一种凸轮曲轴机构及活塞式压缩机

文档序号:1886044 发布日期:2021-11-26 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种凸轮曲轴机构及活塞式压缩机 (Cam crankshaft mechanism and piston compressor ) 是由 杜金尧 徐敏 刘源泉 李亚荣 于 2021-09-18 设计创作,主要内容包括:本发明属于压缩机领域,尤其涉及一种凸轮曲轴机构及活塞式压缩机,凸轮曲轴机构包括凸轮曲轴,凸轮曲轴包括曲轴杆,曲轴杆的第一端连接电机的输出端,曲轴杆的第二端形成一端面,端面的外侧边缘形成一环状的轨道槽,轨道槽呈中心对称设置,且轨道槽相互垂直的两条对称轴在端面上的长度不相等;连接件,包括连杆,和分别位于连杆两端的第一连接部和第二连接部,第一连接部与轨道槽配合并可相对轨道槽滑动,第二连接部与压缩机活塞配合;电机驱动曲轴杆转动时,第一连接部在轨道槽内滑动,连杆带动压缩机活塞前后移动。本发明的凸轮曲轴机构能提高活塞式压缩机的排量及制冷量。(The invention belongs to the field of compressors, and particularly relates to a cam crankshaft mechanism and a piston compressor, wherein the cam crankshaft mechanism comprises a cam crankshaft, the cam crankshaft comprises a crankshaft rod, the first end of the crankshaft rod is connected with the output end of a motor, the second end of the crankshaft rod forms an end face, the outer edge of the end face forms an annular track groove, the track grooves are arranged in a centrosymmetric manner, and the lengths of two symmetrical shafts which are perpendicular to each other in the track groove on the end face are unequal; the connecting piece comprises a connecting rod, a first connecting part and a second connecting part, wherein the first connecting part and the second connecting part are respectively positioned at two ends of the connecting rod; when the motor drives the crankshaft rod to rotate, the first connecting part slides in the track groove, and the connecting rod drives the compressor piston to move back and forth. The cam crankshaft mechanism of the invention can improve the discharge capacity and the refrigerating capacity of the piston compressor.)

一种凸轮曲轴机构及活塞式压缩机

技术领域

本发明属于压缩机领域,尤其涉及一种凸轮曲轴机构及活塞式压缩机。

背景技术

一般来讲,制冷压缩机按照其控制原理分类,可以分为变频压缩机和定频压缩机。为了达到节能环保的目的,或者对大制冷量的需求,变频式活塞压缩机占据了冰箱行业的大部分市场。而目前往复式活塞压缩机主要是通过改变转速来实现不同制冷量的供给,但是由于活塞压缩机的结构方案的限制,在结构紧凑的空间内想提高活塞压缩机的排量及冷量十分困难,

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种能提高活塞式压缩机的排量及制冷量的凸轮曲轴机构及活塞式压缩机。

为解决上述技术问题,本发明一种凸轮曲轴机构,包括

凸轮曲轴,所述凸轮曲轴包括曲轴杆,所述曲轴杆的第一端连接电机的输出端,所述曲轴杆的第二端形成一端面,所述端面的外侧边缘形成一环状的轨道槽,所述轨道槽呈中心对称设置,且所述轨道槽相互垂直的两条对称轴在所述端面上的长度不相等;

连接件,包括连杆,和分别位于所述连杆两端的第一连接部和第二连接部,所述第一连接部与所述轨道槽配合并可相对所述轨道槽滑动,所述第二连接部与压缩机活塞配合;所述电机驱动所述曲轴杆转动时,所述第一连接部在所述轨道槽内滑动,所述连杆带动所述压缩机活塞前后移动。

进一步可选地,位于所述轨道槽的短对称轴处的所述轨道槽的两侧分别向对侧凹陷形成第一凹弧段和第二凹弧段,位于所述轨道槽的长对称轴处的所述轨道槽的两侧分向对侧凸起形成第一凸弧段和第二凸弧段,所述第一凸弧段、所述第一凹弧段、所述第二凸弧段和所述第二凹弧段两两相连形成所述轨道槽。

进一步可选地,所述压缩机活塞靠近所述第二连接部的一侧向内凹陷形成安装腔,所述第二连接部位于所述安装腔内;所述第一连接部内形成第一通道,所述第二连接部内形成第二通道;所述凸轮曲轴机构还包括

