CN110925200B - 单缸压缩机及制冷制热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单缸压缩机及制冷制热设备，包括外壳、气缸、电机以及由所述电机驱动旋转的曲轴，所述气缸、所述电机、所述曲轴均设于所述外壳内，所述气缸与所述曲轴同轴设置，所述外壳的底部设有用于支撑所述外壳的减振地脚，其特征在于：所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，所述外壳的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间；所述曲轴的偏心量为e，所述曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，且e’在0.2至0.23之间；减振地脚的安装位置与外壳的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间。本发明提供的单缸压缩机及制冷制热设备，减振地脚的安装位置与外壳的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间，使减振地脚可以缓冲压缩机的振动，减小压缩机的回转振动。

Description

单缸压缩机及制冷制热设备
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，更具体地说，是涉及一种单缸压缩机及制冷制热设备。
背景技术
压缩机是冰箱、空调等设备中的核心部件，可将低压冷媒经过压缩后形成高压气体。压缩机分为双缸压缩机和单缸压缩机。双缸压缩机结构的气体压缩力矩在相位角上有叠加区域，可以产生较低的噪音振动，但由于其有两个气缸，占用的压缩机空间较大。单缸压缩机相比双缸压缩机，只具有一个气缸，泵体的机械效率更高，占用空间减小，容易实现小型化和轻量化的设计。在低频工况下，可以通过压缩机电机的驱动电控进行力矩补偿改善压缩机的振动。但压缩机在中高频工况下，力矩补偿逐渐失去作用，导致振动过大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单缸压缩机，以解决现有技术中存在的单缸压缩机振动较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种单缸压缩机，包括外壳、气缸、电机以及由所述电机驱动旋转的曲轴，所述气缸、所述电机、所述曲轴均设于所述外壳内，所述气缸与所述曲轴同轴设置，所述外壳的底部设有用于支撑所述外壳的减振地脚，所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，所述外壳的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds为14.5至16.5；所述曲轴的偏心量为e，所述曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，且e’为0.2至0.23；所述减振地脚的安装位置与所述外壳的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)为1.67至1.74。
在一个实施例中，所述外壳的内径Ds为100mm至110mm。
在一个实施例中，所述外壳的内径Ds为101mm。
在一个实施例中，所述气缸的内径Dcy为46mm至48mm，所述气缸的高度Hcy为30mm至36mm。
在一个实施例中，X/(0.5Dcy)为1.74。
在一个实施例中，所述曲轴的偏心量e为4.6mm或5.2mm。
在一个实施例中，所述气缸的内径Dcy为46mm，所述气缸的高度Hcy为32mm或36mm。
在一个实施例中，所述减振地脚的安装位置与所述外壳的轴线之间的距离X为70mm至90mm。
在一个实施例中，所述减振地脚的安装位置与所述外壳的轴线之间的距离X为88mm。
在一个实施例中，所述外壳包括主壳体，设于所述主壳体上下两端的上壳和下壳，所述减振地脚固定于所述下壳，所述减振地脚的安装位置与所述下壳的外表面之间的距离为Y，Y为10mm至25mm。
在一个实施例中，Y为20mm。
本发明还提供一种制冷制热设备，包括上述的单缸压缩机。
本发明提供的单缸压缩机及制冷制热设备的有益效果在于：与现有技术相比，本发明单缸压缩机外壳的底部设有用于支撑所述外壳的减振地脚，所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，所述外壳的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间；曲轴的偏心量为e，曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，e’在0.2至0.23之间。在外壳内径Ds较小时，气缸的内径Dcy也被限制在较小的范围内，使Hcy*Dcy/Ds保持在14.5至16.5之间，偏心率e’在0.2至0.23之间时，能够使该单缸压缩机保持较大的排量，如24cc。在单缸压缩机中高频工况下，整个压缩机振动较大，减振地脚的安装位置与外壳的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间，使减振地脚可以缓冲压缩机的振动，减小压缩机的回转振动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的单缸压缩机的剖视图；
