CN1138142A - 往复活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种压缩致冷气体的往复活塞式压缩机设有主壳体，它包括绕缸体纵轴线布置的多个缸孔。主壳体具有由多螺栓相连的第一和第二缸体，缸体包括内夹紧面和抵接面。多个活塞可滑动地设在缸孔中。轴向的传动轴通过一对轴承由主壳体支承。旋转斜盘装在传动轴上随其转动。一对止推轴承设在旋转斜盘和缸体内夹紧面之间以便在其间夹紧并保持旋转斜盘。在止推轴承上来自内夹紧面的夹紧力受到控制使夹紧力在装配压缩机时不超过预定的允许上限。

Description

往复活塞式压缩机

本发明涉及一种往复活塞式压缩机，例如，这种压缩机可用在汽车空调系统中。

在现有技术中，一种双头往复活塞式压缩机包括一对相互连接而形成一个主壳体的缸体。这种压缩机还包括连接在主壳体前、后表面上的前、后壳体。主壳体限定了多个绕其轴线等距设置的缸孔，在这些缸孔中，设有双头活塞沿各孔滑动。一根轴向延伸的传动轴由主壳体支承以便转动。往复双头活塞的旋转斜盘安装在传动轴上的以便随其转动。旋转斜盘还通过一对止推轴承支承并夹紧在上述一对缸体之间。

压缩机的主、前、后壳体由多根轴向延伸的螺栓相连接。为了防止壳体之间的相对运动，以及防止在止推轴承上过大的夹紧力，要选择螺栓中的轴向张力公差。螺栓不充分旋紧会导致压缩机工作中的噪音和振动。另一方面，螺栓过度旋紧会导致止推轴承上过大的夹紧力，从而导致止推轴承故障及在止推轴承上的功率损耗。

因此，在螺栓中的轴向张力公差必须选择在允许的范围内。在现有技术的压缩机中，该公差要选择以便当螺栓在其弹性变形范围内使用时在螺栓中获得足够的轴向张力。但是，如果螺栓在其弹性变形范围内使用，螺栓一旦拧紧，螺栓绕其轴线转动位置的微小差别就会显著改变其上的轴向张力。因此，螺栓中的轴向张力很难进行控制。当拧紧过程终止时拧紧转角的微小差别可以导致上述的功率损耗或振动和噪音。

本发明的目的是解决上述的现有技术中的问题，提供一种改进的往复活塞式压缩机，使得止推轴承上的夹紧力可容易地控制在需要的公差内以防止功率损耗的增加、可靠性的变劣以及振动和噪音的产生。

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于压缩致冷气体的往复活塞式压缩机。这种压缩机包括一个主壳体，其上带有绕缸体纵轴线布置的多个平行的缸孔。主壳体包括由多根螺栓相互连接的第一和第二缸体。缸体包括内夹紧面和低接面。在各缸孔中可滑动地设有多个活塞。一根轴向延伸的传动轴通过一对轴承由主壳体支承以便转动。一旋转斜盘安装在传动轴上以便随传动轴转动。旋转斜盘通过设置在活塞上的蹄块接合活塞。当传动轴转动时，转动通过旋转斜盘的运动转变成活塞的往复运动。一对止推轴承设置在旋转斜盘和缸体的内夹紧面之间以便在其间夹紧和保持旋转斜盘。压缩机还设有控制从内夹紧面作用在止推轴承上的夹紧力从而在装配压缩机时使夹紧力不超过预定的允许上限的装置。因此，如果螺栓过度拧紧，夹紧力也不会超过预定的允许上限。这使得螺栓的拧紧容易得到控制。

按照本发明的一个特征，螺栓可塑性变形以限制螺栓中的轴向张力，从而使止推轴承上的夹紧力限制在预定的允许上限内。螺栓最好包括减轻部分，其尺寸和材料经选择以便在螺栓拧紧时发生塑性变形。

按照本发明的另一个特征，止推轴承包括可塑性变形以控制其上的夹紧力的座圈。

在本发明的另一个特征中，控制装置包括设置在有关止推轴承和缸体的内夹紧面之间的一个环件，当旋紧螺栓以连接缸体时，其发生塑性变形。上述环件可以设置在缸体的抵接面之间。

