气缸组件及其制作方法、旋转式压缩机及其制作方法与流程

1.本发明涉及压缩机技术领域，具体地说，涉及一种气缸组件及其制作方法，以及包括该气缸组件的旋转式压缩机及其制作方法。


背景技术：

2.现有结构的压缩机，在气缸和壳体之间采用间隙配合的方式，气缸的吸气壁面和壳体的内壁之间留有间隙，在压缩机实际运行过程中，该处间隙被高温冷媒和冷冻机油填充。
3.出于旋转式压缩机的高背压特性，其气缸的吸气壁面和壳体的内壁之间的间隙处充满高温冷媒和冷冻机油的混合物，不利于气缸压缩冷媒产生的热量的散热。通过压缩机内部热力学分析发现，气缸内部温度过高会直接影响压缩机的功耗，且气缸的吸气壁面温度过高会直接影响吸气比容，减少吸气量，进而导致冷量降低。
4.因此，要提高压缩机的冷力性能，必须降低气缸的吸气壁面和壳体的内壁之间的间隙处的热阻，排出气缸压缩冷媒产生的热量。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的问题，本发明提供一种气缸组件及其制作方法，以及包括该气缸组件的旋转式压缩机及其制作方法，可以利用热管组件的超高导热能力将环形缸体内的压缩热及时排出压缩机外部。
7.根据本发明的一个方面，提供一种气缸组件，包括：环形缸体，所述环形缸体的内周设有压缩腔；热管组件，自所述环形缸体的外周部分地伸入所述环形缸体中，并在所述环形缸体中延伸，形成埋设于所述环形缸体中的至少部分包围所述压缩腔的蒸发段和伸出于所述环形缸体的外周的冷凝段。
8.在一些实施例中，所述环形缸体设有径向贯通的进气通道，所述蒸发段自靠近所述进气通道的第一侧伸入所述环形缸体中，并在所述环形缸体中延伸至靠近所述进气通道的第二侧。
9.在一些实施例中，所述蒸发段在所述环形缸体中沿周向延伸，形成与所述环形缸体的形状相适配的弧形形状。
10.在一些实施例中，所述蒸发段与所述环形缸体的内壁之间的第一径向距离和所述蒸发段与所述环形缸体的外壁之间的第二径向距离相等。
11.在一些实施例中，所述蒸发段延伸经过的周向长度c1与所述环形缸体的周向长度c2满足：0.5＜c1/c2＜1。
12.在一些实施例中，所述热管组件的管壁设有吸液芯，所述热管组件内的传热介质在所述吸液芯的作用下在所述蒸发段与所述冷凝段之间传输热量；或者，所述热管组件为
重力热管，所述冷凝段伸出所述环形缸体的外周后沿垂直于所述环形缸体的方向向上延伸，所述热管组件内的传热介质在重力作用下在所述蒸发段与所述冷凝段之间传输热量；或者，所述蒸发段的管壁设有吸液芯，所述冷凝段为重力热管，所述冷凝段伸出所述环形缸体的外周后沿垂直于所述环形缸体的方向向上延伸。
13.在一些实施例中，所述环形缸体的非大平面区域涂覆有隔热材料，所述隔热材料包括硅胶橡胶板。
14.根据本发明的另一个方面，提供一种气缸组件的制作方法，用于制作上述任意实施例所述的气缸组件，所述制作方法包括：将制作好的所述蒸发段预埋于用于铸造所述环形缸体的气缸模具内；在所述气缸模具内浇筑气缸材料，形成埋设有所述蒸发段的所述环形缸体，且所述蒸发段至少部分包围所述压缩腔。
15.根据本发明的再一个方面，提供一种旋转式压缩机，包括：泵体组件，包括上述任意实施例所述的气缸组件和下端部穿设于所述压缩腔中的曲轴；电机组件，套设于所述曲轴的上端部，所述电机组件包括通过所述曲轴将旋转力传递至所述压缩腔中的转子和套设于所述转子外与所述转子间隙配合的定子；以及壳体，所述泵体组件和所述电机组件容置于所述壳体内，所述冷凝段伸出于所述壳体外。
16.根据本发明的又一个方面，提供一种旋转式压缩机的制作方法，用于制作上述实施例所述的旋转式压缩机，所述制作方法包括：将制作好的所述蒸发段预埋于用于铸造所述环形缸体的气缸模具内；在所述气缸模具内浇筑气缸材料，形成埋设有所述蒸发段的所述环形缸体，且所述蒸发段至少部分包围所述压缩腔；在所述压缩腔中穿设所述曲轴，将所述转子冷压套设于所述曲轴外，将所述定子热套于所述壳体的内壁，并将所述泵体组件与所述壳体焊接，形成容置于所述壳体内的泵体组件和所述电机组件；通过保护套密封所述蒸发段位于所述环形缸体的外周面的接口后，进行整机电泳涂装；以及，将所述冷凝段与所述蒸发段焊接连通，形成带有所述热管组件的旋转式压缩机。
17.本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：
