CN1115485C - 密闭式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种密闭式压缩机，采用一种压缩机构，该压缩机构包括一旋转缸和一活塞。旋转缸设一槽，活塞可在该槽中滑动，从而活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点并以E为半径的轨迹转动，借此，完成压缩冲程。在此压缩机构中，借助于活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点并以E为半径的轨迹转动，使旋转缸转动。因此，借助于活塞在槽内的滑动，活塞在槽内划分两个腔并且其容积变化，借此能完成压缩和吸入冲程。

Description

密闭式压缩机

技术领域

本发明涉及一种致冷循环系统用的密闭式压缩机。

背景技术

采用常规原理的压缩机构包括一旋转缸和一活塞，该旋转缸设有槽，该活塞可在该槽内滑动；所以，旋转缸随活塞运动而转动，完成吸入和压缩冲程(参见德国专利No 863,751和英国专利No 430,830)。

采用常规原理的压缩机构，参照图8说明如下。

该压缩机构由旋转缸101和活塞102组成。旋转缸101设有槽100，活塞102可在槽100内滑动。旋转缸101围绕点A转动，而活塞102围绕点B转动。

现将举一实例说明活塞和缸的运动。在此例中，活塞102的旋转半径等于旋转缸101的中心A和活塞102运行轨道的中心B之间的距离。

当活塞102的转动半径大于或小于旋转缸101的旋转中心A和活塞102运行轨道中心B之间的距离时，其运动则不相同。这些不同运动的说明在此省略。

图8中的虚线C表示活塞102的运行轨迹。

图8a至8i表示活塞102每转动90°后所处的状态。

首先，活塞102的运动说明如下。图8a表示的状态是活塞位于运行轨道中心B的正上方。图8b表示活塞102从图8a所示位置，沿逆时针方向转动90°后的状态。图8c表示活塞102从图8a所示位置，沿逆时针方向转动180°后的状态。图8d表示活塞102从图8a所示位置，沿逆时针方向转动270°后的状态。图8e显示活塞102从图8a所示位置，沿逆时针方向，转动360°后的状态，并且，已返回图8a所示的位置。

旋转缸101的运动过程说明如下。在图8a所示状态，旋转缸101的定位，槽100处于垂直位置。当活塞102从此位置沿逆时针方向运动90°时，如图8b所示，旋转缸101则沿逆时针方向转动45°，并且槽100也因此呈倾斜45°的状态。当活塞102从图8a所示位置，沿逆时针方向转动180°时，如图8c所示，旋转缸101则沿逆时针方向转动90°，并且槽100也因此倾斜90°。

照此方式，旋转缸101随活塞102的转动，沿同一方向转动；但是，在活塞102转过360°的同时，旋转缸101转动180°。

形成压缩腔的槽100，其容积变化说明如下。

在图8a所示状态，活塞102位于槽100的一端，因此仅存在一个空腔100。在此，该空腔100被称之为第一腔100a。在图8b所示状态，第一腔100a变窄，而在活塞102的另一侧形成第二腔100b。在图8c所示状态，第一腔100a的容积仅为图8a所示空腔容积的一半；而且限定第二腔100b的大小与第一腔100a相同。图8e显示活塞102转动完360°的状态，第一腔100a的容积为零。

照此方式，每当活塞102转动360°时，活塞102总是划定两个腔100a和100b，并且两腔的容积总是从最小值至最大值和从最大值至最小值重复变化。

因此，借助活塞102转动720°，形成压缩腔的空腔则完成压缩和吸入冲程。

上述的压缩原理面临下列难题：当活塞102位于旋转缸101的旋转中心A时，活塞102的旋转力的方向与槽100的方向相同；因此，该力不能使旋转缸101转动。所以，当活塞102位于旋转缸101的旋转中心A时，如果不对旋转缸作用旋转力，上述的运动实际上不能继续进行。

