旋转式空调压缩机的制作方法

1.本发明属于压缩机技术领域，涉及一种旋转式压缩机，特别是一种旋转式空调压缩机。


背景技术：

2.旋转式压缩机的电机直接带动旋转活塞作旋转运动来完成对制冷剂蒸气的压缩。由于活塞作旋转运动，压缩工作圆滑平稳，平衡，另外旋转式空压机没有余隙容积，无再膨胀气体的干扰，因此具有压缩效率高、零部件少、体积小、重量轻、平衡性能好、噪音低、防护措施完备和耗电量小等优点。
3.旋转式压缩机中叶片的r面与活塞外圆接触并将气缸内腔分隔成压缩腔和吸入腔。旋转式压缩机运行时，随着吸入腔体积逐步扩大，吸入低压冷媒；压缩腔体积逐步缩小，冷媒逐渐被压缩，当达到排气阀设定压力值后，冷媒排出，通常排气阀打开时活塞旋转至330
°‑
335
°
阶段。在活塞旋转0
‑
270
°
阶段冷媒压力变化极小，即小幅度升高；在270
°‑
330
°
阶段冷媒压力变化明显，尤其是300
°
之后阶段，即大幅度升高。
4.关于旋转式压缩机的相关文献较多，如旋转式压缩机的叶片弹簧的设置结构（申请号200510084041.4），一种带台阶形弹簧孔的旋转活塞式压缩机（申请号200720069526.0）。目前旋转式压缩机所采用的叶片弹簧形状各异，如等直径柱状弹簧、锥形弹簧、片状弹簧，但它们的作用都是为了减少弹簧与弹簧孔壁的摩擦、弹簧运行稳定性。
5.随着社会发展，对空调的节能、降耗的要求也越来越高；为此新型冷媒不断推广应用以及压缩机的输出工作压力也不断提高。目前部分压缩机的输出工作压力已提高至26
‑
28kg/cm
²
，甚至超过40kg/cm
²
。随着压缩机的输出工作压力提高，叶片压在活塞外圆上的压力也适应性地提高，而叶片与活塞之间摩擦力是客观存在的，减少叶片与活塞之间摩擦损耗是本领域技术人员所追求的。为此，申请人曾提出了旋转式平动活塞压缩机（申请号201310738478.x）；当然本领域技术人员希望能提出更多不同的技术方案，使人们有更多的选择。


