CN112727764A - 泵体结构、压缩机、空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种泵体结构、压缩机、空调器，其中的泵体结构，包括曲轴、下法兰，所述下法兰上构造有轴孔，所述曲轴插装于所述轴孔内，所述曲轴具有偏心部以及与所述偏心部间隔设置的止推环，所述轴孔朝向所述偏心部的一侧具有沉孔，所述止推环处于所述沉孔内且所述止推环的第一下止推面与所述沉孔的孔底壁接触，所述曲轴上还套装有轴承，所述轴承处于所述止推环与所述偏心部具有的第二下止推面之间。根据本发明，通过在所述曲轴上构造所述止推环，在不增加所述偏心部的偏心质量的前提下，增加了所述曲轴的轴向支撑面积，改善了曲轴运转的平稳性和可靠性，降低小型化压缩机的整机振动和噪声。

Description

泵体结构、压缩机、空调器

技术领域

本发明属于压缩机制造技术领域，具体涉及一种泵体结构、压缩机、空调器。

背景技术

近些年在国内外各大空调行业内部，1-1.5HP家用空调系统用压缩机的机型日趋以小型化和高效化为主要研究方向，通过降低压缩机的材料成本，来提高空调产品在国内外市场的核心竞争力。

压缩机的泵体结构主要是由气缸、滚动活塞、曲轴、滑片、弹簧以及装配在气缸两端的法兰组成。对于小排量单缸压缩机在小型高效化方向的现阶段发展，主要存在以下两个瓶颈问题，一是压缩机整机小型化引起的能效偏低：小排量机型泵体零件极致化设计和电机定转子叠高降低，相应地会引起压缩机有效进气量偏小、气体泄漏和余隙容积相对偏大(对于压缩机低频运行影响较大)、摩擦功耗相对偏高、电机效率相对降低等问题，最终导致压缩机整机能效偏低；二是压缩机整机小型化所引起的噪声和振动偏大的问题：压缩机小型化后，其整机高度以及分液器体积均减小，相应的电机上腔容积以及分液器吸气缓冲容积会相应减小，造成压缩机整机噪声和振动水平严重超标。

在现有技术中，为降低气体泄漏和余隙容积对小排量压缩机泵体容积效率的影响，泵体整体会采用扁平化设计，气缸内径增大的同时相应地也会增加偏心部的偏心量，进而减少气体冷媒从压缩腔向吸气腔的周向泄漏量，提升压缩机低频制冷能力。一般情况下，为了降低偏心轴承处的摩擦功耗和减少气体冷媒沿着滚子端面的径向泄漏量，会减小曲轴偏心圆的外径同时增加滚子厚度，然而，曲轴下止推面的面积也会相应地减小进而影响压缩机的能效、振动噪声以及压缩机运行可靠性，并且滚子质量增加后会产生较大的惯性力，造成压缩机的振动和噪声进一步恶化。

发明内容

因此，本发明提供一种泵体结构、压缩机、空调器，以克服现有技术中由于压缩机泵体整体扁平化设计中曲轴偏心圆外径减小导致的曲轴止推面面积减小降低压缩机能效及可靠性，恶化振动噪音的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种泵体结构，包括曲轴、下法兰，所述下法兰上构造有轴孔，所述曲轴插装于所述轴孔内，所述曲轴具有偏心部以及与所述偏心部间隔设置的止推环，所述轴孔朝向所述偏心部的一侧具有沉孔，所述止推环处于所述沉孔内且所述止推环的第一下止推面与所述沉孔的孔底壁接触，所述曲轴上还套装有轴承，所述轴承处于所述止推环与所述偏心部具有的第二下止推面之间。

