WO2019052080A1 - 泵体组件、流体机械及换热设备 - Google Patents

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魏会军
余冰
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王珺
张心爱
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Abstract

一种泵体组件、包括该泵体组件的流体机械及包括该流体机械的换热设备，泵体组件包括：气缸（10），具有内腔（11）及与内腔（11）相连通的滑片槽（12）；活塞（20），活塞（20）可转动地设置在内腔（11）中；滑片（30），可滑动地设置在滑片槽（12）内，滑片（30）的头部与活塞（20）的外周面相接触；滑片弹簧（40），设置在滑片（30）的尾部，滑片弹簧（40）具有被滑片（30）压缩的压缩状态及与滑片（30）分离的自由状态。滑片（30）的头部与活塞（20）之间的作用力减小，降低了泵体组件运行过程中的能耗。

Description

泵体组件、流体机械及换热设备 技术领域
本发明涉及泵体技术领域，具体而言，涉及一种泵体组件、流体机械及换热设备。
背景技术
在现有技术中，泵体组件的活塞设置在曲轴上，且能够在气缸的内腔中转动。其中，气缸与活塞形成一个月牙形的工作腔，滑片的头部与活塞紧密接触，将月牙形工作腔分隔为两部分，分别为吸气腔与压缩腔，且滑片随着活塞的滚动沿滑片槽作往复运动，吸气腔与压缩腔的容积则进行周期性变化，从而完成气体的吸入、压缩、排出过程。
然而，在压缩机工作过程中，滑片弹簧始终受到压缩力，即滑片弹簧始终对活塞作用弹性力，导致活塞与滑片之间的摩擦力较大，造成压缩机运行过程中的功耗增加，降低了压缩机的性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种泵体组件、流体机械及换热设备，以解决现有技术中的泵体组件在运行过程中功耗较大的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种泵体组件，包括：气缸，具有内腔及与内腔相连通的滑片槽；活塞，活塞可转动地设置在内腔中；滑片，可滑动地设置在滑片槽内，滑片的头部与所活塞的外周面相接触；滑片弹簧，设置在滑片的尾部，滑片弹簧具有被滑片压缩的压缩状态及与滑片分离的自由状态。
进一步地，当滑片伸入内腔的长度最大时，滑片弹簧处于自由状态且其具有原长X max，滑片的尾部与滑片弹簧的远离滑片的一端之间具有第一距离A，其中，0＜A-X max≤6mm。
进一步地，第一距离A与原长X max之间的关系为2mm≤A-X max≤4mm。
进一步地，当滑片完全位于滑片槽内时，滑片弹簧具有工作长度X min，滑片的尾部与滑片弹簧的远离滑片的一端之间具有第二距离B，其中，B-X min≥0.5mm。
进一步地，滑片弹簧的刚度系数为K，其中，0.2N/mm≤K≤0.8N/mm。
进一步地，滑片的头部具有弧形面。
进一步地，气缸具有进气通道和排气通道，进气通道和排气通道分别位于滑片的两侧。
进一步地，排气通道为气缸的端面上的排气口。
根据本发明的另一方面，提供了一种流体机械，包括上述的泵体组件。
根据本发明的另一方面，提供了一种换热设备，包括上述的流体机械。
应用本发明的技术方案，泵体组件包括气缸、活塞、滑片及滑片弹簧。其中，气缸具有内腔及与内腔相连通的滑片槽。活塞可转动地设置在内腔中。滑片可滑动地设置在滑片槽内，滑片的头部与所活塞的外周面相接触。滑片弹簧设置在滑片的尾部，滑片弹簧具有被滑片压缩的压缩状态及与滑片分离的自由状态。这样，在泵体组件运行过程中，滑片弹簧具有与滑片分离的自由状态，滑片弹簧不会始终存在压缩量，则滑片弹簧不会始终对滑片施加弹性力，使得滑片的头部与活塞之间的作用力减小，摩擦损耗也减小，进而提升了泵体组件的工作性能。