18.通过热管组件的蒸发段埋设于环形缸体中并至少部分包围压缩腔，且冷凝段伸出于环形缸体的外周的方式，利用热管组件的超高导热能力将环形缸体内的压缩热及时排出压缩机外部，有利于降低气缸组件的温度，提升压缩机指示效率，同时还可减少吸气加热，降低吸气比容，提高容积效率，从而提高压缩机的能效；气缸组件的温度下降也能进一步降低电机温度，提高电机效率；
19.同时，气缸组件温度下降有利于改善泵体温度，进而改善整机温度场，延长零部件寿命。
20.另外，环形的缸体结构与扇形的缸体结构相比，相当于增加了扇形面处的刚度，可以减少气缸组件的叶片槽处的变形，进而减少泄漏量，提高压缩机的容积效率。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
22.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明
的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1示出本发明实施例中气缸组件的立体示意图；
24.图2示出本发明实施例中气缸组件的剖面示意图；
25.图3示出本发明实施例中热管组件的立体示意图；
26.图4示出本发明实施例中热管组件的蒸发段的剖面示意图；
27.图5示出本发明实施例中热管组件的冷凝段的剖面示意图；
28.图6示出本发明实施例中气缸组件的制作方法的步骤示意图；以及
29.图7示出本发明实施例中旋转式压缩机的制作方法的步骤示意图。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
31.图1示出实施例中气缸组件的立体结构，图2示出气缸组件的剖面结构，图3示出热管组件的立体结构。结合图1至图3所示，本实施例中气缸组件主要包括：环形缸体1，环形缸体1的内周设有压缩腔10；热管组件2，自环形缸体1的外周部分地伸入环形缸体1中，并在环形缸体1中延伸，形成埋设于环形缸体1中的至少部分包围压缩腔10的蒸发段21和伸出于环形缸体1的外周的冷凝段22。
32.热管组件2内填充有传热介质，热管组件2利用传热介质在蒸发段21蒸发后在冷凝段22冷凝的相变过程，使热量快速传导。蒸发段21埋设于环形缸体1中，并且至少部分包围压缩腔10，气缸组件工作时，压缩腔10压缩冷媒产生热量，使埋设于环形缸体1中的蒸发段21受热，从而蒸发段21内的传热介质迅速汽化，吸收环形缸体1的热量。传热介质汽化后蒸汽流向冷凝段22，在冷凝段22释放出热量，液态的传热介质再流回蒸发段21，如此循环将环形缸体1的热量源源不断地传导开。
33.从而，本实施例的气缸组件通过将热管组件2的蒸发段21埋设于环形缸体1中并至少部分包围压缩腔10，且冷凝段22伸出于环形缸体1的外周的方式，利用热管组件2的超高导热能力将环形缸体1内的压缩热及时排出压缩机外部，有利于降低气缸组件的温度，提升压缩机指示效率，同时还可减少吸气加热，降低吸气比容，提高容积效率，从而提高压缩机整机能效。气缸组件的温度下降也能进一步降低电机温度，提高电机效率，同时还可改善整机温度场，延长零部件寿命。另外，本实施例的气缸组件采用的是环形缸体1，环形的缸体结构与传统的扇形的缸体结构相比，相当于增加了扇形面处的刚度，可以减少气缸组件的叶片槽处的变形，进而减少泄漏量，提高压缩机的容积效率。
34.如图2所示，环形缸体1设有径向贯通的进气通道11。在一些实施例中，蒸发段21自靠近进气通道11的第一侧11a伸入环形缸体1中，并在环形缸体1中延伸至靠近进气通道11的第二侧11b。在进气通道11的附近还设有叶片槽12，叶片槽12中设有叶片，叶片用于抵接位于压缩腔10中的活塞(图2中未详细标示出活塞和叶片)，以将压缩腔10与活塞之间的工作腔室分隔为吸气腔和排气腔两部分。在气缸组件的工作过程中，冷媒由进气通道11吸入
压缩腔10，活塞在压缩腔10中偏心旋转以对压缩腔10中的冷媒进行压缩。蒸发段21自靠近进气通道11的第一侧11a伸入并延伸至靠近进气通道11的第二侧11b，其延伸路径包围压缩腔10的大部分区域，从气缸组件吸气开始，至压缩冷媒的整个过程中，蒸发段21对压缩腔10产生的热量实现良好的导热效果。
