CN1241685A - 密闭式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种密闭式压缩机包括一压缩机构部分40,该部分包括滚筒41a和41b,可在滚筒41a和41b中的槽43a和43b内偏心转动的活塞42a和42b,夹住滚筒41a和41b的上端和下端支持物50a和50b,以及一个壳51。一凸头64,一凸头66或凹槽67被置于压缩机构部分40组件的滑动面内,由此通过减小滑动面的滑动面积使粘度能量损失明显减少。由此压缩机效率可得以提高,滚筒的倾斜和偏心可被控制到最小程度。

Description

密闭式压缩机

本发明是关于一种用在制冷循环系统中的密闭式压缩机。

根据普遍使用的原则，压缩装置包括一个滚筒，筒中有槽和可在槽内滑动的活塞，以使滚筒与活塞的运动相一致地转动，进行吸入和压缩冲程(例如，参照德国第863,751号专利和英国第430,830号专利)。

就普遍使用的压缩装置的原理下面将参照图16进行描述。

压缩装置包括一个拥有槽100和可在槽100内滑动的活塞102的滚筒101。滚筒101可绕点A旋转，活塞102可绕点B旋转。

活塞和滚筒的运动将以以下情况进行描述，即活塞102的旋转半径与滚筒101的旋转中心A到活塞102的旋转中心B间的距离相等。当活塞102的旋转半径大于或小于滚筒101的旋转中心A与活塞102的旋转中心B间的距离时，会产生不同的运动。在此略去对这些不同运动的描述。

图16中的虚线c表示活塞102的轨迹。图16a至16i表示活塞102每连续转动90度的情况。

首先，下面将描述活塞102的运动。

图16a示出活塞102处于旋转中心B正上方时的位置。图16b示出活塞102被从图16a所示位置逆时针转动90度时的位置。图16c示出活塞102被从图16a所示位置逆时针转动180度时的位置。图16d示出活塞102再被从图16a所示位置逆时针转到270度时的位置。图16e示出活塞102被从图16a中位置逆时针转360度、又回到图16a所示的位置。

下面将描述滚筒101的运动。

在图16a所示位置，由于滚筒101的位置，所以槽100纵向定位。当活塞102由此位置按逆时针方向转90度时，滚筒101按逆时针方向转45度，如图16b所示，然后槽100也被带到倾斜45度的位置。当活塞102由图16a所示位置按逆时针方向转180度时，滚筒101按逆时针方向转90度，如图16c所示，然后槽100也被带到倾斜90度的位置。

按此方法，滚筒101与活塞102旋转的方向相同，但当活塞102转动360度时，滚筒101转动180度。所以，要使滚筒101转360度，就必须使活塞102转720度。

下面将描述构成压缩空间的槽100的体积的变化。

在图16a所示位置，活塞102位于槽100的一端，只留有一个空间。此空间被称为第一空间100a。在图16b所示位置，第一空间100a窄了些，但在槽102的相反一端产生了第二空间100b。在图16c所示位置，第一空间100a更加减少到图16a所示位置空间的一半大小，但第二空间100b的体积与第一空间100a相同。第一空间100a逐渐缩小，如图16d所示，并当如图16e所示活塞102转动360度位置时减至零。

用这种方法，第一和第二空间100a和100b在槽100中由活塞102决定，每当活塞102转动360度时，两空间体积重复从最小到最大，再从最大到最小变化。

所以，构成压缩腔的空间通过活塞102旋转720度来进行压缩和吸收冲程。

当压缩机构装在壳或支持物中并被启动时，压缩腔便形成，它们被活塞外围表面、滚筒槽的壁面和支持物的端面包围。构成压缩腔的相应构件在相对表面上滑动。滑动面之间间隙设成最小值，以将压缩过程中制冷气体的泄漏控制在最低程度，并在间隙中供给润滑油以提供润滑和密封效果。

在这种情况下，当两个表面在其间涂有润滑油时彼此可转动地滑动时，诸如滚筒的端面与支持物的端面或活塞的端面和支持物的端面，因润滑油的粘性而会产生能量损失。

因粘性而产生的能量损失Ws可由以下公式表示：

Ws＝πμω²(r₂ ⁴-r₁ ⁴)/(2^δ)其中μ是油的粘性系数；ω是旋转角速度；r₂是滑动面的外直径；r₁是滑动面的内直径；δ是滑动面间距。所以，粘性产生的损失Ws大到与滑动面半径的四次方成正比。

