本发明涉及换热技术领域,具体而言,涉及一种泵体组件、压缩机及换热系统。
背景技术:
滑片式压缩机相比于其他类型的压缩机有着零件简单、无偏心结构、力矩平稳振动小等优点,但同时滑片式压缩机也有一个影响其能效的缺点,即滑片头部功耗过大。滑片式压缩机通过离心力或是滑片背压将滑片推出滑片槽并顶住气缸内壁形成密封,由于滑片头部的旋转半径大,因此运行时线速度较大,导致滑片头部与气缸接触时产生的摩擦功耗很大,是滑片式压缩机的主要机械功耗来源。
根据滑片式压缩机的结构特点,滑片式压缩机吸气是一段角度,且由于吸气阶段滑片头部处在吸气压力下,因此滑片尾部和头部的压差最大,加上滑片头部与气缸内壁一般是变窄面接触,油膜形成不良,因此滑片头部在吸气阶段的摩擦力最大,另外,吸气阶段滑片随着滑片槽是伸出运动,滑片头部的旋转半径是增大过程,即滑片头部线速度越来越大,根据W=FV,滑片头部功耗在吸气阶段不仅较大,且是个增大的过程,因此吸气阶段的滑片头部功耗在滑片整个运行周期中占有较大的比重,降低该处的功耗对降低整机功耗有显著的作用。
技术实现要素:
本发明的主要目的在于提供一种泵体组件、压缩机及换热系统,以解决现有技术中的泵体组件、压缩机及换热系统在吸气阶段滑片头部与气缸接触产生摩擦功耗的问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种泵体组件,包括:带有滑片槽的滚子;滑片,滑片可滑动地设置在滑片槽处,滑片具有第一限位结构;气缸,滚子可转动地设置在气缸内;法兰,法兰朝向滚子的表面上设置有第二限位结构,第一限位结构与第二限位结构配合,以在泵体组件处于吸气阶段时,使滑片的头部与气缸的内壁之间具有间隙。
进一步地,第二限位结构绕法兰的周向延伸且具有限位段,当滑片运动至限位段处时,滑片被限位段止挡以回缩在滑片槽内。
进一步地,第二限位结构还具有过渡段,过渡段与限位段连接,泵体组件处于吸气阶段时,滑片由限位段运转至过渡段,当滑片处于过渡段内时,滑片的头部与气缸的内壁之间的距离逐渐减小。
进一步地,当吸气阶段结束后,泵体组件进入压缩排气阶段,滑片由滑片槽内伸出,且滑片的头部与气缸的内壁接触。
进一步地,第二限位结构还具有自由段,自由段与过渡段连接,泵体组件处于压缩排气阶段时,滑片处于自由段内,且第一限位结构被自由段限位,或第一限位结构不被约束。
进一步地,自由段与限位段的远离过渡段的一端平滑过渡连接。
进一步地,滑片包括:本体;第一限位结构,第一限位结构为设置在滑片本体上朝向法兰一侧伸出的限位柱,第二限位结构为限位环槽,且限位柱伸入限位环槽内,限位环槽的槽壁具有限位段、过渡段、自由段。
进一步地,滑片槽为至少三个,滑片的个数与滑片槽的个数一致,且各滑片槽内均设置有一个滑片。
进一步地,泵体组件还包括曲轴,滚子设置在曲轴上,且曲轴与气缸偏心设置。
进一步地,滚子为圆柱形滚子,且滚子与曲轴同轴设置。
进一步地,滑片与圆柱形滚子的轴向平面之间具有夹角。
进一步地,滑片的头部为弧面形结构,以使滑片与气缸的内壁接触时为线接触。
根据本发明的另一方面,提供了一种压缩机,包括上述的泵体组件。
根据本发明的另一方面,提供了一种换热系统,包括上述的压缩机。
应用本发明的技术方案,通过第一限位结构与第二限位结构配合,使得泵体组件在吸气阶段时,滑片的头部与气缸的内壁不会接触,也就消除了滑片头部与气缸的内壁接触产生摩擦功耗的问题,从另一角度来说延长了滑片和气缸的使用寿命,降低了泵体组件的成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明的一个可选实施例的泵体组件的结构爆炸图;
图2示出了图1中的下法兰的立体结构图;
图3示出了图1中的下法兰的俯视图;
图4示出了图1中的上法兰的立体结构图;
图5示出了图1中的上法兰的俯视图;
图6示出了图1中的滑片的结构示意图;
图7示出了图1中的一个可选实施例的第二限位结构的结构示意图;
图8示出了另一个可选实施例的第二限位结构的结构示意图;
图9示出了图1中的泵体组件刚进入吸气阶段时滑片的状态示意图;
图10示出了图1中滑片处于限位环槽的限位段时滑片与气缸之间的间隙变化示意图;
图11示出了图1中滑片从限位段到过渡段时滑片与气缸之间的间隙变化示意图;
图12示出了图1中滑片从过渡段到自由段滑片与气缸之间的间隙变化示意图;
