申请/专利权人：广东美芝制冷设备有限公司

申请日：2017-09-30

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN107435622B

主分类号：F04B39/00

分类号：F04B39/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.26#授权;2017.12.29#实质审查的生效;2017.12.05#公开

摘要：本发明公开了一种压缩机构、压缩机和制冷设备，压缩机构包括：气缸，气缸具有压缩腔；曲轴，曲轴穿设配合在所述气缸上，曲轴具有位于所述压缩腔内的偏心部；活塞，活塞外套在所述偏心部上，且活塞可滚动地设在所述压缩腔内；其中，偏心部的外周面包括承载面和位于承载面的轴向两侧的非承载面，承载面构造为圆柱面，承载面仅中间部分与所述活塞的内径面接触配合，承载面与所述非承载面的连接处与活塞的内径面始终间隔开；另外，偏心部的弹性模量大于所述活塞的弹性模量。根据本发明的压缩机构，可以降低曲轴偏心部和活塞之间的接触应力，降低曲轴和活塞的摩擦副功耗，由此提高压缩机构运行的可靠性和压缩机的能效。

主权项：1.一种压缩机构，其特征在于，包括：气缸，所述气缸具有压缩腔；曲轴，所述曲轴穿设配合在所述气缸上，所述曲轴具有位于所述压缩腔内的偏心部；活塞，所述活塞外套在所述偏心部上，且所述活塞可滚动地设在所述压缩腔内；其中，所述偏心部的外周面包括承载面和位于所述承载面的轴向两侧的非承载面，所述承载面构造为圆柱面，所述承载面仅中间部分与所述活塞的内径面接触配合，所述承载面与所述非承载面的连接处与所述活塞的内径面始终间隔开；另外，所述偏心部的弹性模量大于所述活塞的弹性模量。

