压缩机构和具有其的旋转式压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机设备技术领域，尤其是涉及一种压缩机构和具有其的旋转式压缩机。

背景技术：

相关技术中的一些旋转式压缩机表现为上轴承排气或者上、下轴承同时排气，此时，由于上轴承上具有用于排气的排气阀座，从而导致泵体的整体刚性较差，在旋转式压缩机高速工作的过程中整体可靠性表现较差。而且，为了降低压缩机的排气噪音，通常在上轴承的顶部安装消声器，同时确保消音器与转子之间保持一定安全距离，这样就更加削弱了泵体的刚性和旋转式压缩机整体的可靠性。

技术实现要素：

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，本发明在于提出一种压缩机构，所述压缩机构可以有效地提高旋转式压缩机的整体效率和综合性能。

本发明还提出一种具有上述压缩机构的旋转式压缩机。

根据本发明第一方面的压缩机构，包括：气缸组件，所述气缸组件包括气缸和活塞，所述气缸上具有中心孔和气缸侧通气孔，所述活塞设在所述中心孔内且沿所述中心孔的孔壁可滚动；第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承分别设在所述气缸的轴向两侧，所述第一轴承上具有与所述中心孔连通的排气孔和与所述气缸侧通气孔连通的第一通气孔，所述第二轴承上具有与所述气缸侧通气孔连通的第二通气孔；消音装置，所述消音装置设在所述第一轴承的远离所述气缸的一侧以将所述排气孔连通至所述第一通气孔；其中，所述第一通气孔、所述气缸侧通气孔和所述第二通气孔沿所述气缸的轴向投影的最小重叠面积S满足关系：0.14≤S/SS≤0.60，其中，SS＝πe(D-e)，D为所述中心孔的直径，e为所述中心孔的中心轴线与所述活塞的中心轴线之间的距离。

根据本发明的压缩机构，可靠性高、结构简单、制造成本低，且可以有效地提高旋转式压缩机的整体效率和综合性能。

在一些实施例中，所述第一通气孔、所述气缸侧通气孔和所述第二通气孔均为多个且分别对应，所述最小重叠面积S为对应的多组所述第一通气孔、所述气缸侧通气孔和所述第二通气孔沿所述气缸的轴向投影的最小重叠面积之和。

在一些实施例中，所述第一通气孔、所述气缸侧通气孔和所述第二通气孔的横截面均为由直线段和/或曲线段围成的封闭截面。

在一些实施例中，所述消音装置包括：第一消音器，所述第一消音器设在所述第一轴承的远离所述气缸的一侧以与所述第一轴承之间限定出与所述排气孔和所述第一通气孔均连通的消音腔。

在一些实施例中，所述消音腔为环绕所述第一轴承的轴颈部的环形空腔。

在一些实施例中，所述消音装置还包括：第二消音器，所述第二消音器的至少部分设在所述消音腔内以将所述消音腔划分为位于所述第二消音器内外两侧的一级消音腔和二级消音腔，所述一级消音腔限定在所述第二消音器与所述第一轴承之间且连通至所述排气孔，所述二级消音腔连通至所述一级消音腔和所述第一通气孔。

在一些实施例中，所述第一消音器通过所述第二消音器固定在所述第一轴承上以使所述二级消音腔限定在所述第二消音器与所述第一消音器之间，所述第二消音器上具有连通所述一级消音腔和所述二级消音腔的第一通孔、以及连通所述二级消音腔和所述第一通气孔的第二通孔。

