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CN111720319B - 旋转式压缩机的压缩机构 - Google Patents

旋转式压缩机的压缩机构 Download PDF

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CN111720319B
CN111720319B CN202010605974.8A CN202010605974A CN111720319B CN 111720319 B CN111720319 B CN 111720319B CN 202010605974 A CN202010605974 A CN 202010605974A CN 111720319 B CN111720319 B CN 111720319B
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Anhui Meizhi Precision Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机的压缩机构。压缩机构包括:至少一个气缸,每个气缸内具有缸室和滑片槽,所述缸室内设有活塞,所述滑片槽内设有滑片,所述滑片在内极限位置与外极限位置之间可往复移动,所述缸室设有与其连通的排气孔,所述排气孔配置有排气阀片;传动部件,所述滑片向外移动时驱动排气阀片关闭排气孔,其中每个排气阀片的刚度为K,单位为牛/毫米,缸室的容积之和为Vsum毫米3,排气阀片的刚度之和Ksum;制冷剂为R134a或R290时,则80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛;制冷剂为R134a或R290之外的制冷剂时,则50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛。根据本发明的压缩机构,排气阀片的关闭及时性、适用性和可靠性好,噪声低,且能效高。

Description

旋转式压缩机的压缩机构
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,具体地,涉及一种旋转式压缩机的压缩机构。
背景技术
排气阀片是旋转式压缩机的重要零部件,排气阀片影响压缩机的能效、功耗、噪声等。相关技术中提出了针对排气阀片自身结构和材料的多种改进,但是这些改进方案都存在各自的问题,因此存在改进的需求。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的:
相关技术中,旋转式压缩机的排气阀片通常为具有一定的弹性、即具有一定刚度的舌簧阀片,排气阀片的一端固定,另一端自由以打开和关闭排气孔。
发明人通过研究发现和意识到,排气阀片的刚度越大,排气阀的关闭及时性越好,可靠性越高,冲击阀座的噪音越低。然而,排气阀片刚度越大,开启越慢,开启幅度越小,排气通流面积越小,导致排气阻力损失越大,压缩机功耗越大,由此导致排气阀片的刚度设计困难,设计灵活度受限,排气阀片的适用性和可靠性差。
相关技术中,通常根据排气阀片受到的气体推力设计排气阀片的刚度,但是这样设计的排气阀片无法适应不同的压缩机以及压缩机的不同工况。例如对于变频压缩机而言,其转速可变,当压缩机高速运行时,单位时间排出的气体多,排气阀片受到的气体作用力较大,为保证排气阀片及时关闭,避免回流影响能效,降低噪音,因此排气阀片需要设计成具有较大的刚度;当压缩机低速运行时,排气阀片受到的气体作用力较小,刚度较大的排气阀片不能保证排气阀片全开,由此容易发生颤振,排气阻力损失大,而且容易造成气流脉动导致的噪音问题。因此,当压缩机变转速运行时,为了保证排气阀片的可靠性,排气阀片通常设计成具有较大的刚度,但这不可避免地导致压缩机在低转速下的能效受到影响。为了提升压缩机的能效,如果将排气阀片设计成具有较低刚度,会导致压缩机在高转速下的关闭及时性和可靠性降低以及噪音大的问题。
因此,发明人意识到,仅针对排气阀片自身的结构和材料进行改进,无法解决排气阀片的刚度设计难题,导致了排气阀片的设计灵活性、适用性和可靠性差的问题。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明实施例提出一种压缩机构,该压缩机构的排气阀片的关闭及时性、适用性和可靠性好,噪声低,能效高。
本发明实施例还提出一种包括上述压缩机构的旋转式压缩机。
本发明实施例还提出一种包括上述压缩机的制冷装置。
根据本发明实施例的压缩机构,包括至少一个气缸,每个气缸内具有缸室和滑片槽,所述缸室内设有活塞,所述滑片槽内设有滑片,所述滑片的内端与所述活塞抵接,所述滑片在内极限位置与外极限位置之间可往复移动,所述缸室设有与其连通的排气孔,所述排气孔配置有排气阀片,所述排气阀片用于打开和关闭所述排气孔;曲轴,所述曲轴用于驱动所述活塞在所述缸室内偏心旋转以压缩制冷剂;上轴承和下轴承,所述上轴承和所述下轴承可旋转地支承所述曲轴,所述上轴承封闭所述缸室的上端,所述下轴承封闭所述缸室的下端;传动部件,所述传动部件在所述滑片向外移动时驱动排气阀片关闭所述排气孔,其中每个排气阀片的刚度为K,单位为牛/毫米,K在数值上等于所述排气孔中心轴线在所述排气阀片上的投影点上升1毫米时,需沿所述排气孔的中心轴向在所述投影点施加力的大小,所述缸室的容积之和为Vsum毫米3,所述排气阀片的刚度之和Ksum,其中下列关系式得到满足:所述制冷剂为R134a或R290时,则80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛;所述制冷剂为R134a或R290之外的制冷剂时,则50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛。
