CN1187583A - 可变容量压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种可变容量压缩机,具有一个外壳,内部有一个曲柄室25,外壳可转动地支撑着驱动轴26。外壳的一部分由气缸体22构成。在驱动轴26周围有数个气缸孔22a穿过外壳。每个气缸孔内有一个活塞31。在外壳内有一个排出室23b,它通过一条增压通道34与曲柄室25相连。一个可倾斜的凸轮盘29支撑在驱动轴上。每个活塞的往复运动能把致冷剂气体从吸入室引入相应的气缸孔,并通过排出口24c把致冷剂气体排入排出室。通过改变凸轮盘的倾角来控制容量以及致冷剂气体的排放。设置一个收集室43,用于接收从气缸孔22a排出的致冷剂气体。在收集室43附近把油从致冷剂气体中分离出来。增压通道34的入口与收集室相连,从而能把分离出来的油向曲柄室供给。
Description
本发明涉及用于汽车空调器中的可变容量压缩机。
一种典型的可变容量压缩机具有一个位于外壳内的曲柄室和一旋转驱动轴。外壳包括一气缸体。气缸孔在驱动轴周围延伸穿过气缸体。在每个气缸孔内装有一个活塞。每个气缸孔通过一个排出口与一个排出室相连。致冷剂气体在每个气缸孔内被压缩,并被排入排出室。
在排出室和曲柄室之间有一条增压通道。排出室内的压缩致冷剂气体通过这条增压通道进入曲柄室。增压通道有一个入口和一个出口,入口朝排出室开着,出口朝曲柄室开着。此外,还有一条排出通道,用于把排出室内的致冷剂气体流回外部致冷回路。
一个凸轮盘连接在曲柄室内的驱动轴上。凸轮盘是以这样的方式被支撑的,当凸轮盘与驱动轴作为一个整体转动时,凸轮盘可以倾斜。凸轮盘的周围部分与每个活塞相连。通过改变凸轮盘相对于驱动轴的轴线的倾角来调节压缩机的容量。
在这种类型的可变容量压缩机中,增压通道的入口设置在排出室内的排出通道的入口附近。而且,排出通道的入口设置在每个气缸孔的排出口附近。因此,当压缩致冷剂气体从每个气缸孔的排出口排入排出室时,有一部分致冷剂气体就会进入排出通道。这就阻碍了致冷剂气体从增压通道向曲柄室的流动。
当压缩机的容量很小时,就会有大量热的高压致冷剂气体从排出室进入曲柄室。然而,当曲柄室内的温度和压力很高时,就很难对曲柄室内的接触部分继续进行充分的润滑了。在这种情况下,机械部件发生热膨胀,从而减小了各配合部件之间的间隙。此外,悬浮于致冷剂气体中的润滑油的粘度也被减小。结果使得各接触部件得不到充分的润滑。
在已有技术中,已有许多不同的方法来解决这个问题。例如,可以对凸轮盘的表面进行处理,在凸轮盘与其它部件相接触的地方喷涂一种如铜的金属材料。然而,这种处理不仅费用高,而且会增加凸轮盘的重量。进而会增加压缩机的生产成本和重量。
此外,如果在送入外部致冷回路的压缩致冷剂气体中包含有大量的油,那么在下游设备的热传导表面上,如冷凝器或蒸发器的表面上会形成一层厚的油膜。这样就会降低热交换设备的热交换效率,因而会降低制冷效率。
因此,本发明的一个目的是提供这样一种可变容量压缩机,它能有效地把润滑油送人曲柄室;使得曲柄室内的各接触部分能得到充分的润滑。
本发明的另一个目的是要提供一种重量轻、成本低的可变容量压缩机。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种可变容量压缩机。这种压缩机在外壳内有一曲柄室。一根驱动轴可转动地由外壳支撑着。在一个气缸体内,环绕着驱动轴设置有许多气缸孔。每个活塞在对应的气缸孔内往复运动。一条供给通道把外壳内的排出室与曲柄室相互连通。排出口与每个气缸孔相连通。一个凸轮盘可倾斜地支撑在驱动轴上。当每个活塞往复运动时,致冷剂气体从吸入室被引入与其相连的气缸孔内,并且通过与其相连的排出口从与其相连的气缸孔排入排出室。通过改变凸轮盘的倾角来控制从气缸孔排出的气体量。压缩机包括一个收集室,用于收集从气缸孔中排出的致冷剂气体。供给通道的入口朝收集室开着。
通过下面的描述,结合附图,并利用实施例来说明本发明的原理,可以使得本发明的其它方面和优点更容易理解。
本发明中那些具有新颖性的技术特征在所附的权利要求书中作了详细的描述。通过参考下面提供的最佳实施例的描述,并结合附图,可以更好地理解本发明以及本发明的发明目的和优点。在附图中:
图1是表示根据本发明的可变容量压缩机的第一个实施例的剖面图;
图2是沿图1中2-2线的剖面图;
图3是沿图2中3-3线的部分剖面图;
图4是表示根据本发明的可变容量压缩机的第二个实施例的部分剖面图;
图5是沿图4中5-5线的剖面图;
图6是沿图5中6-6线的部分剖面图;
图7是表示根据本发明的可变容量压缩机的第三个实施例的部分剖面图;
图8是图7中沿8-8线的剖面图;
图9是表示根据本发明的可变容量压缩机的第四个实施例的部分剖面图;
图10是图9中沿10-10线的剖面图;
图11是表示根据本发明的可变容量压缩机的第五个实施例的部分剖面图;
图12是沿图11中12-12线的剖面图;
图13是一个放大的剖面图,表示了图11中的容量控制阀;
图14是一个放大的局部剖面图,表示本发明第六个实施例中所用的油分离器;
图15是一个放大的局部剖面图,表示第六个实施例中采用的容量控制阀;
图16是表示根据本发明的可变容量压缩机的第七个实施例的剖面图;
图17是一个放大的局部剖面图,表示本发明第八个实施例中采用的油分离器;
图18(a)是表示实验条件的图;
图18(b)是表示实验结果的曲线图;
图19是一个放大的局部剖面图,表示本发明第九实施例中所采用的油分离器。
下面将参照图1至3,对根据本发明的可变容量压缩机的第一个实施例进行详细描述。
如图1所示,前壳21连接在气缸体22的前端上。后壳23连接在气缸体22的后端上,并且在后壳与气缸体后端之间有一个阀板24。前壳21、气缸体22以及后壳23构成外壳。