连接销,所述连接销的第一端伸入所述第一通道内并与所述第一通道过盈配合,所述连接销的第二端伸入所述轨道槽内并与所述轨道槽间隙配合;

活塞销,所述活塞销位于所述第二通道内,且至少所述活塞销的一端伸出所述第二通道并通过固定件与所述压缩机活塞固定配合。

进一步可选地,所述轨道槽的两侧内壁分别向对侧凸起形成限位凸环,所述连接销的第二端限位于所述限位凸环内并与所述限位凸环间隙配合。

进一步可选地,所述凸轮曲轴机构包括平衡结构,所述平衡结构凸出所述端面设置,所述平衡结构上形成多个出油孔;

所述平衡结构与所述曲轴杆之间形成第一油道,所述第一油道的第一端位于所述曲轴杆的内部,所述第一油道的第二端由所述曲轴杆的内部向所述平衡结构内部延伸,并在所述平衡结构内部分支形成多个通道,所述多个通道分别与所述多个出油孔处一一对应连通。

进一步可选地,所述曲轴杆的内部形成有上油通道,所述曲轴杆的外壁形成有第二油道,所述第二油道的第一端与所述上油通道的第一连接孔连通,所述第二油道的第二端围绕所述曲轴杆的外周壁盘旋延伸至与所述第一油道的第一端连通。

进一步可选地,所述端面上形成有出气孔,所述端面与所述曲轴杆之间形成有出气通道,所述出气通道的第一端与所述上油通道的第二连接孔连通,所述出气通道的第二端由所述上油通道的第二连接孔由所述曲轴杆的内部向所述出气孔方向延伸至与所述出气孔相连通。

进一步可选地,所述轨道槽的底壁上开设多个漏油孔。

进一步可选地,所述连接销的内部设有贯穿所述连接销内部的通道。

本实施例还提出了一种活塞式压缩机,所述活塞式压缩机包括气缸座,所述气缸座中设有上述任意一项所述的凸轮曲轴机构。

采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比具有以下有益效果:

本发明提出的凸轮曲轴机构较常规曲柄连杆机构相比,电机转子带动凸轮曲轴旋转,凸轮曲轴可带动活塞两次往复运动,从而对气缸内气体进行两次压缩,活塞压缩机的排量提高原来的64%,大幅度提高压缩机的制冷量和能效。

下面结合附图对本发明的

具体实施方式

作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分,用来提供对本发明的进一步的理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,但不构成对本发明的不当限定。显然,下面描述中的附图仅仅是一些实施例,对于本领域普通技术人员来说,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附图。在附图中:

图1、为本发明实施例的凸轮曲轴立体图。

图2、为本发明实施例的凸轮曲轴机构的主视剖视图。

图3、为本发明实施例的凸轮曲轴机构的左视剖视图。

图4、为本发明实施例的凸轮曲轴机构的俯视图。

图5、为本发明实施例的凸轮曲轴机构的连接件立体图。

图6、为本发明实施例的凸轮曲轴机构的滑动连接销立体图。

图7、为本发明实施例的凸轮曲轴机构带动活塞运行到上止点剖视图。

图8、为本发明实施例的凸轮曲轴机构带动活塞运行到下止点剖视图。

图9、现有的曲柄机构与本实施例的凸轮曲轴机构的活塞行程对比图。

其中:10-气缸座;20-凸轮曲轴;21-平衡结构;22-轨道槽;23-曲轴杆;24-第二油道;25-上油通道;26-限位凸环;27-出气孔;28-出油孔;29、第一油道;30-活塞;40-连杆;41-第二连接部;42-第一连接部;50-活塞销;60-连接销;70-轴承组件;80-固定销。