根据本发明实施例的压缩机构,在滑片从内极限位置向外极限位置移动时,即滑片沿远离缸室的中心移动时,传动部件给排气阀片施加关闭排气孔的闭合力,即推动排气阀片关闭排气孔,由于排气阀片借助传动部件的推力关闭排气孔,因此可以提高排气阀片的关闭及时性和可靠性,而且排气阀片的刚度可以设计的较小,易于打开,排气阻力损失减小,提高了排气阀片的设计灵活性和适用性,排气噪声降低。
在一些实施例中,其中5000毫米3≤Vsum≤16000毫米3
在一些实施例中,根据权利要求1所述的压缩机构,还包括用于限制所述排气阀片的升程的升程限位器,所述排气阀片包括固定端、自由端和位于所述固定端与所述自由端之间的腰部,所述排气阀片的固定端设有第一安装孔,所述升程限位器设在所述排气阀片上面且包括水平段和弯曲段,所述水平段设有第二安装孔,所述排气阀片和所述升程限位器通过穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔的紧固件安装在一起,所述排气孔的中心至所述第一安装孔的中心的距离为L毫米,所述第二安装孔的中心至所述弯曲段与所述水平段的交界处的距离为L1毫米,所述腰部的宽度为B毫米,所述排气阀片的厚度为T毫米,所述排气阀片的弹性模量为E牛/毫米2,所述排气阀片的刚度为K牛/毫米,其中:
Figure BDA0002561065900000021
在一些实施例中,其中120≤L/T≤200。
在一些实施例中,其中0.3毫米2≤T×B≤0.8毫米2
在一些实施例中,所述缸室为圆柱形且直径为d1腔体,所述活塞为圆柱形且直径为d2,所述缸室的高度为h,工作腔容积为V,其中
Figure BDA0002561065900000022
在一些实施例中,所述传动部件在所述滑片处于所述内极限位置时与所述排气阀片接触或在所述滑片从所述内极限位置向外移动预定距离后与所述排气阀片接触以驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
在一些实施例中,所述传动部件为摆杆,所述滑片向外移动时驱动所述摆杆绕枢轴摆动,以便所述摆杆驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
在一些实施例中,所述摆杆包括杆体、滑片接触部和阀片接触部,所述滑片向外移动时通过推动所述滑片接触部驱动所述杆体摆动,以使所述阀片接触部驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
在一些实施例中,所述传动部件包括主平动件和副平动件,所述滑片向外移动时驱动所述主平动件平移,所述主平动件驱动所述副平动件平移以便所述副平动件驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
在一些实施例中,所述主平动件设有用于驱动所述副平动件的导向面,所述导向面为斜面或弧形面。
在一些实施例中,所述副平动件在所述滑片处于所述内极限位置时或从所述内极限位置向外移动预定距离后与所述导向面接触。
根据本发明实施例的旋转式压缩机包括上述实施例的压缩机构。
根据本发明实施例的制冷装置包括上述实施例的旋转式压缩机。
附图说明
图1是根据本发明实施例的压缩机的剖视图。
图2是根据本发明实施例的压缩机构的爆炸图。
图3是根据本发明实施例的压缩机构的俯视图。
图4是沿图3中的B-B的剖视图。
图5是沿图3中的C-C的剖视图。
图6是根据本发明实施例的传动部件的结构示意图。
图7A是根据本发明实施例的压缩机构的升程限位器与排气阀片的安装示意图。
图7B是根据本发明实施例压缩机构的升程限位器与排气阀片的另一状态的示意图。
图8A是根据本发明实施例的压缩机构的排气阀片的剖视图。
图8B是根据本发明实施例的压缩机构的排气阀片的俯视图。
图9是根据本发明实施例的压缩机构的传动部件未接触排气阀片的状态图。
图10是根据本发明实施例的压缩机构的传动部件接触排气阀片的状态图。
图11是根据本发明实施例的压缩机构的曲轴转角为0°或360°的示意图。
图12是根据本发明实施例的压缩机构的曲轴转角为180°的示意图。
图13是根据本发明另一实施例的压缩机构的爆炸图。
图14是根据本发明另一实施例的压缩机构的俯视示意图。
图15是沿图14中的D-D的剖视图。
图16是根据本发明另一实施例的压缩机构的传动部件未驱动排气阀片关闭排气孔的状态图。
图17是根据本发明另一实施例的压缩机构的传动部件驱动排气阀片关闭排气孔的状态图。
图18是根据本发明另一实施例的压缩机构的传动部件的主平动件的剖视示意图。
附图标记:
100、壳体;
200、电机;
300、压缩机构;
1、气缸;101、缸室;102、滑片槽;
2、排气孔;
3、活塞;
4、曲轴;401、偏心部;
5、上轴承;501、容纳槽;5011、紧固件;
6、下轴承;
7、滑片;
8、排气阀片;801、固定端;8011、第一安装孔;802、自由端;803、腰部;804、迎风区;
9、升程限位器;901、水平段;9011、第二安装孔;902、弯曲段;9021、避让孔;903、限位面;
10、摆杆;1001、杆体;1002、滑片接触部;1003、阀片接触部;1004、枢轴孔;
11、枢轴;
