活塞式压缩机
专利汇可以提供活塞式压缩机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一 垫圈 设置在 气缸 体和 阀 板之间。通过在邻近于垫圈中心处设置一通孔，作用在 气缸体 上的弯曲 力 矩减小，从而抑制了气缸体的 变形 。因此， 活塞 的往复运动和回转阀的旋转运动将平滑。，下面是活塞式压缩机专利的具体信息内容。
1.一种活塞式压缩机，其包括：一气缸体，该气缸体具有一组气缸孔，该气缸体具有两个端面，在该端面上开有气缸孔；一前壳体部件，该前壳体部件安装到气缸体的一个端面上；一后壳体部件，该后壳体部件安装到气缸体的另一端面上，其中阀板夹置于该前壳体部件和后壳体部件之间；一贯穿螺栓，该贯穿螺栓用来紧固气缸体、后壳体部件和前壳体部件；一组活塞，每一活塞容纳在一个气缸孔中并在其中进行往复运动；一驱动轴，该驱动轴驱动活塞并被气缸体旋转地支撑，活塞的往复运动压缩和排出制冷气体；一垫圈，其设置在气缸体和阀板之间，其中垫圈具有一中心孔和一组镗孔，每一镗孔与气缸孔之一对齐；其特征在于：第一通孔形成在垫圈上，从而当贯穿螺栓被拧紧时，减小了产生在气缸体中的弯曲力矩；第一通孔设置在一对相邻的镗孔之间并位于一假想圆环内，该假想圆环的中心与镗孔中心一致，并且假想圆环的半径是第一半径，该第一半径是从垫圈的中心到镗孔之一的中心的距离。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于：该假想圆环是第一假想圆环，具有第二半径Rc的第二假想圆环被认为在垫圈中心周围，第二半径Rc大于第一半径；第二通孔形成在垫圈上，从而当贯穿螺栓被拧紧时，减小了产生在气缸体中的弯曲力矩；第二通孔设置在垫圈的某部分上，该部分位于第二假想圆环和第一假想圆环之间；和当贯穿螺栓被拧紧时，关于由于垫圈而施加在气缸孔中的压力，在垫圈不具有第一和第二通孔的情况下，f表示压力；在垫圈不具有第一和第二通孔的情况下，Δf表示一通孔形成在垫圈的第二假想圆环中时压力f的增加量；R表示距垫圈中心的任意距离，那么第二半径Rc的值被如此确定：f·Rc等于Δf·R从垫圈中心到垫圈整个半径范围内的积分值。
3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于：在垫圈不具有第一和第二通孔的情况下，f·Rc表示一通孔形成在垫圈的第二假想圆环中时的弯曲力矩的减小量；在垫圈不具有第一和第二通孔的情况下，积分值表示通孔形成在垫圈的第二假想圆环中时的弯曲力矩的增加量，。
4.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于：第一通孔与第二通孔相通。
5.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的压缩机，其特征在于：第一通孔与中心孔相通。
6.根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的压缩机，其特征在于：压缩室通过相应的活塞限定在每一气缸孔中，该压缩机进一步包括一吸气压力区，和随驱动轴旋转的回转阀，其中该吸气压力区的内部压力是吸气压力，其中回转阀具有一引入通道，当驱动轴旋转时，该引入通道用来连续地将制冷气体从吸气压力区引入到压缩室。
7.根据权利要求2至4中的任一权利要求所述的压缩机，其特征在于：气缸孔绕气缸体的轴等角度间隔设置。
8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于：所述一组第一通孔形成在所述垫圈上，所述一组第二通孔形成在所述垫圈上，其中该第一通孔绕垫圈中心等角度间隔设置，每一第二通孔和第一通孔之一形成一对。
活塞式压缩机