另一方面，滚筒外围滑动面与壳的内围表面之间由于粘性产生的能量损失Wr可由以下等式表示：

Wr＝2πμω²R³W/δ

其中R是滚筒的外直径；W是滚筒的宽度。能量损失Wr被设为与滚筒外直径的三次方和滚筒宽度的积成正比的值。

因此，本发明的一个目的是保证从滑动面间粘性产生能量损失看，粘性降低，同时保证密封度以及减小压缩机能量损失，以提高压缩效率。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面和特征，提供了一种密闭式压缩机，它包括置于壳中的压缩机构，每个压缩机构包括一个有槽的和可在槽中滑动活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过活塞沿E半径轨迹绕距滚筒中心E远点的转动来完成，壳相对两端表面被夹于支持物中间，其中具有不与槽连通的凹槽，限定在滚筒的端面里，此端面是与支持物的滑动面。

按照上述配置，由于滚筒和支持物粘性产生的能量损失可由凹槽来减少，同时保证构成压缩腔内的槽的外围上的密封程度。

根据本发明的第二个方面和特征，除第一个特征外，凹槽是一围绕滚筒转动中心的环状件。

按照上述配置，凹槽沿转动方向延伸，因粘性而产生的能量损失可在凹槽中不断被减少。所以，粘性损耗可被有效减少，凹槽的成形也很容易。

根据本发明的第三个方面和特征，除第二个特征之外，凹槽被置于滚筒的外围中。

按照上述配置，通过在滚筒的外围中安置此凹槽，因外围具有更大的运动面积故粘性造成的能量损失可被大幅减少。

根据本发明的第四个方面和特征，提供了一种密闭式压缩机，包括装在一壳中的压缩机构，每个压缩机构包括一具有槽和可在槽中滑动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过活塞沿E半径轨迹绕距滚筒中心E远的点的转动来完成，壳相对端的表面被夹于支持物中间，其中有一置于滚筒外周表面的凸头，此表面是壳的滑动面。

按照上述配置，通过凸头，滚筒和壳间缝隙(凹槽)中粘性产生的能量损失可被减少，滚筒和壳间缝隙大小可被凸头限制在最小，同时滚筒在壳内的倾斜和偏心度也可被控制在最小限度。

根据本发明的第五个方面和特征，提供了一种密闭式压缩机，包括装在一壳中的压缩机构，每个压缩机构包括一具有槽和可在槽中滑动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过活塞沿E半径轨迹绕距滚筒中心E远的点的转动来完成，壳的相对端表面被夹在支持物中间，其中有一置于壳内周表面的凸头，此表面是滚筒的滑动面。

按照上述配置，通过该凸头，滚筒和壳间缝隙(凹槽)中粘性产生的能量损失可被减少，滚筒和壳间缝隙大小可由凸头而减小，同时滚筒在壳中的倾斜和偏心度也可被控制在最小限度。

根据本发明的第六个方面和特征，除第四和第五个特征外，凸头被制成环状。

按照上述配置，滚筒和壳间最小缝隙可被周向均匀化。尤其是能可靠防止壳内滚筒的偏心度，凸头的成形也易于实现。

根据本发明的第七个方面和特征，除第六个特征外，凸头被置于与支持物相邻的一端。

按照上述配置，滚筒和壳间最小缝隙可按周向均匀化。尤其是能可靠防止壳内滚筒的倾斜。

根据本发明的第八个方面和特征，提供了一种密闭式压缩机，包括置于壳中的压缩机构，每个压缩机构包括一个有槽和可在槽中滑动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过活塞沿E半径轨迹绕距滚筒中心E远的点的转动来完成，壳相对端表面被夹于支持物中间，其中具有不与槽连通的凹槽，该凹槽安置在活塞的端面里，此端面是支持物的滑动面。

按照上述配置，由于凹槽，活塞和支持物间粘性产生的能量损失可被减少，同时保证构成压缩腔的槽的内周上的密封程度。

根据本发明的第九个方面和特征，提供了一种密闭式压缩机，包括置于壳中的多个压缩机构，每个压缩机构包括一有槽和可在槽中滑动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过活塞沿E半径轨迹绕距滚筒中心E远的点的转动来完成，壳相对端表面被夹于支持物中间，一隔板隔在相邻压缩机构的滚筒中间，其中具有不与槽连通的凹槽，装在活塞的端面内，此端面是隔板的滑动面。