目前，正在考虑各种方法对旋转缸101提供旋转力，以便克服上述难题。本发明的目的是要提供一种最佳的方案，用于致冷循环系统的密闭式压缩机。

采用两个相互同步、相位不同的压缩机构，实现连续运动。更具体而言，借助于两个相互同步、相位不同的压缩机构，可将一个旋转缸的旋转力，作用于另一旋转缸。因此，即使两个旋转缸中的任一个，其上不作用活塞产生的旋转力时，另一旋转缸将对其作用旋转力；借助此可保持连续转动。不过，在采用两个相互同步、相位不同的压缩机构时，由于两个压缩腔中的压缩冲程互不相同，所以两个压缩腔务必各自独立。为此，在形成两个压缩腔的两旋转缸之间，需设置一块隔板。另一方面，还需为各压缩腔内设一驱动活塞用的轴。于是，在此隔板上需设一通孔，作为轴的穿孔。

倘若如此，从强度和精确度考虑，该轴的结构最好不设计成与一分隔件相联接。于是，为驱动活塞，对该轴作用很大的压力；而且该轴上作用有很大的扭转应力。采用上述压缩机构，组装阶段，不仅务必将高度精确地调节活塞和旋转缸之间的定位关系，还务必高度精确地调节两旋转缸之间的定位关系。为此，如果采用的结构，是以螺纹联接方式将轴和分隔件相互装配，则很难保证精度。

鉴于上述原因，该轴是由一个单独的部件加工而成。不过，如果该轴用一个单独的部件加工而成，该轴务必从隔板的一侧插入。

发明内容

因此，本发明的目的是要提供一种适于密闭式压缩机用的结构，该结构中的两个压缩机构按同步方式相互联接，并能适于工业生产。

本发明的另一目的是提供一种密闭式压缩机，借助于防止不同相位的两压缩腔之间相通，该压缩机具有较高的压缩效率。

按照本发明的一种封闭式压缩机，包括若干压缩机构，每个压缩机构包括一旋转缸和一活塞，该旋转缸上设有槽，该活塞可在该槽中滑动；所以，借助于活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点，以E为半径的轨迹转动，完成压缩冲程。在该压缩机构中，活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点，以E为半径的轨迹转动，并在上述槽中滑动；借此，使旋转缸转动。由此，在槽内由活塞划分两个腔，并且因活塞的滑动使两腔的容积变化；借此能够完成压缩和吸入的运行过程。

照此方式，仅靠旋转缸和活塞的旋转运动，能使压缩机构完成压缩和吸入；而无需设置径向移动的部件，如旋转压缩机所需的叶片和涡流压缩机等所需的十字环。因此，有可能制造出一种压缩机，在此类压缩机上，即使将压缩机构固定在机壳内，仅仅只产生极小的振动。

如本发明第一方案所述的一种密闭式压缩机，包括若干压缩机构；在所述压缩机构中，所有旋转缸连在一起，并且所有的活塞靠一共用轴驱动。而且，至少在一台压缩机构中，压缩冲程的相位与其它压缩机构的压缩冲程相位不同。鉴于设有若干压缩机构，并且各压缩机构相互连结在一起，而且至少一台压缩机构的压缩冲程相位与其它压缩机构中的压缩冲程相位不同；如上所述，即使某活塞处于一台压缩机构的旋转缸的中心，其它压缩机构仍具有旋转力。因此，有可能避免出现活塞驱动力不以旋转力作用于旋转缸的情况。

如本发明第二方案所述的一种密闭式压缩机，包括上述型式的两个压缩机构，其中，旋转缸连在一起，活塞靠一共用轴驱动。第一和第二压缩机构的压缩冲程，相位互不相同。鉴于设有两个压缩机构并且二者相互连在一起，而且在第一和第二压缩机构中，压缩冲程的相位互不相同；如上所述，即使一个活塞位于一个压缩机构的旋转缸中心，另一压缩机构仍具有旋转力。因此，有可能避免出现活塞驱动力不以旋转力作用于旋转缸的情况。

