泵體組件、直線式壓縮機、制冷系統和熱泵系統的制作方法

本發明涉及換熱設備技術領域，具體而言，涉及一種泵體組件、直線式壓縮機、制冷系統和熱泵系統。

背景技術：

現有技術中的直線式壓縮機包括：缸架、活塞、電機、彈簧、閥組、彈簧支撐件及泵油系統，其中，活塞、電機的動子、彈簧支撐件及彈簧組成諧振系統。

在直線式電機的驅動力作用下，活塞在缸架的氣缸內往復運動，完成對冷媒的吸氣、壓縮和排氣過程。當電機的驅動頻率與諧振系統的固有頻率一致時，電機能夠以很小驅動力推動活塞做功，以完成制冷循環。此時，壓縮機的效率最高。

但現有技術中的諧振系統因結構設計不合理，存在易變形、使用壽命短等問題。

以一個常用的諧振系統為例，該諧振系統的彈簧支撐件為多段直角折彎型的彈簧支撐件，雖然其整體軸向尺寸較小，但經研究表明，其在使用過程中的形變較大，容易導致活塞與氣缸相互磨損甚至磨損，不僅會產生大量的摩擦熱，還會造成活塞卡缸，降低泵體組件的運行可靠性，甚至影響壓縮機的正常運行。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種泵體組件、直線式壓縮機、制冷系統和熱泵系統，以解決現有技術中的彈簧支撐件形變量大、泵體組件運行可靠性差問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種泵體組件，包括：彈簧固定板，彈簧固定板具有第一避讓孔；壓蓋，壓蓋具有多個支腳，彈簧固定板與支腳連接，彈簧固定板與壓蓋之間形成諧振區域；彈簧支撐件，彈簧支撐件位于壓蓋與彈簧固定板之間的諧振區域內；多個第一彈簧，彈簧支撐件通過第一彈簧與彈簧固定板抵接，且多個第一彈簧彼此間隔設置。

進一步地，壓蓋包括：限位板，限位板具有用于避讓消音器的第二避讓孔；支腳，支腳的第一端與限位板連接，支腳的第二端折彎后與彈簧固定板連接。

進一步地，壓蓋還包括加強結構，加強結構設置在限位板的第二避讓孔和/或限位板的周向邊緣處。

進一步地，支腳具有至少一個減重孔。

進一步地，彈簧固定板的周緣處具有朝向壓蓋一側翻折的固定板翻邊。

進一步地，彈簧支撐件包括：筒體；多個間隔設置的定位臂，定位臂由筒體的遠離彈簧固定板的一端向遠離筒體的方向伸出，第一彈簧的兩端分別與定位臂和彈簧固定板抵接，定位臂由相鄰兩個支腳的間隙處伸出。

進一步地，定位臂位于筒體的徑向平面內。

進一步地，支腳至少為三個，相鄰兩個支腳之間具有一個定位臂。

進一步地，筒體的周向側壁開設有至少一個第一風阻減小孔。

進一步地，筒體的靠近彈簧固定板的第一端具有向筒體的中心軸線處伸出的裝配凸沿。

進一步地，裝配凸沿具有至少一個第二風阻減小孔。

進一步地，裝配凸沿具有至少一個裝配孔。

進一步地，彈簧支撐件還包括翻邊結構，翻邊結構順次且連續設置在所有定位臂的周緣處。

進一步地，泵體組件還包括缸架，缸架包括氣缸和支架，支架套設在氣缸的外側，支架具有內部油路，氣缸的缸壁的內表面具有環形油槽，環形油槽與內部油路連通。

根據本發明的另一方面，提供了一種直線式壓縮機，包括泵體組件，泵體組件是上述的泵體組件。

根據本發明的另一方面，提供了一種制冷系統，包括直線式壓縮機，直線式壓縮機是上述的直線式壓縮機。

根據本發明的另一方面，提供了一種熱泵系統，包括直線式壓縮機，直線式壓縮機是上述的直線式壓縮機。

應用本發明的技術方案，通過在彈簧固定板和壓蓋之間構成的諧振區域內安裝彈簧支撐件和第一彈簧，以使泵體組件能夠實現諧振運動，且增加了彈簧支撐件的運動自由度，解決了因彈簧支撐件與彈簧固定板固定連接而造成彈簧支撐件變形量大、易損壞、使用壽命短的問題，同時，提高了泵體組件和壓縮機的運行可靠性，進而提高了制冷或熱泵系統的使用可靠性。此外，本發明中的壓縮機還具有結構緊湊的特點。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了本發明中的泵體組件的結構示意圖，沒有示出電機；

