活塞限位结构、压缩机及换热设备的制作方法

本发明涉及压缩机领域，具体涉及一种活塞限位结构、压缩机及换热设备。

背景技术：

转缸活塞压缩机是一种基于十字滑块原理工作的压缩机，其气缸在气缸套内转动，活塞横向设置在气缸的活塞孔中，且在活塞孔中往复滑动，从而在活塞的端面、活塞孔的侧壁与气缸套的内壁之间形成压缩腔。

为了保证活塞与活塞孔之间的贴合程度和适用性，从制造的角度来说，采用圆形的活塞孔和圆柱形截面的活塞显然是最优的，最容易保证加工精度。然而，在这种情况下，由于活塞孔是横向设置在圆柱形的活塞中，活塞孔的两端边缘实际上为两个圆柱的相贯线，因而沿周向各处的长度是连续变化的。同样，活塞的两端边缘也是两个圆柱的相贯线(与活塞孔的两端边缘一致)，活塞沿其周向各处的长度也是连续变化的。在理想状态下，活塞头部(即端面)的母线应当与气缸外表面的母线平行，这样活塞在往复运动的终点可以与气缸套的内壁完美贴合(即活塞端面与气缸外表面构成完成的圆柱面)，完成排气。然而，实际上当采用圆形截面的活塞时，在运行过程中，活塞相对于气缸会发生自转，由于活塞与活塞孔沿周向各处的长度都是连续变化的，二者之间一旦发生相对旋转，活塞端面与气缸外表面便不能形成完整的圆柱面，在活塞进行压缩的过程中便会造成活塞头部与气缸套内壁的干涉，导致撞缸。

为了解决圆形活塞会产生撞缸的问题，现有技术中采用两种方案对转缸活塞压缩机进行改进。

一是采用非圆形的活塞，气缸的活塞孔也需相应的设置为非圆形形状，非圆形结构加工工艺性不良，不利于规模化生产，且难以加工，精度难以保证。而且活塞与气缸配合面存在多个配档尺寸，例如两个非圆截面外圆直径、半圆弧面圆心距、平行段长度、活塞宽度等，装配过程很难同时保证活塞与气缸之间的配合间隙，影响压缩机装配及性能。并且非圆形活塞平行段实际运行时存在较大变形，影响压缩机可靠性。

二是在圆形活塞轴向加设限位结构，从而限制活塞自转，具体为在圆形活塞的轴面上设置销钉，而在气缸的活塞孔对应位置开设贯穿的销钉避空槽，通过销钉与避空槽对活塞进行限位，防止活塞发生转动。然而在这种方案中，虽然活塞为圆形活塞，但是由于贯穿避空槽的设置，对应的活塞孔实际上为非圆形，避空槽与销钉配合，使得避空槽的端部位于吸排气腔内，会影响泵体的吸排气过程，同时会在压缩末端引入天然余隙容积。并且销钉和避空槽的配合位于两个压缩腔之间，需要保证两个腔体密封，从而属于精加工位置，对于气缸依然需要使用线切割等特殊不利于规模化生产的加工工艺。因此，如何解决圆形活塞的撞缸问题成为改进转缸活塞压缩机的重要研究方向。

技术实现要素：

为解决现有技术中的圆形活塞会发生自转导致活塞头部与气缸套内壁干涉甚至撞缸、同时圆形活塞与气缸之间限位结构会引入天然余隙容积的技术问题，本发明提供了一种防止活塞自转同时配合精度高不会引入余隙容积的活塞限位结构。

同时，为解决现有转缸活塞压缩机中的圆形活塞限位结构会引入余隙容积、对加工工艺要求高的技术问题，本发明提供了一种不会引入余隙容积的采用圆形活塞的压缩机。

再有，为解决与上述类似的技术问题，本发明还提供了一种换热设备。

第一方面，本发明提供了一种活塞限位结构，包括：

气缸，具有垂直于所述气缸轴线方向且贯穿所述气缸的活塞孔，所述活塞孔在沿该贯穿方向上的投影为圆形；

活塞，形状配合地设于所述活塞孔内且在所述活塞孔内往复滑动，所述活塞侧壁开设有沿所述气缸轴线方向贯穿所述活塞的轴滑孔；

转轴，穿过所述轴滑孔，所述转轴的支承面与所述轴滑孔的两侧壁抵接以驱动所述活塞转动，且所述转轴相对于所述活塞沿垂直于所述转轴轴线和所述活塞轴线所形成的平面的方向往复滑动；以及