按照上述配置，由于有此凹槽，活塞和隔板间粘性造成的能量损失可被减少，同时保证构成压缩腔的槽的内周的密封程度。

根据本发明的第十个方面和特征，除了第八和第九个特征外，凹槽制成绕活塞旋转中心的环状。

按照上述配置，凹槽在旋转运动方向上是连续的，在凹槽内由于粘性产生的能量损失可被连续减少。所以，能量损失可有效减少，凹槽的成形也很容易。

根据本发明的第十一个方面和特征，除第十个特征外，凹槽被置于活塞的内周中。

按照上述配置，快速运动的内周中由于粘性产生的能量损失可由于在活塞内周中的凹槽而大大减少。

根据下列相关附图对优选实施例的描述，本发明上述及其它目的、特征和优点将十分明显。

图1是本发明的一个密闭式压缩机中滚筒的实施例的基本部分的平面图；

图2是以图1中的沿A-A线切开后的截面图；

图3是本发明的一个密闭式压缩机中滚筒的另一个实施例的平面图；

图4是以图3中的沿B-B线切开后的截面图；

图5是示出密闭式压缩机压缩机构的部分截面图，其中图1和3所示滚筒已装上；

图6是本发明的密闭式压缩机的外壳的一个实施例的平面图；

图7是以图6中的沿C-C线切开后的截面图；

图8是示出密闭式压缩机压缩机构的部分截面图，其中图1所示及类似的外壳已装上；

图9是本发明的密闭式压缩机的一个活塞实施例的透视图；

图10是沿图9中D-D线的截面图；

图11是示出密闭式压缩机压缩机构的部分截面图，其中图9所示的活塞已被装上；

图12是本发明的密闭式压缩机的全部结构的纵截面图；

图13是沿图12中II-II线的截面图；

图14是沿图12中III-III线的截面图；

图15a至15h是根据本发明的密闭式压缩机的运作解释图；

图16a至16h是压缩结构原理的解释图。

现将通过一个实施例及相关附图来描述本发明。

参见图12，根据本发明的一个实施例的密闭式压缩机包括一个形成密闭容器的壳10中的马达30和压缩机构部分40。

壳10在其上端有一个排放管11，下端一侧有两个输入管12a和12b。

马达30包括一个固定在壳10上的定子31，和一个旋转的转子32。转子32的旋转经过轴33传到压缩机构部分40上。

压缩机构部分40包括由第一滚筒41a和第一活塞42a组成的第一压缩机构40a，和一个由第二滚筒41b和第二活塞42b组成的第二压缩装置40b。第一滚筒41a有一个第一槽43a，第二滚筒41b有一个第二槽43b。第一活塞42a可在第一槽43a中滑动，第二活塞42b可在第二槽43b中滑动。构成第一和第二压缩机构40a和40b的部件大小、形状相同。

第一和第二压缩机构40a和40b由隔板44相互隔开。第一滚筒41a、第二滚筒41b和隔板44连接在一起，并以同样方式运动。但是第一滚筒和第二滚筒41a和41b以槽43a和43b相互偏置90度连接在一起，所以压缩冲程相位相互相差180度。

另一方面，第一和第二活塞42a和42b分别套在第一和第二曲轴33a和33b上。曲轴33a和33b的偏心方向相互相差180度。

第一和第二压缩机构40a和40b被上端支持物50a和下端支持物50b上下夹住，并被管状壳51包住。

上端支持物50a设有为第一压缩机构40a准备的输入口51a和排放口52a，下端支持物50b设有为第二压缩机构40b准备的输入口51b和排放口52b。排放口52a和52b上装有可通过预定压力开启的阀门53a和53b，以及用于限制阀门53a和53b开启运动的阀门止动件54a和54b。输入口51a与输入管12a连通，输入口51b与输入管12b连通。输入管12a和12b与储存器60连接。

以下将简要描述制冷剂在具有上述设置的密闭式压缩机中的流动。

储存器60中的气体制冷剂从输入管12a和12b导入壳10，并通过输入口51a和51b进入第一和第二压缩机构40a和40b。当制冷剂在第一和第二压缩机构40a和40b中被压缩并达到预定压力时，推开阀门53a和53b，沿排放口52a和52b进入壳10。这样一来，第一和第二压缩机构40a和40b中的排放时间是不同的，因为相互相位差180度。排入壳10的制冷剂穿过马达20附近的区域从装在壳10上部的排放管11中通过马达20附近的区域排出壳10之外。

