CN115750352A - 压缩机构、旋转式压缩机和制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩机构、旋转式压缩机和制冷循环装置，该压缩机构用于旋转式压缩机，所述压缩机构包括：曲轴，包括偏心轴；气缸，具有压缩腔和与所述压缩腔连通的滑片槽；活塞，套接于所述偏心轴上，并能够在所述压缩腔内偏心转动；以及滑片，可往复滑动地设于所述滑片槽内，所述滑片的头部与所述活塞的外径面相抵；其中，所述气缸的内径为D，所述活塞的外径为R，所述偏心轴的偏心量为e，所述滑片的厚度为T，所述滑片的头部半径为Rv；满足以下至少一个关系式：0.16≤T*Rv/R≤0.31；0.17≤T*e/D≤0.29。本发明的技术方案能够提高旋转式压缩机的效率和可靠性。

Description

压缩机构、旋转式压缩机和制冷循环装置

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种压缩机构、旋转式压缩机和制冷循环装置。

背景技术

旋转式压缩机是由电机直接带动活塞在气缸内偏心转动来完成对制冷剂的压缩。旋转式压缩机具有零部件少，结构简单；易损零件少，运行可靠等优点。这种压缩机更适合于小型制冷循环装置，例如小型空调器，特别是在家用空调器中的应用更为广泛。

节能、环保是制冷、空调行业的两大主题。鉴于目前节能要求逐步提高，对空调器的能效等级要求也进一步提升。在保证可靠性的前提下，为了提高压缩机的效率，需要对压缩机的各工作部件进行优化，将尺寸设置在最佳区间内，以达到压缩机效率最优化。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种压缩机构，旨在提高旋转式压缩机的能效和可靠性。

为实现上述目的，本发明提出的压缩机构，用于旋转式压缩机，所述压缩机构包括：

曲轴，包括偏心轴；

气缸，具有压缩腔和与所述压缩腔连通的滑片槽；

活塞，套接于所述偏心轴上，并能够在所述压缩腔内偏心转动；以及

滑片，可往复滑动地设于所述滑片槽内，所述滑片的头部与所述活塞的外径面相抵；

其中，所述气缸的内径为D，所述活塞的外径为R，所述偏心轴的偏心量为e，所述滑片的厚度为T，所述滑片的头部半径为Rv；满足以下至少一个关系式：

0.16≤T*Rv/R≤0.31；

0.17≤T*e/D≤0.29。

在其中一个实施例中，所述气缸的内径D满足：26mm≤D≤44mm。

在其中一个实施例中，所述气缸的高度H满足：H≤22mm。

在其中一个实施例中，所述滑片的厚度T满足：T≤3.1mm。

在其中一个实施例中，所述滑片的长度L满足：2e/L≤0.4。

在其中一个实施例中，所述滑片的头部设有硬质膜；或者所述滑片的全部表面设有硬质膜。

在其中一个实施例中，单个所述气缸的排量小于或等于12cc。

在其中一个实施例中，所述压缩机构还包括分别设于所述气缸的轴向两端的主轴承和副轴承，所述曲轴还包括供所述主轴承套接的主轴，以及供所述副轴承套接的副轴，所述气缸设有排气切口，所述主轴承和/或所述副轴承设有与所述排气切口连通的排气口。

本发明还提出一种旋转式压缩机，包括如上所述的压缩机构。

本发明还提出一种制冷循环装置，包括如上所述的旋转式压缩机。

本发明的技术方案通过对压缩机构的气缸、活塞及滑片的相关参数进行优化设计，使得在满足以下至少一个关系式时：0.16≤T*Rv/R≤0.31；0.17≤T*e/D≤0.29；滑片能够与气缸及活塞相匹配，使得滑片的厚度不至于过厚，能够有效提升压缩机构的容积效率，同时也使滑片的厚度不至于过薄，以防止滑片轴向端面发生泄露而导致容积效率降低，并且也能够保证滑片的刚性，使滑片具有较强的抗弯能力和耐磨损性能。本技术方案通过合理设计滑片、气缸和活塞的配合尺寸，可以有效改善压缩机构的摩擦功耗，提升容积效率，减少滑片的磨损，进而在提高旋转式压缩机能效的同时还能够提升旋转式压缩机运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明旋转式压缩机一实施例的剖面结构示意图；

