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变排量 斜盘式 压缩机 活塞行程测量方法及其装置

阅读：235发布：2020-05-13

专利汇可以提供变排量斜盘式压缩机活塞行程测量方法及其装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且变排量斜盘式压缩机活塞行程测量方法及装置，该方法及装置是通过测量轴颈插销沿主轴的位移来测量活塞行程的变化，即在轴颈插销的中心孔内插入一销钉，将主轴原中心孔延伸成为通孔，并在其内放入传动杆，将销钉与传动杆连接，在传动杆一端安装行程传感器；轴颈插销的位移通过传动杆位移由行程传感器测得，然后根据变排量压缩机内部结构的几何关系，从测出的轴颈插销位移可以求得活塞行程变化。本发明无需将行程传感器安装在压缩机内部，具有结构简单、布置合理、不易引起泄漏、可靠性好等优点。可以方便地测出变排量压缩机活塞行程的变化规律，从而获得变排量压缩机的静态和动态特性。，下面是变排量斜盘式压缩机活塞行程测量方法及其装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种变排量斜盘式压缩机活塞行程测量方法，其特征是该方法通过测量轴颈插销沿主轴的位移来实现测量活塞行程的变化，其操作步骤如下：
(1)将主轴原来的中心孔延伸，使主轴中心孔成为一个通孔，在通孔中放一传动杆，并在轴颈插销的中心孔中插入一销订，使销订与所述传动杆连接；
(2)在主轴上原有的油气孔的对面沿主轴中心线加工一个可使销钉在其内滑动的滑槽；
(3)在传动杆的右端安装行程传感器，当活塞行程发生变化时，测得传动杆位移即为轴颈插销位移；
(4)根据活塞行程与轴颈插销沿主轴位移的函数关系，计算出活塞行程的变化。
2.实施如权利要求1所述方法的测量装置，该装置主要包括压缩机活塞、活塞连接杆、摇板、带轴驱动耳的主轴、轴颈、滑动轴套、轴颈插销，其特征在于：在所述带轴驱动耳的主轴上设有一中心通孔，在其通孔内放置一传动杆，该传动杆的一端安装有行程传感器，并在轴端之间装有密封装置，在所述轴颈插销的中心孔中设有销钉，该销钉与传动杆连接。
3.按照权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述带轴驱动耳的主轴中心通孔及设置在其内的传动杆呈阶梯状。
4.按照权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述的密封装置是由密封螺母和密封垫片组成。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种汽车空调用变排量压缩机活塞行程测量方法和装置，属于流体机械与制冷空调技术领域。

背景技术

汽车空调系统的无级变排量斜盘式压缩机(包括摇板式和斜板式，以下简称变排量压缩机) 摒弃了传统的离合器启闭压缩机的调节方式，通过改变摇板(或斜板)角度来改变压缩机的活塞行程，使压缩机的排量改变(摇板式压缩机见附图1)。这样变排量压缩机会根据车内负荷变化来调节空调系统的制冷量，实现了系统连续运行，压缩机运行连续平稳，不会引起汽车发动机周期性的负荷变化；且空调送风温度波动小，有利于提高车内环境的热舒适性；可以保持几乎恒定且刚好略高于结霜温度的蒸发温度，防止了蒸发器表面结霜，提高了系统除湿能力；可以降低能耗，节约燃油。
为了对变排量压缩机汽车空调系统进行合理配置和有效控制，就需要对该变排量压缩机的特性进行深入研究。变排量压缩机与定排量压缩机最大的区别就是变排量压缩机可以改变活塞行程而定排量压缩机活塞行程是固定的。为了获得变排量压缩机的静态和动态特性，必须得出活塞行程的变化规律，即活塞行程什么情况下可以变化以及是怎么变化的。摇板(或斜板)和活塞是在压缩机壳体内部，且压缩机作为制冷部件之一，要求有很高的密封性，这样就增加了活塞行程测量的难度。
比利时列日大学J.Delvaux等人(J.Delvaux，D.Negoiu and E.Winandy，Wobble Plate Compressors at Part Load：Experimental and Theoretical Analysis of the Control Process，Proceedings of Experimental Methods and Measuring Techniques in Refrigeration，Liège，Belgium，December 18-20，2000)采用在主轴靠近吸气排气腔端放置行程传感器，然后将行程传感器信号线从压缩机中引出的装置来测量变排量摇板式压缩机活塞行程。该方法的不足之处在于行程传感器放置在压缩机内部，且放置在结构较复杂的吸排气端，要有传感器信号线从压缩机中引出，势必增加传感器安装难度和压缩机泄漏的可能性。

