CN1273327A - 活塞式压缩机 - Google Patents

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川村尚登
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Abstract

在本发明的活塞式压缩机中,在后侧排出腔内部的保持部分37中限定了一个中央消音腔39。后侧上的排出腔27通过一个钻在保持部分37上的连通孔40与中央消音腔39相连通。因此,在后侧上的排出腔27中,通过连通孔40和中央消音腔39流动的排出制冷剂气体的流动通道被限定为从每一开口32b延伸到外部制冷线路的形式。

Description

活塞式压缩机
本发明涉及一种用于诸如小汽车空调并通过活塞的往复运动压缩制冷剂气体的活塞式压缩机。
附图6和7所示的双头活塞式压缩机是这种类型的压缩机。
如图6所示，一对缸体101和102以其相对的端部相互连接并固定。前壳体103连接并固定在前侧(图中的左侧)上的缸体101的端部。后壳体104连接并固定在后侧(图中的右侧)上的缸体102的端部。驱动轴105以下述方式可转动地支撑着，即：它从缸体101和102向前壳体103伸出。多个缸孔106在每个缸体101、102中绕着驱动轴105的轴线L形成。有一个双头式活塞107容纳在每一个缸孔106中并通过一个斜盘108与驱动轴105相连。
如图7所示，吸入腔109限定在每个壳体103和104的外圆周侧上。排出腔110限定在每个壳体103和104的吸入腔109的内圆周侧上。尽管图7只显示了后壳体(104)侧，但其结构与前壳体(103)侧的结构大致相同。
再次参见图6，阀/开口成形元件111被夹持在每个缸体101、102和每个壳体103和104之间。阀/开口成形元件111分别具有位于每个缸孔106和吸入腔109之间的吸入口112和吸入阀113，以及位于每个缸孔106和排出腔110之间的排出口114和排出阀115。多个排出阀115以下述方式制成，即：从盘状基体116的外边缘部分(见图7)沿径向(在相应排出口114的方向上)延伸。
驱动轴105的旋转运动通过斜盘108转换为活塞107的往复运动。因此，重复进行了下述一系列压缩循环过程：吸入腔109的制冷剂气体通过吸入口112和吸入阀113被吸入每个缸孔106，这样吸入的制冷剂气体受到压缩，压缩的制冷剂气体通过排出口114和排出阀115排出到排出腔110。排出到排出腔110的制冷剂气体被排放到外部制冷线路中。
在每个壳体103和104内，保持部分117包括一个环状壁体，如图7所示，保持部分117还制成延伸到排出腔110中的形式。保持部分117通过其端面117a(图6)在阀/开口成形元件111的中央部分形成了一个环状区域。阀/开口成形元件111包括多块片材的叠层体，并且其外圆周侧直接由缸体101、102和壳体103、104夹持。如果该保持部分117并未设置，那么阀/开口成形元件111的中央部分不能由缸体101、102和壳体103、104直接夹持，所述中央部分与垂直于驱动轴105之轴线L的方向上的大空间(排出腔110)相对应。因此，每个片状元件可能浮动在中央侧面上。特别是由于作为基体部分并能使排出阀115象簧片阀那样变形的基体116不能在适当的条件下保持在阀/开口成形元件111的内侧，所以不能在稳定的方式下进行排出阀的变形操作。
具有上述结构的活塞式压缩机仍不能避免产生振动和噪音的问题，这些振动和噪音是由于所排出制冷剂气体的压力脉动作用而在外部制冷线路的管道装置中产生的。在缸体101、102的外轮廓部分中形成有一个消音腔118用于解决这一问题。来自前后侧排出腔110的排出制冷剂气体在消音腔118中相互连接。消音腔118以其消音作用来吸收脉动压力并接着向外部制冷线路排出气体。为了提高对所排出制冷剂气体的脉动压力进行减弱的效果，必须增大消音腔118的容积，这会导致压缩机的尺寸增大。