优选地，所述第一下止推面的止推面积为Sa，所述第二下止推面的止推面积为Sb，0.6≤Sa/Sb≤2。

优选地，所述沉孔的轴向深度为H，所述轴承的轴向高度为h1，所述止推环的轴向高度为h2，0≤H-(h1+h2)≤0.05mm。

优选地，所述下法兰上构造有沿其径向延伸的通油孔，所述通油孔能够将所述沉孔与所述泵体结构的外部连通。

优选地，所述下法兰上还构造有沿其径向延伸的储油孔。

优选地，所述通油孔具有多条，任意两条相邻的通油孔之间具有夹角α，15°≤α≤30°；和/或，所述储油孔具有多条，任意两条相邻的储油孔之间具有夹角β，15°≤β≤30°；和/或，相邻的所述通油孔与所述储油孔之间具有夹角γ，120°≤γ≤150°。

优选地，所述通油孔的通流直径为d1，所述储油孔的通流直径为d2，0.8≤d2/d1≤1.1；和/或，所述通油孔具有N1条，所述储油孔具有N2条，0≤N1-N2≤1。

优选地，所述沉孔的孔壁上具有沿其轴向延伸的定位槽，所述轴承的外周壁上具有沿其轴向延伸的定位凸台，所述定位凸台能够容纳于所述定位槽内；和/或，所述轴承包括第一环体、第二环体，所述第一环体与所述第二环体组装形成所述轴承。

优选地，所述下法兰上还构造有减振阻尼腔，所述减振阻尼腔环绕所述轴孔的外周设置。

优选地，所述减振阻尼腔的容积为V1，所述下法兰的总体积为V2，0.2≤V1/V2≤0.5；和/或，所述下法兰远离所述偏心部的端面上构造有环槽，所述环槽的开口上密封连接有盖板，所述环槽与所述盖板共同构成了所述减振阻尼腔。

优选地，所述减振阻尼腔内充装有润滑油；和/或，所述盖板朝向所述环槽的一侧具有第一密封环与第二密封环，所述第一密封环与所述第二密封环分别处于所述环槽的开口壁体的径向两侧。

优选地，所述第一密封环与所述第二密封环之间还设有环形凸台。

优选地，所述偏心部的外周套装有滚子，所述滚子为分体式结构，和/或，所述滚子的材质为陶瓷材料；和/或，所述轴承的材质为陶瓷材料。

本发明还提供一种压缩机，包括上述的泵体结构。

本发明还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

本发明提供的一种泵体结构、压缩机、空调器，通过在所述曲轴上构造所述止推环，在不增加所述偏心部的偏心质量的前提下，增加了所述曲轴的轴向支撑面积，改善了曲轴运转的平稳性和可靠性，降低小型化压缩机的整机振动和噪声，而所述下法兰与所述轴承共同构成了曲轴的支撑结构，相比常规副轴承，该技术方案的轴承增加了对曲轴(短轴)的有效支撑长度，有效改善了曲轴运转的轴心轨迹，降低了轴承与曲轴的摩擦功耗，提升了压缩机的整机能效。

附图说明

图1为本发明一种实施例的泵体结构的内部结构示意图；

图2为图1中的曲轴的局部结构示意图；

图3为图1中的轴承的俯视结构示意图；

图4为图1中的盖板的断面结构示意图；

图5为图1中的下法兰的断面结构示意图；

图6为图5中A-A的剖面图；

图7为采用本发明技术方案的压缩机与现有技术中的压缩机壳体振动加速度对比图；

图8为采用本发明技术方案的压缩机与现有技术中的压缩机能效对比图。

附图标记表示为：

1、曲轴；11、偏心部；111、第二下止推面；12、止推环；121、第一止推面；2、下法兰；21、通油孔；22、储油孔；23、沉孔；231、定位槽；24、减振阻尼腔；3、轴承；31、定位凸台；32、第一环体；33、第二环体；4、盖板；41、第一密封环；42、第二密封环；43、环形凸台；5、滚子；6、上法兰；7、缸体；8、滑片。

