CN1533486A - 一种往复式密封压缩机活塞的安装配置 - Google Patents

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Abstract

一种用于往复式密封压缩机活塞的安装配置，包括：一个汽缸(1)，在其内部限定一个压缩室(C)；设有一对径向孔(11)的活塞(10)，每个径向孔(11)都放置并保持销(20)的一端，压缩机的驱动机构连接到销(20)，使活塞(10)在汽缸(1)中作往复运动，所述径向孔(11)相对于活塞(10)的支撑表面(10a、10b)的径向间隙(15)完全密封，这样径向间隙(15)就作为限制制冷剂气体相对于压缩室(C)向内和向外发生泄漏的手段。

Description

一种往复式密封压缩机活塞的安装配置
技术领域
本发明通常涉及一种往复式密封压缩机活塞的安装配置，这种类型的压缩机用于小型制冷装置中，特别是，涉及一种销的安装配置，该销铰接在设置在活塞中间的一对相对的径向孔中的连杆上。
背景技术
在通过活塞操作并且通常用于小型制冷系统或装置中的往复式密封压缩机中，通过活塞在汽缸中的往复运动可以实现制冷剂气体的压缩，活塞的往复运动位于驱动机构的被称为下死点和上死点的位移极限之间。汽缸具有一个开口端和一个由阀板封闭的相对端，该相对端形成压缩室的一端，压缩室的另一端由活塞头形成。
为了以适当的方式产生活塞在汽缸内的运动，必须提供一个位于较小直径的活塞和较大直径的汽缸之间的径向间隙。
在压缩机的运行过程中，所述径向间隙部分地注满润滑油，润滑油可以支撑活塞并且防止运动部件之间的磨损。为了克服润滑油和活塞运动产生的粘滞摩擦，这种支撑导致了机械能的消耗。
当活塞从下死点移动到上死点时，制冷剂气体在压缩室中被压缩，与存在于压缩机外壳中的气体的压力相比，其压力增加，并且产生了压缩室内被压缩的制冷剂气体部分的压力差，该压力差使得在外壳中通过径向间隙发生泄漏。这种现象的特点为容积的损失和压缩机中制冷剂容量的减少，这是因为泄漏使压缩操作由导入外壳内部的一定量的制冷剂气体进行。这种损失直接降低了压缩机的能量效率。
活塞的支撑和压缩气体的泄漏，主要是汽缸和活塞的直径和长度的函数，是活塞移动距离的函数，是驱动轴旋转速度的函数，是驱动机构几何形状的函数，是使用的制冷剂气体类型的函数，是润滑油类型的函数，是压缩机运行条件的函数(压力和温度)。
活塞连接在驱动机构上，驱动机构一般包括一个连杆，连杆通过一个具有相对端的销放置并保持在一对设置在活塞中间区域的在直径方向上相对的径向孔中。将销安装到活塞的径向孔中，这样这两个相对区域体现了对通过位于汽缸和活塞顶部支撑表面之间的径向间隙而泄漏的制冷剂气体流动的限制，该活塞顶部支撑表面是在活塞顶部和包含销轴的横向面之间形成的，所述的限制比由位于汽缸和活塞底部支撑面之间存在的径向间隙所施加的所述制冷剂气体流动的限制要小，该活塞底部支撑面是在活塞底部和所述横向面之间限定而成。
因此，在已知的装配中，制冷剂气体趋向于通过径向间隙经由活塞中部的径向孔从活塞的顶部泄露到内部中。因此，主要在压缩周期的过程中，只有活塞顶部支撑表面也具有限制气体从径向间隙中泄漏的功能，这是因为在吸入周期中，可以忽略可能产生的反向泄漏，此外压缩机的容积效率可以认为是正的。然而，在活塞底部和销之间限定的并且对制冷剂气体的泄漏不具有限制功能的活塞底部支撑表面能通过粘滞摩擦导致能量消耗。
高效率的压缩机在活塞的中间区域上具有一个外部圆周凹槽，在凹槽中设有一个用来安装销的径向孔，径向孔将上述活塞顶部支撑表面和活塞底部支撑表面分隔开。这种方法用来降低活塞支撑中能量的消耗，而不增加制冷剂气体通过径向间隙的泄漏，这是因为活塞顶部支撑表面的轴向伸长部分保持在一个最小值，该值需要确保对通过该区域径向间隙的制冷剂气体的流动的确定限制。活塞底部支撑表面用来保持引导活塞，产生粘滞摩擦并且对于限制制冷剂气体的泄漏没有积极的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种此处所考虑的类型的安装配置，为了减小活塞中能量的消耗，同时使限制制冷剂气体通过活塞和汽缸之间形成的径向间隙的泄漏的能力不会降低，这种安装配置具有一个较小的整体支撑表面。
