压缩机气缸组件及旋转式压缩机的制作方法

本实用新型涉及压缩机领域，具体地说，涉及一种压缩机气缸组件及旋转式压缩机。

背景技术：

常规滚动转子式压缩机的压缩组件通常由气缸内腔、上缸盖和下缸盖形成密闭压缩腔。气缸与上、下缸盖通过螺栓将固定在一起，一方面，通过布置螺栓位置、数量及扭矩力保证气缸与上、下缸盖的金属接触面之间的密封状态；另一方面，通过高背压的压差力压紧金属接触端面实现密封。但是，受金属接触面加工状态的影响，如：金属表面的平面度、粗糙度等，两金属端面之间的接触并不能保证两者之间处于完全密封的状态。同时，气缸与上缸盖或下缸盖接触的面由于受固定螺栓的扭矩力的影响，在螺栓的周围区域产生局部的挤压变形，使金属端面之间的密封状态变差，增加了微泄漏的可能，从而影响压缩机的性能。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种压缩机气缸组件及旋转式压缩机，通过减少与气缸接触的缸盖的一端面的变形，从而改善气缸与缸盖螺纹孔附近接触面的密封状态，降低接触面的泄露，提升压缩机性能。

本实用新型的实施例提供了一种压缩机气缸组件，包括：

气缸；

两个缸盖，分别固定于所述气缸的轴向两端，用以封装所述气缸成沿轴向的气缸工作腔；以及

多个螺栓，所述螺栓包括依次排列的螺帽、光杆部和螺纹部；

至少一所述缸盖与所述气缸相接触的一端面设置有多个螺纹孔；

所述螺栓穿过所述气缸与设置有所述螺纹孔的所述缸盖相连接；

所述螺纹部与所述螺纹孔相啮合，且至少一螺栓的所述光杆部至少部分伸入所述螺纹孔。

根据本实用新型的一示例，所述光杆部伸入所述螺纹孔的深度为h，且深度h≥2mm。

根据本实用新型的一示例，所述光杆部的直径为d，直径d满足如下关系式：

其中，

t是所述螺栓的拧紧力矩；

σs为所述螺栓的屈服强度；

d3为所述螺纹孔的螺纹小径。

根据本实用新型的一示例，所述螺纹部的长度为l2，长度l2满足如下关系式：

其中，

t为所述螺栓的拧紧力矩；

σs为所述螺栓的屈服强度；

d为所述螺纹部的螺纹公称直径；

k为所述螺栓与相应的所述螺纹孔对应的拧紧系数，k由如下公式限定出：

其中，

d2为所述螺纹部的螺纹中径；

为所述螺纹部的螺纹升角；

ρv为所述螺纹部的螺纹当量摩擦角，ρv＝arctanμv，μv为螺纹当量摩擦因素；

μ为所述螺帽和与之接触的支承面之间的摩擦因素；

dw和d0分别为所述螺帽和与之接触的支承面形成的圆环状接触区域的外径和内径。

根据本实用新型的一示例，所述气缸为单缸，包括一气缸本体，所述螺栓穿过所述气缸本体与所述缸盖相连接。

根据本实用新型的一示例，所述气缸为双缸，包括上气缸本体和下气缸本体，所述上气缸本体和所述下气缸本体之间设置有中间板；

所述螺栓穿过所述上气缸本体、所述中间板以及所述下气缸本体与所述缸盖相连接。

根据本实用新型的一示例，至少一所述缸盖与所述气缸相接触的一端面设置有四个所述螺纹孔，所述螺纹孔沿所述气缸的周向均匀分布。

本实用新型的实施例还提供了一种压缩机，包括如上述的压缩机气缸组件。

本实用新型的压缩机气缸组件通过螺栓相连接，其中，螺栓的光杆部部分插入与之连接的缸盖的螺纹孔，该结构降低了螺纹孔附近区域的最大接触应力，且接触应力分布状态更加均匀，从而减小螺纹孔与气缸接触的一端在螺栓固定过程中由于扭矩力而造成的局部挤压变形，另一方面，该结构扩大了接触应力影响面积，从而改善气缸与缸盖螺纹孔附近接触面的密封状态，降低气缸与缸盖之间的接触面的泄露，提升压缩机性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施例的压缩机气缸组件的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的螺栓的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的螺纹部的螺纹升角的示意图；