如图1和图2所示,一个吸入室23a设置在后壳23的中央,而在后壳23的周围部分设有一个环形的排出室23b。吸入口24a和排出口24c设置在阀板24上。每一个吸入口24a都设置有一个吸入阀瓣24b,而每一个排出口24c都设置有一个排出阀瓣24d。
在气缸体22前方的前壳21内设置一个曲柄室25。一根驱动轴26穿过曲柄室25延伸。在前壳21和气缸体22内设置了一径向轴承27,用于可转动地支撑驱动轴26。
驱动轴26的前端穿过前壳21的前端开口21a,通过一离合器(图中未示)与外部动力源如汽车发动机相连接。在驱动轴26的圆周表面和前壳21的前端开口21a的内表面之间设置一个唇形密封26c。这个唇形密封26c能防止曲柄室25内的致冷剂气体向外泄漏。中央气缸孔22b设置在气缸体22的后段。在中央气缸孔22b内,在驱动轴26的后端和阀板24之间设置一止推轴承41和一个轴支撑弹簧42。
转子28固定在驱动轴26上。凸轮盘或旋转斜盘29安装在驱动轴26上。旋转斜盘29被支撑着,因此当旋转斜盘相对于驱动轴26的轴线发生倾斜时,它可以沿驱动轴26的轴线方向滑动。旋转斜盘29通过一个铰接机构30连接在转子28上。铰接机构30引导旋转斜盘29的滑动和倾斜,并使得旋转斜盘29与驱动轴26作为一个整体一起转动。
当旋转斜盘29的挡块29a与转子28接触时,旋转斜盘29位于最大倾角位置。当旋转斜盘29与安装在驱动轴26上的倾斜限制环26b接触时,旋转斜盘29就位于最小倾角位置。
气缸孔22a围绕驱动轴26并穿过气缸体22延伸。在每个气缸孔22a内安装有一个单头活塞31。每个活塞31的裙边通过一对半球形滑靴32与旋转斜盘29的圆周部分相连。驱动轴26的转动,使得旋转斜盘29带动每个活塞31在对应的气缸孔22a内作往复运动。这就能压缩气缸孔22a内的致冷剂气体。因对致冷剂气体的压缩而产生的反作用力通过滑靴32、旋转斜盘29、铰接机构30、转子28以及止推轴承33传向前壳21。
旋转斜盘29用铝合金压铸而成。铝合金包括由共晶体或超共晶硅形成的硬质颗粒。在铝合金中,硅的重量百分含量最好是在8%至25%的范围内。硅的重量百分含量的进一步优选范围是在14%至20%内。硅的重量百分含量更进一步的优选范围是在16%至18%内。重量百分含量低于8%,则会降低旋转斜盘29的抗磨性能,使抗磨性能不符合要求。另一方面,若重量百分含量高于25%,则会使熔融的铝合金的粘性增大到一个不符合要求的程度,从而不便于压铸。
共晶体或超共晶体硅的平均粒径的优选范围是10至60微米。这个平均粒径进一步的优选范围是30至40微米。这个平均粒径更进一步的优选范围是34至37微米。平均粒径小于10微米或大于60微米都会降低旋转斜盘的抗磨性能,使之不符合要求。
一条供给通道或增压通道34,穿过气缸体22和后壳23延伸,把排出室23b与曲柄室25相互连通。在增压通道34内设置一个容量控制阀35。控制阀35有一个阀孔37和一个阀体36,阀体36对准阀孔37。控制阀35内有一隔膜38。压力传感通道39使吸入室23a与控制阀35和内部相连。吸入室23a内的压力通过压力传感通道39作用在隔膜38上,并调节由阀体36所打开的阀孔37的开口面积。因此,阀体36和阀孔37在增压通道34内起节流器作用。
通过调节控制阀35的打开量来改变从排出室23b通过增压通道34流入曲柄室25的压缩致冷剂气体的流量。这就改变了曲柄室25内的压力与气缸孔22a内的压力之间的压差。其中,曲柄室25内的压力作用在每个活塞31的靠近曲柄室一侧,气缸孔22a内的压力作用于对应的活塞31的端部。这种压差的改变使得旋转斜盘29的倾角发生改变。反过来也改变了每个活塞31的冲程,并对压缩机的容量进行了调整。
在控制阀35的入口设置一个过滤器35a,用于对从排出室23b进入控制阀35的压缩致冷剂气体进行过滤。
一条卸压通道40穿过驱动轴26、气缸体22、以及阀板24,把曲柄室25与吸入室23a相连通。卸压通道40由一条穿过驱动轴26轴线的通道26a、气缸体22的中央气缸孔22c以及位于阀板24中央的卸压孔24e组成。通道26a有一个入口,这个入口位于前端的径向轴承27附近,并与曲柄室25相连。
下面将对排出室23b的结构作详细描述。
如图1至图3所示,在排出室23b内的第一隔板44与第二隔板45之间有一个收集室43。气缸体22有一个消音器46,该消音器46通过一条排出通道47与收集室43相连。在收集室43内,排出通道47的入口47a位于第一隔板44附近。
其中一个气缸孔22a的排出口24c位于收集室43内。其它气缸孔22a的排出口24c位于排出室23b内的收集室43的外面。从气缸孔22a的排出口24c排放排出室23b的压缩致冷剂气体按图2所示的箭头方向流向收集室43。
在收集室43内设置一个油分离器48。这个油分离器48包括一个分离室48a和一个分离管48c,该分离管48c通过一个卡环48b被固定在分离室48a内。分离室48a的圆筒形壁面构成一个分离表面48e。分离管48c的圆周表面48h和分离表面48e之间的距离是事先确定的。一条加速通道49从油分离器48的上游侧穿过第二隔板45。第一隔板44把排出室23b与收集室43相互隔开。加速通道49和分离室48a将排出室23b与收集室43连接起来。
排出室23b内的压缩致冷剂气体撞击第二隔板45后改变流向。于是致冷剂气体进入加速通道49,进而被导入油分离器48的分离室48a。接着,如图3中箭头所示,致冷剂气体就在分离管48c的圆周表面48h和分离表面48e之间绕分离管48c流动。然后,致冷剂气体经过分离管48c进入排出通道47。随着致冷剂气体从分离表面48e上流过,该分离表面48e就把润滑油从致冷剂气体中分离出来。被分离出来的油聚集在分离室48a内。
如图1和图2所示,在分离表面48e的底部,增压通道34的入口34a与分离室48a相互连接。因此,当控制阀35打开时,聚集在分离室48a中的润滑油就随同压缩的致冷剂气体一起进入曲柄室25。
