一种泵体结构和压缩机的制作方法

1.本公开涉及压缩机技术领域，具体涉及一种泵体结构和压缩机。


背景技术：

2.泵体组件是压缩机工作的核心部件，是实现其压缩功能的基础部件，属于压缩机的机芯。压缩机的制冷量和泵体的结构密切相关，随着旋转压缩机的发展，尤其是变频压缩机的不断发展，传统压缩机的结构和材料的局限性开始显现，不同程度的地阻碍着旋转式压缩机向更高频化、节能化发展。
3.作为泵体运动部件，现有旋转式压缩机滚子外圆与气缸之间直接接触，在工作时摩擦产热巨大，即使润滑油可起到一定降温作用，但油温过高润滑效果会降低，因此如何散热，降低泵体温度至关重要；同时在压缩机设计过程中，为了提升制冷量，通常会通过增加气缸容积来提升制冷量，往往也就需要改变压缩机整体体积，这样使设计繁琐且压缩机会变的笨重。
4.现有技术对压缩机结构并无明显的改进，仅是在压缩机泵体外部或压缩机外部进行散热装置的设计，泵体本身仍存在散热效率低，且需在压缩机原有零部件的基础上增设额外的结构，增加其压缩机体积及增加生产成本；对于新结构的泵体设计采用类似齿轮啮合的方式，这样会进一步提高其发热，并不利于散热。
5.由于现有技术中的滚子压缩机由于滚子与气缸之间摩擦产生大量的热量，但是其散热效率却低，通常结构是在泵体外部设置散热装置，然而其散热效率仍然较低，使得压缩机系统能整体温度较高，并且在压缩机泵体外部增设额外的结构会增加压缩机体积，以及增加成本等技术问题，因此本公开研究设计出一种泵体结构和压缩机。
6.公开内容
7.因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中的滚子压缩机由于滚子与气缸之间摩擦产生大量的热量，但是散热效率却低的缺陷，从而提供一种泵体结构和压缩机。
8.为了解决上述问题，本公开提供一种泵体结构，其包括：
9.气缸和滚子，所述滚子设置于所述气缸中且能在所述气缸中运动以压缩气体，且所述气缸的内周壁上设置有第一凸起和第一凹槽，且在周向方向上所述第一凸起和所述第一凹槽交替连接，以形成第一结构，所述滚子的外周壁上设置有第二凸起和第二凹槽，且在周向方向上所述第二凸起和所述第二凹槽交替连接，以形成第二结构，所述第一凸起能够卡入所述第二凹槽中，所述第二凸起能够卡入所述第一凹槽中；且在所述滚子的运动过程中所述第一结构与所述第二结构相啮合。
10.在一些实施方式中，所述第一结构为第一波纹结构，所述第二结构为第二波纹结构，在所述气缸的横截面内，所述第一波纹结构的波纹曲线方程为
[0011][0012]
式中ρ(t)1为所述第一波纹结构的波纹曲线，r1为所述第一波纹结构的中心圆半径，a1为所述第一波纹结构的正弦曲线振幅，为所述第一波纹结构的正弦曲线相位，t为
转动角度，且t＝0～2π；
[0013]
在所述滚子的横截面内，所述第二波纹结构的波纹曲线方程为：
[0014][0015]
式中ρ(t)2为所述第二波纹结构的波纹曲线，r2为所述第二波纹结构的中心圆半径，a2为所述第二波纹结构的正弦曲线振幅，为所述第二波纹结构的正弦曲线相位，t转动角度，且t＝0～2π。
[0016]
在一些实施方式中，所述气缸中其中为气缸的所述第一波纹结构的波纹曲线波谷对应的圆周半径，为气缸的所述第一波纹结构的波纹曲线波峰对应的圆周半径。
[0017]
在一些实施方式中，所述滚子中其中为滚子的所述第二波纹结构的波纹曲线波谷对应的圆周半径，为滚子的所述第二波纹结构的波纹曲线波峰对应的圆周半径。
[0018]
在一些实施方式中，所述气缸的所述第一波纹结构的波纹曲线方程中 2a1<气缸壁厚h；
[0019]
所述滚子的所述第二波纹结构的波纹曲线方程中2a2<滚子壁厚h；
[0020]
所述第一波纹结构的波纹曲线方程和所述第二波纹结构的波纹曲线方程中a1＝a2；
[0021]
所述第一波纹结构的波纹曲线方程和所述第二波纹结构的波纹曲线方程中r2<r1。
[0022]
