CN110985375A - 单缸压缩机及制冷制热设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单缸压缩机及制冷制热设备，单缸压缩机包括主壳体、电机、气缸、由所述电机驱动的曲轴、用于支撑曲轴的主轴承及副轴承，所述电机、所述气缸、所述曲轴、所述主轴承和所述副轴承均设于所述主壳体内，主轴承和副轴承分别设于气缸的两端，其特征在于：单缸压缩机的排量为14cc至24cc，主壳体的内径为Dy，Dy为90mm至101mm，主轴承的直径为Dm，副轴承的直径为Ds，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139。本发明提供的单缸压缩机及制冷制热设备，排量在14cc至24cc，Dy为90mm至101mm时，对于该主壳体来说，排量较大，气缸内部会产生较大的气体压缩力矩，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139时，以提高主轴承、副轴承及曲轴的可靠性，降低主轴承和副轴承的功耗。

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、热泵等电器中的核心部件。在保证压缩机性能的前提下，减少材料消耗、降低成本、小型化、轻量化是压缩机的发展趋势。压缩机分为双缸压缩机和单缸压缩机，双缸压缩机具有两个气缸，排量较大，但占用的体积也较大。单缸压缩机只有一个气缸，体积更小，更容易实现轻量化，但其排量较小，如果设计较大的排量，气缸内的气体压缩力矩较大，曲轴与主轴承和副轴承的配合处产生的功耗较大，可靠性相应降低。

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小壳体大排量单缸压缩机功耗大、可靠性较低的技术问题。

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，包括主壳体、电机、气缸、由所述电机驱动的曲轴、用于支撑所述曲轴的主轴承及副轴承，所述电机、所述气缸、所述曲轴、所述主轴承和所述副轴承均设于所述主壳体内，所述主轴承和所述副轴承分别设于所述气缸的两端，其特征在于：所述单缸压缩机的排量为14cc至24cc，所述主壳体的内径为Dy，Dy为90mm至101mm，所述主轴承的直径为Dm，所述副轴承的直径为Ds，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139。

在一个实施例中，所述单缸压缩机的排量在20cc至24cc之间。

在一个实施例中，所述单缸压缩机的排量为21.5cc或24cc。

在一个实施例中，所述主壳体的内径Dy为101±0.5mm。

在一个实施例中，所述主轴承的直径Dm为14.5mm至18mm，所述副轴承的直径Ds为12.5mm至16mm。

在一个实施例中，所述主壳体的直径Dy为101mm，所述主轴承的直径Dm为16mm，所述副轴承的直径Ds为14mm。

在一个实施例中，所述主轴承的高度为Hm，所述副轴承的高度为Hs，Hm/Dm为2.5至3.58，Hs/Ds为1.13至2。

在一个实施例中，所述主轴承的直径Dm为16mm，所述主轴承的高度Hm为47mm，所述副轴承的直径Ds为14mm，所述副轴承的高度Hs为20mm。

在一个实施例中，所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，Hcy*Dcy/Dy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。

在一个实施例中，所述气缸的内径Dcy在46mm至48mm之间，所述气缸的高度Hcy为30mm至36mm，所述曲轴的偏心量e为4mm至5.5mm。

在一个实施例中，所述主壳体的内径Dy为101mm，所述气缸的内径Dcy为47mm，所述气缸的高度为32mm或36mm，所述偏心量e为4.6mm或5.2mm。

本发明实施例还提供一种制冷制热设备，包括上述的单缸压缩机。

本发明实施例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，本发明单缸压缩机包括主壳体、电机、气缸、曲轴、主轴承及副轴承，单缸压缩机的排量在14cc至24cc之间，主壳体的内径为Dy为90mm至101mm，使主壳体的内径较小时，该单缸压缩机具有较大的排量。但是，排量在14cc至24cc时，对于单缸来说，排量较大，气缸内部会产生较大的气体压缩力矩，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139时，以提高主轴承、副轴承及曲轴的可靠性，降低主轴承和副轴承的功耗。

