CN110873051A - 双缸旋转式压缩机及其曲轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双缸旋转式压缩机及其曲轴，双缸旋转式压缩机包括：壳体；压缩机构；曲轴，所述曲轴包括主轴以及设在所述主轴上的上偏心部和下偏心部，所述上活塞套设在所述上偏心部上且所述下活塞套设在所述下偏心部上；驱动机构，所述驱动机构设在壳体内且与所述主轴传动连接，其中，所述上偏心部的质量大于所述下偏心部的质量，所述上偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离大于所述下偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离，所述驱动机构仅一端设有平衡块。根据本发明的双缸旋转式压缩机，不仅可以减少平衡块的数量，而且可以大幅减轻保留下来的平衡块的重量，成本低、磨损小、油面和吐油量好。

Description

双缸旋转式压缩机及其曲轴

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种双缸旋转式压缩机和用于双缸旋转式压缩机的曲轴。

背景技术

相关技术中的双缸旋转式压缩机，在转子的上端面和下端面各设置一个平衡块，利用上下两个平衡块形成的力矩来平衡曲轴的上偏心部和下偏心部以及上活塞和下活塞形成的倾覆力矩。采用这种方法可以有效降低压缩机的振动和噪音，但是，增加了压缩机的成本；并且，由于在电机转子的上下端面的不同侧都安装有平衡块，压缩机在运行时平衡块产生的力矩会导致曲轴偏向上平衡块所在的一侧，上平衡块的质量越大、压缩机的转速越高，曲轴的这种变形越明显，而由于曲轴变形，曲轴与主轴承的接触应力变大，从而导致曲轴与主轴承接触的地方容易磨损，给压缩机带来可靠性问题；此外，这种方法也不利于压缩机的油面和吐油量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种双缸旋转式压缩机，所述双缸旋转式压缩机具有成本低、磨损小、油面和吐油量好等优点。

本发明还提出一种用于双缸旋转式压缩机的曲轴。

根据本发明第一方面实施例的双缸旋转式压缩机，包括：壳体；压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内且包括上气缸、上活塞、下气缸、下活塞以及设在所述上气缸和所述下气缸之间的隔板，所述上气缸具有上压缩腔且所述下气缸具有下压缩腔，所述上活塞沿所述上压缩腔的内壁可滚动且所述下活塞沿所述下压缩腔的内壁可滚动；曲轴，所述曲轴包括主轴以及设在所述主轴上的上偏心部和下偏心部，所述上活塞套设在所述上偏心部上且所述下活塞套设在所述下偏心部上；驱动机构，所述驱动机构设在壳体内且与所述主轴传动连接，其中，所述上偏心部的质量大于所述下偏心部的质量，所述上偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离大于所述下偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离，所述驱动机构仅一端设有平衡块。

根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机，不仅可以减少平衡块的数量，而且可以大幅减轻保留下来的平衡块的重量，有效地节约了成本；并且，采用质量较轻的平衡块可以减少转子的偏摆，由此可以减小曲轴与主轴承之间的接触应力，改善曲轴与主轴承之间的磨损；此外，减少平衡块的数量可以减少对冷冻机油的扰动和迎风面积，从而可以改善压缩机油面和吐油量。

另外，根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述下偏心部和所述平衡块在所述主轴的径向上分别与所述上偏心部相对设置。

有利地，所述上偏心部的质心、所述下偏心部的质心和所述平衡块的质心位于同一竖直面内。

进一步地，所述竖直面为过所述上偏心部的中心轴线和所述主轴的中心轴线的平面。

根据本发明的一些实施例，所述驱动机构包括：定子，所述定子设在所述壳体内；转子，所述转子可转动地设在所述定子内且套设在所述主轴上，所述平衡块设在所述转子的上端或下端。