图4为现有技术的螺纹孔附近区域的接触应力云图；

图5为本实用新型一实施例的螺纹孔附近区域的接触应力云图

图6为现有技术与本实用新型的一实施例的螺纹孔附近气缸与缸盖接触面的应力分布趋势对比。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

图1为本实用新型一实施例的压缩机气缸组件的结构示意图，具体地，压缩机气缸组件包括：

气缸；图1的实施例中，所述气缸为单缸，包括一气缸本体100；

两个缸盖，分别固定于所述气缸的轴向两端，用以封装所述气缸成沿轴向的气缸工作腔；图1的实施例中，两个缸盖可以分别定义为上缸盖200和下缸盖300；以及

多个螺栓400，图2为本实用新型一实施例的螺栓的结构示意图，所述螺栓400包括依次排列的螺帽410、光杆部420和螺纹部430；

至少一所述缸盖与所述气缸相接触的一端面设置有多个螺纹孔；

所述螺栓穿过所述气缸与设置有所述螺纹孔的所述缸盖相连接；图1的实施例中，具有两种螺栓和缸盖的连接方式。其中，螺栓400a穿过所述气缸本体100与所述下缸盖300相连接，即此处的螺纹孔设置于下缸盖300；螺栓400b穿过所述下缸盖300和所述气缸本体100与所述上缸盖相200相连接，即螺纹孔设置于上缸盖200；

所述螺栓400的螺纹部430与缸盖上的螺纹孔相啮合，且本实用新型的至少一螺栓的所述光杆部420至少部分伸入所述螺纹孔。

以螺栓400b为例，其穿过下缸盖300和气缸本体100与上缸盖相200相连接，螺栓400b的光杆部的长度为l1，螺纹部430的长度为l2，下缸盖的厚度与气缸的厚度之和为l3，光杆部420伸入所述螺纹孔的深度为h，h＝l1-l3。则可以看出，上缸盖200的螺纹孔的长度应大于等于(l2+h)。

螺栓穿过气缸与设置有螺纹孔的缸盖相连接不限于上述400a和400b的方式，螺栓也可以穿过上缸盖与上缸盖，或穿过上缸盖以及气缸，与下缸盖的螺纹孔相啮合等。

在一优选的实施例中，深度h≥2mm。本实用新型的压缩机气缸组件，通过螺栓固定气缸和缸盖，在缸盖与气缸的接触面上的螺纹孔处，由于光杆部伸入螺纹孔，因此，在与气缸的接触面上的螺纹孔处，不存在螺栓与螺纹孔的啮合，在旋转螺栓固定气缸和缸盖时，则与气缸的接触面上的螺纹孔的周围压应力更加均匀，扭矩力造成的变形减小，从而改善气缸与缸盖螺纹孔附近接触面的密封状态，降低接触面的泄露。

光杆部420的直径为d，在一些实施例中，直径d满足如下关系式：

其中，

t是所述螺栓的拧紧力矩；

σs为所述螺栓的屈服强度；拧紧力矩t和屈服强度σs根据不同的应用场景，即所需达到的压缩机气缸结合强度而确定；

d3为所述螺纹孔的螺纹小径。

螺纹部的长度为l2，在一些实施例中，长度l2满足如下关系式：

其中，

t为所述螺栓的拧紧力矩；

σs为所述螺栓的屈服强度；

d为所述螺纹部的螺纹公称直径；

k为所述螺栓与相应的所述螺纹孔对应的拧紧系数，k由如下公式限定出：

其中，

d2为所述螺纹部的螺纹中径；

为所述螺纹部的螺纹升角，如图3所示。

ρv为所述螺纹部的螺纹当量摩擦角，ρv＝arctanμv，μv为螺纹当量摩擦因素；

μ为所述螺帽和与之接触的支承面之间的摩擦因素；此处的支承面为任何与螺帽接触的面，如400b的螺栓，螺帽410与下缸盖背离气缸的一端面向接触，则下缸盖背离气缸的一端面为支承面，以此类推，不再赘述。摩擦因素μ由螺帽和与之接触的支承面的材料性质等参数决定。

