压缩机、泵体和泵体排气件 |
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| 申请号 | CN201710054900.8 | 申请日 | 2017-01-24 | 公开(公告)号 | CN106704200A | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 广东美芝制冷设备有限公司; | 发明人 | 杨开成; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 压缩机 、 泵 体和泵体排气件，所述泵体排气件的 阀 座平台与排气阀孔通过连接曲面光滑过渡相连以使排气阀孔的出气端渐扩，其中，连接曲面与 阀座 平台相交于第一交线，连接曲面与排气阀孔相交于第二交线，排气阀孔在第二交线处的孔径为M，在排气阀孔的径向上，第一交线和第二交线之间的距离L1满足：0.05M 变形 与 翘曲 ，以有效地改善排气阀片的断裂和密封问题，提高压缩机的制冷量，降低压缩机的工作噪音。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于压缩机的泵体排气件，其特征在于，所述泵体排气件包括本体部和设在所述本体部上且适于与排气阀片面接触的阀座平台，所述泵体排气件上具有依次贯通所述阀座平台和所述本体部的排气阀孔，所述阀座平台与所述排气阀孔通过连接曲面光滑过渡相连以使所述排气阀孔的出气端渐扩，所述连接曲面与所述阀座平台相交于第一交线，所述连接曲面与所述排气阀孔相交于第二交线，所述排气阀孔在所述第二交线处的孔径为M，在所述排气阀孔的径向上，所述第一交线和所述第二交线之间的距离L1满足：0.05M |
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| 说明书全文 | 压缩机、泵体和泵体排气件技术领域[0001] 本发明涉及压缩机设备领域，尤其是涉及一种压缩机、泵体和泵体排气件。 背景技术[0002] 相关技术中指出，旋转式压缩机依赖曲轴的旋转来改变泵体压缩腔的容积，从而实现压缩，泵体的排气阀片起到单向阀的作用，防止高压冷媒向低压的压缩腔内逆流，压缩 周期内排气阀片随着压缩腔的压力上升而开启以实现排气，压缩终了后排气阀片在压差作 用下关闭排气阀孔以实现密封。 [0003] 对于常规的R22、R134a、R410A冷媒压缩机，由于冷媒工作压差小(即吸气压力和排气压力之差小，例如R22冷媒工作压差约为2.08Mpa、R134a冷媒工作压差约为0.8Mpa、R410A 冷媒工作压差约为2.5Mpa)，从而排气阀片由开启到关闭所承受的压差较小，因此排气阀片 对阀座的冲击力和冲击速度都较小，排气阀片可以安全运行。 [0004] 但是对于R744冷媒压缩机(即二氧化碳冷媒压缩机)来说，R744冷媒工作压差约为9.5Mpa，此时，排气阀片所承受的压差大幅度增加，因此排气阀片对阀座的冲击力和冲击速 度相对于上述常规冷媒压缩机增长了将近数十倍，从而排气阀片在工作几百小时后会出现 严重的磨损和碎裂失效问题，进而导致压缩机的可靠性下降，性能变差。 发明内容[0005] 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用于压缩机的泵体排气件，所述泵体排气件可以有效地改善排气阀片的断裂和密封问 题，提高压缩机的制冷量，降低压缩机的工作噪音。 [0006] 本发明还提出一种具有上述泵体排气件的泵体。 [0007] 本发明还提出一种具有上述泵体的压缩机。 [0008] 根据本发明第一方面的用于压缩机的泵体排气件，所述泵体排气件包括本体部和设在所述本体部上且适于与排气阀片面接触的阀座平台，所述泵体排气件上具有依次贯通 所述阀座平台和所述本体部的排气阀孔，所述阀座平台与所述排气阀孔通过连接曲面光滑 过渡相连以使所述排气阀孔的出气端渐扩，所述连接曲面与所述阀座平台相交于第一交 线，所述连接曲面与所述排气阀孔相交于第二交线，所述排气阀孔在所述第二交线处的孔 径为M，在所述排气阀孔的径向上，所述第一交线和所述第二交线之间的距离L1满足：0.05M [0009] 根据本发明的用于压缩机的泵体排气件，可以承受高压差下排气阀片对于阀座平台在排气阀孔处的撞击、适应排气阀片的变形与翘曲，以有效地改善排气阀片的断裂和密 封问题，提高压缩机的制冷量，降低压缩机的工作噪音。 [0010] 在一些实施例中，所述L1进一步满足：0.05M [0011] 在一些实施例中，所述L1进一步满足：0.1M [0012] 在一些实施例中，所述L1进一步满足：0.2mm [0013] 在一些实施例中，所述L1进一步满足：0.2mm [0014] 在一些实施例中，所述L1进一步满足：0.5mm [0015] 在一些实施例中，所述连接曲面为母线为圆弧线的回转面。 [0016] 在一些实施例中，所述排气阀孔的中心轴线垂直于所述阀座平台的工作面。 [0017] 在一些实施例中，所述排气阀孔为等直径圆孔。 [0018] 根据本发明第二方面的用于压缩机的泵体，包括：气缸组件，所述气缸组件上具有压缩腔；根据本发明第一方面的用于压缩机的泵体排气件，所述泵体排气件设在所述气缸 组件的轴向一侧且使所述排气阀孔连通至所述压缩腔；排气阀片，所述排气阀片设在所述 泵体排气件的远离所述气缸组件的一侧且用于开闭所述排气阀孔。 [0019] 根据本发明的用于压缩机的泵体，通过设置上述第一方面的泵体排气件，从而提高了泵体的整体性能。 [0020] 根据本发明第三方面的压缩机，包括：壳体和设在所述壳体内的驱动机构以及根据本发明第二方面的用于压缩机的泵体，其中，所述泵体与所述驱动机构通过曲轴相连。 [0021] 根据本发明的压缩机，通过设置上述第二方面的用于压缩机的泵体，从而提高了压缩机的整体性能。 [0022] 在一些实施例中，所述压缩机还包括：分隔板，所述分隔板设在所述驱动机构和所述泵体之间且将所述壳体的内腔隔离成容纳所述驱动机构的第一压力腔和容纳所述泵体 的第二压力腔，所述曲轴贯穿所述分隔板以将所述第一压力腔内的所述驱动机构连接至所 述第二压力腔内的所述泵体。 [0023] 在一些实施例中，所述压缩机为二氧化碳压缩机。 [0025] 图1是现有技术中排气阀片的示意图； [0026] 图2是现有技术中一种阀座与排气阀片的配合示意图； [0027] 图3是现有技术中另一种阀座与排气阀片的配合示意图； [0028] 图4是图3中所示的排气阀片受力变形后与阀座配合的示意图； [0029] 图5是根据本发明实施例的压缩机构的剖视图； [0030] 图6是图5中所示的泵体排气件与排气阀片、升程限位器的装配图； [0031] 图7是图6中所示的泵体排气件的剖视图； [0032] 图8是图7中所示的泵体排气件的俯视图； [0033] 图9是沿图10中Y-Y线的剖面图的局部示意图； [0034] 图10是图9中所示的泵体排气件与排气阀片配合的示意图； [0035] 图11是根据本发明实施例的压缩机的示意图。 [0036] 附图标记： [0037] 压缩机100； [0038] 壳体101；第一压力腔1011；第二压力腔1012； [0039] 驱动机构102；分隔板103； [0040] 压缩机构104；曲轴1041；泵体1042； [0042] 本体部11；阀座平台12； [0043] 排气阀孔13；出气端131；连接曲面14； [0044] 活塞2；气缸组件3；气缸31；隔板32；压缩腔30；消音器4；滑片5； [0045] 排气阀片6；升程限位器7； [0046] 第一交线S1，第二交线S2。 具体实施方式[0047] 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。 [0048] 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。 [0049] 如本申请背景技术部分所述，对于二氧化碳冷媒压缩机来说，排气阀片6X启闭所承受的压差远大于常规冷媒压缩机，从而排气阀片6X对阀座12X的冲击力和冲击速度相对 于上述常规冷媒压缩机增长了将近数十倍，进而排气阀片6X会发生严重的磨损和碎裂失效 问题，例如图1中的A曲线展示了排气阀片6X容易发生断裂的位置。 [0050] 针对上述技术问题，申请人经过长期的研究和探索，惊奇地发现了，排气阀片6X容易发生断裂的主要原因在于，排气阀片6X关闭排气阀孔13X时与阀座12X的接触应力过大， 常规的阀座12X的顶面为圆弧面(如图2所示)，该阀座12X与排气阀片6X之间的接触为线接 触，而排气阀片6X磨损的碎裂主要发生区域恰好为阀座12X与排气阀片6X的线接触区域，因 此，申请人考虑可以将阀座12X的顶面改进为平面(如图3所示)，此时改进后的阀座12X与排 气阀片6X之间的接触为面接触，从而增大了阀座12X与排气阀片6X之间的接触面积，以改善 排气阀片6X的破碎断裂问题。 [0051] 但是，经过研究申请人又惊奇地发现，虽然将阀座12X的顶面改进为平面可以改善排气阀片6X的断裂问题，但是对于二氧化碳冷媒压缩机来说，其工作时的制冷量却发生了 不稳定和下降的问题，甚至同一批次生产的二氧化碳冷媒压缩机制冷量波动超过30％，耐 久后二氧化碳冷媒压缩机的制冷量下降竟然高达60％。 [0052] 针对上述技术问题，申请人又经过长期的研究和探索，惊奇地发现了，常规冷媒压缩机的冷媒工作压差较小，排气阀片6X关闭时只会产生微小变形，这样的变形依旧可以保 证排气阀片6X对于排气阀孔13X的密封性，确保压缩机的制冷量问题。而二氧化碳冷媒压缩 机的冷媒工作压差较大，排气阀片6X关闭时会产生较大变形(如图4所示)、甚至严重向排气 阀孔13X内部下沉翘曲，此时，翘曲的排气阀片6X与排气阀孔13X的密封区域由平面密封改 变为在P处的线密封，导致密封宽度极度变小、变窄，致使二氧化碳冷媒沿翘曲后的密封线 泄露，从而导致压缩机的制冷量下降和不稳定。 [0053] 针对上述技术问题，申请人再次经过长期的研究和探索，终于惊奇地发现了，如果同时改进阀座12X和排气阀孔13X的排气端的结构(即将阀座12X和排气阀孔13X的排气端的 结构改进为以下实施例的结构)、同时将改进的结构尺寸控制在一定的范围内(即将改进的 结构尺寸控制在以下实施例规定的范围内)，就可以有效地解决上述排气阀片6X的断裂问 题、以及压缩机的制冷量下降和不稳定的问题(即排气阀片6X关闭时对排气阀孔13X的密封 问题)，从而提高压缩机的整体性能。 [0054] 下面，参照图5-图10，详细描述根据本发明实施例的泵体排气件1(即改进的阀座和排气阀孔的排气端的结构及尺寸范围)。首先，参照图5和图6，简要描述下泵体排气件1的 功能和应用。 [0055] 参照图5和图6，并结合图11，泵体排气件1为压缩机100的泵体1042的一部分，泵体1042除了泵体排气件1以外，还可以包括气缸组件3和排气阀片6，其中，气缸组件3上具有压 缩腔30，泵体排气件1上具有排气阀孔13，泵体排气件1设在气缸组件3的轴向一侧且使排气 阀孔13连通至压缩腔30，排气阀片6设在泵体排气件1的远离气缸组件3的一侧且用于开闭 排气阀孔13。 [0056] 这里，可以理解的是，气缸组件3可以包括一个或者多个气缸31，每个气缸31上均可以具有一个压缩腔30，具体而言，当压缩机100为单缸压缩机时，气缸组件3可以仅包括一 个气缸31，当压缩机100为多缸压缩机时，气缸组件3可以包括多个气缸31，且相邻的气缸31 可以通过隔板32分隔开。此外，本领域技术人员可以理解的是，泵体1042还可以包括消音器 4、滑片5、活塞2等部件，这里不再赘述。 [0057] 另外，可以理解的是，泵体排气件1即可以理解为泵体1042中的主轴承1a或副轴承1b，也就是说，当压缩机100为主轴承排气式压缩机时，泵体排气件1可以理解为是主轴承 1a，而当压缩机100为副轴承排气式压缩机时，泵体排气件1可以理解为是副轴承1b。当然， 对于其他一些压缩机100来说，泵体1042还可以不包括主轴承1a或者副轴承1b，例如可以仅 采用盖板代替主轴承1a或副轴承1b以用于排气，此时，盖板就视为泵体排气件1(图未示出 该示例)。 [0058] 参照图6并结合图5，泵体排气件1上具有排气阀孔13，排气阀孔13的一端与压缩腔30连通、另一端由排气阀片6控制开启和关闭，从而当压缩腔30内的冷媒压力超过预设值时 可以将排气阀片6顶开，使排气阀孔13开启实现排气，排气结束后，排气阀片6可以复位，将 排气阀孔13密封结束排气。其中，排气阀片6的开关原理已在背景技术中详述，因此这里不 作赘述，此外，排气阀片6通常由升程限位器7控制开启高度也为现有技术，这里也不作赘 述。 [0059] 参照图7-图9，并结合图6，泵体排气件1包括：本体部11和阀座平台12，其中，阀座平台12设在本体部11上且适于与排气阀片6面接触，例如在图8和图9所示的示例中，阀座平 台12可以为具有一定宽度的圆环面、从本体部11的远离气缸组件3的一侧表面朝向远离气 缸组件3的方向拉伸而成，此时，阀座平台12的远离气缸组件3的一侧表面可以为具有一定 宽度(例如优选宽度大于0.3mm)的圆环形平面，以与排气阀片6构成面接触。 [0060] 参照图9，泵体排气件1上具有依次贯通阀座平台12和本体部11的排气阀孔13。可选地，排气阀孔13的中心轴线垂直于阀座平台12的工作面，也就是说，排气阀孔13的中心轴 线与阀座平台12的工作面垂直，由此，方便加工且排气阀片6对于排气阀孔13的密封效果 好。这里，需要说明的是，阀座平台12的工作面指的是，阀座平台12的用于与排气阀片6面接 触的表面(例如图9中所示的上表面)。当然，本发明不限于此，例如在本发明的其他实施例 中，阀座平台12的工作面还可以不与排气阀孔13的中心线垂直。 [0061] 另外，可选地，参照图9，排气阀孔13为等直径圆孔，也就是说，排气阀孔13的横截面为圆形，且在排气阀孔13的轴向上，排气阀孔13处处的横截面尺寸均相等。由此，方便加 工。当然，本发明不限于此，例如在本发明的其他实施例中，排气阀孔13还可以为锥形孔、入 口端渐扩孔等。 [0062] 优选地，参照图9，阀座平台12与排气阀孔13通过连接曲面14光滑过渡相连以使排气阀孔13的出气端131渐扩，也就是说，从阀座平台12的工作面到排气阀孔13的孔面之间的 任意连接处都没有尖角，而且沿着排气阀孔13的排气方向(如图9中箭头指示的方向)排气 阀孔13的出气端131的横截面积逐渐增大。优选地，连接曲面14为母线为圆弧线的回转面。 由此，方便加工，且可以更加有效地改善下述技术问题。 [0063] 由此，结合图10，当排气阀片6向阀座平台12的方向移动以趋于关闭排气阀孔13时，排气阀片6可以首先与阀座平台12的工作面面接触以减小接触应力，然后当排气阀片6 在较大压差作用下继续向排气阀孔13内翘曲(例如沿图10中箭头的方向弯曲)时，排气阀片 6可以在排气阀孔13的出气端131与连接曲面14充分接触，从而提高排气阀片6对排气阀孔 13的密封效果，进而提高压缩机100的制冷量和稳定性，改善气流流场和噪音。 [0064] 这里，可以理解的是，由于图10中所示的连接曲面14相对于图4中所示的直角P来说，采用了光滑且渐扩的曲面设计，因此在排气阀片6发生向排气阀孔13内翘曲变形时，连 接曲面14与排气阀片6的密封宽度(相对于直角P与排气阀片6的密封宽度)可以增加数十倍 甚至以上，从而可以有效地提高密封效果。 [0065] 进一步地，参照图9，申请人惊奇的发现，仅仅采用连接曲面14连接阀座平台12与排气阀孔13并不能显著改善上述技术问题，而只有当将连接曲面14的尺寸被限制一定的范 围内，才能够有效地改善上述技术问题，申请人惊奇的发现，当第一交线S1和第二交线S2在 排气阀孔13的径向上相距的距离L1(即最小距离)满足：0.05M [0066] 这里，可以理解的是，参照图9，第一交线S1指的是、连接曲面14与阀座平台12之间的交线，第二交线S2指的是、连接曲面14与排气阀孔13之间的交线，M为排气阀孔13在第二 交线S2处的孔径(当量直径)。另外，当排气阀孔13为等直径圆孔时，距离L1可以理解为是、 在排气阀孔13的径向上，第一交线S1与排气阀孔13之间的距离(即最小距离)，当排气阀孔 13的中心轴线垂直于阀座平台12的工作面时，距离L2可以理解为是、在排气阀孔13的轴向 上，第二交线S2与阀座平台12的工作面之间的距离。 [0067] 优选地，L1进一步满足：0.05M [0068] 优选地，L1进一步满足：0.2mm [0069] 综上所述，根据本发明实施例的泵体排气件1，由于采用阀座平台12和连接曲面14的结合设计，同时控制连接曲面14的尺寸，从而可以有效地改善排气阀片6的断裂问题，并 提高压缩机100的制冷量，同时还可以有效地降低压缩机100的工作噪音。