全文数据：压缩机构、压缩机和制冷设备技术领域[0001]本发明涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种压缩机构、具有该压缩机构的压缩机和具有该压缩机的制冷设备。背景技术[0002]为了提升压缩机的工作性能，压缩机的电机高度逐步增大，曲轴偏心部的轴径逐步减小，由此将造成曲轴偏心部所承载的负荷增大，在压缩机运转过程中，曲轴与活塞容易出现磨损失效。[0003]相关技术中，参照图5-图7所示，在压缩腔内气体压力作用下，活塞将会发生弯曲变形，曲轴偏心部的承载面与非承载面的连接处与活塞的内径面之间形成点面局部接触，曲轴偏心部和活塞之间的局部应力显著提升，并且相关技术中的曲轴和活塞均由弹性模量较高的材料制成，由此造成曲轴偏心部和活塞之间的接触刚度较大，由此加剧了曲轴和活塞的摩擦副的磨损，并且压缩机运行功耗增加、工作性能下降。发明内容[0004]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，本发明提出一种压缩机构，所述压缩机构可以降低曲轴偏心部和活塞之间的接触应力，降低曲轴和活塞的摩擦副功耗，提高压缩机构运行的可靠性和压缩机的能效。[0005]本发明还提出一种具有上述压缩机构的压缩机。[0006]本发明还提出一种具有上述压缩机的制冷设备。[0007]根据本发明第一方面实施例的压缩机构，包括:气缸，所述气缸具有压缩腔；曲轴，所述曲轴穿设配合在所述气缸上，所述曲轴具有位于所述压缩腔内的偏心部;活塞，所述活塞外套在所述偏心部上，且所述活塞可滚动地设在所述压缩腔内；其中，所述偏心部的外周面包括承载面和位于所述承载面的轴向两侧的非承载面，所述承载面构造为圆柱面，所述承载面仅中间部分与所述活塞的内径面接触配合，所述承载面与所述非承载面的连接处与所述活塞的内径面始终间隔开;另外，所述偏心部的弹性模量大于所述活塞的弹性模量。[0008]根据本发明实施例的压缩机构，可以降低曲轴偏心部和活塞之间的接触应力，降低曲轴和活塞的摩擦副功耗，由此提高压缩机构运行的可靠性和压缩机的能效。[0009]另外，根据本发明实施例的压缩机构，还可以具有如下附加技术特征：[0010]根据本发明的一个实施例，所述活塞的内径面包括:配合面，所述配合面形成为圆柱面，所述配合面与所述偏心部的承载面相接触配合;两个间隔面，所述两个间隔面分别位于所述配合面的轴向两端，每个所述间隔面均与所述偏心部间隔开，每个所述间隔面均形成为在远离所述配合面的方向上朝向远离所述偏心部的方向逐渐延伸的曲面。[0011]可选地，所述配合面在与每个所述间隔面相连处的切线、与所述曲轴的中轴线相平行。[0012]根据本发明的一个实施例，所述活塞的内径面上与所述承载面相接触的部分处设有段差槽。[0013]根据本发明的一个实施例，所述偏心部的表面硬度大于所述活塞的内径面的表面硬度。[0014]根据本发明的一个实施例，所述曲轴为钢件。[0015]根据本发明的一个实施例，所述曲轴为低碳钢件，所述曲轴至少在所述承载面上设置渗碳层。[0016]根据本发明的一个实施例，所述压缩机构仅具有一个所述气缸，所述气缸、所述气缸两端的主轴承和副轴承中的至少一个上形成有所述气缸的吸气口。[0017]根据本发明的一个实施例，所述压缩机构包括多个气缸，每相邻两个所述气缸之间通过隔板间隔开，每个所述气缸的吸气口形成在相应的所述气缸或者相邻的所述隔板上。[0018]根据本发明第二方面实施例的压缩机，包括根据本发明上述第一方面实施例的压缩机构。[0019]根据本发明实施例的压缩机，通过设置根据本发明上述第一方面实施例的压缩机构，从而使得压缩机具有上述压缩机构具有的全部优点，即可以降低曲轴偏心部和活塞之间的接触应力，降低曲轴和活塞的摩擦副功耗，由此提高压缩机运行的可靠性和压缩机的能效。[0020]根据本发明第三方面实施例的制冷设备，包括根据本发明第二方面实施例的压缩机。[0021]根据本发明实施例的制冷设备，通过设置根据本发明上述第二方面实施例的压缩机，使得制冷设备具有上述压缩机具有的全部优点，这里不再赘述。[0022]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[0023]本发明的上述和或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：[0024]图1是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图；[0025]图2是根据本发明实施例的压缩机构的曲轴和活塞之间配合的结构示意图，其中活塞没有受到气体力作用；[0026]图3是根据本发明实施例的压缩机构的曲轴和活塞之间配合的结构示意图，其中活塞受到气体力作用而变形；[0027]图4是根据本发明实施例的压缩机构的曲轴和活塞内径面局部接触等效示意图；[0028]图5是现有技术中的压缩机构的曲轴和活塞之间配合的结构示意图，其中活塞没有受到气体力作用；[0029]图6是现有技术中的压缩机构的曲轴和活塞之间配合的结构示意图，其中活塞受到气体力作用而变形；[0030]图7是现有技术中的压缩机构的曲轴和活塞内径面局部接触等效示意图。