技术领域
背景技术
垫圈101具有一组通孔103，一组插入孔105和一中心孔106，其中通孔103基本上与容纳活塞的气缸孔102的开口边缘相对应，贯穿螺栓104穿入插入孔105中，驱动轴插入中心孔106中。作为一种配备有这种垫圈101的活塞式压缩机来说，如图14的局部放大横截面视图所示的活塞式压缩机是众所公知的，前壳体部件108连接于气缸体107的前端面(如图所示的左边)，后壳体部件110通过阀板109连接于气缸体107的后端面(如图所示的右边)，并且前壳体部件108、后壳体部件110和阀板109通过贯穿螺栓104互相紧固。在这种活塞式压缩机中，垫圈101夹置于气缸体107和阀板109之间。如图15所示，气缸体107具有气缸孔102和容纳腔111，其中该容纳腔111用来容纳吸入制冷气体的回转阀。
在上述公开专利所描述的活塞式压缩机中，当贯穿螺栓104被拧紧时，气缸体107承受弯曲力矩而变形。特别地，如图14所示，在贯穿螺栓104被紧固的情况下，在气缸体107和前壳体部件108之间的接缝表面上，来自前壳体部件108的比压f1作用在气缸体107的前端面上。并且，在气缸体107和垫圈101的密封面之间的接缝表面上，来自阀板109的比压f2作用在气缸体107的后端面上。
在气缸体107的前端面上任意取一点作为作用点P1，其中比压f1作用在该点P1上；在气缸体107的后端面上任意取一点作为作用点P2，其中比压f1作用在该点P2上；直线H连接点P1和P2，那么弯曲力矩M绕着直线H的中心P3作用。由于弯曲力矩M的作用，在垫圈101的径向上的作用力Fm施加到作用点P1和P2上，从而气缸体将变形，如图15的点划线所示。因而，将令人担心的是活塞的平滑往复运动将由于变形而受到阻碍。
而且，如图15所示，当用于回转阀的容纳腔111形成在气缸体107中时，由于气缸体107的刚性低将使容纳腔111容易变形。因此，将抑制回转阀的平滑旋转。
发明内容
为了达到前述和其他目的，根据本发明的目的提供一种活塞式压缩机，该活塞式压缩机具有一气缸体，一前壳体部件，一后壳体部件，一贯穿螺栓，一组活塞，一驱动轴和一垫圈。气缸体具有一组气缸孔。气缸体具有两端面，气缸孔在该两端面上开口。前壳体部件固定在气缸体两端面之一上，后壳体部件固定在气缸体的另一端面上，阀板夹置在后壳体部件和气缸体之间。贯穿螺栓紧固气缸体、后壳体部件和前壳体部件。每一活塞容纳在一气缸孔中并在其中往复运动，驱动轴驱动活塞并被气缸体旋转地支撑，活塞的往复运动压缩和排出制冷气体。垫圈设置在气缸体和阀板之间。垫圈具有一中心孔和一组镗孔，每一镗孔与一气缸孔对齐排列。一第一通孔形成在垫圈上用于当贯穿螺栓被拧紧时减小产生在气缸体中的弯曲力矩。该第一通孔设置在一对相邻的镗孔之间并位于一假想圆环中。该假想圆环的中心与镗孔中心相对应，该假想圆环的半径是第一半径。该第一半径值是从垫圈中心到一镗孔中心之间的距离。
下面结合附图借助实施例对本发明的原理的描述，使本发明的其它方面和有益效果将显得很清楚。
附图说明
图4是用来解释第一实施例的传统垫圈的前视图；图5是一曲线图，表示必需具有密封作用的密封部分的圆周长度和在垫圈中距垫圈中心的距离之间的关系；图6是一曲线图，表示不需具有密封作用的密封部分的圆周长度和在垫圈中距垫圈中心的距离之间的关系；图7是一曲线图，表示产生在气缸体中的弯曲力矩的总改变量；图8是第二实施例中的活塞式压缩机的横截面图；图9是设置在图8所示压缩机中的垫圈的前视图；图10是用于解释第二实施例的传统垫圈的前视图；图11是一变化实施例中的垫圈的前视图；图12是另一变化实施例中的垫圈的前视图；图13是现有技术中的垫圈的前视图；图14是现有技术中的活塞式压缩机的局部横截面图；和图15是现有技术中的活塞式压缩机的局部横截面图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明的第一实施例中的可变排量活塞式压缩机中，前壳体部件3通过垫圈2连接到气缸体1的前端面上，用作控制腔的曲柄腔4限定在该前壳体部件3的内部中。