在一些实施例中，所述第二通孔的横截面积大于所述最小重叠面积S。

根据本发明第二方面的旋转式压缩机，包括根据本发明第一方面的压缩机构；和电机，所述电机包括转子和定子且在所述气缸的轴向上位于所述压缩机构的一侧。

根据本发明的旋转式压缩机，通过设置上述第一方面的压缩机构，从而提高了旋转式压缩机的整体性能。

在一些实施例中，所述第一轴承位于所述气缸的远离所述电机的一侧。

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旋转式压缩机的剖面图；

图2是图1中所示的泵体的投影图；

图3是沿图2中A-A线的剖面图；

图4是图1中所示的压缩机构的投影图；

图5是图1中所示的气缸组件的投影图；

图6是图1中所示的第一轴承的投影图；

图7是沿图6中B-B线的剖面图；

图8是图1中所示的第二轴承的投影图；

图9是沿图8中C-C线的剖面图；

图10是图1中所示的旋转式压缩机的能效曲线图；

图11是图1中所示的旋转式压缩机的泵体变形量曲线图；

图12是根据本发明另一个实施例的泵体的投影图；

图13是沿图12中D-D线的剖面图；

图14是根据本发明一些实施例的排气通道沿气缸的轴向投影的示意图。

附图标记：

旋转式压缩机1000；

壳体100；

电机200；转子201；定子202；

泵体300；曲轴301；偏心凸部3011；

压缩机构302；排气通道3021；

气缸组件1；气缸11；活塞12；滑片13；弹性元件14；

中心孔11a；滑片槽11b；气缸侧通气孔11c；

制冷剂吸入口11d；制冷剂排出口11e；

排气腔11f；吸气腔11g；

第一轴承2；法兰部21；轴颈部22；

排气孔2a；第一通气孔2b；

第二轴承3；第二通气孔3a；

消音装置4；第一消音器41；第二消音器42；穿孔43；

第一通孔41a；第二通孔41b；

消音腔4a；一级消音腔4b；二级消音腔4c。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考图1，并结合图2-图3描述根据本发明实施例的旋转式压缩机1000。

如图1所示，旋转式压缩机1000可以包括：壳体100、泵体300和电机200。其中，壳体100可以形成为封闭的圆筒，当旋转式压缩机1000为立式压缩机时，壳体100的中心轴线可以大体竖直设置，当旋转式压缩机1000为卧式压缩机时，壳体100的中心轴线可以大体水平设置。下面，仅以旋转式压缩机1000为立式压缩机为例进行说明，当本领域技术人员阅读了下面的技术方案后，显然可以理解旋转式压缩机1000为卧式压缩机的技术方案。

参照图1，电机200包括转子201和定子202，其中，当电机200为内转子式电机时，定子202可以固定在壳体100上，转子201可以可转动地设在定子202的内侧，当电机200为外转子式电机(图未示出)时，转子可以可转动地设在定子外。下面，仅以电机200为内转子式电机为例进行说明，当本领域技术人员阅读了下面的技术方案后，显然可以理解电机200为外转子式电机的技术方案。

参照图1和图3，泵体300可以包括曲轴301和压缩机构302，压缩机构302包括气缸11，在气缸11的轴线方向上，电机200位于压缩机构302的一侧，也就是说，电机200与压缩机构302在气缸11的轴线方向上间隔开设置，曲轴301的中心轴线与壳体100的中心轴线大体平行设置，曲轴301的一端(例如图1中所示的上端)与电机200的转子201相连，曲轴301的另一端(例如图1中所示的下端)与压缩机构302相连。由此，在电机200工作的过程中，转子201可以驱动曲轴301旋转，曲轴301旋转的同时驱动压缩机构302对制冷剂进行压缩。

下面，参照图1-图11、并结合图14，简要描述根据本发明一个实施例的压缩机构302。

参照图1，压缩机构302包括：气缸组件1、第一轴承2、第二轴承3以及消音装置4。参照图5并结合图3，气缸组件1可以包括气缸11、滑片13和活塞12，气缸11上具有中心孔11a、滑片槽11b、制冷剂吸入口11d、制冷剂排出口11e和气缸侧通气孔11c，其中，中心孔11a沿气缸11的轴向贯穿气缸11，滑片槽11b沿气缸11的径向延伸且先端贯通至中心孔11a，制冷剂吸入口11d和制冷剂排出口11e均与中心孔11a连通且分别设在滑片槽11b附近的两侧，气缸侧通气孔11c贯通气缸11轴向上的两个端面且位于中心孔11a外以与中心孔11a互不连通。