12、平动部件;1201、主平动件;12011、第一竖直段;12012、第一水平段、12013、第二竖直段;12014、第二水平段;12015、倾斜段;12016、导向面;1202、副平动件。
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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1至18描述根据本发明实施例的压缩机构300和旋转式压缩机。
如图1所示,根据本发明实施例的旋转式压缩机包括壳体100、电机200和压缩机构300,电机200和压缩机构300安装于壳体100内,电机200用于驱动压缩机构300。
下面结合附图详细描述根据本发明实施例旋转式压缩机的压缩机构300。
如图1-图18所示,根据本发明实施例的压缩机构300包括气缸1,排气孔2,活塞3,曲轴4,上轴承5、下轴承6,滑片7,排气阀片8和传动部件。
气缸1有一个或多个且内部均具有缸室101和滑片槽102。排气孔2与缸室101连通,曲轴4的一端设置有偏心部401,活塞3安装在偏心部401上。曲轴4由上轴承5和下轴承6可旋转地支承,曲轴4驱动活塞3在缸室101内偏心旋转以压缩制冷剂,从而进行压缩。滑片7在滑片槽102内可往复移动,滑片7的内端与活塞3抵接,随着活塞3在缸室101内偏心转动,滑片7将缸室101隔成吸气室和排气室,排气孔2与排气室连通。滑片7在滑片槽102内具有内极限位置和外极限位置,随着活塞3在缸室101内偏心转动,滑片7在滑片槽102内在内极限位置与外极限位置之间往复移动。
在本发明的实施例中,为了描述方便,术语“内”是指沿缸室101的径向朝向缸室101中心的方向,“外”是指沿缸室101的径向远离缸室101中心的方向。
相应地,滑片7靠近活塞3的一端为滑片7的内端,滑片7远离活塞3的一端为滑片7的外端,滑片7向外运动即滑片7由内极限位置向外极限位置运动。例如,在图4中,滑片7向内移动为滑片7向左移动,滑片7向外移动为滑片7向右移动。
内极限位置是指滑片7的内端距缸室101的中心最近时滑片7的位置,即曲轴转角为180度时滑片7的位置,如图12所示。外极限位置是指滑片7的内端距缸室101的中心最远时滑片7的位置,即曲轴转角为0或360度时滑片7的位置,其中曲轴转角即为压缩机转角,如图11所示。
排气阀片8用于打开和关闭排气孔2。传动部件用于在滑片7向外移动时驱动排气阀片8关闭排气孔2。换言之,传动部件与滑片7联动,在滑片7从内极限位置向外朝向外极限位置移动时,传动部件驱动排气阀片8关闭排气孔2。
每个排气阀片8的刚度为K,单位为牛/毫米,K在数值上等于排气孔2中心轴线在排气阀片8上的投影点上升1毫米时,需沿排气孔2的中心轴向在投影点施加力的大小,如图7B所示。当气缸1有多个时,多个气缸1内缸室101的容积之和为Vsum毫米3,多个排气阀片8的刚度之和Ksum,其中下列关系式得到满足:制冷剂为R134a或R290时,则80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛;制冷剂为R134a或R290之外的制冷剂时,则50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛。
如图1至图5所示,当压缩机构300工作时,活塞3在缸室101内偏心旋转以挤压制冷剂,缸室101内的低温低压的气态制冷剂被压缩成高温高压的气态制冷剂,当压力到达一定值时,制冷剂顶开排气阀片8并从排气孔2排出,活塞3推动滑片7由内极限位置向外极限位置移动,传动部件给排气阀片8施加关闭排气孔2的闭合力,以驱动排气阀片8关闭排气孔2。由于排气阀片8在传动部件的推动关闭排气孔2,因此,排气阀片8关闭时及时性和可靠性提高。而且,由于传动部件的协助,排气阀片8的刚度设计灵活,排气阀片8可以设计为无刚度(即排气阀片8不固定),从而排气阀片8易于打开,开启度大,减小排气阻力,降低排气噪声,同时能够保证在高速和低速下都具有高的能效。
另外,通过将所有缸室101的容积之和Vsum与所有的排气阀片8的刚度之和Ksum的比值限定在所述数值范围内,可以在压缩机构300的转速处于低速时,减小压缩机构300的排气阻力损失,提升压缩机构300的能效。进一步地,Vsum/Ksum与排气阀片8受到制冷剂的作用力有关。制冷剂排气时的密度越大,排气阀片8所受到的作用力越大,排气阀片8的刚度随之应该更大。
发明人通过研究发现,当使用排气密度较小的R134a或R290等制冷剂时,将Vsum/Ksum在80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛时,压缩机构300的能效高。当使用其他制冷剂如R32制冷剂时,将Vsum/Ksum在50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛时,压缩机构300的能效高。
具体地,发明人针对不同刚度的排气阀片8、有无传动部件、不同的制冷剂三种情况下,对压缩机构300的能效、噪音和可靠性进行对比实验如下。
其中压缩机构300排量为10厘米3,气缸1的内径为43毫米,曲轴4偏心量为4.25毫米,排气孔2直径为6.5毫米,制冷剂分别为R290、R32,压缩机排量除于排气阀片8刚度Vsum/Ksum分别为26000毫米4/牛、38000毫米4/牛、50000毫米4/牛、80000毫米4/牛、130000毫米4/牛、200000毫米4/牛、350000毫米4/牛、450000毫米4/牛。
需要说明的是,R290代表的是排气密度较小的制冷剂,R32代表的是排气密度较大的制冷剂。
