CN1364980A - 具有排放脉动降低结构的往复式压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种往复式压缩机具有一对排出消音器,它们布置在一个缸体的下部上;第一和第二致冷剂通道,它们用于将上述一对排出消音器与一个缸盖的致冷器排出腔相连;一对消音器盖,它们分别用于密封上述一对排出消音器;一根连接管,其用于将上述一对消音器盖彼此连接;以及一个致冷剂排出管,其连接着上述一对消音器盖中的与第二致冷剂通道相连的那一个。第一和第二致冷剂通道具有连接着致冷剂排出腔的致冷剂流入侧和横断面积比致冷剂流入侧的横断面积小的致冷剂流出侧。第一致冷剂通道的致冷剂流出侧、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧和连接管之间的横断面积比例根据压缩机的排气容积而改变。通过提高致冷剂通道的流动阻力,致冷剂的排放脉动可以降低。

Description

具有排放脉动降低结构的往复式压缩机
发明领域
本发明涉及一种往复式压缩机，特别是这样一种往复式压缩机，其具有一个用于降低致冷剂排放过程中产生的脉动的结构。
背景技术
通常，往复式压缩机广泛用于在冷冻设备如电冰箱或类似物中压缩致冷剂。
如图1所示，往复式压缩机包含一个壳体10，其具有一个上壳11和一个下壳12，一个压缩装置部分，其形成在壳体10的下部中并且具有用于压缩致冷剂的元件，以及一个电气装置部分20，其用于驱动压缩装置部分中的元件。
电气装置部分20包含一个定子21、一个通过与定子21进行电磁操作而被旋转的转子22和一个压配在转子22的中部内的曲轴23。
压缩装置部分包含一个布置在壳体10的下部中的缸体30、一个偏心连接着曲轴23的下部的连杆40、一个连接着连杆40的前端从而在设定于缸体30中的压缩腔31中直线往复移动的活塞50和一个布置在缸体30的前侧32(图2)上的用于密封压缩腔31的缸盖60。缸盖60具有分别形成于其上下部的致冷剂吸入腔61和致冷剂排出腔62。在缸盖60与缸体30的前侧32之间，布置着一个阀组件70。阀组件70用于控制致冷剂吸入口61与压缩腔31之间和致冷剂排出口62与压缩腔31之间的致冷剂流率。
同时，在缸盖60的上部布置着一个吸入消音器80，其与致冷剂吸入腔61相互连通。吸入消音器80连接着一根致冷剂吸入管81，致冷剂通过该吸入管而从一个蒸发器(未示出)抽入。
如图2和3所示，一个排出消音器33从缸体30的下表面凸出，一个消音器盖34密封住排出消音器33。消音器盖34连接着一根致冷剂排出管35，致冷剂通过该排出管供应到一个冷凝器(未示出)中。在缸体30的前侧32上形成了一个致冷剂排出口32a，其通过一个致冷剂通道37与排出消音器33相互连通。
同时，阀组件70包含一个吸入阀板71，其上形成了一个吸入阀71a，以及一个排出阀板72，其上形成了一个排出阀72a。吸入阀71a用于控制压缩腔31与缸盖60的致冷剂吸入腔61之间的致冷剂流率，而排出阀72a用于控制压缩腔31与缸盖60的致冷剂排出腔62之间的致冷剂流率。
在如上构造的压缩机中，致冷剂在被活塞压缩后的排放如下所述：
首先，活塞通过曲轴23的旋转而在压缩腔31中后退到下死点(图1中的左侧)，低温和低压致冷剂从蒸发器(未示出)供应进来。致冷剂依次流过吸入消音器80和缸盖60的致冷剂吸入腔61，再流入压缩腔31中。接下来，通过曲轴23的旋转，活塞50在压缩腔31中前进到上死点(图1中的右侧)，因此将致冷剂压缩成高温和高压致冷剂。压缩了的致冷剂在缸盖60的致冷剂排出腔62中停留一个预定时间，再经过致冷剂排出口32a和致冷剂通道37流入排出消音器33中。之后，高温和高压致冷剂经过与消音器盖34连接着的致冷剂排出管35排放到冷凝器(未示出)中。
然而，在上述往复式压缩机中，由于致冷剂是通过活塞50在压缩腔31中的往复运动而被抽入、压缩和排出的，因此不能保证致冷剂被一致地排出。因此，将出现致冷剂的排放脉动。致冷剂的排放脉动将引起压缩机的噪音和振动。具体地讲，产生在作为冷冻设备元件的特征频率的120Hz-500Hz这一频率范围内的噪音将导致元件共振，并提高冷冻设备的噪音和振动级别。
通过提高排放致冷剂的流动阻力，可以降低致冷剂的排放脉动。也就是说，通过减小位于致冷剂排出腔62与排出消音器33之间的致冷剂通道37的横断面积，或者通过将致冷剂通道37加长，可以降低致冷剂的排放脉动。然而，致冷剂通道37的小横断面积将阻碍致冷剂在致冷剂排出腔62与排出消音器33之间光滑流动。因此，压缩效率会受损。此外，由于致冷剂通道37穿通于缸体30内部，因此致冷剂通道37的长度是有限的。
本发明概述
本发明是为了克服相关技术中的上述问题而研制的。为此，本发明的一个目的是提供一种往复式压缩机，其具有改进的致冷剂排放结构，该结构能够降低致冷剂的排放脉冲，而又不会减小致冷剂压缩机的压缩效率。