与现有技术中滑片弹簧始终对活塞产生作用力相比，本申请中的泵体组件的活塞与滑片弹簧之间的作用力减小，减少二者之间的磨损，延长泵体组件的使用寿命，降低泵体组件的能耗，最终提升泵体组件的工作性能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的泵体组件的实施例的滑片伸入气缸最长时的俯视图；
图2示出了图1中的泵体组件的C处放大示意图；
图3示出了图1中的泵体组件的滑片弹簧处于原长X max时的主视图；
图4示出了图1中的泵体组件的滑片弹簧处于工作长度X min时的主视图；
图5示出了根据本发明的泵体组件的实施例的滑片完全位于所述滑片槽内时的俯视图；以及
图6示出了图5中的泵体组件的D处放大示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、气缸；11、内腔；12、滑片槽；13、进气通道；14、排气通道；20、活塞；30、滑片；40、滑片弹簧；50、曲轴。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中的泵体组件在运行过程中功耗较大的问题，本申请提供了一种泵体组件、流体机械及换热设备。
如图1至图6所示，泵体组件包括气缸10、活塞20、滑片30及滑片弹簧40。其中，气缸10具有内腔11及与内腔11相连通的滑片槽12。活塞20可转动地设置在内腔11中。滑片30可滑动地设置在滑片槽12内，滑片30的头部与所活塞20的外周面相接触。滑片弹簧40设置在滑片30的尾部，滑片弹簧40具有被滑片30压缩的压缩状态及与滑片30分离的自由状态。
在泵体组件运行过程中，滑片弹簧40具有与滑片30分离的自由状态，滑片弹簧40不会始终存在压缩量，则滑片弹簧40不会始终对滑片30施加弹性力，使得滑片30的头部与活塞20之间的作用力减小，摩擦损耗也减小，进而提升了泵体组件的工作性能。
与现有技术中滑片弹簧始终对活塞产生作用力相比，本实施例中的泵体组件的活塞20与滑片弹簧40之间的作用力减小，减少二者之间的磨损，延长泵体组件的使用寿命，降低泵体组件的能耗，最终提升泵体组件的工作性能。
在本实施例中，在增大压缩机排量时，曲轴偏心量较小，滑片弹簧40的工作长度区间较短，则对滑片弹簧40的性能要求较低，能够保证滑片弹簧40的长期稳定运行，进而提高泵体组件的运行可靠性，保证泵体组件能够正常运行。此外，滑片弹簧40的上述设置突破了滑片弹簧40对泵体组件排量的设计限制，可以在相同的气缸10的外径尺寸下实现更大的排量设计，有利于泵体组件的小型化。
如图1至图3所示，当滑片30伸入内腔11的长度最大时，滑片弹簧40处于自由状态且其具有原长X max，滑片30的尾部与滑片弹簧40的远离滑片30的一端之间具有第一距离A，其中，0＜A-X max≤6mm。这样，滑片弹簧40不存在预压缩量，则滑片弹簧40作用在滑片30上的弹性力减小，则滑片30的头部作用在活塞20上的作用力也相应地减小。在泵体组件运行过程中，上述设置能够降低滑片30与活塞20之间的摩擦力，不仅使得活塞20的转动更加顺畅、容易，也使得滑片30及活塞20的磨损降低，减小泵体组件的能耗，延长泵体组件的使用寿命，降低成本。
可选地，第一距离A与原长X max之间的关系为2mm≤A-X max≤4mm。这样，上述数值范围能够保证滑片弹簧40的预压缩量不会太小，则启动泵体组件时气缸10的有效工作排 量也不会过小，进而使得泵体组件的启动更加容易、快捷，缩短启动耗时，提高泵体组件的工作效率。
需要说明的是，第一距离A与原长X max之间的关系不限于此，只要能够满足0＜A-X max≤6mm即可，针对不同排量的泵体组件选择合适的取值。