发明内容

根据变排量压缩机的结构特点，本发明的目的是提供一种专门用于测量汽车空调用变排量压缩机活塞行程测量的方法和装置，采用该方法及装置可以方便地测出变排量压缩机活塞行程的变化规律，从而获得变排量压缩机的静态和动态特性。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种变排量斜盘式压缩机活塞行程测量方法，该方法通过测量轴颈插销沿主轴的位移来实现测量活塞行程的变化，其操作步骤如下：
(1)将主轴原来的中心孔延伸，使主轴中心孔成为一个通孔，在通孔中放一传动杆，并在轴颈插销的中心孔中插入一销订，使销订与所述传动杆连接；
(2)在主轴上原有的油气孔的对面沿主轴中心线加工一个可使销钉在其内滑动的滑槽；
(3)在传动杆的右端安装行程传感器，当活塞行程发生变化时，测得传动杆位移即为轴颈插销位移；
(4)根据活塞行程与轴颈插销沿主轴位移的函数关系，即可计算出活塞行程的变化。
本发明还提供了实施上述方法的一种测量装置，该装置主要包括压缩机活塞、活塞连接杆、摇板、带轴驱动耳的主轴、轴颈、滑动轴套、轴颈插销，其特征在于：在所述带轴驱动耳的主轴上设有一中心通孔，在其通孔内放置一传动杆，该传动杆的一端安装有行程传感器，并在该传感器与轴端之间装有密封装置，在所述轴颈插销的中心孔中设有销钉，该销钉与传动杆连接。
为了不影响主轴的强度，带轴驱动耳的主轴中心通孔和传动杆应加工成为阶梯状。
本发明在测量过程中，当压缩机活塞行程改变时，传动杆运动十分顺畅平稳，在与行程传感器接触的传动杆外端，没有明显的摆动现象，可以很准确地测量出其位移过程。与比利时列日大学J.Delvaux等人的变排量压缩机行程测量方法和装置相比，由于其行程传感器无需安装在压缩机内部，因此具有结构简单、布置合理、不易引起泄漏、可靠性好等优点。试验使用情况证明本发明是一种简单、可靠、方便的变排量压缩机活塞行程测量方法及装置。

附图说明

图1为本发明实施例的变排量压缩机结构示意图。
图2为实施例活塞行程测量装置的主视图。
图3为实施例活塞行程测量装置剖面图。
图4为传动杆和销钉连接详图。
图5为计算活塞行程所需参数关系图。
图6为摇板结构参数图。
图7为汽缸结构参数图。
图8为旋转轴颈、轴套和主轴连接图。
图9为摇板角度计算简图。
图中：1-活塞；2-双向球形连杆；3-摇板；4-汽缸；5-带驱动耳主轴；6-旋转轴颈；7-滑动轴套；8-轴颈插销；9-销钉；10-传动杆；11-密封垫片；12-密封螺母；13-行程传感器；14-滑动接头；15-腰形槽；16-油气孔；17-滑槽

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的测量原理及具体实施方式：
摇板式变排量压缩机采用摇摆斜盘结构，其中摇摆斜盘用双向球形连杆2与活塞1连接，它的基本元件主要有带有驱动凸耳的主轴5、滑动轴套7、旋转轴颈6和将轴颈旋转运动转换成活塞直线运动的摇板3等。变摇板角度可由带驱动凸耳的主轴5、滑动轴套7和旋转轴颈6 的运动和受力来实现。摇板箱压力、排气压力和吸气压力在每个活塞上产生一个作用力，通过活塞杆传递到摇板3和旋转轴颈6上，使摇板和旋转轴颈绕轴驱动凸耳中的滑动接头14转动，形成不同的摇板角度，从而改变活塞行程。沿着主轴中心线前后移动的两个中空的轴颈插销8连接着滑动轴套7和旋转轴颈6，所以轴颈插销8沿主轴的位移是活塞行程的函数。本发明中变排量压缩机活塞行程测量方法就是通过测量轴颈插销8的位移，然后再根据活塞行程变化与轴颈插销8沿主轴的位移的函数关系，计算出活塞行程变化。
活塞行程变化与轴颈插销8沿主轴的位移的函数关系如下：
活塞行程s：