根据本发明第二方面实施例的用于双缸旋转式压缩机的曲轴，包括：主轴；设在所述主轴上的上偏心部和下偏心部，所述上偏心部的质量大于所述下偏心部的质量，所述上偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离大于所述下偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离。

根据本发明实施例的用于双缸旋转式压缩机的曲轴，可以减少双缸旋转式压缩机的平衡块的数量和质量，从而使得双缸旋转式压缩机的成本低、磨损小、油面和吐油量好。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机的曲轴的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机的离心力(力矩)的平衡原理图；

图4是根据本发明第一可选实施例的双缸旋转式压缩机的结构示意图；

图5是根据本发明第二可选实施例的双缸旋转式压缩机的结构示意图。

附图标记：

双缸旋转式压缩机10、

壳体100、

压缩机构200、上气缸210、上压缩腔211、上活塞220、下气缸230、下压缩腔231、下活塞240、隔板250、主轴承260、副轴承270、

曲轴300、偏心孔301、主轴310、上偏心部320、下偏心部330、

驱动机构400、平衡块401、定子410、转子420。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本申请基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

相关技术中的双缸旋转式压缩机，其主要运动部件是曲轴和嵌套设在曲轴的偏心部上的滚动活塞，当压缩机的电机在通电状态下，与电机的转子相连的曲轴带动活塞在气缸、隔板及轴承形成的压缩腔内做偏心运动，从而实现对冷媒气体的压缩。由于采用了偏心旋转的结构，曲轴的偏心部及嵌套设在偏心部上的活塞的重心都不在旋转轴上，因此，压缩机在运行过程中曲轴的上偏心部和下偏心部处会产生离心力，上偏心部的离心力和下偏心部的离心力大小近似相等，方向相反。但是，上偏心部的离心力和下偏心部的离心力不在同一水平高度上，因此，压缩机运行时会产生倾覆力矩，该力矩会使压缩机的振动恶化，影响压缩机及制冷系统的振动和管路的可靠性，还会带来噪音问题，影响制冷系统的用户体验。

为解决上述问题，现有的双缸旋转式压缩机在转子的上端面和下端面各设置一个平衡块，利用上下两个平衡块形成的力矩来平衡上偏心部、下偏心部、上活塞和下活塞形成的倾覆力矩。

采用这种方法可以有效降低压缩机的振动和噪音，但是，由于平衡块安装在电机的转子上，为了避免电机的效率下降，平衡块需采用不导磁的材料，例如为铜或者高锰钢，增加了压缩机的成本。

并且，由于在电机转子的上下端面的不同侧都安装有平衡块，压缩机在运行时平衡块产生的力矩会导致曲轴偏向上平衡块所在的一侧，上平衡块的质量越大、压缩机的转速越高，曲轴的这种变形越明显，而由于曲轴变形，曲轴与主轴承的接触应力变大，从而导致曲轴与主轴承接触的地方容易磨损，给压缩机带来可靠性问题。

此外，压缩机运行时，转子上的平衡块会给压缩机内部的冷冻机油带来扰动，特别是平衡块的迎风面可能会将冷冻机油打碎成细小油珠，细小油珠混在冷媒气体里被带出压缩机，造成吐油量问题。

为此，本发明提出一种成本低、磨损小、油面和吐油量好的双缸旋转式压缩机10以及一种用于双缸旋转式压缩机的曲轴300。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的双缸旋转式压缩机10。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机10，包括：壳体100、压缩机构200、曲轴300和驱动机构400。

具体而言，压缩机构200设在密闭壳体100内，且压缩机构200包括上气缸210、上活塞220、下气缸230、下活塞240以及设在上气缸210和下气缸230之间的隔板250。上气缸210具有上压缩腔211且下气缸230具有下压缩腔231，上活塞220沿上压缩腔211的内壁可滚动且下活塞240沿下压缩腔231的内壁可滚动。