需要说明的是,这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“内”、“外”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。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前往复式活塞30压缩机主要是通过改变转速来实现不同制冷量的供给,但是由于活塞30压缩机的结构方案的限制,在结构紧凑的空间内想提高活塞30压缩机的排量及冷量十分困难,本实施例巧妙利用活塞30压缩机内部有限的空间,设计一种双行程凸轮曲轴20连杆40机构,可大幅度提高活塞30压缩机的排量。本实施例的凸轮曲轴20机构,如图1-图6所示,包括凸轮曲轴20和连接件,凸轮曲轴20包括曲轴杆23,曲轴杆23的第一端连接电机的输出端,曲轴杆23的第二端形成一端面,端面的外侧边缘形成一环状的轨道槽22,轨道槽22呈中心对称设置,且轨道槽22相互垂直的两条对称轴在端面上的长度不相等。较为对称的结构设计可以使曲轴很好地达到动平衡,消除曲轴的旋转惯性力。

连接件包括连杆40,和分别位于连杆40两端的第一连接部42和第二连接部41,如图5、图7和图8所示,第一连接部42与轨道槽22配合并可相对轨道槽22滑动,第二连接部41与压缩机活塞30配合;电机驱动曲轴杆23转动时,第一连接部42在轨道槽22内滑动,连杆40带动压缩机活塞30前后移动。在一些实施方式中,第一连接部42与轨道槽22配合方式为第一连接部42以较小的尺寸直接伸入轨道槽22内与轨道槽22间隙配合,在另一些实施方式中,第一连接部42的底部固定一个或延伸形成一个插接件,该插接件伸入轨道槽22内与轨道槽22间隙配合。在一些实施方式中,第二连接部41与压缩机活塞30的配合为第二连接部41与压缩机活塞30直接固定连接,在另一些实施方式中,第二连接部41与压缩机活塞30的配合为第二连接部41通过其他部件与压缩机活塞30可拆卸连接或固定连接。

由于现有的活塞压缩机的曲柄连杆结构的装配过程,需要在气缸座缸孔上端加工出一处U型槽,方便连杆的装配,而本实施例的凸轮曲轴机构取消气缸座U型槽的加工,降低工艺成本。

如图1和图4所示,轨道槽22呈中心对称设置,轨道槽22相互垂直的两条对称轴在端面上的长度不相等,使轨道槽22的中心点至轨道槽22两对侧的距离不同,当电机带动曲轴杆23转动,第一连接部42在轨道内移动,第一连接部42位于轨道槽22离中心点最远端时带动压缩机活塞30处于上止点,如图7所示。第一连接部42位于轨道槽22离中心点最近端时带动压缩机活塞30处于下止点,如图8所示。由于曲轴杆23一个转动周期可使第一连接部42在两个最远端和两个最近端之间交替移动,从而可使压缩机活塞30在曲轴杆23一个旋转周期内进行两次往复运动,可以对压缩机气缸内气体进行两次压缩,活塞30压缩机的排量提高原来的64%,大幅度提高压缩机的制冷量和能效。

进一步可选地,由于压缩机活塞30由上止点移动到下止点的行程大小与轨道槽22离中心点最远端的距离和轨道槽22离中心点最近端的距离有关,即压缩机活塞30行程=轨道槽22的最远端离中心点的距离-轨道槽22最近端离中心点的距离,为了增大压缩机活塞30的行程,就需要增大轨道槽22最远端离中心点的距离,以及减小轨道槽22最近端离中心点的距离,因此,本实施例通过将位于轨道槽22的短对称轴处的轨道槽22的两侧分别向对侧凹陷形成第一凹弧段和第二凹弧段,位于轨道槽22的长对称轴处的轨道槽22的两侧分向对侧凸起形成第一凸弧段和第二凸弧段,第一凸弧段、第一凹弧段、第二凸弧段和第二凹弧段两两相连形成轨道槽22,如图1和图4所示。轨道槽22经过如此设计增大压缩机活塞30的行程,进一步提升压缩机排量和制冷量。

进一步可选地,如图7和图8所示,压缩机活塞30靠近第二连接部41的一侧向内凹陷形成安装腔,第二连接部41位于安装腔内;第一连接部42内形成第一通道,第二连接部41内形成第二通道;凸轮曲轴20机构还包括连接销60,连接销60的第一端伸入第一通道内并与第一通道过盈配合,连接销60的第二端伸入轨道槽22内并与轨道槽22间隙配合;凸轮曲轴20机构还包括活塞销50,活塞销50位于第二通道内,且至少活塞销50的一端伸出第二通道并通过固定件与压缩机活塞30固定配合。如图7和图8所示,固定件可选的为固定销80。凸轮曲轴20旋转带动连接销60在轨道槽22内移动,滑动连接销60带动连杆40前后移动,连杆40前后移动带动活塞30做往复式运动。