圖2示出了另一個角度的泵體組件的結構示意圖；

圖3示出了本發明的第一個具體例中的彈簧支撐件的結構示意圖；

圖4示出了本發明的第二個具體例中的彈簧支撐件的結構示意圖；

圖5示出了本發明的缸架的結構示意圖；

圖6示出了本發明的第一個具體例中的壓蓋的結構示意圖；

圖7示出了本發明的第二個具體例中的壓蓋的結構示意圖；

圖8示出了本發明的第三個具體例中的壓蓋的結構示意圖；

圖9示出了本發明中的第一個具體例中的彈簧支撐件的變形云圖；

圖10示出了圖9中的彈簧支撐件的應力云圖；

圖11示出了現有技術中的彈簧支撐件的變形云圖；以及

圖12示出了圖11中的彈簧支撐件的的應力云圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、彈簧固定板；11、第一避讓孔；12、固定板翻邊；20、壓蓋；21、支腳；211、減重孔；22、限位板；221、第二避讓孔；23、加強結構；30、彈簧支撐件；31、筒體；311、第一風阻減小孔；312、裝配凸沿；313、第二風阻減小孔；314、裝配孔；32、定位臂；321、彈簧定位結構；33、翻邊結構；40、第一彈簧；50、消音器；60、缸架；61、氣缸；611、環形油槽；62、支架；621、內部油路；622、油泵安裝槽；71、活塞；711、吸氣閥固定孔；712、吸氣閥裝配定位孔；713、吸氣冷媒通道；72、動子；73、第二彈簧；74、油泵組件。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“內、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內、外，但上述方位詞并不用于限制本發明。

為了解決現有技術中的彈簧支撐件形變量大、泵體組件運行可靠性差問題，本發明提供了一種泵體組件、直線式壓縮機、制冷系統和熱泵系統。其中，直線式壓縮機包括泵體組件，泵體組件是下述的泵體組件。且制冷系統和熱泵系統均包括直線式壓縮機，直線式壓縮機是下述的直線式壓縮機。

如圖1至圖10所示，本發明中的泵體組件包括彈簧固定板10、壓蓋20、彈簧支撐件30和多個第一彈簧40，彈簧固定板10具有第一避讓孔11；壓蓋20具有多個支腳21，彈簧固定板10與支腳21連接，彈簧固定板10與壓蓋20之間形成諧振區域；彈簧支撐件30位于壓蓋20與彈簧固定板10之間的諧振區域內；彈簧支撐件30通過第一彈簧40與彈簧固定板10抵接，且多個第一彈簧40彼此間隔設置。

通過在彈簧固定板10和壓蓋20之間構成的諧振區域內安裝彈簧支撐件30和第一彈簧40，以使泵體組件能夠實現諧振運動，且增加了彈簧支撐件30的運動自由度，解決了因彈簧支撐件30與彈簧固定板固定連接而造成彈簧支撐件30變形量大、易損壞、使用壽命短的問題，同時，提高了泵體組件和壓縮機的運行可靠性，進而提高了制冷系統和熱泵系統的使用可靠性。此外，本發明中的壓縮機還具有結構緊湊的特點。

如圖6至圖8所示，壓蓋20包括限位板22和支腳21，限位板22具有用于避讓消音器50的第二避讓孔221；支腳21的第一端與限位板22連接，支腳21的第二端折彎后與彈簧固定板10連接。由于限位板22通過支腳21與彈簧固定板10間隔設置，因而預留出了足夠的諧振區域以用于放置彈簧支撐件30。

