CN86107177A - 具有压缩量可调机构的摇摆板型压缩机 - Google Patents

Abstract

一种具有可调压缩量机构的摇摆板型压缩机，压缩机里活塞位移量的改变是由变更摇摆板的倾斜表面的角度来取得的，而倾斜表面角度的变更又是靠曲柄室和抽吸室之间的压力差来实现的。本发明中，该倾斜表面和角度由变更抽吸室的压力来控制而同时维持曲柄室内的压力均匀一致。

Description

本发明涉及制冷系统中的摇摆板型压缩机，更详尽一点地说来，就是涉及用于摇摆板型压缩机上的压缩量可调机构。

靠改变凸轮转子的旋转运动为摇摆板的摇摆运动从而使活塞作往复移动的摇摆板型压缩机在既有工艺里已为人熟知。改变压缩量的可调压缩量机构也已为人所熟知，可见之于美国专利3，861，829。在此机构里活塞的往复移动位移量可以由改变凸轮转子倾斜面的倾角加以变动调节。其方法就是通过控制住从曲柄室流出的制冷剂的量而把抽吸压力维持在预定的水平上，在这个条件下再利用存在于曲柄和抽吸室之间的压力差未改变凸轮转子倾斜面的倾角，而曲柄室则是装置凸轮转子的地方。于是，压缩机的压缩量随着活塞位移量的改变而受到调节。

上述机构的缺点之一就是当抽吸压力到达使压缩量调节机构开始动作的那一点的压力值不能定在较低的水平上，原因在于制冷剂的抽吸压力对应于制冷剂的蒸发温度。因而如果把抽吸压力定在较低的水平时，蒸发器的表面就会产生冷凝效应从而压缩机特性曲线中下位总量就显得不足，并且由于曲柄室中的压力是受到了控制的，而且曲柄室的容积又大于抽吸室的容积，所以活塞对改变凸轮转子倾斜表面的倾角所作的响应并不充分。更有甚者，在曲柄室和抽吸室之间的压力差改变时，润滑油可能从抽吸室流进曲柄室量去。

本发明首要的目的就在于提供出一种能改进具有压缩量可调机构的摇摆板型压缩机的方法，它能适用于任何类型的制冷回路而不降低制冷效果。

本发明的另一个目的就是推出一种摇摆板型压缩机，它具有能防止润滑油外流的调节压缩量的机构，从而增加了机器的耐用度。

符合本发明的摇摆板型压缩机包含着由多付汽缸组合成的一件汽缸组块，一间曲柄室以及前端板和后端板这几样东西所组成的筒形箱体。驱动轴连接着转子件并由筒形箱体支承着旋转。转子件具有一只倾斜板并且可以变更它相对于驱动轴的角度、摇摆板与装在汽缸里并在其中可以作滑移运动的那些活塞分别地连结并且密接地装在倾斜板上，同时与驱动轴保持一定的夹角。倾斜板和摇摆板的角度由可调机构加以变更。压缩量可调机构由连接曲柄室和在后端板上形成的抽吸室之间的一条通道，阀机构和阀的控制机构这一些所组成，阀的控制机构可在把曲柄室里的压力均匀地维持在事先确定好了的水平上的条件下利用曲柄室和抽吸室之间的压力差来控制阀机构的动作。

别一些目的、特征以及本发明的其他方面将通过下面对本发明的最优实施方案的详细说明并参照附图来予以理解。

图1是根据本发明作出的一种实施方案中摇摆板型压缩机的纵剖视图;

图2是图1中摇摆板型压缩机的调节角度机构的示意图解;

图3是对调节角度机构进行控制的方法的方框示意图;

图4a以及4b是表示抽吸压力和曲柄室里压力的改变对应于操作运行时间期限的图表;

图4c是阐释压缩容积和曲柄室与抽吸室间压力差两者之间的关系的图表;

图5是对根据本发明作出的另一种实施方案中的压缩量调节机构的主要部分加以图示而对摇摆板型压缩机进行局部剖开的剖视图。

根据图1中所表明的是符合本发明的一种实施方案的摇摆板型压缩机1。该压缩机具有前端板2，带汽缸组块31的汽缸箱体3，阀板4，以及汽缸头5。前端板2采用紧固螺钉（图中未予表示出）固定在筒形箱体的一个端部的开口上，通过前端板2的中央部分开了一个轴向的孔洞21用来通入驱动轴7。径向轴承8则装在轴孔21里以支承驱动轴7进行转动。环状轴套部分22由前端板2凸出并且包围着驱动轴7以规定出密封穴23的界限。筒形箱体3具有汽缸组块31及一间曲柄室32。汽缸组块31则含有多付以等角距隔开着的汽缸33。