限位件，沿平行于所述转轴与所述活塞相对运动的方向设于所述轴滑孔内，所述限位件分别与设于所述活塞上的第一止推面和设于所述转轴上的第二止推面抵接配合，且在沿所述转轴轴线方向上，所述限位件的投影分别与所述第一止推面和第二止推面的投影的至少一部分重合。

所述活塞侧壁开设有沿平行于所述转轴与所述活塞相对运动的方向贯穿至所述轴滑孔的限位孔，所述限位件由所述限位孔进入所述活塞中与所述第一止推面和所述第二止推面抵接配合。

所述限位孔位于所述轴滑孔与所述支承面抵接的侧壁上，所述限位件与所述限位孔装配时，所述限位件侧壁的一部分位于所述轴滑孔中且与所述第二止推面抵接。

所述转轴位于所述第二止推面的下端设有限位避空部，用以在所述转轴装配时避让所述限位件。

所述限位件部分位于所述轴滑孔中，部分位于所述限位孔中。

所述限位件全部进入到所述轴滑孔中。

所述限位件相对于所述活塞固定设置。

所述限位孔位于所述活塞径向高度的1/2位置处。

所述限位件为圆柱形销钉。

第二方面，本发明还提供了一种压缩机，包括：

法兰，包括上法兰和下法兰；

气缸套，设于所述上法兰和下法兰之间；以及

上述的活塞限位结构，所述气缸设于所述气缸套内，所述转轴依次穿过所述上法兰、气缸套、以及下法兰，所述气缸由所述转轴驱动转动。

第三方面，本发明还提供了一种换热设备，包括上述的活塞限位结构。

所述换热设备为空调。

本发明的技术方案，具有如下有益效果：

1)本发明提供的活塞限位结构，包括气缸、活塞、转轴和限位件，气缸具有垂直于气缸轴线方向且贯穿气缸的活塞孔，活塞孔在贯穿方向上的投影为圆形，活塞形状配合地设于活塞孔内且可在活塞孔内往复滑动，采用圆形活塞和圆形活塞孔，活塞和气缸的工艺性良好，便于加工，保证加工精度，易于规模化生产，且气缸的活塞孔到气缸端面的距离均匀过渡，类似拱桥结构，结构更加坚固，不易变形，同时圆形活塞和圆形气缸活塞孔配合，有利于控制活塞与气缸之间的装配间隙，有利于降低摩擦功耗，减小泄露，从而提高活塞压缩机性能。活塞侧壁上开设有沿气缸轴线方向贯穿活塞的轴滑孔，转轴穿过轴滑孔，转轴的支撑面于轴滑孔的两侧壁抵接以驱动活塞转动，且转轴相对于活塞沿垂直于转轴轴线和活塞轴线所形成的平面的方向往复滑动。从而活塞在气缸内转动时相对于气缸往复滑动，在活塞的两端形成可变容积腔，从而实现对气体进行压缩。限位件沿平行于转轴与活塞相对运动的方向设于轴滑孔内，限位件分别于活塞上的第一止推面和转轴上的第二止推面抵接，在沿转轴轴线方向上，限位件的投影分别与第一止推面和第二止推面的投影的至少一部分重合。通过活塞上限位件与轴的配合对活塞进行限位，从而不会在活塞孔两端的可变容积腔内引入余隙容积，使得转缸压缩机工作更稳定，同时限位件设于活塞内，对限位件及配合面的精度要求低，便于工件的加工，降低成本。

2)本发明提供的活塞限位结构，活塞侧壁开设有沿平行于转轴与活塞相对运动方向贯穿至轴滑孔的限位孔，限位件由限位孔进入活塞中与第一止推面和第二止推面抵接，开设限位孔，降低限位件的装配难度，便于限位件装配。

3)本发明提供的活塞限位结构，限位孔位于轴滑孔与支承面抵接的侧壁上，限位件与限位孔装配时，限位件侧壁的一部分位于轴滑孔中且与第二止推面抵接。限位件侧壁的一部分抵接在活塞上，一部分抵接在转轴上，从而减小限位件内部应力，降低限位件强度要求，便于加工，同时限位件设于转轴支承面与轴滑孔侧壁之间，便于转轴和活塞上的槽体加工。