图2为本发明压缩机构一实施例的剖面结构示意图；

图3为图2中压缩机构的横截面示意图；

图4为滑片的厚度和滑片的头部半径乘积与活塞的外径比值与压缩机COP值的关系示意图；

图5为滑片的厚度和偏心轴的偏心量乘积与气缸的内径比值与压缩机COP值的关系示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	压缩机构	13	活塞
11	曲轴	14	滑片
				111	偏心轴	15	主轴承
112	主轴	16	副轴承
				113	副轴	20	驱动电机
12	气缸	30	壳体

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种压缩机构10。

请参照图1至图3，在本发明一实施例中，该压缩机构10用于旋转式压缩机，所述压缩机构10包括曲轴11、气缸12、活塞13和滑片14。所述曲轴11包括偏心轴111；所述气缸12具有压缩腔和与所述压缩腔连通的滑片槽；所述活塞13套接于所述偏心轴111上，并能够在所述压缩腔内偏心转动；所述滑片14可往复滑动地设于所述滑片槽内，所述滑片14的头部与所述活塞13的外径面相抵；其中，所述气缸12的内径为D，所述活塞13的外径为R，所述偏心轴111的偏心量为e，所述滑片14的厚度为T，所述滑片14的头部半径为Rv；满足以下至少一个关系式：

0.16≤T*Rv/R≤0.31；

0.17≤T*e/D≤0.29。

该压缩机构10用于旋转式压缩机，其中，旋转式压缩机可以是单缸旋转式压缩机、双缸旋转式压缩机或者多缸旋转式压缩机，在此不做具体限定。如图1所示，在一实施例中，旋转式压缩机包括壳体30、驱动电机20和压缩机构10，驱动电机20和压缩机构10均设置于壳体30内，具体地，驱动电机20可包括安装于壳体30内的定子及同轴设置于定子内的转子，定子通电后产生旋转磁场，在定子的旋转磁场作用下驱动转子转动。驱动电机20的转子与压缩机构10的曲轴11驱动连接，通过转子带动曲轴11转动。

压缩机构10包括曲轴11、气缸12、活塞13和滑片14，其中，气缸12的数量可根据实际需要设置为一个、两个或者更多，每一气缸12内均设有活塞13以及与活塞13配合的滑片14。以下主要以单个气缸12为例进行说明。气缸12大体呈中空的环形结构，气缸12具有压缩腔和滑片槽，滑片槽沿气缸12的径向延伸至与压缩腔连通，活塞13设于压缩腔内并套接于偏心轴111的外围，滑片14可往复滑动地设于滑片槽内，滑片槽的背离压缩腔的一端可设有与滑片14的尾部弹性抵接的弹性件，以使滑片14的头部与活塞13的外径面始终保持抵接。为了保证滑片14的头部与活塞13的外径面接触良好，滑片14的头部可设置为弧形面。通过曲轴11的偏心轴111带动活塞13在气缸12的压缩腔内进行偏心旋转，滑片14在滑片槽内作往复直线滑动，通过滑片14可将压缩腔分隔为低压侧和高压侧，低压冷媒可从气缸12的吸气口吸入至压缩腔的低压侧并通过压缩后变成高压冷媒流入到高压侧后经由排气口排出，从而实现冷媒的吸入、压缩和排出。