图2为本发明实施例提供的曲轴的主视图；
图3为本发明实施例提供的气缸的立体结构图；
图4为本发明实施例提供的气缸的主视图；
图5为本发明实施例提供的X/(0.5Dcy)与储液器回转加速度的曲线关系图。
其中，图中各附图标记：
1-外壳；11-主壳体；12-上壳；13-下壳；2-电机；3-曲轴；4-主轴承；5-气缸；50-进气孔；6-活塞；7-副轴承；8-储液器；9-滑片。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
现对本发明实施例提供的单缸压缩机进行说明。
请参阅图1及图2，在单缸压缩机的其中一个实施例中，单缸压缩机包括外壳1、气缸5、电机2、曲轴3、主轴承4、副轴承7、活塞6和储液器8，气缸5、电机2、曲轴3、主轴承4、副轴承7均设于外壳1内，活塞6设于气缸5内。电机2用于驱动曲轴3旋转，主轴承4和副轴承7用于支撑曲轴3，主轴承4和副轴承7分别设于气缸5的上下端面，曲轴3具有偏心部,曲轴3在转动时偏心部的转动带动活塞6旋转,使滑片9在滑片槽中来回运动。外壳1密封设置，储液器8中储存有冷媒，储液器8引出的进气管穿过外壳1与气缸5连通，气缸5上设置有用于与储液器8连通的进气孔50，如图4。储液器8中的冷媒进入气缸5后，经过活塞6的运动将冷媒压缩排出。外壳1的底部设有用于支撑外壳1的减振地脚，减振地脚可变形，使得压缩机在整体振动时，经过减振地脚的阻尼减振，能够快速降低压缩机的振幅，减小振动对压缩机本体的损害。
如图1所示，气缸5的高度为Hcy，气缸5的内径(直径)为Dcy，外壳1的内径(直径)为Ds，曲轴3的偏心量为e。外壳1的内径Ds较小时，可使压缩机朝小型化、轻量化发展，但是，气缸5的内径Dcy相应较小，导致压缩机的排量也较小，如果需要增加排量，则需要增加气缸5的高度Hcy和曲轴3的偏心量e中的至少一个以保证该单缸压缩机较大的排量，如排量保持在24cc以内。增大气缸5的内径Dcy、增大气缸5的高度Hcy或者增大曲轴3的偏心量e均可以增大单缸压缩机的排量，解决小壳体径的排量问题。但是，气缸5的内径Dcy过大时，气缸5的缸壁过小，不符合强度要求；气缸5的高度Hcy过大时，气缸5呈细长状，曲轴3的长度增加，曲轴3相应增高而使得绕度增大，可靠性降低，其中，曲轴3旋转时，其中心轴会相对原始中心轴位置偏移，该偏移距离则为绕度。曲轴3的偏心量e过大时，活塞6的壁厚过小，活塞6的强度不符合要求。而当气缸5的内径Dcy、气缸5的高度Hcy、偏心量e较小时，则达不到排量要求。
综上，为了解决壳体径和排量之间相互制约的问题，本实施例对气缸高度Hcy、气缸内径Dcy和主壳体内径Ds进行了如下设计：Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间，在满足上述气缸高度、气缸内径和主壳体内径关系式的基础上，偏心率e’在0.2至0.23之间，使该实施例满足小壳体大排量的要求。其中，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，即偏心量e和气缸5的半径0.5Dcy的比值。
在本实施例中，减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间。当减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离X过大时，减振地脚离外壳1较远，离振动源也较远，振动源经过一段距离的振动传输后，振幅已经较弱，减振地脚无法有效地消耗振动能量，减振的效果较差；当减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离X过小时，甚至设于外壳1的中心时，减振地的变形空间较小，无法充分利用减振地脚，因此能够被消耗的振动能量有限。因此，减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离满足：X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间时，能够充分利用减振地脚的变形消耗振动能量，减小压缩机的振动。
上述实施例的单缸压缩机，外壳1的底部设有用于支撑所述外壳1的减振地脚，所述气缸5的高度为Hcy，所述气缸5的内径为Dcy，所述外壳1的内径为Ds，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间；曲轴3的偏心量为e，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，e’在0.2至0.23之间。在外壳1内径Ds较小时，气缸5的内径Dcy也被限制在较小的范围内，使Hcy*Dcy/Ds保持在14.5至16.5之间，偏心率e’在0.2至0.23之间时，能够使该单缸压缩机保持较大的排量，如24cc。在单缸压缩机中高频工况下，整个压缩机振动较大，减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间，使减振地脚可以充分缓冲压缩机的振动，减小压缩机的回转振动。