[0031]附图标记：[0032]压缩机构100;[0033]气缸1;压缩腔11;[0034]曲轴2;偏心部21;承载面211;非承载面212;[0035]活塞3;配合面31;间隔面32;段差槽33;[0036]主轴承4;主轴承4的下端面所在平面41;[0037]副轴承5;副轴承5的上端面所在平面51;[0038]承载面211与非承载面212的连接处101;[0039]配合面31和间隔面32的连接处102;[0040]曲轴2’；活塞3’；承载面与非承载面的连接处101’；[0041]压缩机200;壳体201;电机202;定子2021;转子2022。具体实施方式[0042]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。[0043]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“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，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。[0044]在本发明的描述中，需要说明的是，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，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。[0045]本申请基于发明人对以下问题的认识作出的：[0046]为了提升压缩机的工作性能，压缩机的电机高度逐步增大，曲轴偏心部的轴径逐步减小，由此将造成曲轴偏心部所承载的负荷增大，在压缩机运转过程中，曲轴与活塞容易出现磨损失效。[0047]相关技术中，参照图5-图7所示，在压缩腔内气体压力作用下，活塞将会发生弯曲变形，曲轴偏心部的承载面与非承载面的连接处101’与活塞3’的内径面之间形成点面局部接触，曲轴2’和活塞3’之间的局部应力显著提升，并且相关技术中的曲轴和活塞均由弹性模量较高的材料制成，由此造成曲轴偏心部和活塞之间的接触刚度较大，由此加剧了曲轴和活塞的摩擦副的磨损，并且压缩机运行功耗增加、工作性能下降。[0048]为此，本申请提出一种压缩机构100，压缩机构100可以降低曲轴2偏心部21和活塞3之间的接触应力，降低曲轴2和活塞3的摩擦副功耗，由此提高压缩机构1〇〇运行的可靠性和压缩机200的能效。[0049]下面参考图1-图4描述根据本发明第一方面实施例的压缩机构1〇〇。[0050]如图1-图4中所示，根据本发明实施例的压缩机构100，包括:气缸1、曲轴2和活塞3〇[0051]气缸1具有压缩腔11，曲轴2穿设配合在气缸1上，曲轴2具有位于压缩腔11内的偏心部21，活塞3外套在偏心部21上，且活塞3可滚动地设在压缩腔11内，具体地，通过驱动曲轴2绕其回转中心线转动，从而带动套设在曲轴2的偏心部21上的活塞3沿压缩腔11的内壁滚动以实现气体的压缩。[0052]其中，偏心部21的外周面包括承载面211和位于承载面211的轴向两侧的非承载面212,承载面211构造为圆柱面，承载面211仅中间部分与活塞3的内径面接触配合，承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面始终间隔开。参照图2中所示，偏心部21的外周面包括沿曲轴2轴向延伸的圆柱状的外侧壁和设于外侧壁轴向两端的两个端面，活塞3外套在偏心部21的外侧壁上，其中偏心部21的外侧壁形成为承载面211，偏心部21的两个端面形成为非承载面212。[0053]需要说明的是，承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面始终间隔开，指的是在压缩腔11内没有通入气体时，即活塞3没有受到气体压力作用时，偏心部21的承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面是间隔开的（如图2中所示）；在压缩腔11内通入气体后，活塞3在气体压力作用下发生弯曲变形后，偏心部21的承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面也是间隔开的（如图3中所示）。由此避免在曲轴2偏心部21的承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面之间形成点面局部接触。[0054]另外，偏心部21的弹性模量大于活塞3的弹性模量。参照图2中所示，曲轴2和活塞3之间的局部接触形成在曲轴2偏心部21的承载面211的中间部分和活塞3的内径面之间，活塞3的内径面上的一点形成为“接触点”，曲轴2偏心部21的承载面211的中间部分形成为“接触面”，当活塞3在气体压力作用下发生弯曲变形后，参照图3-图4中所示，由于偏心部21的弹性模量大于活塞3的弹性模量，活塞3容易发生弹性变形，由此使得活塞3的内径面和曲轴2偏心部21的承载面211之间的接触面积增大，从而可以降低曲轴2偏心部21和活塞3摩擦副的局部应力，降低曲轴2和活塞3的摩擦副功耗，由此提高压缩机构1〇〇运行的可靠性和压缩机200的能效。[0055]根据本发明实施例的压缩机构100,可以降低曲轴2偏心部21和活塞3之间的接触应力，降低曲轴2和活塞3的摩擦副功耗，由此提高压缩机构1〇〇运行的可靠性和压缩机200的能效。