凸轮转子10固定在驱动轴7之上。止推滚针轴承11则装在前端板2的内壁表面与相邻的凸轮转子10的轴向端表面之间。凸轮转子10的臂杆部分101朝着汽缸组块31的方向延伸出来，长形孔102开在臂杆101之上。具有凸缘部分121的圆柱形零件12套绕着驱动轴7装置。它并且可以沿着滑配在驱动轴7上的球形元件13在支承着它的驱动轴7上进行摇摆。第2个臂杆部分122做在柱形零件12的凸缘部分121的外表面上，而且和凸轮转子10的臂杆部分101面对面地相街接，开在臂杆部分122上面的孔123则与长形孔102并列同向。贯通孔123插入的销钉14则在长形孔102之内可以作滑移运动。环形的摇摆板15则通过径向滚针轴承16装在柱形零件12的外表面上。并且，止推滚针轴承17系装设在凸缘部分121和环形摇摆板15的空隙之间。驱动轴7的另一端则通过位于汽缸组块31的中心孔之中的径向轴承18而受到支承并且旋转。滑动短轴151附着在摇摆板15之上并且凸向汽缸箱体3的底部表面。滑动短轴151的端部位于沟槽321中而且沿着它滑动从而防止摇摆板15旋转起来。

活塞杆19的一端可旋转地联结在摇摆板15的接受表面152之上，它的另一端则也是可以旋转地联结在活塞体20之上，活塞体20则装入汽缸33之内并可以滑动。

抽吸口41和排放口42做在阀板4上面并贯通它，抽吸簧片阀（图中未表示）则装在阀板4之上。排放簧片阀（图中未表示）也装在阀板4上并且位于抽吸簧片阀的反面，汽缸头5则通过一只垫片和阀板4联结在汽缸箱体3之上。中隔墙板51从汽缸头5的内表面轴向地延伸出来并且把汽缸头5的内部剖分成两个仓室，这些就是抽吸室52与排放室53。抽吸室52通过开在汽缸头5上面的流体入口60而联向外界流体回路。排放室53也通过流体出口61与外界流体回路相联，而出口61也开在汽缸头5上面。

柱形盲孔62镗在汽缸组块31之上，以便于其中装置波纹管63，盲孔62通过开在阀板4上面的小孔64而通向抽吸室52，而且也能通过在汽缸组块31上面做出的联通通道65而与曲柄室32沟通。小孔64是常闭的，而针形件631则附在波纹管63的一个端部上，因此盲孔62常规地通过联通道65与曲柄室32相联结。

于运行中，旋转运动是由驱动源施加到驱动轴7上去的，并且从驱动轴7传递到凸轮转子10上面去。凸轮转子10通过柱形零件12再把旋转运动传递摇摆板15。滑动轴151与摇摆板15相联结而且限位于沟槽321之中，阻止摇摆板15的旋转趋势，从凸轮转子10和柱形零件12传来的旋转运动转换为摇摆板15的摇摆运动。在摇摆板15摇摆的时候，活塞20藉助于活塞杆19而在汽缸33之中往复移动。相应地，制冷剂气体就经由入口60通过抽吸室52并且穿越抽吸口41进入汽缸33。然后，制冷剂气体又在汽缸33中受到压缩并且通过排放口42排入排放室53。而在排放室53中受过压缩的制冷剂气体又通过出口61流入外回路。

参见图2中对压缩机的摇摆运动机构所作的解释，处在压缩冲程中，每只汽缸33中作用于活塞19前端的气体阻力为Fpi，而在全部汽缸33中的气体合成阻力为∑Fpi。为了清楚简明地说明问题，只在图中示出活塞中的一只，虽然可以使用所有汽缸中任何数目的活塞拿来表示都行。气体阻力∑Fpi迫使活塞19向左移动，而作用在销钉14与长孔102之间位于接触点（P）处的推力为FL，而且推力（FL）和与驱动轴的中心线同一方向的X水平轴线之间形成了一个夹角。至于说Fp这个作用在活塞19的后部表面上的力则可以用下述公式计算出来：

即FP＝Pc×S×n式中n是活塞的数目，S则是接受曲柄室中气体压力的活塞后部面积。在驱动轴7和球形元件13之间的摩擦系数表为μ，而推力（FL）作用于驱动轴的法向分力为Fr（Fr＝FL    Sin    β）总的气体阻力∑Fip可以由下列方程式加以确定：

∑Fpi＝FLCOS β ＋μFR+Fp（1）

式中-FR表示在压缩机处于减少压缩量的运行状态中的摩擦力方向，而+FR则表示压缩机处在增大压缩量的运行状态中的摩擦力方向。

并且，如果说在销钉14的支承部分推进力的作用点（P）和∑Fpi之间沿Y轴线的距离为LF，而在作用点（p）和法向分力FR之间沿X轴线的距离为h，作用点（P）和驱动中心线之间Y轴线的距离是L，同时驱动轴7的直径为Ds，那应根据绕（P）点的力矩守恒方程式可以从方程式（1）推导而得，其式如下：