優選地，壓蓋20還包括加強結構23，加強結構23設置在限位板22的第二避讓孔221和/或限位板22的周向邊緣處。由于設置有加強結構23，因而提高了壓蓋20的結構強度，從而提高了壓蓋20的使用可靠性。

進一步地，加強結構23是加強翻邊。當然，加強結構23還可以是加強肋板或加強筋等。

在圖6所示的優選實施方式中，限位板22的厚度為3至5mm，支腳21為三個，每個支腳21上均設置有1個螺紋孔，用來與彈簧固定板10連接。第二避讓孔221的邊緣處設置有厚度為2至3mm，高度為8至20mm的加強翻邊，該加強翻邊可利于減小整個零件的變形。

在圖7所示的優選實施方式中，除了在第二避讓孔221的邊緣處設置有厚度為2至3mm，高度為8至20mm的加強翻邊外，在限位板22的軸線邊緣處也設置有相同厚度和高度的加強翻邊。

在圖8所示的優選實施方式中，支腳21具有至少一個減重孔211。由于設置有減重孔211，因而在保證零件的剛度基礎上，減小了零件的重量，降低了材料成本。

優選地，減重孔211呈腰形。進一步地，減重孔211的寬度為3至8mm，長度為15至30mm。

在圖1和圖2所示的優選實施方式中，所有支腳21等間隔地設置。由于所有支腳21等間隔地設置，因而使壓蓋20具有結構強度分布均勻的特點，優化了壓蓋20的受力性能。

在圖1所示的優選實施方式中，彈簧固定板10的周緣處具有朝向壓蓋20一側翻折的固定板翻邊12。由于在彈簧固定板10具有固定板翻邊12，因而提高了彈簧固定板10的結構強度，有效延長了彈簧固定板10的使用壽命。

如圖3和圖4所示，彈簧支撐件30包括筒體31和多個間隔設置的定位臂32，定位臂32由筒體31的遠離彈簧固定板10的一端向遠離筒體31的方向伸出，第一彈簧40的兩端分別與定位臂32和彈簧固定板10抵接，定位臂32由相鄰兩個支腳21的間隙處伸出。由于設置有定位臂32，因而為安裝第一彈簧40預留了足夠的安裝空間。由于定位臂32由相鄰兩個支腳21的間隙處伸出，因而使定位臂32與支腳21合理布置，避免二者裝配干涉。

優選地，筒體31為圓柱形結構。

為了保證泵體組件的具有小型化的特點，筒體31的厚度應在2至5mm之間。一方面保證了剛度，另一方面降低了成本。

本發明中的定位臂32位于筒體31的徑向平面內(請參考圖3)。

本發明中的支腳21至少為三個，相鄰兩個支腳21之間具有一個定位臂32。

如圖3和圖4所示，筒體31的周向側壁開設有至少一個第一風阻減小孔311。優選地，第一風阻減小孔311為3至6個，不僅能夠有效降低彈簧支撐件30的質量，還可以降低風阻。

如圖3所示，筒體31的靠近彈簧固定板10的第一端具有向筒體31的中心軸線處伸出的裝配凸沿312。由于設置有裝配凸沿312，因而為安裝其他零部件提供了足夠的裝配面積，保證了泵體組件的裝配可靠性。

如圖3所示，裝配凸沿312具有至少一個第二風阻減小孔313。由于設置有第二風阻減小孔313，因而能夠有效降低彈簧支撐件30的質量并降低風阻。

如圖3所示，裝配凸沿312具有至少一個裝配孔314。裝配孔314用于活塞71進行連接。

如圖3和圖4所示，定位臂32具有彈簧定位結構321以用于固定第一彈簧40。優選地，彈簧定位結構321是定位臂32上的凸起結構。進一步地，凸起結構呈圓臺形。

本發明中的彈簧支撐件30還包括翻邊結構33，翻邊結構33順次且連續設置在所有定位臂32的周緣處(請參考圖4)。由于翻邊結構33順次且連續設置在所有定位臂32的周緣處，因而使彈簧支撐件30的整體結構強度得以增強，從而延長了彈簧支撐件30的使用壽命。