特别考虑后壳体104的保持部分117，在该保持部分117的内部存在一个空间119。为了减小压缩机重量的增加，该空间119被形成为保持部分117的形式并被制成环状以仅对应于基体116的外圆周部分。也就是说，由于提供保持部分117的需要并不是非常强，所以将空间119形成在后壳体104中，并且空间119是一个无谓地占用了保持部分117之内部区域的死区。
本发明的目的是提供一种活塞式压缩机，它通过将后壳体的保持部分的内部空间用作消音腔使得在不增大尺寸的情况下减小排出制冷剂气体的压力脉动。
为了实现上述目的，本发明提供了一种活塞式压缩机，它包括：一个缸体；一个在前侧与缸体的一个端部相连并固定在其上的前壳体；一个在后侧与缸体的一个端部相连并固定在其上的后壳体；一根可转动地设置并从缸体延伸到前壳体的驱动轴；多个形成在缸体中环绕着驱动轴的缸孔；一个容纳在每个缸孔中并在驱动轴的旋转作用下往复移动的活塞；一个在后壳体中形成的并位于后壳体圆周侧上的吸入腔；一个配备有吸入口和吸入阀以及排出口和排出阀的阀/开口成形元件，所述吸入口和吸入阀夹持在缸体和后壳体之间并设置在每个缸孔和吸入腔之间，所述排出口和排出阀设置在每个缸孔和排出腔之间；和一个保持部分，它设置在后壳体中并延伸到排出腔内，并以其端面和缸体将阀/开口成形元件定位；其中在保持部分的内侧形成了一个中央消音腔，并且来自排出腔的排出气体通过中央消音腔流进外部线路。
在这种结构中，当驱动轴旋转时，引起活塞往复移动，进行了下述一系列压缩循环过程：吸入腔的气体通过吸入口和吸入阀被吸入每个缸孔，吸入的气体受到压缩，压缩的气体通过排出口和排出阀排出到排出腔。
从每个排出口排到排出腔的气体通过中央消音腔流动。该中央消音腔的消音操作减小了压力脉动，并且气体排出到外部线路中。通过有效地利用保持部分的内部形成了中央消音腔，并且这并不意味着要增加压缩机的尺寸以减小排出气体的压力脉动，而上述保持部分的内部正是现有压缩机的死区。
通过下述对本发明优选实施例的描述并结合附图，将更全面地理解本发明。
在附图中：
图1是沿图2中的1-1剖开的截面图，是根据本发明所述的双头活塞式压缩机的纵向截面图；
图2是沿图1中的2-2剖开的截面图；
图3是沿图1中的3-3剖开的截面图；
图4是沿图2中的4-4剖开的截面图；
图5是阀/开口成形元件的分解立体图；
图6是沿图7中的5-5剖开的截面图，是根据已有技术所述的双头活塞式压缩机的纵向截面图；以及
图7是沿图6中的6-6剖开的截面图。
下文将对本发明的实施例进行说明，该实施例用作小汽车空调采用的双头活塞式压缩机。
如图1和4所示，一对缸体11和12以其相对的末端平面相连并相互固定。有一前壳体13通过一个阀/开口成形元件14在前侧(图中是左侧)与缸体11的端部相连和固定。后壳体15通过一个阀/开口成形元件14在后侧(图中是右侧)与缸体12的端部相连和固定。
驱动轴16通过一对前、后径向轴承17可转动地支撑在缸体11和12的中央。驱动轴16的前侧向外伸出并穿过前壳体13的中央部分。驱动轴16可操作地与一外部驱动源、例如汽车发动机(未表示)相连，并在这个外部驱动源的驱动下旋转。
在每一缸体11、12的两端部之间的相同圆周上以预定的间隔形成有多个缸孔18(在该实施例中是五个孔，尽管没在附图中示出)，这些缸孔与驱动轴16的轴线L平行延伸。多个双头活塞(在该实施例中是五个，尽管没在附图中示出)装配到这些缸孔18中并由缸孔支撑，这些活塞能够在缸孔18内往复运动。每一活塞19的前后端面和每一阀/开口成形元件14限定了一个用于压缩每个缸孔18内的制冷剂气体的空间。
曲柄腔20限定在两缸体11和12之间及其内部的中间部分中。一斜盘21装配并固定在曲柄腔20内的驱动轴16上。活塞19通过滑靴22固定在斜盘21的外圆周部分上。驱动轴16的旋转运动会通过斜盘21和滑靴22转换为活塞19的往复运动。
消音部分23形成在每一缸体11、12的外部轮廓部分上，并从缸体上凸出。两消音部分23的内部空间打开并朝向相对的消音部分23。随着两缸体11和12相连并相互固定，两消音部分23的内部空间构成一体，并限定了一个跨过两消音部分23之间的消音腔24。