如图4至图6所示，当滑片30完全位于滑片槽12内时，滑片弹簧40具有工作长度X min，滑片30的尾部与滑片弹簧40的远离滑片30的一端之间具有第二距离B，其中，B-X min≥0.5mm。这样，当滑片30完全位于滑片槽12内时，上述数值范围对滑片30的尾部与滑片弹簧40的尾部之间的第二距离B与此时滑片弹簧40的工作长度X min进行限定，既能够保证泵体组件的良好的启动性，又能够防止滑片弹簧40弹出滑片槽12，进而提高泵体组件的结构稳定性。
在本实施例中，滑片弹簧40的刚度系数为K，其中，0.2N/mm≤K≤0.8N/mm。这样，在泵体组件运行过程中，上述数值设置能够保证滑片弹簧40不会发生结构损坏，且使得泵体组件的启动更加容易、快捷，进而提高泵体组件的工作效率。
需要说明的是，滑片弹簧40的刚度系数为K的取值范围不限于此，只要保证泵体组件能够正常启动、运行即可。
在本实施例中，滑片30的头部具有弧形面。这样，在活塞20在气缸10内转动的过程中，弧形面与活塞20的外周面相切，从而降低滑片30与活塞20的摩擦力，减少滑片30与活塞20的磨损，延长泵体组件的使用寿命。具体地，在滑片30的尾部设置滑片弹簧40，在滑片弹簧40的弹性力作用下，弧形面能够与活塞20的外周面相切，从而防止内腔11内的两个腔室(吸气腔、压缩腔)相连通。
如图1和图5所示，气缸10具有进气通道13和排气通道14，进气通道13和排气通道14分别位于滑片30的两侧。具体地，活塞20的外周面与气缸10的内周面之间形成内腔11，内腔11被滑片30分割成两个腔室(吸气腔、压缩腔)，且该两个腔室互不连通。活塞20旋转一周，两个腔室分别完成吸气、压缩、排气过程。
如图1和图5所示，排气通道14为气缸10的端面上的排气口。排气通道14的排气方向与气缸10所在的水平面垂直。这样能够防止从排气通道14排出的气体直吹泵体组件外部的壳体，降低排气过程产生的噪声。上述结构的结构简单，容易加工。
需要说明的是，排气通道14的排气方向不限于此。可选地，排气通道14的排气方向也可以气缸10所在的水平面平行。
如图1和图5所示，泵体组件还包括主轴承、副轴承、驱动机构及曲轴50。其中，主轴承设置在气缸10的上方。副轴承设置在气缸10的下方。活塞20套设在曲轴50上，且驱动机构通过曲轴50带动活塞20在气缸10内旋转。这样，曲轴50的中心与气缸10的中心基本重合，活塞20套设在曲轴50的偏心部上，偏心部的偏心量为e。活塞20的一侧与气缸10的 内壁相切，另一侧与滑片30的头部相接触，滑片30将气缸10的内壁与活塞20的外壁间的月牙形空腔分为两部分，分别为吸气腔和压缩腔。随着曲轴50的旋转，吸气腔和压缩腔的容积周而复始的变化，从而实现吸气、压缩、排气过程。上述结构的结构简单，容易加工、装配。
具体地，主轴承设置在气缸10的上端，副轴承设置在气缸10的下端，主轴承、气缸10及副轴承通过紧固件连接在一起。其中，主轴承及副轴承外可套设消音器，以便改善泵体组件工作时产生的噪声。曲轴50由主轴承和副轴承支撑，主轴承用于支撑曲轴50的中下部，副轴承用于支撑曲轴50的下端部。曲轴50的下端可以伸入到泵体组件内部的润滑油油池中，曲轴50内可形成有中心油孔，中心油孔的底部与油池连通，中心油孔吸上的润滑油可用于润滑主轴承、活塞20及副轴承，进而降低泵体组件运行过程中的结构磨损，延长泵体组件的使用寿命。
具体地，在曲轴50旋转过程中，当滑片30伸入内腔11的长度最大时，滑片30的头部与活塞20相接触，则吸气腔和压缩腔仍然不会发生连通，进而确保泵体组件能够实现吸气、压缩、排气过程，使得泵体组件正常运行。
可选地，活塞20为圆环形，活塞20的上端面可紧贴主轴承的下表面，活塞20的下表面紧贴副轴承的上表面。
在本实施例中，泵体组件实现了一种全新的滑片弹簧40与滑片30间的配合方式，并对滑片弹簧40的刚度系数K做出了合理限制，不但能够保证泵体组件的正常启动、降低了滑片30与活塞20之间的摩擦功耗，而且突破了传统的滑片弹簧40工作过程中长度X为2倍的曲轴50偏心量e的限制关系，即X＝2e。同时，上述设置拓宽了泵体组件排量的范围，降低了滑片弹簧40的结构要求，有利于实现泵体组件的小型化和低成本化。
