泵体组件、旋转式压缩机以及制冷设备的制作方法

1.本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种泵体组件、旋转式压缩机以及制冷设备。


背景技术：

2.相关技术中，旋转式压缩机的泵体组件包括气缸、曲轴、滚子、上轴承、下轴承以及滑片等。其中，滚子连接在曲轴的偏心部，通过其在气缸内的旋转带来气缸内容积的变化，从而压缩气体。可以理解的是，这些部件在进行各种相对的运动时存在摩擦，例如滚子与曲轴的偏心部之间的滑动摩擦、滚子与气缸壁之间的滚动摩擦等，这些摩擦都会导致功率损失。因此，如何减少这些摩擦因素导致的功率损失，是提高压缩机效率的重要课题之一。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种泵体组件，能够一定程度上减少因为摩擦导致的功率损失。
4.此外，本发明还提出了一种具有上述泵体组件的旋转式压缩机。
5.此外，本发明还提出了一种具有上述旋转式压缩机的制冷设备。
6.根据本发明第一方面实施例的泵体组件，包括：
7.曲轴，包括顺序连接的第一轴部、偏心部以及第二轴部；
8.第一轴承，连接于所述第一轴部；
9.第二轴承，连接于所述第二轴部；
10.滚子，所述滚子安装于所述偏心部，所述滚子的两个端面分别与所述第一轴承和所述第二轴承的内面滑动配合连接，所述滚子的内周面与所述偏心部的外周面滑动配合连接；
11.其中，所述第一轴承和所述第二轴承中的一个所在的一侧为所述泵体组件的排气侧，所述滚子在远离所述排气侧的所述端面设置有缺口部。
12.根据本发明第一方面的泵体组件，至少具有如下有益效果：通过在滚子的端面设置缺口部，使得端面和与之配合的第一轴承或第二轴承之间所形成的密封配合面积减小，因此，可以在一定程度上减小二者之间的摩擦功率损失，从而有效地提高压缩机的效率。此外，由于该缺口部设置于非排气端，因此，避免了因密封减弱而导致的气体泄漏风险。
13.根据本发明的一些实施例，所述缺口部通过在所述端面和所述内周面之间倒角形成。
14.根据本发明的一些实施例，以所述倒角在所述端面上的投影面的宽度为t，所述滚子的壁厚为t，满足：1/3t<t<1/2t。
15.根据本发明的一些实施例，以所述倒角的斜面和所述端面的夹角为θ，满足：0
°
<θ<30
°
。
16.根据本发明的一些实施例，所述滚子在靠近所述排气侧的一端的所述内周面设置
有沿所述滚子的径向方向下沉的槽部，以所述槽部的半径为r1，所述倒角的外轮廓半径为r2，满足：r1＜r2。
17.根据本发明的一些实施例，以所述槽部沿所述滚子轴向方向的深度为h，满足：0.5mm＜h＜5mm。
18.根据本发明的一些实施例，以所述槽部沿所述滚子轴向方向的深度为h，所述偏心部在靠近排气侧的一端设置有与所述槽部的深度h相匹配的抵持部，以所述倒角的斜面的最大深度为h，满足：h＜h。
19.根据本发明的一些实施例，所述抵持部包括形成于所述偏心部的外周面上的凸缘。
20.根据本发明的一些实施例，所述凸缘在所述偏心部靠近所述第一轴部或所述第二轴部的一侧以设定长度延伸设置。
21.根据本发明第二方面实施例的旋转式压缩机，其包括上述第一方面实施例的泵体组件。
22.根据本发明第三方面实施例的制冷设备，其包括上述第二方面实施例的旋转式压缩机。
23.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
25.图1是本发明一种实施例的泵体组件的结构示意图，其中，省略了第一轴承。
26.图2是图1中实施例的泵体组件的爆炸示意图。
27.图3是图1中实施例的泵体组件一个方向的剖视示意图。
28.图4是图1中实施例的泵体组件中的滚子的剖视示意图。
29.图5是图2中a处的放大示意图。
30.图6是图3中b处的放大示意图。
31.图7是图1中实施例的泵体组件中滚子反装的状态示意图。
32.图8是本发明一种实施例的旋转式压缩机的结构示意图。
33.附图标号：
34.泵体组件100，曲轴110，第一轴部111，偏心部112，第二轴部113，抵持部114，凸缘115，第一轴承120，第二轴承130，滚子140，内周面141，端面142，缺口部143，锥面144，槽部145，气缸150，工作腔室160，滑片170，弹簧180；