发明人在设计压缩机构10时发现，若将滑片14厚度减薄，可以减小吸排气角度，提高压缩机构10的容积效率；但是滑片14厚度过小，会导致滑片14轴向端面方向泄露增加，导致容积效率降低，同时滑片14厚度过小，还会导致滑片14刚性下降，抗弯能力减弱，因此需要结合气缸12及活塞13的相关参数合理设置滑片14的厚度，以达到压缩机效率最优化。

所述气缸12的内径为D，所述活塞13的外径为R，所述偏心轴111的偏心量为e，所述滑片14的厚度为T，所述滑片14的头部半径为Rv；当满足以下至少一个关系式时：0.16≤T*Rv/R≤0.31；0.17≤T*e/D≤0.29，能够提高压缩机的容积效率，减小磨损，提高压缩机的效率和可靠性。

参数T*Rv/R为滑片14的厚度和滑片14的头部半径的乘积与活塞13的外径的比值。如果参数T*Rv/R设置地过大，可理解为在活塞13的外径R不变的情况下，滑片14的厚度T或者滑片14的头部半径Rv设置地比较大，若T设置地过大，则滑片的厚度过厚，会导致吸排气角度过大，容积率降低；若Rv设置地过大，滑片14的头部越接近于平面设置，在活塞13转动到左右两个极限位置时，滑片14的头部拐角容易挂伤活塞13的外径面，造成机械磨损，影响性能稳定性。如果参数T*Rv/R设置地过小，可理解为在活塞13的外径R不变的情况下，滑片14的厚度T或者滑片14的头部半径Rv设置地比较小，若T设置地过小，则滑片14的厚度过薄，使得滑片14的刚性降低，抗弯能力减弱；若Rv设置地过小，则滑片14的头部与活塞13的外径面的接触面积较小，会导致滑片14轴向端面方向泄露增加，导致容积效率降低。本技术方案通过对滑片14的厚度和头部半径，以及活塞13的外径尺寸进行优化设计，在满足0.16≤T*Rv/R≤0.31时，能够提高压缩机的容积效率，减小磨损，提高压缩机的效率和可靠性。

请参照图4，为一实施例中滑片14的厚度和滑片14的头部半径乘积与活塞13的外径比值(T*Rv/R)与压缩机COP值的关系示意图。其中，压缩机COP值(Coefficient ofperformance)指的是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比，称为性能系数。当0.16≤T*Rv/R≤0.31时，压缩机COP值保持在一个较高的区间范围内，此时旋转式压缩机具有较高的效率；并且当0.16≤T*Rv/R≤0.31时，滑片14的厚度和头部半径尺寸适中，可使滑片14保持刚性，具有较强的抗弯能力和耐磨损性能，以提升旋转式压缩机的可靠性。

参数T*e/D为滑片14的厚度和曲轴11的偏心量的乘积与气缸12的内径比值。如果参数T*e/D设置地过大，可以理解为在气缸12的内径D不变的情况下，滑片14的厚度T或者偏心轴111的偏心量设置地比较大，若T设置地过大，则滑片的厚度过厚，会导致吸排气角度过大，容积率降低；若e设置地过大，会加大滑片14的离心力，导致滑片14脱离活塞13接触，影响运行可靠性。如果参数T*e/D设置地过小，可以理解为在气缸12的内径D不变的情况下，滑片14的厚度T或者偏心轴111的偏心量设置地比较小，若T设置地过小，则滑片14的厚度过薄，使得滑片14的刚性降低，抗弯能力减弱；若e设置地过小，不利于活塞13进行偏心旋转。本技术方案通过对滑片14的厚度、偏心轴111的偏心量，以及气缸12的内径尺寸进行优化设计，在满足0.17≤T*e/D≤0.29时，能够提高压缩机的容积效率，减小磨损，提高压缩机的效率和可靠性。

