壓縮機單元及壓縮的制造方法
【專利摘要】用于壓縮制冷劑的壓縮機(10)的壓縮機單元(12)，包括優選為驅動軸(24)的驅動裝置，該驅動裝置用于驅動一個或多個沿徑向方向設置并能在相應的缸膛(16)內在伸出運動和縮回運動時來回運動的活塞(14)，其中驅動裝置與偏心輪(28)有效接合，偏心輪(28)控制活塞(14)的伸出運動，所述偏心輪(28)還控制活塞(14)的縮回運動，本發明還涉及相應的壓縮機(10)。
【專利說明】壓縮機單元及壓縮機
[0001]本發明涉及權利要求1的前述部分所述的用于壓縮尤其制冷劑的壓縮機的壓縮機單元，以及權利要求12的前述部分所述的相應的壓縮機，尤其是徑向活塞壓縮機。
[0002]鑒于全球貨物貿易的發展使得包括在運輸過程中需求冷凍的貨物的日益增加，以及鑒于人們對舒適度日益增長的要求，對制冷系統的需求尤其因此對為上述制冷系統供冷的壓縮機單元和壓縮機的需求不斷增長。在能源昂貴的時代，特別是由于出于環境政策考慮要求能量消耗最少，人們正努力設計出盡可能小、盡可能簡單、盡可能輕的制冷劑壓縮機。再者，目標在于設計出使用環境友好型制冷劑比如CO2制冷劑(制冷劑R744)的相應壓縮機，從而因此限制含有碳氟化合物的制冷劑的使用。
[0003]例如，從EP1552291B1中獲知一種為制冷劑CO2而設計的徑向活塞壓縮機，其公開了以徑向活塞壓縮機形式的交替式發動機，該徑向活塞壓縮機具有壓縮機單元和偏心軸，該壓縮機單元包括多個相互緊鄰設置的環形的、徑向排列的活塞汽缸單元的壓縮機單元。該偏心軸穿過封閉汽缸的機器外殼的殼體，且其偏心輪控制活塞的向外行程(stroke)。活塞的向內行程由接合(engage)在活塞內的共同控制環控制或者分別激發。控制環接合在每一活塞的側面凹槽內，在切割方向上運行，并適應于控制環的橫斷面形狀，且靠在活塞的底壁(floor wall)。其中，控制環通過內控制表面的方式與該底壁(floor wall)限制滑動接觸。
[0004]EP1553291B1公開的徑向活塞壓縮機設計是相當復雜的。再者，EP1553291B1中用于活塞回復運動的多邊形(六邊形)回復環在活塞的凹槽內沿垂直于牽引力的方向滑動。這樣，不僅會限制可用的或各自有用的回復力，還會導致該環具有傾斜的傾向。上述結構還會構成一種布局，該布局通過活塞的凹槽內的回復環而提供一種單面的(one — sided)的接合，并因此形成單面的(one — sided)的材料壓力。特別地，對于需求更大的回復力的多級壓縮機來說，更需要一種能夠承受相應受力的回復裝置。
[0005]基于上述的現有技術，因此本發明的目的是提供一種用于壓縮制冷劑的壓縮機的壓縮機單元，與現有技術的壓縮機單元相比，本發明的壓縮機單元具有通用性、相對易于設計且因此制造更經濟。再者，本發明的目的還在于提供一種相應的壓縮機。
[0006]通過本發明公開的權利要求1的壓縮機單元可以實現這個目的。通過權利要求12的壓縮機可以實現關于壓縮機任務的目的。
[0007]根據本發明提供的用于壓縮制冷劑的相應的壓縮機單元，包括驅動軸形式的驅動裝置，驅動裝置用于驅動一個或多個沿徑向方向設置的活塞。活塞能夠在伸出運動和縮回運動時在相應的缸膛內來回運動。伸出運動發生在徑向向外方向上，而縮回運動則表示朝向徑向中心的活塞運動。缸膛也設置在徑向方向上，尤其缸膛的中心軸設置在徑向方向上。驅動裝置(驅動軸)與控制活塞的伸出運動的偏心輪有效接合，即活塞通過其相應的偏心輪運動(伸出運動)以任何方式在徑向向外方向上運動。偏心輪可選擇地被設計為與驅動軸為一體和/或作為驅動軸的組成部件。再者，根據本發明，偏心輪還控制活塞的縮回運動，這意味著，偏心輪還負責指向徑向中心的活塞“縮回”。也就是說，偏心輪的相應偏心運動負責活塞的指向向外的運動的同時，還驅動活塞沿徑向向內的方向以任何方式運動，或者因而負責活塞徑向向內方向的運動。
[0008]除此以外需要說明，帶有驅動裝置(優選為驅動軸，用于驅動一個或多個沿徑向方向設置并能夠在相應的缸膛內在伸出和縮回運動時來回運動的活塞)的用于壓縮制冷劑的壓縮機的壓縮機單元，包括用于執行活塞伸出運動的裝置以及用于執行活塞縮回運動的裝置，兩裝置均由偏心輪控制或各自由偏心輪驅動。在一個簡單設計的實施方式中，用于執行活塞伸出運動的裝置與用于執行活塞縮回運動的裝置相同。在這種情況下，例如，各個活塞和偏心輪之間的連接是可以想到的，特別地，例如尤其通過剛性連接的方式(例如，能通過連桿的方式實現，并能將偏心輪的運動完全傳遞給活塞)。