具体实施方式

结合参见图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供一种泵体结构，包括曲轴1、下法兰2、上法兰6、缸体7、滚子5、滑片8，所述上法兰6以下法兰2上分别构造有轴孔，所述曲轴1的长轴、短轴分别插装于所述轴孔内，所述缸体7处于所述上法兰6与下法兰2之间，所述缸体7内设有滚子5，所述曲轴1具有偏心部11以及与所述偏心部11间隔设置的止推环12，所述偏心部11上套装所述滚子5，所述滑片8抵接于所述滚子5的外周面上从而将所述缸体7内部空间分隔为相互独立的吸气腔与排气腔，所述轴孔朝向所述偏心部11的一侧具有沉孔23，所述止推环12处于所述沉孔23内且所述止推环12的第一下止推面121与所述沉孔23的孔底壁接触，所述曲轴1上还套装有轴承3，所述轴承3处于所述止推环12与所述偏心部11具有的第二下止推面111之间。该技术方案中，通过在所述曲轴1上构造所述止推环12，在不增加所述偏心部11的偏心质量的前提下，增加了所述曲轴1的轴向支撑面积，改善了曲轴1运转的平稳性和可靠性，降低小型化压缩机的整机振动和噪声，而所述下法兰2与所述轴承3共同构成了曲轴1的支撑结构，相比常规副轴承，该技术方案的轴承3增加了对曲轴1(短轴)的有效支撑长度，有效改善了曲轴1运转的轴心轨迹，降低了轴承3与曲轴1的摩擦功耗，提升了压缩机的整机能效。

在一些实施方式中，所述第一下止推面121的止推面积为Sa，所述第二下止推面111的止推面积为Sb，0.6≤Sa/Sb≤2。该技术方案中将所述第一下止推面121与第二下止推面111的止推面积的比值限定在前述范围内，以保证曲轴1有足够的支撑面积而不会产生轴向窜动且可以进一步减小第二下止推面111的面积进而可以进一步减少曲轴的偏心质量，使得曲轴能够平稳运行，改善其振动和噪声。

优选地，所述沉孔23的轴向深度为H，所述轴承3的轴向高度为h1，所述止推环12的轴向高度为h2，0≤H-(h1+h2)≤0.05mm。如此能够保证所述轴承3的上轴端面不会凸出于所述沉孔23，进而能够减少其与所述偏心部11之间的摩擦。

在一些实施方式中，所述下法兰2上构造有沿其径向延伸的通油孔21，所述通油孔21能够将所述沉孔23与所述泵体结构的外部连通，例如所述通油孔21的第一端与压缩机的底部油池能够连通，所述通油孔21的第二端则与所述沉孔23连通，进而能够将外部的润滑油引导至所述沉孔23内，对所述轴承23处形成有效润滑。最好的，所述下法兰2上还构造有沿其径向延伸的储油孔22，用于储存过多的润滑油，防止供油过量功耗增加，维持供油平衡。

在一些实施方式中，所述通油孔21具有多条，任意两条相邻的通油孔21之间具有夹角α，15°≤α≤30°；和/或，所述储油孔22具有多条，任意两条相邻的储油孔22之间具有夹角β，15°≤β≤30°；和/或，相邻的所述通油孔21与所述储油孔22之间具有夹角γ，120°≤γ≤150°；和/或，所述通油孔21具有N1条，所述储油孔22具有N2条，0≤N1-N2≤1。该技术方案中，通过所述通油孔21和储油孔22按照一定角度和数量分布，保证供油平衡，并能够保证曲轴1旋转过程中圆周方向上均匀润滑。

所述通油孔21与储油孔22的孔径大小直接关系到供油量和储油量的大小，所以要将其限制在一定范围内(具体应依据具体机型确定直径大小)，为了避免供油过量，所以通油孔21的直径应与所述储油孔22的孔径相当或者较小，具体的，所述通油孔21的通流直径为d1，所述储油孔22的通流直径为d2，0.8≤d2/d1≤1.1。

优选地，所述沉孔23的孔壁上具有沿其轴向延伸的定位槽231，所述轴承3的外周壁上具有沿其轴向延伸的定位凸台31，所述定位凸台31能够容纳于所述定位槽231内，从而通过所述定位凸台31与所述定位槽231之间的配合限制所述轴承3在圆周方向上的旋转；和/或，所述轴承3包括第一环体32、第二环体33，所述第一环体32与所述第二环体33组装形成所述轴承3，有利于轴承3与曲轴1的装配，减小曲轴1径向方向尺寸对结构设计的限制，所述第一环体32与所述第二环体33之间例如可以采用卡扣结构实现扣合连接。