如本发明第三方案所述，除第一、二方案的特征之外，还具有以下特征：即相位差为180°。由于相位差为180°，两活塞可以相互对称配置，便于制造。

如本发明第四方案所述，除第一至第三方案中的任一项的特征之外，还具有以下特征：即压缩机构设置在机壳的下区段内，并且润滑油在机壳的该下区段内聚集。如上所述，即使压缩机构配置在润滑油聚集的机壳下区段内，由于压缩机构没有可运动的区段，则不会搅动润滑油。因此，封装在机壳内的润滑油量可以减少。由于减少了封装的润滑油量，溶解入润滑油中的致冷剂量也可减少，相应地，封装在致冷系统中的致冷剂量也可以减少。

如本发明第五方案所述，除第二方案的特征之外，还具有以下特征：即第一和第二压缩机构设置在上、下支座之间；第一压缩机构用的吸气口和排气口设在上支座；第二压缩机构用的吸气口和排气口设在下支座。如上所述，采用在上、下支座设置吸气口和排气口的方案，增加了吸气口和排气口位置设定的自由度。因此，有可能调节压缩比，防止因吸气口和排气口的位置失当造成过度压缩。

如本发明第六方案所述，除第五方案的特征之外，还具有以下特征：第一和第二压缩机构的相位，相互相差180°，并且上支座的吸气口和下支座的吸气口设置在同一轴线上。照此配置，进气管可以安装在同一侧，并且，管道不能在周围移动，便于将进气管接至蓄能器或类似装置。

如本发明第七方案所述，除第五方案的特征之外，还具有以下特征：各吸气口位置的设置，应使活塞在所述槽中划定的两个腔相互处于最大值和最小值的关系时，上述吸气口不与上述的两腔相通。按照上述位置设置吸气口，则有可能防止在压缩冲程的始点和终点，将已压缩的气体抽出压缩区间之外；借此，提高压缩效率。

如本发明第八方案所述，除第五方案的特点之外，还具有以下特征：各排气口位置的设置，应使当活塞在上述槽中划定的两个腔相互处于最大值和最小值的关系时，排气口不与上述两腔相通。按照该位置设置排气口，则有可能防止在压缩冲程的始点和终点，将排出的压缩气体返回压缩腔；借此，提高压缩效率。

如本发明第九和十方案所述，除第五方案的特征之外，还具有以下特征：一种密闭式压缩机，包括两个压缩机构，其中旋转缸连结在一起；活塞靠一共用轴驱动；并且第一和第二压缩机构的压缩冲程和相位互不相同。借助于设置两个压缩机构并且二者相互连结在一起，而且第一和第二压缩机构的压缩冲程和相位互不相同，如上所述，即使活塞位于一个压缩机构的旋转缸的中心，另一压缩机构仍具有旋转力。因此，可能避免出现活塞驱动力不以旋转力作用于旋转缸的情况。

按本发明第九方案所述的密闭式压缩机，规定下列关系式：

Dh≥Dc

Dh≥Ds+2E

式中：Dh表示通孔直径；Ds表示轴的直径；Dc表示曲柄段直径。按照上述关系式规定的范围设定的通孔直径，则能将轴从隔板一侧插入，形成两个压缩机构。

按本发明第十方案所述，除第九方案之外，还规定下列关系式：

Dh≤Dp-4E

式中：Dp表示活塞直径。按照上述关系式规定的范围设定通孔直径，通孔则永远处于被活塞封闭的状态。因此，即使两压缩腔的压缩冲程互不相同，也可能防止一个压缩腔中的压缩气体泄入另一压缩腔。

