CN113187695B - 活塞、压缩机和冰箱 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种活塞、压缩机和冰箱，所述活塞上设置有连接孔和导油槽，所述导油槽位于所述活塞的周向外壁上，所述连接孔位于所述导油槽内，所述连接孔沿所述活塞的径向贯穿所述活塞的周向侧壁，所述活塞包括连接端和压缩端，所述导油槽延伸至所述连接端的端面上。本申请提供的一种活塞、压缩机和冰箱，能够保证压缩机在低频运行时冷冻油顺畅流动，使油液容易进入到活塞与气缸壁之间，进而保证活塞与气缸壁之间供油量充足，能够在配合间隙之间形成良好的油膜结构，减少摩擦损失，提高压缩机的工作效率，利于压缩机启动，防止出现卡死的情况。

Description

活塞、压缩机和冰箱

技术领域

本申请属于制冷设备技术领域，具体涉及一种活塞、压缩机和冰箱。

背景技术

目前冰箱大多数使用活塞式制冷压缩机，由压缩机内部电机驱动带动曲轴旋转，通过连杆的传动，使得活塞在气缸内做往复式运动，并在吸、排气阀的配合下，完成对制冷剂的吸入、压缩和输送。

活塞与气缸内壁要求的配合精度很高，间隙过大会使气缸内部压缩的高压气体泄露，间隙过小会阻碍活塞的流畅运行。压缩机内部泵油系统供给到活塞的冷冻油既要满足活塞在气缸中畅通无阻的运动，也要达到密封的效果，所以活塞与气缸内壁之间的冷冻油是否充足，决定了压缩机整机的效率。

目前变频式活塞压缩机占据了冰箱行业的大部分市场，变频式活塞压缩机中对活塞在压缩机低频工作时的润滑要求更高。但现有技术中，活塞与气缸壁配合面积较大，冷冻油流动不畅，在低频运行时，冷冻油极难进入到活塞与气缸壁之间，导致活塞与气缸壁之间供油量不足，配合间隙之间形成不了良好的油膜结构，摩擦损失较为严重，降低了压缩机的工作效率，而且低频启动困难，甚至出现卡死的情况。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种活塞、压缩机和冰箱，能够保证压缩机在低频运行时冷冻油顺畅流动，使油液容易进入到活塞与气缸壁之间，进而保证活塞与气缸壁之间供油量充足，能够在配合间隙之间形成良好的油膜结构，减少摩擦损失，提高压缩机的工作效率，利于压缩机启动，防止出现卡死的情况。

为了解决上述问题，本申请提供了一种活塞，所述活塞上设置有连接孔和导油槽，所述导油槽位于所述活塞的周向外壁上，所述连接孔位于所述导油槽内，所述连接孔沿所述活塞的径向贯穿所述活塞的周向侧壁，所述活塞包括连接端和压缩端，所述导油槽延伸至所述连接端的端面上。

可选的，所述导油槽的数量为至少两个，至少两个所述导油槽沿所述活塞的周向排布。

可选的，所述导油槽内设置有储油池。

可选的，所述储油池开设在所述导油槽的底面上，所述储油池的开口与所述导油槽的底面平齐，所述储油池的池底沿所述活塞的径向向所述活塞的内部延伸。

可选的，所述储油池的数量为至少两个时，至少两个所述储油池沿所述活塞的周向排布。

可选的，所述导油槽的数量为至少两个，至少一个所述导油槽内设置有2n个所述储油池，n为正整数，n个所述储油池位于同一所述导油槽内的所述连接孔的第一侧，n个所述储油池位于同一所述导油槽内的所述连接孔的第二侧，位于所述连接孔第一侧的n个所述储油池与位于所述连接孔第二侧的n个所述储油池关于所述连接孔对称设置。

