CN112664458A - 转缸压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转缸压缩机。转缸压缩机包括：气缸套，气缸套具有容积腔；气缸，气缸可转动地设置在容积腔内，气缸上沿其径向开设有活塞孔；活塞，活塞滑动设置在活塞孔内；转轴，转轴穿过活塞并驱动活塞沿活塞孔的延伸方向往复运动，气缸转动以带动活塞转动，气缸的外周面为第一接触面，气缸套的内表面为第二接触面，第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面，第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构。本发明的转缸压缩机解决了气缸与气缸套间易磨损的问题。

Description

转缸压缩机

技术领域

本发明涉及转缸压缩机相关技术领域，具体而言，涉及一种转缸压缩机。

背景技术

目前，转缸压缩机在运行频率升高时机械功耗的增幅要比转子压缩机更大，影响压缩机能效，同时转缸压缩机的泵体摩擦副较多，对流体润滑的要求也更高，润滑不良可能会出现可靠性等问题。

气缸安装在气缸套内部，气缸相对于气缸套做圆周运动。由于气缸与气缸套的接触面积大，在压缩机实际运行过程中，气缸与气缸套间会产生较大摩擦，机械功耗增加，增大气缸与气缸套间的磨损。同时气缸外周面与气缸套内周面均是构成密封压缩腔的密封面，气缸与气缸套间的摩擦会破坏密封面的密封性能。

由上可知，目前转缸压缩机的气缸与气缸套会产生较大摩擦，导致气缸与气缸套受损，且破坏气缸与气缸套间的密封性的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转缸压缩机，以解决现有技术中转缸压缩机的气缸与气缸套会产生较大摩擦，导致气缸与气缸套受损，且破坏气缸与气缸套间的密封性等问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转缸压缩机，包括：气缸套，气缸套具有容积腔；气缸，气缸可转动地设置在容积腔内，气缸上沿其径向开设有活塞孔；活塞，活塞滑动设置在活塞孔内；转轴，转轴穿过活塞并驱动活塞沿活塞孔的延伸方向往复运动，气缸转动以带动活塞转动，气缸的外周面为第一接触面，气缸套的内表面为第二接触面，第一接触面与第二接触面构成摩擦副表面，第一接触面和/或第二接触面上设置有织构结构。

进一步地，织构结构由多个间隔设置的织构凹槽组成。

进一步地，当织构结构由多个间隔设置的织构凹槽组成时，织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。

进一步地，织构凹槽的槽口呈圆形时，织构凹槽的当量直径为0.02至0.5mm。

进一步地，织构凹槽的槽口呈椭圆形时，椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足：1.5≤b/a≤3.5。

进一步地，椭圆形的椭圆长轴b与椭圆形的椭圆短轴a之间的比值为2：1。

进一步地，椭圆长轴b的取值范围为200μm≤b≤400μm。

进一步地，第一接触面和第二接触面之间的摩擦副间隙L与织构凹槽的深度H之间满足：H/L为0.4至0.7。

进一步地，织构凹槽的深度H为4微米至10微米。

进一步地，摩擦副表面的面积S与织构结构所在的区域的总面积S1之间满足：S1/S为5％至10％。

进一步地，第一接触面的至少一部分上设置有织构结构；和/或第二接触面的至少一部分上设置有织构结构。

进一步地，第一接触面上各处均设置织构结构；第二接触面的部分区域设置织构结构。

进一步地，气缸套具有吸气通道和排气通道，吸气通道位于气缸套的吸气侧，排气通道位于气缸套的排气侧，且第二接触面位于吸气侧的区域上不设置织构结构。

应用本发明的技术方案，通过在气缸和气缸套的接触面上设有织构结构，织构结构可减小气缸与气缸套间的摩擦面积，降低气缸与气缸套间的摩擦力，避免出现因气缸与气缸套间的摩擦导致零件受损且影响气缸与气缸套间密封性的问题。目前的泵体的气缸与气缸套的接触面积大，在压缩机实际运行过程中，气缸与气缸套间会产生较大摩擦，机械功耗增加，增大气缸与气缸套间的磨损。同时气缸外周面与气缸套内周面均是构成密封压缩腔的密封面，气缸与气缸套间的摩擦会破坏密封面的密封性能的问题。