4)本发明提供的活塞限位结构，转轴位于第二止推面的下端设有限位避空部，用以在转轴装配时避让所述限位件。设置限位避空部便于转轴与活塞装配，装配时，将限位件安装于限位孔中，转轴穿入轴滑孔，使第二止推面与限位件抵接。

5)本发明提供的活塞限位结构，限位件相对于活塞固定设置，限位件固定安装在限位孔中，避免限位件与气缸产生碰撞，同时限位件与转轴第二止推面配合更稳定。

6)本发明提供的活塞限位结构，限位件为圆柱形销钉，便于限位件及限位孔加工。

7)本发明提供的压缩机，包括法兰、气缸套和活塞限位结构，气缸设于气缸套内，转轴依次穿过上法兰、气缸套、以及下法兰，气缸由转轴驱动转动，由于该压缩机具有上述的活塞限位结构，因此具有上述的所有有益效果。

8)本发明提供的换热设备，包括上述的活塞限位结构，因此具备上述所有的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式中压缩机爆炸结构示意图；

图2是本发明一种实施方式中转轴的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式中活塞和限位件的结构示意图；

图4是本发明一种实施方式中压缩机的装配结构剖视图。

附图标记说明：

1-气缸；2-活塞；21-限位孔；22-轴滑孔；23-第一止推面；3-限位件；4-上法兰；5-下法兰；6-转轴；61-第二止推面；62-限位避空部；7-气缸套；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

现有技术中的转缸活塞压缩机包括法兰、气缸套、气缸、活塞和转轴，基于十字滑块原理使得活塞在转动过程中相对于气缸做往复滑动，从而在活塞的两端与气缸和气缸套形成压缩腔和排气腔。因而对于转缸活塞压缩机的活塞而言，需要对活塞绕自身轴线发生自转的自由度进行限制，本发明提供的活塞限位结构，可用于现有技术中的转缸活塞压缩机，从而实现对活塞进行限位。图1至图4中示出了本发明活塞限位结构的一种实施方式。

本发明提供的活塞限位结构包括气缸1、活塞2、转轴6以及限位件3。如图1至图4所示，在本实施方式中，气缸1为圆柱形缸体，在气缸1的轴向开设有贯穿气缸1的装配孔，装配孔供转轴6穿过。气缸1的外周面上开设有垂直于装配孔方向且贯穿气缸1的活塞孔，活塞孔在沿自身轴向方向上的投影为圆形。

如图3所示，活塞2形状配合地设于活塞孔内且可在活塞孔内往复滑动。活塞2与活塞孔适配，活塞为类似圆柱体结构，活塞2的两端端面为与活塞孔配合形成完成圆柱面的曲面结构，活塞2的轴向长度小于气缸1径向尺寸，使得活塞2在气缸1内做往复滑动。活塞2侧壁中部在沿气缸1轴线方向上开设有轴滑孔22，轴滑孔22为截面为矩形的通孔，矩形的长度方向垂直于活塞2的轴线方向。

如图2所示，转轴6为类圆柱体的轴，其为压缩机的驱动部件，转轴6下端具有两个平行且分别位于两侧的支承面，支承面为在圆形体的外表面沿轴向切削后产生的平面。转轴6穿入活塞2的轴滑孔22中时，转轴6的两个支承面与轴滑孔22的两个侧壁抵接，从而在转轴6转动时可带动活塞2转动，同时基于上述的转缸活塞压缩机的原理，转轴6在带动活塞2转动时，转轴6相对于活塞2同时沿轴滑孔22长度方向作往复滑动，及转轴6的支承面与活塞2轴滑孔22侧壁之间存在滑动的摩擦副。

活塞2的侧壁开设有沿平行于轴滑孔22长度方向的限位孔21，限位孔21位于轴滑孔22内，限位孔21的另一端不贯穿活塞2的侧壁。如图3所示，在本实施方式中，限位孔21位于轴滑孔22一侧的侧壁上且在高度方向位于活塞2径向的1/2位置处，限位孔21沿长度方向投影为圆形，而限位孔21在轴滑孔22内的部分沿长度方向投影为半圆形，即限位孔21位于轴滑孔22内的部分在轴滑孔22的侧壁上形成内凹的圆弧形的槽，槽的弧面为活塞2的第一止推面23。

