本公開大體上涉及往復式驅(qū)動機構(gòu)的領(lǐng)域，并且更加具體地涉及用在這種機構(gòu)中的改進型連桿設計。

背景技術(shù)：

常見的往復式驅(qū)動機構(gòu)通常包括一個或多個連桿，該一個或多個連桿將曲軸的旋轉(zhuǎn)移動轉(zhuǎn)化為用于驅(qū)動相應活塞桿的線性往復式移動。典型的連桿包括細長軸，該細長軸止于所謂的“大端”中的第一縱向端處，該大端具有形成為從其延伸通過的較大的橫向孔以便促進聯(lián)接至曲軸。該軸止于所謂的“小端”中的第二縱向端處，該小端具有形成為從其延伸通過的較小的橫向孔以便促進聯(lián)接至活塞或者活塞桿。該大端和該小端因此分別在連桿的軸的相對縱向端處限定出大體上環(huán)形的構(gòu)件，每個環(huán)形構(gòu)件均具有：直接連接至該軸的近端側(cè)以及未直接連接至該軸且與該軸間隔隔開的遠端側(cè)。

環(huán)形軸頸軸承通常是收縮配合在連桿的小端孔內(nèi)以便與從其延伸通過的圓柱形十字頭銷可旋轉(zhuǎn)地接合?？梢栽谑诸^銷與軸頸軸承之間的小環(huán)形間隙中設置潤滑膜，以便確保這些零件的平滑旋轉(zhuǎn)并且使磨損最小化。由于軸頸軸承的方位相對于連桿的小端固定，所以軸頸軸承具有分別與小端的近端側(cè)和遠端側(cè)相對應的近端側(cè)和遠端側(cè)。

當連桿在操作期間往復運動時，連桿的小端及其相應軸頸軸承圍繞橫向地從其延伸通過的十字頭銷旋轉(zhuǎn)并且交替地推動和拉動該十字頭銷。已經(jīng)觀察到，在該往復運動期間，該小端和該軸頸軸承可以經(jīng)歷非對稱變形。具體地，當小端和軸頸軸承拉動十字頭銷時(即，當連桿處于張力下時)，由于來自十字頭銷的阻力，所以小端和軸頸軸承的遠端側(cè)可以偏轉(zhuǎn)或者變形為遠離十字頭銷并且遠離位于十字頭銷與軸頸軸承的遠端側(cè)之間的潤滑膜。相反，當小端和軸頸軸承推動十字頭銷時(即，當連桿處于壓縮下時)，小端的近端側(cè)抵制變形，該近端側(cè)直接連接至連桿的剛性軸并且由該剛性軸支撐。因此，由小端的近端側(cè)支撐的軸頸軸承的近端側(cè)也抵制變形。因此，小端和軸頸軸承的近端側(cè)克服潤滑膜的阻力，而不是變形或者偏轉(zhuǎn)為遠離十字頭銷，從而使得軸頸軸承的近端側(cè)與十字頭銷之間的間隙受到壓縮。因此，該間隙中的一些或者所有潤滑劑被迫使出來，并且該間隙中的潤滑膜因此變薄或者完全被撤出。潤滑膜的該變薄可以在軸頸軸承和十字頭銷上導致過度和/或不均勻磨損，這在總體上可以對往復式壓縮機具有有害影響。

已經(jīng)實施的試圖用于緩和上述潤滑劑變薄的一種解決方案是使用高粘度潤滑劑，該高粘度潤滑劑提供較大阻力以防止壓縮。然而，這種高粘度潤滑劑的使用導致摩擦和相關(guān)聯(lián)的能量損失增加。已經(jīng)嘗試的另一種解決方案是使用較大直徑的軸承，但仍需實現(xiàn)一種有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于前文，將有利的是提供一種具有連桿的壓縮機，該連桿適應于：當該連桿被放置在張力和壓縮下時，在不引起重大能量損失的情況下，在其小端軸頸軸承中維持厚度足夠的潤滑膜。