附图说明

图1是本发明实施例的一种密闭压缩机的垂直剖视图；

图2是图1的II-II剖视图；

图3是图1的III-III剖视图；

图4是轴33的主要区段的侧视图；

图5是表示通孔45和轴33相互位置关系的视图；

图6是表示通孔45和活塞42相互位置关系的视图；

图7a至7h是说明本发明实施例的压缩机构的运动原理的视图；

图8a至8i是说明常规压缩机原理的视图。

具体实施方式

现将参照附图，借助实施例，详述本发明。

图1是按照本发明实施例的一种密闭压缩机的垂直剖视图；图2是图1的II-II剖视图；图3是图1的III-III剖视图；图4是轴33主要区段的侧视图。

参见图1，本发明该实施例的密闭式压缩机包括一电动机构组件30和一压缩机构组件40，上述两组件均装入构成一密闭容器的机壳10内。

机壳10在其上部设有一排气管11，在其下段的一侧设有两根进气管12a和12b。

电动机构组件30是由与机壳10相固定的一定子31和一转动的转子32组成。转子32的旋转运动借助于轴33传至压缩机构组件40。

压缩机构组件40包括第一压缩机构40a和第二压缩机构40b。第一压缩机构40a由第一旋转缸41a和第一活塞42a组成；第二压缩机构40b由第二旋转缸41b和第二活塞42b组成。第一旋转缸41a设有槽43a，第二旋转缸41b设有槽43b。所设的第一活塞42a可在槽43a中滑动，第二活塞42b可在槽43b中滑动。组成第一压缩机构40a和第二压缩机构40b的部件，其规格和形状均相同。

第一和第二压缩机构40a和40b靠隔板44相互隔开。隔板44上设有一通孔45。第一旋转缸41a、第二旋转缸41b和隔板44相互联接并按同一方式运动。虽然，第一和第二旋转缸41a和41b相互联在一起，而其上的槽43a和43b相互偏转90°，所以，压缩行程的相位相互相差180°。

另一方面，第一和第二活塞42a和42b分别装入第一和第二曲柄33a和33b。第一和第二曲柄33a和33b的配置，将使其偏心的方向相互相差180°。

第一和第二压缩机构40a和40b借助于上支座50a和下支座50b使其上下压紧，并靠筒壳51从圆周方向将其封闭。

上支座50a设有第一压缩机构40a用的吸气口51a和排气口52a。下支座50b设有第二压缩机构40b用的吸气口51b和排气口52b。在排气口52a和52b上分别设有靠预定压力打开的阀门53a和53b，及限定阀门53a和53b开启度的阀门挡块54a和54b。吸气口51a与进气管12a相通，吸气口51b与进气管12b相通。进气管12a和12b均接至蓄能器60。

具有上述设置的密闭压缩机中，致冷剂的流动过程简述如下。

在蓄能器60中的气态致冷剂经进气管12a和12b进入机壳10，并经吸气口51a和51b吸入第一和第二压缩机构40a和40b。当在第一和第二压缩机构中压缩的致冷剂的压力达到预定值时，致冷剂将推开阀门53a和53b，然后经排气口52a和52b排入机壳10。在此例中，由于第一和第二压缩机构40a和40b的相位相互相差180°，所以排气的周期则各不相同。排入机壳10的致冷剂，穿过电动机构组件30的周围并经机壳10上部所设排气管11排出机壳10外。

第一第二压缩机构40a和40b中，轴33、活塞42a和42b及旋转缸41a和41b之间的关系，将参照图2和图3说明如下。

将旋转运动传至电动机构组件30的轴33围绕点B转动。设在轴33上的曲柄33a和33b的旋转中心C距轴33的中心B保持一偏心距。曲柄33a和33b的旋转中心C与活塞42a和42b的旋转中心一致。另一方面，旋转缸41a和41b的旋转中心是与轴33的旋转中心B相距为E的点。因此，当曲柄33a或活塞42a的轨迹中心C与旋转缸41a的旋转中心A相隔距离达到最大值时，如图2所示，槽43a划分为最大腔和最小腔。由于第二压缩机构40b与第一压缩机构40a的相位差为180°，所以当第一压缩机构40a处于图2所示状态时，第二压缩机构40b的轨迹中心C，如图3所示，与旋转缸41b的旋转中心A相重叠。因此，正如图3所示，槽43b被分割成容积相等的两个空腔。

