技术领域
[0001] 本
发明涉及压缩机技术领域，更具体而言，涉及一种活塞、包括该活塞的压缩机和包括该压缩机的制冷设备。
背景技术
[0002] 现有
旋转式压缩机的活塞为实心的圆筒形结构，这种结构的活塞重量较大，在压缩机运转过程中，由于偏心旋转会产生额外的负荷，进而影响压缩机的能效，尤其是在活塞体积和重量较大时，这一问题更为突出。为了解决这一问题，有文献探讨了将活塞设计为空心结构，以减轻活塞重量，文献CN201620225449.2、CN201611122525.8、CN201610918681.9、CN201610253380.9、CN201510921835.5、CN201510690328.5提出了多种结构的空心活塞，但均存在刚性设计不足，或结构复杂、加工困难等问题。
发明内容
[0003] 本发明旨在至少解决
现有技术中存在的技术问题之一。
[0004] 为此，本发明的第一个方面的目的在于提供一种压缩机的活塞。
[0005] 本发明的第二个方面的目的在于提供一种包括上述活塞的压缩机。
[0006] 本发明的第三个方面的目的在于提供一种包括上述压缩机的制冷设备。
[0007] 为实现上述目的，本发明的一个方面的技术方案提供了一种压缩机的活塞，包括：
内圈；
外圈，套设在所述内圈的外侧，与所述内圈限定出开
口腔；端板，包括第一端板和第二端板，所述第一端板和所述第二端板分别盖设在所述开口腔的两端，所述第一端板、所述第二端板、所述内圈和所述外圈限定出密封的空腔；和肋板，位于所述空腔内，并连接在所述内圈和所述外圈之间，所述肋板的数量为多个；则： 其中，P为所述活塞的
工作场所的最大压
力，T2为所述外圈的壁厚，L2为相邻两所述肋板与所述外圈连接处的最大距离；E2为所述外圈材质的
弹性模量。
[0008] 本发明上述技术方案提供的活塞，空腔的设置，使得活塞呈空心结构。空腔处于常压或低压状态，在压缩机正常运转时，活塞处于高压环境，最大压力为P，活塞内部的所述空腔压力远低于其工作环境的压力。因此活塞的各个
位置均会产生压力差带来的
应力和
变形问题。对于活塞，其外圈的变形量更是影响到油膜的形成，进而影响到活塞的润滑及密封。对于空心活塞，为保证其刚性，需要对外圈的变形量进行限制。经过推导，外圈的变形量与相关，经过实验验证，为保证形成有效的油膜，需保证 从而通过对外
圈壁厚T2、外圈内径D2及相邻肋板与外圈相接处的最大距离L2的限定，保证外圈的
刚度，在实现活塞空心的同时，满足活塞的使用要求。
[0009] 另外，本发明上述技术方案提供的活塞还具有如下附加技术特征：
[0010] 上述技术方案中，优选地，多个所述肋板沿所述内圈或所述外圈的周向均匀设置，相邻两个所述肋板之间的夹
角为θ，所述外圈的内径为D2，则：
[0011] 上述技术方案中，优选地， 其中，T1为所述内圈的壁厚，L1为相邻两所述肋板与所述内圈连接处的最大距离；E1为所述内圈材质的弹性模量。
[0012] 内圈中虽然有
曲轴支撑，但是在压力P作用下内圈的变形量也影响着压缩机的正常运转。经过推到内圈的变形量与 相关，且需满足
[0013] 上述技术方案中，优选地，多个所述肋板沿所述内圈或所述外圈的周向均匀设置，相邻两个所述肋板之间的夹角为θ，所述内圈的内径为D1，则：
[0014] 上述技术方案中，优选地， 其中，T3为所述第一端板和所述第二端板中的一个的壁厚，L1为相邻两所述肋板与所述内圈连接处的最大距离，E3为所述第一端板和所述第二端板中的所述一个的材质的弹性模量。
[0015] 对于第一端板其在压力P下的变形量与 相关，其中，T3为第一端板的壁厚，E3为第一端板的材质的弹性模量。对于第二端板其在压力P下的变形量与 相关，其
中，T3为第二端板的壁厚，E3为第二端板的材质的弹性模量。为保证第一端板和第二端板的刚性，需保证
[0016] 上述技术方案中，优选地，多个所述肋板沿所述内圈或所述外圈的周向均匀设置，相邻两个所述肋板之间的夹角为θ，所述内圈的内径为D1，所述外圈的内径为D2，则：
[0017] 上述技术方案中，优选地，所述肋板与所述第一端板、所述第二端板、所述内圈和所述外圈中的至少一个相
焊接。
[0018] 在肋板与第一端板为分体式结构，与第二端板为分体式结构，与内圈为分体结构，和外圈也没分体式结构时，为保证空腔的
密封性，肋板与第一端板相焊接，和/或，肋板与第二端板相焊接，和/或，肋板与内圈相焊接，和/或，肋板与外圈相焊接。当然，肋板与第一端板、第二端板、内圈和外圈中的至少一个也可以采用螺钉连接或粘接等连接方式。
