CN218325157U - 气缸座组件、活塞压缩机、冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气缸座组件、活塞压缩机、冰箱，其中的气缸座组件，包括气缸座以及曲轴，所述气缸座具有曲轴支撑筒，所述曲轴支撑筒内套装有滑动套筒，所述曲轴穿设于所述滑动套筒内，所述滑动套筒的硬度小于所述曲轴支撑筒的硬度且所述滑动套筒的硬度小于所述曲轴的硬度。本实用新型通过在硬度较高的曲轴与曲轴支撑筒之间设置硬度较低的滑动套筒，有效降低了曲轴与曲轴支撑筒也即气缸座之间的摩擦功耗，进而降低压缩机的运行功耗，压缩机的性能及长期运行的可靠性得到一定的提升。

Description

气缸座组件、活塞压缩机、冰箱

技术领域

本实用新型属于压缩机制造技术领域，具体涉及一种气缸座组件、活塞压缩机、冰箱。

背景技术

对于往复式活塞压缩机来说，活塞在气缸内部做往复运动，进而压缩冷媒做功，压缩冷媒再经过内排气盘管输送到压缩机外部，最后进入到冰箱的制冷循环系统。而随着活塞压缩机逐渐向宽频高效的方向发展，压缩机的运行频率越来越高，这样也会导致连接了活塞及连杆的偏心曲轴产生的离心力也越来越大，该离心力会使得相对于气缸座旋转的曲轴出现倾斜的情况，进而导致曲轴与气缸座曲轴支撑筒的上、下端出现偏磨(参见图5所示)的情况，摩擦功耗增加，压缩机的性能降低；而且泵体的机械振动噪声较大，当曲轴与曲轴支撑筒的配合间隙因磨损而逐渐增大时，泵体零部件在运行过程中的平稳性逐渐降低，压缩机运行噪声逐渐增大。

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种气缸座组件、活塞压缩机、冰箱，能够解决现有技术中曲轴在离心力的作用下倾斜导致气缸座曲轴支撑筒的上下端出现偏磨，压缩机摩擦功耗增加、压缩机性能降低的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种气缸座组件，包括气缸座以及曲轴，所述气缸座具有曲轴支撑筒，所述曲轴支撑筒内套装有滑动套筒，所述曲轴穿设于所述滑动套筒内，所述滑动套筒的硬度小于所述曲轴支撑筒的硬度且所述滑动套筒的硬度小于所述曲轴的硬度。

在一些实施方式中，所述滑动套筒的材质为具有减摩耐磨性能的高聚物材料。

在一些实施方式中，所述具有减摩耐磨性能的高聚物材料的基材为聚四氟乙烯PTFE、聚酰胺PA、聚酰亚胺PAI、聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE、氟塑料、酚醛树脂中的至少一种；和/或，所述具有减摩耐磨性能的高聚物材料的邵耳硬度在60以上。

在一些实施方式中，所述曲轴支撑筒与所述滑动套筒之间过盈配合。

在一些实施方式中，所述曲轴支撑筒与所述滑动套筒之间具有周向限位结构和/或轴向限位结构；和/或，所述曲轴支撑筒的筒体上具有多个贯通其内外侧的储油孔。

在一些实施方式中，所述周向限位结构包括设置于所述曲轴支撑筒的内周壁、所述滑动套筒的外周壁中的一个上的限位凸起及另一个上的限位凹槽；和/或，所述轴向限位结构包括设置于所述滑动套筒的第一端的限位凸环以及设置于所述曲轴支撑筒的第一端的限位环槽；和/或，所述储油孔的孔径为1.0mm～3.0mm。

在一些实施方式中，所述曲轴支撑筒的第二端具有气缸座止推面，所述曲轴上套装有平面滚动轴承，所述平面滚动轴承与所述气缸座止推面之间夹设有垫圈组件，所述垫圈组件包括上垫圈、下垫圈，其中，所述上垫圈的顶面与所述平面滚动轴承接触，所述下垫圈的底面与所述气缸座止推面接触，在所述垫圈组件承受轴向力时，所述上垫圈、下垫圈中的一个能够沿其径向向外弹性变形，另一个能够沿其径向向内弹性变形。