参照图3和图5，曲轴301上具有偏心凸部3011，活塞12套设在偏心凸部3011上且位于中心孔11a内以与中心孔11a的孔壁始终贴合，滑片13设在滑片槽11b内且后端可以通过弹性元件14与气缸11固定相连，滑片13的先端通过弹性元件14(参照图1)的推力常止抵在活塞12的外表面上，从而活塞12与滑片13共同将中心孔11a划分为与制冷剂吸入口11d连通的吸气腔11g和与制冷剂排出口11e连通的排气腔11f。

参照图5，在曲轴301转动的过程中，偏心凸部3011可以驱动活塞12沿中心孔11a的孔壁循环滚动，活塞12在滚动的过程中推动滑片13在滑片槽11b内沿气缸11的径向往复运动，此时，吸气腔11g和排气腔11f的容积交替增减变化，其中，在吸气腔11g容积逐渐增大的过程中，制冷剂可以通过制冷剂吸入口11d吸入到吸气腔11g内，同时排气腔11f的容积逐渐减小，此时，排气腔11f内的制冷剂被压缩且在达到预定压力时通过制冷剂排出口11e排出。

如图3所示，第一轴承2和第二轴承3分别设在气缸11的轴向两侧以密封中心孔11a的轴向两侧端面，其中，第一轴承2上具有与中心孔11a连通的排气孔2a和与气缸侧通气孔11c连通的第一通气孔2b，第二轴承3上具有与气缸侧通气孔11c连通的第二通气孔3a。也就是说，排气孔2a与中心孔11a可以进行制冷剂的交互流通，气缸侧通气孔11c可以与第一通气孔2b和第二通气孔3a进行制冷剂的交互流通，其中，第一通气孔2b、气缸侧通气孔11c和第二通气孔3a依次连通以限定出排气通道3021。

进一步地，参照图3，消音装置4设在第一轴承2的远离气缸11的一侧以将排气孔2a连通至第一通气孔2b，也就是说，消音装置4和第一轴承2设在气缸11的同一侧，且第一轴承2夹在消音装置4与气缸11之间，第一轴承2通过其上的排气孔2a将制冷剂排出到消音装置4内进行消音处理，接着，消音处理后的制冷剂可以再进入第一轴承2上的第一通气孔2b内。

由此，旋转式压缩机1000在工作的过程中，参照图3和图5，制冷剂由气缸11上的制冷剂吸入口11d吸入到中心孔11a内，制冷剂在中心孔11a内被压缩后通过制冷剂排出口11e排入到第一轴承2上的排气孔2a内，然后通过排气孔2a排入到消音装置4内进行消音，接着消音后的制冷剂从消音装置4排入到排气通道3021内、并通过排气通道3021排出。

参照图3和图14，第一通气孔2b、气缸侧通气孔11c和第二通气孔3a沿气缸11的轴向投影的最小重叠面积为S(例如图14中阴影部分所示)，也就是说，第一通气孔2b沿气缸11的轴向投影、和气缸侧通气孔11c沿气缸11的轴向投影、和第二通气孔3a沿气缸11的轴向投影三者的最小交集面积为S(例如图14中阴影部分所示)，换言之，排气通道3021沿气缸11的轴向投影的最小过流面积为S(例如图14中阴影部分所示)。

这里，需要说明的是，图14仅为举例说明，图中仅展现了第一通气孔2b的两个不同截面沿气缸11的轴向投影2b1和2b2、气缸侧通气孔11c的两个不同截面沿气缸11的轴向投影11c1和11c2、以及第二通气孔3a仅展示两个截面的两个不同截面沿气缸11的轴向投影3a1和3a2，投影2b1、2b2、11c1、11c2、3a1、3a2的最小重叠面积为阴影部分的面积。

进一步地，参照图1和图5，气缸11的排出面积为SS，SS＝πe(D-e)，其中，π为圆周率，D为中心孔11a的直径，e为中心孔11a的中心轴线与活塞12的中心轴线之间的距离。这里，可以理解的是，中心孔11a的中心轴线与活塞12的中心轴线平行设置。