[0019] 上述技术方案中，优选地，所述肋板与所述内圈为一体式结构，所述肋板的延伸方向为由所述内圈的外表面到所述外圈的内表面的方向，一体式结构既能保证肋板与内圈之间的连接强度，还能够使得活塞的加工和装配工艺简单；或者，所述肋板与所述外圈为一体式结构，所述肋板的延伸方向为由所述外圈的内表面到所述内圈的外表面的方向，一体式结构既能保证肋板与外圈之间的连接强度，还能够使得活塞的加工和装配工艺简单。
[0020] 上述技术方案中，优选地，沿所述延伸方向，所述肋板上设有拔模斜角。
[0021] 上述技术方案中，优选地，所述肋板与所述内圈的连接处设有过渡圆角，避免肋板与内圈的连接处出现应力集中；和/或，所述肋板与所述外圈的连接处设有过渡圆角，避免肋板与外圈的连接处出现应力集中。
[0022] 上述技术方案中，优选地，所述肋板沿内圈的轴向不连续分布；和/或，所述肋板中的至少一个所在的直线与所述内圈的径向重合或平行。
[0023] 肋板所在的直线与内圈的径向重合，此时肋板沿内圈的径向分布即呈
辐射状分布。当肋板中的至少一个所在的直线与内圈的径向平行时，可以是全部肋板所在直线与内圈的径向平行，或者，部分肋板所在的直线与内圈的径向平行，部分肋板所在的直线与径向重合。当然，肋板所在的直线也可以沿除与内圈的径向平行或重合外的其它方向。
[0024] 上述技术方案中，优选地，外圈和内圈形成为圆筒形结构，内圈的外径小于外圈的内径，内圈设置于外圈内部，并且呈同心设置或大致同心设置。第一端板和第二端板分别设置于内圈和外圈组成的环形圆筒结构的两端，并且与内圈和外圈形成有密封的空腔。空腔内设置有至少2个与内圈和外圈相抵接的肋板。
[0025] 上述技术方案中，优选地，所述第一端板和所述第二端板中的至少一个与所述内圈的至少一部分为一体结构。
[0026] 可以是第一端板与和其靠近的部分内圈为一体结构，第二端板与和其靠近的部分内圈为一体结构，可以是第一端或第二端板与内圈为一体式结构，或者，第一端板、第二端板和内圈为一体式结构；或者，所述第一端板和所述第二端板中的至少一个与所述外圈的至少一部分为一体结构。
[0027] 上述技术方案中，优选地，所述第一端板和所述第二端板中的至少一个与所述内圈、所述外圈和所述肋板中的至少一个相焊接。
[0028] 当第一端板和第二端板中的至少一个与内圈为分体式结构时，第一端板和第二端板中的所述至少一个与内圈相焊接。当第一端板和第二端板中的至少一个与外圈为分体式结构时，第一端板和第二端板中的所述至少一个与外圈相焊接。当第一端板和第二端板中的至少一个与肋板为分体式结构时，第一端板和第二端板中的所述至少一个与肋板相焊接。通过焊接，提高空腔的密封性。
[0029] 上述技术方案中，优选地，所述第一端板和所述第二端板中的至少一个与所述内圈和所述外圈中的至少一个的连接处设有过渡圆角。
[0030] 上述技术方案中，优选地，所述内圈包括相连接的第一内圈和第二内圈，所述第一内圈靠近所述第一端板设置，所述第二内圈靠近所述第二端板设置，所述第一内圈和所述第二内圈中的一个上设有
定位部，另一个上设有与所述定位部相配合的定位配合部，所述定位部与所述定为配合部相配合，在第一内圈与第二内圈装配组合时，实现所述第一内圈与所述第二内圈的定位。
[0031] 上述技术方案中，优选地，所述定位部包括所述第一内圈和所述第二内圈中的所述一个上设置的第一台阶，所述定位配合部包括所述另一个上设置的第二台阶，所述第一台阶与所述第二台阶相插接；或者，所述定位部包括所述第一内圈和所述第二内圈中的所述一个上设置的凹位，所述定位配合部包括所述另一个上设置的凸起，所述凸起位于所述凹位内。
[0032] 上述技术方案中，优选地，所述内圈、所述外圈、所述肋板、所述第一端板、所述第二端板中的至少一个的材质为
铸铁、
铜合金、
铝合金、
石墨、粉末
冶金材料、低
碳钢、低
合金钢中的至少一种。
[0033] 本发明第二个方面的技术方案提供一种压缩机，包括如第一个方面的技术方案中任一项所述的活塞。
[0034] 本发明第二个方面的技术方案提供的压缩机，因包括第一个方面的技术方案中任一项所述的活塞，因而具有上述任一技术方案所述的活塞的全部有益效果，在此不再赘述。
[0035] 优选地，所述压缩机为旋转式压缩机。
[0036] 本发明第三个方面的技术方案提供一种制冷设备，如上述技术方案中任一项所述的压缩机。
[0037] 本发明第三个方面的技术方案提供的制冷设备，因包括第二个方面的任一技术方案所述的压缩机，因而具有上述任一技术方案所述的压缩机的全部有益效果，在此不再赘述。
[0038] 在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所提及的“制冷设备”可包含任何可应用本发明技术方案的能够制冷的装置，包括但不限于是