(1)分别采用R290制冷剂和R32制冷剂,得到的制冷装置国标工况下能效结果,如表1和表2所示。
表1:采用R290制冷剂在制冷装置国标工况下的能效对比表
Figure BDA0002561065900000061
如表1所示,采用R290制冷剂,在无传动部件下,压缩机构300在30转/秒的转速下的能效在Vsum/Ksum≥80000毫米4/牛时最佳,转速为90转/秒时能效出现严重恶化。在有传动部件的情况下,在Vsum/Ksum≥80000毫米4/牛时,各转速下的能效均佳,当排气阀片8的刚度增加时,即Vsum/Ksum的比值减小时,转速为30转/秒时的能效出现明显恶化,所以对于采用R290制冷剂,在80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤450000毫米4/牛时压缩机构300的能效佳。
表2:采用R32制冷剂在制冷装置国标工况下的能效对比表
Figure BDA0002561065900000071
如表2所示,采用R32制冷剂,在无传动部件情况下,压缩机构300在30转/秒的转速下的能效出现恶化,且提前至38000毫米4/牛,在450000毫米4/牛甚至出现排气阀片8断裂,此时压缩机构300在30转/秒下的能效在50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛最佳,在Vsum/Ksum为450000毫米4/牛时出现恶化。
当有传动部件,且在50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛时,各转速下的压缩机构300的能效均佳,当排气阀片8的刚度增加,即Vsum/Ksum的比值减小时,在30转/秒的转速下能效出现恶化,当排气阀片8刚度降低时,即Vsum/Ksum的比值增加时,在转速为30转/秒时能效没有进一步提升,反而恶化,且恶化程度比转速为90转/秒时明显,这是由于排气阀片8刚度太低,排气阀片8表面出现凹陷或变形,导致排气阀片8关闭排气孔2不严密,产生额外的泄漏损失而导致能效下降。在低转速时,泄漏更为明显,因此对于采用R32制冷剂,压缩机构300在50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛时能效佳。
(2)分别采用R290制冷剂和R32制冷剂且在转速为90转/秒时,得到压缩机构300的噪音(dB)对比实验结果,如表3所示。
表3:采用R290/R32制冷剂在90转/秒下的噪音对比实验表
Figure BDA0002561065900000081
如表3所示,采用R290制冷剂,在无传动部件的情况下,Vsum/Ksum≥50000毫米4/牛时,排气阀片8的噪音出现恶化,与无传动部件下在转速为90转/秒时的性能恶化吻合。有传动部件时,各个刚度下排气阀片8的噪音均正常。对于R32制冷剂,噪音出现恶化在Vsum/Ksum≥38000毫米4/牛时,与无传动部件时转速为90转/秒的性能恶化吻合,在有传动部件的情况下,压缩机构300仅在Vsum/Ksum=450000毫米4/牛时噪音略有恶化。
(3)分别采用R290制冷剂和R32制冷剂,得到在不同转速(转/秒)下连续运行500小时的排气阀片8可靠性结果,如表4和表5所示。
表4:采用R290制冷剂不同转速(转/秒)下连续运行500H的排气阀片可靠性对比表
Figure BDA0002561065900000091
如表4所示,对于采用R290制冷剂,在无传动部件且Vsum/Ksum≥50000毫米4/牛的情况下时,排气阀片8可靠性不达标,在超低刚度Vsum/Ksum=450000毫米4/牛时,在转速为110转/秒时,仅运行14小时排气阀片8断裂;在有传动部件的情况下,在26000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛时,排气阀片8可靠性均无问题。
表5:采用R32制冷剂不同转速(转/秒)下连续运行500小时的排气阀片可靠性结果表
Figure BDA0002561065900000092
Figure BDA0002561065900000101
如表5所示,对于采用R32制冷剂,在无传动部件且Vsum/Ksum≥38000毫米4/牛时,排气阀片8可靠性不通过,在排气阀片8具有相同刚度下,排气阀片8断裂时间比采用R290制冷剂要快;有传动部件下且26000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛的情况下,排气阀片8可靠性高。
综上所述,发明人通过对比能效、噪音和可靠性结果三种影响因素研究得出如下结果。
对于采用制冷剂为R134a或R290等排气密度较小的制冷剂时,在无传动部件下,为保证低噪音及可靠性,Vsum/Ksum的范围需要控制在Vsum/Ksum≤38000毫米4/牛,其中转速为30转/秒时能效最高为303.2%。有传动部件,Vsum/Ksum的范围需要控制在80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛,其中转速为30转/秒时能效最高为307.1%,且能效有明显提升。
对于采用除去制冷剂为R134a或R290等排气密度较小的制冷剂,即如R32排气密度较大的制冷剂时,在无传动部件,Vsum/Ksum的范围需要控制在Vsum/Ksum≤26000毫米4/牛,其中转速为30转/秒时能效为294.2%。有传动部件,Vsum/Ksum的范围需要控制在50000mm4/N≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛,其中转速为30转/秒时能效最高为297.1%,且能效有明显提升。