请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间，外壳1的内径Ds在100mm至110mm之间。外壳1的内径Ds越小，电机22的尺寸越小，电机22的成本较低，有利于降低压缩机的成本。这样，在外壳1的内径Ds较小时，电机22的成本较低，还能保证较大的排量，相比双缸压缩机的性价比更高。可选地，外壳1的内径可在100mm至105mm之间，如101mm、102mm、103mm等。在该实施例中，Hcy*Dcy在1450至1815之间，Hcy*Dcy的单位为mm2。
请参阅图3及图4，在单缸压缩机的其中一个实施例中，气缸55的高度Hcy在30mm至36mm之间，气缸55越高，压缩机的排气量越大，活塞66的高度越大，曲轴33承受的径向力矩越大。气缸55的高度Hcy在30mm至36mm之间，使压缩机在较大的排量下，其曲轴33仍具有较高的可靠性。可选地，气缸55的高度Hcy在32mm至36mm之间，如32mm、33mm、34mm、35mm、36mm。气缸55的内径Dcy在46mm至48mm之间，气缸55的内径Dcy越大，压缩机的排量越大，但是在外壳1内径Ds较小时，气缸55的内径Dcy不能过大，否则气缸55的缸厚过小，无法承受较大的压力。气缸55的内径Dcy为46mm、47mm、48mm等。
请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，外壳1的内径Ds在100mm至110mm之间，气缸5的高度Hcy在30mm至36mm之间，气缸5的内径Dcy在46mm至48mm之间，使外壳1内径在较小的情况下，仍能保证较大的排量。例如，外壳1内径Ds为101mm时，Hcy*Dcy在1464.5至1666.5之间，气缸5的内径Dcy为46mm至48mm任一数值时，气缸5的高度Hcy在30.5mm至36.2mm之间，Hcy在30mm至36mm的限制之下，Hcy的最终范围在30.5mm至36mm之间。更具体地，外壳1的内径Ds为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为32mm或36mm，此时，Hcy*Dcy/Ds为14.57或16.39。
请参阅图2，在单缸压缩机的其中一个实施例中，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，e’在0.2至0.23之间，气缸5的内径Dcy在46mm至48mm之间时，偏心量e在4.8mm至5.29mm之间。偏心量e越大，偏心率e’越大，压缩机的排量越大，活塞6的壁厚越小；偏心量e越小，偏心率e’越小，压缩机的排量越小。可选地，偏心量为4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm等。例如，外壳1的内径Ds为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为36mm，Hcy*Dcy/Ds为16.39，偏心量e为4.8mm，偏心率e’为0.208时，该压缩机的排量可达到24cc左右，实现了小壳体径条件下的大排量；或者，外壳1的内径Ds为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为32mm，Hcy*Dcy/Ds为14.57，偏心量e为5.2mm时，偏心率e’为0.226时，该压缩机的排量可达到24cc左右，实现了小壳体径条件下的大排量。
请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，当减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离X过大时，X/(0.5Dcy)较大，外壳1传递至减振地脚的振动已经较弱，减振地脚无法有效地消耗振动能量，减振的效果较差；当减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离X过小时，X/(0.5Dcy)较小，甚至设于外壳1的安装位置时，外壳1于减振地脚处的振幅较小，无法充分利用减振地脚，由于此处振幅较小，因此能够被消耗的振动能量有限。X/(0.5Dcy)在1.7至1.74之间时，减振效果较佳。更优选地，X/(0.5Dcy)为1.74时，减振效果更佳。
可选地，气缸5的内径Ds在100mm至110mm之间时，结合X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间，X在73.5mm至95.7mm之间。
在另一个实施例中，主壳体11的内径Ds为101mm，减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离X在70mm至90mm之间，减振地脚的位置也在减振效果较好的区域内。
请参阅图5，图5为压缩机频率为90Hz，主壳体11的内径Ds为101mm，气缸5高度Hcy为32mm，气缸5内径Dcy为46mm，主轴承4高度Hm为47mm，主轴承4直径Dm为16mm，副轴承7的高度Hs为20mm，副轴承7的直径Ds为14mm，X在70mm至90mm之间变化时，储液器8的回转加速度的变化。其中，储液器8的回转加速度越大，则代表该压缩机的回转振动越大。由图5可知，X逐渐增大时，储液器8的回转加速度逐渐减小，因此，在保证压缩机体积较小的前提下，将减振地脚设于主壳体11底部的边缘，减振效果较好。例如，当X/(0.5Dcy)为1.74时，X为88mm，储液器8的回转加速度为21.5m/s2，此时减振效果较佳。