優選地，多個定位臂32采用圓弧平滑連接。進一步地，相鄰的兩個定位臂32中間通過大于R30的圓弧連接。由于圓弧足夠大，保證定位臂32具有很大的剛度，降低了第一彈簧40壓縮過程中定位臂32的根部的變形。

在圖4所示的優選實施方式中，彈簧支撐件30的翻邊結構33的厚度為2至3mm，高度8至20mm。與圖3中的彈簧支撐件30相比，圖4中的彈簧支撐件30的制造成本略高，但其支撐剛度更大。

如圖2所示，泵體組件還包括活塞71、吸氣閥、動子72、第二彈簧73。具體的裝配順序是：首先將吸氣閥由活塞71的吸氣閥裝配定位孔712定位好，通過螺栓或鉚接的方式將吸氣閥的閥片的中心通過吸氣閥固定孔711固定在活塞71的端面上，構成活塞組件；然后將活塞 71與動子72通過特定裝配工裝上的定位孔裝配到一起，再在動子72的端部通過定位銷固定彈簧支撐件30和消音器50；最后將第一彈簧40和第二彈簧73安裝到彈簧支撐件30的兩端，完成整個諧振系統的裝配。彈簧支撐件30的筒體31的開口與活塞71和消音器50連通，作為吸氣冷媒的通道。該吸氣冷媒的通道與活塞71的吸氣冷媒通道713連通。

優選地，消音器50是吸氣消音器。

如圖5所示，缸架60包括氣缸61和支架62，支架62套設在氣缸61的外側，支架62具有內部油路621，氣缸61的缸壁的內表面具有環形油槽611，環形油槽611與內部油路621連通。由于設置有環形油槽611，因而不僅能夠對活塞71進行潤滑，同時還能帶走部分熱量。其中，支架62還具有油泵安裝槽622，以便于與油泵組件74連接。

優選地，環形油槽611位于距離氣缸61的缸頭的20至30mm處。

優選地，環形油槽611的槽寬為5至10mm、深度為1至3mm。

優選地，支架62采用鑄鋁或PEEK、PPS等高強度塑料，以減少電機漏磁。

優選地，氣缸61采用鑄鐵材料(例如HT200、HT250等)，即能夠保證零件的耐磨性，又能夠降低鑄造成本。

如圖1所示，本發明中的泵體組件還包括缸架60、電機、閥組件和上述的油泵組件74。裝配前，先要將電機的內定子冷壓到缸架60上。裝配時，先將缸架60固定在定位工裝上，裝好油泵組件74，然后在缸架60上放置電機的外定子，并保證外定子與氣缸61同心，再將彈簧固定板10壓到電機外定子的上端面上，打緊螺栓；然后將上述裝配好的諧振系統裝入到氣缸61內；最后對第一彈簧40按設計要求進行預壓縮，放置壓蓋20，并用螺栓緊固。檢查無誤后，裝入閥組件，完成整個泵體組件的裝配。

需要說明的是，如圖9和圖10所示，利用有限元對本發明中的彈簧支撐件30進行仿真計算得到的變形應力云圖。分析可以發現，在相同受力情況下，本發明的彈簧支撐件30的最大變形為0.0863mm，最大應力60.5MPa。同樣對現有技術中的直角折彎型彈簧支撐件仿真計算，如圖11和圖12所示，分析結果表明現有的彈簧支撐件最大變形已達到0.197mm，最大應力為81.2MPa。因此，本發明的彈簧支撐件30的剛度更大，變形量減小了1個數量級，應力也下降了25％，從而提高了壓縮機的性能，保證了壓縮機運行時零件的可靠性。

本發明中的泵體組件能夠在結構緊湊的前提下，保證泵體組件的諧振可靠性，同時還有效增加了彈簧支撐件30的支撐剛度、減少了零件變形，從而提高了壓縮機的整機性能和壓縮機運行時零件的可靠性。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施方式能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。