CN117052667A - 泵体组件和旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泵体组件和旋转式压缩机，该泵体组件包括气缸和盖设于气缸的端面的缸盖组件，气缸设有多个螺纹孔，缸盖组件与气缸之间通过穿过缸盖组件的多个通孔并啮合于所述螺纹孔的多个螺栓紧固连接；每个螺栓包括沿其长度方向依次设置的螺帽部、限位部、光杆部和螺纹部，所述限位部的直径大于所述光杆部的外径，且所述限位部的直径小于所述缸盖组件的通孔的直径。本发明的泵体组件装配时对缸盖形成更好的限位，避免上缸盖和/或下缸盖装配错位，气缸内径变形显著减小，减小机械损失，提升压缩机性能。

Description

泵体组件和旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体地说，涉及一种泵体组件和旋转式压缩机。

背景技术

现有旋转式压缩机，泄露和摩擦损失对其性能影响很大。泵体零件之间的配合间隙是决定泄露和摩擦损失最关键的设计因素之一，间隙过大导致冷媒和润滑油的泄露增加；间隙过小导致零件相对运动摩擦损失增加，甚至出现异常磨损、卡死等可靠性问题。由于装配、运转过程中的零件变形，设计初始需要考虑增加理论间隙进行补偿，从而增大了冷媒和润滑油泄露的可能。

仿真和试验均表明，对于气缸上设置螺栓孔的结构，螺栓紧固过程中，螺钉拧紧力使气缸内径产生内凸的花瓣状变形，气缸与活塞最小径向间隙设计值不得不考虑适当增加，以满足螺钉紧固力带来的气缸内径变形的影响。由于气缸和活塞径向间隙在泄露损失中占比很大，气缸与活塞最小径向间隙增大无疑降低了压缩机性能。

现有技术中通过增加螺栓光杆部长度，并减小光杆直径，将螺栓与气缸啮合起牙位置设置在气缸端面以下，仿真和试验均表明有利于改善上述变形。但在实际小批试制发现，泵体装配时上下缸盖与气缸错位现象时有发生。经分析，确认原因是螺栓变更后，螺栓光杆部直径减小，螺纹的起牙位置变化，导致缸盖通孔配合部分的螺栓直径减小，间隙变大，螺栓拧紧过程中缸盖容易产生错位。因此，仍需对螺栓结构进行设计，实现更佳的装配稳定性下更小的局部变形。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种泵体组件和旋转式压缩机，泵体组件装配时对缸盖形成更好的限位，避免上缸盖和/或下缸盖装配错位，气缸内径变形显著减小，减小机械损失，提升压缩机性能。