可选的，所述储油池的横截面为圆形，所述储油池的半径为4mm～6mm，池深为0.4mm～0.6mm。

可选的，所述储油池与所述连接孔相连通，以使所述储油池内的油液能够进入到所述连接孔内。

可选的，所述导油槽的数量为两个，两个所述导油槽分别为第一导油槽和第二导油槽，所述第一导油槽设置在所述活塞的一条直径的一端，所述第二导油槽在所述直径的另一端。

可选的，所述连接孔包括第一连接孔和第二连接孔，所述第一连接孔位于所述第一导油槽内，所述第二连接孔位于所述第二导油槽内。

可选的，所述活塞的周向外壁包括主受力面，所述导油槽的槽底与所述主受力面沿所述活塞的周向圆角过渡。

可选的，所述活塞的周向外壁包括主受力面，所述导油槽的槽底与所述主受力面沿所述活塞的轴向倒角过渡。

可选的，所述导油槽的面积占所述活塞的外壁表面积的42％～46％；

和/或，

所述导油槽的槽深为0.4mm～0.8mm；

和/或，

当所述活塞的外壁包括主受力面，所述导油槽的槽底与所述主受力面沿所述活塞的轴向倒角过渡时，所述倒角为30°。

可选的，所述活塞的中轴线所在的平面中，与所述连接孔中轴线相垂直的平面为A，所述导油槽在A内的投影为矩形或梯形或椭圆形。

可选的，所述导油槽包括第一边、第二边和第三边，所述第一边和所述第二边沿所述活塞的径向延伸，所述第三边沿所述活塞的周向延伸，所述第一边和所述第二边的长度为H，8mm≤H≤10mm，所述第三边的长度为L，16mm≤L≤18mm。

可选的，所述活塞上设置有环形油槽，所述环形油槽位于所述压缩端与所述导油槽之间，所述环形油槽沿所述活塞的周向延伸。

可选的，所述环形油槽的横截面为V字形或矩形或梯形。

可选的，所述连接孔与所述活塞的周向外壁之间沿所述活塞的轴向设置有倒角。

本申请的另一方面，提供了一种压缩机，包括如上述的活塞。

本申请的另一方面，提供了一种冰箱，包括如上述的活塞。

有益效果

本发明的实施例中所提供的一种活塞、压缩机和冰箱，能够保证压缩机在低频运行时冷冻油顺畅流动，使油液容易进入到活塞与气缸壁之间，进而保证活塞与气缸壁之间供油量充足，能够在配合间隙之间形成良好的油膜结构，减少摩擦损失，提高压缩机的工作效率，利于压缩机启动，防止出现卡死的情况。

附图说明

图1为本申请实施例的活塞的立体结构示意图；

图2为本申请实施例的活塞的主视图；

图3为本申请实施例的活塞向下止点运动时的主视图；

图4为本申请实施例的活塞向下止点运动时的侧视图；

图5为本申请实施例的活塞与气缸的装配图；

图6为本申请实施例的导油槽面积占比与制冷能效比的关系图；

图7为本申请实施例的导油槽面积占比与功耗的关系图。

附图标记表示为：

1、活塞；11、连接端；12、压缩端；13、主受力面；21、第一连接孔；22、第二连接孔；3、第一导油槽；31、第一边；32、第二边；33、第三边；34、储油池；4、第二导油槽；5、环形油槽；6、气缸。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，一种活塞1，活塞1上设置有连接孔和导油槽，导油槽位于活塞1的周向外壁上，连接孔位于导油槽内，连接孔沿活塞1的径向贯穿活塞1的周向侧壁，活塞1包括连接端11和压缩端12，导油槽延伸至连接端11的端面上。当活塞1设置在压缩机上时，冷冻油是通过压缩机曲轴连杆机构甩至活塞1外表面的，通过设置导油槽，并使导油槽延伸至连接端11的端面上，增加了冷冻油入口，能够显著增大进入活塞1与气缸6壁之间的油液量，使冷冻油能够快速布满活塞1外壁。冷冻油也可以由连接孔由活塞1内向外流至活塞1外壁，配合从导油槽靠近连接端11的端面进入的冷冻油，进一步快速布满活塞1与气缸6壁之间的空间，保证压缩机在低频运行时冷冻油顺畅流动，使冷冻油容易进入到活塞1与气缸6壁之间，进而保证活塞1与气缸6壁之间供油量充足，能够在配合间隙之间形成良好的油膜结构，减少摩擦损失，提高压缩机的工作效率，利于压缩机启动，防止出现卡死的情况，同时也延长活塞1的使用寿命。

