CN114017330B - 转子压缩机及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了转子压缩机及制冷设备，转子压缩机包括泵体组件，泵体组件包括上轴承、下轴承、设于上轴承与下轴承之间的气缸、以及穿设于上轴承、气缸和下轴承的曲轴；活塞,套设于曲轴，位于气缸内，活塞的至少一个端面设有凹槽，凹槽沿曲轴的周向设置，凹槽的底面延伸至与活塞的内圆周面相交，该构造的凹槽为上轴承或者下轴承的轴向变形提供较大的空间，避免活塞的端面产生异常磨损，改善活塞的端面的润滑效果，降低活塞端面的摩擦功耗，提高转子压缩机的可靠性，也提高了转子压缩机的能耗比，采用该转子压缩机的制冷设备的可靠性和能耗比较高，也有利于延长制冷设备的使用寿命。

Description

转子压缩机及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种转子压缩机及制冷设备。

背景技术

转子压缩机在工作时，泵体组件的轴承会产生沿轴向方向向内的轴向变形量，导致活塞的端面与轴承之间的轴向间隙缩小，造成活塞端面润滑不良，摩擦功耗增大，靠近活塞的内圆周面的端面会产生环形的异常磨损区，导致转子压缩机可靠性降低，严重时导致转子压缩机报废。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转子压缩机，旨在降低活塞端面的摩擦功耗，避免活塞的端面产生异常磨损，提高转子压缩机的可靠性。

本发明还提出一种具有上述转子压缩机的制冷设备。

根据本发明第一方面实施例的转子压缩机，包括泵体组件，所述泵体组件包括上轴承、下轴承、至少一个设于所述上轴承与所述下轴承之间的气缸、以及穿设于所述上轴承、所述气缸和所述下轴承的曲轴；活塞,套设于所述曲轴，且位于所述气缸内，所述活塞的至少一个端面设有凹槽，所述凹槽沿所述曲轴的周向设置，所述凹槽的底面延伸至与所述活塞的内圆周面相交。

根据本发明实施例的转子压缩机，至少具有以下有益效果：活塞的至少一个端面设置有凹槽，凹槽沿曲轴的周向设置，并且凹槽的底面延伸至与活塞的内圆周面相交，该构造的凹槽为上轴承或者下轴承的轴向变形提供较大的空间，避免活塞的端面产生异常磨损，改善活塞的端面的润滑效果，降低活塞端面的摩擦功耗，提高转子压缩机的可靠性，也提高了转子压缩机的能耗比。

根据本发明的一些实施例，所述凹槽的底面平行于所述活塞的端面。

根据本发明的一些实施例，所述泵体组件的最大轴向变形量H0与所述凹槽的深度H1满足：H0≤H1≤0.025mm。

根据本发明的一些实施例，沿所述活塞的径向，所述凹槽的深度朝所述活塞的内圆周面的方向逐渐增大。

根据本发明的一些实施例，所述凹槽的底面朝所述活塞的内圆周面的方向向下倾斜。

根据本发明的一些实施例，所述凹槽的底面向下倾斜的角度θ满足：0.5°≤θ≤6°，且所述凹槽的最小深度H2与所述泵体组件的最大轴向变形量H0满足：H0≤H2≤0.025mm。

根据本发明的一些实施例，所述活塞的两个端面均设置有所述凹槽。

根据本发明的一些实施例，所述上轴承设有上排气口，邻近所述上轴承的所述活塞的端面设有所述凹槽，所述凹槽与所述上排气口相连通。

根据本发明的一些实施例，所述气缸、所述活塞均设置有两个，两个所述气缸之间夹设有隔板，所述下轴承设有下排气口，邻近所述下轴承的所述活塞的端面设置有所述凹槽，所述凹槽与所述下排气口相连通。

根据本发明的一些实施例，所述凹槽的径向宽度D与所述曲轴的偏心量e满足：2.5mm ≤D≤e。

本发明第二方面实施例的制冷设备，包括上述实施例的转子压缩机。

根据本发明实施例的制冷设备，至少具有以下有益效果：

采用第一方面实施例的转子压缩机，转子压缩机的活塞的至少一个端面设置一圈凹槽，并且凹槽的底面延伸至与活塞的内圆周面相交，该构造的凹槽为上轴承或者下轴承的轴向变形提供较大的空间，避免活塞的端面产生异常磨损，改善活塞的端面的润滑效果，降低活塞端面的摩擦功耗，提高转子压缩机的可靠性，也提高了转子压缩机的能耗比，从而提高制冷设备的可靠性和能耗比。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为根据本发明实施例的一种转子压缩机的内部结构示意图；

