CN103807174B - 一种三缸滚动转子式压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公布的一种三缸滚动转子式压缩机，由储液器，密封容器，电动机，气缸组件等组成。电动机的定子固定在密封容器内，电动机的转子连接于驱动气缸组件的偏心轴上，气缸组件有三个气缸单元；有两个相邻气缸的滑片角度错开120°设置，第三个气缸的滑片，与另外两个气缸的滑片各自错开60°；一体化加工的曲轴上有两个相邻的偏心轴的偏心方向完全相同，第三个偏心轴与另外两个错开180°；对单独错开180°的偏心轴，设置转矩平衡机构；滑片错开120°的两个气缸，与偏心方向完全相同的两个偏心轴在同一侧装配，错位180°设计的偏心轴与第三个气缸在另一侧装配。本发明提高了滚动转子式压缩机的排量和功率，降低了负荷扭矩的波动，减小了振动和噪声。
Description
技术领域
本发明涉及空调和冰箱的制冷压缩机技术领域，特别是涉及滚动转子式压缩机的结构。
背景技术
作为空调与冰箱的核心部件，制冷压缩机有许多类型，其中滚动转子式压缩机是主流的机型之一，通常有卧式和立式两种类型。根据气缸缸体数量的不同，滚动转子式压缩机也分为单缸和双缸两种类型。
根据内部功能的不同，滚动转子式压缩机由储液器，密封容器，以及设置于密封容器内的电动机部分和气缸组件四大部分组成。
如图1：电动机的定子3固定在密封容器的机壳2内，电动机的转子4连接于曲轴16上。气缸组件包括相互分隔开的数个气缸15单元，气缸单元之间由隔板14分隔。曲轴16通过上轴承座5和下轴承座10与机壳2固定。其他排气管1，排气消声器6，储液缓冲器8，吸油管11，支持架12，以及未图示出来的上下气缸盖等，根据需要灵活设置。
如图2：每个气缸单元的分别由汽缸1，滚动转子2，曲轴上的某个偏心轴3，吸气管4，排气组件5，滑片弹簧6，滑片7，以及未图示的安装滑片的滑片槽组成。
对于一个汽缸单元的工作周期，如图2a，在电机转子的带动下，偏心轴3指向滑片7，此时汽缸吸气结束，汽缸1和滚动转子2之间的空间都是吸进来的制冷气体，没有压缩腔9；如图2b，偏心轴转动90°，由于转动产生新的吸气腔8，同时压缩腔9开始压缩制冷气体；如图2c，偏心轴转动180°，吸气腔8进一步扩大，压缩腔9继续压缩制冷气体；如图2d，偏心轴转动270°，吸气腔8进一步扩大，压缩腔9逐渐把压缩后的制冷气体通过排气组件5排出。然后回到图2a的角度，期望完成一个吸气和压缩气体的循环。
如图3a右图，单缸滚动转子式压缩机的曲轴驱动一个滚动转子3和对应的一个气缸单元。为平衡单个偏心轴转动带来的不平稳，设置有平衡重2。为保证制冷气体排量，单缸滚动转子式压缩机的偏心轴与滚动转子相对较高、质量亦较大，用于平衡偏心质量所产生离心负荷所需的平衡块也比较重，体积也相对较大。
如图3a左图，双缸滚动转子式压缩机的曲轴1驱动两个滚动转子3和对应的两个气缸单元。曲轴的两个偏心轴在彼此在相反的方向上产生的离心力相互低消。这就使得双转子压缩机所需平衡块的质量大为减小、其质量约为单转子的1/10。
因此，双缸压缩机排量大，运行平稳，而且振动和噪音比单缸小。
如图3b，由于双缸压缩机有两个气缸且错开180°设置和运转，因此，压缩机对气体的一个压缩周期负荷扭矩更加均匀。实际双缸压缩机b2的负荷扭矩波动，只有单缸压缩机b1的负荷扭矩波动的三分之一。同时进一步降低了压缩机的振动和噪音。
与单缸滚动转子式压缩机相比，由于后来发明的双缸滚动转子式压缩机不仅振动和噪音小，而且由于具有双缸同时运转，以及运转负荷扭矩波动小的特点，提高了滚动转子式压缩机的排量和功率。
在更大排量和功率的场合，由于双缸滚动转子式压缩机负荷扭矩的波动，旋转平衡，以及振动的局限，当前人们使用涡旋压缩机等压缩机来作为核心部件。
在更大功率场合下，理论上三缸滚动转子式压缩机将带来排量和功率更大，负荷扭矩波动更小，旋转更平衡，振动更小等特点，但三个气缸角度均匀排布的三缸滚动转子式压缩机并没有可生产性，原因如下：三个气缸需要曲轴上具有三个偏心轴来驱动。由于每个偏心轴外面都要安装滚动转子，在偏心轴相互错开120°的情况下，由于曲轴和偏心轴的强度和精度要求极高而一体化加工，那么滚动转子无法套入曲轴中间的那个偏心轴。
如专利CN1142368C，工程师试图解决三缸滚动转子式压缩机曲轴中间那个偏心轴与滚动转子的装配问题，发明了多部件组转起来的曲轴偏心轴组件，但基于强度和精度的问题，组装的曲轴偏心轴组件目前并没有实现生产。
如专利CN101520044B，工程师为了提高单个缸体的排气量和曲轴的强度，发明了增强强度的一体化加工的曲轴和偏心轴的结构。
发明内容
为了提高排量和功率，使负荷扭矩更加均衡，旋转更平衡，振动和噪音更小，本发明提出了一种当前技术可生产的三缸滚动压缩机。
如图4，本发明所采用的三个气缸的角度排列，并非360°均匀划分，其中有相邻两个气缸（1,2）的滑片（4，5）角度错开120°排列，第三个气缸3的滑片6与前两个气缸各自错开60°排列。
