CN112855538B - 泵体及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泵体及压缩机，泵体包括气缸和滑片，气缸具有滑槽，滑槽的两个相对的侧壁为第一侧壁和第二侧壁，其中，第一侧壁上沿气缸的径向间隔设置有多个第一凸起结构，第二侧壁上沿气缸的径向间隔设置有多个第二凸起结构，多个第一凸起结构和多个第二凸起结构一一对应设置；滑片可滑动地设置在滑槽内，滑片位于第一凸起结构和第二凸起结构之间。采用该方案，由于设置有第一凸起结构和第二凸起结构，当滑片在滑槽内往复运动时，滑片的两侧面均能形成流体动压润滑，两侧油膜压力相当，消除了传统技术滑片倾斜导致接触点压力增大的不利因素，同时改善了滑片与滑槽接触点的润滑，显著减小了滑片的摩擦功耗，提升了可靠性。

Description

泵体及压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种泵体及压缩机。

背景技术

滚动转子式压缩机的工作腔由气缸、滚子、滑片及覆盖在气缸两端的盖板围成，滚子在曲轴的带动下围绕气缸中心作偏心旋转运动，滑片在气缸的滑槽内往复运动，滑片头部与滚子外壁面抵接，将气缸和滚子之间的月牙形空间分割为吸气腔和压缩腔，气缸设置有进气、排气孔，分别与吸气腔和压缩腔相连通。

由于压缩腔内气体压力高于吸气腔内压力，滑片深入气缸内壁的部分承受两侧的压力差，使得滑片在滑槽内呈现微观倾斜状态，这种状态使得滑片侧面与滑槽接触点在往复运动受到滑片侧面油膜力的额外作用，增大了接触点的正压力，从而导致滑片侧面摩擦功耗增加、磨损加剧，制约了压缩机的能效和可靠性。

发明内容

本发明提供了一种泵体及压缩机，以减少滑片的磨损，提高压缩机的能效和可靠性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种泵体，包括：气缸，所述气缸具有滑槽，所述滑槽的两个相对的侧壁为第一侧壁和第二侧壁，其中，所述第一侧壁上沿所述气缸的径向间隔设置有多个第一凸起结构，所述第二侧壁上沿所述气缸的径向间隔设置有多个第二凸起结构，多个所述第一凸起结构和多个所述第二凸起结构一一对应设置；滑片，可滑动地设置在所述滑槽内，所述滑片位于所述第一凸起结构和所述第二凸起结构之间。

进一步地，所述第一侧壁具有第一储油槽，所述第一储油槽位于相邻的两个所述第一凸起结构之间；所述第二侧壁具有第二储油槽，所述第二储油槽位于相邻的两个所述第二凸起结构之间。

进一步地，所述气缸内具有第一通油槽，所述第一通油槽和所述第一储油槽连通，以为所述第一储油槽供应润滑油；所述气缸内具有第二通油槽，所述第二通油槽和所述第二储油槽连通，以为所述第二储油槽供应润滑油。

进一步地，所述第一凸起结构为弧形结构，所述第一凸起结构的平均曲率半径为Rm，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的最大间距为Bmax，其中，Rm和Bmax的比值在5～15之间。

进一步地，所述第一凸起结构和所述第二凸起结构的最小间距为Bmin，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的最大间距为Bmax，其中，Bmin和Bmax的比值在0.998～0.9995之间。

进一步地，所述第一凸起结构和所述第二凸起结构为形状和尺寸均相同的结构。

进一步地，所述第一凸起结构为弧形结构、三角形结构或阶梯形结构；所述第二凸起结构为弧形结构、三角形结构或阶梯形结构。

进一步地，所述气缸具有和所述滑槽连通的安装槽，所述泵体还包括：滚子，可转动地设置在所述气缸的腔体内，所述滑片的头部和所述滚子抵接；弹性件，设置在所述安装槽内，所述弹性件和所述滑片的尾部抵接。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，所述压缩机包括上述的泵体。

进一步地，所述压缩机还包括外壳，所述外壳的底部具有油池，所述泵体位于所述外壳内，所述泵体中的第一通油槽和第二通油槽均和所述油池连通。

应用本发明的技术方案，提供了一种泵体，泵体包括气缸和滑片，气缸具有滑槽，滑槽的两个相对的侧壁为第一侧壁和第二侧壁，其中，第一侧壁上沿气缸的径向间隔设置有多个第一凸起结构，第二侧壁上沿气缸的径向间隔设置有多个第二凸起结构，多个第一凸起结构和多个第二凸起结构一一对应设置；滑片可滑动地设置在滑槽内，滑片位于第一凸起结构和第二凸起结构之间。采用该方案，由于设置有第一凸起结构和第二凸起结构，当滑片在滑槽内往复运动时，滑片的两侧面均能形成流体动压润滑，两侧油膜压力相当，消除了传统技术滑片倾斜导致接触点压力增大的不利因素，同时改善了滑片与滑槽接触点的润滑，显著减小了滑片的摩擦功耗，提升了可靠性。