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剖视图；

图3为本发明实施例提供的主轴承的剖视图；

图4为本发明实施例提供的副轴承的剖视图；

图5为本发明实施例提供的Dm/Dy与主轴承最小油膜厚度的曲线关系图；

图6为本发明实施例提供的Ds/Dy与主轴承最小油膜厚度的曲线关系图。

其中，图中各附图标记：

1-主壳体；2-电机；3-曲轴；4-主轴承；5-气缸；6-活塞；7-副轴承；8-储液器。

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，在单缸压缩机的其中一个实施例中，单缸压缩机包括主壳体1、电机2、曲轴3、主轴承4、气缸5、活塞6、副轴承7和储液器8。电机2、曲轴3、主轴承4、气缸5、活塞6和副轴承7均设于主壳体1内，活塞6置于气缸5中，电机2用于驱动曲轴3旋转，曲轴3和气缸5同轴设置，主轴承4和副轴承7均用于支撑曲轴3，且主轴承4和副轴承7分别设于气缸5的上下两个端面。主壳体1密封设置，储液器8中储存有冷媒，储液器8引出的进气管穿过主壳体1与气缸5连通，电机2带动曲轴3旋转，活塞6设于气缸5内，且随曲轴3的旋转带动活塞6运动，储液器8中的冷媒进入气缸5后，经过压缩后排出。

在本实施例中，主壳体1的内径为Dy，Dy为90mm至101mm，单缸压缩机的排量为14cc至24cc，本实施例中的单缸压缩机在主壳体1径较小的情况下，保持较大的排量，排量较大时，气缸5内的气体压力较大，曲轴3承受的径向拉力也增大，容易导致曲轴3弯曲、主轴承4和副轴承7失效。

如图3及图4所示，主轴承4的直径为Dm，Dm越大，Dm/Dy越大，主轴承4的直径越大，能够承受的径向压力越大，因此能够承受较大的负载，但是主轴承4的直径Dm越大，曲轴3与主轴承4接触位置的线速度越大，油膜产生的粘滞阻力也越大，导致主轴承4和曲轴3之间的功耗增加，电机2的效率变低。主轴承4的直径Dm越小，Dm/Dy越小，曲轴3在主轴承4处的直径越小，能够承受的径向压力也越小，对于小壳体径大排量的压缩机来说，其内部的气体压缩力矩较大，曲轴3可能发生弯曲，可靠性降低。因此，将Dm/Dy限制在0.143至0.159之间，在保证曲轴3的刚度的前提下，尽量减小主轴承4处的功耗。副轴承7的直径为Ds，Ds越大，Ds/Dy越大，副轴承7的直径越大，能够承受的径向压力越大，因此能够承受较大的负载，但是副轴承7的直径Ds越大，曲轴3与副轴承7接触位置的线速度越大，油膜产生的粘滞阻力也越大，导致副轴承7和曲轴3之间的功耗增加，电机2的效率变低。副轴承7的直径Ds越小，Ds/Dy越小，曲轴3在副轴承7处的直径越小，能够承受的径向压力也越小，对于小壳体径大排量的压缩机来说，其内部的气体压缩力矩较大，曲轴3可能发生弯曲，可靠性降低。因此，将Ds/Dy限制在0.124至0.139之间，在保证曲轴3的刚度的前提下，尽量减小主轴承4处的功耗。

上述实施例的单缸压缩机，单缸压缩机的排量在14cc至24cc之间，主壳体1的内径为Dy为90mm至101mm，使主壳体1的内径较小时，该单缸压缩机具有较大的排量。但是，排量在14cc至24cc时，对于单缸来说，排量较大，气缸5内部会产生较大的气体压缩力矩，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139时，以提高主轴承4、副轴承7及曲轴3的可靠性，降低主轴承4和副轴承7的功耗。

在单缸压缩机的其中一个实施例中，单缸压缩机的排量在20cc至24cc之间。在本实施例中，在满足排量的前提下，可在如下范围内调整Dy、Dm/Dy和Ds/Dy：Dy为90mm至101mm，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139。更进一步地，单缸压缩机的排量也可为21.5cc、22cc、23cc、24cc等。

在单缸压缩机的其中一个实施例中，主壳体1的内径Dy可选为101±0.5mm。例如，Dy为101mm时，主轴承4的直径Dm在14.4mm至16mm之间，副轴承7的直径Ds在12.5mm至14mm之间。