隔板44上所设通孔45的尺寸将参照图4至图6说明如下。图4是轴33的主要区段侧视图；图5是说明通孔45和轴33之间位置关系的视图；图6是说明通孔45和活塞42之间位置关系的视图。

首先，参照图4，将轴33和通孔45之间的关系说明如下。

当组装压缩机构组件时，在轴33具有最大直径的曲柄段33a和33b处，务必设有通孔45。因此，通孔45的直径务必等于或大于曲柄33a和33b的直径Dc。

在压缩机压缩期间，轴33和通孔45之间的关系，将参照图5说明如下。

如上所述，轴33围绕与旋转缸旋转中心A相距为E的点B转动。因此，在轴33移动范围内，通孔45务必畅通。

换言之，通孔45的直径Dh务必符合下列关系式：

Dh/2≥E+Ds/2

即Dh≥2E+Ds

在压缩机压缩期间，活塞42和通孔45之间的关系将参照图6说明如下。

如上所述，活塞42围绕轴33的中心B转动。因此，为确保活塞永远封闭通孔45，通孔45的直径Dh务必满足下列关系式：

Dh/2≤2E+Dp/2

致冷气体的吸入冲程和压缩冲程将参照图7说明如下。在此，首先阐述第一压缩机构40a；然而，第二压缩机构40b除其相位仅与图7中的第一压缩机构40a的相位相差180°之外，其完成冲程的运行过程与第一压缩机构40a相同。

图7a至7h显示轴33每转动90°时所处的状态。

首先，如图7a所示，当轴33转至0°时，槽43a所处状态是槽43a内腔I的容积为最大值，而槽43a内腔II的容积为最小值。

腔I的容积从图7c所示状态至图7d所示状态逐渐减小。在图7c中，轴33转过180°，而在图7d中，轴33转过270°；借此，从排气口52a排出已压缩的致冷剂。图7e显示腔I中的压缩冲程处于终止状态，在此，轴33已转动了360°。

另一方面，腔II的容积从图7c的状态至图7d的状态逐渐增大。在图7c中，轴33转过180°，而在图7d中，轴33转过270°；借此，从吸气口51a吸入已压缩的致冷剂。在图7e中，显示腔II中的吸入冲程处于终止状态，此时，轴33已转过360°。

在图7e至7h所示状态中，在腔I中完成吸入冲程，而在腔II中完成压缩冲程。当轴33从图7h所示位置继续再转动90°时，则达到图7a所在的位置。

在槽43a内所限定的腔I和腔II中，分别完成压缩冲程和吸入冲程，与此同时，轴33则旋转了720°。

按照上述实施例，即使活塞处于若干压缩机缸之一的旋转缸的中心时，由于其它压缩机构具有旋转力，则可能避免出现活塞驱动力不以旋转力作用于旋转缸的情况。此外，由于两个压缩机构之间的相位差为180°，活塞则能相互对称配置；因此，压缩机便于加工制造。鉴于在上、下支座设置吸气口和排气口，则增加了吸气口和排气口位置设定的自由度。为此，可能调节压缩比，防止因吸气口和排气口的位置关系而造成过度压缩。而且，由于第一和第二压缩机构的相位互不相同，上支座和下支座的吸气口设置在同一轴线；进气管则能装在同一侧，管道不能在周围移动，便于进气管接至蓄能器或类似装置。

在本实施例中，两压缩机构之间的相位差为180°；但并不局限于此，相位差也可以是90°，或270°，或其它值。

上文以设置两个压缩机构为例已详述了本发明。但是，本发明也可以设置三个或更多的压缩机构。

如上所述显而易见，按照本发明，在密闭压缩机中可以利用压缩机构的下列原理：借助于活塞沿着围绕与旋转缸中心相距E的点，以E为半径的轨迹转动，完成压缩冲程。

仅借助于旋转缸和活塞的旋转运动，压缩机构就能完成压缩和吸入冲程；而无须设置径向移动的部件。因此，有可能提供密闭式的压缩机，其中，即使将压缩机构固定在机壳内，也仅仅只出现极小的振动。

