壓縮機構和製冷設備的製作方法

2023-12-01 17:00:06 2

本發明涉及壓縮機技術領域，特別涉及一種壓縮機構和製冷設備。

背景技術：

相關技術中，實現氣缸容量控制的方法一般為雙氣缸壓縮機通過運行、停止其中一個來形成兩檔容量能力，這種方式難以實現更多檔容量能力，並且此種方式在單缸壓縮機上無法實現變容；相比之下，多檔容量製冷系統比採用兩檔變容的製冷系統具有應用範圍比較寬，性能比較高、舒適性比較好的特點，但目前壓縮機必須採用的是三通閥壓力控制方法變容，且至少為雙缸壓縮機。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提出一種壓縮機構，該壓縮機構的變容範圍寬，且結構簡單，變容過程容易實現。

本發明還提出了一種具有上述壓縮機構的製冷設備。

根據本發明的壓縮機構，包括：氣缸，所述氣缸具有壓縮腔；旁通通道，所述旁通通道的一端與所述壓縮腔相連，所述旁通通道的另一端與所述氣缸的進氣口相連；封堵件，所述封堵件可選擇地封堵在所述壓縮腔與所述旁通通道的所述一端之間，以使得壓縮腔中的壓縮冷媒可選擇地進入到所述旁通通道中。

根據本發明的壓縮機構，通過將壓縮腔中的冷媒可選擇地導出一部分，使得壓縮機構具有變容能力，壓縮機構可以處於部分負荷或全部負荷的狀態下工作，且壓縮機構的結構簡單，變容過程中操作容易、容易實現。

根據本發明的一個實施例，所述封堵件為柱塞，所述壓縮腔與所述旁通通道的所述一端之間設置有柱塞孔，所述柱塞可選擇地伸入所述柱塞孔以封閉或導通所述柱塞孔。

根據本發明的一個實施例，所述壓縮機構還具有壓力腔，所述柱塞的一端位於所述壓力腔中，所述柱塞的另一端位於所述柱塞孔中；

所述壓縮機構還包括：壓力源，所述壓力源與所述壓力腔相連，通過改變所述壓力腔的壓力，使所述柱塞的兩端的壓力差發生變化以驅動所述柱塞移動。

根據本發明的一個實施例，所述壓力源的壓力可調。

根據本發明的一個實施例，所述柱塞孔為1-5個。

根據本發明的一個實施例，所述壓縮機構為單缸壓縮機，所述單缸壓縮機包括：

主軸承，所述主軸承設置在所述氣缸的上側；

副軸承，所述副軸承設置在所述氣缸的下側；其中所述柱塞孔設置在所述主軸承和所述副軸承中的至少一個上。

根據本發明的一個實施例，所述壓縮機構為多缸壓縮機，所述多缸壓縮機包括：

主軸承和副軸承，所述主軸承和所述副軸承之間設置有多個氣缸；

隔板，所述隔板設置在相鄰的兩個氣缸之間；其中所述柱塞孔設置在所述主軸承、所述副軸承和多個所述隔板中的至少一個上。

根據本發明的一個實施例，所述柱塞孔的中心軸線與所述氣缸的中心軸線平行，所述柱塞孔的中心軸線和所述氣缸的中心軸線的徑向連接面與所述氣缸的滑片移動所形成的面的夾角為α，所述α滿足：45°≤α≤315°。

根據本發明的一個實施例，所述柱塞孔的最小半徑為r，所述氣缸的進氣口的最小半徑為r，所述r和所述r滿足：r2*20％≤r2≤r2*200％。

根據本發明的一個實施例，所述柱塞孔的最小半徑為r，所述柱塞孔的中心軸線與所述氣缸的中心軸線平行，所述柱塞孔的中心軸線與所述氣缸的中心軸線的距離為d，且所述氣缸的內徑為d，則所述r、d和d滿足：r+d≤d/2+5mm。

根據本發明的一個實施例，在所述柱塞伸入所述柱塞孔中時，所述柱塞與所述柱塞孔的內壁之間的間隙為f1，所述f1滿足：f1≤2mm。

根據本發明的一個實施例，所述柱塞的長度小於所述柱塞孔的長度，所述柱塞孔的長度與所述柱塞的長度之間的差值為f2，所述f2滿足：f2≤2mm。

根據本發明的一個實施例，所述壓力源包括：高壓源和低壓源，所述高壓源為製冷設備的高壓管路的氣體或液體，所述低壓源為製冷設備的低壓管路的氣體或液體。

根據本發明的製冷設備可以包括上述的壓縮機構，由於根據本發明的製冷設備具有上述的壓縮機構，因此該製冷設備具有多檔變容能力，且調節方式簡單，無論單缸壓縮機或多缸壓縮機均可以採用上述變容方式，製冷設備製冷效果好，性能高。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的壓縮機構的示意圖；