下面将对可变容量压缩机的运作情况作详细描述。
随着外部动力源转动驱动轴26,转子28和铰接机构30使得旋转斜盘29与驱动轴26作为一个整体一起转动。旋转斜盘29的转动被转化成活塞31在对应的气缸孔22a内的直线往复运动。随着每个活塞31从它的上死点中央位置移向它的下死点中央位置,吸入室23a内的致冷剂气体就进入对应的吸入口24a,从而打开吸入阀瓣24b,进入对应的气缸孔22a。随着活塞31从下死点中央位置移向上死点中央位置,气缸孔22a内的致冷剂气体被压缩到预定压力值。使得被压缩的致冷剂气体进入对应的排出口24c,于是便打开排出阀瓣24d,流入排出室23b。
如图2中箭头所示,排出室23b内的致冷剂气体流向收集室43,直到致冷剂气体撞击第二隔板45并改变流向。于是致冷剂气体就流入加速通道49,然后流入收集室43。当致冷剂气体流经加速通道49时,它的流速变快。因此,在很强的冲击力作用下,致冷剂气体在分离表面48e和分离管48c的圆周表面48h之间旋转。在致冷剂气体旋转期间,由于离心力的作用,使得润滑油从致冷剂气体中分离出来。大部分被分离出来的润滑油就收集在分离表面48e上。已将润滑油分离出来的致冷剂气体就通过排出通道47流入消音器46。然后,致冷剂气体就被排入外部致冷回路中(图中未示)。
当致冷剂气体撞击第二隔板45时,从致冷剂气体中分离出来的一些润滑油聚集在第二隔板45上。但是,朝收集室43方向流动的致冷剂气体使得聚集在第二隔板45上的润滑油被冲入油分离器48。于是,来自第二隔板上的润滑油就聚集在分离室48a内,与那些通过致冷剂气体的旋转而分离出来的润滑油聚集在一起。
当作用在压缩机上的荷载很高时,吸入室23a内的高压就作用在控制阀35的隔膜38上。这就导致阀体36关闭阀孔37。于是,增压通道34被关闭,从而阻止了高压致冷剂气体从排出室23b流入曲柄室25。在这种情况下,曲柄室25内的致冷剂气体就通过卸压通道40被引入吸入室23a。因此,曲柄室25内的压力与气缸孔22内的压力之间的压差变小。这使得旋转斜盘29移到最大倾角的位置,如图1中实线所示。当旋转斜盘29位于最大倾角位置时,每个活塞31的冲程增大,从而使压缩机的容量变为最大。
当作用于压缩机上的荷载很小时,吸入室23a内的低压作用在隔膜38上,使得阀体36打开阀孔37。于是,高压气体就从排出室23b流入曲柄室25,其流量与阀孔37开口的面积相对应。因此,曲柄室25内的压力增大。这使得曲柄室内的压力与气缸孔22内的压力之间的压差增大。这个压差使得旋转斜盘29向最小倾角位置移动,如图1中虚线所示。由于旋转斜盘29到达最小倾斜位置,因此每个活塞31的冲程变短,于是压缩机的容量变得更小。
在可变容量压缩机中,由作用在压缩机上的荷载(致冷负荷)来调节控制阀35开口的面积。这样就使得曲柄室25内的压力增大或减小,从而改变旋转斜盘29的倾角。
当控制阀35打开并使压缩机的容量减小时,排出室23b内的热高压致冷剂气体就流入曲柄室25,于是曲柄室25内的温度和压力升高。然而,由于控制阀35处于打开状态,分离室48a内的润滑油通过增压通道34与致冷剂气体一起被送入曲柄室25,使得曲柄室25内的压力增大。因此,即使是当压缩机的容量很小并且润滑条件很差的情况下,也能有效地把润滑油送入曲柄室25。这就充分润滑了活塞31与相连的滑靴32之间表面、滑靴32与旋转斜盘之间的接触面、径向轴承27的移动部分、止轴承33、41、唇形密封26c、以及其它部件。
下面将描述第一个实施例的优点。
(1)收集室43设置在排出室23b内。增压通道34的入口34a与收集室43相连。因此,从气缸孔22a经过对应的排出口24c排入排出室23b的压缩致冷剂气体就流入收集室43,然后经过增压通道34被送入曲柄室25。于是,包含在致冷剂气体中的润滑油就有效地送入曲柄室25,对于这种送入润滑油,当容量很小时,送入润滑油是很困难的。但在本发明中能有效送入。这防止了润滑的不充分。
(2)控制阀35设置在增压通道34上。通过改变控制阀35的开口面积的大小来调节从排出室23b流入曲柄室25的致冷剂气体的流量,从而改变压缩机的容量。换句话说,在控制阀35内,随着由阀体36打开的阀孔37面积的增大,流入曲柄室25的致冷剂气体的流量也随着增大。这就使旋转斜盘的倾角减小。于是,随着容量的减小,送入曲柄室25内的压缩致冷剂气体的流量就增大。因此,在润滑条件恶劣的情况下,有更多的润滑油被送入曲柄室25。而这种润滑条件恶劣时情况在压缩机的容量很小时是存在的。这样就能对曲柄室25内的移动部件进行充分地润滑了。
(3)收集室43设置在排出室23b内,而这个排出室23b设置在后壳23中。由于收集室43利用了以前排出室23b所占的空间,因此压缩机不需要被增大。而且,增压通道34设置在压缩机内。这与把管道设置在外部以形成增压通道的压缩机相比,简化了压缩机的组装。
(4)在排出室23b内,第一隔板44和第二隔板45限定了收集室43。因此,收集室43是由排出室23b内的一个很简单的结构来限定的。而且,在收集室43内,其中一个排出口24c位于致冷剂气体流的上游侧,而排出通道47则与下游侧连通。因此,增压通道34的入口34a与排出通道47的入口47a相互隔开。于是,从气缸孔22a排出的以及聚集在收集室43内的致冷剂气体能有效地被引入增压通道34。
(5)收集室43设置有油分离器48,因而可以把润滑油从收集室43内的致冷剂气体中分离出来。控制阀35的打开能有效地把润滑油与压缩致冷剂气体一同经过增压通道引入曲柄室25。从而,即使当压缩机的容量很小时而造成润滑状况很差的情况下,也能使曲柄室25内的移动部件得到充分的润滑。而且,这种结构能减小送往外部致冷回路的润滑油的量。因此,在下游的热交换设备的热传导表面上不会形成一层厚油膜。这就防止了下游热交换设备的热交换效率的降低。