35.其中，进气通道11的第一侧11a和第二侧11b并不限定于图2标示的位置，第一侧11a和第二侧11b可以互换，只要能实现蒸发段21自进气通道11的一侧伸入环形缸体1中，并围绕着压缩腔10在环形缸体1中延伸至进气通道11的另一侧，以包围压缩腔10的大部分区域，传导压缩腔10产生的热量即可。
36.在一些实施例中，参照图2所示，蒸发段21在环形缸体1中沿周向延伸，形成与环形缸体1的形状相适配的弧形形状。从而，蒸发段21一方面能实现包围压缩腔10，对环形缸体1的压缩热进行传导；另一方面能够与环形缸体1稳定地配合，不会因偏向设置导致环形缸体1的结构产生不平衡；再一方面，也有利于传热介质在蒸发段21内顺利地流动，快速带走环形缸体1的热量。
37.蒸发段21延伸经过的周向长度c1与环形缸体1的周向长度c2可以满足：0.5＜c1/c2＜1。例如，c1/c2＝0.6，c1/c2＝0.7，c1/c2＝0.8，等等。也即，蒸发段21在环形缸体1中延伸经过的区域至少超过压缩腔10的本体区域的一半，以实现蒸发段21包围压缩腔10的大部分区域，对环形缸体1实现良好的热传导效果。在优选的实施例中，蒸发段21在不影响吸气进程和压缩过程，也即蒸发段21在不接触进气通道11和叶片槽12的情况下，在环形缸体1中延伸经过的周向长度c1尽可能大，以实现对环形缸体1的良好热传导效果。当然，在实际生产时，需要根据气缸大平面的轮廓尺寸决定蒸发段21的延伸长度，确保蒸发段21不影响气缸正常运作，且能实现对环形缸体1的良好热传导效果即可。
38.进一步地，继续参照图2，蒸发段21与环形缸体1的内壁之间的第一径向距离h1和蒸发段21与环形缸体1的外壁之间的第二径向距离h2相等，以使埋设有蒸发段21的环形缸体1的结构保持最稳定的状态。当然，在实际生产使用过程中，蒸发段21与环形缸体1的内壁之间的第一径向距离h1和蒸发段21与环形缸体1的外壁之间的第二径向距离h2不限定于严格相等的状态，可以保持在一定的比例范围内，只要能使环形缸体1的结构稳定即可。例如，在一些实施例中，第一径向距离h1和第二径向距离h2可以满足比例关系：0.8＜h1/h2＜1.3。具体来说，第一径向距离h1和第二径向距离h2的比值可以是：0.85，0.92，1，1.15，1.25，等等。
39.上述各实施例中的热管组件2可以是普通的热管，利用设置在管壁的吸液芯驱动传热介质流动；也可以是重力热管，利用重力作用实现传热介质流动。图4示出实施例中蒸发段21的剖面结构，图5示出冷凝段22的剖面结构，结合图1、图3至图5所示，在一些实施例中，热管组件2的蒸发段21的管壁210和冷凝段22的管壁220设有吸液芯(图中未详细标示出吸液芯)，热管组件2内的传热介质在吸液芯的作用下在蒸发段21与冷凝段22之间传输热量。具体来说，吸液芯由毛细多孔材料构成，当热管组件2的蒸发段21受热时液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向冷凝段22，放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段21，如此循环实现将环形缸体1的热量由蒸发段21传导至冷凝段22。
40.在一些实施例中，热管组件2可以是重力热管，冷凝段22伸出环形缸体1的外周后沿垂直于环形缸体1的方向向上延伸，使热管组件2内的传热介质在重力作用下在蒸发段21
与冷凝段22之间传输热量。具体来说，可以参照图1和图3所示，当埋设于环形缸体1中的蒸发段21在下，伸出于环形缸体1的外周的冷凝段22在上，热管组件2呈竖直放置时，传热介质的回流靠重力即可满足，无需毛细结构的吸液芯。
41.在一些实施例中，热管组件2也可以是重力热管与吸液芯组合的形式。具体来说，蒸发段21的管壁设有吸液芯，冷凝段22为重力热管，冷凝段22伸出环形缸体1的外周后沿垂直于环形缸体1的方向向上延伸。从而，传热介质依靠重力作用即可自冷凝段22回流至蒸发段21，并在吸液芯的作用下在蒸发段21内传导热量。