下面将参照附图描述轴33、装在第一和第二压缩机构40a和40b上的第一和第二活塞42a和42b，以及第一和第二滚筒41a和41b之间的关系。

用于传导马达30的转动的轴33绕B点转动。轴33上的曲轴33a和33b的中心C与轴33的旋转中心B间的偏心距离是E。曲轴33a和33b的中心C也是活塞42a和42b的中心。另一方面，滚筒41a和41b拥有与轴33旋转中心B相距E段距离的一个旋转中心。所以，当曲轴33或第一活塞42a的中心C与滚筒41a的旋转中心A达到最大距离时，最大或最小空间便在第一槽43a中形成，如图13所示。第二压缩机构40b与第一压缩机构40a相位相差180度，所以当第一压缩机构40a处于图13所示状态时，第二压缩机构40b中的曲轴33b或第二活塞42b的中心C与第二滚筒41b的旋转中心A重合，如图14所示。所以，在第二槽43b中的空间部分被等分成两部分，如图14所示。

下面将根据图15描述制冷气体的吸入和压缩冲程。

下面将描述在第一压缩机构40a中的吸入和压缩冲程，除图15所示相位与第一压缩机构40a的相位相差180度外，第二压缩机构40b具有相同的冲程。

图15a至15h分别示出轴33转动90度时的状态。

首先，当轴33如图15a所示未转动时，第一槽43a内部空间I处于体积最大状态，空间II处于体积最小状态。

空间I的体积随着如图15b所示轴33转动90度，然后如图15c所示轴33转到180度，再如图15d所示轴33转到270度而逐渐减小，由此被压缩的制冷剂从排放口52a中排出。在空间I中，压缩冲程于如图15e所示状态结束，其中轴33已旋转了360度。

在另一方面，空间II的体积随着图15b所示轴转动90度，然后如图15c所示轴33转到180度，再如图15d所示轴33转到270度而逐渐增大，由此被压缩的制冷剂从输入口51a吸入。在空间II中，吸入冲程于图15e状态结束，其中轴33已旋转了360度。

在图15e至图15h所示状态中，吸入冲程在空间I中进行，压缩冲程在空间II中进行。当轴33从图15h所示状态再转90度时，又达到图15a所示状态。

通过这种方式，压缩和吸入冲程在第一槽43a限定的相应的两个空间I和II中进行，而轴33旋转了720度。

根据上述实施例，即使活塞位于压缩机构之一的滚筒中心，也能够避免来自活塞的驱动力没有用作滚筒的旋转力，因为另一个压缩机构提供了一个旋转力。此外，活塞可通过确保两个压缩机构间的相位差为180度来进行对称地排列，因此密闭式压缩机的生产可很容易地进行。输入口和排放口的位置设置的自由度可通过在上端和下端支持物上分别设置输入口和排放口而增加。所以，可通过输入口和排放口的位置来调节压缩比并可防止过度压缩。进一步说，由于第一和第二压缩机构的相位相差180度，上端支持物中的输入口与下端支持物上的输入口同轴，所以输入管的安装位置可在同侧，输入管与储存器或类似装置的连接不会受影响。

以下是描述用以减少壳51和装在本实施例压缩机构部分的第一与第二滚筒41a和41b以及第一与第二活塞42a和42b间粘度损失的例子。

图1和2示出减少第一和第二滚筒41a和41b以及上端和下端支持物50a和50b间粘度损失Ws的例子。应注意的是图1和2示出的为第一滚筒41a，但第二滚筒41b也与其相同。第一滚筒41a一个滑动面的一端内有一为上端支持物50a所备的凹槽62。在此例中，凹槽62做成环绕在第一滚筒41a外周的环状台阶。凹槽62所在位置使其不与第一滚筒40a中的第一槽43a连通，也不与输入口51a和排放口52a相互影响。所以，第一滚筒40a和上端支持物50a间的粘度损失Ws因凹槽62的预置而明显减少。应注意的是环状台阶形的凹槽是用于例子中的凹槽62，但凹槽不仅限于此，也可以是沿圆周安置在恰当距离上的凹状槽或凹形孔。

图3和4示出减少第一滚筒41a(第二滚筒41b与之相同)与壳51之间粘度损失Wr的例子。

一凸头64安置在第一滚筒41a外周表面，该面与壳51内表面相对。在此例中，只有凸头64的外周表面65与壳51的内表面接触。所以，第一滚筒41a的外周表面63所在的位置与壳51间空出一段同凸头64突起部分一致的距离。所以，通过确认只有凸头64的外周表面65与壳51相接触，粘度损失Wr可得到明显减少。

