压缩机曲轴以及旋转式压缩机的制作方法

本实用新型涉及压缩机领域，特别涉及一种压缩机曲轴以及旋转式压缩机。

背景技术：

在制冷、空调系统中，最主要的能耗来自于压缩机，因此，压缩机能效的提高具有极其重要的意义，尤其是广泛使用的旋转式压缩机。

在旋转式压缩机中，电机转子安装于曲轴上并驱动曲轴旋转，与此同时，安装于曲轴之偏心部上的活塞随着曲轴的旋转做自传和公转运动(其中，活塞和曲轴之偏心部之间充斥润滑油，以形成流体动力润滑)。旋转式压缩机通过活塞与气缸、叶片以及上、下缸盖之间形成的月牙形空间周期性地增大和减小，从而实现了制冷剂的吸入、压缩和排出。

但是，目前的旋转式压缩机结构中，各个部件之间的摩擦损耗比较大，提高了旋转式压缩机的运行能耗。因此，为了提升旋转式压缩机的能效，有必要对旋转式压缩机的结构进行优化，以降低旋转式压缩机工作过程中的摩擦损耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种压缩机曲轴以及旋转式压缩机，以解决现有技术中旋转式压缩机摩擦损耗过大问题，提升旋转式压缩机的能效。

进而，本实用新型提供了一种压缩机曲轴，包括偏心部，所述偏心部包括用于安装压缩机构的工作段，所述工作段的长度与所述偏心部的总长度的比值在0.5～0.9之间。

优选地，所述压缩机曲轴的转速恒定，且所述工作段的长度与所述偏心部的总长度的比值在0.7～0.85之间。

优选地，所述压缩机曲轴的转速为3000rpm。

优选地，所述压缩机曲轴的转速非恒定，且所述工作段的长度与所述偏心部的总长度的比值在0.75～0.9之间。

优选地，所述压缩机曲轴的转速在1000～4000rpm之间。

优选地，所述压缩机曲轴的转速非恒定，且所述工作段的长度与所述偏心部的总长度的比值在0.65～0.75之间。

优选地，所述压缩机曲轴的转速在4000～7200rpm之间。

本实用新型还提供一种旋转式压缩机，包括如上任意一项所述的压缩机曲轴。

优选地，所述旋转式压缩机还包括套接于所述压缩机曲轴的所述工作段上的所述压缩机构。

优选地，所述旋转式压缩机为定速压缩机或变频压缩机。

综上所述，本实用新型的技术方案中，通过将压缩机曲轴之偏心部上用于安装压缩机构(压缩机构主要是活塞)的工作段的长度与偏心部的总长度的比值设在0.5至0.9之间，一方面可以保证偏心部和压缩机构之间形成良好的流体动力润滑，从而解决两者之间出现的异常磨损问题，降低异常磨损功耗，另一方面可以保证压缩机构的自转速度不会过大，从而使得压缩机构和叶片头部之间的相对滑动速度不会太大，进而减小因相对滑动速度过大引起的摩擦损耗，另外，在上述范围内，压缩机曲轴的加工难度适当，而且适用于多种冷媒。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的压缩机曲轴的示意图；

图2是本实用新型一实施例的压缩机构的端面示意图；

图3是本实用新型一实施例的针对不同转速的压缩机，压缩机曲轴之偏心部的工作段的长度与偏心部总长度的比值与压缩机的性能系数COP的关系曲线图。

附图标记说明如下：

1-压缩机曲轴；

11-长轴；12-短轴；13-偏心部；131-工作段；

2-压缩机构；

21-活塞；22-气缸；23-叶片；24-月牙形空间；

h-工作段的长度；H-偏心部的总长度。

具体实施方式

申请人研究发现，当活塞安装于压缩机曲轴之偏心部时，其与偏心部的有效接触高度与偏心部的总高度的比值对压缩机的性能和可靠性有较大的影响。具体地说，当活塞与偏心部的有效接触高度较小时，活塞和偏心部之间很难形成流体动力润滑，从而会造成两者之间的异常磨损，增加磨损功耗。当活塞与偏心部的有效接触高度较大时，活塞自转速度会加快，使得活塞和叶片头部的相对滑动速度增加，摩擦功耗增加。申请人进一步研究发现，若活塞与偏心部的有效接触高度与偏心部的总高度的比值设定在大于等于0.4且小于0.5的范围时，压缩机的能效比较低，由此可见，此范围内的压缩机曲轴并不理想。

基于上述研究发现，本实用新型提出了一种压缩机曲轴，以解决现有技术中旋转式压缩机摩擦损耗比较大的问题。以下结合附图1至图3对本实用新型提出的压缩机曲轴作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

如图1所示，其是本实用新型一实施例的压缩机曲轴的示意图，本实施例的压缩机曲轴1特别是旋转式压缩机上使用的曲轴，其包括长轴11、短轴12和偏心部13，所述偏心部13设置在长轴11上，或者设置在短轴12上，也可以同时设置在长轴11和短轴12上。所述长轴11用于安装电机转子，以在电机转子的驱动下旋转。