具体地，气缸在气缸套的容积腔内圆周转动，气缸与气缸套构成摩擦副，在气缸与气缸套的接触面上开设织构结构，织构结构可减小气缸与气缸套的接触面积，在运动的过程中，摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构内部。在气缸与气缸套的相对运动过程中，油液形成的流体膜的承载能力加强，使两个接触面的表面呈现分离趋势，减小摩擦。形成的流体膜更加稳定，流体膜紧密贴合两接触面的表面，提高了气缸与气缸套间的密封性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明中的气缸与气缸套的安装关系示意图；以及

图2示出了图1中的气缸的第一接触面上开设织构结构的示意图；

图3示出了图2中气缸的第一接触面的展开结构示意图；

图4示出了图3中G0处的放大图；

图5示出了本发明中气缸套的第二接触面上开设织构结构的示意图；

图6示出了本发明中转缸压缩机中各部件的爆炸图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、气缸；100、织构结构；106、活塞孔；1001、第一接触面；20、活塞；30、转轴；40、气缸套；4001、容积腔；4002、第二接触面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中转缸压缩机的气缸10与气缸套40会产生较大摩擦，导致气缸10与气缸套40受损，且破坏气缸10与气缸套40间的密封性等问题，本申请提供了一种转缸压缩机。

如图1至图6所示，转缸压缩机包括气缸套40、气缸10、活塞20和转轴30。其中，气缸套40具有容积腔4001；气缸10可转动地设置在容积腔4001内，气缸10上沿其径向开设有活塞孔106；活塞20滑动设置在活塞孔106内；转轴30穿过活塞20并驱动活塞20沿活塞孔106的延伸方向往复运动，气缸10转动以带动活塞20转动，气缸10的外周面为第一接触面1001，气缸套40的内表面为第二接触面4002，第一接触面1001与第二接触面4002构成摩擦副表面，第一接触面1001和/或第二接触面4002上设置有织构结构100。

从以上的描述中，可以看出，通过在气缸10和气缸套40的接触面上设有织构结构100，织构结构100可减小气缸10与气缸套40间的摩擦面积，降低气缸10与气缸套40间的摩擦力，避免出现因气缸10与气缸套40间的摩擦导致零件受损且影响气缸10与气缸套40间密封性的问题。目前的泵体的气缸10与气缸套40的接触面积大，在压缩机实际运行过程中，气缸10与气缸套40间会产生较大摩擦，机械功耗增加，增大气缸10与气缸套40间的磨损。同时气缸10外周面与气缸套40内周面均是构成密封压缩腔的密封面，气缸10与气缸套40间的摩擦会破坏密封面的密封性能的问题。

具体地，气缸10在气缸套40的容积腔4001内圆周转动，气缸10与气缸套40构成摩擦副，在气缸10与气缸套40的接触面上开设织构结构100，织构结构100可减小气缸10与气缸套40的接触面积，在运动的过程中，摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构100内部。在气缸10与气缸套40的相对运动过程中，油液形成的流体膜的承载能力加强，使两个接触面的表面呈现分离趋势，减小摩擦。形成的流体膜更加稳定，流体膜紧密贴合两接触面的表面，提高了气缸10与气缸套40间的密封性。

需要说明的是，在图1至图5所示的具体实施例中，分别给出了在气缸10和气缸套40上设置织构结构100的方案。在具体实施方式中，气缸10和气缸套40上可以同时设置织构结构100，也可以仅在气缸10和气缸套40二者之一上设置织构结构100，由于组合方式比较多，就不一一列举组合形式了。下面将根据织构结构100的形式不同，分别给出不同的附图加以说明。

如图1至图5所示，织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。具体地，织构结构100可以是由间隔设置的即不连通的结构进行设置。

具体地，当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时，织构结构100的中心线垂直于气缸10的转动中心线。有利于加强气缸10与气缸套40间的动压效应，增加气缸10与气缸套40间的流体膜的承载能力和稳定性，减少气缸10与气缸套40间的磨损，增加润滑性能。

需要说明的是，当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时，织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。

具体地，织构凹槽的槽口可以是椭圆形、圆形、多边形中的一种进行间隔分布设置，也可以是多种不同形状槽口的织构凹槽配合间隔进行分布。具体地，多边形为菱形。

下面，根据气缸10和气缸套40上开设的不同的织构凹槽的槽口形状，提供如图1至图5的多种实施方式。

如图2至图4所示的具体实施方式中，织构结构100设置在气缸10上，当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时，织构凹槽的槽口呈椭圆形。