进一步的，活塞1的压缩端12靠近气缸6的底壁，用于压缩气缸6内的气体。活塞1的连接端11用于与曲轴连杆机构连接，连杆穿入活塞1内，再通过连接孔穿入连接销，将连杆与活塞1连接，保证连接的稳定，连接端11位于靠近曲轴连杆机构的一侧，压缩端12位于远离曲轴连杆机构的一侧。

进一步的，连接孔也可称为活塞销孔。

进一步的，活塞1大致为中空的圆柱形，径向即指垂直于中轴线的方向。

作为一种实施方式，导油槽的数量为至少两个，至少两个导油槽沿活塞1的周向排布，通过设置至少两个导油槽，减小了活塞1与气缸6的接触面积，减小活塞1的摩擦损耗和噪音的同时，保证了冷冻油可以顺利的从曲轴连杆机构甩到活塞1的表面上，供给到活塞1与气缸6之间的配合间隙中。

进一步的，通过沿活塞1的周向设置至少两个导油槽，即并非沿活塞1的周向设置一个贯穿周向的导油槽，能够防止油液易被甩出，如果设置为一个贯穿周向的导油槽，即使大量冷冻油进入到导油槽内，在活塞进行快速往复式运动过程中也会被甩出，导致润滑效果较差。

进一步的，所有导油槽沿活塞1的周向均匀排布，保证活塞1重量均匀。

导油槽内设置有储油池34，通过设置储油池34，在有限的活塞1外壁空间内，可以更大限度的储油，在活塞1从下止点到上止点的运动过程中，保护冷冻油不易被甩出。

进一步的，储油池34设置在导油槽的范围内。

储油池34开设在导油槽的底面上，储油池34的开口与导油槽的底面平齐，储油池34的池底沿活塞1的径向向活塞1的内部延伸，保证冷冻油更易进入到储油池34内，并防止冷冻油极易流出储油池34。

进一步的，储油池34开设在导油槽的底面上，且储油池34沿活塞1的径向开设。

储油池34的数量为至少两个时，至少两个储油池34沿活塞1的周向排布，保证了活塞1整体的均匀性，使活塞1的受力更为平稳。

进一步的，至少两个储油池34沿活塞1的周向均匀排布。

导油槽的数量为至少两个，至少一个导油槽内设置有2n个储油池34，n为正整数，n个储油池34位于同一导油槽内的连接孔的第一侧，n个储油池34位于同一导油槽内的连接孔的第二侧，位于连接孔第一侧的n个储油池34与位于连接孔第二侧的n个储油池34关于连接孔对称设置，进一步保证活塞1整体的均匀性，同时也能够保证同一导油槽能够均匀的向两侧导油，保证活塞1外壁油液的均匀。

进一步的，第一侧和第二侧为连接孔沿周向方向的两侧。如图1所示，第一侧为连接孔的左侧，第二侧为连接孔的右侧。

进一步的，位于连接孔第一侧的n个储油池34与位于连接孔第二侧的n个储油池34关于连接孔对称设置，即第一侧的n个储油池34与第二侧的n个储油池34关于连接孔中平行于活塞1的中轴线的对称轴对称设置。也即关于活塞1的纵截面中平分导油槽的纵截面对称设置。