图2为图1实施例的泵体组件的结构示意图；

图3为本发明的活塞的一种实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例的活塞的一种实施例的凹槽处的局部放大示意图；

图5为本发明实施例的活塞的另一种实施例的凹槽处的局部放大示意图；

图6为图1实施例的A部的局部放大示意图；

图7为图1实施例的B部的局部放大示意图。

附图标号：泵体组件100；上轴承110；下轴承120；气缸130；曲轴140；活塞150；凹槽151；内圆周面152；隔板160；上排气口111；排气阀片112；下排气口121；壳体组件 200；定子组件300；转子组件400；气液分离器500。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于所属技术领域技术人员而言，可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1，根据本发明实施例提供的转子压缩机，包括壳体组件200，壳体组件200内设有定子组件300和泵体组件100。泵体组件100包括上轴承110、下轴承120、设于上轴承110 与下轴承120之间的气缸130、以及穿设于上轴承110、气缸130和下轴承120的曲轴140,曲轴140连接有与定子组件300相配合的转子组件400,定子组件300和转子组件400配合驱动曲轴140转动。壳体组件200的外部设有气液分离器500,气液分离器500的输出端与气缸130的输入端相连通，制冷剂从气液分离器500进入泵体组件100的气缸130内进行压缩。

一般的转子压缩机在工作过程中，上轴承110会产生轴向向下的变形量，下轴承120会产生轴向向上的变形量，上轴承110的变形量会造成活塞150的上端面产生较大的磨损，下轴承120的变形量会造成活塞150的下端面产生较大的磨损，导致活塞150的端面处润滑不良，增大活塞150端面的摩擦功耗，致使转子压缩机的功耗比下降，严重时还会致使上轴承 110、下轴承120也出现严重磨损，缩短转子压缩机的寿命，甚至造成转子压缩机报废。

参见图2所示，在本发明的一些实施例中，上轴承110与下轴承120之间具有两个气缸 130，两个气缸130之间夹设有一块隔板160，每个气缸130内均设有一个活塞150，活塞150 套设在曲轴140的偏心部的外部，泵体组件100的上部的气缸130的上端面与上轴承110的下端面相抵靠，泵体组件100的下部的气缸130的下端面与下轴承120的上端面相抵靠，上轴承110、位于上部的气缸130和活塞150、以及隔板160之间限定出一个压缩腔，下轴承120、位于下部的气缸130和活塞150、以及隔板160之间限定出另一个压缩腔，两个压缩腔相互独立，气缸130内活动设置有与对应的活塞150相配合的滑片，滑片能够将相应的压缩腔分隔为低压腔和高压腔，靠近上轴承110的活塞150的上端面设有一圈凹槽151，靠近下轴承120的活塞150的下端面设有一圈凹槽151，需要说明的是，上述凹槽151沿曲轴140 的轴向设置，凹槽151具有侧面和与侧面相连的底面，凹槽151的底面延伸至与活塞150的内圆周面152相交。以上结构的凹槽151为上轴承110或者下轴承120的轴向变形提供较大的空间，避免活塞150的端面产生异常磨损，改善活塞150的端面的润滑效果，降低活塞150 端面的摩擦功耗，提高了转子压缩机的能耗比，延长泵体组件100的使用寿命，提高转子压缩机的可靠性。

需要说明的是，当转子压缩机为单缸压缩机时，上轴承110与下轴承120之间只具有一个气缸130，活塞150的两个端面分别朝向上轴承110和下轴承120，活塞150的至少一个端面设有凹槽151即可为上轴承110或下轴承120提供轴向变形的空间，阻止活塞150的端面发生异常磨损。

可以理解的是，参见图2和图3，在本发明的一些实施例中，活塞150的两个端面都设有凹槽151。对于转子压缩机为双缸压缩机的情况来说，将活塞150安装在气缸130内时，无需特别留意凹槽151设置在活塞150的哪个端面来将凹槽151朝向上轴承110或者下轴承120，提高组装效率，而且，与隔板160相对应的凹槽151也能够为隔板160提供变形的空间，提升转子压缩机的稳定性。对于转子压缩机为单缸压缩机的情况来说，活塞150的两个端面都设有凹槽151能够同时为上轴承110和下轴承120的变形提供空间，避免活塞150的任一端面产生异常磨损。

具体而言，参见图3，在本发明的一些实施例中，凹槽151的底面平行于活塞150的端面，即凹槽151的深度为恒定值，有助于控制凹槽151的最大深度而避免制冷剂和冷冻油产生大量泄漏。