可选地，压缩机构200还包括主轴承260和副轴承270，主轴承260设在上气缸210的上端且副轴承270设在下气缸230的下端，上压缩腔211通过主轴承260和隔板250密封且下压缩腔231通过副轴承270和隔板250密封。上压缩腔211内设有往复滑动的上滑片(图中未示出)，下压缩腔231内设有往复滑动的下滑片(图中未示出)。

曲轴300包括主轴310以及设在主轴310上的上偏心部320和下偏心部330，上活塞220套设在上偏心部320上且下活塞240套设在下偏心部330上，如此，上活塞220和下活塞240分别进行偏心旋转。驱动机构400设在壳体100内，且驱动机构400与主轴310传动连接，这样，曲轴300连接驱动机构400和压缩机构200，双缸旋转式压缩机10通电运行时，驱动机构400带动曲轴300转动，曲轴300带动上活塞220和下活塞240滚动以及上滑片和下滑片往复运动，完成冷媒气体的吸气、压缩和排气过程。

其中，上偏心部320的质量大于下偏心部330的质量，上偏心部320的质心与主轴310的中心轴线之间的距离(即质心半径)大于下偏心部330的质心与主轴310的中心轴线之间的距离，驱动机构400仅一端(即上端或下端)设有平衡块401。例如，驱动机构400包括：定子410和转子420，定子410设在壳体100内，转子420可转动地设在定子410内且套设在主轴310上，平衡块401设在转子420的上端或下端。

举例而言，如图3所示，双缸旋转式压缩机10运行时，驱动机构400带动曲轴300以角速度ω旋转，上偏心部320和上活塞220产生离心力F1，上偏心部320的质心与下偏心部330的下端面之间的距离(即质心高度)为H1，下偏心部330和下活塞240产生离心力F2，下偏心部330的质心与下偏心部330的下端面之间的距离(即质心高度)为H2。由于下偏心部330的质量M2小于上偏心部320的质量M1，因此，F1>F2。平衡块401产生的离心力为F3，其方向与F2的方向一致，通过调整下偏心部330的质量大小及平衡块401的质量大小，可以使F1+F2+F3＝0，达到力平衡效果；平衡块401的质心与下偏心部330的下端面之间的距离(即质心高度)为H3，通过调整H3(例如，调整转子420的热套高度)可以使F1*H1+F2*H2+F3*H3＝0，达到力矩平衡效果。

如此，根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机10，可以将现有技术中的两个平衡块401改为一个平衡块401，节约了平衡块401的材料和加工成本；同时，由于转子420少了一个零件，转子420的装配更加便于实施，减少了装配工艺费用。

并且，本发明实施例的双缸旋转式压缩机10与现有技术的压缩机相比，平衡块401的质量可以大幅度减轻，而采用质量较轻的平衡块401可以减少转子420的偏摆，由此，可以减小曲轴300与主轴承260之间的接触应力，能够在一定程度上改善曲轴300与主轴承260之间的磨损。

此外，本发明实施例的双缸旋转式压缩机10还可以改善压缩机油面和吐油量。相关技术中压缩机的平衡块会造成吐油量问题，本发明只有一处平衡块401，减少了对冷冻机油的扰动和迎风面积，对油面和吐油量都是有利的。

简言之，根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机10，不仅可以减少平衡块的数量，而且可以大幅减轻保留下来的平衡块401的重量，从而有效地节约了成本；并且，采用质量较轻的平衡块401可以减少转子420的偏摆，由此，可以减小曲轴300与主轴承260之间的接触应力，改善曲轴300与主轴承260之间的磨损；此外，减少平衡块的数量可以减少对冷冻机油的扰动和迎风面积，从而可以改善压缩机油面和吐油量。

根据本发明的一些实施例，如图1和图3-图5所示，下偏心部330和平衡块401在主轴310的径向上分别与上偏心部320相对设置，即，下偏心部330在主轴310的径向上与上偏心部320相对设置，平衡块401在主轴310的径向上与上偏心部320相对设置。如此，利于使上偏心部320和上活塞220产生的离心力F1、下偏心部330和下活塞240产生的离心力F2以及平衡块401产生的离心力F3的合力为0，利于上述离心力产生的合力矩为0。