优选地，所述下法兰2上还构造有减振阻尼腔24，所述减振阻尼腔24环绕所述轴孔的外周设置，一方面能够减少零件重量，另一方面则可以通过所述腔室的设置阻止所述偏心部11处的振动朝向所述下法兰2的下侧的传递，进而改善整机振动和噪声。进一步地，所述下法兰2的外周壁上构造有多个减重槽，以进一步降低零件质量。所述减振阻尼腔24内充装有润滑油，利用流体的不可压缩性和阻尼性，在不减小所述下法兰2的刚度的前提下，增强了下法兰2对噪声与振动传播路径的阻尼效应，改善小型化压缩机整机的振动和噪声水平。

进一步地，所述减振阻尼腔24的容积为V1，所述下法兰2的总体积为V2，0.2≤V1/V2≤0.5，也即减振阻尼腔24的体积V1要适当不能过大，过大会使得所述下法兰2刚度大幅度降低不利于装配和压缩机的振动噪声，过小则所容纳的冷冻油的体积过小又达不到阻尼吸收振动和噪声能量的效果。

所述下法兰2远离所述偏心部11的端面上构造有环槽，所述环槽的开口上密封连接有盖板4，所述环槽与所述盖板4共同构成了所述减振阻尼腔24，更进一步的，所述盖板4朝向所述环槽的一侧具有第一密封环41与第二密封环42，所述第一密封环41与所述第二密封环42分别处于所述环槽的开口壁体的径向两侧，进一步地，所述第一密封环41与所述第二密封环42之间还设有环形凸台43。该技术方案中，通过所述环槽与所述盖板4共同形成所述减振阻尼腔24，简化了其构造过程，所述第一密封环41与第二密封环42则能够使润滑油被封堵于所述减振阻尼腔24中，所述环形凸台43则能够对所述第一密封环41与第二密封环42的相对位置进行确定。所述盖板4上可以构造相应的过孔以实现所述盖板4与所述下法兰2的可拆卸连接。

在一些实施方式中，所述偏心部11的外周套装有滚子5，所述滚子5为分体式结构，也即所述滚子5由两个滚子分体扣合组装形成，有利于滚子5与曲轴1的偏心部11的装配，减小曲轴径向方向尺寸对结构设计的限制。

在一些实施方式中，所述滚子5以及所述轴承3采用密度和表面摩擦系数较小的陶瓷材料(例如氧化铝陶瓷材料)经过高温烧结等过程加工制作形成，一般而言，陶瓷材料密度仅为常规材料密度的1/2，使得所述滚子5的质量至少降低了50％，有效地降低了偏心量较大的曲轴在旋转时偏心部所产生的惯性力，改善压缩机的振动和噪音问题。而可以理解的，所述滚子5与所述轴承3的材料表面摩擦系数较小且表面光洁度较好，可有效减少曲轴1的偏心部11与滚子5内孔以及第二下止推面111与轴承3的上轴端面的摩擦磨损，降低各运动副表面间的摩擦功耗。另外，陶瓷材料硬度较大，耐磨性较好，因而可以在一定程度上提高压缩机的运行可靠性。

图7及图8分别给出了采用本发明技术方案的压缩机与现有技术压缩机在壳体振动加速度以及能效的对比图，从图中可以看出，采用本技术方案的压缩机整机的振动加速度要明显低于现有技术压缩机振动加速度且平均降低了5m/s²，另一方面，从图中可知，与现有技术方案相比，由于本技术方案中泵体摩擦功耗下降，使得整机能效提升了约5％。

根据本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括上述的泵体结构，所述压缩机具体可以为转子式压缩机，还可以是具有类似结构的旋转式流体机械，如旋转式膨胀机、滑片式压缩机、滑片式膨胀机等。