(6)油分离器48位于后壳23内的排出室23b的收集室43内。因此,与现有技术中具有从气缸体向外突出的油分离器的压缩机相比,图1所示的压缩机显得更紧凑。
(7)流向收集室43的压缩致冷剂气体撞击第二隔板45并改变流向。这也能把润滑油从压缩致冷剂气体中分离出来,加上在油分离器48中还会把润滑油分离出来,这样就使导向排出通道47的压缩致冷剂气体中所含的润滑油减小。
(8)加速通道49位于油分离器48的上游侧。因此,当流向油分离器48的压缩致冷剂气体经过加速通道49时,由于喷嘴的作用,使得压缩致冷剂气体的流速增大。于是致冷剂气体在分离室48a内剧烈地旋转。因此,提高了油分离器的分油效率。此外,润滑油能有效地流回曲柄室25,从而减小了流到外部致冷回路的润滑油量。
(9)油分离器48包括分离管48c。因此,分离室48a内的致冷剂气体的流动由分离表面48e和分离管48c的圆周表面48h之间的空间来调节。这使得致冷剂气体的旋转运动很稳定。因此,有效地发挥了润滑油的离心。这样就提高了油分离器48的分离能力。
(10)控制阀35的阀体36和阀孔37构成增压通道34的节流器。这就能限制从排出室23b流向曲柄室25的致冷剂气体的流动。从而能精确地控制压缩机的容量。
(11)增压通道34上的节流由控制阀35的阀体36和阀孔37构成。因此,不需要另外提供一条限制通道。简化了压缩机的结构。
(12)致冷剂气体在进入控制阀35之前,由过滤器35a过滤。防止了杂物进入控制阀35。由于杂物不会卡在阀体36和阀孔37之间,因此不会发生与控制阀35的开启与关闭有关的故障。这样就提高了控制阀35的耐用性。此外,还防止了杂物进入曲柄室25。从而使杂物不会卡在曲柄室25内的移动部件之间。提高了压缩机的耐用性。
(13)旋转斜盘29由铝合金制成。这与用铁制成的传统的旋转斜盘相比,重量更轻。铝合金旋转斜盘29和用于向曲柄室25提供润滑油的结构的结合能有效地润滑旋转斜盘29和滑靴32之间的接触面。因此,不需要对旋转斜盘29的表面进行费用很高的表面处理。可以降低压缩机的生产成本。
(14)旋转斜盘29由包括例如共晶体或超共晶体硅的硬质颗粒的铝合金制成。这可以提高旋转斜盘29的抗磨性能,并能提高压缩机的耐用性。
下面将描述本发明的第二个实施例。描述将着重于那些与第一个实施例不同的地方。
如图4至图6所示,第一隔板44和第二隔板45在排出室23b内限定了一个收集室43。在收集室43内,朝向加速通道49的分离表面53被限定在第一隔板44上。该分离表面53起到油分离器48的作用。增压通道34的入口34a在分离表面53上与收集室43相连。
因此,从气缸孔22a经过相应的排出口24c排入排出室23b的压缩致冷剂气体被导向收集室43,如图5和图6中箭头所示。于是致冷剂气体便流入排出通道47,并进入消音器48。在收集室43内,来自加速通道49的致冷剂气体喷击油分离器48的分离表面53。当致冷剂气体撞击分离表面53时,润滑油就从致冷剂气体中分离出来并聚集在分离表面53上。
当控制阀35打开而且压缩机的容量变小时,聚集在分离表面53上的润滑油就与致冷剂气体一起强制通过增压通道34进入曲柄室25。这就有效地向曲柄室25提供了润滑油,并能对曲柄室25内的移动部件部分地进行润滑。
因此,在第二个实施例中,同样具有第一个实施例中在第(1)段到第(7)段以及第(10)段至(14)段所描述的优点。下面所描述的是第二个实施例独有的优点。
(15)油分离器48具有简单的结构。这就简化了排出室23b的结构,有利于压缩机的制造。
(16)加速通道49位于油分离器48的上游侧。因此,流向油分离器48的致冷剂气体的流速增大。使得致冷剂气体强有力地喷击分离表面53。从而提高了油分离器48的分油效率。此外,还能使润滑油有效地流回曲柄室25,从而减少了流到外部致冷回路的润滑油的量。
下面将描述本发明的第三个实施例,所作的描述着重与那些不同于第一个实施例的地方。
如图7和图8所示,在排出室23内,收集室43由第一隔板44和一个导向壁54来限定,导向壁54用作第二隔板。在排出室23b的内壁与导向壁54之间形成一条通道。从排出室23b向收集室43流动的致冷剂气体由导向壁54来限制。增压通道34的入口34a位于导向壁54的末端附近的收集室43内。
在该实施例中,气缸孔22a内的压缩致冷剂气体通过相应的排出口24c排入排出室23b。被排放的致冷剂气体流入收集室43,如图8中的箭头所示。然后致冷剂气体通过排出通道47进入消音器46。导向壁54把致冷剂气体导向增压通道34的入口34a。此外,从致冷剂气体中分离出来的润滑油聚集在导向壁54上。
当控制阀35打开并且压缩机的容量变小时,利用流向收集室43的致冷剂气体把聚集在导向壁54表面上的润滑油冲入增压通道34的入口34a。润滑油进人入口34a之后,就与致冷剂气体一起被送入曲柄室25。这就能有效地向曲柄室25提供润滑油,并能对曲柄室25内的移动部件进行充分地润滑。
因此,在第(1)至第(3)段以及(10)至(14)段中所描述的第一个实施例所具有的优点,该第三个实施例也具有。下面描述第三个实施例的其它优点。
(17)在排出室23b内,导向壁54位于收集室43上。导向壁54把致冷剂气体导向增压通道34的入口34a。尽管在收集室43内没有油分离器48,也能有效地把润滑油送入曲柄室25。因此,利用更为简单的结构,使得润滑效果得到提高。
下面将描述本发明的第四个实施例。所作描述着重于那些区别于第一个实施例的地方。
如图9和图10所示,一个大体上呈环状的吸入室23a设置在后壳23的圆周部分。排出室23b设置在后壳23的中央。收集室43设置成从排出室向外径向伸出的形式。一条加速通道49把排出室23b与收集室43连接起来。收集室43包括一个分离表面53,该分离表面53设置在朝向加速通道49的收集室43的一个壁面上。分离表面53构成了油分离器48。增压通道34的入口34a位于收集室43的末端。