位于每一壳体13、15的内侧及外圆周侧的环状部分形成了一个吸入腔25。每一吸入腔25都通过一个吸入通道26与曲柄腔20相连通。在每一壳体13、15内的吸入腔25的内部圆周侧上形成了一个排出腔27。排出腔27的一部分延伸到每一壳体13、15的外部圆周侧，并切出了吸入腔的环形部分。这一延伸部分形成了一个连通腔28。连通腔28通过一个排出通道29与主消音腔24相连。也就是说，位于前后侧的排出腔27中的制冷剂气体的流动通道在主消音腔24内连接到一起。曲柄腔20和主消音腔24通过一条带有冷凝器、膨胀阀和蒸发器的外部制冷线路(见图4)相连。外部制冷线路和压缩机一起构成了小汽车空调的制冷回路。
阀/开口成形元件14包括一个吸入阀成形板31、一个进口成形板32、一个排出阀成形板33和一个挡片成形板34，如图5所示，它们从缸体11和12的一侧到壳体13和15的一侧依次叠放。顺带一句，尽管图5表示了位于后侧的阀/开口成形元件14，但是除了在中间具有可插入驱动轴16的结构(插入孔14a(见图1))之外，前侧的阀/开口成形元件也具有同样的结构。
多个吸入口32a钻在开口成形板32的外圆周侧上，并将每一缸孔18和吸入腔25连通。多个吸入阀31a形成在吸入阀成形板31上并能够打开和关闭对应的吸入口32a，每个吸入阀都包括一个簧片阀。多个排出口32b钻在开口成形板32的内圆周侧上，并将每一缸孔18和排出腔27连通。多个排出阀33a形成在排出阀成形板33上并能够打开和关闭对应的排出口32b，每个排出阀都包括一个簧片阀。
排出阀成形板33包括一个盘状基体33b和多个从基体33b的外边缘部分沿径向延伸(向着对应的排出口32b)的排出阀33a。当缸体11和12以及壳体13和15相连时，排出阀成形板33的基体33b被夹持在开口成形板32和挡片成形板34之间，所述基体33b用作使每个排出阀33a作为簧片阀而承受变形的基础部分。结果是每一排出阀33a具有变形作用。多个挡片34a形成在挡片成形板34上并限定了排出阀33a的最大开口。
下面将说明具有上述结构的活塞式压缩机的工作方式。
当活塞19随着驱动轴16的旋转而往复移动时，重复进行了下述一系列压缩循环过程：吸入腔25的制冷剂气体通过吸入口32a和吸入阀31a被吸入每个缸孔18，这样吸入的制冷剂气体受到压缩，并且压缩的制冷剂气体通过排出口32b和排出阀33a排出到排出腔27。
排出到前后侧上的排出腔27内的排出制冷剂气体分别通过连通腔28和排出通道29在主消音腔24中相互连接。当脉动压力在主消音腔24中的膨胀式消音操作的作用下被减弱后，相通的排出制冷剂气体被排到外部制冷线路中。因此，能够减小由于排出制冷剂气体的压力脉动而在外部制冷线路的管道装置中产生的振动和噪音。
下面将详细描述该实施例的特征。
保持部分37包括一个盘状壁体，如图1至4所示，该壁的中心位于驱动轴16的轴线L上。保持部分37与排出腔27的内壁表面制成一体并从其上向着每一壳体13、15内侧的阀/开口成形元件14延伸。保持部分37在其末端面37a处受到推力作用向着位于环状区域内的阀/开口成形元件14的中央部分(挡片成形板34)运动，所述环状区域的中心位于轴线L上。保持部分37与缸体11和12配合夹持着阀/开口成形元件14的中央部分。保持部分37的外径比排出阀成形板33的基体33b的外径稍小一些。因此，排出阀成形板33的基体33b的外圆周部分牢牢地夹持在开口成形板32和阀/开口成形元件14内侧的挡片成形板34之间。因此，每个排出阀33a都可以作为簧片阀来可靠地实现其变形作用。
形成在前壳体13中的保持部分37使驱动轴16能够插入前壳体13中，并且还用作分隔壁，以将前侧上的排出腔27与驱动轴16隔开，另外，它还有一个作用是保持住阀阀/开口成形元件14的中央部分。