现参阅以下附图描述本发明的上述的和其它的目的和优点。

图1是运用本发明的压缩机一实例的纵剖图。

图2表示螺栓轴向张力相对于螺栓的延伸的变化，其中，实线O-Y-N-U-T表示当螺栓承受轴向张力和扭转力时的变化，点划线O-Y₀-U\-0-T₀表示当螺栓只承受轴向张力时的变化。

图3表示螺栓相对于螺栓拧紧转角的轴向张力。

图4表示缸体内夹紧面之间的距离相对于螺栓16的轴向张力的减小量。

图5表示相对于缸体内夹紧面之间的距离的减小量止推轴承上的功率损耗。

图6是图1的压缩机的局部剖视图，表示按照本发明第二实施例的带有减径部分的螺栓，该减径部分可塑性变形以控制止推轴承上的夹紧力。

图7是图1所示压缩机的局部剖视图，表示设在止推轴承和缸体内夹紧面之间以控制止推轴承上的夹紧力的环件。

图8是图1所示压缩机的局部剖视图，表示带有座圈的止推轴承，座圈可发生塑性变形以控制止推轴承上的夹紧力。

图9是图1所示压缩机的局部剖视图，表示设在缸体的抵接面之间以控制止推轴承上的夹紧力的环件。

现对照图1-5描述本发明的第一实施例。

图1表示应用本发明的一个双头往复活塞式压缩机。该压缩机包括连接起来以形成一个主壳体的第一和第二缸体11和12，其端部相互面对。具体来说，第一和第二缸体11和12分别包括当缸体连接时相互接触的抵接面11c和12c。一密封环36夹在抵接面11C和12C之间。一个前壳体13连接在第一缸体11的前表面11b上，一阀板14a夹在其间。一个后壳体15连接在第二缸体12的后表面12b上，一阀板14b夹在其间。前、主和后壳体13，11，12和15由多个轴向延伸的螺栓16相连接，螺栓16接合在后壳体15的阴螺纹17上。

一根传动轴18穿过前和主壳体13，11和12，并通过一对径向轴承19a和19b由主壳体11和12支承以便转动。密封装置20设置在传动轴18和前壳体13之间。传动轴18工作时可连接于一驱动源如汽车发动机(未画出)。

主壳体11和12限定了绕主壳体轴线等距分布的轴向延伸的多个缸孔21。在缸孔21中设有可沿各缸孔21滑动的双头活塞22。

主壳体11和12还限定了一旋转斜盘室23，其中，一个与活塞22配合工作的旋转斜盘安装在传动轴18上。旋转斜盘24进一步通过一对止推轴承26a和26b支承和夹紧在缸体11和12之间。止推轴承26a和26b用来在缸体11和12的内夹紧面11a和12b之间夹紧旋转斜盘24。旋转斜盘24在其圆周处通过装在活塞22上的蹄块25接合活塞22。传动轴18的转动通过旋转斜盘24转变为活塞22的往复运动。

前、后壳体13和15限定环形的吸入室27a和27b。吸入室27a和27b通过进口(未画出)连接于外部的致冷剂系统(未画出)。前、后壳体13和15还限定环形的排放室28a和28b。排放室28a和28b通过排放消声器29连接于外部的致冷剂系统。

在阀板14a和14b上设有吸气阀机构30a和30b以便将致冷气体送向各缸孔21的压缩室，在缸孔21中活塞移向下死点。在阀板14a和14b上还设有排放阀机构31a和31b，以便将致冷气体排向排放室28a和28b。

穿过缸体11和12设有多条抽取通道32a和32b，使吸入室27a和27b流体连通于旋转斜盘室23。抽取通道32a和32b通过从压缩室向旋转斜盘室，向吸入室27a和27b旁流气体而防止旋转斜盘室23中压力的增加。

如上所述，旋紧螺栓16以相互连接前、主和后壳体，从而组装压缩机。在旋紧螺旋16的过程中，缸体11和2的内夹紧面11a和12a之间的轴向距离减小。轴向距离的减小量基本与螺栓16中的轴向张力成正比。当螺栓16过度拧紧时，表面11a和12a之间的距离减少得超过尺寸公差的下限。这使止推轴承26a和26b中产生功率损耗及止推轴承会产生故障。另一方面，当螺栓16拧紧不充分时，止推轴承26a和26b上的夹紧力不足，轴承会产生振动和噪音。因此，缸体11和12的内夹紧面11a和12a之间的轴向距离，即螺栓16中的轴向张力必须被控制在需要的公差内。