在一些实施方式中，所述上垫圈朝向所述下垫圈的一侧具有第一锥孔，所述下垫圈朝向所述上垫圈的一侧具有第一锥台，所述第一锥台匹配装设于所述第一锥孔内。

在一些实施方式中，所述垫圈组件的材质为具有塑性变形的高聚物材料。

在一些实施方式中，所述具有塑性变形的高聚物材料的基材为聚四氟乙烯PTFE、聚酰胺PA、聚酰亚胺PAI、聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE、氟塑料、酚醛树脂中的至少一种；和/或，所述具有塑性变形的高聚物材料的邵耳硬度为具有减摩耐磨性能的高聚物材料的1/2～4/5倍。

本实用新型还提供一种活塞压缩机，包括上述的气缸座组件。

本实用新型还提供一种冰箱，包括上述的活塞压缩机。

本实用新型提供的一种气缸座组件、活塞压缩机、冰箱，通过在硬度较高的曲轴与曲轴支撑筒之间设置硬度较低的滑动套筒，有效降低了曲轴与曲轴支撑筒也即气缸座之间的摩擦功耗，进而降低压缩机的运行功耗，压缩机的性能及长期运行的可靠性得到一定的提升。

附图说明

图1为本实用新型实施例的活塞压缩机的一种分解结构示意图；

图2为图1中气缸座的立体结构示意图；

图3为图1中滑动套筒的立体结构示意图；

图4为图1中垫圈组件的分解结构示意图；

图5为现有技术中的曲轴倾斜后在曲轴支撑筒的两端位置造成偏磨的状态示意图；

图6为采用本实用新型技术方案的气缸座组件的内部结构示意图；

图7为本实用新型实施例中的垫圈组件在受力后的调整状态原理示意图；

图8为未装配及装配了本实用新型的垫圈组件及滑动套筒的压缩机测试功耗对比图；

图9为未装配及装配了本实用新型的垫圈组件及滑动套筒的压缩机测试声功率级对比图。

附图标记表示为：

1、气缸座；11、曲轴支撑筒；2、曲轴；3、滑动套筒；31、限位凸起；32、限位凹槽；33、限位凸环；34、限位环槽；35、储油孔；4、平面滚动轴承；5、垫圈组件；51、上垫圈；52、下垫圈；100、气缸座组件；200、曲轴组件；220、配重块；300、活塞组件；310、连杆；320、活塞；330、销钉；340、卡簧销；400、阀组件；410、吸气阀垫片；420、吸气阀片；430、阀板；440、排气阀片；450、限位板；460、垫片；500、吸气消音器；600、气缸盖；110、气缸座；111、气缸；113、排气消音腔；1211、垫圈下端面；1212、垫圈外斜面；1221、垫圈上端面；1222、垫圈内斜面。

具体实施方式

随着活塞压缩机逐渐向宽频高效的方向发展，压缩机的运行频率越来越高，这样也会导致连接了活塞及连杆的偏心曲轴产生的离心力也越来越大，该离心力会使得相对于气缸座的曲轴出现倾斜的情况，具体如图5所示，进而导致曲轴与气缸座曲轴支撑筒的上、下端出现偏磨的情况，摩擦功耗增加，压缩机的性能降低；而且泵体的机械振动噪声较大，当曲轴与曲轴支撑筒的配合间隙因磨损而逐渐增大时，泵体零部件在运行过程中的平稳性逐渐降低，压缩机运行噪声逐渐增大。

鉴于此，结合参见图1至图9所示，提供一种气缸座组件，包括气缸座1以及曲轴2，气缸座1具有曲轴支撑筒11，曲轴支撑筒11内套装有滑动套筒3，曲轴2穿设于滑动套筒3内，滑动套筒3的硬度小于曲轴支撑筒11的硬度且滑动套筒3的硬度小于曲轴2的硬度，一般而言，曲轴2以及曲轴支撑筒11的材质皆为较硬的铸铁。该技术方案中，通过在硬度较高的曲轴2与曲轴支撑筒11之间设置硬度较低的滑动套筒3，有效降低了曲轴2与曲轴支撑筒11也即气缸座1之间的摩擦功耗，进而降低压缩机的运行功耗，压缩机的性能及长期运行的可靠性得到一定的提升。

在一个具体的实施例中，滑动套筒3具体可以采用铝合金制作形成，制造成本较低；在一个较优的实施例中，滑动套筒3的材质为具有减摩耐磨性能的高聚物材料，具体而言，具有减摩耐磨性能的高聚物材料的基材为聚四氟乙烯PTFE、聚酰胺PA、聚酰亚胺PAI、聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE、氟塑料、酚醛树脂中的至少一种，如此能够保证滑动套筒3具有较高的耐磨性能以及减小摩擦功耗的效果。为了使滑动套筒3具有较高的结构强度，具有减摩耐磨性能的高聚物材料的邵耳硬度ShoreD在60以上。