dw和d0分别为所述螺帽和与之接触的支承面形成的圆环状接触区域的外径和内径。通常，d0大于光杆部420的直径d。

图1的实施例中，气缸为单缸，本实用新型的技术方案同样适用于气缸为双缸的情形，此时，气缸包括上气缸本体和下气缸本体，所述上气缸本体和所述下气缸本体之间设置有中间板；

所述螺栓穿过所述上气缸本体、所述中间板以及所述下气缸本体与所述缸盖相连接。同样地，螺栓穿过所述上气缸本体、所述中间板以及所述下气缸本体既可以与上缸盖相连接，也可以与下缸盖相连接，此外是从上缸盖还是下缸盖穿入不受限制。

同样地，本实用新型的技术方案同样适用于气缸为多缸的情形，其中所述螺栓穿过多缸的至少一气缸本体与缸盖相连接。

在一实施例中，缸盖与所述气缸相接触的一端面设置有四个所述螺纹孔，所述螺纹孔沿所述气缸的周向均匀分布。光杆部420伸入螺纹孔的深度h为2mm。测试上述实施例的的螺纹孔附近区域的接触应力云图，同时，测试现有技术中，即螺栓400的螺纹部430与整个螺纹孔的螺纹相啮合的螺纹孔附近区域的接触应力云图，分别见图4和图5。从测试结果可以看出，现有技术中的螺栓区域最大接触应力可达～138.6mpa，而实用新型的实施例的的螺栓区域接触应力减至～74.6mpa，即本实用新型的螺栓区域最大接触应力降低。同时，本实用新型的具有接触应力的螺栓区域面积变大，应力更加均匀。

图6为现有技术与本实用新型的一实施例的螺纹孔附近气缸与缸盖接触面的应力分布趋势对比。可以看出，本实用新型中与气缸的接触面上的螺纹孔的周围压应力更加均匀。上述更加均匀的应力分布以及降低的最大接触应力可以改善气缸与缸盖螺纹孔附近接触面的密封状态，降低接触面的泄露。

螺栓孔的数量以及分布方式不限于上述实施例，可根据压缩机的实际技术要求确定，在此不做限定。

本实用新型的实施例还提供一种旋转式压缩机，包括上述压缩机气缸。具体地，旋转式压缩机本体包括壳体、容置于壳体内的电机和泵体，泵体包括压缩机气缸组件，壳体内还设有曲轴，曲轴的上部通过支撑组件定位于壳体的中轴线，曲轴的下部穿设于气缸组件及两缸盖的中心，以使得整个曲轴位于壳体的中轴线处。在两缸盖以及气缸所形成的压缩空间内设有活塞，活塞固定于曲轴的下部，与曲轴同步转动，曲轴将电机的旋转力传递给气缸，以压缩制冷剂。旋转式压缩机可为单缸、双缸或者多缸的压缩机。本实用新型的旋转式压缩机中由于气缸与缸盖螺纹孔附近接触面的密封状态得到了改善，从而降低了气缸与缸盖接触面的泄露，可提高压缩机的稳定性和整机性能。

综上所述，本实用新型的压缩机气缸组件通过螺栓相连接，其中，螺栓的光杆部部分插入与之连接的缸盖的螺纹孔，该结构降低了螺纹孔附近区域的最大接触应力，且接触应力分布状态更加均匀，从而减小螺纹孔与气缸接触的一端在螺栓固定过程中由于扭矩力而造成的局部挤压变形，另一方面，该结构扩大了接触应力影响面积，从而改善气缸与缸盖螺纹孔附近接触面的密封状态，降低气缸与缸盖之间的接触面的泄露，提升压缩机性能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。应当理解的是，“下”或“上”，“向下”或“向上”等用语用来参照示例性实施例的特征在图中显示的位置描述这些特征；第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。