本发明的第一方面提供了一种泵体组件，包括：

气缸和盖设于所述气缸的端面的缸盖组件，所述气缸设有多个螺纹孔，所述缸盖组件与所述气缸之间通过穿过所述缸盖组件的多个通孔并啮合于所述螺纹孔的多个螺栓紧固连接；

每个所述螺栓包括沿其长度方向依次设置的螺帽部、限位部、光杆部和螺纹部，所述限位部的直径大于所述光杆部的外径，且所述限位部的直径小于所述缸盖组件的通孔的直径。

根据本发明的第一方面，所述缸盖组件包括盖设于所述气缸的端面的缸盖和盖设于所述缸盖的法兰部的消音器；

所述法兰部的厚度为L，所述消音器的壁厚为l，所述螺栓的限位部的长度为L₀₁，且满足：

(L+l)-L₀₁≥1mm。

根据本发明的第一方面，所述螺栓的光杆部的长度L₀₂，且满足：

(L₀₁+L₀₂)-(L+l)≥2mm。

根据本发明的第一方面，所述缸盖组件包括分别盖设于所述气缸的两个端面的上缸盖、下缸盖以及分别盖设于所述上缸盖的法兰部和所述下缸盖的法兰部的上消音器和下消音器

所述上缸盖的法兰部和所述下缸盖的法兰部的厚度分别为L₁和L₂；所述上消音器和所述下消音器的壁厚分别为l₁和l₂；

所述气缸厚度为H；

多个螺栓包括用于所述上缸盖和所述气缸连接的上螺栓以及用于所述下缸盖和所述气缸连接的下螺栓；

所述上螺栓的限位部的长度为L_u-01，所述上螺栓的光杆部的长度L_u-02，所述上螺栓的螺纹部的长度为L_u-03；

所述下螺栓的限位部的长度为L_d-01，所述下螺栓的光杆部的长度L_d-02，所述下螺栓的螺纹部的长度为L_d-03，且满足：

L_d-03+L_u-03＜L₁+L₂+l₁+l₂+H-(L_u-01+L_u-02+L_d-01+L_d-02)；

其中，T为所述螺栓的拧紧力矩，d为所述螺栓的螺纹公称直径，σ_s为所述螺栓的屈服强度，k为每个所述螺栓与相应的所述气缸螺纹孔对应的拧紧系数，k由如下公式限定出：

其中，d₂为所述螺栓的螺纹中径，为所述螺栓的螺纹升角，ρ_v为所述螺栓的螺纹当量摩擦角，μ为所述螺栓的螺帽部和与之接触的支承面之间的摩擦因素，D_w和d₀分别为所述螺栓的螺帽部和与之接触的支承面形成的圆环状接触区域的外径和内径，d为所述螺栓的螺纹公称直径。

根据本发明的第一方面，所述螺栓的光杆部直径D应满足：

其中，d₃为所述气缸螺栓孔的螺纹小径。

根据本发明的第一方面，所述螺纹孔的靠近两端面与螺栓的所述光杆部对应的位置处不设有螺纹。

根据本发明的第一方面，所述螺栓的限位部与所述缸盖组件的通孔之间间隙。

本发明的第二方面提供了一种旋转式压缩机，所述旋转式压缩机包括所述的泵体组件。

本发明通过螺栓的限位部的设置，以及螺栓的限位部、光杆部、螺纹部和气缸螺纹孔之间的位置关系，有效地改善气缸内径的变形，泵体组件装配时对缸盖形成更好的限位，避免上缸盖和/或下缸盖装配错位，气缸内径变形显著减小，减小机械损失，提升压缩机性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。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获得其他的附图。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

图1为本发明一实施例中的泵体组件的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的螺栓的结构示意图；

图3为本发明一实施例中的螺栓拧紧力下的气缸内径的变形云图；

图4为现有技术中的螺栓拧紧力下气缸内径的变形测试示意图；

图5为本发明一实施例中的螺栓拧紧力下气缸内径的变形测试示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

在本说明书的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本说明书的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在通篇说明书中，当说某器件与另一器件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一器件相对于另一器件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它器件“下”的某器件则说明为在其它器件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90°或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来表示各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等表示。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本说明书所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的内容相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。

为了解决现有的技术问题，本发明提供了一种泵体组件和旋转式压缩机，该泵体组件包括：气缸和盖设于所述气缸的端面的缸盖组件，所述气缸设有多个螺纹孔，所述缸盖组件与所述气缸之间通过穿过所述缸盖组件的多个通孔并啮合于所述螺纹孔的多个螺栓紧固连接；每个所述螺栓包括沿其长度方向依次设置的螺帽部、限位部、光杆部和螺纹部，所述限位部的直径大于所述光杆部的外径，且所述限位部的直径小于所述缸盖组件的通孔的直径。本发明通过螺栓的限位部的设置，以及螺栓的限位部、光杆部、螺纹部和气缸螺纹孔之间的位置关系，有效地改善气缸内径的变形，泵体组件装配时对缸盖形成更好的限位，避免上缸盖和/或下缸盖装配错位，气缸内径变形显著减小，减小机械损失，提升压缩机性能。