限位件3为与限位孔21适配的圆柱型销钉结构，在限位件3装配入限位孔21内时，限位件3位于轴滑孔22的部分，其一半的侧壁与第一止推面23贴合，另一半突出轴滑孔22的侧壁形成半圆柱面的凸起。限位件3的长度与限位孔21的长度适配，使得限位件3装入限位孔21内时不能沿自身轴向滑动，限位件3位于活塞2侧壁的端部设置为弧面结构，弧面结构与活塞2外侧壁配合形成完整的圆柱面，保证活塞2与气缸1上活塞孔的装配精度。

如图2所示，转轴6位于限位孔21的一侧支承面上设有第二止推面61，第二止推面61为与限位件3在轴滑孔22内凸出的侧壁配合的圆弧状。在本实施方式中，为便于各部件的装配，第二止推面61的形状为1/4圆弧状，位于圆弧下方的转轴6支承面开设为限位避空部62。

压缩机装配时，如图4所示，限位件3插入限位孔21中，活塞2装入气缸1的活塞孔内，转轴6依次穿过气缸1和活塞2，由于转轴6下方的限位避空部62，转轴6在穿入过程中，限位避空部62避让限位件3在轴滑孔22内凸起的部分，直至1/4圆弧的第二止推面61与限位件3突出的半圆柱状的上半部分侧壁抵接。转轴6的第二止推面61相对于活塞2可在限位件3的长度方向上滑动，当活塞2绕自身轴线方向发生转动趋势时，限位件3与第二止推面61之间产生作用力，从而避免活塞2自转。

上述结合附图对本实施方式的活塞限位结构的结构及限位原理进行了说明，在上述公开的基础上，本发明的活塞限位结构还可以有其它可替代的实施方式。

例如在一个替代实施方式中，与上述实施方式的区别在于，气缸1的侧壁上开设有贯通的第二限位孔，转轴6的一侧支承面上设有与限位件3在轴滑孔22侧壁上凸出形状相配合的凹槽，即形成半圆柱凹面的第二止推面。在部件装配时，活塞2设于气缸1的活塞孔内，转轴6依次穿入气缸1和活塞2，转轴6上第二止推面、活塞限位孔21以及气缸上第二限位孔形成完整的圆柱型的限位件3插槽，此时将限位件3依次经第二限位孔和限位孔21插入，完成装配。在本实施方式中，转轴6下方无需开设限位避空部，转轴6与活塞2接触的支承面面积更大，从而减小转轴6转矩，提高转轴6强度。但是同时，由于在气缸1侧壁上开设第二限位孔，气缸1在旋转过程中线速度较大，离心力和限位件3前后端面的高低压差会将限位件3推出，从而撞击气缸套，影响可靠性。

在另一个替代实施方式中，限位孔21在活塞2轴向的位置完全位于所述轴滑孔22中，即限位件3装配时，其位于轴滑孔22的部分为完整的圆柱面。转轴6可通过设置限位避空部62以使第二止推面61与限位件3的侧面进行抵接配合。或在转轴6对应位置开设第三限位孔，转轴6装配时，限位件3位于轴滑孔22的部分穿过第三限位孔，从而使得转轴6的第三限位孔与活塞2进行限位。该实施方式中，轴滑孔22侧壁上无需成型凹槽，便于活塞2加工，但是同时需要在转轴6上设置较宽的避空部或开设第三限位孔，因此对转轴6的强度及加工精度要求较高。

在再一个替代实施方式中，限位件3还可以是其他任意适于实施的形状，例如立方体、板状、柱状等任何形状，本发明对此不做限制。

在第二方面，本发明还提供了一种压缩机，如图1所示，本发明的压缩机包括上法兰4、下法兰5、气缸套7、以及上述的活塞限位结构，气缸1设于气缸套7内，转轴6依次穿过上法兰4、气缸套7以及下法兰5。本发明的压缩机基于十字滑块原理，压缩机工作时，转轴6与活塞2的轴滑孔22壁面抵接从而带动活塞2和气缸1在气缸套7内转动，由于转轴6与气缸1偏心转动，活塞2相对于气缸1做往复运动，从而在活塞2两端的容积腔内压缩气体。在本发明中通过设置限位件3与活塞2和转轴6配合限位，有效避免压缩机的活塞发生自转产生撞缸。

在第三方面，本发明还提供了一种换热设备，该换热设备包括上述的压缩机或活塞限位结构。换热设备为空调或冰箱。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。