请参照图5，为一实施例中滑片14的厚度和偏心轴111的偏心量乘积与气缸12的内径比值(T*e/D)与压缩机COP值的关系示意图。当0.17≤T*e/D≤0.29时，压缩机COP值保持在一个较高的区间范围内，此时旋转式压缩机具有较高的效率；并且当0.17≤T*e/D≤0.29时，滑片14的厚度和偏心轴111的偏心量适中，可使滑片14保持刚性，具有较强的抗弯能力和耐磨损性能，同时也有利于活塞13进行偏心旋转，以提升旋转式压缩机的可靠性。

本发明的技术方案通过对压缩机构10的气缸12、活塞13及滑片14的相关参数进行优化设计，使得在满足以下至少一个关系式时：0.16≤T*Rv/R≤0.31；0.17≤T*e/D≤0.29；滑片14能够与气缸12及活塞13相匹配，使得滑片14的厚度不至于过厚，能够有效提升压缩机构10的容积效率，同时也使滑片14的厚度不至于过薄，以防止滑片14轴向端面发生泄露而导致容积效率降低，并且也能够保证滑片14的刚性，使滑片14具有较强的抗弯能力和耐磨损性能。本技术方案通过合理设计滑片14、气缸12和活塞13的配合尺寸，可以有效改善压缩机构10的摩擦功耗，提升容积效率，减少滑片14的磨损，进而在提高旋转式压缩机能效的同时还能够提升旋转式压缩机运行的可靠性。

为了能够使气缸12与滑片14更好地进行尺寸匹配，在其中一个实施例中，所述气缸12的内径D满足：26mm≤D≤44mm。若气缸12的内径D的尺寸过小时，例如气缸12的内径D小于26mm时，气缸12的压缩腔的体积较小，使得压缩机的容积效率较低。若气缸12的内径D尺寸过大时，例如气缸12的内径D大于44mm时，将无法很好地匹配满足上述条件的滑片14。在本实施例中，通过对气缸12的内径尺寸进行优化设计，使得26mm≤D≤44mm，能够使气缸12与满足上述条件的滑片14很好地进行匹配，并能够有效提高压缩机的容积效率，减小磨损，提高压缩机的效率和可靠性。其中，气缸12的内径D可根据实际需要设置为26mm、30mm、35mm、44mm等。

为了能够使气缸12与滑片14更好地进行尺寸匹配，在其中一个实施例中，所述气缸12的高度H满足：H≤22mm。若气缸12的高度H的尺寸过大时，例如，气缸12的高度H大于22mm时，则需要匹配的滑片14的高度也相应增加，此种设计不利于将滑片14减薄，若将滑片14设计得又薄又高，会导致滑片14的刚性降低。在本实施例中，通过对气缸12的高度尺寸进行优化设计，使得H≤22mm，能够使气缸12与满足上述条件的滑片14相匹配，有利于滑片14的减薄设计，进而能够有效提高压缩机的容积效率，减小磨损，提高压缩机的效率和可靠性。其中，气缸12的高度H可根据实际需要设置为22mm、20mm、18mm、16mm等。

在其中一个实施例中，所述滑片14的厚度T满足：T≤3.1mm。例如，滑片14的厚度可为3.1mm、2.9mm、2.8mm、2.4mm等。可选地，所述滑片14的厚度T满足：T≤2.8mm。相较于目前行业内常用的3.2mm的滑片14而言，本技术方案的滑片14的厚度更薄，能够减小吸排气角度，提高压缩机构10的容积效率。

为了使滑片14与活塞13更好地抵接配合，以保证压缩性能，在其中一个实施例中，所述滑片14的长度L满足：2e/L≤0.4。例如，滑片14的长度L为21mm，偏心量为4mm，此时2e/L约为0.38。

为了进一步提高滑片14的耐磨性，提高压缩机构10的可靠性，在其中一个实施例中，所述滑片14的头部设有硬质膜；或者所述滑片14的全部表面设有硬质膜。例如，可通过表面处理工艺(如气体渗氮、气体碳氮共渗等)在滑片14的头部或者滑片14的全部表面形成一层硬质膜，使得滑片14通过硬质膜与活塞13的外径面接触，从而能够减小活塞13运动时对滑片14的磨损，提升滑片14的使用寿命。