有利地，如图1和图3-图5所示，上偏心部320的质心、下偏心部330的质心和平衡块401的质心位于同一竖直面内，从而可以控制双缸旋转式压缩机10的振动在比较理想的范围内。

进一步地，如图1和图3-图5所示，该竖直面为过上偏心部320的中心轴线和主轴310的中心轴线的平面，从而进一步地提高双缸旋转式压缩机10的可靠性。

根据本发明的一些实施例，如图1和图3-图5所示，下偏心部330设有用于减重的偏心孔301，偏心孔301被构造成通孔或盲孔。可以理解，偏心孔301的形状可以为圆形或扇形，本发明对此不作特殊限定。

可选地，在垂直于主轴310的投影面内，偏心孔301的投影关于主轴310的中心轴线的投影与上偏心部320的中心轴线的投影之间的假想连线呈对称分布。换句话说，偏心孔301的横截面关于过主轴310的中心轴线与上偏心部320的中心轴线的平面对称。如此，利于控制振动和噪音。

可选地，如图1和图3-图5所示，偏心孔301的中心轴线平行于下偏心部330的中心轴线。也就是说，偏心孔301沿下偏心部330的轴向延伸，从而结构简单，易于制造，也便于质心位置的确定。

在本发明的一些实施例中，偏心孔301可以为一个或多个，偏心孔301为多个时，在垂直于主轴310的投影面内，多个偏心孔301的投影关于主轴310的中心轴线的投影与上偏心部320的中心轴线的投影之间的假想连线呈对称分布。换句话说，多个偏心孔301的横截面关于过主轴310的中心轴线与上偏心部320的中心轴线的平面对称。如此，便于设计和加工曲轴300。

在本发明的一些具体实施例中，如图5所示，上偏心部320设有偏心孔301。这里，上偏心部320的偏心孔301的孔径小于下偏心部330的偏心孔301的孔径，以保证上偏心部320的质量大于下偏心部330的质量。或者，上偏心部320的偏心孔301的数量小于下偏心部330的偏心孔301的数量。

下面参照图1-图3描述根据本发明的一个具体实施例的双缸旋转式压缩机10。

如图1-图3所示，根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机10，压缩机构200除了包括上气缸210、下气缸230、上活塞220、下活塞240、主轴承260、副轴承270、隔板250、上滑片、下滑片外，还包括滑片弹簧、螺钉等(图中未示出)。

曲轴300从下至上依次穿过副轴承270、下气缸230、隔板250、上气缸210、主轴承260，主轴310的上端与主轴承260的内径采用摩擦副配合，主轴310的下端与副轴承270的内径采用摩擦副配合。上气缸210、主轴承260与隔板250形成上压缩腔211，下气缸230、副轴承270与隔板250形成下压缩腔231，滑片弹簧抵住上滑片和下滑片的尾部，使上滑片先端与上活塞220的外周面接触、下滑片先端与下活塞240的外周面接触。嵌套在下偏心部330上的下活塞240与下滑片将下压缩腔231分割成下吸气侧、下排气侧，嵌套在上偏心部320上的上活塞220与上滑片将上压缩腔211分割成上吸气侧、上排气侧。

双缸旋转式压缩机10通电运行时，转子420带动曲轴300转动，曲轴300带动下活塞240在下气缸230内部滚动、上活塞220在上气缸210内部滚动、下滑片往复运动、上滑片往复运动，从而完成冷媒气体的吸气、压缩和排气过程。

转子420上端安装有一个平衡块401，转子420通过热套工艺固定在主轴310，且转子420的热套角度需保证平衡块401位于从上偏心部320的中心轴线至主轴310的中心轴线的方向上。