圖2是根據本發明實施例的壓縮機構的示意圖；

圖3是根據本發明實施例的氣缸與副軸承配合的示意圖；

圖4是根據本發明實施例的副軸承、氣缸和軸承配合的示意圖。

附圖標記：壓縮機構100，氣缸110，主軸承120，旁通通道130，副軸承140，柱塞150，隔板160，壓力源170，壓縮腔101，柱塞孔103，壓力腔105。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合圖1至圖4對本發明實施例的壓縮機構100進行詳細描述。

根據本發明實施例的壓縮機構100可以包括氣缸110、旁通通道130和封堵件。

其中，如圖1-3所示，氣缸110具有壓縮腔101，冷媒可以在壓縮腔101中被壓縮後排出，壓縮冷媒的排出量直接影響壓縮機構100的製冷能力。壓縮腔101排出的壓縮冷媒越多，則壓縮機構100的製冷能力越強，壓縮腔101排出的壓縮冷媒越少，則壓縮機構100的製冷能力越弱。

旁通通道130的一端與壓縮腔101相連，旁通通道130的另一端與氣缸110的進氣口相連。封堵件可選擇地封堵在壓縮腔101與旁通通道130的所述一端之間，以使壓縮腔101中的壓縮冷媒可選擇地進入到旁通通道130中。

也就是說，當封堵件封堵在壓縮腔101與旁通通道130的所述一端之間時，壓縮腔101中的冷媒不能進入到旁通通道130中，壓縮腔101中被壓縮的冷媒完全從氣缸110的排氣口排出，壓縮機構100處於全負荷運行狀態；當封堵件未封堵在壓縮腔101與旁通通道130的所述一端之間時，壓縮腔101中的被壓縮的冷媒的一部分進入到旁通通道130中，剩餘的冷媒從氣缸110的排氣口排出，壓縮機構100處於部分負荷運行的狀態。

根據本發明實施例的壓縮機構100，通過將壓縮腔101中的冷媒可選擇地導出一部分，使得壓縮機構100排出的壓縮冷媒量發生變化，進而實現壓縮機構100的變容功能，壓縮機構100可以處於部分負荷或全部負荷的狀態下工作，且壓縮機構100的結構簡單，變容過程中操作容易、容易實現。

在本發明的一些實施例中，封堵件為柱塞150，壓縮腔101與旁通通道130的所述一端之間具有柱塞孔103，柱塞孔103分別與壓縮腔101與旁通通道130相連，柱塞150可選擇地伸入到柱塞孔103中以封閉或導通柱塞孔103。

當柱塞150未伸入到柱塞孔103中時，柱塞孔103為導通狀態，壓縮腔101中部分冷媒可以經過柱塞孔103進入到旁通通道130中；當柱塞150伸入到柱塞孔103中時，柱塞孔103被柱塞150封閉封堵，壓縮腔101中的冷媒不能經過柱塞孔103進入到旁通通道130中。

柱塞150進入到柱塞孔103的方式有多種，例如可以通過電機驅動柱塞150進入柱塞孔103或脫離柱塞孔103。當然，本發明不對柱塞150進入到柱塞孔103的方式進行限定。

在本發明的一些實施例中，如圖1-2和圖4所示，壓縮機構100具有壓力腔105，壓力腔105和柱塞孔103分別位於柱塞150的兩端，壓力腔105和柱塞孔103之間被柱塞150隔絕。壓縮機構100還包括壓力源170，壓力源170與壓力腔105連通，壓力源170可以向壓力腔105中充入氣體，從而通過改變柱塞150兩端的壓力差來驅動柱塞150移動。

柱塞150的一端位於壓力腔105中，柱塞150的另一端位於柱塞孔103中；具體地，柱塞150的一端的端面位於壓力腔105中，柱塞150的另一端的端面位於柱塞孔103中。通過改變壓力腔105的壓力，使得柱塞150的兩端的壓力差發生變化，進而驅動柱塞150移動。

例如，柱塞150設置在柱塞孔103的下方時，且壓力腔105與壓縮腔101之間的壓力差足以克服柱塞150自身的重力時，氣壓可以推動柱塞150向柱塞孔103的方向移動並封堵柱塞孔103；當壓力腔105與壓縮腔101之間的壓力差不足以克服柱塞150自身的重力時，柱塞150在自身重力的作用下向下移動，壓縮腔101中的冷媒可以通過柱塞孔103進入到旁通通道130中。