下面结合附图以及具体的实施例进一步阐述本发明的泵体组件的结构，可以理解的是，各个具体实施例不作为本发明的保护范围的限制。

图1为发明一实施例中的泵体组件的结构示意图，具体的该泵体组件包括气缸1和缸盖组件，该缸盖组件包括分别盖设于所述气缸的两个端面的上缸盖21、下缸盖22以及分别盖设于所述上缸盖21的法兰部221和所述下缸盖22的法兰部221的上消音器31和下消音器32。

所述上缸盖21的法兰部221和所述下缸盖22的法兰部22的厚度分别为L₁和L₂；所述上消音器31和所述下消音器31的壁厚分别为l₁和l₂；

所述气缸厚度为H；

多个螺栓包括用于所述上缸盖21和所述气缸1连接的上螺栓91以及用于所述下缸盖22和所述气缸1连接的下螺栓92；

所述上螺栓91的限位部的长度为L_u-01，所述上螺栓91的光杆部的长度L_u-02，所述上螺栓91的螺纹部的长度为L_u-03；

所述下螺栓92的限位部的长度为L_d-01，所述下螺栓92的光杆部的长度L_d-02，所述下螺栓92的螺纹部的长度为L_d-03，且满足：

在一些实施例中，满足：

(L₁+l₁)-L_u-01≥1mm

(L_u-01+L_u-02)-(L₁+l₁)≥2mm

(L₂+l₂)-L_d-01≥1mm

(L_d-01+L_d-02)-(L₂+l₂)≥2mm。

在实际的场景中，用于所述上缸盖21和所述气缸1连接的上螺栓91于用于所述下缸盖22和所述气缸1连接的下螺栓92可以具有相同结构参数，也可以是具有不同的结构参数。以上螺栓91和下螺栓92的结构参数相同为例，图2为发明一实施例中的上螺栓的结构示意图，其中是以上螺栓91为例，下螺栓92的结构于上螺栓的类同。上螺栓91包括沿长度方向依次设置的螺帽部911、限位部912、光杆部913和螺纹部914，所述限位部912的直径大于所述光杆部913的外径，且所述限位部912的直径小于所述缸盖组件的通孔的直径。所述螺纹部914穿过上缸盖21的通孔与气缸1的螺纹孔中的螺纹啮合，所述光杆部913自通孔部分地伸入螺纹孔中，所述螺帽部911支承于所述缸盖组件的支承面。

在图1的实施例中，所述螺帽部911支承于上缸盖21的法兰部221处的上消音器31的支承面。同时，优选地，气缸1的螺纹孔的靠近两端面与螺栓的所述光杆部对应的位置处可以不设置螺纹，即螺纹孔可以在全深度攻丝或在两端或某一端取消攻丝，见图1的椭圆虚线框。

本发明中的螺栓，其限位部912的直径大于所述光杆部913的外径，相较于通过增加螺栓的光杆部的长度，并减小光杆部的直径，以减小了气缸内径变形的现有技术，本申请设置有直径减小光杆部的同时增设有一直径大于光杆部直径的限位部，可有效地减少螺栓和缸盖的通孔之间的间隙，从而使得泵体组件装配时对缸盖形成更好的限位，避免上缸盖和/或下缸盖装配时的错位，优选地，所述螺栓的限位部与所述缸盖组件(上缸盖和/或下缸盖)的通孔之间存在间隙，间隙的大小可以根据实际泵体组件的结构参数确定，保证两者之间为间隙配合即可。对于所述限位部912的直径与所述螺纹部914的直径的相对大小，本发明没有特别要求。螺纹部914能够穿过所述缸盖组件的通孔即可。本发明的螺栓在减少气缸内径变形的同时避免部件的错位。图1的实施例中，泵体组件包括上缸盖和/或上消音器、下缸盖和/或下消音器、气缸和多个螺栓，多个所述螺栓包括上螺栓和下螺栓，上螺栓的螺纹部依次穿过上消音器、上缸盖的通孔与气缸的螺纹孔啮合，下螺栓的螺纹部依次穿过下消音器和/或下缸盖的通孔并与气缸的螺纹孔啮合，从而实现泵体组件的紧固。

