用于制冷压缩机活塞上的活塞环的改进

摘要

一台制冷压缩机包括在活塞外表面上具有两个环形槽的活塞，其中一个槽位于活塞上部附近，而另一个槽位于底部附近。塑料制的锥形活塞环放在槽中。活塞环的外径大于活塞外径，使活塞环形成曲面，以致于在活塞环一个轴向端的曲面外径小于另外一个轴向端的曲面外径。通过在活塞和气缸之间装上改进的密封件，这种锥形曲面密封的独特安置减少了电机驱动制冷压缩机的功率损失。

说明书

本发明涉及制冷压缩机，特别是改进活塞式的制冷压缩机的活塞环。

在传统的活塞式制冷压缩机中，气缸中往复运动的活塞一般是铸铁制造的。使用铸铁是因为铁坚固并且耐磨损，铁的这些特性对于自动空气调节系统中的压缩机是特别重要的。总之，铁制气缸或选择由铸铁制造的气缸衬套嵌入由铝合金制造的壳体中。

当由铸铁制造的气缸或气缸衬套用在压缩机中时，气缸或气缸衬套重量的减少不能超过一定量。气缸或气缸衬套必须大于一定的厚度，以便得到足够的强度，从而使气缸衬套嵌入壳体时避免了任何变形。该气缸或气缸衬套也必须具有足够的厚度，以防止该气缸衬套受热变形。然而在气缸衬套做得足够厚时，可以达到上述优点，但包括气缸衬套在内的壳体重量就比理想的要重。由于上述型式的气缸衬套涉及两个加工步骤，也就是首先加工铸铁气缸衬套，随后把气缸衬套和壳体装配在一起，其加工费用昂贵。

为了解决上述问题，气缸衬套使用与制造壳体相同的铝合金制造。但是，把在气缸衬套上使用的铝合金用到压缩机中的活塞环上是困难的。活塞环一般是固定在活塞的外表面上，改善压缩机气缸室和曲柄室之间的密封。活塞环一般不能使用在由铝合金制造的气缸衬套中，因为活塞环一般与铸铝气缸衬套的硬度相比，具有很高的硬度。坚硬的活塞环将损坏较软的铝气缸衬套。

参照图6，它表示摇摆板式压缩机的一部分。活塞16′与连杆15′相连，活塞环17′和气缸衬套19′在图中已示出。在摇摆板式压缩机中，因为连接活塞16′的连杆15′在它的循环期内不能保持与气缸衬套19′的中心线相平行，如图6中所描述的活塞略微倾斜的位置，所以活塞16′不能完全地往复运动。在活塞16′的外表面18′上产生侧压力F，使活塞16′的底端压向气缸衬套19′。因此，活塞16′的侧表面与气缸接触，并且在活塞往复运动过程中使该衬套受到损坏。

为了解决上述问题，在日本实用新型申请号58-197942以及与它对应的美国申请系列号684，332中早已提出过一个改进的活塞的结构，该申请转让给了本申请同一受让人。在58-197942申请书中在活塞外表面的上部和底部形成两个槽，用塑料制成并且具有锥形的活塞环放入这些槽中。虽然活塞的偏斜由上述的结构解决，但是活塞环的两边缘仍然可能在气缸衬套的表面上滑动，从而引起活塞环和气缸衬套之间的磨损。

本发明的主要目的是给一台制冷压缩机提供一个带有活塞环的活塞，特别是由于该环设计成曲面的形状，因此避免了磨损。

本发明的另一个目的是给制冷压缩机的活塞提供活塞环，用其改善密封性能。特别是变速压缩机工作在低、中速之间的范围内时，本发明的一个目的就是借助于特殊设计的曲面形状的活塞环来改进活塞环的密封效果，从而增加压缩机的工作能力。

本发明的另外目的是改善制冷压缩机的性能，特别是变速压缩机在高速和高压工作情况下，通过提供改进了曲面形状的活塞环来使其承受如此高速和高压状态。考虑到电机驱动制冷压缩机以高速和高压进行工作的情况，本发明的目的之一就是减少电机功率的损耗。

此外，本发明的目的是给活塞式压缩机的活塞提供多个活塞环，它们与传统的活塞环相比是非常薄的，因此减少了成本。

本发明的目的是提供具有曲面形状的活塞环，用塑料加工活塞环是很容易的，而且由于具有伸缩性，因此容易装配。

一台制冷压缩机包括活塞外表面上有两个环形槽的活塞，其中一个槽位于上部的附近，另外一个槽则位于底部的附近，用塑料制成的锥形活塞环装在这些槽中。活塞环的外部直径大于活塞直径，由于活塞环具有曲面形状，因此在活塞环的一个轴向端的曲面外直径小于另外一个轴向端的直径。

