CN100414106C - 齿轮型压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮型压缩机，包括驱动部和通过连接在一侧的副吸入管吸入冷媒，并利用驱动部的动力把从蒸发器流进的冷媒进行压缩的齿轮型压缩部，在副吸入管上设置当冷媒按循环方向的反方向流动时，切断冷媒流动的防倒流阀门。本发明可以提高制冷系统的性能系数，同时可以防止压缩部中的冷媒倒流。

Description

齿轮型压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机，尤其是可以防止压缩机中的冷媒倒流的齿轮型压缩机。

背景技术

通常，压缩机是利用电机或汽轮机的动力，向空气、冷媒等工作流体加压，提高工作流体压力的一种机器。压缩机广泛应用于空调、冰箱等家电领域以及生产领域。

按压缩类型，压缩机可分为容积型压缩机和涡轮型压缩机。其中，广泛应用于生产领域的是容积型压缩机。容积型压缩机的压缩方式为通过减少体积增加压力的方式。容积型压缩机可分为往返式压缩机和旋转式压缩机。

往返式压缩机利用气缸内部活塞的往返运动压缩流体。往返式压缩机的优点是可以用较小的机械构造产生较高的压缩效率。但是，往返式压缩机因活塞的往返运动，存在旋转速度受限的缺点。同时，还因为活塞的惯性产生比较大的振动。

旋转式压缩机利用气缸内部偏心压缩辊的公转压缩工作流体。旋转式压缩机与往返式压缩机相比，可以用较低的速度得到较高的压缩效率。而且，旋转式压缩机还具备振动低、噪音小的优点。

旋转式压缩机为了在一定旋转速度下变化流量，需要进行把剩余的空气排放等工序，为了应付排出剩余空气时压力的增大，需要设置稳定装置，因此，结构比较复杂。

在旋转式压缩机中，如果各部件之间的缝隙不保持高度一致，容易产生压缩气体的泄漏，导致性能下降。产生磨损时，性能会急剧下降。因此，加工时需要保证很高的精密度。另外，在急剧的压力变化下，容易产生轴承破坏的现象。所以，旋转式压缩机和往返式压缩机各自具有不同的性能以及优缺点。

制冷回路作为一种热力学定义上的回路，其目的在于通过作功降低低温部的温度。形成这种制冷回路的系统叫做制冷系统。制冷系统主要应用于冰箱、空调等。

如图1所示，制冷系统由压缩机30、冷凝器50、膨胀阀40和蒸发器60组成。压缩机30把冷媒压缩成高温高压状态。从压缩机30中流出的冷媒在冷凝器50中向外放出热量后冷凝成液态。膨胀阀40让冷凝器50排出的冷媒绝热膨胀，急剧降低冷媒的压力。流过膨胀阀40的冷媒，在蒸发器60中，从外部吸收热量被蒸发成气态。

如图2所示，为图1的冷冻系统P-h关系示意图，利用外部功Wc，压缩机30压缩冷媒(1→2)，而压缩机30中被压缩的冷媒通过冷凝器50向外放出热量(2→3)。

流过冷凝器50后的冷媒，流过膨胀装置时，被绝热膨胀(3→4)，之后再流过蒸发器60时从外部吸收热量(4→1)。流过蒸发器60的冷媒重新流进压缩机30中。

制冷系统的性能系数(COP；coefficient of performance)的定义为，低温部从蒸发器60吸收的热量Q_H比压缩机的功Wc。

为了组成高效的制冷系统，需要选择适当的冷媒的同时让压缩机具有更有效的结构。

最新资料表明：传统的氟利昂对臭氧层起破坏作用，人们对用CO₂等替代冷媒越来越重视。因此需要一种在使用替代冷媒时，也能确保冷媒不发生泄漏，并具有机械结构上的可信度的压缩机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有新结构的压缩机，提高制冷系统的性能系数，同时防止压缩部中的冷媒倒流。