上述目的可以通过一种根据本发明的往复式压缩机而达到，该压缩机包含一对排出消音器，它们布置在一个缸体的下部上；第一和第二致冷剂通道，它们与上述一对排出消音器和一个缸盖的致冷器排出腔相连；一对消音器盖，它们分别用于密封上述一对排出消音器；一根连接管，其用于将上述一对消音器盖彼此连接；以及一个致冷剂排出管，其连接着上述一对消音器盖中的与第二致冷剂通道相连的那一个。第一和第二致冷剂通道具有致冷剂流入侧，它们连接着致冷剂排出腔并且具有预定的横断面积，以及致冷剂流出侧，它们连接着上述一对排出消音器并且具有比致冷剂流入侧的横断面积小的横断面积。通过根据压缩机的排气容积而改变第一致冷剂通道的致冷剂流出侧、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧和连接管之间的横断面积比例，致冷剂的排放脉动被降低。
在排气容积为3.0cc的压缩机中，优选将第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径和连接管的内径之间的关系大致表示为2∶2∶1.8。具体地讲，当第一和第二致冷剂通道的致冷剂流入侧的横断面直径分别为6.4mm时，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，连接管的内径为1.78mm。
在排气容积为3.7-4.3cc的压缩机中，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径和连接管的内径之间的关系大致表示为2∶3.5∶1.8。据此，当第一和第二致冷剂通道的致冷剂流入侧的横断面直径分别为6.4mm时，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为3.5mm，连接管的内径为1.78mm。
在排气容积为5.2-6.2cc的压缩机中，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径和连接管的内径之间的关系大致表示为2∶3.5∶2.2。据此，当第一和第二致冷剂通道的致冷剂流入侧的横断面直径分别为6.4mm，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为3.5mm，连接管的内径为2.16mm。
同时，优选使连接管具有以预定角度形成在两端上并且穿过上述一对消音器盖而伸向消音器盖内壁的弯曲端部。
附图简述
通过下面的描述和附图，可以更清楚地理解本发明的上述目的和其他特征，在附图中：
图1是一种传统往复式压缩机的剖视图；
图2是图1中的压缩装置部分的局部分解透视图；
图3是图2中的压缩装置部分的局部仰视图；
图4是根据本发明的往复式压缩机压缩装置部分的局部分解透视图；
图5是图4中的压缩装置部分的局部仰视图；
图6是沿着图5中的线I-I所作的局部剖视图；
图7是根据本发明的往复式压缩机中的排放致冷剂的脉动波形图；
图8是根据本发明的致冷剂压缩机的操作过程中探测到的噪音级别图。
优选实施例详细描述
下面参照附图以实例的方式进一步详细描述本发明。这里，除了压缩装置部分的一部分以外，根据本发明的往复式压缩机的几乎所有结构均与图1中的普通往复式压缩机的结构相同，因此相同的元件以相同的参考号码表示，而且尽可能略去重复描述。
如图4所示，根据本发明的往复式压缩机包含一个缸体130、一个形成在缸体130的前侧132上的缸盖60和一个布置在缸体130与缸盖60之间的阀组件170。
在缸体130的前侧132上，一对致冷剂排出口即第一和第二致冷剂排出口132a和132b彼此平行着形成并与致冷剂排出腔62(图1)相互连通，一对排出消音器即第一和第二排出消音器133a(图4)和133b从缸体130的下表面上凸出。
第一和第二消音器盖134a和134b分别布置在第一和第二排出消音器133a和133b上。第一和第二消音器盖134a和134b形成为半球形并且通过一根连接管136相连，连接管形成为圆弧形并且具有预定的曲率半径。第一消音器盖134a连接着一个致冷剂排出管135，致冷剂通过该排出管供应到冷凝器(未示出)中。
如图5所示，第一致冷剂排出口132a通过穿通于缸体130中的第一致冷剂通道137与第一排出消音器133a相连，第二致冷剂排出口132b通过第二致冷剂通道138与第二排出消音器133b相连。第一和第二致冷剂通道137和138具有致冷剂流入侧137a和138a以及致冷剂流出侧137b和138b，致冷剂流入侧137a和138a的横断面积大于致冷剂流出侧137b和138b的横断面积。
如图6所示，连接管136具有形成在连接管136两端的弯曲部分136a。弯曲部分136a以预定角度弯曲到第一和第二消音器盖134a和134b的内壁上。这样，由于连接管136的两端以弯曲部分136a的长度插入第一和第二消音器盖134a和134b中，因此可以防止额外制造脉动。