本申请还提供了一种流体机械(未示出)，包括上述的泵体组件。可选地，流体机械为旋转式压缩机或者旋转式膨胀机。
本申请还提供了一种换热设备(未示出)，包括上述的流体机械。可选地，换热设备为空调。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
在泵体组件运行过程中，滑片弹簧具有与滑片分离的自由状态，滑片弹簧不会始终存在压缩量，则滑片弹簧不会始终对滑片施加弹性力，使得滑片的头部与活塞之间的作用力减小，摩擦损耗也减小，进而提升了泵体组件的工作性能。
与现有技术中滑片弹簧始终对活塞产生作用力相比，本申请中的泵体组件的活塞与滑片弹簧之间的作用力减小，减少二者之间的磨损，延长泵体组件的使用寿命，降低泵体组件的能耗，最终提升泵体组件的工作性能。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种泵体组件，其特征在于，包括：
    气缸(10)，具有内腔(11)及与所述内腔(11)相连通的滑片槽(12)；
    活塞(20)，所述活塞(20)可转动地设置在所述内腔(11)中；
    滑片(30)，可滑动地设置在所述滑片槽(12)内，所述滑片(30)的头部与所活塞(20)的外周面相接触；
    滑片弹簧(40)，设置在所述滑片(30)的尾部，所述滑片弹簧(40)具有被所述滑片(30)压缩的压缩状态及与所述滑片(30)分离的自由状态。
  2. 根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，当所述滑片(30)伸入所述内腔(11)的长度最大时，所述滑片弹簧(40)处于所述自由状态且其具有原长X max，所述滑片(30)的所述尾部与所述滑片弹簧(40)的远离所述滑片(30)的一端之间具有第一距离A，其中，0＜A-X max≤6mm。
  3. 根据权利要求2所述的泵体组件，其特征在于，所述第一距离A与所述原长X max之间的关系为2mm≤A-X max≤4mm。
  4. 根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，当所述滑片(30)完全位于所述滑片槽(12)内时，所述滑片弹簧(40)具有工作长度X min，所述滑片(30)的所述尾部与所述滑片弹簧(40)的远离所述滑片(30)的一端之间具有第二距离B，其中，B-X min≥0.5mm。
  5. 根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述滑片弹簧(40)的刚度系数为K，其中，0.2N/mm≤K≤0.8N/mm。
  6. 根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述滑片(30)的所述头部具有弧形面。
  7. 根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述气缸(10)具有进气通道(13)和排气通道(14)，所述进气通道(13)和所述排气通道(14)分别位于所述滑片(30)的两侧。
  8. 根据权利要求7所述的泵体组件，其特征在于，所述排气通道(14)为所述气缸(10)的端面上的排气口。
  9. 一种流体机械，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的泵体组件。
  10. 一种换热设备，其特征在于，包括权利要求9所述的流体机械。
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