请参阅图5，图5为单缸压缩机工作频率为90Hz，主壳体1的内径Dy为101mm，气缸5高度Hcy为32mm，气缸55内径Dcy为46mm，主轴承4高度Hm为47mm，副轴承7的高度Hs为20mm，副轴承7的直径Ds为14mm，主轴承4直径Dm为12.5mm至16mm之间变化时，主轴承4与曲轴3之间的最小油膜厚度的变化曲线。在气缸高度既定的情况下，曲轴3于主轴承4处的直径、主轴承4的直径越大，主轴承4与曲轴3之间的油膜厚度越大，则代表主轴承4与曲轴3之间的压力越小，曲轴3的弯曲变形程度越小。由图5的曲线可知，在Dm/Dy超过0.14时(即Dm超过14.1mm时)，主轴承4和曲轴3之间的油膜厚度迅速增加，曲轴3的弯曲变形程度迅速降低，综合考虑主轴承4和曲轴3的功耗，将主轴承4的直径设置在14.5mm至18mm(此时对应Dm/Dy为0.143至0.178之间)，如16mm、17mm等，从而使得在保证可靠性的前提下，尽量降低主轴承4处的功耗。

请参阅图6，图6为单缸压缩机工作频率为90Hz，主壳体1的内径Dy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在12.5mm至16mm之间变化时，副轴承7与曲轴3之间的最小油膜厚度的变化曲线。曲轴3于副轴承7处的直径、副轴承7的直径则越大，副轴承7与曲轴3之间的油膜厚度越大，则代表副轴承7与曲轴3之间的压力越小，曲轴3的弯曲变形程度越小。由图6的曲线可知，在Ds/Dy超过0.12时(即Ds超过12.12mm时)，副轴承7和曲轴3之间的油膜厚度迅速增加，曲轴3的弯曲变形程度迅速降低，综合考虑副轴承7和曲轴3的功耗，将副轴承7的直径设置在12.5mm至16mm(对应Ds/Dy为0.124至0.158)，如14mm、15mm、16mm等，从而使得在保证可靠性的前提下，尽量降低副轴承7处的功耗。

请参阅图3及图4，在单缸压缩机的其中一个实施例中，主轴承4的高度为Hm，副轴承7的高度为Hs。主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs越大时，与曲轴3的接触面积增大，导致功耗增加，而且，主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs增大的情况下，主轴承4和副轴承7与曲轴3的接触面积增大，在气压不变的情况下，主轴承4和副轴承7承受的压强减小，因此主轴承4和副轴承7处的油膜厚度增大，磨损变小，曲轴3的可靠性提高，功耗也相应减小。主轴承4的高度Hm和副轴承7的高度Hs越小时，在气压不变的情况下，主轴承4和副轴承7承受的压强增大，主轴承4和副轴承7处的油膜厚度减小，磨损量增加，主轴承4、副轴承7和曲轴3的可靠性均降低，功耗也相应增大。因此，将Hm/Dm限制在2.5至3.58之间，Hs/Ds限制在1.13至2之间，在保证曲轴3、主轴承4和副轴承7的可靠性的前提下，尽量减小主轴承4和副轴承7处的功耗。例如，主轴承4的直径Dm为16mm，主轴承4的高度Hm为47mm，Hm/Dm为2.93；副轴承7的直径Ds为14mm，副轴承7的高度Hs为20mm，Hs/Ds为1.43。

请参阅图1，在单缸压缩机的其中一个实施例中，气缸5的高度为Hcy，气缸5的内径为Dcy。单缸压缩机的排量为14cc至24cc，主壳体1的内径Dy为90mm至101mm，在上述大排量的限制下，主壳体1的内径Dy相对同等排量的压缩机的壳体较小。由于气缸5和电机2均设于主壳体1的内部，主壳体1的内径Dy较小时，电机2的尺寸也较小，能够降低电机2的成本；然而，主壳体1的内径Dy(直径)较小时，相应地，气缸5的尺寸如内径Dcy(直径)也相对较小，导致排量随之减小，如要增大排量为14cc至24cc，则需要至少增大气缸5的高度Hcy和偏心量e中的一个，使该单缸压缩机的排量保持上述范围内。气缸5的高度Hcy增大时，该单缸压缩机的排量增大，能够解决小壳体径的排量问题。但是，主轴承4和副轴承7之间的距离也随之增大，当主轴承4和副轴承7之间的距离过大时，曲轴3相应增高而使得绕度增大(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相应承受的剪切力也增大，可能在转动过程中使曲轴3弯曲，导致可靠性降低；气缸5的高度Hcy减小时，该单缸压缩机的排量减小，无法满足大排量的需求。

另一方面，如图2所示，曲轴3的偏心量为e，曲轴3的偏心率e’＝e/(0.5Dcy)，即偏心量e和气缸5内径的比值，偏心率e’越大，压缩机的排量越大，活塞6的壁厚越小；偏心率e’越小，压缩机的排量越小。