在一些实施方式中，所述第一波纹结构的波纹曲线方程和所述第二波纹结构的波纹曲线方程中，和的取值满足关系式r1：
[0023]
在一些实施方式中，r1＝18
‑
22，a1＝0.2
‑
0.8，
[0024]
r2＝12
‑
18，a2＝0.2
‑
0.8，
[0025]
在一些实施方式中，所述第一结构的沿所述气缸的轴向方向的长度等于所述气缸的轴向长度；所述第二结构的沿所述滚子的轴向方向的长度等于所述滚子的轴向长度。
[0026]
在一些实施方式中，所述气缸通过直接铸造出波纹形状后再精加工，或通过线切割方法在圆环柱状的气缸内壁进行波纹形状切割；和/或，
[0027]
所述滚子通过直接铸造出波纹形状后再精加工，或通过线切割方法在圆环柱状的滚子外壁进行波纹形状切割。
[0028]
本公开还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的泵体结构。
[0029]
本公开提供的一种泵体结构和压缩机具有如下有益效果：
[0030]
本公开通过在气缸的内壁上设置的沿周向方向交替的第一凸起和第一凹槽，形成周向方向的第一波纹结构，同时在滚子的外周壁上沿周向方向设置交替的第二凸起和第二凹槽，形成周向方向的第二波纹结构，且第一凸起能够卡入第二凹槽中，第二凸起能够卡入第一凹槽中，且在滚子运动过程中滚子上的第二凸起能够与气缸的第一凸起啮合，滚子外圈波纹曲线与气缸内圈波纹曲线吻合，由滑片将气缸内分为高压区和低压区，曲轴每带动滚子转动一周便完成一次压缩循环，通过上述结构使得气缸和滚子的散热面积得到明显的
增大，从而提高了泵体本身的散热效率，同时由于波纹状结构的啮合，增大了滚动摩擦，减小了原有滚子与气缸间的滑动摩擦，从而还能减小摩擦，减小发热，且减振降噪，提升压缩机使用寿命；该气缸和滚子配合的方案，可用作针对现有气缸改进方案，由于本公开的波纹结构的滚子波谷即为原有的滚子的外圆尺寸，因此本公开有效增加了滚子转动的周面上的面积，同样地增加了气缸的内壁的周面面积，从而使得原有气缸扩容，增大气缸制冷量。
附图说明
[0031]
图1为本公开的压缩机的泵体结构的内部剖视图；
[0032]
图2为本公开图1中的气缸的俯视结构图；
[0033]
图3为图2中a部分的局部放大图；
[0034]
图4为本公开图1中的滚子的俯视结构图；
[0035]
图5为图4中b部分的局部放大图；
[0036]
图6为本公开的滚子与气缸配合的俯视结构图。
[0037]
附图标记表示为：
[0038]
1、气缸；10、第一波纹结构；11、第一凸起；12、第一凹槽；2、滚子； 20、第二波纹结构；21、第二凸起；22、第二凹槽；3、下法兰；4、上法兰； 5、曲轴；6、转子；7、定子；8、壳体。
具体实施方式
[0039]
如图1
‑
6所示，本公开提供一种泵体结构，其包括：
[0040]
气缸1和滚子2，所述滚子2设置于所述气缸1中且能在所述气缸1中运动以压缩气体，且所述气缸1的内周壁上设置有第一凸起11和第一凹槽12，且在周向方向上所述第一凸起11和所述第一凹槽12交替连接，以形成第一结构10，所述滚子2的外周壁上设置有第二凸起21和第二凹槽22，且在周向方向上所述第二凸起21和所述第二凹槽22交替连接，以形成第二结构20，所述第一凸起11能够卡入所述第二凹槽中，所述第二凸起21能够卡入所述第一凹槽12中；且在所述滚子的运动过程中所述第一结构与所述第二结构相啮合。
[0041]
且在所述滚子2的运动过程中所述第一结构10与所述第二结构20匹配，使得所述第一凸起11从上一第二凹槽22中脱出并进入下一第二凹槽22中，所述第二凸起21从上一第一凹槽12中脱出并进入下一第一凹槽12中。
[0042]