进一步的，导油槽为至少两个时，每个导油槽内的储油池34均相同，即每个导油槽和每个导油槽内的储油池34均相同。

在一个实施例中，一个导油槽内的储油池的数量为两个，其中一个导油槽位于连接孔的左侧，另一个导油槽位于连接孔的右侧。

在一个实施例中，储油池34的横截面为圆形，储油池34的半径为4mm～6mm，池深为0.4mm～0.6mm。

具体的，储油池34的半径为5mm，池深为0.5mm。

储油池与连接孔相连通，以使储油池内的油液能够进入到连接孔内，能够增加到连接孔的供油量，以减小摩擦功耗。

进一步的，储油池可以开槽连接到连接孔，也可以直接开设在连接孔处，开设后直接与连接孔连通。

作为一种实施方式，导油槽的数量为两个，两个导油槽分别为第一导油槽3和第二导油槽4，第一导油槽3设置在活塞的一条直径的一端，第二导油槽4在直径的另一端，证活塞1重量均匀的同时，减小了活塞1与气缸6的接触面积，使活塞1两侧同时进油润滑，保证润滑效果。

进一步的，第一导油槽3与第二导油槽4对称设置，第一导油槽3与第二导油槽4形状尺寸相同。

连接孔包括第一连接孔21和第二连接孔22，第一连接孔21位于第一导油槽3内，第二连接孔22位于第二导油槽4内，进一步增大进油量，且保证活塞1两侧同时进油，且进油量相同，防止一侧油多一侧油少，导致润滑不均匀。

进一步的，第一连接孔21和第二连接孔22均用于穿设活塞销，活塞销同时穿入第一连接孔21和第二连接孔22内，保证连接的稳定性。

进一步的，第一连接孔21与第二连接孔22对称设置，且形状尺寸相同。

在一个实施例中，活塞1直径为24mm，第一连接孔21和第二连接孔22的孔径为7mm～8mm。

活塞1的周向外壁包括主受力面13，导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的周向圆角过渡，活塞1的周向外壁包括主受力面13，导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的轴向倒角过渡。当活塞1向下止点移动时，从连接端11进入的冷冻油的流动方向如如图3和图4中的箭头所示，冷冻油从导油槽在连接端11的入口进入后，部分沿活塞1的斜向导油槽周向两侧的主受力面13流动，从导油槽周向两端流到主受力面13上，对主受力面13与气缸6内壁之间进行润滑，另一部分沿活塞1的轴向向压缩端12流动，并从导油槽远离连接端11的一端流至主受力面13上，对主受力面13与气缸6内壁之间进行润滑，充分保证了活塞1与气缸6壁之间供油量充足。通过使导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的周向圆角过渡、导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的轴向倒角过渡，保证了冷冻油流动的顺畅性，减小了流动阻力，保证了润滑的充分性，可以防止供油不充分或不均匀导致的润滑效果不佳。

进一步的，导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的周向圆角过渡中，圆角向活塞1内的方向凹陷，圆角的开口朝向活塞1径向外侧。

进一步的，导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的轴向倒角过渡中，倒角与导油槽的槽底成钝角。

在一个实施例中，活塞1直径为24mm，圆角的曲率半径为1.2mm～1.7mm。

导油槽的面积占活塞1的外壁表面积的42％～46％，有效减小了活塞1与气缸6内壁的摩擦面积，降低压缩机运行时的噪音，同时减小活塞1的质量，使得压缩机轻量化。

在一个实施例中，活塞1直径为24mm，导油槽的面积在220mm²～240mm2之间。导油槽的槽深为0.4mm～0.8mm，槽深过浅或过深都会影响冷冻油在导油槽内的储油量，导致润滑效果的不佳。

进一步的，导油槽的面积大小决定了活塞1与气缸内壁的接触面积，即导油槽面积越大，则活塞1与气缸内壁的接触面积越小，摩擦面积就越小。但如果导油槽的面积过大，即活塞1与气缸内壁的接触面积过小，也就是主受力面过小，会导致活塞1在做往复运动时不稳定，造成活塞1的磨损，所以导油槽的面积占活塞1的外壁表面积的42％～46％，经试验验证效果最好。