根据本发明的一些实施例，参见图4，泵体组件100的最大轴向变形量H0与凹槽151的深度H1满足：H0≤H1≤0.025mm。需要说明的是，上轴承110轴向向下的变形量的最大值为Ha，下轴承120轴向向上的变形量的最大值为Hb，H0＝max(Ha，Hb)，即泵体组件100的最大轴向变形量H0取Ha和Hb中的最大值，而H1≥H0则使得上轴承110和下轴承120产生最大变形量时也不会与凹槽151的底面发生干涉，避免活塞150的端面发生异常磨损。市场主流的转子压缩机的壳径与泵体组件100的最大轴向变形量的对应关系的统计数据如下：

例如，当转子压缩机的壳径设计为110mm时，该转子压缩机的泵体组件100对应的最大轴向变形量为0.006mm，因此，活塞150端面的凹槽151的深度值H1应当设计为满足：0.006mm ≤H1。需要说明的是，壳径的意思为壳体组件200的直径。

参见图6，在本发明的一些实施例中，上轴承110设有上排气口111，邻近上轴承110的活塞150的上端面设有与上排气口111相连通的凹槽151。上轴承110沿其径向方向的不同位置会产生不同大小的变形量，与上排气口111连通的凹槽151的径向宽度较大，从而为上轴承110的不同位置的轴向变形提供的空间，减小上轴承110的局部位置以及活塞150端面的局部位置的磨损量，延长泵体组件100的使用寿命。

然而，凹槽151的深度设计还需要保证适当的密封效果，以保障转子压缩机的性能。参见图6，上轴承110设有与上排气口111相对的排气阀片112，凹槽151与上排气口111连通，当气缸130内的气压大于排气压力Pd时，排气阀片112打开，高压制冷剂从排气口排出。其中，活塞150套装在曲轴140的外部，活塞150的内圆周面152通过曲轴140内部的中心油孔连通至壳体组件200内的高压油池。当活塞150转动至上排气口111下方时，活塞150端面的凹槽151与上排气口111处于连通状态，上排气口111处的制冷剂和活塞150的内圆周面152处的冷冻油会产生一定程度的泄漏。但是，活塞150的内圆周面152处的冷冻油的压力于排气压力Pd相当，根据实验结果，当H1≤0.025mm时，上排气口111处的制冷剂和活塞 150的内圆周面152处的冷冻油的泄漏量较少，并且不会引起气缸130内的制冷剂的吸入量减少，因此不会对转子压缩机的制冷量产生恶化效果。因此，H0≤H1≤0.025mm。

具体而言，在本发明的一些实施例中，转子压缩机为双缸压缩机，即气缸130、活塞150 均设置有两个，两个气缸130之间夹设有隔板160，其中，上轴承110设置有上排气口111，靠近上轴承110的活塞150的上端面具有连通上排气口111的凹槽151，下轴承120配置有下排气口121，靠近下轴承120的活塞150的下端面设有连通下排气口121的凹槽151。参见图7所示，位于上部的活塞150与隔板160之间的密封距离为L，L＝(d1-d2)/2-L1，其中 d1为活塞150的外径尺寸，d2为活塞150的内径尺寸，L1为该状态下的隔板160的内表面与活塞150的内表面之间的径向距离。为了获得尽可能大的密封距离L，L1取值尽可能小，当隔板160上的穿孔刚好能供曲轴140的偏心部穿过时，L1的最小值恰好等于曲轴140的偏心量e。

如图7所示的状态，位于该活塞150的外侧为气缸130的吸气腔，该处的压力为吸气压力Ps，隔板160的内孔与活塞150的内圆周面152连通，该处压力为排气压力Pd，因此，在该状态下的活塞150与隔板160之间的气压差最大，密封距离最小，泄漏量也是最大的，位于隔板160的内孔处的气体可以直接泄露至气缸130内，导致气缸130的吸气量降低，功耗增加，对转子压缩机的性能有很大影响。因此，为了不影响原密封距离L的尺寸，在本发明的一些实施例中，凹槽151的径向宽度为D，应当满足D≤e。市场主流的转子压缩机的壳径与曲轴140偏心量e的对应关系的统计数据如下：

转子压缩机的壳径/mm	90	101	110	123	139	160
							曲轴140偏心量e/mm	2.5～4	3～4.5	3.5～5	4～5.5	5～6.5	5.5～7.5