按照第一实施例，螺栓16可塑性变形从而形成一种装置，其用来控制止推轴承26a和26b上的夹紧力，从而在装配压缩机时不使夹紧力超过预定的允许上限。换言之，在本实施例，螺栓16的材料和尺寸经过选择使得螺栓16在相互连接壳体13，11，12和15时塑性变形。

通过拧紧螺栓16使缸体11和12相互连接，使旋转斜盘24通过止推轴承26a和26b夹紧在缸体11和12的内夹紧面11a和12a之间。在紧固之前向每个螺栓16的螺纹部分加油。

现参阅图2描述螺栓的轴向张力相对于螺栓的延伸的变化，图中实线O-Y-N-U-T表示螺栓承受轴向张力和扭转力时的变化，虚线O-Y₀-U₀-T₀表示螺栓只承受轴向张力时的变化。在螺栓的紧固过程中，除轴向应力外，扭转应力也作用在螺栓上。因此，螺栓在曲服点“Y”曲服，曲服点“Y”低于当螺栓只承受轴向张力时的曲服点“Y₀”。如果螺栓被进一步拧紧，螺栓沿线Y-N-U塑性变形并在点T断开。

按照本发明，拧紧过程在点“N”完成，点“N”在塑性变形范围内。从螺栓16除去拧紧转矩以结束拧紧过程。但是，在后壳体15中，由于在螺栓16和螺孔17之间的摩擦力，因而仍留有扭转应力。在点N，轴向张力低于点U的最大张力。当轴向力在点N的条件下作用在拧紧的螺栓16上时，螺栓16沿着平行于线O-L的线I-N弹性变形。在点“P”(例如，点P是线I-N和在满足点N的条件下，由迈尔斯曲服标准限定的一条曲线的交点)，螺栓16塑性变形，且扭转应力迅速下降，因此，轴向张力渐近地逐向曲线Y₀-U₀-T₀变化。螺栓16将在点T₀断开。因此，在点N曲服的螺栓16可在点N和P之间弹性变形。因此，当载荷作用在拧紧系统上时，在点N曲服的螺栓16将具有在图2中由Flim表示的可以接受的轴向张力，即，作用在螺栓上的不会在螺栓上产生塑性变形的轴向力。

现参阅图3描述相对于被拧紧的螺栓的转角的螺栓上的轴向张力。螺栓拧紧过程在第一转角上终止。但是，这个转角，即，拧紧过程完成时的拧紧角具有误差。在图3中，R1代表螺栓拧紧角的分布的一个实例。在图3中，由于在弹性变形范围内，螺栓中的轴向张力如虚线所示与拧紧的转角成正比，因而S2代表螺栓上轴向张力的分布，它是象在现有技术中那样在弹性变形范围内使用的。另一方面，在螺栓塑性拧紧的情形中，螺栓上的轴向张力与螺栓的延伸，即，与拧紧的转角不成正比，轴向张力的变化，相对弹性变形情形中的轴向张力变化来说，是较小的。螺栓塑性变形的轴向张力分布在图3中由S1表示。如图3所示，塑性拧紧的分布S1小于弹性拧紧的分布S2。因此，在本发明中，螺栓16是在塑性范围内拧紧以便尽量减小螺栓16中的轴向张力分布，从而使压缩机的壳体在合乎要求的夹紧力下连接起来。

现参阅图4描述内夹紧面11a和12a之间的距离相对于螺栓16中的轴向张力的减小量。如图4所示，内夹紧面11a和12a之间的距离的减小量与螺栓16中的轴向张力成正比。因此，螺栓16中的轴向张力分布越大，所产生的上述距离的减小量越大。螺栓16被拧紧而连接压缩机壳体时，必须在图4示出上、下限L1和L2的尺寸公差内。如图5所示，止推轴承26a和26b的功率损耗与内夹紧面11a和12a之间的距离的减少成正比。从图4可以看出，当螺栓16在塑性变形范围内使用时，内夹紧面11a和12a之间的距离的减小量的分布很小，与弹性紧固螺栓相比可取得大的余量。因此，按照本发明的这个实施例，为了使压缩机的功能操作最佳化，可以朝着下限L2减小螺栓16的结构拧紧力，从而尽可能减小止推轴承26a和26b处的功率损耗，或者也可以朝着上限L1增加结构拧紧力，从而尽可能减小振动和噪音。