气缸孔22a内的压缩致冷剂气体通过相应的排出口24c排入排出室23b。被排放的致冷剂气体便流入收集室43,如图10中箭头所示。然后,致冷剂气体便流入排出通道47,进入消音器46。在收集室43内,致冷剂气体从加速通道49被强有力地喷向分离表面53。随着致冷剂气体撞击分离表面53,润滑油就从致冷剂气体中分离出来,并聚集在分离表面53上。
当控制阀35打开并且压缩机的容量很小时,聚集在分离表面53上的润滑油就被冲入增压通道34,并进入曲柄室25。这就能有效地向曲柄室25供应润滑油,并能对曲柄室25内的移动部件进行充分地润滑。
第二个实施例所具有的优点,第四个实施例同样也具有。
下面将描述本发明的第五个实施例,所作的描述着重于那些不同于第一个实施例的地方。
如图11和图12所示,在排出室23b内,第一隔板44和第二隔板45限定了一个收集室43。收集室43构成用于容纳油分离器48的分离管48c的容纳腔56的一部分。容纳腔56具有圆形截面。容纳腔56的轴线大体上沿后壳23的径向方向延伸。分离管48c设置在容纳孔56内,其轴线沿后壳23的径向方向延伸。圆筒形分离管48c的一端被一个法兰盘57覆盖。一个分隔法兰盘58围绕分离管48c的圆周面延伸。法兰盘57的周边上有一条环形槽57a,用于安放一个O形环57b。O形环57b可以防止压缩致冷剂气体漏出压缩机。分隔法兰盘58把容纳腔56分隔成一个分离室59和一个出口室60。增压通道34的入口34a位于分离室59内。排出室23b内的致冷剂气体通过一条贯穿第二分隔板45的加速通道49进入分离室59。这就使致冷剂气体在分离表面48与分离管48c的圆周面48h之间发生剧烈的旋转,并把润滑油从致冷剂气体中分离出来。已把润滑油分离出来的压缩致冷剂气体流径分离管48c,进入出口室60。然后这些致冷剂气体就流向排出通道47的入口47a。
在该实施例中,控制阀35的结构不同于第一个实施例中控制阀的结构。如图11和图13所示,阀体36安装在一个高压室61内。高压室61与增压通道34的上游侧相连,以便接收高压致冷剂气体。一个低压室62通过阀孔37与高压室61相连。低压室62通过增压通道34的下游侧与曲柄室25相连。压力室61、62由一隔板63分开。隔板63上有一小孔通过。这个小孔64用作一条限制通道。一定流量的致冷剂气体不断地从高压室61经过小孔64流向低压室62。为了便于说明,在图13中,小孔64被放大了,并以夸大的方式来表示。
因此,第一个实施例中第(1)至(9)段和(13)至(14)段所描述的优点,在第五个实施例中也同样具有。下面将描述第五个实施例的其它优点。
(18)油分离器48在后壳23内径向延伸。与第一个实施例中的压缩机相比,油分离器48的这种结构能缩短压缩机的轴向长度。因此,图12中的压缩机结构更紧凑,有利于在发动机室内的安装。
(19)不断连通高压室61与低压室62的小孔64的延伸方向与阀孔37平行。这使得即使当阀体36关闭阀孔37时,也能保持排出室23b的内部与曲柄室25之间的连通。因此,不管控制阀35开口面积的大小,总能把包含润滑油的致冷剂气体送入曲柄室25。从而使得曲柄室25内的移动部件能得到充分的润滑。
(20)增压通道34的节流器是由小孔64构成的。这就简化了节流器的结构,有利于压缩机的生产制造。
(21)压缩致冷剂气体在进入控制阀35之前通过过滤器35a进行过滤。这就防止了杂物进入控制阀35。因此,由于杂质不会卡在阀体36与阀孔37之间,从而不会发生与控制阀的开启与关闭有关的故障。此外,杂质也不会堵塞小孔64。因而在控制阀35关闭时,能确保润滑油的供应。因此,提高了控制阀35的耐用性。而且也防止了杂质进入曲柄室25。从而杂质不会卡在各移动部件之间。提高了压缩机的耐用性。
下面将描述本发明的第六个实施例,所作的描述着重于那些不同于上述实施例的地方。
如图14和图15所示,油分离器48和控制阀35不同于第五个实施例。
在油分离器48内,容纳腔56的壁面上有一台阶56a。分离管48c的圆周面48h上也有一个台阶48d。在台阶48d和56a之间有一个环形垫圈67。随着把分离管48c安装在容纳腔56内,垫圈67就限定了一个分离室59和一个出口室60。
控制阀35有一个阀座68,阀座68围绕阀孔37并朝向阀体36。在阀座68内设置一个凹口69。这个凹口69形成一条泄漏通道。一定数量的压缩致冷剂气体总能从高压室61经过凹口69流向低压室62。因此,即使当阀体36完全被关闭时,凹口69也能允许致冷剂气体从中泄漏。为了便于说明,图中凹口69被放大了并以夸大的方式表示。
第六个实施例的优点与第五个实施例的优点相同。下面描述第六个实施例的其它一些优点。
(22)增压通道34的节流器由阀座68内的凹口69构成。凹口69允许致冷剂气体从高压室61流入低压室62。这使得增压通道34上的节流器的结构被简化,从而有利于压缩机的制造。
(23)在油分离器48内,垫圈67把分离室59和出口室60分隔开。因此,不需要在分离管48的圆周面48h上设置分隔法兰盘。此外,垫圈67与分隔法兰盘相比,不需要精确的尺寸大小,而分隔法兰盘是用于密封位于分离管和容纳腔56的壁面之间的空间,以便能形成分离室59和出口室60,因此分隔法兰盘的尺寸是要精确的。从而有利于油分离器48的加工制造。从而有利于压缩机的生产制造。
(24)垫圈67的外缘与台阶48d相接触,垫圈67的内缘与台阶56a相接触,这种接触把分离室59和出口室60相互密封。这种结构还提高了分离室59和出口室60之间的密封性。此外,当用卡环48b来把分离管48c固定在容纳腔56内时,垫圈67的弹性变形填补了在轴向方向上为分离管48c提供的间隙。
下面将描述本发明的第七个实施例,所作的描述将着重于那些不同于上述实施例的地方。
如图16所示,控制阀的结构不同于上述实施例中的控制阀结构。此外,油分离器48位于压缩机的外侧。