進一步地，壓力源170的壓力可調。例如，可以調節壓力源170的壓力，使得壓力源170的壓力大於壓縮腔101的壓力並足夠克服柱塞150自身的重力，此時柱塞150可以氣壓的作用下向上移動並封堵柱塞孔103；也可以調節壓力源170的壓力，使得壓力源170的壓力較低，柱塞150可以在自身重力的作用下或者在壓縮腔101的壓力作用下向下移動以打開柱塞孔103。

在本發明的一些實施例中，柱塞孔103為多個，且多個柱塞孔103的位置不同。在本發明的具體示例中，柱塞孔103的數量為1-5個。

具體地，本發明實施例中所述的「柱塞孔103的位置不同」是指多個柱塞孔103的中心軸線與氣缸110中心軸線之間的連接面不重合，也即多個柱塞孔103的中心軸線和氣缸110中心軸線之間的連接面與氣缸110的滑片槽和氣缸110中心軸線的連接面之間的夾角不同。

在活塞的轉動方向上，柱塞孔103越靠近滑片槽，則當柱塞孔103導通時壓縮腔101中的冷媒進入到旁通通道130的量越少，進而壓縮機構100製冷能力越強；在活塞的轉動方向上，柱塞孔103越遠離滑片槽，則當柱塞孔103導通時壓縮腔101中的冷媒進入到旁通通道130的量越多，進而壓縮機構100的製冷能力越弱。

在本發明的一些實施例中，壓縮機構100為單缸壓縮機，單缸壓縮機包括主軸承120和副軸承140，主軸承120設置在氣缸110的上側，副軸承140設置在氣缸110的下側，其中柱塞孔103設置在主軸承120和副軸承140中的至少一個上。

當柱塞孔103設置在副軸承140上時，柱塞150的兩端為了分別設置在壓力腔105和柱塞孔103中，則柱塞150可以設置在柱塞孔103的下方。

當壓力腔105中的氣壓大於壓縮腔101中的氣壓且能夠克服柱塞150自身的重力時，柱塞150可以向上移動以封堵柱塞孔103，此時壓縮腔101中的冷媒氣體不會進入到旁通通道130，壓縮腔101中的冷媒氣體可以完全從氣缸110的排出孔排出，壓縮機處於全負荷狀態。當壓力腔105中的氣壓小於壓縮腔101中的氣壓或者壓力腔105中的氣壓與壓縮腔101的氣壓之間的差值不足以克服柱塞150自身的重力時，柱塞150向下移動並打開柱塞孔103，壓縮腔101中的冷媒部分進入到旁通通道130中，此時壓縮腔101的剩餘的冷媒從氣缸110的排氣孔排出，壓縮機處於部分負荷的狀態。

在本發明的一些實施例中，壓縮機構100為多缸壓縮機，多缸壓縮機包括主軸承120、副軸承140和隔板160。

其中，主軸承120和副軸承140之間設置有多個氣缸110，主軸承120設置在多個氣缸110的上側，副軸承140設置在多個氣缸110的下側，隔板160設置在相鄰的兩個氣缸110之間，其中柱塞孔103設置在主軸承120、副軸承140和多個隔板160的至少一個上。

也就是說，本發明不對柱塞孔103的位置進行限制，柱塞孔103可以設置在壓縮腔的上側或下側。

例如，當壓縮機構100為雙缸壓縮機且下側氣缸110具有變容能力時，柱塞孔103可以設置在副軸承140或隔板160上。當柱塞孔103設置在副軸承140上時，柱塞孔103設置在下側氣缸110的壓縮腔101的下方；當柱塞孔103設置在隔板160上時，柱塞孔103設置在下側氣缸110的壓縮腔101的上方。

當壓縮機構100為雙缸壓縮機且上側氣缸110具有變容能力時，柱塞孔103可以設置隔板160或主軸承120或隔板160上。當柱塞孔103設置在隔板160上時，柱塞孔103設置在上側氣缸110的壓縮腔101的下方，當柱塞孔103設置在主軸承120上時，柱塞孔103設置在上側氣缸110的壓縮腔101的上方。

在壓縮機構100為多缸壓縮機時，每個氣缸110可以均具有變容能力，或者只有部分氣缸110具有變容能力。

在本發明的一些實施例中，柱塞孔103的中心軸線和氣缸110的軸線軸線平行，柱塞孔103的中心軸線和氣缸110的中心軸線的徑向連接面與氣缸110的滑片移動所形成的面的夾角為α，所述α滿足：45°≤α≤315°。