为了解决技术问题，本发明采用的技术方案是：一种齿轮型压缩机，包括驱动部和通过连接在一侧的副吸入管吸入冷媒，并利用驱动部的动力把从蒸发器流进的冷媒进行压缩的齿轮型压缩部，其特征在于所述齿轮型压缩部包括主轴承、压缩气缸、外部齿轮、内部齿轮和压缩板，主轴承固定在电机的下方，其一侧连接具有防止冷媒倒流的防倒流阀门的压缩部副吸入管；环形压缩气缸与主轴承连接，设置在主轴承下方；外部齿轮以可旋转的方式设置在压缩气缸的内侧空间；内部齿轮设置在外部齿轮内侧，从电机接收动力并与外部齿轮啮合，进行旋转，压缩冷媒；压缩板与压缩气缸连接，并设置在压缩气缸下方，所述防倒流阀门由阀门面板和阀门开闭部件组成，阀门面板具有可以让冷媒流通的流通孔，阀门开闭部件与阀门面板相邻设置，冷媒按正循环方向流动时开放流通孔，按反向流动时关闭流通孔，阀门开闭部件在中心部位具有旋转部，旋转部可以按铰接方式旋转，冷媒按正方向循环时，旋转部在冷媒的推力下按冷媒的流动方向旋转，开放阀门面板的流通孔，冷媒按反方向流动时，旋转部在冷媒的反向压力下反向旋转，关闭阀门面板的流通孔，防止冷媒的倒流。

所述驱动部是由设置在外壳内壁上的定子，以及设置在定子中心部位的转子组成的电机，在定子接通电源后，转子进行旋转。

所述外部齿轮具有齿槽，结合在电机转轴上进行旋转的内部齿轮具有齿顶，齿槽的数量比齿顶的数量多。

所述主轴承上形成吸入口，吸入口与压缩部副吸入管连通，用于把冷媒送向外部齿轮内侧空间。

在压缩板上形成被压缩冷媒的排出通路的排出口。

在压缩板的一侧，设置与排出口连通的压缩部排出管，压缩部排出管用于把压缩后的冷媒送向冷凝器。

还具有环抱驱动部和齿轮型压缩部的外壳。

本发明的有益效果是：本发明通过提供齿轮型压缩机，可以提高制冷系统的性能系数。可以用二氧化碳等冷媒代替传统的冷媒，可以提供有利于环境保护的压缩机。

附图说明

图1为普通制冷系统构成图。

图2为图1的冷冻系统P-h关系示意图。

图3为本发明的齿轮型压缩机结构示意图。

图4A为图3的防倒流阀门中阀门面板的平面图和断面图。

图4B为图3的防倒流阀门中阀门工作部的平面图和断面图。

图5为图3的I-I线断面图，显示齿轮型压缩部的内部齿轮和外部齿轮几何学意义上的形状。

图6为采用本发明提供的压缩机的制冷系统构成图。

图7为本发明压缩机上发生的扭矩变化和以往压缩机上发生的扭矩比较的图表。

图中，1：外壳；100：吸入管；110：电源端子；120：底座板；2：驱动部；200：定子；210：转子；220：转轴；3：齿轮型压缩部；300：主轴承；300a：吸入口；310：压缩气缸；320：外部齿轮；320a：齿槽；330：内部齿轮；330a：齿顶；340：压缩板；340a：排出口；350：压缩部副吸入管；360：压缩部排出管；400：防倒流阀门；410：阀门面板；410a：流通孔；420：阀门开闭部；420a：旋转部；4：冷凝器；5：膨胀阀；6：蒸发器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图3、6所示，本发明的齿轮型压缩机包括外壳1、驱动部2和齿轮型压缩部3。外壳1具有一定的内部空间。驱动部2设置在外壳1内部。齿轮型压缩部3利用驱动部2提供的动力，对蒸发器6排出的冷媒进行压缩。

在外壳1的一侧，设置吸入管100，用于向外壳1内部吸入冷媒。

外壳1的下部，具有底座板120，用于设置压缩机。

驱动部2是由设置在外壳1内壁上的定子200，以及设置在定子200中心部位的转子210组成的电机。通过电源端子110接通电源后，转子210进行旋转。

齿轮型压缩部3包括主轴承300、压缩气缸310、外部齿轮320、内部齿轮330和压缩板340。主轴承300固定在外壳1的电机下方，并在一侧连接压缩部副吸入管350，冷媒向外壳1内部流入后通过压缩部副吸入管350流入压缩部3。环形压缩气缸310与主轴承300连接，设置在其下方。外部齿轮320以可旋转的方式设置在压缩气缸310的内侧空间。内部齿轮330设置在外部齿轮320内侧，从电机接收动力并与外部齿轮320啮合，进行旋转，压缩冷媒。压缩板340与压缩气缸310连接，并设置在其下方。

主轴承300上形成吸入口300a，吸入口300a与压缩部副吸入管350连通，用于把冷媒送向外部齿轮的内部空间。

在压缩板340上形成排出口340a，排出口340a形成压缩冷媒的排出通路。在压缩板340上还设置与排出口340a连通的排出管360。排出管360用于把压缩后的冷媒送向冷凝器4。