42.进一步地，考虑到气缸组件的热源(冷冻机油对环形缸体1的二次加热和高温冷媒的传热)持续存在，在一些实施例中，还可以对环形缸体1进行隔热处理，在环形缸体1的非大平面区域涂覆隔热材料，以消除高温冷媒和冷冻机油对环形缸体1的二次加热影响。环形缸体1的非大平面区域具体是指环形缸体1的下端面和外周面，隔热材料可以是硅胶橡胶板。当然，隔热材料并不限于硅胶橡胶板，在其他实施例中，可以选用其他能实现热绝缘的材料作为隔热材料。通过对环形缸体1的非大平面区域进行隔热处理，可以显著降低高温冷媒和冷冻机油对环形缸体1的二次加热，减少压缩机气缸内部热量向吸气腔的传热，降低同工况下吸气腔的温度，有利于改善吸气比容，提高压缩机的容积效率，进而提升压缩机的能效。
43.综上，上述各实施例的气缸组件，利用热管组件2的超高导热能力将环形缸体1内的压缩热及时排出压缩机外部，同时通过对环形缸体1的隔热处理进一步降低气缸组件的温度，进而提高整机能效。
44.本发明实施例还提供一种旋转式压缩机，旋转式压缩机包括：泵体组件，包括上述任意实施例所描述的气缸组件，和下端部穿设于环形缸体的压缩腔中的曲轴。具体来说，曲轴的下端部是穿设于位于压缩腔中的活塞中。泵体组件还包括盖设于环形缸体的上端面的上缸盖，以及盖设于环形缸体的下端面的下缸盖，上缸盖和下缸盖一方面支撑曲轴，另一方面限定出环形缸体的压缩空间。电机组件，套设于曲轴的上端部，电机组件包括通过曲轴将旋转力传递至压缩腔中的转子和套设于转子外与转子间隙配合的定子。以及壳体，泵体组件和电机组件容置于壳体内，冷凝段伸出于壳体外。当然，旋转式压缩机还包括一些其他的常规部件，例如储液器、消音器、上壳盖、下壳盖等等，此处不再详细说明。
45.本实施例的旋转式压缩机可以适用于空调器、电冰箱等制冷空调中，利用热管技术，实现将泵体组件的热量排出压缩机外部，提高整机能效。
46.本发明实施例还提供一种气缸组件的制作方法，用于制作上述任意实施例所描述的气缸组件。图6示出实施例中气缸组件的制作方法的主要步骤，参照图6所示，本实施例中气缸组件的制作方法包括：在步骤s110中，将制作好的蒸发段预埋于用于铸造环形缸体的气缸模具内；其中，蒸发段是不锈钢材质。在步骤s120中，在气缸模具内浇筑气缸材料，形成埋设有蒸发段的环形缸体，且蒸发段至少部分包围压缩腔。也即，本实施例中是先将制作好的蒸发段预埋在环形缸体铸件的气缸模具内，然后在铸造形成环形缸体的过程中，即可获得埋设有蒸发段的环形缸体，制作流程简单，制作形成的带有蒸发段的环形缸体结构稳定。
47.热管组件的冷凝段在气缸组件装配至泵体组件中，并完成整机装配后再连接至蒸发段。
48.具体来说，本发明实施例还提供一种旋转式压缩机的制作方法，用于制作上述实
施例所描述的旋转式压缩机。图7示出旋转式压缩机的制作方法的主要步骤，参照图7所示，本实施例中旋转式压缩机的制作方法包括：在步骤s110中，将制作好的蒸发段预埋于用于铸造环形缸体的气缸模具内；在步骤s120中，在气缸模具内浇筑气缸材料，形成埋设有蒸发段的环形缸体，且蒸发段至少部分包围压缩腔。在步骤s130中，在压缩腔中穿设曲轴，将电机转子冷压套设于曲轴外部，将定子热套于壳体的内壁，并将泵体组件与壳体焊接，形成容置于壳体内的泵体组件和电机组件。
49.在步骤s130中，在环形缸体的压缩腔中穿设曲轴后，还装配上下缸盖等部件，形成具有环形缸体的泵体组件。此处的泵体组件尚未装配冷凝段。其中，考虑到环形缸体的重量和成本与传统扇形缸体相比有所增加，可以对上缸盖进行部分轻量化设计，以实现在不增加整机重量和成本的基础上提高能效。另外，还可对环形缸体的非压缩腔面进行隔热处理，以消除高温工质对环形缸体的二次加热影响，提升压缩机能效。之后，在曲轴外冷压套设转子，将定子热套于壳体的内壁，然后将定子间隙套设在转子外，实现电机组件的装配，电机组件和泵体组件一起容置于壳体内。接着，将环形缸体与壳体焊接，可以采用三点焊的方式，同时焊接上壳盖和下壳盖，并将储液器焊接在壳体外。此时除热管组件的冷凝段外，旋转式压缩机的其他部件已基本装配完成。
50.继续步骤s140，通过保护套密封蒸发段位于环形缸体的外周面的接口后，进行整机电泳涂装。以及步骤s150，将冷凝段与蒸发段焊接连通，形成带有热管组件的旋转式压缩机。热管组件的冷凝段伸出于壳体外部，可以将环形缸体产生的热量排出压缩机外部，提高压缩机整机能效。环形缸体的温度下降也有利于改善泵体温度，进而改善整机温度场，延长零部件寿命。
51.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。