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示出了本发明的实施例一提供的泵体中滑片朝向气缸中心运动时受力示意图；

图2示出了图1中的泵体中滑片背离气缸中心运动时受力示意图；

图3示出了图1中的气缸的局部结构示意图；

图4示出了图1中的第一凸起结构的平均曲率半径较大时油膜压力示意图；

图5示出了图1中的第一凸起结构的平均曲率半径较小时油膜压力示意图；

图6示出了本发明的实施例二中的第一凸起结构的示意图；

图7示出了本发明的实施例三中的第一凸起结构的示意图；

图8示出了现有技术中的泵体的剖视图；

图9示出了图8中滑片朝向气缸中心运动时受力示意图；

图10示出了图8中滑片背离气缸中心运动时受力示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、气缸；11、滑槽；12、第一侧壁；13、第二侧壁；14、第一储油槽；15、第二储油槽；16、第一通油槽；17、第二通油槽；21、第一凸起结构；22、第二凸起结构；30、滑片；40、滚子。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，本发明的实施例一提供了一种泵体，包括：气缸10，气缸10具有滑槽11，滑槽11的两个相对的侧壁为第一侧壁12和第二侧壁13，其中，第一侧壁12上沿气缸10的径向间隔设置有多个第一凸起结构21，第二侧壁13上沿气缸10的径向间隔设置有多个第二凸起结构22，多个第一凸起结构21和多个第二凸起结构22一一对应设置；滑片30，可滑动地设置在滑槽11内，滑片30位于第一凸起结构21和第二凸起结构22之间。其中，多个为至少两个。

采用该方案，由于设置有第一凸起结构21和第二凸起结构22，当滑片30在滑槽11内往复运动时，滑片30的两侧面均能形成流体动压润滑，两侧油膜压力相当，消除了传统技术滑片30倾斜导致接触点压力增大的不利因素，同时改善了滑片30与滑槽11接触点的润滑，显著减小了滑片30的摩擦功耗，提升了可靠性。

在本实施例中，第一侧壁12具有第一储油槽14，第一储油槽14位于相邻的两个第一凸起结构21之间；第二侧壁13具有第二储油槽15，第二储油槽15位于相邻的两个第二凸起结构22之间。第一储油槽14和第二储油槽15可储存和提供润滑油，以在滑片30和滑槽11的侧壁之间形成油膜润滑。这样滑片30的两侧面均能形成流体动压润滑，消除了传统技术滑片30倾斜导致接触点压力增大的不利因素，同时改善了滑片30与滑槽11接触点的润滑。

进一步地，气缸10内具有第一通油槽16，第一通油槽16和第一储油槽14连通，以为第一储油槽14供应润滑油；气缸10内具有第二通油槽17，第二通油槽17和第二储油槽15连通，以为第二储油槽15供应润滑油。这样第一通油槽16可为第一储油槽14供应润滑油，第二通油槽17可为第二储油槽15供应润滑油，从而保证润滑效果。

在本实施例中，第一凸起结构21为弧形结构，第一凸起结构21的平均曲率半径为Rm，第一侧壁12和第二侧壁13之间的最大间距为Bmax，其中，Rm和Bmax的比值在5～15之间。

图4和图5分别给出了第一凸起结构21的平均曲率半径较大和较小时的油膜压力示意图，图中阴影内竖线的长度代表油膜压力的大小。对比可以看出，当第一凸起结构21的平均曲率半径较大时，油膜压力区域较宽，但最大油膜压力较小；当第一凸起结构21的平均曲率半径较小时，油膜压力区域较窄，但最大油膜压力较大。本发明第一凸起结构21的平均曲率半径Rm与滑槽最大间距Bmax的比值在5～15之间，可使得油膜压力区间和油膜压力大小综合作用较优，综合承载力处于较优区间。

其中，平均曲率半径为平均曲率的倒数。平均曲率为数学中的术语，其计算方式可参照同济大学编《高等数学》(第七版上册)第170页。

在本实施例中，第一凸起结构21和第二凸起结构22的最小间距为Bmin，第一侧壁12和第二侧壁13之间的最大间距为Bmax，其中，Bmin和Bmax的比值在0.998～0.9995之间。上述Bmin/Bmax值既能保证滑片30两侧的流体动压润滑，又避免滑片30侧面间隙过小导致的卡死问题以及间隙过大导致的泄漏问题。

