞的制作过程为：首先制作活塞本体，然后在活塞本体上制作第一凹槽。

10.如权利要求9所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：制作所述第一凹槽包括如下步骤：

(1)在活塞本体靠近外周的位置钻孔，所述孔沿轴向贯通活塞本体；

(2)在步骤(1)得到的孔中进行铰孔，然后珩磨，使孔表面达到规定的精度；

(3)将活塞本体的外径进行磨削，直至磨去孔的一部分，得到所述的第一凹槽。

11.如权利要求5所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：所述的滑片的制作过程为：首先制作滑片本体，然后在滑片本体上制作第二凹槽。

12.如权利要求11所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：制作所述第二凹槽包括如下步骤：

(1)在滑片本体的一端钻孔，所述孔沿轴向贯通滑片本体；

(2)在步骤(1)得到的孔中进行铰孔，然后珩磨，使孔表面达到规定的精度；

(3)将步骤(2)得到的孔进行切割，切割方向平行于所述轴向，切去孔的一部分，得到所述的第二凹槽。

13.如权利要求5所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：采用管材制作所述气缸。

14.如权利要求13所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：所述气缸的制作方法包括如下步骤：

(1)将管材沿轴向切割为所需气缸高度；

(2)在步骤(1)得到的管材上进行粗加工，加工出气缸上的结构单元，所述结构单元包括滑片槽；

(3)进行精加工，得到所述气缸。

15.如权利要求13所述的转子式压缩组件的制作方法，其特征是：所述气缸的制作方法包括如下步骤：

(1)采用铸造方式制备气缸圆环形毛坯；

(2)在步骤(1)得到的毛坯上进行粗加工，加工出气缸上的结构单元，所述结构单元包括滑片槽；

(3)进行精加工，得到所述气缸。

16.一种转子式压缩机，其特征是：包括权利要求1至4中任一权利要求所述的压缩组件。

17.一种空调设备，其特征是：包括权利要求16所述的转子式压缩机。