35.旋转式压缩机200，筒体211，上盖212，下盖213，油池214，出气口215，定子221，转子222，储液罐230，回气口231。
具体实施方式
36.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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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。
38.在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
39.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
40.可以理解的是，本实施例提供的泵体组件100能够使用在例如空调、冰箱等的制冷设备中所使用的旋转式压缩机200中，以及石油、电力、化工、冶金等各种工业领域设备所具有的旋转式压缩气体的设备当中，例如空气压缩机。
41.可以理解的是，在旋转式压缩机200的泵体组件100中，滚子通过在气缸中旋转(绕曲轴的中心轴公转)来带来气缸内容积变化，从而起到压缩气体的作用，因此，必须要保证其与气缸的密封配合。相关技术中，通过尺寸设计以及安装保证滚子与气缸、轴承之间的密封配合连接。在泵体组件100中，通过将上、下两个轴承(法兰)、滚子等与气缸进行装配，从而两个轴承将气缸的上、下开口封闭，以形成工作腔室，滚子则被定位在工作腔室中，能够由曲轴带动旋转。在泵体组件100运转时，滚子与多个部件存在相对运动，包括滚子的内周面与偏心部之间的相对滑动(转动)、滚子的上端面与第一轴承的内面之间的相对滑动、滚子的下端面与第二轴承的内面之间的相对滑动、以及滚子的外表面与气缸壁之间的滚动等。不同界面之间的滑动摩擦产生功率损失。在相关技术中，会通过润滑系统的改进来减少滑动摩擦导致的功率损失。
42.还可以理解的是，对于泵体组件100而言，其工作腔室具有进气口和排气口，其中，进气口一般设置于气缸壁，而排气口则设置在一侧的轴承内面的边缘处(或者气缸壁和轴承在相交处同时具有排气结构)，以实现不同方向的排气，例如上排气或者下排气，由此，泵体组件100的排气侧在两个轴承中的其中一个所在的一侧。
43.图1是本发明一种实施例的泵体组件的结构示意图，图2是图1中实施例的泵体组件的爆炸示意图，图3是图1中实施例的泵体组件一个方向的剖视示意图，结合图1至图3，本实施例的泵体组件100包括曲轴110、第一轴承120(参考图7)、第二轴承130和滚子140。具体而言，曲轴110包括顺序连接的第一轴部111、偏心部112以及第二轴部113，第一轴承120连接于第一轴部111，第二轴承130连接于第二轴部113；滚子140安装于偏心部112，滚子140的两个端面142分别与第一轴承120和第二轴承130的内面滑动配合连接，滚子140的内周面141与偏心部112的外周面滑动配合连接。其中，第一轴承120所在的一侧为泵体组件100的排气侧p，滚子140在远离排气侧p的端面142设置有缺口部143。
44.由此，通过在滚子140的端面142设置缺口部143，使得端面142和与之配合的第一轴承120或第二轴承130之间所形成的密封配合面积减小，因此，可以一定程度上减小二者之间的摩擦功率损失，从而有效地提高压缩机的效率。此外，由于该缺口部143设置于非排气端，因此，避免了因密封减弱而导致的气体泄漏风险。
45.具体而言，在泵体组件100的非排气侧f设置于第一轴承120所在的一侧，即以图中方向而言，泵体组件100采用上排气。在滚子140的底部，也即非排气侧f的一侧的端面142设置有缺口部143，滚子140的缺口部143的区域与第二轴承130的内面之间形成缝隙，二者之间不接触，端面142仅在非缺口部143区域与轴承之间形成密封滑动配合连接，由此，可以使得密封配合面积减小，从而减小在盖面的摩擦功率损失。