[0056]根据本发明的一个实施例，如图3中所示，活塞3的内径面包括配合面31和两个间隔面32,配合面31形成为圆柱面，配合面31与偏心部21的承载面211相接触配合，两个间隔面32分别位于配合面31的轴向两端，每个间隔面32均与偏心部21间隔开，每个间隔面32均形成为在远离配合面31的方向上朝向远离偏心部21的方向逐渐延伸的曲面，由此在气体压力较大时，仍可以保证承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面始终间隔开。[0057]进一步地，如图2所示，配合面31在与每个间隔面32相连处的切线、与曲轴2的中轴线相平行。由于配合面31和间隔面32的连接处1〇2将会与曲轴2偏心部21的承载面211之间发生局部接触，通过使配合面31在与每个间隔面32相连处的切线、与曲轴2的中轴线相平行，使得配合面31和间隔面32之间平滑过渡，由此在活塞3受到气体压力而发生变形时，可以有效地降低曲轴2偏心部21和活塞3内径面摩擦副的局部应力。[0058]在本发明的一个优选实施例中，如图2中所示，活塞3的内径面上与承载面211相接触的部分处设有段差槽33,由此可以降低活塞3的弹性模量，有利于活塞3在气体压力作用下发生弹性变形，从而可进一步增大活塞3的内径面和承载面211之间的接触面积，由此进一步降低曲轴2偏心部21和活塞3摩擦副的局部应力、曲轴2和活塞3的摩擦副功耗。[0059]段差槽33可以形成为沿活塞3的周向延伸的环状结构或弧状结构，且段差槽33可以包括沿活塞3的周向间隔设置的多个，由此更加利于活塞3在气体压力作用下发生弹性变形。可选地，段差槽33可以由一体冲压形成在活塞3的内径面上，加工方便。[0060]在本发明的一个实施例中，偏心部21的表面硬度大于活塞3的内径面的表面硬度，由此可以更好地降低活塞3和曲轴2之间的磨损。[0061]可选地，曲轴2为钢件，即曲轴2由刚材料制造而成。由此使得曲轴2具有较高的刚度和硬度，曲轴2的耐磨性好，由此可以提高压缩机构100运行的可靠性，并且可以降低曲轴2的生产成本。[0062]可选地，曲轴2为低碳钢件，即曲轴2由低碳钢材料制成，且曲轴2至少在承载面211上设置渗碳层，由此可以提高曲轴2的耐磨性。具体地，可以仅在曲轴2偏心部21的承载面211上设置渗碳层，也可以在曲轴2偏心部21的承载面211和非承载面212上均设置渗碳层。渗碳层可以通过对曲轴2的外表面进行渗碳处理而形成。[0063]在本发明的一个具体示例中，压缩机构100仅具有一个气缸1，气缸1、气缸1两端的主轴承4和副轴承5中的至少一个上形成有气缸1的吸气口。此时在图1所示的具体示例中，压缩机200为立式压缩机200,主轴承4设于气缸1的上端，副轴承5设于气缸1的下端，气缸1具有在轴向贯穿其的气缸孔，主轴承4的下端面、气缸孔和副轴承5的上端面之间形成压缩腔11。[0064]参照图2所示，曲轴2的承载面211与曲轴2的邻近主轴承4的非承载面212的连接处与主轴承4的下端面所在平面41之间的距离Lm小于活塞3的配合面31与活塞3的邻近主轴承4的间隔面32的连接处与主轴承4的下端面所在平面41之间的距离L1，曲轴2的承载面211与曲轴2的邻近副轴承5的非承载面212的连接处与副轴承5的上端面所在平面51之间的距离Ls小于活塞3的配合面31与活塞3的邻近副轴承5的间隔面32的连接处与副轴承5的上端面所在平面51之间的距离L2，由此可保证承载面211仅中间部分与活塞3的内径面接触配合，承载面211与非承载面212的连接处101对应活塞3的内径面的间隔面32,由此保证承载面211与非承载面212的连接处101与活塞3的内径面始终间隔开。[0065]在本发明的另一个具体示例中，压缩机构100包括多个气缸1，每相邻两个气缸1之间通过隔板间隔开，每个气缸1的吸气口形成在相应的气缸1或者相邻的隔板上。[0066]根据本发明第二方面实施例的压缩机200,包括根据本发明上述第一方面实施例的压缩机构100。[0067]根据本发明实施例的压缩机200,通过设置根据本发明上述第一方面实施例的压缩机构100,从而使得压缩机200具有上述压缩机构100具有的全部优点，g卩可以降低曲轴2偏心部21和活塞3之间的接触应力，降低曲轴2和活塞3的摩擦副功耗，由此提高压缩机200运行的可靠性和压缩机200的能效。[0068]在本发明的一个具体示例中，如图1中所示，压缩机200包括壳体201、压缩机构100和电机202。压缩机构100包括气缸1、曲轴2、活塞3和设于气缸1轴向两端的主轴承4和副轴承5,气缸1具有压缩腔11，曲轴2穿设配合在气缸1上，曲轴2具有位于压缩腔11内的偏心部21，活塞3外套在偏心部21上，电机2〇2包括定子2〇21和设于定子2〇21内部的转子2022,转子2〇22与曲轴2配合以驱动曲轴2转动，从而带动套设在曲轴2的偏心部21上的活塞3沿压缩腔11的内壁滚动以实现气体的压缩。[0069]根据本发明第三方面实施例的制冷设备，包括根据本发明第二方面实施例的压缩机200。[0070]根据本发明实施例的制冷设备，通过设置根据本发明上述第二方面实施例的压缩机200，使得制冷设备具有上述压缩机200具有的全部优点，这里不再赘述。[0071]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、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，对上述术语的不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。[0072]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。