在上述描述的结构中，在压缩腔131中压缩了的致冷剂在缸盖60的致冷剂排出腔62(图1)中停留一个预定时间，再分别经过第一和第二致冷剂排出口132a和132b流入第一和第二致冷剂通道137和138的致冷剂流入侧137a和138a中。而当致冷剂流过横断面积小于致冷剂流入侧137a和138a的致冷剂流出侧137b和138b时，制冷剂的排放脉动被降低。之后致冷剂流入第一和第二排出消音器133a和133b中。
被抽入第二排出消音器133b的致冷剂将经过连接管136流向第一排出消音器133a，而脉动被再次降低。也就是说，由于第二排出消音器133b中的致冷剂的流动距离长于第一排出消音器133a中的致冷剂，因此流动阻力增加而脉动降低。
特别是当第一和第二致冷剂通道137和138的致冷剂流入侧137a和138a的横断面积是恒定的时，通过根据压缩机的排气容积而改变第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b与第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面积比例，可以更有效地降低致冷剂的排放脉动。
根据试验结果，当第一和第二致冷剂通道137和138的横断面直径和连接管136的内径具有下面的值时，可以防止压缩效率受损，并且显著降低致冷剂的排放脉动：
[表1]
     第一致冷剂通道        第二致冷剂通道   连接管
  流入侧   流出侧   流入侧   流出侧
    30级   6.4mm   2.0mm   6.4mm   2.0mm   1.78mm
   37-43级   6.4mm   2.0mm   6.4mm   3.5mm   1.78mm
   52-63级   6.4mm   2.0mm   6.4mm   3.5mm   2.16mm
在表1中，术语“级”是压缩机的基于其排气容积的规格。据此，“30级”指的是排气容积为3.0cc的压缩机，“37级”指的是排气容积为3.7cc的压缩机，依此类推。
如上面的表1所示，当压缩机的排气容积为3.0cc时，第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径、第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径和连接管136的内径之间的关系可以大致表示为2∶2∶1.8。因此，当第一和第二致冷剂通道137和138的致冷剂流入侧137a和138a的横断面直径分别为6.4mm时，第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径为2.0mm，连接管136的内径为1.78mm。
同时，当压缩机的排气容积为3.7-4.3cc时，第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径、第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径和连接管136的内径之间的关系可以大致表示为2∶3.5∶1.8。因此，当第一和第二致冷剂通道137和138的致冷剂流入侧137a和138a的横断面直径分别为6.4mm时，第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径为3.5mm，连接管136的内径为1.78mm。如上所述，排气容积为3.7-4.3cc的压缩机的第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径和连接管136的内径与排气容积为3.0cc的压缩机中的相同。排气容积为3.7-4.3cc的压缩机只有第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径大于排气容积为3.0cc的压缩机中的。
此外，在排气容积为5.2-6.2cc的压缩机中，第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径、第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径和连接管136的内径之间的关系可以大致表示为2∶3.5∶2.2。也就是说，当第一和第二致冷剂通道137和138的致冷剂流入侧137a和138a的横断面直径分别为6.4mm时，第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径为3.5mm，连接管136的内径为2.16mm。如上所述，排气容积为5.2-6.2cc的压缩机的第一和第二致冷剂通道137和138的横断面直径与排气容积为3.7-4.3cc的压缩机中的相同，排气容积为5.2-6.2cc的压缩机只有连接管136的内径大于排气容积为3.7-4.3cc的压缩机中的。
随着压缩机的排气容积增加，通过加大第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b的横断面直径，或加大连接管136的内径，流经第二致冷剂通道138和连接管136的致冷剂可以具有适宜的流率，因此可以防止出现压缩效率受损的可能。