s (α) = {2 r}_{s} \cdot \sin α - l_{ts} \cdot [\sqrt{1 - \frac{{(h_{s} \cdot \sin α + r_{s} \cdot \cos α - r_{t})}^{2}}{{l_{ts}}^{2}}} - \sqrt{1 - \frac{{(h_{s} \cdot \sin α - r_{s} \cdot \cos α + r_{t})}^{2}}{{l_{ts}}^{2}}}]

上式中 α是摇板角度，hs、lts、rs、rt均为压缩机结构参数，hs、lts见图5，rs图6，rt见图7。
摇板角度d和轴颈轴销8的位移xp的关系如下：

α = β_{1} + β_{2} - \frac{π}{2}

(见附图9)

β_{1} = arctg \frac{| BA |}{| PA |}

β_{2} = arctg \frac{y_{b}}{x_{p} - x_{b}}

P点是轴颈轴销中心点(见附图8) xp：轴颈插销沿主轴的位移 B点是腰形槽轨迹，腰形槽轨迹方程(圆弧)： xb(t)=xb0+r·cost yb(t)=yb0+r·sint 解方程：

{| BP |}^{2} = {(x_{b} - x_{p})}^{2} + y_{b}^{2}

求出轨迹方程中的参数

t (π < t < \frac{3}{2} π)

，可以得到B点的轨迹xb，yb，从而求得β2和摇板角度α。
根据测量变排量压缩机活塞行程方法的思路，本测量装置就是测量轴颈插销8的位移。首先，对压缩机主轴5进行加工，在主轴5上原有的油气孔16正对面加工一个沿主轴轴线方向的滑槽17，该滑槽可为长椭圆形(孔宽4．5mm，长18mm，具体尺寸见图4)，同时将主轴5 原有的中心孔延伸，从轴颈插销8处一直通到右端使得主轴中心孔成为一个通孔。然后在中心孔中放置一传动杆10。在传动杆10的一端用螺纹连接一个销钉9，销钉9插在轴颈插销8 的中空孔中，传动杆10的另一端伸出主轴5外，当轴颈轴销8沿主轴移动时，销钉9在滑槽 17中沿主轴移动，通过销钉9使轴颈轴销8沿主轴的位移转变为传动杆10的位移。为了防止制冷剂从传动杆10和轴端连接处泄漏，在轴端安装有密封装置，可采用密封螺母12和密封垫片11来密封。在传动杆的末端安装一个行程传感器13来测量传动杆10外端的位移。当活塞行程发生改变时，轴颈插销8和插在其中心孔的销钉9，连同滑动轴套7和旋转轴颈6 一起沿轴向移动，同时销钉9将驱使传动杆10移动。所以最后通过行程传感器13测得的传动杆10移动即为轴颈插销8的位移。
斜板式变排量压缩机同样可以采用上述相同的方法测出轴颈插销的位移。
为了不影响主轴的强度，中心通孔和传动杆10应加工成为阶梯状，传动杆和密封垫片 11连接处的直径很小，一般在φ1.2～1.8mm，当活塞行程变化而使得传动杆10运动时产生的摩擦力很小。试验数据表明，当和密封垫片11连接处的直径为φ1.6时，传动杆10总摩擦力小于1N，而推动活塞行程变化的最小作用力大约在250N，所以测量装置中传动杆10的摩擦力可以忽略不计。
在轴端采用密封螺母12和密封垫片11的密封结构，并且在密封垫片11连接处的传动杆 10的小直径使得泄漏面积尽量少，从而来防止制冷剂从传动杆10和轴端连接处泄漏。在压缩机试验过程中和停机时均用电子检漏仪对该处进行检测，没有发现制冷剂泄漏现象。
插在轴颈插销8中心孔的销钉将会阻塞一个轴颈插销中心孔，有产生回油不畅的可能性。从长时间的试验观察中，发现压缩机润滑正常。试验完成后，打开被试验压缩机进行检查，没有发现内部运动部件的接触面有不正常磨损。
从以上试验使用情况可以看出测量装置对压缩机的运行的影响可以忽略。

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