46.需要说明的是，此处所描述的第一轴承120和第二轴承130的内面是指第一轴承120和第二轴承130连接在气缸150后，朝向工作腔室160方向的表面，即与滚子140的端面142进行滑动配合的面。
47.可以理解的是，由于在排气侧p设置有排气口等结构，因此，如果在滚子140位于排气侧p一侧的端面142也设置缺口部143，则当滚子140旋转至排气口所在的位置时，存在排气口与缺口部143之间因密封距离不够而导致的气体泄漏风险，从而导致压缩机的效率降低。在本实施例的泵体组件100的排气侧p，由于滚子140的端面142未设置相应的缺口部143，因此，可以保证在滚子140在该端与配合的第一轴承120之间的有效密封。
48.可以理解的是，本实施例中在滚子140的端面142设置有缺口部143，可以是通过在该端面142上以去除材料的方式所形成的各种构造，这类构造可以是连续的，也可以是间断设置的，此外，这类构造还可以局部地构造在端面142的部分区域。总而言之，只要这类构造都能够使得端面142与第二轴承130内面之间的接触面积减小即可，例如，缺口部143可以是沿着端面142所形成的锪孔、环形槽、倒角等。
49.需要说明的是，此处的所描述的缺口部143不应当被理解为从滚子140的端面142延伸至滚子140的外周壁上，否则，此种情况下，会造成滚子140与气缸150壁之间存在缝隙而导致气体泄漏，影响泵体组件100的效率。
50.参考图2，在一些实施例中，泵体组件100的曲轴110包括顺序连接的第一轴部111、偏心部112以及第二轴部113。其中，第一轴部111为长轴，而第二轴为短轴。第一轴部111的上端用于与压缩机的电机的转子连接，电机将动力以扭矩的方式传递给第一轴部111，从而曲轴110可以转动。曲轴110在转动的过程中，其偏心部112则带动滚子140旋转。可以理解的是，滚子140旋转时，绕曲轴110的中心轴线做公转运动，同时还会绕偏心部112的中心轴线做自转。此外，在曲轴110的内部，具有沿其轴向方向延伸的深孔，该深孔用于将位于压缩机底部油池214内的润滑油输送到泵体组件100的各运动部件，由此，各相对运动的部件的界面之间由润滑油形成油膜，以较少摩擦阻力，提高压缩机的效率以及可靠性。
51.此外，结合图1至图3，泵体组件100还包括气缸150，气缸150呈近似圆形筒体状，具有上、下开口。前述的第一轴承120和第二轴承130分别与气缸150的顶部和底部连接后，可以形成用于压缩气体的工作腔室160。气缸150内设置有滑片170，该滑片170通过弹性件例如弹簧180弹性抵持在滚子140的外周面，由此，通过滚子140旋转而做往复运动，将工作腔室160划分为高压腔和低压腔。
52.在一些实施例中，泵体组件100的第一轴承120和第二轴承130一方面用来与气缸150连接以形成工作腔室160，另一方面用来对曲轴110的第一轴部111和第二轴部113进行支撑和定位。第一轴承120和第二轴承130整体均呈类似法兰的盘状零件，且具有用于与曲轴110滑动配合连接的承接孔，其中，第一轴承120与曲轴110的第一轴部111配合滑动连接，第二轴承130与曲轴110的第二轴部113配合滑动连接，由此，当曲轴110由电机驱动旋转时，
通过第一轴承120和第二轴承130的支撑和定位，曲轴110能够正确地传递力和运动。
53.图4是图1中实施例的泵体组件中的滚子的剖视示意图，参考图2和图3，同时结合图4，在一些实施例中，泵体组件100的滚子140呈圆套状，其具有与偏心部112相匹配的内周面141，以及位于两端的端面142。其由曲轴110的转动驱动在气缸150的工作腔室160中不断旋转，带来工作腔室160容积的变化，从而压缩气体做功。
54.可以想到的是，为了尽可能提高压缩机的效率，减少气体泄漏，上述的各部分应当保证安装尺寸精度以及具有光洁的工作面。
55.还可以理解的是，以上虽然以曲轴110具有一个偏心部112进行了说明，但是本实施例的泵体组件100也可以用在双缸或者多缸的压缩机。例如，在双缸或者多缸的压缩机中，相应的，曲轴110具有两个或者多个偏心部112，同时，缸体也具有对应数量的工作腔室160，相邻的两个工作腔室160由隔板进行隔离，如此，用于隔离两个工作腔室160的隔板可以作为本实施例的泵体组件100中的第一轴承120或者第二轴承130。