[0009]與現有技術相比，這構成了一個簡化的、尤其堅固的以及因此更少出錯的壓縮機單元以及相應的壓縮機方案。
[0010]壓縮機單元的偏心輪優選地包括有效偏心輪部分，通過有效偏心輪部分該偏心輪與一個或多個連桿有效接合，尤其與各連桿的有效連桿部分有效接合。
[0011]有效偏心輪部分優選地具有圓形的橫截面,而在面對有效偏心輪部分的側面,有效連桿的的橫截面優選為與之相應的圓弓形。在一個可能的實施方式中，軸承尤其是滾針軸承被設置在有效連桿部分和有效偏心輪部分之間，從而確保連桿與分別有效接合于其上的活塞之間的摩擦低，因而驅動能耗低。
[0012]在一個簡單設計的實施方式中，有效連桿部分被設置在圍繞有效偏心輪部分的圓形軌跡上。這個實施方式也尤其適用于位于兩個有效部分之間的上述軸承結構，尤其是滾針軸承。
[0013]至于本發明涉及壓縮機任務方面，參見公開了相應壓縮機的權利要求12，其中，在其從屬權利要求中描述了其他可能的實施方式。該壓縮機具有前面所述的與壓縮機單元解決本發明任務有關的優點和特征。
[0014]這里，將說明壓縮機單元和壓縮機之間的區別。在一個簡單的方式里，本申請中定義為壓縮機單元的裝置能夠構成壓縮機。例如，可能是開式壓縮機的情形，該開式壓縮機傳送來自驅動裝置(例如壓縮機單元的驅動軸)的外部驅動源的驅動。既然在提及壓縮機時相應的發動機以及可能的封閉式密封殼體部件等通常與壓縮機關聯，為闡述需要，在本申請的內容中，對壓縮機與壓縮機單元進行區別，壓縮機在最簡單實施方式中能與壓縮機單元相同但能具有更多的部件，壓縮機單元專門用于壓縮流體，尤其是制冷劑，特別是氣態制冷劑。
[0015]本發明的其他特征通過從屬權利要求展現。
[0016]下面將結合附圖并使用優選的實施方式介紹本發明。
[0017]附圖顯示:
[0018]圖1是根據本發明的壓縮機的一個實施例的剖面垂直于軸向的剖視圖；
[0019]圖2是根據本發明的壓縮機的一個實施例的剖面平行于軸向的另一個剖視圖；以及
[0020]圖1顯示了根據本發明的壓縮機10的剖視圖，其中剖面位于根據本發明的壓縮機10的壓縮機單元12的區域內、垂直于軸向方向。
[0021]如圖1所顯示，根據本發明的壓縮機單元12具有六個設置在相應的缸膛或汽缸套16內并沿徑向方向來回運動的活塞14。缸膛或汽缸套16本身被設計為汽缸體18內的相應凹槽(recesses)。如上所述,活塞14被設計得能沿徑向方向來回運動。就來回運動而言，下文將區分伸出運動和縮回運動，其中伸出運動為指向向外的徑向方向(如箭頭20所指示)的運動，縮回運動為指向向內的徑向方向(如箭頭22所指示)的運動。壓縮機單元12用于壓縮制冷劑，其中，如本實施方式描述及附圖所顯示的，制冷劑優選為R744 (CO2)。然而需要指出的是，也可以使用任何可用的制冷劑(比如R134a等)。另外需要提到的是，本發明的主題是用于壓縮制冷劑(尤其是CO2)的制冷劑壓縮機。它是尤其用來壓縮氣態媒介的壓縮機，即用于壓縮氣態制冷劑的壓縮機。
[0022]再者，根據本發明的壓縮機單元12具有驅動軸24形式(參見例如圖2)的驅動裝置，壓縮機單元12通過它被驅動。在本發明壓縮機10的所描述的實施方式中，驅動軸連接于電動機(圖未示)，但在其他的實施方式中也可以連接于相應的帶驅動裝置或者其他裝置。此處注意，驅動軸24的軸向長度取決于預定的用途，其可以比附圖所示實施方式中的更短，圖中驅動軸24有效地連接于電動機并穿過電動機。
[0023]在活塞的伸出和縮回運動的情況下，制冷劑在活塞縮回運動過程中被帶進缸膛或汽缸套16內，制冷劑在活塞執行伸出運動過程中被壓縮然后被排出。
[0024]驅動軸24形式的驅動裝置與偏心輪28有效地接合。更具體地，驅動軸24在相應的區域(驅動軸24的偏心輪部分)被設計為偏心結構。偏心輪28因此被設計在驅動軸24上與驅動軸24成為一體，形成整體。在可選的實施方式中，偏心輪28也可以被設計為單獨的部件并連接于驅動軸24，尤其是鉸接連接于或者相應地設置于驅動軸24。