曲柄室25和吸入室23a通过两条卸压通道40、72相连。与第一实施例相似,第一条卸压通道40包括管道26a、气缸体22的中央气缸孔22b以及位于阀板24中央的卸压孔24e。第二条卸压通道72穿过气缸体22、阀板24以及后壳23。
控制阀35安装在第二条卸压通道72上。控制阀35包括阀体36、阀孔37、调节阀孔37开口面积的隔板38以及压力传感元件73。根据吸入压力和排出压力来调节被阀体36打开的阀孔37的面积。其中的吸入压力是通过第一压力通道39与隔板38相连通的,排出压力是通过第二压力通道74与压力传感元件73相连通的。
通过对控制阀35开口面积的调节来改变从曲柄室25经过第二卸压通道72流入吸入室23a的致冷剂气体的流量。这就调节了曲柄室25内作用于活塞31的压力与气缸孔22a内作用于相应活塞31上的压力之间的压差。这个压差可以改变旋转斜盘29的倾角。从而改变活塞31的冲程,并改变压缩机的容量。
在压缩机的外面,油分离器48连接在后壳23的后端。油分离器48在容纳腔56的表面上有一个台阶56a。分离管48c在其圆周面48h上有一个台阶48d。在台阶48d和56a之间有一平的环形垫圈67。随着把分离管48c安装在容纳腔56内,垫圈67就限定了一个分离室59和一个出口室60。
一条加速通道49连接着排出室23b和分离室59。油分离器48起到收集室43的作用,用于收集从排出口24c排出的致冷剂气体。一个小孔75用作连接排出室23b和曲柄室25的增压通道34之入口34a。这个小孔75还起到增压通道34的节流器的作用。出口室60有一个出口76与外部致冷回路相连(图中未示)。
油分离器48的分离室59内的一定量的高压致冷剂气体通过压力通道34不断地流向曲柄室25。这就能保持曲柄室25内的压力高于预定值。因此,当控制阀35改变第二卸压通道72的开口面积时,旋转斜盘29的倾角已经改变。这就使得当改变压缩机的容量时,压缩机的灵敏度得到提高。此外,总有由油分离器48从致冷剂气体中分离出来的润滑油经过增压通道流入曲柄室25,这就使曲柄室25内的移动部件得到了充分的润滑。
下面将详细描述第七个实施例的运作情况。
当乘客乘座的车厢内的温度很高时,作用在压缩机上的负荷就大。在这种情况下,气缸孔22a内的压力与曲柄室25内的压力之间的压差很小。这个很小的压差促使旋转斜盘29移向它的最大倾角的位置。这就增大了每个活塞31的冲程,使压缩机的容量变大。在这种情况下,排出室23b内的压力很高。排出室23b内的高压通过第二压力通道74与控制阀35的压力传感元件73相连通。此外,高压通过第一压力通道39与控制阀35的隔膜38相连通。因此,压力传感元件73和隔膜38就被朝着使阀体36打开阀孔37的方向推动。也就是说,第二卸压通道72被打开,而且曲柄室25内的致冷剂气体通过第二卸压通道72释放入吸入室23a内。这就抑制了因曲柄室25的漏气而造成的不必要压力升高。因此,使压缩机的容量维持在一个很高的水平。
当乘客乘座的车厢中的温度降低时,作用于压缩机的负荷将减小。这就使吸入室23a内的压力减小。低的吸入压力通过第一压力通道39与控制阀35的隔膜38相连通。根据吸入室压力的减小,推动隔膜38朝着使阀体36关闭阀孔37的方向移动。随着阀体36朝着阀孔37移动,控制阀35内的第二卸压通道72的开口面积减小。这就减小了从曲柄室25通过第二卸压通道72流入吸入室23a的致冷剂气体的流量。结果使曲柄室25内的压力升高。使曲柄室25内的压力与气缸孔22a内压力之间的压差增大。该压差促使旋转斜盘29移向最小倾角位置。减小了活塞31的冲程,使压缩机的容量减小。也减小了排出室23b内的压力。
随着乘客乘座的车厢内的温度的进一步降低,作用于压缩机上的负荷变得极小,吸入室23a内的压力和排出室23b内的压力进一步减小。因此,压力传感元件73和隔膜38就被朝着使阀体36关闭阀孔37的方向动。在这种情况下,第二卸压通道72被关闭,从曲柄室25释放出来的致冷剂气体显著减小。从排出室23b经过增压通道34流入曲柄室25的高压致冷剂气体使得曲柄室25内的压力与气缸孔22a内的压力之间的压差增大。该压差促使旋转斜盘29移向最小倾角位置。进一步减小了活塞31的冲程,使压缩机的容量变为最小。
当压缩机维持在一定的容量下运作并且乘座车厢内的温度升高时,作用于压缩机上的负荷增大。就增大了吸入室23a内的压力。在这种情况下,增大的吸入压力通过第一压力通道39与隔膜38相连通。推动隔膜38,使它朝着使阀体36能关闭阀孔37的方向移动。因此,控制阀35内第二卸压通道72的开口面积增大。使从曲柄室25经过第二卸压通道72进入吸入室23a的致冷剂气体的流量增大。结果使曲柄室25内的压力降低。于是,曲柄室25内的压力与气缸孔22a内的压力之间的压差减小。该压差促使旋转斜盘29移向最大倾角的位置。增大了活塞31的冲程,从而使压缩机的容量增大。也使排出室23b内的压力增大。
随着乘客乘座的车厢内的温度的升高,从而使作用于压缩机的负荷进一步增大,吸入室23a内的压力和排出室23b内的压力也进一步增大。因此,推动压力传感元件73和隔膜38,使其朝着使阀体36打开阀孔37的方向移动。在这种情况下,第二卸压通道72被打开,从曲柄室25经过第二卸压通道72流入吸入室23a的致冷剂气体的流量变为最大。这使得曲柄室25内的压力与气缸孔22a内的压力之间的压差减小。该压差促使旋转斜盘29移向最大倾角位置。进一步增大了活塞31的冲程,使得压缩机的容量变为最大。
因此,第七个实施例同样具有在上述实施例的在(8),(9),(13),(14),和(23)中所述的优点。下面描述第七个实施例的其它优点。
(25)收集室43设置在油分离器48内。增压通道34的入口34a位于收集室43内。因此,从气缸孔22a的排出口24c排出的压缩致冷剂气体被送入排出室23b、油分离器48,之后流人收集室43。然后,致冷剂气体经过增压通道34流入曲柄室25。因此,能有效地把含有润滑油的致冷剂气体导入曲柄室25。防止了润滑不充分的现象发生。