其中，所述偏心部13包括工作段131，该工作段131整体在径向上凸出于偏心部13，以用于安装活塞21(活塞21在本实施例中从属于压缩机构2，且示出于图2，图2是本实用新型一实施例的压缩机构的端面示意图)。其中，所述活塞21在曲轴1的驱动下做自转和公转运动，并与气缸22、叶片23、上缸盖与下缸盖之间形成月牙形空间24(月牙形空间24通常称为工作腔)，通过月牙形空间24周期性地增大和减小，实现制冷剂的吸入、压缩和排出。所述活塞21具有一内孔，通过该内孔套接于工作段131上，且所述内孔的长度大于或等于工作段131的长度(即轴向长度)。

特别的，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值设定在满足以下关系：

0.5≤h/H≤0.9 (1)

在上述比值范围内，当偏心部13的总长度H一定时，所述工作段131的长度h满足上述关系后，那么，在保证曲轴1的加工难度适当的情况下，可以获得较佳的COP(压缩机性能系数)，且同时适合于多种冷媒下的旋转式压缩机。

进一步地，当所述压缩机曲轴1的转速恒定时，即压缩机为定速压缩机时，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值较佳设定在满足以下关系：

0.7≤h/H≤0.85 (2)

在式(2)的比值范围内，定速压缩机可以取得较佳的COP。

进一步地，申请人经过长期研究发现得到图3所示的在不同转速下，所述偏心部13之工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值与COP的关系图，图3中，纵坐标指示的是性能系数COP，横坐标指示的是工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值h/H。

由图3可见，当压缩机为定速压缩机且转速例如是3000rpm时，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值在0.7～0.85之间时，可以取得较佳的COP。

在一个实施例中，当所述压缩机曲轴1的转速非恒定时，即压缩机为变频压缩机时，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值较佳设定在满足以下关系：

0.75≤h/H≤0.9 (3)

在式(3)的比值范围内，较佳地选择压缩机曲轴1的转速在1000～4000rpm之间，使得变频压缩机可以取得较佳的COP，具体例如图3所示出的。图3中，当压缩机为变频压缩机且转速例如是4000rpm时，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值在0.75～0.9之间时，COP较佳。

在另一个实施例中，当所述压缩机曲轴1的转速非恒定时，即压缩机为变频压缩机时，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值较佳设定在满足以下关系：

0.65≤h/H≤0.75 (4)

在式(4)的比值范围内，较佳地选择压缩机曲轴1的转速在4000～7200rpm之间，使得变频压缩机可以取得较佳的COP，具体例如图3所示出的。图3中，当压缩机为变频压缩机且转速例如是5000rpm或6000rpm时，所述工作段131的长度h与偏心部13的总长度H的比值在0.75～0.9之间时，COP同样较佳。

为了说明本实施例的压缩机曲轴1的性能，本实施例对压缩机曲轴1作了相应的测试，以验证压缩机能效的提升状况。以下实施方式将具体说明压缩机曲轴1及其对应的测试结果。

本实施例中，采用了两种类型的旋转式压缩机来验证压缩机能效的提升状况，其中一种是定速压缩机，另一种是变频压缩机，且变频压缩机设定了三种转速，具体如下：

(a)、在定速压缩机中，转速选择3000rpm，且h/H的比值设定在0.7～0.85之间；

(b)、在第一种变频压缩机中，转速选择4000rpm，且h/H的比值设定在0.75～0.9之间。

(c)、在第二种变频压缩机中：转速选择5000rpm，且h/H的比值设定在0.65～0.75之间；

(d)、在第三种变频压缩机中，转速选择6000rpm，且h/H的比值设定在0.65～0.75之间。

进一步，申请人通过对上述旋转式压缩机的压缩效率(本文中，压缩效率还称之为COP)进行测量，得到：在上述范围内的旋转式压缩机，其COP均处在最佳范围，从而压缩机总的摩擦损耗比较小，能效高。

更进一步，本实施例还提供了一种包括上述压缩机曲轴1的旋转式压缩机。所述压缩机曲轴1设置于旋转式压缩机的压缩机壳体内，可在上下轴承的支撑下做高速旋转运动，使得压缩机构压缩气体做功。由于本实施例的旋转式压缩机采用本实施例的压缩机曲轴1，故而由压缩机曲轴1带来的有益效果，请相应参考上述实施例。

需要说明的是，上述实施例中提及的“转速”既可以指压缩机的转速，也可以指压缩机曲轴1的转速，即压缩机的转速等同于压缩机曲轴1的转速。

综上所述，本实用新型的技术方案中，通过将压缩机曲轴之偏心部上用于安装活塞的工作段的长度与偏心部的总长度的比值设在0.5至0.9之间，一方面可以保证偏心部和活塞之间形成良好的流体动力润滑，从而解决两者之间出现的异常磨损问题，降低异常磨损功耗，另一方面可以保证活塞的自转速度不会过大，从而使得活塞和叶片头部之间的相对滑动速度不会太大，进而减小因相对滑动速度增加引起的摩擦损耗，另外，在上述范围内，压缩机曲轴的加工难度适当，而且可以适用于多种冷媒下的旋转式压缩机。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。