专利名称：旋转式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转式压缩机，与提升应用在空调机、热水器或冷冻装置等的旋转式压缩机的效率有关。
背景技术：
近几年从节能和环保的观点出发，同时也为了防止地球温室效应和提高空调机和热水器等的效率，旋转式压缩机使用的冷媒逐渐从R22开始向高压冷媒，如R410A或CO2等， 进行转换；或采用使压缩机的转速从低到高变化进行运行的变频电机。但是，当压缩机中采用高压冷媒后，从高压侧向低压侧泄漏的气体会增加，导致效率降低。在旋转式压缩机中，活塞外径和气缸压缩腔内径之间形成的活塞外径最小间隙引起的气体泄漏会增加。对于活塞外径最小间隙方面，考虑到零部件组装时调心的波动、偏心轴和活塞内径以及偏心曲轴与轴承间的润滑间隙，通常将活塞外径最小间隙设定在30 μ m 左右ο高压冷媒的采用不但增加了气缸压缩腔中的高低压差引起的活塞外径间隙产生的气体泄漏，而且因为偏心轴和轴承间、偏心轴和活塞内径的油膜厚度变小，引起活塞外径间隙扩大，进一步引起了气体泄漏。启动时，转轴和气缸压缩腔等的油膜形成不充分，导致活塞外径间隙过小时，由于活塞外径和气缸压缩内径的接触压缩机不能加速，导致产生启动不良或可靠性的问题。并且，在低转速运行时，在活塞外径间隙产生的油压会降低，也会降低压缩机的效率。参考文献1 日本专利文献号特开2000-213484。参考文献2 日本专利文献号特开昭61_223四3。参考文献3 日本专利文献号特开平09-112461。参考文献4 日本专利文献号特开平03-074593。参考文献5 日本专利文献号特开平04-269389。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低、能效比高、适用范围广的旋转式压缩机，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的一种旋转式压缩机，密封的壳体内设置电机部和压缩机构部，压缩机构部包括带有气缸压缩腔的气缸、在气缸压缩腔内作偏心转动的活塞以及因活塞的偏心转动而作往复运动的滑片，用于支撑偏心曲轴的主轴承和副轴承安装在气缸上，偏心曲轴包括偏心轴、主轴和副轴，其结构特征是偏心轴的外周上设置有作自由转动的偏心环，该偏心环的内径的中心和外径的中心均为偏心，活塞的内周与偏心环的外周相接，偏心曲轴和偏心环之间设置有弹性体，该弹性体根据作用于活塞上的压缩转矩的大小产生变形进而控制偏心环的旋转角度。所述弹性体为随着压缩转矩的增加，其弹簧常数也会增加的非线性弹簧。
所述弹性体由沿上述偏心轴的外周卷绕的弹簧组成。所述弹性体由配置在上述偏心曲轴的偏心轴内部的弹簧组成。所述偏心环的偏心量和偏心轴的偏心量的比为3% 20%。所述主轴的外径> 副轴的外径。所述压缩机构部还包括用于控制偏心环的旋转角度的控制装置。所述控制装置包括转矩杆，转矩杆包括卷绕在偏心曲轴上的线圈部和位于两端的固定端和可动端，固定端固定在偏心曲轴上，可动端安装在偏心环的内壁上。所述偏心轴的外周上设置第一限位器和第二限位器，可动端位于第一限位器和第二限位器之间；或者，所述偏心轴的外周上设置第一限位器或第二限位器，随着偏心环的转动，可动端与第一限位器或第二限位器相接。所述可动端设置有旋转套管，该旋转套管转动的安装在偏心环上。所述偏心轴的外周上设置有外径限位器，偏心环的内周上设置有内径槽，外径限位器位于内径槽内。所述控制装置包括设置在偏心轴的外周上的外径限位器，偏心环的内周上设置有内径槽，内径槽内设置有线圈弹簧，外径限位器与线圈弹簧相接。所述控制装置包括设置在偏心轴内的空间腔，转矩杆位于空间腔内，转矩杆的固定端设置在偏心曲轴上，转矩杆的可动端设置在偏心环内壁的开口槽内。所述偏心曲轴的主轴的外径 > 副轴的外径。所述活塞的上平面部和/或下平面部设置有延长部，该延长部的内径<偏心环的外径。本发明为了控制活塞的外周和气缸内壁之间形成的活塞外径最小间隙，以防止发生气体泄漏，而将偏心环配置在偏心轴的外周和活塞的内壁之间，并通过转矩杆连接偏心环和偏心曲轴。当位于气缸的气缸压缩腔中的活塞的压缩转矩发生增减时，转矩杆就与该转矩成正比的发生变形，于是决定了在偏心轴的外周进行旋转的偏心环的角度。