(26)控制阀35位于第二卸压通道72上。因此,总有包含润滑油的致冷剂气体通过增压通道34流入曲柄室25。就能对曲柄室25内的移动部件充分地进行润滑。
(27)油分离器48以连续的方式与排出室23b设置在一起。因此,油分离器48能把聚集在油分离器48的收集室43内的致冷剂气体中的润滑油分离出来。被分离出来的润滑油与致冷剂气体一起经过增压通道34被引入曲柄室25。这使得在润滑条件艰难的情况下也能对曲柄室25内的移动部件进行充分地润滑,这种艰难的润滑条件在压缩机的工作容量很小时是存在的。而且,减小了流向外部致冷回路的润滑油的量。防止了在下游的热交换设备的热交换表面上形成一层厚油膜,因而也防止了致冷回路的致冷效率的降低。
(28)油分离器48的小孔用作增压通道34的节流器。这对从油分离器48的分离室59流入曲柄室25的致冷剂气体进行限制。因此,能精确控制压缩机的容量。
(29)垫圈67和台阶48d、56a之间的配合能对分离室59和出口室60之间的空间进行密封。这就进一步提高了分离室59和出口室60之间的密封性。
下面将描述本发明的第八个实施例。所作的描述将着重于与第一实施例不同的地方。
如图17所示,在该实施例中,油分离器48不包括分离管48c。分隔板48f通过卡环48b固定在圆筒形分离室48a的壁上。一个通孔48g从分隔板48f的中央穿过,从而把分离室48经过收集室43与排出通道47相连。致冷剂气体在进入收集室43之前,沿着油分离器48的分离室48a的分离表面48e旋转。包含在致冷剂气体中的润滑油由于离心力作用而被分离出来,并聚集在分离表面48e上。已经把润滑油出来后的致冷剂气体从分离室48a排向排出通道47。
如果采用分隔板48f,以取代分离管48c,那么就会象第一个实施例中的油分离器48那样,使得油分离器的分油能力降低。在第一个实施例中,圆筒形分离表面48e的轴向长度H比分离表面48e的直径L长。
因此,在该实施例中,分离表面48e的轴向长度H比分离表面48e的直径L短。这样一来,即使没有分离管48c,也能使分离室48a内的致冷剂气体的旋转保持稳定。因此,能有效地进行润滑油的分离作用。
发明人已经做过实验,证实了油分离器48的分油能力。在实验中,把第一个实施例中的油分离器48(采用了分离管48c,轴向长度H比直径L长)与第二个实施例中的油分离器(没有分离管48c)进行了对比。如图18(a)所示,两个油分离器48的分离表面48e具有相同的直径L。第一个实施例中所采用的油分离器48的分离管48c的轴向长度K等于分离管48c的直径L。在实验中,对两个油分离器48的分离表面48e的轴向长度H进行了改变,以便测量分油能力的变化。
从图18(b)的曲线图可以明显看出,如果轴向长度H比直径L短,那么没有使用分离管(K=0)的油分离器48获得了基本与第一个实施例中的油分离器48相同的分油能力。
因此,在(1)至(8)段和(10)至(14)段中所描述的上面实施例所具有的优点,在第八个实施例中同样具有。下面描述第八个实施例的其它优点。
(30)在油分离器48内,分离表面48e的轴向长度H比油分离器48的直径L短。如图18(b)所示,由于轴向长度H变短,使得本实施例具有与第一个实施例的油分离器48相同的分油能力。分离表面48e的轴向长度H变短,也导致油分离器48的结构更紧凑。这有利于油分离器48的安装。
(31)由于没有采用油分离管48c,使得油分离器48的结构很简单。这有利于油分离器48的制造,降低压缩机的制造成本。
下面将描述本发明的第九个实施例,所作的描述着重于那些不同于第八个实施例的地方。
如图19所示,本实施例的油分离器48包括一个分离室48a。轴向长度H比分离表面48e的长度短的一个分离管48c安装在分离室48a内。与第八个实施例中的油分离器48相比,该实施例中采用了油分离管48c,提高了油分离器48的分油能力。由于分离管48c的轴向长度比分离表面48e的轴向长度短,因此,很容易制造分离管48。例如,可以简单地把分隔板48f绕通孔48g弯折而形成分离管48。因此,采用分离管48c,并没有使油分离器48的结构变得复杂。
对于本领域的普通技术人员来说,很明显,本发明在不脱离发明的实质和范围内,可以通过其它许多特定的形式来实施,尤其应当知道本发明可以通过以下形式来实施。
在第一、第二和第三个实施例中,可以为每个气缸孔22a设置两个以上的排出口24c与排出室23b相通。
在第四个实施例中的油分离器48可以用第一个实施例中的油分离器来代替,这可以提高油分离器48的分油能力。
在第六个实施例中,象图15所示的实施例那样,控制阀35有一个凹口,这个凹口在阀体36上位于朝向阀座68的地方,当阀体36位于大体上将阀孔37关闭的位置时,所说的凹口允许泄漏一些致冷剂气体。
在第六个实施例中,可以把阀体36或阀座37的对面制造得凹凸不平,从而当阀体36位于大致关闭阀孔37的位置时,允许一些致冷剂气体泄漏。
在上面的每个实施例中,旋转斜盘29可以包括除了共晶体或超共晶休硅外的硬质颗粒。例如,旋转斜盘29可以由铝合金制成,这种铝合金包括一种陶瓷材料,例如碳化硅,氮化硅,碳化铬,氮化硼,碳化钨,碳化硼,碳化钛。
本发明可以用于采用摇摆盘的可变容量压缩机。在这种情况下,同样可以获得上述实施例中的优点。
本发明可以用于无离合器式可变容量压缩机。这种压缩机通常可操作地与外部动力源如电动机相连。在这种情况下,当压缩机持续地在一个极小的容量下运作时,有利于对曲柄室25内的移动部件进行润滑。
因此,本发明中的实施例是说明性的,而不是限制性的,本发明不能局限于这里所作出的详细描述,它可以在权利要求的范围及其等同情况下进行改变。
Claims (20)