双缸旋转式压缩机10工作时，平衡块401、上偏心部320、下偏心部330、上活塞220、下活塞240下形成的离心力在同一竖直面内，且离心力的方向不同，其中，上偏心和上活塞220形成的离心力取正方向，下偏心和下活塞240形成的离心力为负方向，由于上偏心的质量和质心半径均大于下偏心的质量和质心半径，因此需要在转子420上安装一个产生负方向离心力的平衡块401，使得下偏心部330和下活塞240、上偏心部320和上活塞220、平衡块401产生的离心力的合力为0。

与上述原理类似，通过调整偏心孔301的大小、平衡块401的大小及热套高度，可以使上述离心力产生的合力矩为0，这样可以控制双缸旋转式压缩机10的振动在比较理想的范围内。

根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机10，可以减少平衡块的数量和减小平衡块的质量，以达到在不导致噪音和振动恶化的情况下，降低双缸旋转式压缩机10的成本和改善曲轴300磨损的目的。

可以理解，在上述实施例中，H3较大时，为了避免曲轴300做得很长、双缸旋转式压缩机10做得很高、转子420的摆动大，通常将平衡块401设在转子420上端。当然，如果H3较小，可以如图4所示的第一可选实施例所示，将平衡块401设在转子420下端。

根据本发明实施例的双缸旋转式压缩机10的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

如图1-图5所示，根据本发明第二方面实施例的用于双缸旋转式压缩机的曲轴300，包括：主轴310以及设在主轴310上的上偏心部320和下偏心部330，上偏心部320的质量大于下偏心部330的质量，上偏心部320的质心与主轴310的中心轴线之间的距离大于下偏心部330的质心与主轴310的中心轴线之间的距离。可以理解，本实施例中曲轴300的设计可以参照上述各实施例中曲轴300的构造。

根据本发明实施例的用于双缸旋转式压缩机的曲轴300，可以减少双缸旋转式压缩机的平衡块的数量和质量，从而使得双缸旋转式压缩机的成本低、磨损小、油面和吐油量好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种双缸旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体；

压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内且包括上气缸、上活塞、下气缸、下活塞以及设在所述上气缸和所述下气缸之间的隔板，所述上气缸具有上压缩腔且所述下气缸具有下压缩腔，所述上活塞沿所述上压缩腔的内壁可滚动且所述下活塞沿所述下压缩腔的内壁可滚动；

曲轴，所述曲轴包括主轴以及设在所述主轴上的上偏心部和下偏心部，所述上活塞套设在所述上偏心部上且所述下活塞套设在所述下偏心部上；

驱动机构，所述驱动机构设在壳体内且与所述主轴传动连接，其中，

所述上偏心部的质量大于所述下偏心部的质量，所述上偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离大于所述下偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离，所述驱动机构仅一端设有平衡块。

2.根据权利要求1所述的双缸旋转式压缩机，其特征在于，所述下偏心部和所述平衡块在所述主轴的径向上分别与所述上偏心部相对设置。

3.根据权利要求2所述的双缸旋转式压缩机，其特征在于，所述上偏心部的质心、所述下偏心部的质心和所述平衡块的质心位于同一竖直面内。

4.根据权利要求3所述的双缸旋转式压缩机，其特征在于，所述竖直面为过所述上偏心部的中心轴线和所述主轴的中心轴线的平面。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的双缸旋转式压缩机，其特征在于，所述驱动机构包括：

定子，所述定子设在所述壳体内；

转子，所述转子可转动地设在所述定子内且套设在所述主轴上，所述平衡块设在所述转子的上端或下端。

6.一种用于双缸旋转式压缩机的曲轴，其特征在于，包括：

主轴；

设在所述主轴上的上偏心部和下偏心部，所述上偏心部的质量大于所述下偏心部的质量，所述上偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离大于所述下偏心部的质心与所述主轴的中心轴线之间的距离。

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