后壳体部件6通过阀板5连接到气缸体1的后端面上，排气室7和吸气室8限定在该后壳体部件6的内部中，垫圈9夹置于气缸体1和阀板5之间，排气阀形成板10夹置在阀板5和后壳体部件6之间，其中该排气阀形成板10与排气阀和用来形成挡板的挡板形成板11整体形成。气缸体1、前壳体部件3和后壳体部件6通过贯穿螺栓12(图1未示出)紧固。
在形成于气缸体1和前壳体部件3的中心部分的轴孔中，驱动轴13通过径向轴承14a和14b被旋转地支撑。一轴密封装置15设置在驱动轴13的前端部分。在曲柄腔4中，耳板16固定在驱动轴13上以与驱动轴13一起旋转，用作凸轮盘的斜盘17以某一状态被设置，其中在该状态中，驱动轴13插入形成在斜盘17中的通孔中。一铰接装置18夹置在耳板16和斜盘17之间。通过铰接装置18和驱动轴13的支撑作用在斜盘17和耳板16之间进行铰接连接，从而斜盘17能与耳板16和驱动轴13一起旋转运动，并且，当斜盘17沿驱动轴13的轴向滑动时，斜盘17相对于驱动轴13倾斜。
一组气缸孔19沿圆周方向设置在气缸体1，每一气缸孔19容纳能进行往复运动的活塞20。压缩室21限定在每一活塞20和阀板5之间，该压缩室21的体积根据活塞20的往复运动而变化。每一活塞20通过一对滑楔22与斜盘17的外周边部分相接合。因而，当驱动轴13旋转运动时，通过耳板16和铰接装置18驱动斜盘17进行旋转运动，斜盘17的旋转运动通过滑楔22转变成活塞的往复运动。耳板16、斜盘17、铰接装置18和滑楔22构成了一曲柄机构，该曲柄机构将驱动轴13的旋转运动转变成用来在压缩室21中压缩制冷气体的压缩运动。
回转阀容纳腔23形成在气缸体1中，在回转阀容纳腔23中，回转阀24通过联轴器25连接在驱动轴13上以能与驱动轴13同步旋转运动。与吸气室8总是保持相通的吸气通道26形成在回转阀24中，吸气通道26的出口27在回转阀24的外圆周表面上是开口的。通孔28形成在气缸体1中。每一通孔与每一压缩室21相对应并且使回转阀24的出口27与相应压缩室21相通。
当动力源驱动压缩机的驱动轴13时，斜盘17通过耳板16和铰接装置18进行旋转运动，以至于活塞20通过滑楔22在气缸孔19中进行往复运动。在活塞20的吸气冲程中，回转阀24的出口27与每一通孔28相连，以至于吸气室8中的制冷气体通过吸气通道26被吸入到每一压缩室21中。进一步地，当每一活塞20进行压缩冲程和排气冲程时，相应通孔28被回转阀21的外圆周面关闭，从而压缩室21中的制冷气体推开排气阀并被排到排气室7中。
接下来将详细描述本发明的一个要点。首先，在本实施例中，作用在气缸体1上的作用力如图2所示。在贯穿螺栓12被拧紧的情况下，在气缸体1和前壳体部件3之间的接缝表面上，来自前壳体部件3的比压f1作用在气缸体1的前端表面上。并且，在气缸体1和垫圈9的密封表面之间的接缝表面上，来自垫圈9的比压f2作用在气缸体1的后端表面上。
在气缸体1的前端面上任意取一点作为作用点P1，其中比压f1作用在该点P1上；在气缸体1的后端面上任意取一点作为作用点P2，其中比压f2作用在该点P2上，直线H连接点P1和P2，那么弯曲力矩M绕着直线H的中心P3作用。作用点P1和P2之间在垫圈9径向上的最短距离以D1表示，作用点P1和P2之间在贯穿螺栓12轴向上的最短距离以D2表示，由于弯曲力矩M产生在两作用点P1和P2上的径向力以Fm表示时，那么弯曲力矩M通过下面的等式计算获得，等式如下：Fm＝f2·(D1/D2) (1)M＝Fm·D2＝f2·D1 (2)从这两个等式可以发现作用力Fm和弯曲力矩M随来自垫圈9且作用在气缸体1的后端面上的比压f2的增加而增加，或随着作用点P2靠近垫圈9而增加。