根据本发明实施例的压缩机构302构造成：S与SS的比值S/SS满足关系：0.14≤S/SS≤0.60。实验验证表明，旋转式压缩机1000的排气阻力随S的增大而降低，同时气缸11的变形量随S的增大而增大，参见图10-图11，当S/SS满足：S/SS＜0.14时，旋转式压缩机1000的排气阻力大、性能较差；而当S/SS＞0.6时，气缸11的变形量较大，制冷剂容易从气缸11内泄露出且制冷剂与气缸11的摩擦损失较大，旋转式压缩机1000的性能较差；而当0.14≤S/SS≤0.60时，旋转式压缩机1000的综合性能最优。

综上所述，根据本发明实施例的压缩机构302，由于满足：0.14≤S/SS≤0.60的关系，从而使得旋转式压缩机1000的综合性能最优。简言之，申请人创造性地发现了，当在压缩机构302上开设排气通道3021时，排气通道3021的数量、尺寸将对压缩机构302的变形量影响很大，接着申请人创造性地提出了可以通过限定排气通道3021沿气缸11的轴向投影的最小过流面积为S与气缸11的排出面积SS的比值S/SS、来提高旋转式压缩机1000的综合性能，更进一步地，本申请创造性地提出了当将比值S/SS限定在0.14～0.60之间时，可以使旋转式压缩机1000的综合性能最佳。

在本发明的一些优选实施例中，第一轴承2位于气缸11的远离电机200的一侧，也就是说，第一轴承2和电机200分别位于气缸11的两侧。例如在图1和图3所示的立式旋转式压缩机中，曲轴301立式设置，电机200位于压缩机构302的上方且转子201与曲轴301固定相连，压缩机构302套设在曲轴301上且第二轴承3、气缸11、第一轴承2自上向下依次排列，也就是说，第二轴承3位于气缸11的顶部以邻近电机200设置，第一轴承2位于气缸11的底部以远离电机200设置。由此，与现有技术相比，本实施例的旋转式压缩机1000表现为下轴承排气，此时，排气阀座设置在下气缸2上，消音装置4设在下气缸2的底部无需避让电机200，从而可以有效地提高泵体300的刚性和电机200的极厚，使得电机200的效率、可靠性和旋转式压缩机1000的能效整体大幅提高。

在本发明的一些实施例中，参照图4，并结合图5、图6和图8，第一通气孔2b、气缸侧通气孔11c和第二通气孔3a均为多个且分别对应，最小重叠面积S为对应的多组第一通气孔2b、气缸侧通气孔11c和第二通气孔3a沿气缸11的轴向投影的最小重叠面积之和。也就是说，压缩机构302上具有多个排气通道3021，最小重叠面积S为多个排气通道3021中每个排气通道3021沿气缸11的轴向投影的最小过流面积之和。由此，通过在压缩机构302上设置多个排气通道3021，可以有效地提高排气效率。

在本发明的一些实施例中，第一通气孔2b、气缸侧通气孔11c和第二通气孔3a的横截面均为由直线段和/或曲线段围成的封闭截面。由此，排气通道3021便于加工且排气效率高。也就是说，第一通气孔2b的每个横截面均为封闭截面，且每个横截面的轮廓线均可以全都是直线段(例如多边形)、也可以全都是曲线段(例如圆形、椭圆形)、也可以是直线段与曲线段的结合(例如跑道形)。同理，气缸侧通气孔11c的每个横截面均为封闭截面，且每个横截面的轮廓线均可以全都是直线段(例如多边形)、也可以全都是曲线段(例如圆形、椭圆形)、也可以是直线段与曲线段的结合(例如跑道形)。同理，第二通气孔3a的每个横截面均为封闭截面，且每个横截面的轮廓线均可以全都是直线段(例如多边形)、也可以全都是曲线段(例如圆形、椭圆形)、也可以是直线段与曲线段的结合(例如跑道形)。其中，曲线段可以为弧形线段。

在本发明的一些实施例中，参照图3，消音装置4包括一个消音器，即第一消音器41，第一消音器41设在第一轴承2的远离气缸11的一侧以与第一轴承2之间限定出与排气孔2a和第一通气孔2b均连通的消音腔4a。由此，消音装置4的结构简单，便于装配，消音效果好。