上述目的通过提供一种用于往复式密封压缩机活塞的安装配置得到实现，其包含一个汽缸，在汽缸内部形成一个压缩室；设有一对径向孔的活塞，每个径向孔放置并保持销的一端，压缩机的驱动机构连接到销，以使活塞在汽缸中往复移动，来改变压缩室的容量，同时在包含销的轴线的每一侧横向面上，活塞具有一个保持与汽缸之间径向间隙的支撑表面。
根据本发明，相对于支撑表面的径向间隙，径向孔完全密封，这样两个径向间隙一同起作用，并且作为它们各自轴向伸长部分的函数，作为限制制冷剂气体相对于压缩室向外和向内泄漏的装置。
此处提出的建设性的构思提供了销的两端和活塞之间连接处的完全密封，亦即，活塞的两个径向孔的完全密封，以消除制冷剂气体从所述径向孔中的泄漏，并且允许活塞底部支撑表面和汽缸之间存在径向间隙，以使同样作为限制制冷剂气体从所述间隙中泄漏的装置操作。
所提出的技术方案允许利用支撑表面的较小的轴向伸长部分，当活塞在其中部区域具有外部圆周凹槽的情况下，较小的轴向伸长部分可以减小活塞的总长度，或减小活塞顶部支撑表面的轴向伸长部分。活塞支撑表面的总的轴向伸长部分的减小可以减小粘滞摩擦的区域，因而减小了活塞中能量的消耗。
附图说明
下面参考附图对本发明进行描述，其中：
图1示意性地示出了用于本发明的往复式密封压缩机的汽缸-活塞组件的剖视图；
图2-3分别为具有现有技术的安装配置的活塞及本发明的安装配置的活塞的放大侧视图；
图4为图3中活塞的侧视图，但是活塞安装在汽缸内部，并且局部剖开地示出了汽缸；以及
图5、6、7、8、8a和9在径向截面图中示意性地示出具有不同结构方案的活塞，用于将各自销端部附近的活塞的径向孔密封。
具体实施方式
如图1所示，本安装配置用于往复式密封压缩机的活塞中，包括汽缸1，汽缸1具有一个开口端和一个通常由阀板2封闭的相对端，在汽缸内部安装了活塞10，活塞10与汽缸1的闭合端形成一个压缩室C。
在活塞10的中间区域设置有一对在直径方向上相对的径向孔11，每个径向孔11放置并保持销20的一端，将压缩机的驱动机构与销20相连以使活塞10在汽缸1中往复移动，同时使压缩室C的体积改变。在图示结构中，驱动机构由连杆3形成，连杆3具有一个安装在销20周围的较小孔和一个安装在压缩机的偏心轴4上的较大孔。
由图2可知，活塞10被构造成可以接受现有技术的安装结构，活塞10具有一个设置在活塞10顶部12和包含销20的轴线的横向面之间的活塞顶部支撑表面10a，和一个设置在所述横向面和活塞10的底部13之间的活塞底部支撑表面10b。
在图2-4所示的示范性结构中，在活塞10的中部还设有一个外部圆周凹槽14，外部圆周凹槽14将两个支撑表面分开并且在其上面开有径向孔11。应该理解，本安装配置也可以方便地用在没有外部圆周凹槽14的活塞上。
按照现有技术的安装配置，活塞底部支撑表面10b具有一个轴向伸长部分，该部分只是为了满足活塞10在其往复位移上支撑的需要而形成的，这是因为在活塞底部支撑表面10b和汽缸1之间形成的径向间隙15不能作为约束或限制制冷剂气体相对于压缩室C向内和向外发生泄漏的装置而操作。制冷剂气体在压缩室C的内部和外部之间通过存在于销20的两端和活塞10相应的径向孔11之间的间隙发生泄漏。因此，只有在汽缸1和活塞顶部支撑表面10a之间形成的径向间隙15作为制冷剂气体泄漏的限制装置而操作，这就要求活塞顶部支撑表面10a的轴向伸长部分足以确保压缩室C的充分的密封。因此，活塞10的支撑由支撑表面的全部伸长部分来实现，支撑表面的全部伸长部分仅仅部分地用作制冷剂气体泄漏的限制装置，整体地作为产生粘滞摩擦的装置而操作。
图3-4示出活塞10，活塞10的结构具有此处提出的安装配置应用的功能。在这种情况下，将活塞20的两端安装到活塞10相应的径向孔11中，从而完全密封所述径向孔11。因此，为了相对于压缩室C发生泄漏，迫使制冷剂气体在活塞10的整个长度的径向间隙15中通过，亦即，活塞底部支撑表面10b和汽缸1之间的径向间隙15现在也作为制冷剂气体泄漏的限制装置而操作。
在这种新结构中，对于泄漏的限制可以通过与两个支撑表面10a和10b相关的径向间隙15来实现，为了减小粘滞摩擦并且确保对压缩室C较好的密封，可以将支撑表面10a和10b的整个伸长部分减小。
如果活塞10包括外部圆周凹槽14，后者可以使其轴向伸长部分朝着活塞10的顶部12方向增加，减小活塞顶部支撑表面10a的轴向伸长部分，如通过比较图2和3可以看到的那样。