本公开通过在气缸的内壁上设置的沿周向方向交替的第一凸起和第一凹槽，形成周向方向的第一结构，同时在滚子的外周壁上沿周向方向设置交替的第二凸起和第二凹槽，形成周向方向的第二结构，且第一凸起能够卡入第二凹槽中，第二凸起能够卡入第一凹槽中，且在滚子运动过程中滚子上的第二凸起能够与气缸的第一凸起啮合，滚子外圈波纹曲线与气缸内圈波纹曲线吻合，由滑片将气缸内分为高压区和低压区，曲轴每带动滚子转动一周便完成一次压缩循环，通过上述结构使得其气缸和滚子的散热面积得到明显的增大，从而提高了泵体本身的散热效率，同时由于波纹状结构的啮合，增大了滚动摩擦，减小了原有滚子与气缸间的滑动摩擦，从而还能减小摩擦，减小发热，且减振降噪，提升压缩机使用寿命；该气缸和滚子配合的方案，可用作针对现有气缸改进方案，由于本公开的波纹结构的滚子波谷即为原有的滚子的外圆尺寸，因此本公开有效增加了滚子转动的周面上的面积，同样地增加了气缸的内壁的周面面积，从而使得原有气缸扩容，增大气缸制冷量。
[0043]
滚子2外圆与气缸1内圆能够紧密啮合，在滚子2随着曲轴5的驱动下旋转，旋转过程中依然能够和气缸内圆紧密啮合，旋转一周完成吸气与排气。滚子被曲轴带动在气缸内是平动 转动，但就滚子外圆而言一直在做转动，因此靠凹槽和凸起进行卡设是可以实现的，振幅较大时就可以实现，类似齿轮啮合，在运动过程中的凸起不断从凹槽中卡入和转出是不会造成摩擦增大的。
[0044]
本公开提出的新型压缩机结构为压缩机设计容积大小，设计制冷量大小，提供了新的思路和方法。在原有的圆周上进行了凹凸设计，这样圆周周长增大，容积就增大了。不仅可通过增大压缩机体积去扩容而设计制冷量，可以在原有机型的基础上进行新型制冷量的设计，可大大的减少设计工作。另外，波纹形结构的气缸和滚子，接触面积变大，散热面积变大，可以有效的提升散热效率，降低能量耗损。
[0045]
本公开提供一种新型压缩机及其具有的压缩机构，包括设置在壳体8内的下法兰3、滚子2、气缸1、上法兰4、曲轴5、转子6、定子7。
[0046]
所述的压缩机的泵体结构有显著特征，其泵体结构主要有位于压缩机最底部的下法兰3，下法兰往上互相配合的滚子2与气缸1，转子6与定子7构成的电机驱动曲轴5转动，滚子2套与曲轴偏心圆处，上法兰4与下法兰3构成密闭工作腔。
[0047]
在一些实施方式中，所述第一结构为第一波纹结构10，所述第二结构为第二波纹结构20，在所述气缸的横截面内，所述第一波纹结构10的波纹曲线方程为
[0048][0049]
式中ρ(t)1为所述第一波纹结构10的波纹曲线，r1为所述第一波纹结构10 的中心圆半径，a1为所述第一波纹结构10的正弦曲线振幅，为所述第一波纹结构10的正弦曲线相位，即多少个波纹周期，t为转动角度，且t＝0～2π；
[0050]
在所述滚子的横截面内，所述第二波纹结构的波纹曲线方程为：
[0051][0052]
式中ρ(t)2为所述第二波纹结构20的波纹曲线，r2为所述第二波纹结构的中心圆半径，a2为所述第二波纹结构20的正弦曲线振幅，为所述第二波纹结构20的正弦曲线相位，t转动角度，且t＝0～2π。
[0053]
和的大小可以任意，该值的大小影响圆周内波纹的个数。和越大波纹个数越多越密集，越少波纹个数越少越稀疏，波纹曲线是沿圆周形成的凹凸槽，就是周期性的波纹曲线。
[0054]
这是本公开的第一波纹结构和第二波纹结构的优选结构形式，能够有效保证两个波纹曲线之间相互稳定的啮合，所述滚子外圆波纹可与气缸内圆波纹形成平稳啮合，整个压缩腔可在原有尺寸的基础上得到扩容。
[0055]
在一些实施方式中，所述气缸中其中为气缸的所述第一波纹结构10的波纹曲线波谷对应的圆周半径，为气缸的所述第一波纹结构10的波纹曲线波峰对应的圆周半径。这是本公开的气缸的优选结构尺寸，即波峰半径减去曲线振幅为中心圆半径，波谷半径加上曲线振幅为中心圆半径。
[0056]
在一些实施方式中，所述滚子中其中为滚
子的所述第二波纹结构20的波纹曲线波谷对应的圆周半径，为滚子的所述第二波纹结构20的波纹曲线波峰对应的圆周半径。这是本公开的滚子的优选结构尺寸，即波峰半径减去曲线振幅为中心圆半径，波谷半径加上曲线振幅为中心圆半径。