图13示出了图1中滑片处于压缩排气阶段时滑片的状态示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、滚子;11、滑片槽;20、滑片;21、第一限位结构;22、本体;30、气缸;40、法兰;41、第二限位结构;411、限位段;412、过渡段;413、自由段;42、吸气口;50、曲轴;60、盖板;70、螺钉;W、旋转方向。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是,除非另有指明,本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“左、右”通常是针对附图所示的左、右;“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外,但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中的泵体组件、压缩机及换热系统在吸气阶段滑片头部与气缸接触产生摩擦功耗的问题,本发明提供了一种泵体组件、压缩机及换热系统。
如图1所示,该泵体组件包括带有滑片槽11的滚子10、滑片20、气缸30和法兰40。滑片20可滑动地设置在滑片槽11处,滑片20具有第一限位结构21;滚子10可转动地设置在气缸30内;法兰40朝向滚子10的表面上设置有第二限位结构41,第一限位结构21与第二限位结构41配合,以在泵体组件处于吸气阶段时,使滑片20的头部与气缸30的内壁之间具有间隙。通过第一限位结构21与第二限位结构41配合,使得泵体组件在吸气阶段时,滑片20的头部与气缸30的内壁不会接触,也就消除了滑片20头部与气缸30的内壁接触产生摩擦功耗的问题,从另一角度来说延长了滑片20和气缸的使用寿命,降低了泵体组件的成本。
具有第一限位结构21与第二限位结构41的泵体组件可以有效解决泵体组件在吸气阶段滑片20头部与气缸30的内壁接触产生摩擦功耗的问题,因此,具有该泵体组件的压缩机也就消除了因滑片20头部与气缸30的内壁接触产生摩擦功耗的问题,减少了机械功耗;具有该压缩机的换热系统的机械功耗也能显著降低。
在本实施例中,如图1、图2和图4所示,由于泵体组件中具有上、下法兰,因而,上、下法兰朝向滚子10的表面上均设置有与第一限位结构21配合的第二限位结构41。下法兰上开设有吸气口42,吸气口42呈一段角度范围。
可选的,如图3和图5所示,第二限位结构41绕法兰40的周向延伸且具有限位段411,当滑片20运动至限位段411处时,滑片20被限位段411止挡以回缩在滑片槽11内。具体地,当滑片20运动至限位段411处时,滑片20的第一限位结构21与限位段411产生干涉,从而将滑片20止挡并使其回缩在滑片槽11内,这样,滑片20的头部与气缸30的内壁之间具有间隙,从而消除了滑片20的头部与气缸30的内壁接触产生摩擦功耗。
不仅如此,第二限位结构41还具有过渡段412,过渡段412与限位段411连接,泵体组件处于吸气阶段时,滑片20由限位段411运转至过渡段412,当滑片20处于过渡段412内时,滑片20的头部与气缸30的内壁之间的距离逐渐减小。当泵体组件的吸气阶段结束后会进入压缩排气阶段,这时候就要求滑片20的头部与气缸30的内壁接触以防止泄露。由于滑片20头部的旋转线速度很大,如果使滑片20头部在与气缸内壁间隙较大使就直接与气缸内壁接触,这势必会使滑片20头部与气缸内壁之间产生撞击,从而给滑片20头部和气缸内壁造成极大的损害,影响泵体组件的使用。因而,需要通过过渡段412,使滑片20的头部与气缸30的内壁之间的距离有一个逐渐减小的过程。
当吸气阶段结束后,泵体组件进入压缩排气阶段,滑片20由滑片槽11内伸出,且滑片20的头部与气缸30的内壁接触。泵体组件进入压缩排气阶段,为了避免因滑片20头部与气缸30内壁存在间隙产生泄漏,降低压缩排气,这时候需要使滑片20头部与气缸30内壁接触。
在本实施例中,第二限位结构41还具有自由段413,自由段413与过渡段412连接,泵体组件处于压缩排气阶段时,滑片20处于自由段413内,且第一限位结构21被自由段413限位,或第一限位结构21不被约束。泵体组件处于压缩排气阶段时,滑片20处于自由段413内,这时,第一限位结构21被自由段413限位可使滑片20不会从滑片槽11内完全脱出,但滑片20的头部不会受自由段413的限制,滑片20的头部可与气缸内壁接触,以避免泄漏。