[0025]在垂直于軸向方向的截面上，偏心輪28具有圓形的橫截面和徑向向外伸出的偏心輪表面30,偏心輪表面30被設置在有效偏心輪部分(eccentric sect1n) 32的區域中。有效偏心輪部分32用于驅動活塞14，并通過接合于各個活塞14的連桿34與活塞14有效地接合。為此，連桿34通過連桿孔(connecting rod eyes) 36鉸接于活塞14,連桿孔36形成在連桿34的面向活塞14的側面上。
[0026]在面向偏心輪28的側面，連桿34具有用于與偏心輪28有效接合的有效連桿部分(connecting rod sect1n) 38。偏心輪28通過滾針軸承40形式的軸承與有效連桿部分38有效接合，滾針軸承40被設置(安裝)在偏心操作部分32 (圓形橫截面)的偏心輪表面30上。滾針軸承40也可以被可以想到的其他軸承替代，尤其任何可能結構的滑動軸承或滾動軸承。
[0027]軸承40確保將偏心輪28的運動(旋轉運動)低摩擦傳遞并轉變為有效連桿部分托座(effective connecting rod sect1n seat) 42 (其通過相應的配合(fit)與軸承有效接合)的徑向方向運動。徑向方向的相應運動然后相應地被傳送給連桿34和與之鉸接連接的活塞14。為此，有效連桿部分38被設計成與軸承40的圓形外圓周相應，且在他們面向軸承40的側面為圓弓形狀，有效連桿部分38在其面向軸承的端部具有沿軸向方向加寬的延伸部分，從而使得有效連桿部分38被可靠地設置在軸承40上兩個軸瓦(shells)44內，這兩個軸瓦44的橫截面均為L形從而形成有效連桿部分托座42。所有連桿34的有效連桿部分均被設置在圍繞偏心輪28的圓形軌跡上，從而因此環繞與之同軸的有效偏心輪部分32。
[0028]裝置的重心由于偏心輪的使用而被設置得偏心，由于這一事實，本結構(使用了類似圓弓形的連桿部分)，以及連桿的運動均能夠彼此互不干涉，而在各種情況下在各個活塞的區域內可以發生不同的運動。如果連桿被固定地連接，則在行程(stroke)運動中會發生故障，從而增大了在活塞遠離重心的區域內的死角空間。
[0029]如上所述，在一個可能的實施例中，壓縮機單元12及因此壓縮機10為這樣的壓縮機單元12或對應的壓縮機10:其設計成將CO2作為制冷劑或使用CO2作為制冷劑的制冷劑壓縮機。在這個壓縮機單元12中，汽缸的行程(stroke)與其缸徑(diameter of bore)的比率為0.3?1，優選為0.3?0.7，更優選為0.35?0.5，更優選為0.4。換句話說，行程/缸徑比(stroke/bore rad1)的值為0.3?1，優選為0.3?0.7,更優選為0.35?0.5,更優選為0.4。在所描述的可能的實施例中，這些為適合的行程/缸徑比，其中，根據設計要求而選擇0.3?I區間的值。其他在縮小區間的引用數值是從能源角度考慮來說更優選的數值(如果他們在給定的設計參數內可行的話)。
[0030]在可能的實施方式中，本發明的壓縮機單元具有3?8個活塞，優選為具有4?6個活塞。尤其對于CO2壓縮機，尤其是小型結構的CO2壓縮機，這是對結構有利的活塞數量。
[0031]應該注意到，上述實施方式的壓縮機10具有用于驅動壓縮機單元12的電動機26，其中，電動機26有效接合于或者相應地驅動壓縮機單元12的驅動軸24。在所述的實施例中，壓縮機10為密封式設計的壓縮機，其中，注意到，根據本發明的創造當然也可適用于開式的、半密封式的、密封式的以及其他不同設計的壓縮機中。壓縮機不一定由電動機驅動，也可以選擇由集成在壓縮機內或者位于壓縮機外的帶驅動裝置或其他驅動裝置來驅動。
[0032]盡管已經結合附圖對本發明的實施方式加以描述，然而本發明仍包括在從屬權利要求中特別指出但未窮盡的特征的可能結合。在本申請文件中揭露的所有特征被認為是本發明的精華，在本發明中它們單獨或者結合地相對于現有技術具有新穎性。
[0033]附圖標記列表
[0034]10 壓縮機
[0035]12 壓縮機單元
[0036]14 活塞
[0037]16 缸膛/汽缸套
[0038]18 汽缸體
[0039]20 箭頭
[0040]22 箭頭
[0041]24 驅動軸
[0042]28 偏心輪
[0043]30 有效偏心輪表面
[0044]32 有效偏心輪部分
[0045]34 連桿