在一些实施方式中，具有减摩耐磨性能的高聚物材料中含有2.0％～8.0％的润滑介质及0.5％～5.0％的耐磨颗粒，其中，润滑介质为液晶聚合物LCP、聚甲醛POM、二硫化钼MoS₂、二硫化钨WS₂、石墨、石墨烯中的至少一种；和/或，耐磨颗粒为氧化铝Al₂O₃、氧化锆ZrO₂、碳化硅SiC、碳化钛TiC、碳化钨WC、铸石中的至少一种。如此保证滑动套筒3具有较高的耐磨性能及润滑性能。

曲轴支撑筒11与滑动套筒3之间过盈配合，以实现滑动套筒3与曲轴支撑筒11之间的可靠连接。为了进一步提升连接的可靠性、防止转动及轴向窜动，曲轴支撑筒11与滑动套筒3之间具有周向限位结构和/或轴向限位结构。结合参见图2及图3所示，周向限位结构包括设置于曲轴支撑筒11的内周壁、滑动套筒3的外周壁中的一个上的限位凸起31及另一个上的限位凹槽32，在一个具体实施例中，限位凹槽32设置于曲轴支撑筒11的内周壁上，而限位凸起31则设置于滑动套筒3的外周壁上，其中的限位凹槽32与限位凸起31两者一一对应，个数可以根据需求合理选择；轴向限位结构包括设置于滑动套筒3的第一端的限位凸环33以及设置于曲轴支撑筒11的第一端的限位环槽34。

如图3所示，曲轴支撑筒11的筒体上具有多个贯通其内外侧的储油孔35，能够储存润滑油，保持已形成的润滑油膜即使在压缩机的高速运行工况下也不易被破坏，进而保证曲轴2与气缸座1的曲轴支撑筒11之间的摩擦功耗一直处于较低的状态，较优的，储油孔35的孔径为1.0mm～3.0mm。

结合参见图1、图6及图7所示，曲轴支撑筒11的第二端具有气缸座止推面(图中未标引)，曲轴2上套装有平面滚动轴承4，平面滚动轴承4与气缸座止推面之间夹设有垫圈组件5，如图4所示，垫圈组件5包括上垫圈51、下垫圈52，其中，上垫圈51的顶面与平面滚动轴承4接触，下垫圈52的底面与气缸座止推面接触，在垫圈组件5承受轴向力时，上垫圈51、下垫圈52中的一个能够沿其径向向外弹性变形，另一个能够沿其径向向内弹性变形，如此使垫圈组件5具有自调节功能，利用上垫圈51与下垫圈52的径向内外的弹性变形，不仅能够自调节曲轴2与气缸座1之间的配合位置，还能降低泵体组件的机械振动噪声，提升用户的听感体验。需要特别说明的是，该垫圈组件5在一定程度上避免了曲轴2与气缸座1之间偏磨问题的出现。具体而言，在离心力的作用下，曲轴2相对于气缸座1之间出现了倾斜，该倾斜会对该垫圈组件5产生一个垂直向下的力F’，由于上垫圈51和下垫圈52之间的配合为内外圆锥面的配合，因此该力F’垂直方向上的分力也会被圆锥面产生反作用力抵消掉了大部分，只有水平方向上的分离会使得上垫圈51有向外伸缩变形的趋势；该力F’也会使得上垫圈51沿着圆锥面有向下移动趋势，而且垫圈组件5为具有一定弹塑性的高聚物材料，这时上垫圈51及下垫圈52露出的圆锥棱除会受到气缸座1止推面及平面滚珠轴承4的底面的挤压作用而发生了塑性变形，在塑性变形过程中也部分或完全抵消掉剩余的F’在垂直方向上分力所剩余的未抵消的力，使得曲轴2相对于气缸座1之间的倾斜幅度大大降低，进而在一定程度上避免了曲轴2与气缸座1之间的偏磨问题的出现。

在一些实施方式中，上垫圈51朝向下垫圈52的一侧具有第一锥孔，下垫圈52朝向上垫圈51的一侧具有第一锥台，第一锥台匹配装设于第一锥孔内，具体参见图4所示，下垫圈52的外圆开设有垫圈外斜面1212，上垫圈51的内圆开设有垫圈内斜面1222，且下垫圈52的垫圈下端面1211与气缸座1的止推面接触配合，上垫圈51的垫圈上端面1221与所述平面滚动轴承4接触配合，如此能够实现上垫圈51与下垫圈52在受轴向力时沿其自身的径向向内外弹性变形，也能在一定程度上自调节压缩机运行过程中曲轴的不平衡离心力。