[0057]
在一些实施方式中，所述气缸的所述第一波纹结构10的波纹曲线方程中 2a1<气缸壁厚h；
[0058]
所述滚子的所述第二波纹结构20的波纹曲线方程中2a2<滚子壁厚h；
[0059]
所述第一波纹结构10的波纹曲线方程和所述第二波纹结构20的波纹曲线方程中a1＝a2；
[0060]
所述第一波纹结构10的波纹曲线方程和所述第二波纹结构20的波纹曲线方程中r2<r1。
[0061]
为了保证气缸和滚子能够稳定啮合，气缸内圆波纹波纹曲线和滚子外圆波纹曲线的振幅必须一致；气缸内圆一定大于滚子外圆这是必然的，不然不存在压缩容积，不能达到压缩效果。
[0062]
在一些实施方式中，所述第一波纹结构10的波纹曲线方程和所述第二波纹结构20的波纹曲线方程中，所述气缸内圆和滚子外圆的r1和r2尺寸确定后，和的取值满足关系式r1：为保证气缸和滚子能够稳定啮合，气缸内圆波纹曲线和滚子外圆波纹曲线的波长必须一致，波长一致即周期和相位一致。
[0063]
在一些实施方式中，r1＝18
‑
22，a1＝0.2
‑
0.8，
[0064]
r2＝12
‑
18，a2＝0.2
‑
0.8，
[0065]
优选地r1＝20，a1＝0.5，优选地r2＝15，a2＝0.5，
[0066]
在一些实施方式中，所述第一波纹结构10的沿所述气缸1的轴向方向的长度等于所述气缸1的轴向长度；所述第二波纹结构20的沿所述滚子2的轴向方向的长度等于所述滚子2的轴向长度。本公开的第一波纹结构沿轴向方向与气缸的轴向长度相等，能够在整个轴向长度上与滚子上的第二波纹结构进行啮合，提高啮合效果，增大散热面积，且增大压缩机泵体结构的压缩体积和压缩空间，提高制冷量，还能进一步提高减振效果。
[0067]
所述气缸和滚子在压缩机运转过程中能够稳定啮合，形成完整的吸排气过程。前面提到保证曲线的振幅和波长的一致就是为了保证能够稳定啮合，气缸是不动的，滚子外圆沿着气缸内圆转，一直是稳定啮合的不会脱出，本身滚子外圆就比气缸内圆小，这样才能完成吸排气。
[0068]
在一些实施方式中，所述气缸通过直接铸造出波纹形状后再精加工，或通过线切割方法在圆环柱状的气缸内壁进行波纹形状切割；和/或，
[0069]
所述滚子通过直接铸造出波纹形状后再精加工，或通过线切割方法在圆环柱状的滚子外壁进行波纹形状切割。这是本公开的气缸上的第一波纹结构和滚子上的第二波纹结构的优选加工方式，可通过铸造 精加工的方式加工，也可通过线切割的方式加工。该气缸波纹状内圆经过线切割处波纹状，再经磨床精磨出成品。该滚子2内圆是与曲轴偏心圆的配合面，做粗磨
→
精磨即可。该滚子2外圆波纹形状由线切割完成粗加工，再经磨床精磨外圆。
[0070]
本公开还提供一种压缩机(优选滚子压缩机)，其包括前任一项所述的泵体结构。
本公开提出一种新型的压缩机及其具有的压缩机构，包括设置在壳体内的泵体结构和电机，泵体主要有曲轴，上法兰，不规则形状的压缩腔的气缸，不规则形状的滚子，下法兰。压缩机机构的工作腔滚子、气缸及上下法兰组成，电机推动曲轴进而带动滚子高速转动，滚子外圈波纹曲线与气缸内圈波纹曲线吻合，由滑片将气缸内分为高压区和低压区，曲轴每带动滚子转动一周便完成一次压缩循环。
[0071]
整体有益效果为：一种新型压缩机泵体结构，含有不规则形状内孔的气缸和不规则形状外圆的滚子，不规则形状的气缸内不规则形状就是文中的波纹形内孔和滚子外圆，由于该形状的特别，使得其气缸和滚子的散热面积增大，提高散热效率，提升压缩机使用寿命；该气缸方案，可用作针对现有气缸改进方案，使得原有气缸扩容，增大气缸制冷量；以原始圆为波纹状波谷，制作出波谷就在原有圆形的基础上增大了面积，这样气缸的容积得到增大。由于本公开中滚子与气缸具有波纹状结构，在一定程度上可达到减振降噪的功效。
[0072]
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。