参照附图，从本发明最佳实施例的详细说明中，将进一步了解本发明的目的、特点及其它方面的特征。

图1（a）是本发明的活塞和气缸的横截面剖视图。

图1（b）是图1（a）中A处的放大视图。

图2是本发明的具有曲面的锥形活塞环的放大的横截面剖视图。

图3是本发明的具有曲面活塞环的另外一个实施例的放大的横截面剖视图。

图4是说明本发明活塞环工作情况的放大的横截面剖视图。

图5是本发明一台活塞式制冷压缩机的横截面剖视图。

图6是传统的活塞和气缸的横截面剖视图。

参照图5，所示摇摆板式压缩机包括：铝合金制造的气缸壳体1、通过阀门板3连到壳体1的气缸盖6、以及连到壳体1另一端的前盖8。多个气缸2绕压缩机轴线以相等的角度沿直径方向排列。阀门板3与壳体1内的多个气缸2的开口端相邻。在气缸盖6内形成吸入腔4和排出腔5。驱动轴7支承在前盖8的中心位置上，而前盖8则放在壳体1前端的相对于多个气缸2的开口端上，楔形转子9装在驱动轴7的内端上，并由推力轴承21沿着盖板8的轴线方向上支承着它。摇摆板11通过推力轴承10装在楔形转子9的斜面上。伞形齿轮12装在摇摆板11的中心位置上。通过一个钢球13，伞形齿轮12与装在壳体1中的中心孔1a上的伞形齿轮14啮合，连杆15一端与摇摆板11的外侧面相连接，而连杆15的另一端与安置在气缸2中的活塞16连接。虽然在图5中没有把所有情况全部反映出来，但是所有的活塞16和连杆15都与摇摆板11连接，并且处在气缸2中。

参照图1（a）和图1（b），在活塞16的外圆周上形成槽16（a）和槽16（b）。其中一个槽在活塞上部的附近，而另一个槽则在活塞底部的附近。具有曲面的锥形活塞环17a放在槽16a中，其环的轴向端面的较大直径近似于活塞16的轴向端面的直径。锥形活塞环17b放在槽16b中，其环的轴向端面较大直径近似于活塞16的轴向端面直径，其端面与锥形活塞环17a的端面相对。换句话说，活塞环17a和17b的轴向端面的较大直径各自朝向活塞16的两端。也就是活塞环17a和17b的外部直径在正常温度下大于活塞16的直径。

图2表示活塞环17a和17b的形状。活塞环17a和17b有一个锥形外曲面，外曲面是拱形的，而且在轴向一个端面上的直径大于另外一端的直径，使活塞环在横向突出来。在这个最佳实施例中，活塞环是用资料如聚四氟乙烯树脂做的。

图3表示锥形活塞环17a和17b中的任何一个装配时的形状。在将其装上活塞之前，锥形活塞环17a和17b的内部直径小于活塞16上槽16a和16b的内表面的直径。在把锥形活塞环17a和17b装入槽16a和16b内时，迫使锥形活塞环17a和17b的内径扩大，以符合槽16a和16b的内表面直径。例如，锥形活塞环17a和17b首先在图3中箭头A相反的方向上形成圆锥形面，直到内径扩大为止，并且该环呈现出形状类似于图2中所示的环形形状。然后，将图3中要扩大的环放在一个过渡圆柱形夹持器上，从该夹持器上把环嵌入箭头A指向的活塞上。因此，锥形活塞环17a和17b被放入槽16a和16b中形成具有向外突出的锥形曲面，它非常像图2中所示的活塞环。

当图2和图3所述实施例的锥形曲面活塞环17a和17b放入槽16a和16b时，这些锥形活塞环的外曲面与图4中所示的气缸2的内表面相接触。因此，锥形活塞环17a和17b的两个边缘部分不与气缸2的内表面接触。相反，具有极小接触点的光滑表面与气缸2的壁相接触，可以防止锥形活塞环17a和17b与气缸2的内表面之间的磨损。

当活塞16在气缸2内作往复运动时，处在槽16a的曲面活塞环17a的形状和配置状态可防止冷却液从气缸2里面漏到曲柄室20之内。如图1（b）所示，活塞环17（a）被安置成朝外敞开或靠近活塞16的轴向末端。沿活塞16槽16a的最外边有斜面21，因此，在压缩冲程过程中，气缸2中的气体压力作用到活塞环17a的背面，迫使活塞环17a的外曲面与气缸2的内壁19相接触。这样在活塞工作过程中大大地增加了活塞16和气缸2之间的密封，特别是在低中速的范围内。活塞环17b阻止活塞16的倾斜，从而有助于避免气缸2的内表面19和活塞16的外表面18之间的相互接触。

参照图4，该图更详细地表示了活塞环17a的工作情况，下面叙述有关中高速范围的情况。具有斜面21的活塞16和活塞环17a如图所示。压缩液体通常按箭头（a）的方向流动，并且由于活塞环17a的曲面形状，使液体在活塞环17a的顶端上按箭头（b）和（C）所示的方向分成两股液体。当活塞16的滑动速度从中速变化到高速时，按箭头（b）方向的流动压缩液体体积增加，从而漏气量逐渐增加。因此，在中速和高速之间的范围内，压缩机的压缩能力增加而且不可能产生过高的压力，这样就避免了功率的损失。

本发明已经详细地描述了有关最佳实施例，但这些仅仅是举例，本发明不限于上面谈到的内容。很明显，对于从事这行的熟练技术人员来说，在本发明的范围内可以很容易地进行其它的变动和改进。