优选地,多个缸室101的容积之和Vsum的范围值为5000毫米3≤Vsum≤16000毫米3,此时压缩机构300的能效较高。
在一些实施例中,如图7和图8所示,排气阀片8为舌簧阀片,排气阀片8包括固定端801、自由端802和位于固定端801与自由端802之间的腰部803,排气阀片8的固定端801设有第一安装孔8011。排气孔2在排气阀片8的自由端802上的投影区域设为排气阀片8的迎风区804,传动部件与排气阀片8接触时的接触位置位于迎风区804内。传动部件与排气阀片8的接触位置位于迎风区804内,在传动部件按压排气阀片8关闭排气孔2时,排气孔2关闭平稳,排气阀片8在关闭排气孔2时不易反弹或翘曲,提高了排气孔2的关闭性。
在一些实施例中,如图7和图8所示,压缩机构300还包括用于限制排气阀片8升程的升程限位器9,升程限位器9设在排气阀片8上面,升程限位器9包括水平段901和弯曲段902,水平段901设有第二安装孔9011,排气阀片8和升程限位器9通过穿过第一安装孔8011和第二安装孔9011的紧固件5011安装在一起,紧固件5011可以采用螺钉、螺栓、铆钉等将排气阀片8和升程限位器9固定在上轴承5上。具体地,上轴承5的上表面开设有容纳槽501,排气阀片8和升程限位器9通过紧固件5011安装在容纳槽501的底部。升程限位器9的弯曲段902设有用于避让传动部件的避让孔9021,传动部件可以穿过避让孔9021与排气阀片8的自由端802接触以驱动排气阀片8。需要理解的是,避让孔9021可以为周向开口的孔,如图2所示,也可以为封闭的孔,如图13所示。避让孔9021的具体形式可以根据传动部件的具体形式设计,以不干涉传动部件为目的。
在一些实施例中,如图7A和图7B所示,排气孔2的中心至第一安装孔8011的中心的距离为L毫米,第二安装孔9011的中心至弯曲段902与水平段901的交界处的距离为L1毫米;如图8A和图8B所示,排气阀片8的腰部803的宽度为B毫米,排气阀片8的厚度为T毫米,排气阀片8的弹性模量为E牛/毫米2,排气阀片8的刚度为K牛/毫米,其中:
Figure BDA0002561065900000111
从而可以根据悬臂梁理论,对排气阀片8的刚度进一步地优化,以提高排气阀片8工作时的可靠性。
优选地,排气阀片8的厚度T与排气孔2的中心至第一安装孔8011的距离L满足关系式:120≤L/T≤200。进一步地,排气阀片8的厚度T与腰部803的宽度B满足关系式:0.3毫米2≤T*B≤0.8毫米2,进而保证排气阀片8的工作强度,即提高排气阀片8工作时的可靠性。
在一些实施例中,缸室101为圆柱状结构的腔体,且缸室101的直径为d1,排气孔2为等截面圆柱孔;活塞3为圆柱状结构,且活塞3的直径为d2,缸室101的高度为h,缸室101的工作腔容积为V,其中
Figure BDA0002561065900000112
在本发明的实施例中,传动部件在滑片7向外移动时驱动排气阀片8关闭排气孔2应做如下广义理解。
在一些实施例中,在滑片7从内极限位置向外移动预定距离后,传动部件才与排气阀片8接触以驱动排气阀片8关闭排气孔2。换言之,在滑片7从内极限位置向朝向外极限位置移动预定距离之前,传动部件朝向排气阀片8移动,但不与排气阀片8接触,不驱动排气阀片8,滑片7移动预定距离后传动部件与排气阀片8接触,驱动排气阀片8朝向排气孔2移动以关闭排气孔2。
在另一些实施例中,在滑片7处于内极限位置时传动部件就与排气阀片8接触。换而言之,在滑片7处于内极限位置时,传动部件就与排气阀片8接触,在滑片7从内极限位置向外朝向外极限位置移动的过程中,传动部件驱动排气阀片8朝向排气孔2移动,以逐渐关闭排气孔2。由于滑片7向外运动时,传动部件始终与排气阀片8接触,可以减缓排气阀片8关闭排气孔2的瞬时速度,减小排气阀片8关闭排气孔2时撞击阀座产生的噪音。
在一些实施例中,上轴承5设在气缸1上面以封闭缸室101的上端,下轴承6位于设在气缸1下面以封闭缸室101的下端,排气孔2形成在上轴承5和下轴承6中的至少一个轴承上。如图2和图4-图5所示,排气孔2形成于上轴承5上,即排气孔2贯穿上轴承5且与缸室101连通。可以理解的是,排气孔2也可以形成在下轴承6上,或同时形成在上轴承5和下轴承6上。可以理解的是,排气孔2也可以形成在其他位置,例如,在多缸压缩机的实施例中,排气孔2也可以形成在相邻气缸1之间隔板上。
在一些实施例中,如图9和图10所示,传动部件为摆动部件,具体地,传动部件为摆杆10,摆杆10绕安装于上轴承5上的枢轴11可摆动。滑片7向外移动时驱动摆杆10绕枢轴11摆动,例如,在图9和图10中,摆杆10逆时针摆动,以驱动排气阀片8向下关闭排气孔2。
如图2和图4-6和图9-图10所示,摆杆10包括杆体1001、滑片接触部1002和阀片接触部1003。枢轴11可枢转地支承在杆体1001的中部,滑片接触部1002和阀片接触部1003分别位于杆体1001的两端。例如,阀片接触部1003设于杆体1001的第一端(图6中的左端),即排气阀片8关闭时杆体1001靠近排气阀片8的一端,滑片接触部1002设于杆体1001的第二端(图6中的右端),即排气阀片8关闭时杆体1001靠近滑片7外端的一端。当滑片7向外移动时,滑片7的外端驱动滑片接触部1002,使得杆体1001绕枢轴11逆时针摆动,使阀片接触部1003朝向排气孔2移动,进而推动排气阀片8关闭排气孔2。