根據(jù)本公開的一種示例性連桿可以包括：細長軸；大端，該大端在軸的第一縱向端處限定出第一橫向聯(lián)接孔；以及小端，該小端在軸的第二縱向端處限定出第二橫向聯(lián)接孔。該大端可以具有：最靠近該軸的近端側(cè)和最遠離該軸的遠端側(cè)。該小端也可以具有：最靠近該軸的近端側(cè)和最遠離該軸的遠端側(cè)。開口可以形成在與大端的近端側(cè)和小端的近端側(cè)中的一個相鄰的軸中，以便減小該近端側(cè)的硬度。

根據(jù)本公開的一種示例性壓縮機包括：活塞，該活塞用于壓縮汽缸中的流體；以及驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸在第一縱向端連接至活塞并且在第二縱向端連接至十字頭組件。該壓縮機可以進一步包括連桿，該連桿具有：細長軸；大端，該大端限定出在軸的第一縱向端處的第一橫向聯(lián)接孔，該大端具有最靠近該軸的近端側(cè)和最遠離該軸的遠端側(cè)；以及小端，該小端限定出在軸的第二縱向端處的第二橫向聯(lián)接孔，該小端具有最靠近該軸的近端側(cè)和最遠離該軸的遠端側(cè)。該大端可以聯(lián)接至曲軸，并且該小端可以通過十字頭銷聯(lián)接至十字頭組件，該十字頭銷延伸通過第二聯(lián)接孔和十字頭組件。開口可以形成在與大端的近端側(cè)和小端的近端側(cè)中的一個相鄰的軸中，以便減小該近端側(cè)的硬度。

附圖說明

圖1是圖示了根據(jù)本公開的示例性壓縮機的截面?zhèn)纫晥D。

圖2是圖示了圖1中示出的示例性壓縮機的連桿的十字頭組件和小端的透視圖。

圖3是圖示了圖1中示出的示例性壓縮機的連桿的十字頭組件和小端的分解透視圖。

圖4a至圖4d是圖示了本公開的連桿的示例性替代實施例的側(cè)視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文參照附圖對根據(jù)本公開的設備進行更加全面的描述，附圖中示出了裝置的優(yōu)選實施例。然而，該設備可以以許多其它不同的形式來體現(xiàn)并且不應理解為限制于本文列出的實施例。相反，提供這些實施例是為了使本公開詳盡且完整，并且將該設備的范圍全面地傳達至本領(lǐng)域技術(shù)人員。在所有附圖中，相同標記指相同元件。

參照圖1，示出了根據(jù)本公開的往復式壓縮機10(下文“壓縮機10”)的示例性實施例。為了方便和清楚，諸如“頂”、“底”、“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“垂直”、“水平”、“右”、“左”、“橫向”和“縱向”等術(shù)語在本文中將用于描述壓縮機10及其多個部件的相對布局和方位，分別相對于壓縮機10在圖1中出現(xiàn)的幾何結(jié)構(gòu)和方位。所述術(shù)語將包括具體地提到的單詞、其派生詞、以及類似單詞。

壓縮機10可以包括：框架12、汽缸14、以及導向罩15。該汽缸14可以包含活塞16，該活塞16可在汽缸14內(nèi)沿著其縱向軸往復地移動，如下文將進一步描述的?；钊麠U17可以在第一端連接至活塞16，并且可以在第二端連接至十字頭組件18，該十字頭18可移動地設置在導向罩15內(nèi)。該十字頭組件18可以包括十字頭20和22，該十字頭20和22一致地和可滑動地與導向罩15的內(nèi)表面接合，以便促進十字頭組件18沿著導向罩15內(nèi)的線性路徑作往復移動。

十字頭組件18可以由連桿24往復地驅(qū)動，該連桿24可以在第一端通過十字頭銷25(如下文將更加詳細的描述的)可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接至十字頭組件18，并且在第二端可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至可旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動的曲柄27。如將理解的，連桿24將曲柄27的旋轉(zhuǎn)移動轉(zhuǎn)化為往復式線性移動，該往復式線性移動被傳遞至十字頭組件18和連接的活塞桿17和活塞16。