为使得下垫圈52及上垫圈51本身具有一定的塑性及弹性，下垫圈52及上垫圈51都由具有塑性变形的高聚物材料制成，且该具有塑性变形的高聚物材料的基材为聚四氟乙烯PTFE、聚酰胺PA、聚酰亚胺PAI、聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE、氟塑料、酚醛树脂中的至少一种。需要说明的是，上述具有塑性变形的高聚物材料与具有减摩耐磨性能的高聚物材料的主要基材的种类都一致，但各自所添加的填料却有所不同。因垫圈组件5的下垫圈52及上垫圈51的本身需具有一定的塑性变形能力，但不需具备耐磨性能，因此下垫圈52及上垫圈51的基材不需要添加其他填料；而滑动套筒3需同时具备减摩和耐磨的性能，因此需其基材内添加润滑介质和耐磨颗粒。更进一步的，具有塑性变形的高聚物材料的邵耳硬度为具有减摩耐磨性能的高聚物材料的1/2～4/5倍。

如图6及图7所示，垫圈组件5与滑动套筒3协同作用的工作原理为：

当曲轴2受到不平衡的偏转离心力的作用时，垫圈组件5的上垫圈51沿着倾斜的滑移面向下滑动，上垫圈51的垫圈上端面1221受到曲轴2及平面滚子轴承4的作用而发生微塑性变形，但上垫圈51的变形不会很大，即其对平面滚动轴承4及曲轴2还保持着良好的支撑作用，在滑动及微塑性变形的双重作用下，不仅抵消了部分不平衡的偏转离心力，而且也吸收了部分因部平衡的偏转离心力的振动；虽然滑动及微塑性变形也会使得曲轴2相对于气缸座1的曲轴支撑筒11也出现了一定的倾斜，但由于曲轴支撑筒11与滑动套筒3之间的过盈配合，且滑动套筒3的硬度比垫圈组件5的上垫圈51及下垫圈52的高，同时，滑动套筒3的基材总添加了耐磨颗粒作为硬质支撑相，因此也能对倾斜后的曲轴2起到一定的支撑作用，即曲轴2的只发生了微倾斜。即使曲轴2有轻微的倾斜，但添加润滑介质的滑动套筒3除材料本身不仅具有减摩润滑的作用，而且储油孔35也能储存润滑油，进而保持形成的润滑油膜不会被破坏，这些都会在很大程度上降低因微倾斜而产生的摩擦功耗；同时，添加耐磨颗粒的滑动套筒3的材料本身具有很好的耐磨性，因此也避免了因微倾斜而导致的曲轴2与气缸座1的曲轴支撑筒11的上端及下端的磨损。以上这些都使得压缩机的运行功耗及振动噪声得到降低。

运用以上技术方案的压缩机为活塞压缩机，将未装配及装配了垫圈组件5及滑动套筒3活塞压缩机进行对比测试，得出压缩机在不同频率下的运行功耗具体如图8所示，可知装配有垫圈组件5及滑动套筒3活塞压缩机在各个运行频率下的功耗都比未装配的低，且运行频率越高，功耗降低的幅度稍大，即在75Hz的运行频率下功耗能降低约10W以上；压缩机在不同运行频率下的噪声如图9所示，知装配有垫圈组件5及滑动套筒3活塞压缩机在各个运行频率下的声功率级都比未装配的低，且运行频率越高，声功率级的降低幅度越大，即在100Hz的运行频率能降低约10dB。

本实用新型还提供一种活塞压缩机，包括上述的气缸座组件。具体而言，参见图1所示，活塞压缩机包括气缸座组件100、曲轴组件200、活塞组件300、阀组件400、吸气消音器500、气缸盖600。其中，气缸座组件100包括气缸座1及平面滚动轴承4，该平面滚动轴承4使得曲轴组件200与气缸座1的之间的摩擦变为滚动摩擦，进而降低压缩机因摩擦而产生的功耗。如图2所示，气缸座1主要包括气缸111、曲轴支撑筒11、排气消音腔113，并在曲轴支撑筒11的筒壁内开设有两个及以上的限位凹槽32，在曲轴支撑筒11的下端的端面上开设有限位环槽34。曲轴组件200包括曲轴2及配重块220，所述曲轴组件200在电机的驱动下带动所述活塞组件300在气缸座组件100的气缸111内对气体或冷媒做吸入和压缩排出的往复性运动，且所述活塞组件300由连杆310、活塞320、销钉330及卡簧销340组成。气体或冷媒的吸入和压缩排出由阀组件400进行控制，且该阀组件400主要包括吸气阀垫片410、吸气阀片420、阀板430、排气阀片440、限位板450、垫片460，并用气缸盖600将所述阀组件400压紧固定在气缸座1上，以此来保证气缸座1内压缩腔整体的气密性。