如上所述,阀片接触部1003可以在滑片7从内极限位置向后移动预定距离后与排气阀片8接触,即杆体1001逆时针摆动预定角度后,阀片接触部1003与排气阀片8接触,随着滑片7继续向外移动,杆体1001逆时针继续摆动,阀片接触部1003驱动排气阀片8向下移动关闭排气孔2。可选地,在滑片7处于内极限位置时,阀片接触部1003就与排气阀片8接触,当滑片7从内极限位置向外移动时,阀片接触部1003推动排气阀片8逐渐向下移动以逐渐关闭排气孔2。
在一些实施例中,如图6和图9-图10所示,阀片接触部1003从杆体1001朝向排气孔2的一侧延伸。优选地,阀片接触部1003与杆体1001垂直,滑片接触部1002和阀片接触部1003与杆体1001一体成型,阀片接触部1003也可以通过焊接或螺纹连接等与杆体1001固定。在图9和图10所示的实施例中,滑片接触部1002由杆体1001的第二端或第二端的一部分构成。
在一些实施例中,滑片接触部1002与滑片7,例如滑片7的外端始终接触。换而言之,滑片7在内极限位置与外极限位置之间往复移动时,滑片接触部1002与滑片7的外端始终接触且不脱离。在一些具体示例中,可以通过弹性件,例如在摆杆10和上轴承5之间设置压缩弹簧或板簧,或在枢轴11上设置扭簧使得滑片接触部1002与滑片7的外端始终抵接,从而避免滑片7在运动时与滑片接触部1002之间发生撞击,减少压缩机构300工作时产生的噪音,提高传动部件和摆杆10的使用寿命。
在一些实施例中,如图7A和图7B所示,升程限位器9设置于排气阀片8上方。当阀片接触部1003向下移动时,阀片接触部1003穿过避让孔9021与排气阀片8接触,从而摆杆10与升程限位器9不发生干涉,在该实施例中,避让孔9021为周向开口的孔。
在一些实施例中,如图3至图5所示,优选地,为使摆杆10平稳运动,除了摆动自由度,摆杆10在其它方向的自由度被约束,且约束间隙≤0.05毫米。例如,为限定摆杆10在枢轴11的轴向方向的位移,摆杆10通过枢轴11支承在上轴承5内开设的槽内摆动,槽宽为b,传动部件宽度b1,满足关系式:0<b-b1≤0.05毫米。为限定摆杆10在枢轴11径向的位移,上轴承5上的枢轴11孔1004直径d2,传动部件的枢轴11孔1004直径d1,枢轴11直径d,满足关系式:d1-d≤0.05毫米且d2-d≤0.05毫米,从而提高压缩机构300运行的平稳性。
在另一些实施例中,如图13至17所示,传动部件为平动部件12。传动部件包括主平动件1201和副平动件1202,滑片7向外移动时驱动主平动件1201平移,例如在图15-图17中向左平移,主平动件1201驱动副平动件1202平移,例如在图15-17中向下平移,以驱动排气阀片8关闭排气孔2。
具体地,如图18所示,主平动件1201包括第一竖直段12011、第一水平段12012、第二竖直段12013、第二水平段12014和倾斜段12015,第一竖直段12011的上端与第一水平段12012的右端相连,优选地弧形过渡,第二竖直段12013的下端与第一水平段12012的左端相连,第二水平段12014的右端与第二竖直段12013的上端相连,倾斜段12015与第二水平段12014的左端相连,需要理解的是,倾斜段12015可以为平斜的,也可以为弧形的。倾斜段12015的下表面构成导向面12016,导向面12016可以为鞋面或弧形面。主平动件1201远离副平动件1202的一端与滑片7的外端面相连,如图15-17所示,第一竖直段12011连接在滑片7的外端面上。在一些实施例中,副平动件1202为圆柱状,且上端为半球形。
滑片7向外移动时驱动主平动件1201向外(在图15-17中向右)平移,主平动件1201的导向面12016与副平动件1202接触以驱动副平动件1202向下移动,从而驱动排气阀片8关闭排气孔2。当滑片7向外运动时,滑片7的外端推动主平动件1201向右平移,在主平动件1201导向面12016的导向作用下,主平动件1201推动副平动件1202朝向排气孔2(在图15-17中向下)运动,进而驱动排气阀片8关闭排气孔2。
在一些实施例中,主平动件1201与滑片7可以始终接触且不脱离,从而避免滑片7在运动时与主平动件1201之间发生撞击,减少噪音,提高传动部件和滑片7的使用寿命。
在一些实施例中,在滑片7从内极限位置向外运动一段距离后,副平动件1202才与排气阀片8接触,进而驱动阀片接触部1003关闭排气阀片8。
可选地,在滑片7处于内极限位置时,副平动件1202就与导向面12016和排气阀片8接触,从而在滑片7从内极限位置开始向外移动时,副平动件1202立即驱动排气阀片8朝向排气孔2运动,以关闭排气孔2。由此,副平动件1202始终与导向面12016和排气阀片8接触,可以减缓排气阀片8关闭排气孔2的瞬时速度,进而减小排气阀片8关闭排气孔2时产生的噪音。
可选地,在滑片7处于内极限位置时,副平动件1202与主平动件1201的第二水平段12014的下表面接触,但只有主平动件1201向右平移预定距离后,副平动件1202才与导向面12016接触,在滑片7从内极限位置向外移动,带动主平动件1201向外移动,此时副平动件1202的上端与主平动件1201的第二水平段12014的下表面接触,因此,副平动件1202不向下移动,当滑片7和主平动件1201向外移动预定距离后,副平动件1202的上端开始与导向面12016接触,从而导向面12016驱动副平动件1202向下移动,在这种情况下,副平动件1202可以在与导向面12016接触时就立即与排气阀片8接触而驱动排气阀片8,也可以向下移动预定距离后才与排气阀片8接触而驱动排气阀片8。