权利要求：1.一种压缩机构，其特征在于，包括：气缸，所述气缸具有压缩腔；曲轴，所述曲轴穿设配合在所述气缸上，所述曲轴具有位于所述压缩腔内的偏心部；活塞，所述活塞外套在所述偏心部上，且所述活塞可滚动地设在所述压缩腔内；其中，所述偏心部的外周面包括承载面和位于所述承载面的轴向两侧的非承载面，所述承载面构造为圆柱面，所述承载面仅中间部分与所述活塞的内径面接触配合，所述承载面与所述非承载面的连接处与所述活塞的内径面始终间隔开;另外，所述偏心部的弹性模量大于所述活塞的弹性模量。2.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述活塞的内径面包括：配合面，所述配合面形成为圆柱面，所述配合面与所述偏心部的承载面相接触配合；两个间隔面，所述两个间隔面分别位于所述配合面的轴向两端，每个所述间隔面均与所述偏心部间隔开，每个所述间隔面均形成为在远离所述配合面的方向上朝向远离所述偏心部的方向逐渐延伸的曲面。3.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，所述配合面在与每个所述间隔面相连处的切线、与所述曲轴的中轴线相平行。4.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述活塞的内径面上与所述承载面相接触的部分处设有段差槽。5.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述偏心部的表面硬度大于所述活塞的内径面的表面硬度。6.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述曲轴为钢件。7.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述曲轴为低碳钢件，所述曲轴至少在所述承载面上设置渗碳层。8.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构仅具有一个所述气缸，所述气缸、所述气缸两端的主轴承和副轴承中的至少一个上形成有所述气缸的吸气口。9.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构包括多个气缸，每相邻两个所述气缸之间通过隔板间隔开，每个所述气缸的吸气口形成在相应的所述气缸或者相邻的所述隔板上。10.—种压缩机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的压缩机构。11.一种制冷设备，包括根据权利要求10所述的压缩机。

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