请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，外壳1包括主壳体11、上壳12和下壳13，上壳12和下壳13分别设于主壳体11的两端，上壳12和下壳13均与主壳体11密封连接，使主壳体11内部形成密封的空间。外壳1由主壳体11、上壳12和下壳13组成方便外壳1加工和密封装配。其中，外壳1的内径Ds即为主壳体11的内径Ds。减振地脚设于下壳13的底部，用于支撑整个压缩机。更具体地，下壳13开设有用于安装减振地脚的安装孔，减振地脚安装于上述安装孔处。其中，减振地脚的安装位置即为安装孔的中心，X即为安装孔的中心与主壳体11的轴线之间的距离。
可选地，减振地脚的数量至少为两个，其个数及分布情况此处不作限定。例如，减振地脚的数量为三个，以主壳体11的轴线为中心周向均匀分布，相邻减振地脚之间的相位差为120°；减振地脚的数量为四个，以主壳体11的轴线为中心周向均匀分布，相邻减振地脚之间的相位差为90°。
请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，减振地脚的安装位置与外壳1的下表面之间的距离为Y，更具体地，减振地脚的安装位置与下壳13的外表面之间的距离为Y。减振地脚的安装位置越高，对径向振动的减振效果越好；减振地脚的安装位置越低，对径向振动的减振效果也越差。Y在10mm至25mm之间，对单缸压缩机的径向振动减振效果较好。更进一步地，Y在17mm至22mm之间，对单缸压缩机的径向振动减振效果较好。可选地，Y为20mm。
在单缸压缩机的其中一个实施例中，减振地脚为橡胶地脚、硅胶地脚或钢绳减振地脚。减振地脚的类型此处不作限定，能够发生弹性变形，对压缩机进行阻尼减振即可。
本发明实施例还提供一种制冷制热设备。
在制冷制热设备的其中一个实施例中，制冷制热设备包括上述任一实施例中的单缸压缩机。特别说明的是，该制冷制热设备可以是仅具有制冷功能的设备，可以是仅具有制热功能的设备，还可以是同时具有制冷和制热功能的设备。制冷制热设备可为空调、冰箱、热泵等与外界发生热交换的设备。
上述实施例的制冷制热设备，采用了上述任一实施例中的单缸压缩机，Hcy*Dcy/Ds在14.5至16.5之间；曲轴3的偏心量为e，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，e’在0.2至0.23之间。在外壳1内径Ds较小时，气缸5的内径Dcy也被限制在较小的范围内，使Hcy*Dcy/Ds保持在14.5至16.5之间，偏心率e’在0.2至0.23之间时，能够使该单缸压缩机保持较大的排量，如24cc。在单缸压缩机中高频工况下，整个压缩机振动较大，减振地脚的安装位置与外壳1的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)在1.67至1.74之间，使减振地脚可以缓冲压缩机的振动，减小压缩机的回转振动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.单缸压缩机，包括外壳、气缸、电机以及由所述电机驱动旋转的曲轴，所述气缸、所述电机、所述曲轴均设于所述外壳内，所述气缸与所述曲轴同轴设置，所述外壳的底部设有用于支撑所述外壳的减振地脚，其特征在于：所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，所述外壳的内径为Ds，所述气缸的内径Dcy为46mm至48mm，所述外壳的内径Ds为100mm至110mm，Hcy*Dcy/Ds为14.5至16.5；所述曲轴的偏心量为e，所述曲轴的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，且e’为0.2至0.23，以保证单缸压缩机的排量；所述减振地脚的安装位置与所述外壳的轴线之间的距离为X，X/(0.5Ds)为1.67至1.74。
2.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述外壳的内径Ds为101mm。
3.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述气缸的高度Hcy为30mm至36mm。
4.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：X/(0.5Dcy)为1.74。
5.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述曲轴的偏心量e为4.6mm或5.2mm。
6.如权利要求3所述的单缸压缩机，其特征在于：所述气缸的内径Dcy为46mm，所述气缸的高度Hcy为32mm或36mm。
7.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述减振地脚的安装位置与所述外壳的轴线之间的距离X为70mm至90mm。
8.如权利要求7所述的单缸压缩机，其特征在于：所述减振地脚的安装位置与所述外壳的轴线之间的距离X为88mm。
9.如权利要求1至8任一项所述的单缸压缩机，其特征在于：所述外壳包括主壳体，设于所述主壳体上下两端的上壳和下壳，所述减振地脚固定于所述下壳，所述减振地脚的安装位置与所述下壳的外表面之间的上下垂直距离为Y，Y为10mm至25mm。
10.如权利要求9所述的单缸压缩机，其特征在于：Y为20mm。
11.制冷制热设备，包括权利要求1-10任一项所述的单缸压缩机。
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