进一步的，导油槽的槽深决定了冷冻油在导油槽内部的滞留性，导油槽的槽深为0.4mm～0.8mm时，滞留性最佳。

当活塞1的外壁包括主受力面13，导油槽的槽底与主受力面13沿活塞1的轴向倒角过渡时，倒角为30°，当活塞1向下止点运动的时候，冷冻油会供给到活塞1的上端，既提高润滑性，降低了摩擦功耗，也起到一定的密封效果，在活塞1往复运动实现制冷剂的低压吸入、高压排出的过程中，防止制冷剂的泄露，提高压缩机整机的效率。

活塞1的中轴线所在的平面中，与连接孔中轴线相垂直的平面为A，导油槽在A内的投影为矩形或梯形或椭圆形，能够保证较大的导油槽面积。

在一个实施例中，导油槽在A内的投影为矩形，导油槽包括第一边31、第二边32和第三边33，第一边31和第二边32沿活塞1的径向延伸，第三边33沿活塞1的周向延伸，第一边31和第二边32的长度为H，8mm≤H≤10mm，第三边33的长度为L，16mm≤L≤18mm，保证了导油槽良好的导油能力。

结合下表1、表2和表3，以及图6、图7所示，主要参数为导油槽面积占活塞1表面积的比例，即导油槽的面积占比，取L＝16mm，H＝8mm，槽深0.6mm，导油槽面积占活塞1表面积的比例为42％、44％和46％，实验数据如下表1、表2和表3所示。

表1

表2

表3

由表1、表2和表3可知，导油槽面积占活塞1表面积的比例为42％～46％之间均可以较大的提高，当导油槽面积占42％时，能效比最高达到1.99。当导油槽面积占44％时，能效比最高达到2。当导油槽面积占46％时，能效比最高达到1.95。

活塞1上设置有环形油槽5，环形油槽5位于压缩端12与导油槽之间，环形油槽5沿活塞1的周向延伸，通过设置环形油槽5，进一步提高了对活塞1的润滑能力，保证了润滑的充分性，可以防止供油不充分或不均匀导致的润滑效果不佳。

进一步的，环形油槽5环绕活塞1一周设置。

在一个实施例中，槽深为0.1mm。

环形油槽5的横截面为V字形或矩形或梯形，能提供良好的密封性能和储油效果。活塞1向下止点运动的过程中，冷冻油会延活塞1运动的反方向供给到活塞1的上端，进入到环形油槽5中，供油充足，形成一道油膜，提高润滑性和密封性，减小压缩机摩擦功耗，提升压缩机制冷量，从而优化活塞1压缩机整机的制冷能效比。

在一个实施例中，环形油槽5的槽深为0.4mm～0.6mm

连接孔与活塞1的周向外壁之间沿活塞1的轴向设置有倒角。通过设置倒角，利于冷冻油在所述导油槽与活塞销之间间隙的联通，冷冻油既可以从导油槽供给到活塞销上，提高活塞销与连接孔之间的润滑，也可以从连接孔供给到导油槽，提高活塞与气缸内壁的润滑，同时也减小了连接孔与活塞销的接触面积，可以减小摩擦，也能够为冷冻油提供了导向作用。

在一个实施例中，倒角为0.5mm，角度为45°。

本实施例的另一方面，提供了一种压缩机，包括如上述的活塞1。

本实施例的另一方面，提供了一种冰箱，包括如上述的活塞1。

本发明的实施例中所提供的一种活塞1、压缩机和冰箱，能够保证压缩机在低频运行时冷冻油顺畅流动，使油液容易进入到活塞1与气缸6壁之间，进而保证活塞1与气缸6壁之间供油量充足，能够在配合间隙之间形成良好的油膜结构，减少摩擦损失，提高压缩机的工作效率，利于压缩机启动，防止出现卡死的情况。