其结果是活塞的偏心量有增减，可以控制活塞外径最小间隙Re，在活塞的压缩转矩大的时候，活塞外径最小间隙Rc小；在活塞的压缩转矩小的时候，活塞外径最小间隙Rc较大。气缸压缩腔内的高低压差与压缩转矩Tc成正比，当高低压差大时，气体泄漏大， 启动时，由于压缩转矩Tc几乎为0，故活塞外径最小间隙Rc为最大，容易启动。通过追加控制转矩杆20的动作范围的第一限位器、第二限位器和改变转矩杆的弹力设定，可以正确决定活塞外径最小间隙Rc在最小或最大时的活塞旋转角度的范围，可以更进一步改善压缩效率。根据作用于活塞外周的压缩转矩Tc的大小，连接偏心曲轴和偏心环的转矩杆通过弹性变形，决定了在偏心轴的外周作旋转运动的偏心环的旋转角。当停在第二限位器19b 处的转矩杆20由于压缩转矩Tc的增加移向第一限位器19a时，活塞外径最小间隙Rc为最小，故可以减少气体泄漏。在启动时，由于不会产生压缩转矩，所以活塞外径最小间隙Rc达到最大值，压缩机也容易启动，故压缩中的活塞外径最小间隙Rc也可以为0。本发明通过改善压缩效率的损失，可以提高旋转式压缩机的综合效率；并且，可以减少启动转矩，可以改善电机效率或降低制作成本。
图1为本发明一实施例结构示意图。图2为本发明实施例1的结构示意图。图3为本发明实施例1的偏心环的动作原理图。图4为本发明实施例1的气缸压缩腔内部的压缩转矩Tc和高低压力差Δρ的变化以及活塞外径最小间隙Rc的关系图。图5为本发明实施例1的表示活塞外径最小间隙Rc变化的第一位置图。图6为本发明实施例1的表示活塞外径最小间隙Rc变化的第二位置图。图7为本发明实施例1的表示活塞外径最小间隙Rc变化的第三位置图。图8为本发明实施例1的表示活塞外径最小间隙Rc变化的第四位置图。图9为本发明实施例1的相关实施例的结构示意图。图10为本发明实施例1的限位器替代设计方案的结构示意图。图11为本发明实施例1的转矩环替代设计方案的结构示意图。图12为本发明实施例2的结构示意图。图13为本发明实施例3的结构示意图。图14为本发明实施例4的结构示意图。图15为为图14的仰视局部剖视结构示意图。图16为本发明实施例6的结构示意图。图17为本发明实施例7的结构示意图。图18为本发明实施例7、双气缸的旋转式压缩机的局部剖视的结构示意图。图中1为旋转式压缩机，2为壳体，5为冷凝器，6为蒸发器，7为膨胀阀，13为储液器，14为吸气管，15为吐气孔，16为偏心曲轴，16a为主轴，16b为副轴，17为偏心轴，18为偏心环，19a为第一限位器，19b为第二限位器，20为转矩杆，20a为线圈部，20b为固定端，20c 为可动端，21为压缩机构部，22为电机部，23为气缸，24为气缸压缩腔，24a为低压室，24b 为高压室，25为主轴承，26为副轴承，27为内径槽，28为活塞，28a为延长部，28b为分割线， 29为滑片，30为滑片弹簧，31为外径限位器，32为旋转套筒，33为润滑油，37为线圈弹簧， 38为中隔板，39为空间腔，θ为偏心轴的旋转角度，α为偏心环的旋转角度，E为活塞的偏心量，Rp为活塞外径最小间隙的位置，β为θ和Rp点的度，Rc为活塞外径最小间隙，Tc 为活塞的压缩转矩，Ts为偏心曲轴的旋转转矩，Tb为转矩杆的转矩，Δρ为高低压力差，rl 为偏心轴的偏心量，r2为偏心环的偏心量。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。实施例1参见图1，旋转式压缩机1包括安装在密封的壳体2内的压缩机构部21和配置在压缩机构部21上部的电机部22构成。密封的壳体2的底部存储着润滑油33。旋转式压缩机1通过安装在壳体2上部的排气管(无图)与冷凝器5、膨胀阀7、蒸发器6、储液器13和吸气管14的顺序连接构成空调机。参见图2，从吸气管14吸入到气缸压缩腔M内的冷媒气体是先经由排气孔15再被排入壳体2中后，然后从排气管出来后在上述空调机内循环。空调机会根据室外、室内的温度等的环境条件不同，使得冷凝器5和蒸发器6的温度发生变化，压缩机构部21的动作压力也会发生变化。压缩机构部21包括带有气缸压缩腔M的气缸23、带有偏心轴17的偏心曲轴16、 滑动配合在偏心轴17外周上的偏心环18、滑动配合在偏心环18的外周且在气缸压缩腔M 中作旋转的活塞28、以及先端抵接在活塞观外周的滑片四、滑动支撑偏心曲轴16且固定在气缸23上的主轴承25和副轴承沈等零部件。