如图5a，本发明所采用的曲轴1和偏心轴（2、3、4）一体化加工，其中两个相邻偏心轴（2,3）的偏心方向完全相同。由于这两个偏心轴的偏心方向完全相同，因此滚动转子都可以套入。第三个偏心轴4的偏心方向，与偏心方向相同的两个偏心轴错开180°设计。显然，滚动转子可以套入偏心轴4。
如图5a，对错开180°设置的偏心轴4，设置转动平衡机构5，保证曲轴转动的平稳。
如图6，滑片（4,5）错开120°的两个气缸（1,2），与偏心方向完全相同的两个偏心轴（7,8）在同一侧装配。错位180°设计的偏心轴9，与第三个气缸3在另一侧装配。
如图6a，在气缸1的偏心轴7与滑片4角度完全相同的时候，压缩腔角度为360°，吸气腔角度为0°。
如图6b，同一时刻，气缸2的偏心轴8与滑片5的角度为120°，此刻气缸2中的压缩腔11角度为120°，吸气腔的角度为240°。
如图6c，同一时刻，气缸3的偏心轴9与滑片6的角度为240°，此刻气缸3中的压缩腔12角度为240°，吸气腔的角度为120°。
因此，在同一时刻本发明的三个气缸中，三个气缸的吸气腔角度分别为0°（360°）、240°、120°。三个压缩腔的角度为360°（0°）、120°，240°。即，本发明的三个气缸保持360°三等分的120°间隔均衡运转。
显然，本发明的有益效果是：
1）具有三个气缸同时运转，排量更大。
2）压缩机整体负荷扭矩更加均衡，旋转更平衡，振动和噪音更小。整体负荷扭矩的均衡和振动减小，也保证了更大功率下的优越性能。
3）具有三个偏心轴的曲轴一体化加工，保证了曲轴和偏心轴的精度和强度。
4）由于滚动转子可以套入三个偏心轴，不存在可组装性的问题。
附图说明
图1为滚动转子式压缩机结构；
图2为汽缸单元的压缩周期；
图3为压缩机曲轴与负荷扭矩；
图4为三缸滚动转子式压缩机曲轴；
图5为三缸滚动转子式压缩机汽缸；
图6为三缸滚动转子式压缩机气缸运转；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图4，本发明所采用的三个气缸的角度排列，并非360°均匀划分，其中有相邻两个气缸（1,2）的滑片（4，5）角度错开120°排列，第三个气缸3的滑片6与前两个气缸各自错开60°排列。
如图5a，本发明所采用的曲轴1和偏心轴（2、3、4）一体化加工，其中两个相邻偏心轴（2,3）的偏心方向完全相同。第三个偏心轴4的偏心方向，与偏心方向相同的两个偏心轴错开180°设计。
如图5a，偏心方向完全相同的两个偏心轴（2,3），可以设计为比第三个偏心轴4更靠近安装到电机转子上的曲轴1。
如图5c，偏心方向完全相同的两个偏心轴（2,3），可以设计为比第三个偏心轴4更远离安装到电机转子上的曲轴1。
如图5a，对错开180°设置的偏心轴4，设置转动平衡机构5，保证曲轴转动的平稳。如图5b，转动平衡机构5可以放到各种潜在的位置，而不局限于曲轴的某一处。甚至，采取曲轴中空，或者偏心轴中空等未提及的，能够平衡错开180°的偏心轴重量的平衡方式。
如图6，滑片（4,5）错开120°的两个气缸（1,2），与偏心方向完全相同的两个偏心轴（7,8）在同一侧装配。错位180°设计的偏心轴9，与第三个气缸3在另一侧装配。
本发明的整体结构，根据气缸的角度，可以是立式设计，或者是卧式设计。气缸立着或者卧着，不影响本发明的使用。
虽然本发明已经列举了数种实施方式，但是不能完全列举出所有的同性能实施方式。其他技术设计，应该尊重本发明的基本原理。
Claims (3)
1.一种三缸滚动转子式压缩机，由储液器，密封容器，电动机部分，气缸组件组成，电动机的定子固定在密封容器内，电动机的转子连接于驱动气缸组件的偏心轴上，气缸组件包括相互分隔开的数个气缸单元，气缸单元之间由隔板分隔，每个气缸单元的一侧分别由滑片槽，吸气孔和排气组件组成，滑片槽内均设置有滑片，滑片背部装有弹簧。其特征在于：气缸组件有三个气缸单元；有两个相邻气缸的滑片角度错开120°设置，第三个气缸的滑片，与另外两个气缸的滑片各自错开60°；一体化加工的曲轴上有两个相邻的偏心轴的偏心方向完全相同，第三个偏心轴与另外两个错开180°；对单独错开180°的偏心轴，设置转矩平衡机构；滑片错开120°的两个气缸，与偏心方向完全相同的两个偏心轴在同一侧装配，错位180°设计的偏心轴与第三个气缸在另一侧装配。
2.根据权利要求1所述的三缸滚动转子式压缩机，其特征在于：偏心方向完全相同的两个偏心轴，可以设计为比第三个偏心轴更靠近安装到电机转子上的曲轴，也可以设计为比第三个偏心轴更远离安装到电机转子上的曲轴。
3.根据权利要求1所述的三缸滚动转子式压缩机，其特征在于：单独错开180°的偏心轴的转矩平衡机构，可以设置到曲轴的各个位置，或者曲轴与偏心轴中空的方式。
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