在本实施例中，第一凸起结构21和第二凸起结构22为形状和尺寸均相同的结构。这样可使得滑片30的两侧油膜压力相当，消除了传统技术滑片30倾斜导致接触点压力增大的不利因素。

如图6和图7所示，第一凸起结构21为三角形结构或阶梯形结构；第二凸起结构22为三角形结构或阶梯形结构。其中，第一凸起结构21为弧形结构是指第一凸起结构21在沿气缸径向的切面的边沿为弧形；第一凸起结构21为三角形结构是指第一凸起结构21在沿气缸径向的切面的边沿为三角形；第一凸起结构21为阶梯形结构是指第一凸起结构21在沿气缸径向的切面的边沿为阶梯形，其中阶梯形结构可包括多个阶梯。即第一凸起结构21的形状可根据需要进行设置，只要实现上述润滑和减磨效果即可。

在本实施例中，气缸10具有和滑槽11连通的安装槽，泵体还包括：滚子40，可转动地设置在气缸10的腔体内，滑片30的头部和滚子40抵接；弹性件，设置在安装槽内，弹性件和滑片30的尾部抵接。

本发明的另一实施例提供了一种压缩机，压缩机包括上述的泵体。

具体地，压缩机还包括外壳，外壳的底部具有油池，泵体位于外壳内，泵体中的第一通油槽16和第二通油槽17均和油池连通，这样油池中的润滑油可通过第一通油槽16输送至第一储油槽14，并通过第二通油槽17输送至第二储油槽15，从而对滑片30进行润滑。

为了便于理解本方案，下面结合现有技术方案的受力对比进行说明。如图8至图10所示，在现有技术中，滚子40在曲轴的带动下围绕气缸中心作偏心旋转运动，滑片30在气缸10的滑槽11内往复运动，滑片30头部与滚子外壁面抵接，将气缸和滚子之间的月牙形空间分割为吸气腔和压缩腔，气缸设置有进气、排气孔分别于吸气腔和压缩腔相连通。由于压缩腔内气体压力高于吸气腔内压力，滑片30深入气缸内壁的部分承受两侧的压力差，使得滑片30在滑槽内呈现微观倾斜状态。

图9给出了滑片30运动方向由气缸外侧指向气缸内侧时现有技术滑片30的受力示意图。滑片30深入气缸内部分受到压缩腔和吸气腔的压差作用力F0，滑片30头部向进气孔侧偏转、尾部向排气孔一侧偏转，滑片30两侧与滑槽之间均形成楔形油膜空间，滑片30高低压侧与滑槽分别形成接触点A、B。在进气孔一侧，楔形油膜空间随运动方向逐渐缩小，形成正压油膜，因而滑片30受到指向滑片30中心的油膜压力，可等效为集中力F2，距离接触点B的距离为L2；在排气孔一侧，楔形油膜空间随运动方向逐渐增大，形成负压油膜，因而滑片30受到背离滑片30中心的油膜压力F1，可等效为集中力F1，距离接触点B的距离为L1。

根据力矩平衡，滑片30在接触点A的受力大小为：

Fz1＝(F0×L0+F1×L1+F2×L2)/Lz1 (1)

由式(1)可知，滑片30两侧油膜力F1、F2导致A点接触力Fz1增大，同时高压侧楔形空间随滑片30运动方向增大，无法形成流体动压润滑，导致滑片30摩擦功耗增加、接触点A磨损加剧。长时间使用后，在滑片30尾部区域，形成了严重的磨痕，并且由于接触点A摩擦温度较高在滑片30表面形成了碳化现象。

图10给出了滑片30运动方向由气缸内侧指向气缸外侧时现有滑片30的受力示意图。在进气孔一侧，楔形油膜空间随运动方向逐渐增大，形成负压油膜，因而滑片30受到背离滑片30中心的油膜压力，可等效为集中力F2，距离接触点A的距离为Lz1-L2；在排气孔一侧，楔形油膜空间随运动方向逐渐减小，形成正压油膜，因而滑片30受到指向滑片30中心的油膜压力F1，可等效为集中力F1，距离接触点B的距离为Lz1-L1。

根据力矩平衡，滑片30在接触点B的受力大小为：

Fz2＝[F0×(Lz1+L0)+F1×(Lz1-L1)+F2×(Lz1-L2)]/Lz1 (2)

由式(2)可知，滑片30两侧油膜力F1、F2导致B点接触力Fz2增大，同时低压侧楔形空间随滑片30运动方向增大，无法形成流体动压润滑，导致滑片30摩擦功耗增加、接触点B磨损加剧。长时间使用后，在滑片30头部附近区域，形成了严重的磨痕。