进一步可选地,如图1-图3所示,轨道槽22的两侧内壁分别向对侧凸起形成限位凸环26,连接销60的第二端限位于限位凸环26内并与限位凸环26间隙配合,限位凸环26的设定对连接销60起到导向和定位的作用。

进一步可选地,如图1-图3所示,凸轮曲轴20机构包括平衡结构21,平衡结构21凸出端面设置,平衡结构21上形成多个出油孔28;如图2所示,平衡结构21上形成3个出油孔28,出油孔28的个数不限定3个,出油孔28的个数可根据需要进行调整。冷冻油受到离心力的作用,可以充分将油供给到压缩机活塞30的各个部位。可选的,多个出油孔28分别位于平衡结构21不同方位,从而更有利于从出油孔28甩出的油能均匀供给到活塞30的各个部位。平衡结构21与曲轴杆23之间形成第一油道29,第一油道29的第一端位于曲轴杆23的内部,第一油道29的第二端由曲轴杆23的内部向平衡结构21内部延伸,并在平衡结构21内部分支形成多个通道,多个通道分别与多个出油孔28处一一对应连通。曲轴杆23的内部形成有上油通道25,曲轴杆23的外壁形成有第二油道24,第二油道24的第一端与上油通道25的第一连接孔连通,第二油道24的第二端围绕曲轴杆23的外周壁盘旋延伸至与第一油道29的第一端连通。可选地,上油通道25设置成偏心结构,从而增加上油通道旋转半径,根据离心式泵油的计算公式w=2*g*h/R^2,在角速度w不变的情况下,R越大,泵油高度h就越大,泵油效果越好。

上油通道25内部或下部设置泵油结构,泵油结构将活塞30压缩机底部油池里的油泵送至上油通道25内,上油通道25内的油顺着第二油道24、第一油道29供给到平衡结构21来润滑整个机构。

进一步可选地,如图1-图4所示,端面上形成有出气孔27,端面与曲轴杆23之间形成有出气通道,出气通道的第一端与上油通道25的第二连接孔连通,出气通道的第二端由上油通道25的第二连接孔由曲轴杆23的内部向出气孔27方向延伸至与出气孔27相连通,出气孔27的设置可维持上油通道25内气压平衡,使压缩机油池内的油能更好泵入至上油通道25内。出气孔27的存在导致曲轴上端质心偏离,为实现凸轮曲轴20的动平衡,平衡结构21的设置位置由凸轮曲轴20的几何中心向与出气孔27设置位置相反的方向偏离,如图4所示,出气孔27位于轨道槽22的中心点与轨道槽22的最远端之间,从而使得出气孔27的存在导致曲轴质心偏左,平衡结构21设置在凸轮曲轴20几何中心偏右的位置。

进一步可选地,轨道槽22的底壁上开设多个漏油孔,防止轨道槽22内积油,影响活塞30压缩机底部油池的高度,影响泵油。

进一步可选地,如图6所示,连接销60的内部设有贯穿连接销60内部的通道,避免冷冻油无法供给到第一连接部42下端的可能。

本实施例的凸轮曲轴20机构的工作过程如下:电机转子带动凸轮曲轴20做旋转运动,轨道槽22带动连接销60在其轨道内运动,滑动连接销60带动连杆40和活塞30做往复运动,与凸轮曲轴20的运动轨迹不同的是,连杆40的运动轨迹是一条直线。如图7和图8所示活塞30一个周期行程状态是从图7→图8→图7→图8→图7的闭环。

图9为现有的曲柄机构与本实施例的凸轮曲轴20机构的活塞30行程对比图,相比现有的曲柄机构,本实施例的凸轮曲轴20机构在凸轮曲轴20旋转一周的条件下,活塞30可以进行两次压缩,活塞30压缩机的排量提高原来的64%,大幅度提高压缩机的制冷量和能效。

本实施例还提出了一种活塞30式压缩机,活塞30式压缩机包括气缸座10,上述的凸轮曲轴20机构设置在气缸座10中。在凸轮曲轴20的端面的下表面与气缸座10之间设有轴承组件70,减小凸轮曲轴20转动的摩擦力。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。

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