下面对照图6描述本发明的第二实施例。

按照本发明的第二实施例，每个螺栓16具有一个减径部分16a以形成一个装置，其用于控制止推轴承26a和26b上的夹紧力，从而在装配压缩机时，不使止推轴承上的夹紧力超过预定的允许上限。

减径部分16a的直径和材料的选择应使壳体13，11，12和15相互连接时减径部分16a发生塑性变形。

在第一和第二实施例中，螺栓16可由铬钼钢制成，其具有30-50Hr，最好为35-40Hr的铬式硬度。螺栓16以例如50μg-m的拧紧转矩拧紧，然后，例如以300度的拧紧角进一步拧紧。

现参阅图7描述本发明的第三实施例。

按照第三实施例的压缩机还包括一个设置在缸体11和12的内夹紧面11a和12a之一和止推轴承26a和26b之一之间的环件33，其可以塑性变形以形成一个装置，其用于控制在止推轴承26a和26b上的夹紧力，以便在装配压缩机时使止推轴承上的夹紧力不超过预定的允许上限。在图7中，例如，环件33设置在内夹紧面11a和止推轴承26之间，而环件33也可以设置在另一内夹紧面12a和另一止推轴承26b之间。

现对照图8描述本发明的第四实施例。

在按照第四实施例的压缩机中，止推轴承26a和26b包括座圈26aa和26bb，它们可以塑性变形而形成一个装置，其用于控制止推轴承26a和26b上的夹紧力，以便当装配压缩机时，使止推轴承上的夹紧力不超过预定的允许上限。在第四实施例中，轴承26a和26b都设有可塑性变形的座圈，但是也可以在止推轴承26a和26b之一上设置可塑性变形的座圈。另外，在第四实施例中，止推轴承26a和26b的座圈都可塑性变形，但是，也可以是止推轴承座圈之一发生塑性变形。

现对照图8描述本发明的第五实施例。

按照本发明第五实施例的压缩机包括一个设置在缸体11和12的抵接面11c和12c之间的环件，该环件可塑性变形以形成一个装置，其用于控制止推轴承26a和26b上的夹紧力，从而当装配压缩机时，使止推轴承上的夹紧力不超过预定的允许上限。

本专业的技术人员懂得，上述用于控制夹紧力的装置可以应用在普通的压缩机上而无需改变压缩机的基本结构。

在上述各实施例中，作为实例，压缩机是双头往复活塞式压缩机。但是本发明也可应用在另外类型的压缩机上，例如，单头往复活塞式压缩机、波片压缩机(wave plate compressor)和可变容积式压缩机中。另外，可塑性变形件可以设置在阀板14和第一缸体11之间以形成控制止推轴承26a和26b上的夹紧力的装置。另外，径向轴承19a和19b的座圈也可以是可塑性变形的。

本专业技术人员还懂得，前面的描述只是本发明装置的推荐实施例，可对其作各种修改和变化而并超出本发明的范围。

Claims (7)

1.一种用于压缩致冷气体的往复活塞式压缩机，它包括：

一个主壳体，其带有绕缸体纵轴线布置的多个缸孔，所述主壳体包括第一和第二缸体，这些缸体包括内夹紧面和抵接面，第一和第二缸体的抵接面相互接触，通过多条螺栓相互连接；

多个可滑动地设置在缸孔中的活塞；

一根通过一对轴承由所述主壳体支承以便转动的轴向延伸的传动轴；

一个安装在所述传动轴上以便随传动轴转动的旋转斜盘，所述旋转斜盘通过蹄块与活塞接合，传动轴的转动通过旋转斜盘的运动使活塞往复运动；

一对设置在旋转斜盘和缸体的内夹紧面之间，以便将旋转斜盘夹在其间的止推轴承；以及

控制从内夹紧面在止推轴承上的夹紧力以便在装配压缩机时使夹紧力不超过预定的允许上限的装置。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述螺栓具有30-50Hr的洛式硬度。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述螺栓可以塑性变形以形成所述控制装置。

4.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述螺栓包括当拧紧螺栓时变形的减径部分。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述止推轴承包括可塑性变形以形成所述控制装置的座圈。

6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：所述控制装置包括一个设置在有关止推轴承和缸体内夹紧面之间的环件，所述环件当螺栓被拧紧以连接缸体时变形。

7.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：所述控制装置包括设置在缸体的抵接面之间的环件，所述环件当螺栓被拧紧以连接缸体时变形。

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