在一些实施例中,升程限位器9设置于排气阀片8上方,避让孔9021是周向封闭的孔,副平动件1202能够穿过避让孔9021沿避让孔9021的轴向方向往复移动,由此,避让孔9021起到导引副平动件1202的作用。
在一些实施例中,优选地,为使平动部件12平稳运动,除去平动部件12的平动自由度以外,其他空间自由度均被约束,且约束间隙≤0.05毫米。
下面参考附图描述根据本发明一些具体示例的压缩机构300。
如图1-图12所示,根据本发明具体示例的压缩机构300包括气缸1、活塞3、曲轴4、上轴承5、下轴承6、滑片7、排气阀片8、升程限位器9和摆杆10。气缸1内具有缸室101,上轴承5和下轴承6分别安装于气缸1上面和下两以封闭气缸1的缸室101,活塞3安装于缸室101的内部,曲轴4的一端设置有偏心部401,活塞3套设在偏心部401上,曲轴4驱动活塞3在缸室101内偏心旋转。
气缸1内设置有滑片槽102,滑片槽102的内端连通缸室101。滑片7的内端与活塞3抵接,滑片7在滑片槽102内在内极限位置与外极限位置之间可往复移动。上轴承5的上表面设置有容纳槽501,容纳槽501的槽底开设有排气孔2,排气孔2与缸室101连通。排气阀片8和升程限位器9设在容纳槽501内,升程限位器9位于排气阀片8上方,排气阀片8采用具有弹性的舌簧阀片,排气阀片8的固定端801固定在容纳槽501底部,自由端802用于打开和关闭排气孔2。升程限位器9设有用于避让摆杆10的避让孔9021。
摆杆10绕安装在上轴承5上的枢轴11可摆动。摆杆10包括杆体1001、滑片接触部1002和阀片接触部1003。杆体1001、滑片接触部1002和阀片接触部1003为一体结构。枢轴11支承在杆体1001的中部,滑片接触部1002设置于杆体1001与滑片7对应的一端,例如由杆体1001的一端构成或由杆体1001的一端的一部分构成。阀片接触部1003设置于杆体1001的另一端且与杆体1001大体垂直。阀片接触部1003可以为圆柱状且下端为半球形。
摆杆10与滑片7联动,当滑片7向外移动时,滑片7的外端驱动滑片接触部1002,使得杆体1001绕枢轴11摆动,由此使阀片接触部1003朝向排气孔2移动,进而推动排气阀片8关闭排气孔2。
排气阀片8关闭排气孔2时,排气孔2在排气阀片8上的投影区域为迎风区804,阀片接触部1003与排气阀片8接触时的接触位置位于迎风区804内。滑片接触部1002的下端可以设有耐磨层或弹性材料层。枢轴11内可以安装有扭簧,使得滑片接触部1002始终与滑片7接触。
下面描述根据本发明一些具体示例的压缩机构300的运行。
如图9和图12所示,当曲轴转角为180度时,滑片7移动到内极限位置,排气阀片8没有关闭排气孔2而允许通过排气孔2排气,摆杆10的阀片接触部1003没有接触排气阀片8。当活塞3从180度转角继续转动,即滑片7从图12所示的内极限位置朝向图11所示的外极限位置移动,滑片7驱动摆杆10从图9所示位置逆时针摆动,阀片接触部1003接触排气阀片8,并向下驱动排气阀片8逐渐关闭排气孔2,最后,滑片7移动到图11中的外极限位置,摆杆10的阀片接触部1003驱动排气阀片8完全关闭排气孔2。
如图13-17所示,根据本发明另一些具体示例的压缩机构300包括气缸1、活塞3、曲轴4、上轴承5和下轴承6。气缸1内具有缸室101,上轴承5和下轴承6分别安装于气缸1的上下两端以封闭气缸1的缸室101,活塞3安装于缸室101的内部,曲轴4的一端设置有偏心部401,活塞3套设在偏心部401上,曲轴4驱动活塞3在缸室101内偏心旋转。
气缸1内设置有滑片槽102,滑片槽102的一端连通缸室101。滑片槽102的内部设有滑片7,滑片7在内极限位置与外极限位置之间可往复移动,滑片7的内端与活塞3抵接。上轴承5的上表面设置有容纳槽501,容纳槽501的槽底开设有排气孔2,排气孔2与缸室101连通。容纳槽501内还设有排气阀片8和升程限位器9,升程限位器9设置于排气阀片8上面,排气阀片8采用具有弹性的舌簧阀片,排气阀片8的一端为固定在容纳槽501底部的固定端801,另一端为打开和关闭排气孔2的自由端802。升程限位器9的一端设有避让孔9021。
压缩机构300还包括平动部件12,平动部件12包括主平动件1201和副平动件1202。平动部件12与滑片7联动。具体地,滑片7向外移动时驱动主平动件1201向外平移,主平动件1201驱动副平动件1202向下平移以驱动排气阀片8关闭排气孔2。
具体地,主平动件1201形成大体梯状结构且包括依次连接的主平动件1201包括第一竖直段12011、第一水平段12012、第二竖直段12013、第二水平段12014和倾斜段12015,第一竖直段12011的上端与第一水平段12012的右端相连,优选地弧形过渡,第二竖直段12013的下端与第一水平段12012的左端相连,第二水平段12014的右端与第二竖直段12013的上端相连,倾斜段12015与第二水平段12014的左端相连,第一竖直段12011竖直向下延伸且与滑片7抵接,倾斜段12015下表面形成向内向下倾斜或弧状的导向面12016,副平动件1202的上端为曲面结构且用于与导向面12016抵接,副平动件1202配合在避让孔9021内,且能够沿避让孔9021的轴向方向往复移动。当滑片7向外移动时,滑片7的外端推动第一竖直段12011向外移动,进而通过导向面12016推动副平动件1202向下移动,从而驱动排气阀片8关闭排气孔2。下面描述根据本发明另一些具体示例的压缩机构300的运行。