同时，如图7所示，经过第一致冷剂通道137抽入第一排出消音器133a的致冷剂的脉动波形(A)与经过第二致冷剂通道138、第二排出消音器133b和连接管136抽入第一排出消音器133a的致冷剂的脉动波形(B)之间存在90°的相位差。由于这种相位差，致冷剂的波形(A和B)将在第一消音器133a中彼此干涉并合并为一个脉动波形(C)，它具有降低了的幅值和频率。之后，致冷剂经过致冷剂排出管135排出。
图8中示出了从压缩机中探测到的噪音级别，压缩机具有根据表1中的规格制成的第一致冷剂通道137、第二致冷剂通道138和连接管136。如图8所示，在175HZ左右的频率处从传统压缩机中探测到的噪音级别为大约23dB，这将引起冷冻设备的其他元件共振，而在根据本发明的压缩机中，通过降低致冷剂排放过程中的脉动，此频率处的噪音级别显著降低到7dB。
同时，在第一消音器133a中合并的致冷剂经过与第一消音器盖134a相连的致冷剂排出管135排向冷凝器(未示出)。
如前所述，根据本发明的往复式压缩机，通过将第一和第二致冷剂通道137和138的致冷剂流入侧137a和138a成形得具有比致冷剂流出侧137b和138b大的横断面积，并且通过根据压缩机的排气容积而改变第一致冷剂通道137的致冷剂流出侧137b、第二致冷剂通道138的致冷剂流出侧138b和连接管136之间的横断面积比例关系，压缩机的压缩效率不会受损，同时压缩机的噪音和振动被降低。特别是，根据本发明，由于在低频范围内降低了噪音，因此冷冻设备的噪音也可以降低。
此外，根据本发明，致冷剂分别流经第一和第二致冷剂通道137和138再合并为一个气流，因此致冷剂的波形会彼此干涉，从而降低致冷剂的排出脉动。
尽管前面描述了本发明的优选实施例，但本领域的普通技术人员可以理解，本发明并不局限于所描述的优选实施例，而是在不脱离附属权利要求书中确定的本发明的精神和范围的前提下，可以作出各种变化和改型。

Claims (8)

1.一种往复式压缩机，包括：
一对排出消音器，它们布置在一个缸体的下部上；
第一和第二致冷剂通道，它们与上述一对排出消音器和一个缸盖的致冷器排出腔相连；
一对消音器盖，它们分别用于密封上述一对排出消音器；
一根连接管，其用于将上述一对消音器盖彼此连接；以及
一个致冷剂排出管，其连接着上述一对消音器盖中的与第二致冷剂通道相连的那一个，
第一和第二致冷剂通道具有致冷剂流入侧，它们连接着致冷剂排出腔并且具有预定的横断面积，以及致冷剂流出侧，它们连接着上述一对排出消音器并且具有比致冷剂流入侧的横断面积小的横断面积，
通过根据压缩机的排气容积而改变第一致冷剂通道的致冷剂流出侧、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧和连接管之间的横断面积比例，致冷剂的排放脉动被降低。
2.如权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径和连接管的内径之间的关系大致表示为2∶2∶1.8。
3.如权利要求2所述的往复式压缩机，其特征在于，第一和第二致冷剂通道的致冷剂流入侧的横断面直径分别为6.4mm，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，连接管的内径为1.78mm。
4.如权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径和连接管的内径之间的关系大致表示为2∶3.5∶1.8。
5.如权利要求4所述的往复式压缩机，其特征在于，第一和第二致冷剂通道的致冷剂流入侧的横断面直径分别为6.4mm，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为3.5mm，连接管的内径为1.78mm。
6.如权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径、第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径和连接管的内径之间的关系大致表示为2∶3.5∶2.2。
7.如权利要求6所述的往复式压缩机，其特征在于，第一和第二致冷剂通道的致冷剂流入侧的横断面直径分别为6.4mm，第一致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为2.0mm，第二致冷剂通道的致冷剂流出侧的横断面直径为3.5mm，连接管的内径为2.16mm。
8.如权利要求1所述的往复式压缩机，其特征在于，连接管具有以预定角度形成在两端上并且穿过上述一对消音器盖而伸向消音器盖内壁的弯曲端部。
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