（∑Fpi）×LF+FR×h＝ ＋μFR×（L+DS/2）+Fp×L（2）

柱形零形件12和摇摆板15相对于守恒的力矩系统倾斜着一个角度。由于从方程式（2）中得出来的了解非常清楚，来源于改变力Fp的作用因而对改变摇摆板的倾斜角度作出控制的操作能够轻而易举地办到。因此早先的控制手段通常就是在均匀不变地维持抽吸压力的同时藉助于改变曲柄室中的压力达到改变力Fp的目的。不过，如果把改变曲柄室中的压力这一项措施用来作为改变摇摆板的倾角的源泉手段，就可能导致几项缺点，这些早已经在前面说到过了。

谈到图3和图4，这里面是对本发明前面说过的实施例方案中压缩量可调机构的操作方法进行解释。圆柱形盲孔62中装着波纹管63，而盲孔经常都通过通道65和曲柄室32相连结。因而如果曲柄室中的压强（Pc）由于渗入气体而超过了波纹管63的闭锁压力，那么波纹管63就在轴向长度上受到压缩而开启了小孔64。于是，处在曲柄室32中的气体就通过小孔64而流出从而进入抽吸室52。另一方面，如果曲柄室中的压强（Pc）低于波纹管63的闭锁压力，则波纹管63就扩张自己的轴向长度。小孔64于是就被针状元件631关闭起来，这样一来由于渗入气体流进曲柄室也就将其中的压力增加了上去。

根据以上我们已经说到过的这些，曲柄室32中压力的变动可以控制在很小的范围内，就是说在曲柄室32中的压力可以维持在接近预定的水平上（在图3中，压力P指的是预定压力水平的中值）。因此，圆柱形零件12以及摇摆板15的倾斜角就通过曲柄室32以及抽吸室52之间的压力差而受到改变，就是说在方程式（2）中所表示的Fpi受到改变，从而改变了环绕（P）点的力矩系统。

在包含有上述压缩机的制冷回路中，处在曲柄室中的压强（Pc）在运行的初期下降，但是很快地稳定了下来以维持预定水平，这正象在图4a里所表示的那样。然而，制冷剂的抽吸压强（Ps）可就随着热负荷的减少而减少，也就是随着冷藏箱里面的温度下降而下降。

在度过了预定的时间（to）以后，也就是抽吸压强（Ps）到达了图4a中的（a）点，压缩量的控制开始执行以实现方程式（2）。那就是柱形零件12以及摇摆板15的倾斜角受到变更以降低压缩机的压缩量。如果抽吸压强（Ps）由于压缩机的压缩量有降低而得到上升并到达图4a中的（b）点，那么柱形零件12和摇摆板15的倾斜角度的减少就要停下来。然后，压缩机继续运转以维持降低下来了的压缩量。即使压缩机的压缩量降低了然而热负荷，也就是冷藏箱中温度也逐渐降低了下来。而抽吸压力也随着热负荷的下降而下降了。那么柱形零件12和摇摆板15的倾斜角度的改变在于减少压缩机的压缩量，其方法就是上面解释过的那一些。于是冷藏箱里面的温度就能维持在预先设定的水平上。方程式（1）和（2）之中的成分，如摩擦力这一项，就受到了倾斜角的改变的影响，于是抽吸压强（Ps）就出见了阶梯形的变化就象图4a中所表明的那样。

在压缩机的压缩量受到调节的过程中，抽吸压力用以补偿热负荷的改变而作出的变动维持在预先决定了的范围以内进行着这种变动，见之于图4b。那就是当热负荷，也就是冷藏箱内的温度有所降低时，抽吸压强（Ps）就作出象图4b中用一些点划线表示出来的改变。另一方面，当热负荷有所增加时则抽吸压力（Ps）就作出象图4b中用虚线表示出来的那种方式的改变。

象在图4b中所清楚表明了的，降低压缩量和增加压缩量的动作点具彼此不同的，因为，象图4c中所表示的，处在曲柄室和抽吸室中的压力差是用来改变柱形零件12和摇摆板15的倾斜角度，表现了在压缩机的压缩量减少和增加时这个差值具有不同的特性曲线，意味着减少或增加压缩机的压缩量的那个动作点有着一个滞后的现象、这种滞后现象是由摩擦力所引起的而且决于角度β，在转子件10和柱形零件12之间的连结件的位置，或者摩擦系数μ。

在温度调节方面，动作点的不同产生出差值来，就是说冷藏箱中的温度在动作点的差值范围内变化。然而，这些温度的变化可以由于对方程式中的各个参量进行适宜的选择而将它控制在相当无害的范围之内。例如，适当地选择角度β，摩擦系数μ以及连结件的位置就行。