因此，凹槽151的径向宽度为D的取值范围为2.5mm≤D≤e。作为本发明的优选实施方式，D＝e，既能够保证隔板160与活塞150之间的密封效果，又能够降低转子压缩机的摩擦功耗，在保持制冷量不会衰减的前提下，提升转子压缩机的性能。

可以理解的是，参见图4或者图5，凹槽151的径向宽度D为凹槽151的底面朝活塞150 的内圆周面152的方向延伸的水平距离值，即凹槽151的底面的外边沿与凹槽151的底面的内边沿之间的连线在水平面上的投影的长度值。

由于凹槽151的深度值H1较小，在H1较小的情况下，将凹槽151的底面加工至平行于活塞150的端面较为困难，为了降低生产难度，参见图5，在本发明的一些实施例中，沿活塞150的径向，凹槽151的深度朝活塞150的内圆周面152的方向逐渐增大。可以理解的是，凹槽151的底面既可以为朝活塞150的内圆周面152的方向倾斜向下的斜面，也可以为弧形面、锯齿形面、波浪面或者其他不规则形状面。

具体而言，参见图5，在本发明的一些实施例中，为了进一步简化凹槽151的生产加工方式，凹槽151的底面朝活塞150的内圆周面152的方向向下倾斜，凹槽151的底面为斜面有助于使用刀具在活塞150的端面上切割得到凹槽151。在加工时，将刀具的切割面调整至与凹槽151所需加工的底面的位置相适配，当活塞150的端面相对刀具转动至少一周后，活塞150的端面能够形成一圈圆环形的凹槽151。

具体而言，参见图5，在本发明的一些实施例中，凹槽151的底面向下倾斜的角度θ满足：0.5°≤θ≤6°，且凹槽151的最小深度H2与泵体组件100的最大轴向变形量H0满足： H0≤H2≤0.025mm。需要说明的是，凹槽151的最小深度H2即为凹槽151的底面的外边沿与活塞150的端面之间的高度差。以上凹槽151既能够满足泵体组件100的最大轴向变形量的要求，又便于对凹槽151进行机加工处理。

本发明一种实施例的制冷设备，包括上述实施例的转子压缩机，转子压缩机的活塞150 的至少一个端面设置一圈凹槽151，并且凹槽151的底面延伸至与活塞150的内圆周面152 相交，该构造的凹槽151为上轴承110或者下轴承120的轴向变形提供较大的空间，避免活塞150的端面产生异常磨损，改善活塞150的端面的润滑效果，降低活塞150端面的摩擦功耗，提高转子压缩机的可靠性，也提高了转子压缩机的能耗比，从而提高制冷设备的可靠性和能耗比。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.转子压缩机，其特征在于，包括

泵体组件，所述泵体组件包括上轴承、下轴承、至少一个设于所述上轴承与所述下轴承之间的气缸、以及穿设于所述上轴承、所述气缸和所述下轴承的曲轴；

活塞,套设于所述曲轴，且位于所述气缸内，所述活塞的至少一个端面设有凹槽，所述凹槽沿所述曲轴的周向设置，所述凹槽的底面延伸至与所述活塞的内圆周面相交；

所述活塞的径向，所述凹槽的深度朝所述活塞的内圆周面的方向逐渐增大；

所述活塞的两个端面均设置有所述凹槽；

所述上轴承设有上排气口，邻近所述上轴承的所述活塞的端面设有所述凹槽，所述凹槽与所述上排气口相连通；

所述气缸、所述活塞均设置有两个，两个所述气缸之间夹设有隔板，所述下轴承设有下排气口，邻近所述下轴承的所述活塞的端面设置有所述凹槽，所述凹槽与所述下排气口相连通；

所述凹槽的径向宽度D与所述曲轴的偏心量e满足：2.5mm≤D≤e。

2.根据权利要求1所述的转子压缩机，其特征在于，所述凹槽的底面平行于所述活塞的端面。

3.根据权利要求2所述的转子压缩机，其特征在于，所述泵体组件的最大轴向变形量H0与所述凹槽的深度H1满足：H0≤H1≤0.025mm。

4.根据权利要求1所述的转子压缩机，其特征在于，所述凹槽的底面朝所述活塞的内圆周面的方向向下倾斜。

5.根据权利要求4所述的转子压缩机，其特征在于，所述凹槽的底面向下倾斜的角度θ满足：0.5°≤θ≤6°，且所述凹槽的最小深度H2与所述泵体组件的最大轴向变形量H0满足：H0≤H2≤0.025mm。

6.制冷设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的转子压缩机。