在吸入的气体或冷媒的前段装设吸气消音器500后，能够有效降低因吸入气体的脉动而产生的噪声，进而达到降低压缩机整体噪声的目的。

本实用新型还提供一种冰箱，包括上述的活塞压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种气缸座组件，包括气缸座(1)以及曲轴(2)，所述气缸座(1)具有曲轴支撑筒(11)，其特征在于，所述曲轴支撑筒(11)内套装有滑动套筒(3)，所述曲轴(2)穿设于所述滑动套筒(3)内，所述滑动套筒(3)的硬度小于所述曲轴支撑筒(11)的硬度且所述滑动套筒(3)的硬度小于所述曲轴(2)的硬度。

2.根据权利要求1所述的气缸座组件，其特征在于，所述滑动套筒(3)的材质为具有减摩耐磨性能的高聚物材料，所述具有减摩耐磨性能的高聚物材料的基材为聚四氟乙烯PTFE、聚酰胺PA、聚酰亚胺PAI、聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE、氟塑料、酚醛树脂中的一种；和/或，所述具有减摩耐磨性能的高聚物材料的邵耳硬度在60以上。

3.根据权利要求1所述的气缸座组件，其特征在于，所述曲轴支撑筒(11)与所述滑动套筒(3)之间过盈配合。

4.根据权利要求3所述的气缸座组件，其特征在于，所述曲轴支撑筒(11)与所述滑动套筒(3)之间具有周向限位结构和/或轴向限位结构；和/或，所述曲轴支撑筒(11)的筒体上具有多个贯通其内外侧的储油孔(35)。

5.根据权利要求4所述的气缸座组件，其特征在于，所述周向限位结构包括设置于所述曲轴支撑筒(11)的内周壁、所述滑动套筒(3)的外周壁中的一个上的限位凸起(31)及另一个上的限位凹槽(32)；和/或，所述轴向限位结构包括设置于所述滑动套筒(3)的第一端的限位凸环(33)以及设置于所述曲轴支撑筒(11)的第一端的限位环槽(34)；和/或，所述储油孔(35)的孔径为1.0mm～3.0mm。

6.根据权利要求2所述的气缸座组件，其特征在于，所述曲轴支撑筒(11)的第二端具有气缸座止推面，所述曲轴(2)上套装有平面滚动轴承(4)，所述平面滚动轴承(4)与所述气缸座止推面之间夹设有垫圈组件(5)，所述垫圈组件(5)包括上垫圈(51)、下垫圈(52)，其中，所述上垫圈(51)的顶面与所述平面滚动轴承(4)接触，所述下垫圈(52)的底面与所述气缸座止推面接触，在所述垫圈组件(5)承受轴向力时，所述上垫圈(51)、下垫圈(52)中的一个能够沿其径向向外弹性变形，另一个能够沿其径向向内弹性变形。

7.根据权利要求6所述的气缸座组件，其特征在于，所述上垫圈(51)朝向所述下垫圈(52)的一侧具有第一锥孔，所述下垫圈(52)朝向所述上垫圈(51)的一侧具有第一锥台，所述第一锥台匹配装设于所述第一锥孔内。

8.根据权利要求6所述的气缸座组件，其特征在于，所述垫圈组件(5)的材质为具有塑性变形的高聚物材料，所述具有塑性变形的高聚物材料的基材为聚四氟乙烯PTFE、聚酰胺PA、聚酰亚胺PAI、聚碳酸酯PC、聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE、氟塑料、酚醛树脂中的一种；和/或，所述具有塑性变形的高聚物材料的邵耳硬度为具有减摩耐磨性能的高聚物材料的1/2～4/5倍。

9.一种活塞压缩机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的气缸座组件。

10.一种冰箱，其特征在于，包括权利要求9中所述的活塞压缩机。

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