进一步地，消音腔4a为环绕第一轴承2的轴颈部22的环形空腔。例如在图3和图7所示的示例中，第一轴承2包括法兰部21和轴颈部22，轴颈部22为轴套形状且套设在曲轴301上，法兰部21由轴颈部22的靠近气缸11一侧的端部的外周面向远离轴颈部22中心轴线的方向延伸而成，第一消音器41罩设在第一轴承2的远离气缸11的一侧，且第一消音器41的内壁的一部分与轴颈部22的远离气缸11的一侧端面贴合且该部分上具有与曲轴301相对设置的穿孔43，第一消音器41的内壁的其他部分与第一轴承2的外表面之间限定出环绕轴颈部22的消音腔4a。由此，曲轴301可以通过穿孔43接触壳体100底部的润滑油，进一步提高旋转式压缩机1000的综合性能。

下面，参照图12-图13，简要描述根据本发明另一个实施例的压缩机构302。

本实施例与上述实施例的结构大体相同，其中相同的部件采用相同的附图标记，且不再赘述，不同之处仅在于：消音装置4的结构形式与上述实施例不同。下面，仅针对不同之处进行简要介绍。

参照图13，与上述实施例相比，消音装置4还包括：第二消音器42，第二消音器42的至少部分设在消音腔4a内以将消音腔4a划分位于所述第二消音器42内外两侧的一级消音腔4b和二级消音腔4c，其中，一级消音腔4b限定在第二消音器42与第一轴承2之间且与排气孔2a连通，二级消音腔4c与一级消音腔4b和第一通气孔2b分别连通。这样，压缩后的制冷剂可以通过排气孔2a首先排入一级消音腔4b内进行一级消音，然后再通过一级消音腔4b排入二级消音腔4c内进行二级消音，之后再从二级消音腔4c流入排气通道3021内排出。由此，可以有效地提高消音降噪效果。

例如在图13所示的示例中，第二消音器42可以套设在轴颈部22上且边沿与法兰部21接触相连，以与第一轴承2共同限定出环绕轴颈部22的环形空腔，即为一级消音腔4b，一级消音腔4b可以直接连通至排气孔2a。

进一步地，参照图13，第一消音器41通过第二消音器42固定在第一轴承2上，以使二级消音腔4c限定在第二消音器42与第一消音器41之间，第二消音器42上具有连通一级消音腔4b和二级消音腔4c的第一通孔41a、以及连通二级消音腔4c和第一通气孔2b的第二通孔41b。由此，消音装置4与第一轴承2的装配简便，连接可靠性高，且消音效果好。

也就是说，第二消音器42直接固定在第一轴承2上，第一消音器41直接固定在第二消音器42上，第一消音器41与第二消音器42之间限定出二级消音腔4c，第二消音器42上具有第一通孔41a和第二通孔41b，且第一通孔41a连通在二级消音腔4c与一级消音腔4b之间，第二通孔41b连通在二级消音腔4c与第一通气孔2b之间，从而一级消音腔4b通过第一通孔41a向二级消音腔4c排气，二级消音腔4c通过第二通孔41b向排气通道3021排气。

优选地，第二通孔41b的横截面积大于最小重叠面积S，也就是说，第二通孔41b的横截面积大于排气通道3021沿气缸11轴线投影的最小过流面积，更为具体地，当压缩机构302包括一一对应设置的多个排气通道3021和多个第二通孔41b时，每个第二通孔41b的横截面积均大于与其相对的那个排气通道3021沿气缸11轴线投影的最小过流面积。由此，可以确保制冷剂的顺利排出，降低排气阻力，提高压缩机的效率。

当然，本发明不限于此，在本发明的其他实施例中，第一消音器和第二消音器还可以分别单独固定在第一轴承上(图未示出该示例)，此时，二级消音腔可以限定在第二消音器、第一轴承、以及第一消音器之间，此时，第一通气孔可以直接连通至二级消音腔，这里不再详述。另外，在本发明的其他实施例中，消音装置4还可以包括更多个(即两个以上)消音器，在本领域技术人员阅读了上面的技术方案后，显然可以理解消音器为两个以上的技术方案，这里不再赘述。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。