1、一种可变容量压缩机,包括限制在外壳内的一个曲柄室(25);由外壳可旋转地支撑着的一根驱动轴(26);数个气缸孔(22a),位于气缸体内并环绕驱动轴(26)设置;在相应的气缸孔内往复运动的活塞(31);一条供给通道(34),用于连接外壳内的一个排出室(23b)与曲柄室(25),与每个气缸孔相连的排出孔(24c);一个凸轮盘(29),可倾斜地支撑在驱动轴上,其中,当每个活塞(31)往复运动时,致冷剂气体从吸人室(23a)被吸人相应的气缸孔(22a),并且通过相应的排出口从相应的气缸孔排到排出室,其中从气缸孔排出的致冷剂气体的量是通过改变凸轮盘的倾角来调节的,这种压缩机的特征在于:
利用一个收集室(43)来接收从气缸孔(22a)排出的致冷剂气体;
供给通道(34)的一个入口朝收集室(43)开着。
2、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,它还包括一个控制阀(35),该控制阀设置在供给通道(34)上,用于调节供给通道(34)的开口面积,其中控制阀根据调节供给通道(34)的开口面积来改变从排出室(23b)经过供给通道(34)供给的致冷剂气体的量,从而来改变曲柄室(25)内的压力与气缸孔(22a)内的压力之间的压差,使得凸轮盘(29)的倾角随着这个压差而改变。
3、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,还包括一条卸压通道(40),用于连接曲柄室(25)与吸入室(23a),其中,控制阀(35)根据调节供给通道(34)的开口面积来改变从曲柄室(25)经过卸压通道(40)排入曲柄室(25)的致冷剂气体的量,从而来改变曲柄室(25)内的压力与气缸孔(22a)内的压力之间的压差,使得凸轮盘的倾角随着这个压差而改变。
4、根据权利要求1至3之一所述的压缩机,其特征在于收集室(43)位于排出室内。
5、根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于,外壳有一个外圆周部分,在圆周部分上形成有一个环形排出室(23b),其中,排出室有第一和第二分隔板(44,45),用于在其内限定收集室(43),其中的收集室(43)有一条排出通道(47),用于从压缩机排放致冷剂气体,排出通道有一个入口与第一分隔板(44)相邻,其中的排出通道入口朝向收集室(43)开着,并且至少有一个排出口朝收集室(43)开着,而剩下的排出口则朝排出室(23b)开着。
6、根据权利要求5所述的压缩机,其特征在于第二分隔板(45)把致冷剂气体导向供给通道(34)的入口,并且限定了一条通道,用于把致冷剂气体从排出室(23b)引入收集室(43)。
7、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于,还包括一个油分离器(48),该油分离器(48)位于收集室(43)内,用于接收来自致冷剂气体的油,并用于把回收的油引入供给通道(34)。
8、根据权利要求7所述的压缩机,其特征在于,还包括一条加速通道(49),用于对致冷剂气体的流动进行加速,其中,加速通道对油分离器(48)上游的气体流动进行限制。
9、根据权利要求2所述的压缩机,其特征在于,还包括一个节流器,该节流器设置在供给通道(34)上,用于限制供给通道(34)内的气流。
10、根据权利要求9所述的压缩机,其特征在于,控制阀(35)包括:
一个与供给通道(34)相连的阀孔(37);
一个用于调节供给通道(34)的开口量的阀体(36);
其中的阀孔和阀体用作供给通道上的节流器。
11、根据权利要求2所述的压缩机,其特征在于,控制阀(35)包括:
一个与供给通道(34)相连的阀孔(37);
一个用于调节供给通道(34)的开口量的阀体(36);
一条与阀孔(37)平行设置并与供给通道(34)相连的限制通道(64)。
12、根据权利要求11所述的压缩机,其特征在于,控制阀包括:
一个通过供给通道(34)与排出室相连的第一室(61);
一个通过供给通道与曲柄室相连的第二室(62);
一个用于限定第一和第二室的分隔壁(63);
其中的阀孔(37)和固定的限制通道(64)设置在该分隔壁(63)内。
13、根据权利要求12所述的压缩机,其特征在于阀孔包括一条泄漏通道(69),这条泄漏通道(69)与供给通道相连,允许控制阀泄漏,即使当阀体完全关闭时,这条泄漏通道(69)也是打开的。
14、根据权利要求10所述的压缩机,其特征在于控制阀有一个过滤器,用于对经过供给通道而流入控制阀的致冷剂气体进行过滤。
15、根据权利要求7所述的压缩机,其特征在于油分离器(48)包括一个圆筒室结构,这个结构具有一个内壁,用于使致冷剂气体沿着该内壁旋转,从而分离致冷剂气体。
16、根据权利要求15所述的压缩机,其特征在于油分离器(48)的内壁的轴向长度小于该内壁的内径。
17、根据权利要求15所述的压缩机,其特征在于油分离器(48)的内部有一个圆筒形分离管(48c),其中的分离管(48c)与油分离器(48)的内壁之间是间隔开的。
18、根据权利要求17所述的压缩机,其特征在于油分离器的轴线是沿压缩机的径向方向延伸的,其中分离管(48c)与油分离器共轴。
19、根据权利要求17所述的压缩机,其特征在于其中的油分离器还包括:
一个形成在所述内壁上的第一台阶;
一个形成在分离管的外周上的第二台阶;
一个垫圈,位于第一台阶与第二台阶之间,用于在油分离器(48)的圆筒室结构内形成一个分离室和一个出口室;
其中,与致冷剂气体混合在一起的油在油分离室内被分离,并通过出口室引入排出通道。
20、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于凸轮盘包括硬质颗粒。
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