冰箱、
空调器或中央空调。
[0039] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0040] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对
实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0041] 图1是本发明的实施例一所述的活塞的剖视结构示意图；
[0042] 图2是本发明的实施例一所述的活塞的剖视结构示意图；
[0043] 图3是本发明的实施例一所述的活塞的分解结构示意图；
[0044] 图4是本发明的一个实施例的变形量与尺寸相关性的示意图，其中，纵坐标表示内圈变形量，横坐标表示 或者，纵坐标表示外圈变形量，横坐标表示 或者，纵坐标表示端板的变形量，横坐标表示
[0045] 图5是本发明的实施例二所述的活塞的剖视结构示意图；
[0046] 图6是本发明的实施例二所述的活塞的剖视结构示意图；
[0047] 图7是本发明的实施例三所述的活塞的剖视结构示意图
[0048] 图8是本发明的实施例四所述的活塞的剖视结构示意图；
[0049] 图9是本发明的实施例四所述的活塞的剖视结构示意图；
[0050] 图10是本发明的实施例五所述的活塞的剖视结构示意图。
[0051] 其中，图1至图10中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0052] 1第一端板；2内圈，21第一内圈，22第二内圈，23第一台阶，24第二台阶，3外圈；4第二端板；5肋板，51拔模斜角，6空腔；T1内圈壁厚；T2外圈壁厚，T3端板壁厚；D1内圈内径，D2外圈内径，L1相邻肋板与内圈外径相接处的最大距离，L2相邻肋板与外圈相接处的最大距离，r肋板与内圈或外圈相接的过渡圆角，θ相邻肋板之间的夹角，α肋板的拔模斜角，R端板与内圈外径相接的过渡圆角，L3肋板沿轴向不连续分布时，相邻肋板之间的最大距离。
具体实施方式
[0053] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0054] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0055] 下面根据附图详细描述根据本发明实施例的活塞和压缩机。该活塞可用于旋转式压缩机或其他场合。在本发明下面的描述中，仅以旋转式压缩机为例来进行说明。当然，对本领域内的技术人员来说，旋转式
压缩机活塞仅作为示例进行说明，而不限于此，也就是说，根据本发明的活塞还可以应用于其他场合。
[0056] 实施例一
[0057] 如图1至图3所示，根据本实施例的一种活塞，包括第一端板1、内圈2、外圈3、第二端板4、肋板5。其中，内圈2设置于外圈3的内部，并呈大致同心设置；第一端板1、第二端板4呈环形结构，设置于内圈2的两端，并与内圈2的两端面和外圈3的内径相抵接；肋板5与内圈2形成为一体结构，并且从内圈的外径沿内圈的直径方向延伸，抵接至外圈3的内径。
[0058] 内圈2的壁厚为T1，内径为D1；外圈3的壁厚为T2，内径为D2；相邻的两个肋板5与内圈2相接处的最大距离为L1，与外圈3相接处的最大距离为L2；内圈2的材质的弹性模量为E1，外圈3的材质的弹性模量为E2，端板4的材质的弹性模量为E3。
[0059] 进一步的，第一端板1、第二端板4与内圈2、外圈3相接处使用焊接工艺连接，使得内圈2、外圈3与第一端板1、第二端板4之间形成密封的空腔6。容易理解的是，在一般的加工条件下，空腔内为常压或低压状态。第一端板和第二端板呈平板状，且平行或大致平行设置。
[0060] 活塞在其工作场所正常运转时，即活塞在压缩机正常运转时，处于高压环境，其压力为P。此时，活塞内部的空腔压力远低于其工作环境的压力。因此活塞的各个位置均会产生压力差带来的应力和变形问题。
[0061] 众所周知的是，旋转式压缩机活塞两端面，及其外径与其他零件具有严格设计的间隙，因此对于变形问题尤为敏感。现有的实心结构活塞，不存因压差带来的变形问题，而对于具有密封空腔结构的活塞，必须充分考虑其结构刚性，使得其总变形量在可接受范围内。
[0062] 经理论核算，内圈2、外圈3、端板(包括第一端板1和第二端板4)的变形量分别与相关。其相关性曲线如图4所示，因此，上述关系式需满足：
[0063]
[0064] 以外圈为例说明上述公式的推导，外圈的最大变形量 将F＝P·S＝P·L1·H，H为活塞的高度， 带入 中，并对最大变形量的数值进行限定，得到