本实施例中的垫圈9如图3所示。垫圈9由铁基金属板和具有密封性能的弹性层(如橡胶)构成的刚性底座制成，其中弹性层涂覆在底座的两端表面上。并且，垫圈9具有一组基本上与气缸孔19的开口边缘相适配的镗孔29(本实施例中有6个)和一组螺栓孔30(本实施例中有6个)，贯穿螺栓12插入到该螺栓孔30中。一通孔形成在某一圆环中，其中该圆环的半径是从垫圈9中心到每一镗孔29中心的距离Rb，该通孔与传统垫圈中的中心孔31(如图3所示，该通孔形成在点划线形成的圆环中)和第一通孔32相对应，其中该第一通孔32与中心孔31相互相通。第二通孔33形成在一以垫圈9中心为中心半径为Rb的圆环和一以垫圈9中心为中心半径为Rc的圆环之间。从图2中可以明显看出，在设有第一通孔32和第二通孔33的范围内，比压f2并没有作用在气缸体1上，以至于没有产生弯曲力矩。因为在邻近于垫圈9中心的位置处弯曲力矩更大，所以通孔32和33能减小该弯曲力矩。
参见图4-图7，下面将解释半径Rc的意义及确定半径Rc的方法。图4表示传统的垫圈34，该垫圈34具有镗孔29、螺栓孔30和中心孔31。在图4中，实线阴影部分是必需具有密封通孔29、螺栓孔30和压缩机内部作用的密封部分。也就是说，在垫圈34中，除了实线阴影部分、通孔29、螺栓孔30和中心孔31之外的范围(图4中的虚线阴影部分)表示不必需具有垫圈密封作用的部分。图5和图6分别表示了必需在某一圆环圆周上具有密封作用的密封部分的长度(该圆环以垫圈34中心O为中心半径是x)和不需在某一圆环圆周上具有密封作用的密封部分的长度(该圆环以垫圈34中心O为中心半径是x)。Rg表示垫圈34的半径。在此，补充描述“必需在某一圆环圆周上具有密封作用的密封部分的长度(该圆环以垫圈34中心O为中心半径是x)”。例如，在某一圆环圆周上具有密封作用的密封部分的长度(该圆环以垫圈34中心O为中心半径为A)以La表示，不需在圆环圆周上具有密封作用的密封部分的长度以Lb表示，从图4可以很明显看出，La和Lb的表达式如下：
La＝L1+L3+L5+L7+L9+L11Lb＝L2+L4+L6+L8+L10+L12如图5和图6所示，垫圈34的密封部分面积S的计算公式(3)如下：S＝∫0Rgf(x)x+∫0Rgg(x)dx+∫RbRgh(x)dx (3)在上面的公式(3)中，函数f(x)是图5所示曲线的函数，函数g(x)是图6所示曲线在0≤x≤Rb范围内的函数，函数h(x)是图6所示曲线在Rb≤x≤Rg范围内的函数。
进一步地，当拧紧贯穿螺栓12时，施加在垫圈34的整个密封面上的总压力以F表示，密封面的单位面积上的比压f2表示如下：f2＝F/S总压力F依螺栓的拧紧力、气缸体和后壳体部件的形状与刚性而定，本实施例中的总压力F与传统压缩机中的的总压力相等。
接着，假定具有微小宽度Δx的通孔设置在不需在圆周部分上具有密封作用的部分(该圆周以中心O为中心半径是x)。此时密封部分的面积S(x)由下面两公式计算得出：S(x)＝S-∫xx+Δxg(x)dx(0≤x≤Rb) (4)S(x)＝S-∫xx+Δxh(x)dx(Rb≤x≤Rg) (5)当设置有具有微小宽度Δx的通孔时，比压的增加量以Δf2表示，Δf2的计算公式如下：Δf2＝F/S(x)-F/S，其中该公式使用上述公式(4)和(5)。
因此，当弯曲力矩的增加量以ΔM1表示时，ΔM1通过下面的公式(6)计算得出，其中该公式(6)使用上述公式(1)和上述Δf2。