压缩部副吸入管350露在盛放在外壳1内部的润滑油液面500上方。即齿轮型压缩部3上、下部的润滑油没有相互分开，而是通过槽3g相互连通。槽3g垂直形成在压缩气缸310和主轴承300以及压缩板340的外圆周面上。

与主轴承300连接的压缩部副吸入管350上设置防倒流阀门400，冷媒按循环方向的反方向流动时，切断冷媒的流动。

如图4A、4B所示，防倒流阀门400由阀门面板410和阀门开闭部件420组成。阀门面板410具有流通孔410a，可以让冷媒流通。阀门开闭部件420与阀门面板410相邻设置，冷媒按正循环方向流动时开放流通孔410a，按反向流动时关闭流通孔410a。

阀门开闭部件420的中心部位具有与阀门面板410形状相同的圆形旋转部420a，旋转部420a可以按铰接方式旋转。冷媒按正方向循环时，旋转部420a在冷媒的推力下按冷媒的流动方向旋转，开放阀门面板410的流通孔410a。冷媒按反方向流动时，旋转部420a在冷媒的反向压力下反向旋转，关闭阀门面板410的流通孔410a，防止冷媒的倒流。

下面，参照图3到图6，对本发明中的压缩机作用进行说明：

如图3和图6所示，随着驱动部2的工作，齿轮型压缩部3进行冷媒的压缩。在压缩部3中被压缩的冷媒通过通路流进冷凝器4中，并在流过冷凝器4时，向外放出热量。

流过冷凝器4后的冷媒，通过通路流进本发明中的压缩机膨胀阀5中。冷媒流过膨胀阀5时进行膨胀。

流过膨胀阀5后的冷媒，流进蒸发器6中。冷媒流过蒸发器6时，从外部吸收热量。

流过蒸发器6后，冷媒重新流进齿轮型压缩部3中。反复进行这种一连串流动，形成制冷回路。

参照图3，图6，在制冷回路中，对本发明提供的压缩机的冷媒进行压缩以及膨胀的过程，进行详细说明：

首先，安装在外壳1内壁的电机上接通电源，让定子200和转子210之间产生电磁作用，使转子210进行旋转。这时，通过设置在外壳1上端部的吸入管100，向外壳1内部流进冷媒。

流进外壳1内部的冷媒，通过连接在主轴承300上的副吸入管350，流进外部齿轮320的内侧空间。这时，流过压缩部副吸入管350的冷媒，通过与外部齿轮320内侧空间连通的主轴承300吸入口300a，流进外部齿轮320的内侧空间。

流进外部齿轮320的内侧空间后，冷媒在与电机转轴220结合的内部齿轮330旋转作用下被逐渐压缩，之后流过形成在压缩板340上的排出口340a，通过与排出口340a连接的压缩部排出管360流出，被送向冷凝器4。

这里，齿轮型压缩部3的排出口340a面积比吸入口300a小。

在冷凝器4中进行热交换后的冷媒，流进膨胀阀5中进行膨胀后，流向蒸发器6。

与实施例中的情况相同，齿轮型压缩部3和驱动部2最好是设置在同一外壳1内部，但驱动部2也可以设置在外壳1外部。另外，本发明中作为驱动部2可以采用利用电能产生动力的电机，但只要能产生动力，即可采用任何驱动装置。

另外，图5是图3的I-I线断面图，显示组成齿轮型压缩部3的内部齿轮330和外部齿轮320几何学意义上的形态。

外部齿轮320的齿槽320a数量比内部齿轮330齿顶330a的数量大。与电机转轴220结合在一起进行旋转的内部齿轮330旋转中心位于偏心位置，外部齿轮320的旋转中心也位于偏心位置。