根据本发明的实施例，还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上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。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种泵体结构，其特征在于，包括曲轴(1)、下法兰(2)，所述下法兰(2)上构造有轴孔，所述曲轴(1)插装于所述轴孔内，所述曲轴(1)具有偏心部(11)以及与所述偏心部(11)间隔设置的止推环(12)，所述轴孔朝向所述偏心部(11)的一侧具有沉孔(23)，所述止推环(12)处于所述沉孔(23)内且所述止推环(12)的第一下止推面(121)与所述沉孔(23)的孔底壁接触，所述曲轴(1)上还套装有轴承(3)，所述轴承(3)处于所述止推环(12)与所述偏心部(11)具有的第二下止推面(111)之间。

2.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述第一下止推面(121)的止推面积为Sa，所述第二下止推面(111)的止推面积为Sb，0.6≤Sa/Sb≤2。

3.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述沉孔(23)的轴向深度为H，所述轴承(3)的轴向高度为h1，所述止推环(12)的轴向高度为h2，0≤H-(h1+h2)≤0.05mm。

4.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述下法兰(2)上构造有沿其径向延伸的通油孔(21)，所述通油孔(21)能够将所述沉孔(23)与所述泵体结构的外部连通。

5.根据权利要求4所述的泵体结构，其特征在于，所述下法兰(2)上还构造有沿其径向延伸的储油孔(22)。

6.根据权利要求5所述的泵体结构，其特征在于，所述通油孔(21)具有多条，任意两条相邻的通油孔(21)之间具有夹角α，15°≤α≤30°；和/或，所述储油孔(22)具有多条，任意两条相邻的储油孔(22)之间具有夹角β，15°≤β≤30°；和/或，相邻的所述通油孔(21)与所述储油孔(22)之间具有夹角γ，120°≤γ≤150°。

7.根据权利要求5所述的泵体结构，其特征在于，所述通油孔(21)的通流直径为d1，所述储油孔(22)的通流直径为d2，0.8≤d2/d1≤1.1；和/或，所述通油孔(21)具有N1条，所述储油孔(22)具有N2条，0≤N1-N2≤1。

8.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述沉孔(23)的孔壁上具有沿其轴向延伸的定位槽(231)，所述轴承(3)的外周壁上具有沿其轴向延伸的定位凸台(31)，所述定位凸台(31)能够容纳于所述定位槽(231)内；和/或，所述轴承(3)包括第一环体(32)、第二环体(33)，所述第一环体(32)与所述第二环体(33)组装形成所述轴承(3)。

9.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述下法兰(2)上还构造有减振阻尼腔(24)，所述减振阻尼腔(24)环绕所述轴孔的外周设置。

10.根据权利要求9所述的泵体结构，其特征在于，所述减振阻尼腔(24)的容积为V1，所述下法兰(2)的总体积为V2，0.2≤V1/V2≤0.5；和/或，所述下法兰(2)远离所述偏心部(11)的端面上构造有环槽，所述环槽的开口上密封连接有盖板(4)，所述环槽与所述盖板(4)共同构成了所述减振阻尼腔(24)。

11.根据权利要求10所述的泵体结构，其特征在于，所述减振阻尼腔(24)内充装有润滑油；和/或，所述盖板(4)朝向所述环槽的一侧具有第一密封环(41)与第二密封环(42)，所述第一密封环(41)与所述第二密封环(42)分别处于所述环槽的开口壁体的径向两侧。

12.根据权利要求11所述的泵体结构，其特征在于，所述第一密封环(41)与所述第二密封环(42)之间还设有环形凸台(43)。

13.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述偏心部(11)的外周套装有滚子(5)，所述滚子(5)为分体式结构，和/或，所述滚子(5)的材质为陶瓷材料；和/或，所述轴承(3)的材质为陶瓷材料。

14.一种压缩机，包括泵体结构，其特征在于，所述泵体结构为权利要求1至13中任一项所述的泵体结构。

15.一种空调器，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求14所述的压缩机。

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