[0046]36 連桿孔
[0047]38 有效連桿部分
[0048]40 滾針軸承
[0049]42 有效連桿部分托座
[0050]44 軸瓦
【權利要求】
1.用于壓縮制冷劑的壓縮機(10)的壓縮機單元(12)，包括優選為驅動軸(24)的驅動裝置，所述驅動裝置用于驅動一個或多個沿徑向方向設置并能在相應的缸膛(16)內在伸出運動和縮回運動時來回運動的活塞(14)，其中所述驅動裝置與偏心輪(28)有效接合，所述偏心輪(28)控制所述活塞(14)的伸出運動，其特征在于，所述偏心輪(28)還控制所述活塞(14)的縮回運動。
2.如權利要求1所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述偏心輪(28)包括有效偏心輪部分(32)，所述偏心輪(28)通過有效偏心輪部分(32)與一個或多個連桿(34)有效接合，尤其與各連桿(34)的有效連桿部分(38)有效接合。
3.如權利要求2所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述壓縮機單元(12)具有分別連接于各個活塞(14)的各個連桿(34)，所述連桿均通過連桿孔(36)鉸接于所述活塞(14)，所述連接頭孔(36)形成在所述連桿(34)的面向各自所述活塞(14)的側面上。
4.如權利要求2或3所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述壓縮機單元(12)具有分別連接于各個活塞(14)的各個連桿(34)，所述連桿(34)均通過所述有效連桿部分(38)與所述偏心輪(28)有效接合，所述有效連桿部分(38)形成在所述連桿(34)的面向所述有效偏心輪部分(32)的側面上。
5.如權利要求2至4中任一項所述的壓縮機單元(12)，其特征在于所述有效偏心輪部分(32)具有圓形的橫截面，和/或特征在于，所述連桿(34)的面對所述有效偏心輪部分(32)的側面，尤其是所述有效連桿部分(38)，為圓弓形狀。
6.如權利要求2至5中任一項所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述有效連桿部分(38)被同軸地設置在圍繞所述偏心輪(28)尤其是圍繞所述有效偏心輪部分(32)的圓形軌跡上。
7.如權利要求6所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，軸承，尤其是滾針軸承(40)，被設置在所述有效連桿部分(38)和所述有效偏心輪部分(32)之間。
8.如前任一項權利要求所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述壓縮機單元(12)將CO2作為制冷劑。
9.如前任一項權利要求所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述壓縮機單元(12)的行程/缸徑比是0.3?1，優選是0.3?0.7。
10.如前任一項權利要求所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述壓縮機單元(12)的行程/缸徑比是0.35?0.5，優選是0.4。
11.如前任一項權利要求所述的壓縮機單元(12)，其特征在于，所述壓縮機單元(12)包括3?8個活塞,優選為包括4?6個活塞。
12.用于壓縮制冷劑的壓縮機(10)，其特征在于，所述壓縮機(10)包括如前任一項權利要求所述的壓縮機單元(12)。
13.如權利要求12所述的壓縮機(10)，其特征在于，所述壓縮機10包括用于驅動所述壓縮機單元(12)的電動機，其中所述電動機有效接合于所述壓縮機單元12的驅動裝置，尤其是所述驅動軸(24)。
14.如權利要求12或13所述的壓縮機(10)，其特征在于，所述壓縮機(10)為密封式設計的壓縮機(10)。
【文檔編號】F04B27/053GK104334876SQ201380015247
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月19日 優先權日:2012年3月19日
【發明者】阿諾·格利希 申請人:Gea博客有限公司