再谈一下图5，本发明改进了的压缩量调节机构在沟通通道方面的控制元件亦即本发明进一步的实施例方案于本图中得到了表示，图中类似的元件用图1中那种实施方案里用过的同一个参考数目表示，而且对类似的元件的任何说明都予以省略以筒化叙述。标号为100的一件电磁阀装在筒形盲孔62中，而阀元件101控制着小孔64的开启和关闭。压力检测器110装在筒形箱体3中用以检测通道65即曲柄室32中的压力。

由压力检测器110测到的信号随即输入到对比器120之中并且拿来和原来预定好了的参考电压相比，这个预定的参考电压是对应着曲柄室中的预先设定好了的气压的。对比器120的输出终端经继电器控制器130而与继电器140的线圈141和稳压二极管150联结。继电器140有一个经常闭合的终端，另一个终端则接向电磁阀100中的线圈102。于是，阀件101的运行，也就是打开或闭合小孔，是由继电器140的操作来控制的。

为了在操作中能均匀地维持曲柄室中的压力，如果曲柄室32中的压力超过了预先设定的水平，来自压力检测器110的信号就与参考电压水平相比较，并作为一种补偿的结果将象正电压这种高水平的信号，由对比器120向外输出。从对比器120来的正电压由继电器控制器130加以放大，使之超过电源电压，于是电流通过稳压二极管150供向电磁阀100的线圈102。由于线圈102充电的结果，阀件101受到吸引而打开了小孔63。那时于曲柄室32中所含的制冷剂气体就通过通道65，盲孔62以及小孔63流出而通入抽吸室52之中。

从另外一个方面说来，如果在曲柄室32之中的压力低于预先决定的压力水平，那么低电压信号，如零电压或负电压就从对比器120向外输出。因而从电源来的电流就加在继电器140的线圈141之上使继电器140充电，因而打开了继电器140的触点，这样一来阀元件101受到推动而移向阀板4从而关闭小孔63。其结果导致曲柄室32中的压力由于漏气的渗入而增加上来。

根据以上叙述，本发明的可调位移机构的调节是藉助于变更抽吸压力同时又将曲柄室内的压力维持在预定的水平之上，而抽吸压力，也就是启动可调位移机构的制冷剂蒸发温度则可以限定在较低的水平之上而不致在蒸发器上面产生冷凝现象。因此，压缩机的特性曲线中的下拉总量就有所改进。并且曲柄室里的压力通常均匀地维持在预定的范围之内，曲柄室里所含的润滑油就能得到阻止而不致流出。

本发明业已结合最佳方案加以详细叙述、然而这些方案不过是举的一些例证而并非将本发明限制于此。很容易理解，通过利用本原理的技巧可以轻而易举地作出在本发明范围以内的他种变体和改型来。

Claims (4)

1、具有压缩量可调机构的摇摆板型压缩机，其特征在于，由下列部分组成：

-件包含有汽缸组块和曲柄室一间的筒形箱体，该箱体两端的开口部分都由端板封闭；

-组多付汽缸装在上述的汽缸组块之中；

-组多付活塞分别装在各自的汽缸里并能作往复移动；

-件支承在上述筒形箱体中的可旋转的驱动轴；

-件装在上述驱动轴上并随之一起转动的转子件，本转子件具有一块倾斜板而该板能由可调压缩量机构来改变它相对于驱动轴的角度；

一件与上述活塞连结的摇摆板它从动于转子件的旋转运动而作出摇摆运动藉此来使上述活塞往复移动，该摇摆板切近地贴装在上述转子件的倾斜板上并对驱动轴形成一定的角度；

上述可调压缩量机构包含有一条在前述筒形箱体上作成的通道以连接曲柄室和在端板中之一上形成的抽吸室，以及装在通道中的阀件以控制开放口，而在上述端板之一中，阀件装在通道里以控制通道的开启和关闭，还有控阀装置以控制前述的阀件的动作、控阀装置里有压力检测装置用以检测曲柄室中的压力并且控制上述阀件来维持曲柄室中的压力于预定的水平上、根据是通过将测出的压力信号和预定的压力水平加以对比而作出的。

2、根据权利要求1的具有可调压缩量机构的摇摆板型压缩机，其特征在于：通道包含着在汽缸组块上镗出的筒形盲孔一个，其第一条通道连接该筒形盲孔与曲柄室而其第二条通道则沟通盲孔与抽吸室，所说的阀件就是装在该筒形盲孔之中。

3、根据权利要求2中的具有可调压缩量机构的摇摆板型压缩机，其特征在于：所说的压力检测装置是由一个波纹管和附装在其一端的阀元件所组成，以控制上述的第二条通道。

4、根据权利要求2中的具有可调压缩量机构的摇摆型压缩机，其特征在于：提及的阀件包含有电磁阀而其压力检测装置则是在第一条通道中的压力探头。

Images