也就是說，只有當壓縮腔101中的冷媒經過一定的壓縮後，才可以比較容易地進入到旁通通道130中。但當冷媒壓縮程度過大時，容易導致冷媒大量地通過柱塞孔103進入到旁通通道130中，冷媒進入到旁通通道130中的量不容易控制，進而嚴重影響壓縮機構100的製冷效果和變容能力。

發明人經過大量實驗發現，只有當柱塞孔103的中心軸線和氣缸110的中心軸線的徑向連接面與氣缸110的滑片移動所形成的面的夾角滿足上述範圍時，經過柱塞孔103進入到旁通通道130中的冷媒量才容易控制，同時壓縮機構100的變容能力更加穩定。

柱塞孔103的中心軸線和氣缸110的中心軸線的徑向連接面與氣缸110的滑片移動所形成的面的夾角不同，則柱塞孔103能夠旁通掉的壓縮腔101的冷媒量也不同，控制不同位置柱塞孔103的開啟或關閉，可以控制壓縮機構100的變容能力，改變壓縮機的製冷效果。

在本發明的一些實施例中，柱塞孔103的最小半徑為r，氣缸110的進氣口的最小半徑為r，r和r滿足：r2*20％≤r2≤r2*200％。

在本發明的一些實施例中，柱塞孔103的最小半徑為r，柱塞孔103的中心軸線與氣缸110中心軸線平行且彼此間的距離為d，氣缸110的內徑為d，則r、d和d滿足：r+d≤d/2+5mm。優選地，r+d≤d/2。

由此，確保了柱塞孔103在徑向上不會太遠離氣缸110的中心，有效確保了在柱塞孔103打開時，壓縮腔101中的冷媒可以更好地通過柱塞孔103進入到旁通通道130中。

在本發明的一些實施例中，如圖3所示，在一個壓縮腔101具有多個柱塞孔103時，相鄰的兩個柱塞孔103的中心軸線和氣缸110的中心軸線的徑向連接面之間的夾角為ζ，所述ζ滿足：45°≤ζ≤270°。

在本發明的一些實施例中，在柱塞150伸入柱塞孔103中時，柱塞150與柱塞孔103的內壁之間的間隙為f1，f1滿足：f1≤2mm。

柱塞150的長度小於柱塞孔103的長度，也就是說，柱塞150並不能完全將柱塞孔103填充完畢，柱塞孔103的長度與柱塞150的長度之間的差值為f2，f2滿足：f2≤2mm。

在本發明的一些實施例中，柱塞150的位於壓力腔105的一端具有凸起部，凸起部的外徑大於柱塞孔103的內徑。由此，當改變腔室內的壓力與縮腔的壓力之間的差值以使得柱塞150封堵柱塞孔103時，柱塞150上的凸起部可以阻止柱塞150完全進入到柱塞孔103中，同時阻止了柱塞150進入到壓縮腔101中，提高了壓縮機構100的工作穩定性。

在本發明的一些實施例中，壓力源170包括高壓源和低壓源，高壓源可以為製冷設備的高壓管路的氣體或液體，低壓源可以為製冷設備的低壓管路的氣體或液體。

例如，低壓源為壓縮機構100的吸氣管路，高壓源為壓縮機構100的排氣管路。

當柱塞孔103設置在壓縮腔101的下方時，當需要柱塞孔103打開時，可以將低壓源與壓力腔105相連，此時由於低壓源與吸氣管路相連，因此壓力腔105的壓強小於壓縮腔101中的壓強，柱塞150無法進入到柱塞孔103中，壓縮腔101中的冷媒可以有一部分進入到旁通管道；當需要柱塞150封閉柱塞孔103時，可以將高壓源與壓力腔105相連，此時壓力腔105的壓強大於壓縮腔101中的壓強並能夠克服柱塞150自身的重力，柱塞150被推入到中柱塞孔103中，此時壓縮腔101中的冷媒不能夠進入到旁通通道130中，壓縮腔101中的冷媒可以完全從排氣孔中排出。

可選地，可以在柱塞孔103與柱塞150配合的位置設置密封圈，以避免壓縮腔101中氣體或壓力源170的氣體發生洩漏。

下面簡單描述本發明實施例的製冷設備。

根據本發明實施例的製冷設備可以包括上述實施例的壓縮機構100，由於根據本發明實施例的製冷設備具有上述的壓縮機構100，因此該製冷設備具有多檔變容能力，且調節方式簡單，無論單缸壓縮機或多缸壓縮機均可以採用上述變容方式，製冷設備製冷效果好，性能高。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。