[0065] 特别的，当肋板5沿圆周方向均布时，变形量分别与相关，其中θ为相邻两个肋板之间的夹角，此时，上述关系需满足：
[0066]
[0067] 内圈2与肋板5可以为一体式结构，该一体结构可通
过冷挤压或
热挤压工艺连续生产，当然，内圈与肋板也可以是分体式结构。外圈3及第一端板1、第二端板4均为形状简单的零件。因此，上述零件均便于大规模生产，生产效率高，成本较低。进一步的，上述零件可以根据加工和使用要求，分别选用最合适的材料，从而进一步提高生产效率，降低加工成本。例如，内圈、外圈、肋板、第一端板、第二端板使用
铸铁、
铜合金、
铝合金、石墨、
粉末冶金材料、低
碳钢、
低合金钢中的一种或几种材料制成。
[0068] 可选的，肋板5与内圈2相接处设置有过渡圆角r，肋板沿其延伸方向设有拔模斜角α，从而进一步提升加工性。需要说明的是，当肋板与内圈形成为一体结构时，延伸方向为沿内圈的外表面到外圈的内表面的方向，当肋板与外圈形成为一体结构，延伸方向为沿外圈的内表面延伸至内圈的外表面的方向。
[0069] 进一步的，内圈、外圈、端板、肋板相互抵接的位置使用焊接工艺连接。例如，可以使用炉中钎焊、感应钎焊、MIG焊、MAG焊、TIG焊、激光焊等焊接工艺连接，形成密封结构。
[0070] 由此，根据本发明的活塞，在减轻重量的同时，具有加工容易，可靠性高的特点。
[0071] 实施例二
[0072] 如图5和图6所示，与实施例一大致相同。不同之处在于：本实施例的内圈2包括第一内圈21和第二内圈22，沿从第一端板到第二端板的方向，第一内圈、第二内圈依次设置，其中第一内圈21和第一端板1形成为一体结构，第二内圈22和第二端板4形成为一体结构，当然，第一内圈与第一端板也可以是分体式结构，第二内圈与第二端板也可以是分体式结构；本实施例的肋板5与外圈3形成为一体结构，并从外圈3的内径沿外圈3的直径方向延伸至内圈2的外径。
[0073] 根据本实施例的活塞，零件更少，加工的灵活性更大。
[0074] 实施例三
[0075] 如图7所示，根据本实施例三的一种活塞，与实施例二大致相同。不同之处在于：第一内圈21和第二内圈22中的一个上设有定位部，另一个上设有与定位部相配合的定位配合部，定位部与定为配合部相配合，在第一内圈21与第二内圈22装配组合时，实现第一内圈21与第二内圈22的定位。
[0076] 优选地，定位部包括第一内圈和第二内圈中的一个上设置的第一台阶23，定位部包括另一个上设置的第二台阶24，第一台阶与第二台阶相插接。如图7所示，第一内圈21和第二内圈22相接处分别设置第一台阶23和第二台阶24，使得第一内圈21和第二内圈22相互交叠；第一内圈21与第一端板的连接处和/或第二内圈22与第二端板4的连接处设置有过渡圆角R。当然，定位部也可以包括第一内圈和第二内圈中的一个上设置的凹位，定位配合部包括另一个上设置的凸起，凸起位于凹位内。
[0077] 本实施例的内圈通过交叠设置，提高了其组装性及可靠性；内圈和端板的过渡圆角设计提升了其工艺性。
[0078] 实施例四
[0079] 如图8和图9所示，根据本实施例四的一种活塞，与实施例一大致相同。不同之处在于：肋板5沿平行于内圈2直径的方向延伸。
[0080] 这种结构的肋板为其工艺设计提供了更灵活的选择。
[0081] 实施例五
[0082] 如图10所示，根据本实施例五的一种活塞，与实施例一大致相同。不同之处在于：肋板5沿轴向呈不连续分布，相邻肋板之间的距离为L3。
[0083] 可选的，L3≤L1。
[0084] 本实施例的活塞在满足刚性设计的前提下，进一步降低了活塞重量。
[0085] 根据本发明实施例的压缩机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。
[0086] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
[0087] 本
说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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单元必须具有特定的方向、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。
[0088] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0089] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