如图12和图16所示,当曲轴转角为180度时,滑片7移动到内极限位置,排气阀片8没有关闭排气孔2而允许通过排气孔2排气,副平动件1202的上端没有接触主平动件1201的导向面12016。当活塞3从180度转角继续转动,即滑片7从图12所示的内极限位置朝向图11所示的外极限位置移动,滑片7主平平动件从图16所示位置平移到图17所示位置,副平动件1202的上端与导向面12016接触,副平动件1202被驱动向下平移,从而驱动排气阀片8逐渐关闭排气孔2,最后,滑片7移动到图11中的外极限位置,副平动件1202驱动排气阀片8完全关闭排气孔2。
在一些实施例中,旋转式压缩机可以为多缸压缩机,旋转式压缩机可以为定速压缩机或变速压缩机。
在一些实施例中,旋转式压缩机的最大运行转速大于150转/秒且小于240转/秒。根据本发明实施的旋转式压缩机,在高速运转时效果更加明显,例如,排气阀片8的刚度也可以自由灵活设计,保证了排气阀片8关闭的及时性和可靠性,且排气阀片8易于打开,排气阻力损失小,排气噪声降低。
根据本发明实施例制冷装置包括根据本发明上述实施例所述的旋转式压缩机。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种压缩机构,其特征在于,包括:
至少一个气缸,每个气缸内具有缸室和滑片槽,所述缸室内设有活塞,所述滑片槽内设有滑片,所述滑片的内端与所述活塞抵接,所述滑片在内极限位置与外极限位置之间可往复移动,所述缸室设有与其连通的排气孔,所述排气孔配置有排气阀片,所述排气阀片用于打开和关闭所述排气孔;
曲轴,所述曲轴用于驱动所述活塞在所述缸室内偏心旋转以压缩制冷剂;
上轴承和下轴承,所述上轴承和所述下轴承可旋转地支承所述曲轴,所述上轴承封闭所述缸室的上端,所述下轴承封闭所述缸室的下端;
传动部件,所述滑片向外移动时驱动所述排气阀片关闭所述排气孔,其中每个排气阀片的刚度为K,单位为牛/毫米,K在数值上等于所述排气孔中心轴线在所述排气阀片上的投影点上升1毫米时,需沿所述排气孔的中心轴向在所述投影点施加力的大小,所述缸室的容积之和为Vsum毫米3,所述排气阀片的刚度之和Ksum,其中下列关系式得到满足:
所述制冷剂为R134a或R290时,则80000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤350000毫米4/牛;
所述制冷剂为R134a或R290之外的制冷剂时,则50000毫米4/牛≤Vsum/Ksum≤200000毫米4/牛。
2.根据权利要求1所述的压缩机构,其特征在于,其中:5000毫米3≤Vsum≤16000毫米3
3.根据权利要求1所述的压缩机构,其特征在于,还包括用于限制所述排气阀片的升程的升程限位器,所述排气阀片包括固定端、自由端和位于所述固定端与所述自由端之间的腰部,所述排气阀片的固定端设有第一安装孔,所述升程限位器设在所述排气阀片上面且包括水平段和弯曲段,所述水平段设有第二安装孔,所述排气阀片和所述升程限位器通过穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔的紧固件安装在一起,所述排气孔的中心至所述第一安装孔的中心的距离为L毫米,所述第二安装孔的中心至所述弯曲段与所述水平段的交界处的距离为L1毫米,所述腰部的宽度为B毫米,所述排气阀片的厚度为T毫米,所述排气阀片的弹性模量为E牛/毫米2,所述排气阀片的刚度为K牛/毫米,其中:
Figure FDA0002561065890000011
4.根据权利要求3所述的压缩机构,其特征在于,其中120≤L/T≤200。
5.根据权利要求3所述的压缩机构,其特征在于,其中0.3毫米2≤T×B≤0.8毫米2
6.根据权利要求1-5中任一项所述的压缩机构,其特征在于,所述缸室为圆柱形且直径为d1腔体,所述活塞为圆柱形且直径为d2,所述缸室的高度为h,工作腔容积为V,其中
Figure FDA0002561065890000012
7.根据权利要求1所述的压缩机构,其特征在于,所述传动部件在所述滑片处于所述内极限位置时与所述排气阀片接触或在所述滑片从所述内极限位置向外移动预定距离后与所述排气阀片接触以驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的压缩机构,其特征在于,所述传动部件为摆杆,所述滑片向外移动时驱动所述摆杆绕枢轴摆动,以便所述摆杆驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
9.根据权利要求8所述的压缩机构,其特征在于,所述摆杆包括杆体、滑片接触部和阀片接触部,所述滑片向外移动时通过推动所述滑片接触部驱动所述杆体摆动,以使所述阀片接触部驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的压缩机构,其特征在于,所述传动部件包括主平动件和副平动件,所述滑片向外移动时驱动所述主平动件平移,所述主平动件驱动所述副平动件平移以便所述副平动件驱动所述排气阀片关闭所述排气孔。
11.根据权利要求10所述的压缩机构,其特征在于,所述主平动件设有用于驱动所述副平动件的导向面,所述导向面为斜面或弧形面。
12.根据权利要求11所述的压缩机构,其特征在于,所述副平动件在所述滑片处于所述内极限位置时或从所述内极限位置向外移动预定距离后与所述导向面接触。
13.一种旋转式压缩机,其特征在于,包括根据权利要求1至12中任一项所述的压缩机构。
14.一种制冷装置,其特征在于,包括根据权利要求13所述的旋转式压缩机。
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