当上缸盖21的法兰部221和下缸盖22的法兰部22的厚度相等且为L，所述上消音器31和所述下消音器31的壁厚相等且为l，所述上螺栓91的限位部和所述下螺栓92的限位部的长度相等且为L₀₁时，此时，且满足：

(L+l)-L₀₁≥1mm；

即螺栓的限位部不深于缸盖的法兰部的端面，且限位部的下端面与法兰部的下端面间距不小于1mm，如上螺栓91的限位部912的下端面与法兰部211的下端面的间距大于等于1mm。同样地，下螺栓92的限位部的下端面与法兰部221的下端面的间距大于等于1mm，即本发明的中螺栓的限位部不与气缸接触。本发明的螺栓的限位部不与气缸的端面发生干涉，从而减少其对气缸的内径变形的影响。同时，其与缸盖的通孔之间间隙应在适当范围，从而实现螺栓对缸盖的限位功能。所述上螺栓91的光杆部和所述下螺栓92的光杆部的长度相等且为L₀₂，且满足：

(L₀₁+L₀₂)-(L+l)≥2mm；

即螺栓的光杆部伸入所述气缸的螺纹孔的深度不小于2mm，如上螺栓91的光杆部913伸入所述气缸的螺纹孔的深度大于等于2mm，同样地，如下螺栓92的光杆部伸入所述气缸的螺纹孔的深度大于等于2mm。可以使螺栓的光杆部伸入螺纹孔中的深度可以根据气缸、缸盖以及螺栓的尺寸选定，优选地，在2mm～4mm之间，例如2mm、2.5mm、3mm、3.6mm、4mm等等。上述结构提供足够的避让空间以减小螺栓在拧紧过程中对气缸1的内径变形影响。

上述实施例中，所述上螺栓的螺纹部的长度L_u-03和所述下螺栓的螺纹部的长度L_d-03也相等。

在其他一些实施例中，所述上螺栓91和/或下螺栓92中的至少一种的光杆部伸入到所述气缸1的螺纹孔内部，满足：

L_d-03+L_u-03＜L₁+L₂+l₁+l₂+H-(L_u-01+L_u-02+L_d-01+L_d-02)；

其中，T为所述螺栓91或92的拧紧力矩，d为所述螺栓91或92的螺纹公称直径，σ_s为所述螺栓91或92的屈服强度，k为每个所述螺栓91或92与相应的所述气缸的螺纹孔对应的拧紧系数，k由如下公式限定出：

其中，d₂为所述螺栓91或92的螺纹中径，为所述螺栓91或92的螺纹升角，ρ_v为所述螺栓91或92的螺纹当量摩擦角，μ为所述螺栓91或92的螺帽部和与之接触的支承面之间的摩擦因素，D_w和d₀分别为所述螺栓91或92的螺帽部和与之接触的支承面形成的圆环状接触区域的外径和内径，d为所述螺栓91或92的螺纹公称直径。上述关于螺栓的各个参数均可以经测量获得，因此不再展开说明。

在其他一些实施例中，所述螺栓91或92的光杆部直径D应满足：

其中，d₃为所述气缸螺栓孔的螺纹小径。

上述实施例中，通过对螺栓和螺纹孔的配合设计，实现改善气缸的内径变形。本发明在保证上缸盖和下缸盖装配稳定性的前提下，通过螺栓长度设计改善气缸内径变形，螺栓规格、间隙尺寸及数量未能一一穷举，但都应落入本方案的保护范围内。