此外，只要保证将通孔直径Dh设定在Dh≥Dc和Dh≤Dp-4E的范围之内，通过从隔板的一侧插入轴，则可以构成两个压缩机构。因此，有可能使该压缩机构装置实现工业化生产。

而且，只要保证通孔直径Dh设定在Dh≤Dp-4E的范围之内，通孔则可以永远处于被活塞封隔的状态。因此，所提供的密闭压缩机可能具有较高的压缩效率，其中，即使两个压缩腔中的压缩冲程互不相同，也能防止两压缩腔中一个压缩腔的气体泄漏入另一压缩腔。

Claims (10)

1.一种密闭式压缩机，包括若干压缩机构和驱动上述压缩机构用的电机，每个压缩机构包括设有一槽的一旋转缸和一活塞，以便借助于活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点并以E为半径的轨迹转动，完成压缩冲程，上述的压缩机构和上述电机固定在一机壳内部，其特征在于：所有的旋转缸联接在一起，所有活塞靠一共用轴驱动；至少，在一个压缩机构中的压缩冲程的相位，与其它压缩机构中的压缩冲程相位不同。

2.一种密闭式压缩机，包括两个压缩机构和驱动上述压缩机构的电机，每个压缩机构包括一旋转缸和一活塞，该旋转缸设有一槽，该活塞可在该槽中滑动，从而借助于活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点并以E为半径的轨迹转动，完成压缩冲程，上述的压缩机构和电机固定在一机壳内部，其特征在于，上述旋转缸相互联接在一起，上述活塞靠一共用轴驱动；上述第一和第二压缩机构中的压缩冲程的相位互不相同。

3.如权利要求1或2所述的密闭式压缩机，其特征在于：上述相位之间的差为180°。

4.如权利要求1或2所述的密闭式压缩机，其特征在于：上述压缩机构配置在所述机壳的下区段内，并且润滑油在该机壳的下区段内聚集。

5.如权利要求2所述的密闭式压缩机，其特征在于：上述的第一和第二压缩机构设在上支座和下支座之间；该第一压缩机构用的吸气口和排气口设在上述上支座上；该第二压缩机构用的吸气口和排气口设在上述下支座上。

6.如权利要求5所述的密闭式压缩机，其特征在于：上述第一和第二压缩机构的相位相互相差180°，上述上支座的所述吸气口和上述下支座的所述吸气口设置在同一轴线上。

7.如权利要求5所述的密闭式压缩机，其特征在于：上述各吸气口按下述方式设置：当活塞在所述槽内划定的两腔彼此为最大值和最小值的关系时，上述吸气口不与上述两腔相通。

8.如权利要求5所述的密闭式压缩机，其特征在于：上述各排气口按下述方式设置：当活塞在所述槽内划定的两腔相互为最大值和最小值的关系时，上述排气口不与上述两腔相通。

9.一种密闭式的压缩机，包括两个压缩机构和一电动机构组件，各压缩机构包括一旋转缸和一活塞，该旋转缸有一槽，该活塞可在该槽中滑动，借助于上述活塞沿着围绕与旋转缸中心相距为E的点并以E为半径的轨迹转动，完成压缩冲程，上述压缩机构的旋转缸利用插入其间的隔板相互联接，上述隔板设有使轴穿过的通孔，上述轴设有能安装活塞的曲柄段，上述电动机构组件通过共用轴驱动上述压缩机构的上述活塞，其特征在于：建立下列关系式

Dh≥Dc

Dh≥Ds+2E

式中：Dh表示上述通孔的直径；Ds表示上述轴的直径；Dc表示上述曲柄段的直径。

10.如权利要求9所述的密闭式压缩机，其特征在于：建立下列关系式

Dh≤Dp-4E

式中：Dp表示上述活塞的直径。

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