技术实现要素：

6.本发明提出了一种旋转式空调压缩机，本发明要解决的技术问题是如何降低旋转式空调压缩机中叶片与活塞之间摩擦所消耗的能量。
7.本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种旋转式空调压缩机，包括气缸、曲轴和叶片，曲轴穿设在气缸的腔室内，曲轴上套设有活塞；叶片与气缸之间滑动连接，叶片的弧形端面抵靠在活塞的外圆面上，气缸上开设有进气通道和排气通道，进气通道和排气通道分别位于叶片的两侧；其特征在于，气缸内设有与叶片尾端相抵靠的递增型弹簧，活塞从进气通道处向排气通道处移动过程中，递增型弹簧的压缩行程先逐渐缩小，再逐渐增大；递增型弹簧的压缩行程逐渐增大过程中单位长度压力增加值逐渐增大。
8.与现有采用线性弹簧的旋转式空调压缩机相比，本旋转式空调压缩机在排气阀开
启之前，递增型弹簧使叶片对活塞的作用力显著降低，实现降低叶片与活塞之间摩擦力，进而降低旋转式空调压缩机运行能耗。
9.下述方案能使递增型弹簧的弹力增加曲线与冷媒使叶片推力增加曲线更吻合，作为优先，在所述递增型弹簧的压缩行程逐渐增大过程中具有压力平缓上升的平缓段和压力急速上升的激增段，平缓段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数为k1，激增段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数为k3，k3＞k1。
10.作为优先，在所述递增型弹簧的压缩行程逐渐增大过程中还具有位于平缓段和激增段之间的过渡段，过渡段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数为k2，k3＞k2＞k1。
11.作为优先，与所述激增段起始点所对应的活塞外圆面与气缸的腔室侧面之间最小间隙所处位置为l1，与旋转式空调压缩机运行冷媒使叶片推力激增起始点所对应的活塞外圆面与气缸的腔室侧面之间最小间隙所处位置为l2，l1与排气通道的距离大于l2与排气通道的距离。该方案不仅能降低激增段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数，还能降低递增型弹簧的压力最大值。
12.在上述的旋转式空调压缩机中，所述递增型弹簧包括等螺距圆柱段和圆锥段，等螺距圆柱段的端面与弹簧座相抵靠，圆锥段的小端面与叶片相抵靠。
13.在上述的旋转式空调压缩机中，所述递增型弹簧包括等螺距圆柱段、变螺距圆柱段和圆锥段，等螺距圆柱段和圆锥段通过变螺距圆柱段相连接，等螺距圆柱段与变螺距圆柱段的螺距不相同；等螺距圆柱段的端面与弹簧座相抵靠，圆锥段的小端面与叶片相抵靠。
14.作为优先，所述递增型弹簧的压力急速上升时，等螺距圆柱段处于完全压缩状态。
15.作为优先，所述叶片的尾端开设有呈梯形的避让槽，圆锥段嵌入避让槽内。
16.作为优先，所述避让槽的底面上开设有定位凹槽，圆锥段的顶圈嵌入定位凹槽内。
附图说明
17.图1至图3是活塞处于不同状态时剖视结构示意图。
18.图4是递增型弹簧与叶片的结构示意图。
19.图5是弹簧弹力和冷媒对叶片的推力与活塞转动角度关系示意图。
20.图中，1、气缸；1a、进气通道；1b、排气通道；2、曲轴；3、叶片；3a、避让槽；3b、定位凹槽；4、活塞；5、递增型弹簧；5a、等螺距圆柱段；5b、圆锥段；6、弹簧座。
具体实施方式
21.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
22.实施例一：如图1所示，旋转式空调压缩机包括气缸1、曲轴2、叶片3、活塞4和递增型弹簧5。
23.气缸1内具有呈圆柱状的腔室，气缸1内还具有与腔室相连通的进气通道1a、排气通道1b和叶片滑槽，叶片滑槽位于进气通道1a和排气通道1b之间。
24.曲轴2穿设在气缸1腔室内，曲轴2的偏心部上套设有活塞4，活塞4的外侧面与气缸1的内侧面之间通常仅留小于0.1mm的间隙，不仅避免活塞4的外圆面与气缸1的内侧面摩
擦，又能保证密封性。叶片3嵌设在气缸1的叶片滑槽内，叶片3与气缸1之间滑动连接，由此进气通道1a和排气通道1b分别位于叶片3的两侧。
25.建立直角坐标系，直角坐标系的中心与气缸1腔室的中心重合；定义叶片3位于直角坐标系的0
°
上，旋转式空调压缩机运行时，曲轴2沿箭头所示方向旋转；那么进气通道1a中心线与直角坐标系25
°
线重合，即进气通道1a中心线与直角坐标系的0