如图3所示，分隔壁38成形于前壳体13上，并将排出腔27分隔，即切断了围绕保持部分37的环形部分。分隔壁38这样设置，即隔断了位于连通腔28附近区域内的相互邻近的两排出部分32b。因此，这两个排出口32b中处在与连通腔28相对侧(在图中的右侧)上的排出口32b在多个(五个)排出口32b中离连通腔28最远。也就是说，从每个排出口32b到前侧排出腔27内侧的连通腔28确定了沿顺时针延伸环绕着保持部分37的排出制冷剂气体的流动通道。
如图2所示，在后侧排出腔27内侧的保持部分37中确定了一个空间39。该空间39的一个目的是减小压缩机所增加的重量。空间39通过将保持部分37制成环状而形成，该环状仅对应于基体33b的外圆周部分。也就是说，对应于基体33b的内圆周部分的保持部分37的厚度减小了，在所述内圆周部分上并不需要很强的保持特性。在该实施例中，该空间用作中央消音腔39。
多个(三个)连通孔40这样形成，即切掉后侧保持部分37末端的环状端面37a的一部分。后侧上的排出腔27通过这些连通孔40与中央消音腔39相通。连通通道41横向跨过后壳体15内侧的排出腔27，并将中央消音腔39与连通腔28连通。然后，在后侧上的排出腔27的内侧，从每个孔32b到连通腔28通过依次设置连通腔40、中央消音腔39和连通通道41，形成了排出制冷剂气体的流动通道。
如图3中的箭头所示，从前侧的每个排出孔32b排出到排出腔27的制冷剂气体顺时针绕保持部分37流动，然后通过连通腔28和排出通道29流进主消音腔24。由于在这种方式下，制冷剂气体的流动被限制在前侧的排出腔27内的一个方向上，所以在制冷剂气体流进主消音腔24之前，从前侧流出的排出制冷剂气体的压力脉动减小到一定程度。
一个原因是由于从每个排出口32b排出的制冷剂气体的流动被一个方向上液流的有限性所调整了。另一个原因是从位置离连通腔28最远并具有连通关系的排出口32b排出的制冷剂气体几乎绕了保持部分37一圈。其间，排出腔27自身的容积空间起到了有效的消音作用。这也就使来自位置离连通腔28第二远并与之具有连通关系的排出口32b的排出制冷剂气体保持有效。在这种情况下，排出制冷剂气体绕保持部分37流动大约半圈。(在图6和7所示的压缩机中，从最远位置的排出口114排出的制冷剂气体流动大约半圈。)
从后侧的每一排出口32b向排出腔27排出的制冷剂气体通过连通孔40、中央消音腔39、连通通道41、连通腔28和排出通道29流到主消音腔24中。在排出制冷剂气体流进主消音空间24之前，来自前侧的排出制冷剂气体的压力脉动在中央消音腔39的膨胀式消音操作的作用下减小到一定程度。
该实施例具有以下效果。
(1)后壳体的保持部分的内部空间有效地用作了中央消音腔39。中央消音腔39实现了预消音操作。即使当主消音腔24并不具有很大体积时(或者具有与图6和7所示压缩机的消音腔118相同的体积时)，也可以作为一个整体以与大容积的消音腔相同的方式而实现有效的消音操作。因此，在不增加消音腔尺寸的情况下，能够有效地减小排出制冷剂气体的压力脉动。
(2)设置在壳体13内的分隔壁38限制了前侧排出腔27内侧的排出制冷剂气体向一个方向流动。因此，由于将流动方向限制为一个方向而使排出腔27实现了预消音功能，主消音腔24的尺寸不需要很大并实现了很好的整体消音操作效果。因此，项目(1)的效果可以进一步得到加强。
(3)中央消音腔29限定在排出腔27的内侧，而用作环状壁体的保持部分37其端面37a与环状区域内的阀/开口成形元件14接触。当缸体12和后壳体15相互连接和固定时，保持部分37的内部空间被同时还用作盖子的阀/开口成形元件14封闭。因此，不再需要任何用于封闭该空间的盖子，最终降低了压缩机的制造费用。
在不脱离本发明的范围内，本发明还可以制成以下方式。
在上述实施例中，三个连通孔40成形于后侧上的保持部分中。但是，连通孔40的数目也不限于三个，而是可以改变为一个、两个、四个或五个。
除了双头活塞式压缩机，本发明还可用于单头活塞式压缩机。
尽管为了示意的目的本文选择了特定的实施例并以它们为参考描述了本发明，但是很明显，在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以对本发明作出多种变形。