如图4所示，椭圆长轴b的取值范围为200μm≤b≤400μm，椭圆形的椭圆长轴b与椭圆形的椭圆短轴a之间的比值为2：1。当然，也不是二者必须要满足两倍的关系，织构凹槽的槽口呈椭圆形时，椭圆形的椭圆短轴a与椭圆形的椭圆长轴b之间满足：1.5≤b/a≤3.5。当椭圆的椭圆长轴与椭圆短轴间的比例在1.5至3.5的范围内，此时气缸10与气缸套40相对运动的过程中，织构区域的动压效果增强，气缸10与气缸套40的接触面的表面形成的流体膜的承载能力加强，使气缸10与气缸套40间的润滑性能提升，减小摩擦损耗

织构凹槽的槽口除了是椭圆形的以外，还可以是其他形状的。在一个未图示的具体实施方式中，织构结构100设置在气缸10上，当织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成时，织构凹槽的槽口呈圆形。

具体地，织构凹槽的当量直径为0.02至0.5mm。织构凹槽的大小应控制在当量直径为0.02至0.5mm的范围内，当量直径过小或者过大都会影响流体膜的形成以及流体膜的具体技术效果。具体地，当量直径过小时，织构凹槽内部的储油量少，不利于加强流体膜的承载能力，同时过小的织构凹槽内无法进行储存微量磨屑及油液带来的杂质。当量直径过大时，导致泵体的强度降低，使用寿命和安全性降低。

除了在气缸10上设置织构结构100以外，还可以在气缸套40上设置织构结构100。具体的，在图5所示的具体实施方式中，织构结构100设置在气缸套40上，织构结构100由多个间隔设置的织构凹槽组成。同样的，织构凹槽的槽口也可以是圆形或椭圆形的，具体的设置参数可以参考前述的方案。

需要说明的是，织构结构100的排布方式不限于上述情况，织构结构100的排布还可以是其他能到达减小摩擦力增加密封性的技术效果的技术方案。

第一接触面1001和第二接触面4002之间的摩擦副间隙L与织构凹槽的深度H之间满足：H/L为0.4至0.7。其中，摩擦副间隙L大于织构凹槽的深度H。若摩擦副间隙L的间隙过小，会使得第一接触面1001和第二接触面4002之间的摩擦加剧；若织构凹槽的深度H过小，会使得第一接触面1001和第二接触面4002的润滑度降低，使得难以存储润滑油；若摩擦副间隙L的间隙过大，会降低流体油膜的承载能力，若织构凹槽的深度H过大，会影响第二接触面4002的结构强度，同时降低动压润滑效应。若摩擦副间隙L与织构凹槽的深度H的差异过大，反而会影响摩擦副表面的润滑效果。具体的，织构凹槽的深度H为4微米至10微米。摩擦副表面的面积S与织构结构100所在的区域的总面积S1之间满足：S1/S为5％至10％。其中，织构结构100所在的区域的总面积包括所有的织构结构100的面积，织构结构100只在一个区域的总面积为该区域的织构结构100的总面积，织构结构100在多个区域的，总面积为多个区域的织构结构100的总和。其中，S1/S为5％至10％，若织构结构100所在的区域的总面积S1所占的比例过大，会影响气缸套40或气缸10的整体结构强度，同时织构孔过小，达不到降低摩擦的效果，若织构结构100所在的区域的总面积S1所占的比例过小，在负载条件下会增大摩擦，增加损耗，同时增大了间隙尺寸，影响密封性。需要说明的是，上述的S1是指所有的织构凹槽的槽口的面积的总和。

如图3所示，第一接触面1001具有织构结构100，织构结构100所在的区域至第一接触面1001在气缸10的转动中心线方向上的边缘的距离L大于等于2.5mm。当距离L小于2.5mm时，此时织构结构100开设面积不利于气缸10的使用强度，且当距离L小于2.5mm时不利于安装。