壓縮機10可以是雙動式類型，具有位于汽缸14內(nèi)的活塞16的兩側(cè)上的壓縮腔26和28。壓縮腔26和28中的每一個可以分別設有進氣閥30和32以及排氣閥34和36。當活塞16在曲柄機構(gòu)的方向上(即，向圖1中的左邊)移動時，可以經(jīng)由進氣閥30將處于吸入壓力下的流體(例如，任何可壓縮物質(zhì))引入到壓縮腔26中。同時，存在于壓縮腔28中的流體可以受到壓縮并且在排放壓力下經(jīng)由排氣閥36排放出。類似地，當活塞16遠離曲柄機構(gòu)(即，向圖1中的右邊)移動時，可以經(jīng)由進氣閥32將處于吸入壓力下的流體引入到壓縮腔28中。同時，存在于壓縮腔26中的流體可以受到壓縮并且在排放壓力下經(jīng)由排氣閥34排放處。因此，流體連續(xù)地移動進和移動出汽缸14。盡管未示出，但流體源可以聯(lián)接至壓縮腔26和28的進氣閥30和32，并且排氣閥34和36可以聯(lián)接至恰當?shù)呐欧殴艿馈?/p>

壓縮機10的連桿24可以包括：止于所謂的“大端”42處的主體部40。該大端42可以具有形成為從其延伸通過的較大的橫向聯(lián)接孔44以用于容置曲軸27。在其相對端處，主體部40可以止于所謂的“小端”46處。該小端46可以具有形成為從其延伸通過的較小的橫向聯(lián)接孔48。該較小橫向聯(lián)接孔48可以容置十字頭銷25以便將連桿24聯(lián)接至十字頭組件18，如下文進一步描述的。因此，連桿24的大端42和小端46可以分別在主體部40的相對縱向端上限定出大體上環(huán)形的元件。因此，大端42和小端46可以分別具有：設置為與主體部40直接相鄰的相應近端側(cè)50和52、以及與主體部縱向地間隔隔開的相應遠端部54和56。

圖2和圖3圖示了十字頭18和連桿24的小端46。連桿24的主體部40示出為具有I形輪廓，但這不是至關(guān)重要的，并且將理解，在不背離本公開的情況下，主體部40可以具有任何多種其它恰當?shù)妮喞?/p>

十字頭組件18可以包括十字頭主體60，該十字頭主體60設有兩個彎曲十字頭滑塊20和22，這兩個彎曲十字頭滑塊20和22設置為在導向罩15(在圖1中示出)內(nèi)沿著對應的直線式導向件(未示出)滑動。如在圖3中最佳地示出的，連桿24可以通過圓柱形十字頭銷25可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接至十字頭主體，該圓柱形十字頭銷25延伸通過設置在十字頭主體60的側(cè)壁中的相對孔眼68和70并且延伸通過環(huán)形套筒軸承74，該環(huán)形套筒軸承74可以通過諸如收縮配合、機械緊固件或者粘合劑被固定在連桿24的小端46的孔48內(nèi)。套筒軸承74可以具有近端側(cè)76和遠端側(cè)78，該近端側(cè)76和該遠端側(cè)78與連桿24的小端46的相應近端側(cè)52和遠端側(cè)56相對應并且與其相鄰。再次參照圖1，潤滑膜(下文稱為“潤滑膜73”)可以設置在位于十字頭銷25與套筒軸承74的徑向中間處的環(huán)形間隙中。因此，連桿24的小端46和套筒軸承74可以圍繞十字頭主體60內(nèi)的十字頭銷25自由地且平滑地樞轉(zhuǎn)。

十字頭組件18還可以聯(lián)接至壓縮機的活塞桿17。因此，活塞桿17可以延伸通過十字頭組件18的安裝法蘭82以及可選地鄰接的隔板84，并且可以由螺紋螺母86保持為與該安裝法蘭82和隔板84牢固的接合，該螺紋螺母86可以延伸到安裝法蘭82和隔板84的相對側(cè)中并且可以被固定至活塞桿17的螺紋端88。安裝法蘭82和隔板84可以設置為與十字頭主體18平坦地鄰接，并且可以通過螺紋柱90直接連接至十字頭銷25，該螺紋柱90的一端由螺母91固定并且延伸通過對應的孔92、94、96(該對應的孔92、94、96分別形成在安裝法蘭82、隔板84和十字頭主體60中)，并且與形成在十字頭銷25中的螺紋孔97接合。因此，活塞桿17可以被剛性地固定至十字頭銷25，但同時允許十字頭銷25在壓縮機10的操作期間圍繞其軸相對于套筒軸承74和連桿24的小端46自由地旋轉(zhuǎn)。