例如实验表明，根 据本发明实施例的压缩机100的制冷量相对于常规二氧化碳压缩机可以提高4％以上，噪音 可以降低近3db。 [0070] 简言之，根据本发明实施例的泵体排气件1，可以承受高压差下排气阀片6对于阀座平台12在排气阀孔13处的撞击、适应排气阀片6的变形与翘曲，从而有效地解决压缩机 100、特别是高压差冷媒压缩机100(例如二氧化碳压缩机100)的排气阀片6的碎裂和密封问 题。 [0071] 下面，参照图11，简要描述根据本发明实施例的压缩机100。 [0072] 参照图11，压缩机100可以包括：壳体101和设在壳体101内的驱动机构102(例如电机)以及上述实施例的泵体1042，其中，泵体1042与驱动机构102通过曲轴1041相连，从而驱 动机构102可以通过曲轴1041驱动泵体1042实施冷媒压缩工作，本文中、泵体1042与曲轴 1041组成压缩机构104。这里，根据本发明实施例的压缩机100的其他构成以及操作对于本 领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。 [0073] 优选地，根据本发明实施例的压缩机100为二氧化碳旋转式压缩机，也就是说，用于压缩二氧化碳作为制冷剂(R744)的旋转式压缩机。这里，可以理解的是，当压缩机100为 二氧化碳旋转式压缩机时，由于二氧化碳旋转式压缩机以冷媒高压差著称，当采用上述实 施例的泵体排气件1时，可以有效地满足高转速、高压差的二氧化碳旋转式压缩机对于排气 密封和可靠性的要求。 [0074] 当然，本发明不限于此，根据本发明实施例的压缩机100还可以为其他类型的压缩机，例如涡旋式、摆动式等等。下面，仅以压缩机100为二氧化碳旋转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，显然可以理解压缩机100为其他类型的技 术方案。另外，常规的二氧化碳旋转式压缩机的结构为本领域技术人员所熟知，因此不作赘 述，下面仅参照图11描述根据本发明一个具体实施例的二氧化碳旋转式压缩机。 [0075] 参照图11，压缩机100还包括：分隔板103，分隔板103设在泵体1042与驱动机构102之间且将壳体101的内腔隔离成容纳驱动机构102的第一压力腔1011和容纳泵体1042的第 二压力腔1012，曲轴1041贯穿分隔板103以将第一压力腔1011内的驱动机构102连接至第二 压力腔1012内的泵体1042。由此，根据本实施例的压缩机100与常规的旋转式压缩机相比， 通过设置上述分隔板103，从而可以将壳体101的内腔分隔成高低压两个腔室、即第一压力 腔1011可以为低压腔、第二压力腔1012可以为高压腔，这样就可以省略常规压缩机100的储 液器，也就是说，可以将常规储液器由第一压力腔1011代替，即将待压缩的冷媒存放于第一 压力腔1011内气液分离器，然后将分离出的气体冷媒通过通气结构(例如可以形成在分隔 板103上或者外接于壳体101)引给第二压力腔1012内的泵体1042，从而可以有效地简化压 缩机100的整体结构，使得压缩机100可以满足小型化发展要求，使压缩机100可以满足飞 机、坦克、轮船、大巴车、家用轿车、航天飞机、热泵热水器、冷冻冷藏等领域的使用要求。综 上所述，根据本发明实施例的压缩机100的制冷能力强、重量轻、体积小、可靠性高。 [0076] 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。 [0077] 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。 [0078] 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。 [0079] 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。 [0080] 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。 |
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