需要说明的是，气缸套40具有吸气通道和排气通道，吸气通道位于气缸套40的吸气侧，排气通道位于气缸套40的排气侧，且第二接触面4002位于吸气侧的区域上不设置织构结构100，气缸10相对于气缸套40相对圆周运动，在气缸10转动的过程中，通过吸气通道连通或者排气通道连通实现吸气和排气过程。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明上述实施例中，通过在气缸10和气缸套40的接触面上设有织构结构100，织构结构100可减小气缸10与气缸套40间的摩擦面积，降低气缸10与气缸套40间的摩擦力，避免出现因气缸10与气缸套40间的摩擦导致零件受损且影响气缸10与气缸套40间密封性的问题。目前的泵体的气缸10与气缸套40的接触面积大，在压缩机实际运行过程中，气缸10与气缸套40间会产生较大摩擦，机械功耗增加，增大气缸10与气缸套40间的磨损。同时气缸10外周面与气缸套40内周面均是构成密封压缩腔的密封面，气缸10与气缸套40间的摩擦会破坏密封面的密封性能的问题。

具体地，气缸10在气缸套40的容积腔4001内圆周转动，气缸10与气缸套40构成摩擦副，在气缸10与气缸套40的接触面上开设织构结构100，织构结构100可减小气缸10与气缸套40的接触面积，在运动的过程中，摩擦副表面间隙中的油液进入织构结构100内部。在气缸10与气缸套40的相对运动过程中，油液形成的流体膜的承载能力加强，使两个接触面的表面呈现分离趋势，减小摩擦。形成的流体膜更加稳定，流体膜紧密贴合两接触面的表面，提高了气缸10与气缸套40间的密封性。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种转缸压缩机，其特征在于，包括：

气缸套(40)，所述气缸套(40)具有容积腔(4001)；

气缸(10)，所述气缸(10)可转动地设置在所述容积腔(4001)内，所述气缸(10)上沿其径向开设有活塞孔(106)；

活塞(20)，所述活塞(20)滑动设置在所述活塞孔(106)内；

转轴(30)，所述转轴(30)穿过所述活塞(20)并驱动所述活塞(20)沿所述活塞孔(106)的延伸方向往复运动，所述气缸(10)转动以带动所述活塞(20)转动，所述气缸(10)的外周面为第一接触面(1001)，所述气缸套(40)的内表面为第二接触面(4002)，所述第一接触面(1001)与所述第二接触面(4002)构成摩擦副表面，所述第一接触面(1001)和/或所述第二接触面(4002)上设置有织构结构(100)。

2.根据权利要求1所述的转缸压缩机，其特征在于，所述织构结构(100)由多个间隔设置的织构凹槽组成。

3.根据权利要求2所述的转缸压缩机，其特征在于，当所述织构结构(100)由多个间隔设置的所述织构凹槽组成时，所述织构凹槽的槽口呈椭圆形、圆形、多边形中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的转缸压缩机，其特征在于，所述织构凹槽的槽口呈圆形时，所述织构凹槽的当量直径为0.02至0.5mm。

5.根据权利要求3所述的转缸压缩机，其特征在于，所述织构凹槽的槽口呈椭圆形时，所述椭圆形的椭圆短轴a与所述椭圆形的椭圆长轴b之间满足：1.5≤b/a≤3.5。

6.根据权利要求5所述的转缸压缩机，其特征在于，所述椭圆形的椭圆长轴b与所述椭圆形的椭圆短轴a之间的比值为2：1。

7.根据权利要求5所述的转缸压缩机，其特征在于，所述椭圆长轴b的取值范围为200μm≤b≤400μm。

8.根据权利要求2所述的转缸压缩机，其特征在于，所述第一接触面(1001)和所述第二接触面(4002)之间的摩擦副间隙L与所述织构凹槽的深度H之间满足：H/L为0.4至0.7。

9.根据权利要求2所述的转缸压缩机，其特征在于，所述织构凹槽的深度H为4微米至10微米。

10.根据权利要求1所述的转缸压缩机，其特征在于，所述摩擦副表面的面积S与所述织构结构(100)所在的区域的总面积S1之间满足：S1/S为5％至10％。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的转缸压缩机，其特征在于，

所述第一接触面(1001)的至少一部分上设置有所述织构结构(100)；和/或

所述第二接触面(4002)的至少一部分上设置有所述织构结构(100)。

12.根据权利要求11所述的转缸压缩机，其特征在于，

所述第一接触面(1001)上各处均设置所述织构结构(100)；

所述第二接触面(4002)的部分区域设置所述织构结构(100)。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的转缸压缩机，其特征在于，所述气缸套(40)具有吸气通道和排气通道，所述吸气通道位于所述气缸套(40)的吸气侧，所述排气通道位于所述气缸套(40)的排气侧，且所述第二接触面(4002)位于所述吸气侧的区域上不设置所述织构结构(100)。

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