ΔM1＝∫0Rg(Δf2·x)dx (6)并且，由于通孔而导致弯曲力矩减小的减小量以ΔM2表示，通过使用上述公式(2)，ΔM2的计算公式如下：ΔM2＝f2·x (7)因此，当通孔设置在不需要在圆周部分具有密封作用的部分(该圆周以中心O为中心半径为x)时，弯曲力矩的总变量以ΔM(＝ΔM2-ΔM1)表示，ΔM如图7的曲线所示，其中该曲线通过使用公式(6)和(7)得出。Rc定义为从中心O到某一点的距离，其中在该点处，ΔM1＝ΔM2(≠0)。在图7中，Rc表示某一点，在该点处ΔM＝0(排除ΔM1＝ΔM2＝0的情况)。
图7表示：假如通孔形成在某一圆环内，该圆环以中心O为中心半径为Rc，因为由于通孔而导致弯曲力矩减小的减小量大于由于比压而导致弯曲力矩增加的增加量，因而总的弯曲力矩将减小。
在该实施例中，用来密封压缩机内部和外部的密封部分形成在垫圈9的外圆周部分上。从图2可以明显看出，弯曲力矩并不产生在气缸体1和垫圈9之间的接缝表面35上，而是在驱动轴13的轴向上朝向气缸体1和前壳体部件3之间的接缝表面。因此，垫圈9在接缝表面35的范围内形成密封表面是适宜的，从而尽可能大地减小比压Δf2。
通过该实施例，作用在气缸体1上的弯曲力矩减小，从而抑制了气缸体1的变形。因此，抑制了气缸孔19的变形，因而活塞20的往复运动将平滑。而且，抑制了用来容纳回转阀24的回转阀容纳腔23的变形，因而回转阀24的旋转运动能平滑。进一步地，通过减小密封面增加了垫圈的比压，从而提高了垫圈的密封能力，或者即使螺栓的拧紧力相对于传统压缩机相比减小了也能保证垫圈充分的密封能力。因此，通过减小螺栓的拧紧力能进一步地抑制气缸体1的变形，因而提高压缩机的持久性。
接着，参见图8至10下面将描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，描述了与图1至7所示第一实施例的不同点。相同的附图标记表示相同或类似部件，并且该相同或类似部件的描述将在此省略。
图8表示五缸压缩机。在该压缩机中，回转阀24和回转阀容纳腔23并不用作制冷气体的吸气结构，取而代之的是：吸气阀形成板36夹置于气缸体1和阀板5之间，垫圈37夹置于吸气阀形成板36和气缸体1之间。在每一活塞20的吸气冲程中，相应的吸气阀打开，制冷气体流过形成在阀板5上的相应吸气孔并被吸入到压缩室21中。进一步地，当活塞20进行吸气和压缩冲程时，吸气阀关闭，吸气孔关闭并且压缩室21中的制冷气体推开排气阀被排出到排气室7中。
如图9所示，在本实施例中的垫圈37中，一通孔38在某一状态下形成，在该状态中，中心孔31(位于图9虚线所示的圆环中)，第一通孔和第二通孔互相相通。在本实施例中的活塞式压缩机中，与上述的第一实施例相比，活塞的数量减小到五个。图10表示了用于五缸活塞式压缩的传统垫圈39。在图10中，阴影部分是必需具有密封通孔29、螺栓孔30和压缩机内部作用的密封部分。从图10中可以明显看出，在垫圈39中，相邻通孔29之间的部分是不需具有密封作用的密封部分。因而，由于具有本实施例中的垫圈39，通过使中心孔、第一通孔和第二通孔相互相通从而能整体形成通孔38。因此，减小了弯曲力矩，从而抑制了气缸体1的变形。并且，通过以如此方式形成整体通孔38，需要用来制造垫圈37的模型是容易制成的，并且该模型的使用寿命将延长，这样从而降低了制造成本。
对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的实质或范围内本发明还可以具有其他的实施例。特别地，应该可以理解本发明还可以具有下面的形式。
如图11和12所示，中心孔31和第一通孔32可以相互分离。
在这些实施例中，由于减小了弯曲力矩则抑制了气缸体的变形，因此活塞和回转阀的运动将平滑，从而提高了活塞式压缩机的持久性能。
本发明的例子和实施例是阐述性的，而不是限制性的，并且本发明并不局限于在此的详细描述，在本发明和下面的权利要求书所限定的范围内可以进行改变。
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