56.参考图3和图4，为了能够以简单的方式加工形成缺口部143，在一些实施例中，缺口部143通过在端面142和内周面141之间倒角形成。具体而言，即在滚子140的端面142上形成一环形的锥面144。由此，可以有效提高加工的便利性和经济性。同时，倒角形式的缺口部143，由于缺口部143延伸至了滚子140的内周面141，还能够减少滚子140的内周面141和曲轴110的偏心部112之间的接触面积，从而减小二者的摩擦功率损失，进一步提高压缩机的工作效率。
57.进一步地，为了有效保证倒角形式的缺口部143的效果，以倒角在端面上的投影面的宽度为t，该投影面形状呈环状，因此，该环的宽度即为投影面的宽度，以滚子140的壁厚为t，满足：1/3t<t<1/2t，更进一步地，以倒角的锥面144和端面142的夹角为θ，满足：0
°
<θ<30
°
。可以理解的是，设置倒角形式的缺口部143增加了泵体组件100的余隙容积，理论上会导致压缩机的制冷量损失，但是，根据上述经验公式，压缩机的效率在一定程度上得到了提高。
58.继续参考图4，在一些实施例中，滚子140在靠近排气侧p的一端的内周面141设置有沿滚子140的径向方向下沉的槽部145，由此，该槽部145具有一内圆面，以槽部145的半径为r1，倒角的外轮廓半径为r2，满足：r1＜r2。可以理解的是，为了避免出现前述在排气侧p设置缺口部143所可能带来的不利影响，此处的槽部145应该具有较小的尺寸，以保证滚子140该侧的端面142与第一轴承120之间的密封性。由此，该槽部145可以减少滚子140的内周面141和曲轴110的偏心部112之间的接触面积，从而减小二者的摩擦功率损失，进一步提高压缩机的工作效率。
59.为了进一步地提高压缩机的效能，以槽部145沿滚子140轴向方向的深度为h，满足：0.5mm＜h＜5mm。可以理解的是，设置槽部145增加了泵体组件100的余隙容积，理论上会导致压缩机的制冷量损失，但是，根据上述经验公式，压缩机的效率在一定程度上得到了提高。
60.可以理解的是，为了达到提高压缩机效率的目的，本实施例的泵体组件100在滚子140靠近排气侧p的端面142设置了缺口部143，由此，如果滚子140在装配时出现了安装方向的错误，则可能会导致气体泄漏，会严重影响压缩机的性能。
61.例如，在滚子140靠近排气侧p的端面142上，设定能够开设的倒角的最大外轮廓半
径为r0，如果r2超过该尺寸，当滚子140转动至排气口位置处时，则会因距离排气口的密封距离不足而导致泄露。因此，为了避免可能出现的气体泄露风险，则可以通过将r2设置为不大于r0，或者通过在组装时确保滚子140的安装方向正确，使得缺口部143，也即倒角位于非排气侧f。可以理解的是，在上述措施中，如果将r2设置为小于r0，则通过缺口部143来减小摩擦功率损失的效果较为有限，而如果将r2设置的较大，则会增加装配环节的风险，也会提高成本。
62.图5是图2中a处的放大示意图，结合图4和图5，在一些实施例中，为了尽可能通过增加倒角的外轮廓半径为r2的尺寸，以降低其所在的端面142与第一轴承120或第二轴承130的接触面积，同时降低因错装导致的气体泄露风险，以槽部145沿滚子140轴向方向的深度为h，偏心部112在靠近排气侧p的一端设置有与槽部145的深度h相匹配的抵持部114，以倒角的锥面144的最大深度为h，满足：h＜h。
63.图6是图3中b处的放大示意图，其示出了滚子140正确安装于偏心部112的状态，结合图6，可以理解的是，当进行滚子140的装配时，如果滚子140以正确的方向进行安装，则抵持部114能够由槽部145完全容纳，滚子140可以正常安装到位。
64.图7是图1中实施例的泵体组件100中滚子140反装的状态示意图，结合图7，如果滚子140以错误的方向进行安装，则由于倒角的锥面144在边缘处的深度较小，锥面144会与抵持部114发生干涉，无法完整安装，同时，可以发现滚子140的安装方向存在错误，即可及时地进行调整，以确保滚子140能够以正确的方向装配。