为了使气缸12能够更好地匹配满足上述条件的滑片14，在其中一个实施例中，单个所述气缸12的排量小于或等于12cc。若气缸12的排量过大，例如大于12cc时，会使得滑片14的负载过大，不利于滑片14的减薄设计。在本实施例中，通过对气缸12的排量进行优化设计，使得单个气缸12的排量小于或等于12cc，能够使气缸12与满足上述条件的滑片14相匹配，有利于滑片14的减薄设计，进而能够有效提高压缩机的容积效率，减小磨损，提高压缩机的效率和可靠性。

在上述实施例的基础上，在一实施例中，所述压缩机构10还包括分别设于所述气缸12的轴向两端的主轴承15和副轴承16，所述曲轴11还包括供所述主轴承15套接的主轴112，以及供所述副轴承16套接的副轴113，所述气缸12设有排气切口，所述主轴承15和/或所述副轴承16设有与所述排气切口连通的排气口。

在本实施例中，通过在气缸12的轴向两端分别设置主轴承15和副轴承16，主轴承15、副轴承16和气缸12配合共同限定出压缩腔，有利于压缩腔的密封可靠性，通过主轴承15和副轴承16还可对曲轴11进行支撑，以保证曲轴11的转动平稳性。气缸12设有吸气口和排气切口，主轴承15和副轴承16的至少一者设有包络于排气切口的排气口，通过气缸12上的排气切口能够将压缩腔内的高压气体导向至主轴承15和/或副轴承16上的排气口后排出，提升排气效率。

本发明还提出一种旋转式压缩机，该旋转式压缩机包括壳体30、驱动电机20和压缩机构10，所述驱动电机20和所述压缩机构10均设于所述壳体30内，所述驱动电机20与所述压缩机构10的曲轴11驱动连接。该压缩机构10的具体结构参照上述实施例，由于本旋转式压缩机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本发明还提出一种制冷循环装置，包括如上所述的旋转式压缩机。该旋转式压缩机包括壳体30、驱动电机20和压缩机构10，所述驱动电机20和所述压缩机构10均设于所述壳体30内，所述驱动电机20与所述压缩机构10的曲轴11驱动连接。该压缩机构10的具体结构参照上述实施例，由于本制冷循环装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种压缩机构，用于旋转式压缩机，其特征在于，所述压缩机构包括：

曲轴，包括偏心轴；

气缸，具有压缩腔和与所述压缩腔连通的滑片槽；

活塞，套接于所述偏心轴上，并能够在所述压缩腔内偏心转动；以及

滑片，可往复滑动地设于所述滑片槽内，所述滑片的头部与所述活塞的外径面相抵；

其中，所述气缸的内径为D，所述活塞的外径为R，所述偏心轴的偏心量为e，所述滑片的厚度为T，所述滑片的头部半径为Rv；满足以下至少一个关系式：

0.16≤T*Rv/R≤0.31；

0.17≤T*e/D≤0.29。

2.如权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述气缸的内径D满足：26mm≤D≤44mm。

3.如权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述气缸的高度H满足：H≤22mm。

4.如权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述滑片的厚度T满足：T≤3.1mm。

5.如权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述滑片的长度L满足：2e/L≤0.4。

6.如权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述滑片的头部设有硬质膜；或者所述滑片的全部表面设有硬质膜。

7.如权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，单个所述气缸的排量小于或等于12cc。

8.如权利要求1至7任意一项所述的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构还包括分别设于所述气缸的轴向两端的主轴承和副轴承，所述曲轴还包括供所述主轴承套接的主轴，以及供所述副轴承套接的副轴，所述气缸设有排气切口，所述主轴承和/或所述副轴承设有与所述排气切口连通的排气口。

9.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的压缩机构。

10.一种制冷循环装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的旋转式压缩机。

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