°
线之间夹角α为25
°
；排气通道1b中心线与与直角坐标系345
°
线重合，即排气通道1b中心线与直角坐标系的0
°
线之间夹角β为15
°
。
26.气缸1内还具有弹簧安装孔，递增型弹簧5设置在弹簧安装孔内，递增型弹簧5的一端与叶片3的尾端相抵靠。气缸1外套设有外壳，外壳上设置有弹簧座6，递增型弹簧5的另一端抵靠在弹簧座6上，由此在递增型弹簧5的弹力作用下，叶片3的弧形端面始终抵靠在活塞4的外圆面上。
27.如图1至图3所示，曲轴2转动时带动活塞4移动，改变活塞4的外侧面与气缸1的内侧面之间最小间隙所处位置。上述最小间隙位于直角坐标系的0
°
线上时，递增型弹簧5压缩行程最大，上述最小间隙位于直角坐标系的180
°
线上时，递增型弹簧5压缩行程最小；上述最小间隙从直角坐标系的0
°
线沿箭头所示方向移动至180
°
线过程中，递增型弹簧5压缩行程逐渐缩小；上述最小间隙从直角坐标系的180
°
线沿箭头所示方向移动至0
°
线过程中，递增型弹簧5压缩行程逐渐增大。递增型弹簧5的压缩行程逐渐增大过程中单位长度压力增加值逐渐增大。
28.如图5所示，x1线示意上述最小间隙位于直角坐标系对应角度处叶片3受冷媒推力的大小，x2线示意上述最小间隙位于直角坐标系对应角度处递增型弹簧5的理论最优弹力，x3线示意上述最小间隙位于直角坐标系对应角度处现有技术中线性弹簧的弹力。
29.递增型弹簧5的压缩行程逐渐增大过程中，180
°
至270
°
为平缓段，设定平缓段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数为k1；270
°
至290
°
为过渡段，设定过渡段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数为k2；290
°
至0
°
为激增段，设定激增段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数为k3；由此k3＞k2＞k1。通过对比可知递增型弹簧5的弹力变化状态与叶片3受冷媒推力变化状态相吻合，即在180
°
至270
°
范围内，叶片3受冷媒推力变化较为平缓，递增型弹簧5的弹力变化也较为平缓。叶片3受冷媒推力在300
°
之后明显激增，而递增型弹簧5的弹力在290
°
之后明显激增；即递增型弹簧5的弹力明显激增起始角度小于叶片3受冷媒推力明显激增起始角度，这样不仅有利于控制激增段中相邻单位压缩长度压力增加值的绝对差系数k3，还降低递增型弹簧5的最大弹力值，进而降低旋转式空调压缩机对电机的要求以及降低能耗。过渡段使递增型弹簧5的弹力缓慢过渡，避免弹簧瞬间变化，进而有利于提高叶片3运动稳定性，以及避免产生不必要的噪声。
30.与现有线性弹簧相比，在排气阀开启之前，递增型弹簧5使叶片3对活塞4的作用力显著降低，实现降低叶片3与活塞4之间摩擦力，进而降低能耗。虽然递增型弹簧5的最大弹力会略大于线性弹簧的最大弹力，但活塞4通常处于高速旋转，在惯性力和电机驱动力作用下能顺畅地滑过。经理论计算和试验可知，本旋转式空调压缩机能降低2%
‑
3.5%的能耗；由于旋转式压缩机的普及率极高，小幅降低能耗对社会仍然具有重大意义。
31.如图4所示，递增型弹簧5包括等螺距圆柱段5a和圆锥段5b，等螺距圆柱段5a的端面与弹簧座6相抵靠，圆锥段5b的下端面与叶片3相抵靠。叶片3的尾端开设有呈梯形的避让
槽3a，这样避免圆锥段5b被压缩后，圆锥段5b与叶片3产生摩擦。避让槽3a的底面上开设有定位凹槽3b，圆锥段5b的顶圈嵌入定位凹槽3b内，这样显著提高递增型弹簧5安装位置一致性，提高压缩稳定性，实现提高旋转式空调压缩机运行稳定性。根据叶片3的移动行程和等螺距圆柱段5a的压缩行程可使上述最小间隙位于直角坐标系的270
°‑
290
°
区域时等螺距圆柱段5a被完全压缩，即采用等螺距圆柱段5a使递增型弹簧5的弹力形成平滑段，圆锥段5b使递增型弹簧5的弹力形成激增段；换言之，通过控制等螺距圆柱段5a的压缩行程实现控制递增型弹簧5弹力明显激增的位置。
32.实施例二：本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：递增型弹簧5包括等螺距圆柱段5a、变螺距圆柱段和圆锥段5b，等螺距圆柱段5a和圆锥段5b通过变螺距圆柱段相连接，等螺距圆柱段5a与变螺距圆柱段的螺距不相同，变螺距圆柱段有利于形成更平缓的弹力变化。