通常，内部齿轮330齿顶330a的个数比外部齿轮320齿槽320a的个数少。齿顶330A具有圆滑的弯曲形状为宜。

如图7所示，为本发明提供的压缩机中产生的力矩变化与传统压缩机中的力矩比较图。纵轴为旋转时产生的力矩平均值(Tm)，是各力矩T平均后的力矩比，横轴代表旋转角度。

如图7所示，本发明提供的压缩机压缩冷媒时产生的力矩变化量，与具有其他结构的压缩机相比，被显著降低。

本发明提供的齿轮型压缩机压缩以及膨胀冷媒时，内部齿轮330和外部齿轮320一起旋转，保持力矩上的均衡，从而振动和噪音比较低。

本发明提供的齿轮型压缩机中，内部齿轮330的数个齿顶330A和外部齿轮320的数个齿槽320a接触，可以防止内部齿轮向外部齿轮传送的力集中在某一点上。

本发明提供的齿轮型压缩机中，内部齿轮330齿顶330a和外部齿轮320的齿槽320a之间在啮合点上的速度差非常小。

本发明提供的齿轮型压缩机，可以通过采用二氧化碳，让优点充分发挥。

即作为冷媒，二氧化碳的使用期比较长，而且没有毒性，并具有非可燃性特征。而且价格也非常低，资源非常丰富，没有回收的必要。二氧化碳容易溶解在润滑油中，而且单位体积的制冷量是CFC系列R-22的5倍。因此，进行同一功率的制冷时，其工作体积非常小，压缩比率也很小。

本发明提供的齿轮型压缩机中，内部齿轮和外部齿轮的力和力矩比较均衡，因此可以减少压缩机运行时的振动和噪音。

本发明提供的齿轮型压缩机中，齿轮型压缩部的压缩部副吸入管上设置防倒流阀门。从而可以在压缩机停止运转时，防止压缩部排出侧的高压冷媒向吸入侧低压冷媒一侧倒流。

Claims (7)

1. 一种齿轮型压缩机，包括驱动部(2)和通过连接在一侧的副吸入管(350)吸入冷媒，并利用驱动部(2)的动力把从蒸发器流进的冷媒进行压缩的齿轮型压缩部(3)，其特征在于所述齿轮型压缩部(3)包括主轴承(300)、压缩气缸(310)、外部齿轮(320)、内部齿轮(330)和压缩板(340)，主轴承(300)固定在电机的下方，其一侧连接具有防止冷媒倒流的防倒流阀门(400)的压缩部副吸入管(350)；环形压缩气缸(310)与主轴承(300)连接，设置在主轴承(300)下方；外部齿轮(320)以可旋转的方式设置在压缩气缸(310)的内侧空间；内部齿轮(330)设置在外部齿轮(320)内侧，从电机接收动力并与外部齿轮(320)啮合，进行旋转，压缩冷媒；压缩板(340)与压缩气缸(310)连接，并设置在压缩气缸(310)下方，所述防倒流阀门(400)由阀门面板(410)和阀门开闭部件(420)组成，阀门面板(410)具有可以让冷媒流通的流通孔(410a)，阀门开闭部件(420)与阀门面板(410)相邻设置，冷媒按正循环方向流动时开放流通孔(410a)，按反向流动时关闭流通孔(410a)，阀门开闭部件(420)在中心部位具有旋转部(420a)，旋转部(420a)可以按铰接方式旋转，冷媒按正方向循环时，旋转部(420a)在冷媒的推力下按冷媒的流动方向旋转，开放阀门面板的流通孔(410a)，冷媒按反方向流动时，旋转部(420a)在冷媒的反向压力下反向旋转，关闭阀门面板的流通孔(410a)，防止冷媒的倒流。

2. 根据权利要求1所述的齿轮型压缩机，其特征在于所述驱动部(2)是由设置在外壳内壁上的定子(200)，以及设置在定子(200)中心部位的转子(210)组成的电机，在定子(200)接通电源后，转子(210)进行旋转。

3. 根据权利要求1所述的齿轮型压缩机，其特征在于所述外部齿轮(320)具有齿槽(320a)，结合在电机转轴(220)上进行旋转的内部齿轮(330)具有齿顶(330a)，齿槽(320a)的数量比齿顶(330a)的数量多。

4. 根据权利要求1所述的齿轮型压缩机，其特征在于所述主轴承(300)上形成吸入口(300a)，吸入口(300a)与压缩部副吸入管(350)连通，用于把冷媒送向外部齿轮(320)内侧空间。

5. 根据权利要求1所述的齿轮型压缩机，其特征在于在压缩板(340)上形成被压缩冷媒的排出通路的排出口(340a)。

6. 根据权利要求1或5所述的齿轮型压缩机，其特征在于在压缩板(340)的一侧，设置与排出口(340a)连通的压缩部排出管(360)，压缩部排出管(360)用于把压缩后的冷媒送向冷凝器(4)。

7. 根据权利要求1所述的齿轮型压缩机，其特征在于还具有环抱驱动部(2)和齿轮型压缩部(3)的外壳(1)。

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