在偏心轴17的上、下处分别配置了由弹性材料等弹性体构成的转矩杆20。转矩杆，torque bar，是指通过转矩进行变形的杆。图2为图1的Y-Y截面图。转矩杆20包括卷绕在偏心曲轴16的外周上的线圈部 20a和位于两端的固定端20b和可动端20C。线圈部20a的内径和偏心曲轴16的外周之间留有间隙，转矩杆20可以在偏心曲轴16的外侧进行旋转方向和反旋转方向的伸缩。偏心环18相对于其内径，外径偏心。转矩杆20的固定端20b是固定在偏心曲轴 16上，可动端20c安装在偏心环18的内壁上。在实施例1中，可动端20c的安装位置和偏心环18的外径的最大偏心位置是一致的。活塞压缩转矩作用在偏心环18外壁上后，偏心环18在偏心轴17的外周旋转。但是，因为在偏心轴17的外周附近设计有第一限位器19a和第二限位器1%，所以转矩杆20 的动作范围被限制了，相对于偏心轴17，偏心环18的最大旋转角度是根据上述两个限位器来决定的。偏心环18的外壁和活塞观的内壁滑合，活塞观可以围绕着偏心环18的外周旋转。位于图2中的活塞观是沿着气缸压缩腔M的内壁作反时针方向的偏心旋转，但还有同时和偏心旋转按相同方向进行自转的特性。活塞的偏心转速和电动机转速相等，活塞自转的速度一般大约是活塞偏心旋转的速度的百分之十。但是，活塞的自转的速度也会根据运转条件的不同而发生增减。偏心环18的内径的中心和偏心轴17的轴心是一致的，偏心环18的外径的中心和活塞观的轴心是一致的。如图2所示的偏心轴的旋转角度θ是从滑片四的中心开始到偏心轴17外周的最大偏心部为止的旋转角。为了方便说明，将气缸压缩室M的内周和作偏心旋转的活塞观的外周之间的间隙作为活塞外径最小间隙Re，该最小间隙的位置为Rp点。抵接在活塞观外周上的滑片四的先端和Rp点将气缸压缩腔M区分为低压腔2 和高压腔Mb。参见图3，为表示偏心轴17和偏心环18的动作的相对关系的原理图。以rl作为偏心轴17的偏心量，以r2作为偏心环18的内壁和外壁的偏心量，M点是偏心曲轴16的轴心，圆L是偏心轴17的轴心旋转轨迹。N点是偏心环18的内径的中心，圆S是偏心环18的外径中心的旋转轨迹。因此， 活塞28的轴心经常在圆S上，作用在活塞28外壁上的压缩转矩Tc的作用点也经常在圆S
7上。偏心曲轴16的旋转转矩Ts的作用点在圆L上，活塞28的压缩转矩Tc的作用点和偏心曲轴16的旋转转矩Ts的作用点的位置是错开的。该这两个转矩时常是作用力与反作用力的关系。以α表示偏心环18外周围绕偏心轴17的外周旋转时的旋转角度，也就是偏心环 18的旋转角度。在α =0时的位置，也就是在Ba点的位置，配置第一限位器19a，在α最大时的位置，也就是在恥点的位置，配置第二限位器19b。当压缩机停止时，或者是当压缩转矩Tc为零时，转矩杆20停在第二限位器19b 上，此时的α是最大的。但是，运转后如果压缩转矩Tc增加，偏心环18会旋转，所以转矩杆20向第一限位器19a移动，α会随之变小。像这样，根据压缩转矩Tc的增减，转矩杆20 在两个限位器之间来回移动。转矩杆20在第一限位器19a停止时的Ba点，因为偏心轴17和偏心环18的各个最大偏心方向一致，活塞观的偏心量E达到最大，此时，E = rl+r2。这个时候，活塞外径最小间隙Rc达到最小值。当α >0时，活塞 的偏心量E会减少，E<rl+r2，此时，活塞外径最小间隙Rc会增大。活塞观的偏心量E是rl、r2和旋转角度α的函数，可以用公式一表示。
权利要求
1.一种旋转式压缩机，密封的壳体O)内设置电机部0 和压缩机构部(21)，压缩机构部包括带有气缸压缩腔04)的气缸(23)、在气缸压缩腔04)内作偏心转动的活塞 (28)以及因活塞08)的偏心转动而作往复运动的滑片( )，用于支撑偏心曲轴(16)的主轴承(25)和副轴承(26)安装在气缸(23)上，偏心曲轴(16)包括偏心轴(17)、主轴(16a) 和副轴(16b)，其特征是偏心轴(17)的外周上设置有作自由转动的偏心环(18)，该偏心环 (18)的内径的中心和外径的中心均为偏心，活塞08)的内周与偏心环(18)的外周相接，偏心曲轴(16)和偏心环(18)之间设置有弹性体，该弹性体根据作用于活塞08)上的压缩转矩(Tc)的大小产生变形进而控制偏心环(18)的旋转角度(α)。