图5示出使用分别装有凹槽62和凸头64的第一和第二滚筒41a和41b的压缩机构部分40。在这种情况下，粘度损失Ws和Wr可明显减少，进而可实现密闭式压缩机的有效工作。第一滚筒41a上的凸头64的位置靠近上端支持物50a，而第二滚筒41b上的位置靠近下端支持物50b。所以，第一和第二滚筒41a和41b的倾斜与偏心可被控制在最小限度内。

图6和图7示出包括装在壳51内表面、用以减少粘度损失Wr的凸头66的例子。图8示出装有带凸头66的壳51的压缩机构部分40。在图8中，凹槽62可置于第一滚筒41a中。在此例中，凸头66包括一个环状凸起物，并置于靠近上端和下端支持物50a和50b的位置。另一方面，凸头66也可以不是环状形而为非连续的形状。通过确保凸头被置于接近上端和下端支持物50a和50b，可将第一和第二滚筒41a和41b的倾斜和偏心控制在最小限度内。

图8和10示出包括置于第一活塞42a(第二活塞42b与之相同)的上端支持物50a和隔板之间的凹槽67的例子。凹槽67置于上端支持物50a和隔板44的与第一活塞42a的滑动面上，于一滑动面68′与上端支持物50a和隔板44相互接触。在此例中，凹槽67呈环状，但并不仅限于此，而可以呈非连续状。但是当被置于第一活塞42a的内周、第一活塞42a插入第一滚筒41a时，凹槽67最好不与第一槽43a连通。图11示出压缩机构部分40，其中具有上述设置的第一和第二活塞42a和42b。通过使用第一和第二活塞42a和42b，损失值Ws可明显得到减少。

凹槽62、凸头64和凹槽67不仅限于图中所示形状，例如，凹槽和凸头可分别被做成斜面和弧面。凹槽和凸头的数量不只仅限于一个。在上述描述中的两个压缩机构的相位差是180度，但并不限于此而可以是90度或270度。本实施例描述了只有两个压缩机构的情况，但本发明并不仅限于这种情况。

Claims (11)

1.一种密闭式压缩机，包括装在一壳内的压缩机构，每个上述压缩机构包括一有一槽和可在上述槽内滑动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过上述活塞沿E半径轨迹绕距上述滚筒中心E远的点的转动来进行，上述壳相对端表面被夹于支持物中间，其中有一不与上述槽连通的凹槽，被置于上述滚筒的端面中，此端面是上述支持物滑动面。

2.根据权利要求1的一种密闭式压缩机，其中上述凹槽呈围绕上述滚筒旋转中心的环状。

3.根据权利要求2的一种密闭式压缩机，其中上述凹槽被置于上述滚筒的外周内。

4.一种密闭式压缩机，包括装在一壳内的压缩机构，每个上述压缩机构包括一有槽和可在上述槽内滑动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过上述活塞沿E半径轨迹绕距上述滚筒中心E远的点的转动来进行，上述壳相对端表面被夹于支持物中间，其中有一置于上述滚筒外周表面的凸头，该表面是上述壳的滑动面。

5.一种密闭式压缩机，包括装在一壳内的压缩机构，每个上述压缩机构包括一有槽和可在槽内滑动活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过上述活塞沿E半径轨迹绕距上述滚筒中心E远的点的转动来进行，上述壳相对端表面被夹于支持物中间，其中，有一置于上述壳内周表面的凸头，该表面是上述滚筒的滑动面。

6.根据权利要求5的一种密闭式压缩机，其中上述凸头被制成环状。

7.根据权利要求6的一种密闭式压缩机，其中上述凸头被置于上述支持物的相邻端。

8.一种密闭式压缩机，包括装在一壳内的压缩机构，每个压缩机构包括一个有槽和可在槽内转动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过活塞沿E半径轨迹绕距滚筒中心E远的点的转动来进行，壳相对端表面被夹于支持物中间，其中，有一不与上述槽连通的凹槽，被置于活塞的端面内，该端面是上述支持物的滑动面。

9.一种密闭式压缩机，包括装在一壳内的多个压缩机构，每个上述压缩机构包括一个有槽和可在槽内转动的活塞的滚筒，以使吸入和压缩可通过上述活塞沿E半径轨迹绕距上述滚筒中心E远的点的转动来进行，上述壳相对端表面被夹于支持物中间；一隔板隔在相邻压缩机构的滚筒之间，其中，有一不与槽连通的凹槽，被置于活塞的端面内，该端面是上述隔板的滑动面。

10.根据权利要求8或9的一种密闭式压缩机，其中上述凹槽呈围绕上述活塞旋转中心的环状。

11.根据权利要求10的一种密闭式压缩机，其中上述凹槽被安置在上述活塞的内周边上。

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