图3为发明一实施例中的螺栓拧紧力下的气缸内径的变形云图，本发明的螺栓的结构无法完全消除气缸内径的变形。图4和图5分别为现有技术中的螺栓拧紧力下气缸内径的变形和本发明一实施例中的螺栓拧紧力下气缸内径的变形测试示意图。图4的a曲线和图5的b曲线可以看到修正前气缸内径因为螺栓挤压呈花瓣形，且均存在四个向内凸的位置，b曲线相较于a曲线，其在沿气缸周向方向上向内凸的点于外圈的点相差相对较小，即意味着本发明一实施例中的螺栓拧紧力下气缸内径的变形相对较小，进一步证明了本发明的泵体组件的气缸内径变形减小。本发明的第二方面提供了一种旋转式压缩机，所述旋转式压缩机包括上述泵体组件。由于旋转式压缩机的气缸的内径变形显著减小，压缩机性能得到了很大地提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种泵体组件，其特征在于，包括：

气缸和盖设于所述气缸的端面的缸盖组件，所述气缸设有多个螺纹孔，所述缸盖组件与所述气缸之间通过穿过所述缸盖组件的多个通孔并啮合于所述螺纹孔的多个螺栓紧固连接；

每个所述螺栓包括沿其长度方向依次设置的螺帽部、限位部、光杆部和螺纹部，所述限位部的直径大于所述光杆部的外径，且所述限位部的直径小于所述缸盖组件的通孔的直径。

2.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述缸盖组件包括盖设于所述气缸的端面的缸盖和盖设于所述缸盖的法兰部的消音器；

所述法兰部的厚度为L，所述消音器的壁厚为l，所述螺栓的限位部的长度为L₀₁，且满足：

(L+l)-L₀₁≥1mm。

3.根据权利要求2所述的泵体组件，其特征在于，所述螺栓的光杆部的长度L₀₂，且满足：

(L₀₁+L₀₂)-(L+l)≥2mm。

4.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述缸盖组件包括分别盖设于所述气缸的两个端面的上缸盖、下缸盖以及分别盖设于所述上缸盖的法兰部和所述下缸盖的法兰部的上消音器和下消音器

所述上缸盖的法兰部和所述下缸盖的法兰部的厚度分别为L₁和L₂；所述上消音器和所述下消音器的壁厚分别为l₁和l₂；

所述气缸厚度为H；

多个螺栓包括用于所述上缸盖和所述气缸连接的上螺栓以及用于所述下缸盖和所述气缸连接的下螺栓；

所述上螺栓的限位部的长度为L_u-01，所述上螺栓的光杆部的长度L_u-02，所述上螺栓的螺纹部的长度为L_u-03；

所述下螺栓的限位部的长度为L_d-01，所述下螺栓的光杆部的长度L_d-02，所述下螺栓的螺纹部的长度为L_d-03，且满足：

L_d-03+L_u-03＜L₁+L₂+l₁+l₂+H-(L_u-01+L_u-02+L_d-01+L_d-02)；

其中，T为所述螺栓的拧紧力矩，d为所述螺栓的螺纹公称直径，σ_s为所述螺栓的屈服强度，k为每个所述螺栓与相应的所述气缸螺纹孔对应的拧紧系数，k由如下公式限定出：

其中，d₂为所述螺栓的螺纹中径，为所述螺栓的螺纹升角，ρ_v为所述螺栓的螺纹当量摩擦角，μ为所述螺栓的螺帽部和与之接触的支承面之间的摩擦因素，D_w和d₀分别为所述螺栓的螺帽部和与之接触的支承面形成的圆环状接触区域的外径和内径，d为所述螺栓的螺纹公称直径。

5.根据权利要求4所述的泵体组件，其特征在于，所述螺栓的光杆部直径D应满足：

其中，d₃为所述气缸螺栓孔的螺纹小径。

6.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述螺纹孔的靠近两端面与螺栓的所述光杆部对应的位置处不设有螺纹。

7.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述螺栓的限位部与所述缸盖组件的通孔之间存在间隙。

8.一种旋转式压缩机，其特征在于，所述旋转式压缩机包括权利要求1至7任意一项所述的泵体组件。