Claims (7)

1.一种活塞式压缩机，包括：
一个缸体；
一个与所述缸体的一个端部相连并固定在其上的前壳体；
一个与后侧上的所述缸体的另一个端部相连并固定在其上的后壳体；
一根可转动地设置并从所述缸体延伸到所述前壳体的驱动轴；
多个形成在所述缸体上环绕着所述驱动轴的缸孔；
容纳在所述缸孔中并在所述驱动轴的旋转作用下受驱动转动的活塞；
一个在所述后壳体中形成的并位于后壳体外圆周侧上的吸入腔；
一个在所述吸入腔中形成的并位于吸入腔内圆周侧上的排出腔；
多个阀/开口成形元件，它们每个都夹持在所述缸体和所述后壳体之间，并配备有吸入口和吸入阀以及排出口和排出阀，所述每个吸入口和吸入阀都设置在每个缸孔和吸入腔之间，所述每个排出口和排出阀都设置在每个缸孔和排出腔之间；和
一个保持部分，它设置在所述后壳体中并延伸到所述排出腔内，并以其端面和所述缸体配合将所述阀/开口成形元件保持定位；
其特征在于，在所述保持部分的内部形成了一个中央消音腔；以及
来自所述排出腔的排出制冷剂气体通过所述中央消音腔流进外部制冷线路。
2.如权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，一个主消音腔成形于所述缸体的一个外部轮廓部分中，并且来自所述中央消音腔的排出制冷剂气体通过所述主消音腔流向所述外部线路。
3.如权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述缸体包括一对以其相对的端部相互连接和固定的缸体，并且所述活塞是双头式的，并容纳在所述每一缸体的所述缸孔内；
所述活塞式压缩机包括：
一个在所述前壳体中形成的并位于所述前壳体外圆周侧上的吸入腔；
一个在前侧上且在所述前壳体中形成的并位于所述吸入腔的内圆周侧上的排出腔；
一个阀/开口成形元件，它夹持在所述缸体和所述前壳体之间，并配备有吸入口和吸入阀以及排出口和排出阀，所述每个吸入口和吸入阀都设置在前侧的每个缸孔和吸入腔之间，所述每个排出口和排出阀都设置在前侧的每个缸孔和排出腔之间；和
一个保持部分，它设置在所述前壳体中并延伸到前侧的所述排出腔内，并以其端面和所述缸体配合将所述阀/开口成形元件保持定位在前侧，并将前侧的所述排出腔与所述驱动轴隔断开；
所述前壳体带有用于限制排出的制冷剂气体沿一个方向绕所述保持部分流动的分隔壁，它是通过将前侧的排出腔隔断来形成的。
4.如权利要求2所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述缸体包括一对以其相对的端部相互连接和固定的缸体，并且所述活塞是双头式的，并容纳在所述每一缸体的所述缸孔内；
所述活塞式压缩机包括：
一个在所述前壳体中形成的并位于所述前壳体外圆周侧上的吸入腔；
一个在前侧上并在所述前壳体中形成的并位于所述吸入腔的内圆周侧上的排出腔；
一个阀/开口成形元件，它夹持在所述缸体和所述前壳体之间，并配备有吸入口和吸入阀以及排出口和排出阀，所述每个吸入口和吸入阀都设置在前侧的每个缸孔和吸入腔之间，所述每个排出口和排出阀都设置在前侧的每个缸孔和排出腔之间；和
一个保持部分，它设置在所述前壳体中并延伸到前侧的所述排出腔内，并以其端面和所述缸体配合将所述阀/开口成形元件保持定位在前侧，并将前侧的所述排出腔与所述驱动轴隔断开；
所述前壳体带有用于限制排出的制冷剂气体沿一个方向绕所述保持部分流动的分隔壁，它是通过将前侧的排出腔隔断来形成的。
5.如权利要求3所述的活塞式压缩机，其特征在于，来自前侧的所述排出腔的排出制冷剂气体通过所述主消音腔流到一个外部制冷线路中。
6.如权利要求4所述的活塞式压缩机，其特征在于，来自前侧的所述排出腔的排出制冷剂气体通过所述主消音腔流到外部制冷线路中。
7.如权利要求1所述的活塞式压缩机，其特征在于，所述保持部分包括一个环状壁体，并且所述阀/开口成形元件由环形区域内的所述保持部分保持定位。
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