如在圖2中最佳地示出的，開口100可以形成在連桿24的主體部40中，在與小端46的近端側(cè)52直接相鄰并且在一對支腿102和104的垂直中間的位置處，該對支腿102和104將主體部40連接至近端側(cè)52。在所圖示的實施例中，開口100是由近端側(cè)52的側(cè)壁106部分地限定出的大體上的腎狀孔口，該側(cè)壁106在連接支腿102和104之間延伸。側(cè)壁106可以具有大體上與小端46中的孔48的曲率相似的曲率，并且可以具有大體上等于小端46的遠端側(cè)56的徑向厚度的徑向厚度，但這不是至關(guān)重要的。據(jù)設想，開口100可以具有任何多種其它形狀和配置，如下文將更加詳細地描述的。

此外，盡管開口100示出為完全延伸通過主體部100，但設想了開口可以可替代地僅僅部分地延伸通過主體部。

如將理解的，開口100可以減小連桿24的在軸40與小端46的近端側(cè)52的連接點處的剛度，從而為近端側(cè)52提供比在缺乏開口100時(即，如果連桿在軸40與近端側(cè)52的連接點處是完全實心的話，如在常見連桿中一樣)提供的柔性更大的柔性(即，低硬度)。例如，小端46的近端側(cè)52可以具有大體上與小端46的遠端側(cè)56的硬度相似的硬度。盡管開口100位于與小端46相鄰，但設想了連桿24可以附加地或者可替代地在與大端42相鄰的位置處設有類似開口，以便以與上文描述的方式大體上相似的方式來修改該大端的剛度。

在壓縮機10的操作期間，曲軸27旋轉(zhuǎn)并且往復地驅(qū)動連桿24，該連桿24又往復地驅(qū)動十字頭組件18、活塞桿17和活塞16，如上文所描述的。當連桿24縱向地往復運動時，連桿24的小端46和套筒軸承74圍繞橫向地從其延伸通過的十字頭銷25樞轉(zhuǎn)并且交替地推動和拉動該十字頭銷25。當連桿24被放置為處于壓縮下時(即，當連桿24移動至圖1的右邊時)，套筒軸承74的近端側(cè)76將十字頭銷25迫使至右邊，該近端側(cè)76由小端46的近端側(cè)52支撐。相反，當連桿24被放置為處于張力下時(即，當連桿24移動至圖1的左邊時)，套筒軸承74的遠端側(cè)78將十字頭銷25迫使至左邊，該遠端側(cè)78由小端46的遠端側(cè)56支撐。

當連桿24以上文描述的方式交替地推動和拉動十字頭銷25時，潤滑膜73可以被壓縮在十字頭銷25與套筒軸承74之間。具體地，當連桿24被放置為處于張力下時，潤滑膜73可以被壓縮在連桿24與套筒軸承74的近端側(cè)76之間，并且當連桿24被放置為處于壓縮下時，潤滑膜73可以被壓縮在連桿24與套筒軸承74的遠端側(cè)78之間。因此，套筒軸承74和小端46的近端側(cè)52和78以及遠端側(cè)56和76交替地遭受到來自潤滑膜73和下層十字頭銷25的阻力。

在一些實施例中，形成在連桿24的主體部40中的與小端46的近端側(cè)52相鄰的開口100可以使得近端側(cè)52的硬度大體上與小端的遠端側(cè)56的硬度相同。因此，當連桿24處于壓縮下時，潤滑膜73可以受到壓縮并且套筒軸承74和小端46的近端側(cè)52和76可以被迫地變形為遠離十字頭銷25，壓縮和遠離的量大體上與如下量相同：即，當連桿24處于張力下時，潤滑膜73可以受到壓縮并且套筒軸承74和小端46的遠端側(cè)56和78可以被迫地變形為遠離十字頭銷25的量。因此，當連桿處于壓縮下時十字頭銷25與套筒軸承74的近端側(cè)76之間的潤滑膜73的厚度可以大體上等于當連桿24處于張力下時十字頭銷25與套筒軸承74的遠端側(cè)78之間的潤滑膜73的厚度。