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。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (18)

1.一种活塞，应用于压缩机中，其特征在于，所述活塞(1)上设置有连接孔和导油槽，所述导油槽位于所述活塞(1)的周向外壁上，所述连接孔位于所述导油槽内，所述连接孔沿所述活塞(1)的径向贯穿所述活塞(1)的周向侧壁，所述活塞(1)包括连接端(11)和压缩端(12)，所述导油槽延伸至所述连接端(11)的端面上；所述导油槽的面积占所述活塞(1)的外壁表面积的42%~46%，所述导油槽的槽深为0.8mm，所述活塞(1)的周向外壁包括主受力面(13)，所述导油槽的槽底与所述主受力面(13)沿所述活塞(1)的周向圆角过渡；或者，所述导油槽的槽底与所述主受力面(13)沿所述活塞(1)的轴向倒角过渡。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导油槽的数量为至少两个，至少两个所述导油槽沿所述活塞(1)的周向排布。

3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导油槽内设置有储油池(34)。

4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述储油池(34)开设在所述导油槽的底面上，所述储油池(34)的开口与所述导油槽的底面平齐，所述储油池(34)的池底沿所述活塞(1)的径向向所述活塞(1)的内部延伸。

5.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述储油池(34)的数量为至少两个时，至少两个所述储油池(34)沿所述活塞(1)的周向排布。

6.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述导油槽的数量为至少两个，至少一个所述导油槽内设置有2n个所述储油池(34)，n为正整数，n个所述储油池(34)位于同一所述导油槽内的所述连接孔的第一侧，n个所述储油池(34)位于同一所述导油槽内的所述连接孔的第二侧，位于所述连接孔第一侧的n个所述储油池(34)与位于所述连接孔第二侧的n个所述储油池(34)关于所述连接孔对称设置。

7.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述储油池(34)的横截面为圆形，所述储油池(34)的半径为4mm~6mm，池深为0.4mm~0.6mm。

8.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述储油池与所述连接孔相连通，以使所述储油池内的油液能够进入到所述连接孔内。

9.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导油槽的数量为两个，两个所述导油槽分别为第一导油槽(3)和第二导油槽(4)，所述第一导油槽(3)设置在所述活塞(1)的一条直径的一端，所述第二导油槽(4)在所述直径的另一端。

10.根据权利要求9所述的活塞，其特征在于，所述连接孔包括第一连接孔(21)和第二连接孔(22)，所述第一连接孔(21)位于所述第一导油槽(3)内，所述第二连接孔(22)位于所述第二导油槽(4)内。

11.根据权利要求1-10任意一项所述的活塞，其特征在于，所述倒角为30°。

12.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞(1)的中轴线所在的平面中，与所述连接孔中轴线相垂直的平面为A，所述导油槽在A内的投影为矩形或梯形或椭圆形。

13.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述导油槽包括第一边(31)、第二边(32)和第三边(33)，所述第一边(31)和所述第二边(32)沿所述活塞(1)的轴向延伸，所述第三边(33)沿所述活塞(1)的周向延伸，所述第一边(31)和所述第二边(32)的长度为H，8mm≤H≤10mm，所述第三边(33)的长度为L，16mm≤L≤18mm。

14.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞(1)上设置有环形油槽(5)，所述环形油槽(5)位于所述压缩端(12)与所述导油槽之间，所述环形油槽(5)沿所述活塞(1)的周向延伸。

15.根据权利要求14所述的活塞，其特征在于，所述环形油槽(5)的横截面为V字形或矩形或梯形。

16.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述连接孔与所述活塞(1)的周向外壁之间沿所述活塞(1)的轴向设置有倒角。

17.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-16任意一项所述的活塞。

18.一种冰箱，其特征在于，包括如权利要求1-16任意一项所述的活塞。

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