65.可以理解的是，因避免了错装的风险，由此，倒角的外轮廓半径为r2设计的较大，可以大于前述的r0，从而可以有效提高压缩机的效率。当然，位于排气侧的槽部145的半径r1则设置为不大于r0，以保证滚子140在该侧的密封效果。
66.发明者们通过实验验证，经过上述的改进，可以一定程度上提高压缩机的效率。具体可详见下表：
[0067][0068][0069]
其中，上表中的功率指泵体组件100所消耗的功率。
[0070]
根据上表，可以得出，在压缩机型1以及压缩机型2中，都体现出压缩机效能制冷系数(cop，coefficient of performance)，也即压缩机的能效的提高。由此，通过大尺寸的缺
口部143、较小尺寸的槽部145以及曲轴110的偏心部112上的抵持部114的配合，本实施例的泵体组件100在提升压缩机效率的同时，具有可制造性强的特点。
[0071]
继续参考图5，在一些实施例中，抵持部114包括形成于偏心部112的外周面上的凸缘115，凸缘115可以在进行曲轴110的加工时，同步地加工成型，以有效保证其位置以及尺寸精度。可以理解的是，凸缘115的截面形状不做特别限定，其只要能够起到干涉滚子140的缺口部143的作用即可，例如，凸缘115的截面形状可以为如图6和图7中所示的梯形凸台，还可以是矩形凸台、圆弧凸台或者棘形等其它形状。
[0072]
进一步地，在一些实施例中，参考图5，凸缘115在偏心部112靠近第一轴部111或第二轴部113的一侧以设定长度延伸设置。也即，该凸缘115以圆弧段的形式形成在偏心部112的外周面上，并且，该圆弧段以靠近曲轴110的中心轴线(即第一轴部111或第二轴部113的共同的旋转轴线)设置于偏心部112上，由此，凸缘115非常便于加工成型，并且需要加工的长度较小，可以降低制造成本，此外，在偏心部112远离第一轴部111的其余区域的厚度可以减薄，降低其重量，有利于降低曲轴110的转动惯量，易于进行运动控制，且以及有利于优化曲轴运动时的震动。可以理解的是，凸缘115的延伸长度并不做特别限定，在满足加工经济性等条件下的前提下，其长度可以根据实际需要设定。
[0073]
上面实施例的泵体组件100，可以使用到旋转式压缩机200中。例如，根据本发明第二方面的旋转式压缩机200，可以包括上面实施例的泵体组件100。通过使用上面实施例的泵体组件100，本实施例的旋转式压缩机200的效率能够得到一定程度的提高。
[0074]
图8是本发明一种实施例的旋转式压缩机的结构示意图，如图8所示，在一些实施例中，该旋转式压缩机200包括壳体、泵体组件100、电机组件、储液罐230以及其他部件。壳体包括筒体211、上盖212以及下盖213。筒体211沿轴向被贯通。上盖212设置在筒体211的上部，并通过例如焊接的方式，固定到筒体211的上部。下盖213设置在筒体211的下部，并通过例如焊接的方式，固定到筒体211的下部。由此，筒体211、上盖212以及下盖213共同形成一个密闭的安装空间。泵体组件100、电机组件等分别安装在该安装空间内。壳体的下盖213的朝下凹陷，由此，在壳体的底部形成用于储存润滑油的油池214。在壳体的顶部，则具有出气口215。
[0075]
储液罐230连接在壳体上，储液罐230具有外部的回气口231，其用于对冷媒进行汽液分离，以将气态的冷媒输送进入到泵体组件100中进行压缩。
[0076]
电机组件包括定子221和转子222。其中，定子例如固定在壳体的筒体211的内壁面上，转子222位于定子221的中部。曲轴110的第一轴部111穿过转子222的中部的轴孔，并固定在转子222上。在旋转式压缩机200通电时，定子221驱动转子222转动，曲轴110随着转子222的转动而转动。
[0077]
上面实施例的旋转式压缩机200，可以使用到制冷设备中。例如，根据本发明第三方面的制冷设备，可以包括旋转式压缩机200。通过使用上面实施例的旋转式压缩机200，能够提高制冷设备的效率。
[0078]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。