在没有外部圆周凹槽14并且可以对设计进行修改的情况下，本安装配置允许减小活塞10的长度或增加间隙15。
径向孔11的密封可以通过适当的装置来实现，例如如下描述的装置。
图5中显示了一种结构，在该结构中，活塞10的两个径向孔11的密封是通过销20的每一端和放置销的相应的径向孔11之间的安装干涉来实现的。
图6图示了一种结构，在该结构中，活塞10的一个径向孔11的密封通过与销20的相应端的安装干涉来完成，另一个径向孔11的密封通过密封元件30实现，在图6的例子中，密封元件30是通过施加在所述径向孔11和销20的相应端的粘结剂形成的。
图7图示了图6中安装装置的结构上的变化，按照这种结构，密封元件40表现为压紧地安装在销20的一端和放置销20的相应的径向孔11之间的弹性密封圈的形式。
在图8中图示了对图6的进一步的结构上的变化，按照这种结构，密封元件50由一个夹紧器形成，夹紧器沿轴向安装在销20端部的轴向孔中并且具有一个端部凸缘51，端部凸缘51的外周密封安置在相应的径向孔11中，如图8a中较好地示出的。端部凸缘51的外部边缘的结构可以形成一个安置在径向孔11的侧壁的密封装置。
图9示出一种对图6中的配置具有更多变化的结构，按照这种结构，密封元件60由一个盖板形成，盖板安装并保持在径向孔11的内部，径向孔11在销20端部的邻近外部处密封。
可以理解，当销20可以滑动且松动地安装在径向孔11中时，可以在两个径向孔11中设置密封元件30、40、50、60。
为了在活塞10中产生销20的轴向保持力，没有安装干涉的销20可以使用一个向两个径向孔11的侧壁施加驱动力的弹性圈。
此处所描述的结构上的选择只是通过例子的方式给出。销20的轴向保持力和径向孔11的密封可以通过其他方式实现，而不脱离随后的权利要求中确定的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于往复式密封压缩机的活塞的安装配置，包括：一个汽缸(1)，在其内部限定一个压缩室(C)；和一个设有一对径向孔(11)的活塞(10)，每个径向孔(11)都放置并保持销(20)的一端，压缩机的驱动机构连接到销(20)上，使活塞(10)在汽缸(1)内作往复运动，使压缩室(C)的容积发生变化，在包含销(20)的轴线的横向面的每一侧上，活塞(10)具有一个保持与汽缸(1)之间径向间隙(15)的支撑表面(10a，10b)，其特征在于，相对于支撑表面(10a、10b)的径向间隙(15)来说，径向孔(11)是完全密封的，这样两边的径向间隙(15)共同作用并且作为它们各自轴向伸长部分的函数，作为限制制冷剂气体相对于压缩室(C)向内和向外发生泄漏的手段。
2.如权利要求1所述的安装配置，其特征在于，至少一个径向孔(11)的密封是通过在销(20)的一端和放置销(20)的相应的径向孔(11)之间的安装干涉实现的。
3.如权利要求1所述的安装配置，其特征在于，至少一个径向孔(11)的密封是通过安装在所述径向孔(11)中的密封元件(30、40、50、60)实现的。
4.如权利要求3所述的安装配置，其特征在于，密封元件(30)是通过涂敷在销(20)的一端和所述径向孔(11)之间的粘结剂而形成的。
5.如权利要求3所述的安装配置，其特征在于，密封元件(40)是通过安装的弹性密封圈而形成的，从而将密封元件(40)压紧在销(20)的一端和所述径向孔(11)之间。
6.如权利要求3所述的安装配置，其特征在于，密封元件(50)由沿着轴向安装在销(20)的一端的夹持器形成，夹持器具有一个端部凸缘(51)，端部凸缘(51)的外周密封安置在所述径向孔(11)中。
7.如权利要求3所述的安装配置，其特征在于，密封元件(60)是由一个安装在邻近销(20)的一端的外部的所述径向孔(11)中的盖板而形成的。
8.如权利要求1所述的安装配置，其特征在于，两个径向孔(11)与活塞(10)的外部圆周凹槽(14)相通，该凹槽(14)设置在两个支撑表面(10a、10b)之间，并且具有一个轴向伸长部分，该轴向伸长部分的尺寸使得支撑表面(10a、10b)具有足以在汽缸(1)中支撑活塞(10)的轴向伸长部分，并且对活塞(10)中的能量消耗的降低和相对于压缩室(C)向内和向外的气体泄漏的降低进行优化。
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