2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述弹性体为随着压缩转矩(Tc)的增加，其弹簧常数也会增加的非线性弹簧。
3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述弹性体由沿上述偏心轴(17)的外周卷绕的弹簧组成。
4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述弹性体由配置在上述偏心曲轴(16)的偏心轴(17)内部的弹簧组成。
5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述偏心环(18)的偏心量(r2)和偏心轴(17)的偏心量(rl)的比(r2/rl)为3% 20%。
6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述主轴(16a)的外径>副轴 (16b)的外径。
7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征是所述压缩机构部还包括用于控制偏心环(18)的旋转角度(α)的控制装置。
8.根据权利要求7所述的旋转式压缩机，其特征是所述控制装置包括转矩杆00)，转矩杆00)包括卷绕在偏心曲轴(16)轴上的线圈部(20a)和位于两端的固定端(20b)和可动端O0C)，固定端QOb)固定在偏心曲轴(16)上，可动端(20c)安装在偏心环(18)的内壁上。
9.根据权利要求8所述的旋转式压缩机，其特征是所述偏心轴(17)的外周上设置第一限位器(19a)和第二限位器(19b)，可动端(20c)位于第一限位器(19a)和第二限位器 (19b)之间；或者，所述偏心轴(17)的外周上设置第一限位器(19a)或第二限位器(19b)，随着偏心环(18)的转动，可动端OOc)与第一限位器(19a)或第二限位器(19b)相接。
10.根据权利要求9所述的旋转式压缩机，其特征是所述可动端(20c)设置有旋转套管 (32)，该旋转套管(32)转动的安装在偏心环(18)上。(实施例1)
11.根据权利要求8所述的旋转式压缩机，其特征是所述偏心轴(17)的外周上设置有外径限位器(31)，偏心环(18)的内周上设置有内径槽(27)，外径限位器(31)位于内径槽 (27)内。
12.根据权利要求7所述的旋转式压缩机，其特征是所述控制装置包括设置在偏心轴(17)的外周上的外径限位器(31)，偏心环(18)的内周上设置有内径槽(27)，内径槽(27) 内设置有线圈弹簧(37)，外径限位器(31)与线圈弹簧(37)相接。
13.根据权利要求7所述的旋转式压缩机，其特征是所述控制装置包括设置在偏心轴 (17)内的空间腔(39)，转矩杆(20)位于空间腔(39)内，转矩杆(20)的固定端(20b)设置CN 102444582 A权禾丨J 要求书2/2页在偏心曲轴(16)上，转矩杆00)的可动端QOc)设置在偏心环(18)内壁的开口槽内。
14.根据权利要求8所述的旋转式压缩机，其特征是所述偏心曲轴(16)的主轴(16a) 的外径>副轴(16b)的外径。
15.根据权利要求8所述的旋转式压缩机，其特征是所述活塞08)的上平面部和/或下平面部设置有延长部08a)，该延长部的内径<偏心环(18)的外径。
全文摘要
一种旋转式压缩机，密封的壳体内设置电机部和压缩机构部，压缩机构部包括带有气缸压缩腔的气缸、在气缸压缩腔内作偏心转动的活塞以及因活塞的偏心转动而作往复运动的滑片，用于支撑偏心曲轴的主轴承和副轴承安装在气缸上，偏心曲轴包括偏心轴、主轴和副轴，偏心轴的外周上设置有作自由转动的偏心环，该偏心环的内径的中心和外径的中心均为偏心，活塞的内周与偏心环的外周相接，偏心曲轴和偏心环之间设置有弹性体，该弹性体根据作用于活塞上的压缩转矩的大小产生变形进而控制偏心环的旋转角度。本发明通过改善压缩效率的损失，可以提高旋转式压缩机的综合效率；并且，可以减少启动转矩，可以改善电机效率或降低制作成本。
文档编号F04C18/356GK102444582SQ20101050328
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者小津政雄, 李华明 申请人:广东美芝制冷设备有限公司