這與常見的連桿24相反，常見的連桿24不包括諸如開口100等開口，因此常見的連桿的小端的近端側(cè)具有大體上比遠端側(cè)的硬度大的硬度。因此，這種常見的配置易遭受非對稱變形，其中，十字頭銷與套筒軸承之間的潤滑膜在相對于張力行程的壓縮行程期間嚴重變薄或者完全被撤出，這在十字頭銷和套筒軸承上導致過度和/或不均勻磨損。本公開的連桿24的配置(并且尤其是開口100的提供)防止或者至少緩和這種非對稱變形以及隨之引起的過度和/或不均勻磨損。

圖4a至圖4b圖示了根據(jù)本公開的連桿的多個實施例。應理解，這些實施例僅僅是通過示例的方式來呈現(xiàn)的，并且在不背離本公開的情況下，設想了這些實施例的許多變型并且可以以類似特征來實施這些變型以便減小連桿的小端的近端側(cè)的硬度。

參照圖4a，連桿200可以大體上類似于上文描述的連桿24，該連桿200包括I形輪廓主體部202，該主體部202具有腎狀開口204，該腎狀開口204定位為與小端208的近端側(cè)206相鄰并且橫向地在一對連接支腿210和212的中間。在所圖示的實施例中，連桿200也設有一對減壓凹陷214和216(例如，部分孔)，該對凹陷214和216分別形成在連接支腿210和212中。在連接支腿210和212的相對側(cè)中也可以形成有一對大體上相同的減壓凹陷(未在圖中)。減壓凹陷214和216可以設置用于以期望的方式進一步調(diào)節(jié)小端208的近端側(cè)206的硬度(即，在減壓孔204之外)。

參照圖4b，連桿300可以大體上類似于上文描述的連桿24，具有I形輪廓主體部302，該主體部302具有形成為從其延伸通過的開口304，該開口304與小端308的近端側(cè)306相鄰并且橫向地在一對連接支腿310和312的中間。該實施例的開口304示出為比上文描述的減壓孔100深，從而為小端308的近端側(cè)306提供與連桿24的小端46的近端側(cè)52不同的硬度輪廓。

參照圖4c，所圖示的連桿400可以設有大體上桿狀的主體部402、以及形成為從其延伸通過的小圓形開口404，該小圓形開口404與小端408的近端側(cè)406相鄰。該實施例的連桿400還可以包括多個徑向地且周向地隔開的較小開口410，該多個徑向地且周向地隔開的較小開口410形成在小端408的近端側(cè)406中。在所圖示的實施例中，較小開口410包括多個不同尺寸，其中，較大開口定位為與主體部402相鄰，并且較小開口定位為與小端408的近端側(cè)406相鄰。圓形開口404與多個徑向地且周向地隔開的較小開口410的組合可以用于為近端側(cè)406提供期望的硬度輪廓。

圖4d示出了所公開的連桿500的其它實施例，該連桿500包括桿狀主體部502和大體上的三角形開口504，該大體上的三角形開口504形成為與小端508的近端側(cè)506相鄰。與前述實施例一樣，所公開的開口504可以為近端側(cè)506提供期望的硬度輪廓。

從前述公開中將顯而易見的是，在連桿中可以形成有一個或多個減壓孔和/或其它減壓特征(例如，凹陷)(諸如，該一個或多個減壓孔和/或其它減壓特征可以具有多種不同的尺寸、形狀和配置)，以便以期望的方式對連桿的小端的硬度進行微調(diào)。所公開的布置可以用作本領(lǐng)域中已知的多類壓縮機中的任何一類中的往復式驅(qū)動機構(gòu)。

如本文中使用的，以單數(shù)形式并且前面有單詞“一”或者“一個”的元件或者步驟應理解為不排除復數(shù)個元件或者步驟，除非清楚地敘述了這種排除。進一步地，對本發(fā)明的“一個實施例”的參照不意在理解為排除同樣包括所引述的特征的附加實施例的存在。

盡管本文已經(jīng)描述了本公開的某些實施例，但本公開不意在限制于這些實施例，本公開的范圍意在如本領(lǐng)域中所允許的那樣廣泛并且應同樣地來閱讀本說明書。因此，上文的描述不應理解為是限制性的，而是僅僅作為特定實施例的示例。在所附權(quán)利要求書的范圍和精神內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想象出其它修改例。