图1给出了本申请中滑片30运动方向由气缸10外侧指向气缸10内侧时本发明滑片30的受力示意图。在进气孔一侧，滑片30和滑槽11之间形成2个油膜楔形空间，油膜空间沿运动方向逐渐缩小，形成正压油膜，因而滑片30受到两个指向滑片30中心的油膜压力，可分别等效为集中力F21、F22；在排气孔一侧，滑片30和滑槽11之间也形成2个油膜楔形空间，油膜空间随运动方向逐渐缩小，形成正压油膜，因而滑片30也受到两个指向滑片30中心的油膜压力，可分别等效为集中力F11、F12。上述F11、F12与F21、F22方向相反、大小相当，消除了公式(1)中油膜力对接触点A承载力的不利影响，减小了滑片30与滑片30槽的接触受力。通油槽和储油槽可提供高压润滑油，避免两个凸起结构之间随运动方向增大的楔形空间产生负压，改善了滑片30高压侧的流体润滑状况，减小了接触点A的磨损。

图2给出了本申请中滑片30运动方向由气缸10内侧指向气缸10外侧时本发明滑片30的受力示意图。同理，在滑片30两侧，滑片30和滑槽11之间均形成2个油膜楔形空间，油膜空间随运动方向逐渐缩小，形成正压油膜，因而滑片30分别受到四个指向滑片30中心的油膜压力，可分别等效为集中力F11、F12、F21、F22。F11、F12与F21、F22方向相反、大小相当，消除了公式(2)中油膜力对接触点承载力B的不利影响，减小了滑片30与滑片30槽的接触受力。通油槽和储油槽可提供高压润滑油，避免两个凸起结构之间随运动方向增大的楔形空间产生负压，改善了滑片30低压侧的流体润滑状况，减小了接触点B的磨损。

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 (10)

1.一种泵体，其特征在于，包括：

气缸（10），所述气缸（10）具有滑槽（11），所述滑槽（11）的两个相对的侧壁为第一侧壁（12）和第二侧壁（13），其中，所述第一侧壁（12）上沿所述气缸（10）的径向间隔设置有多个第一凸起结构（21），所述第二侧壁（13）上沿所述气缸（10）的径向间隔设置有多个第二凸起结构（22），多个所述第一凸起结构（21）和多个所述第二凸起结构（22）一一对应设置；

滑片（30），可滑动地设置在所述滑槽（11）内，所述滑片（30）位于所述第一凸起结构（21）和所述第二凸起结构（22）之间。

2.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于，

所述第一侧壁（12）具有第一储油槽（14），所述第一储油槽（14）位于相邻的两个所述第一凸起结构（21）之间；

所述第二侧壁（13）具有第二储油槽（15），所述第二储油槽（15）位于相邻的两个所述第二凸起结构（22）之间。

3.根据权利要求2所述的泵体，其特征在于，

所述气缸（10）内具有第一通油槽（16），所述第一通油槽（16）和所述第一储油槽（14）连通，以为所述第一储油槽（14）供应润滑油；

所述气缸（10）内具有第二通油槽（17），所述第二通油槽（17）和所述第二储油槽（15）连通，以为所述第二储油槽（15）供应润滑油。

4.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于，所述第一凸起结构（21）为弧形结构，所述第一凸起结构（21）的平均曲率半径为Rm，所述第一侧壁（12）和所述第二侧壁（13）之间的最大间距为Bmax，其中，Rm和Bmax的比值在5~15之间。

5.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于，所述第一凸起结构（21）和所述第二凸起结构（22）的最小间距为Bmin，所述第一侧壁（12）和所述第二侧壁（13）之间的最大间距为Bmax，其中，Bmin和Bmax的比值在0.998~0.9995之间。

6.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于，所述第一凸起结构（21）和所述第二凸起结构（22）为形状和尺寸均相同的结构。

7.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于，所述第一凸起结构（21）为弧形结构、三角形结构或阶梯形结构；所述第二凸起结构（22）为弧形结构、三角形结构或阶梯形结构。

8.根据权利要求1所述的泵体，其特征在于，所述气缸（10）具有和所述滑槽（11）连通的安装槽，所述泵体还包括：

滚子（40），可转动地设置在所述气缸（10）的腔体内，所述滑片（30）的头部和所述滚子（40）抵接；

弹性件，设置在所述安装槽内，所述弹性件和所述滑片（30）的尾部抵接。

9.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括权利要求1至8中任一项所述的泵体。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述泵体为权利要求6所述的泵体，所述压缩机还包括外壳，所述外壳的底部具有油池，所述泵体位于所述外壳内，所述泵体中的第一通油槽（16）和第二通油槽（17）均和所述油池连通。

Images