综上，为了解决壳体径、排量、可靠性三者之间的相互制约的问题，本实施例对气缸5高度Hcy、气缸5内径Dcy和主壳体1内径Dy进行了如下设计：Hcy*Dcy/Dy在14.5至16.5之间，在满足上述气缸5高度、气缸5内径和主壳体1内径关系式的基础上，偏心率e’在0.2至0.23之间。既能使曲轴3、主轴承4和副轴承7的可靠性保持在合理范围之内，又能够兼顾该单缸压缩机的小壳体径和大排量。

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5的高度Hcy在30mm至36mm之间，气缸5越高，压缩机的排气量越大，活塞6的高度越大，曲轴3承受的径向力矩越大。气缸5的高度Hcy在30mm至36mm之间，使压缩机在较大的排量下，其曲轴3仍具有较高的可靠性。可选地，气缸5的高度Hcy在32mm至36mm之间，如32mm、33mm、34mm、35mm、36mm。气缸5的内径Dcy在46mm至48mm之间，气缸5的内径Dcy越大，压缩机的排量越大，但是在主壳体1内径Dy较小时，气缸5的内径Dcy不能过大，否则气缸5的缸厚过小，无法承受较大的压力。气缸5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，主壳体1的内径Dy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，使主壳体1内径在较小的情况下，仍能保证较大的排量。例如，主壳体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。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e在4.6mm至5.5mm之间，如4.9mm、5mm、5.1mm、5.2mm等。

例如，主壳体1内径Dy为101mm，气缸5的内径Dcy为46mm，气缸5的高度Hcy为32mm或36mm，偏心量e为4.6mm或5.2mm，使单缸压缩机的排量在14cc至24cc之间。

本发明实施例还提供一种制冷制热设备，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，还可以是具有制冷和制热功能的设备，制冷制热设备可为冰箱、空调、热泵等。

本实施例的制冷制热设备，其单缸压缩机的排量在14cc至24cc之间，主壳体1的内径为Dy为90mm至101mm，使主壳体1的内径较小时，该单缸压缩机具有较大的排量。但是，排量在14cc至24cc时，对于单缸来说，排量较大，气缸5内部会产生较大的气体压缩力矩，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139时，以提高主轴承4、副轴承7及曲轴3的可靠性，降低主轴承4和副轴承7的功耗，从而降低制冷制热设备的整体功耗。

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 (12)

1.单缸压缩机，包括主壳体、电机、气缸、由所述电机驱动的曲轴、用于支撑所述曲轴的主轴承及副轴承，所述电机、所述气缸、所述曲轴、所述主轴承和所述副轴承均设于所述主壳体内，所述主轴承和所述副轴承分别设于所述气缸的两端，其特征在于：所述单缸压缩机的排量为14cc至24cc，所述主壳体的内径为Dy，Dy为90mm至101mm，所述主轴承的直径为Dm，所述副轴承的直径为Ds，Dm/Dy为0.143至0.159，Ds/Dy为0.124至0.139。

2.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述单缸压缩机的排量在20cc至24cc之间。

3.如权利要求2所述的单缸压缩机，其特征在于：所述单缸压缩机的排量为21.5cc或24cc。

4.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主壳体的内径Dy为101±0.5mm。

5.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主轴承的直径Dm为14.5mm至18mm，所述副轴承的直径Ds为12.5mm至16mm。

6.如权利要求5所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主壳体的直径Dy为101mm，所述主轴承的直径Dm为16mm，所述副轴承的直径Ds为14mm。

7.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主轴承的高度为Hm，所述副轴承的高度为Hs，Hm/Dm为2.5至3.58，Hs/Ds为1.13至2。

8.如权利要求7所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主轴承的直径Dm为16mm，所述主轴承的高度Hm为47mm，所述副轴承的直径Ds为14mm，所述副轴承的高度Hs为20mm。

9.如权利要求1所述的单缸压缩机，其特征在于：所述气缸的高度为Hcy，所述气缸的内径为Dcy，Hcy*Dcy/Dy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。

10.如权利要求9所述的单缸压缩机，其特征在于：所述气缸的内径Dcy在46mm至48mm之间，所述气缸的高度Hcy为30mm至36mm，所述曲轴的偏心量e为4mm至5.5mm。

11.如权利要求10所述的单缸压缩机，其特征在于：所述主壳体的内径Dy为101mm，所述气缸的内径Dcy为47mm，所述气缸的高度为32mm或36mm，所述偏心量e为4.6mm或5.2mm。

12.制冷制热设备，其特征在于：包括权利要求1-11任一项所述的单缸压缩机。

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