图7和图8示出了两种不同自由段413的限位环槽的结构,通过改善自由段413的圆弧结构,能更好得保证曲轴50与法兰40的端面高压侧的密封距离。
可选的,自由段413与限位段411的远离过渡段412的一端平滑过渡连接,以确保滑片20能从压缩排气阶段平稳过渡到吸气阶段。
滑片的结构如图6所示,滑片20包括本体22和第一限位结构21,第一限位结构21为设置在滑片20本体22上朝向法兰40一侧伸出的限位柱,且限位柱为两个,两个限位柱分别设置在本体的上下两个端面上,以分别与上、下法兰上的第二限位结构41配合。可选的,第一限位结构21也可为其他结构形式,如环状结构。如图7所示,第二限位结构41为限位环槽,且限位柱伸入限位环槽内,限位环槽的槽壁具有限位段411、过渡段412和自由段413。可选的,滑片槽11为至少三个,滑片20的个数与滑片槽11的个数一致,且各滑片槽11内均设置有一个滑片20。具体地,多个滑片槽11均与开设在滚子10上。
为了较为清楚地显示各段,图7中,以粗实线示意限位段411,粗虚线示意过渡段412,粗双点画线表示自由段413。为了说明滑片20在旋转过程中的状态变化,将三个滑片20分别命名为a滑片、b滑片和c滑片,以a滑片为例说明滑片20在旋转过程中的状态变化:
阶段一:如图9所示,当a滑片还在吸气初期时,限位段411与限位柱还未接触,即限位段411还未对限位柱起限位作用,此时a滑片随离心力或背压自由伸出滑片槽11贴紧气缸内壁。
阶段二:当滑片20随着旋转方向W继续旋转时,a滑片的限位柱与法兰40的限位段411接触并产生干涉,从而限制了a滑片的伸出,a滑片的头部与气缸30的内壁脱离,形成间隙,且间隙逐渐增大,不会产生摩擦功耗,如图10所示。
阶段三:如图11和图12所示,当滑片20继续随着旋转方向W运动,a滑片的限位柱平滑地过渡到过渡段412上,由于过渡段412与限位段411的位置及形状的差异性,因此a滑片能渐渐地伸出滑片槽11,a滑片从与气缸30的内壁脱离慢慢地过渡到与气缸30的内壁接触,直至a滑片的限位柱过渡到自由段413时,a滑片的头部与气缸30的内壁接触,从而确保在进入压缩排气阶段之前滑片20与气缸30已经贴紧密封了,如图13所示,从而避免了泄漏问题。
可选的,泵体组件还包括曲轴50,滚子10设置在曲轴50上,且曲轴50与气缸30偏心设置,以形成具有不同体积大小的腔体,达到吸气和排气的目的。
如图1所示,滚子10为圆柱形滚子,且滚子10与曲轴50同轴设置。可选的,泵体组件还包括盖板60,气缸30、法兰40与盖板60通过螺钉70组装到一起。
可选的,根据物理学原理,滑片20与圆柱形滚子的轴向平面之间具有夹角,以减小气体对滑片20的阻力。
可选的,滑片20的头部为弧面形结构,以使滑片20与气缸30的内壁接触时为线接触,以确保接触效果,防止泄露。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
1.本发明限位环槽结构,能实现在吸气阶段使滑片头部与气缸内壁脱离,降低滑片头部功耗,在压缩阶段不会干涉滑片伸出,不起限位作用,从而保证压缩阶段滑片头部与气缸内壁的密封性;
2.本发明滑片限位结构只在吸气阶段作用,吸气阶段滑片头部功耗所占的比重较大,因此该技术对整机的滑片头部功耗降低有显著的作用;
3.本发明滑片限位结构在吸气阶段起作用时,滑片两侧均是吸气压力,不会对压缩机造成内泄露;
4.本发明在吸气阶段作用,不会造成内泄露,其间隙不需严格控制,零部件加工和装配简单;
5.本发明通过特殊的限位环槽结构,能实现在吸气阶段通过限位使滑片与气缸脱离,在吸气将要结束时,通过限位环槽的轨迹引导滑片运动,使滑片头部平滑过渡接近气缸内壁直至贴紧,避免撞击现象,且防止内部泄露;
6.本发明相比传统技术,滑片上的限位结构是滑片两端延伸出来的凸出状结构,与限位环槽接触时面积小,能进一步降低滑片功耗,限位结构简单,加工方便;
7.本发明限位结构简单,方便实现滑片的偏置,利于设计大偏心量、大排量的滑片式压缩机;
8.本发明不需引入类似传统技术的衬套结构,不引入额外摩擦副。
显然,上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
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。