CN102297132B - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡旋压缩机，包括：密闭容器；设置于密闭容器的内部空间的驱动马达；位于驱动马达的一侧并具有固定涡卷的固定涡盘；具有绕动涡卷的绕动涡盘，当绕动涡盘通过被偏心地联接到曲轴而相对于固定涡盘做绕动运动时，绕动涡卷与固定涡卷接合，从而形成朝向固定涡盘的中心移动的压缩室；以及用以改变绕动涡盘的绕动半径的滑动构件；固定涡盘包括通过孔，该通过孔形成在用于使制冷剂经由该通过孔通过的区段与用于使制冷剂经由排出孔排出的区段重叠的位置处，并被定位成使一部分被压缩的制冷剂在到达排出孔之前被部分地传送到压缩室外部。由此，可防止当以低速驱动涡旋压缩机时制冷剂的过压缩，还可提高涡旋压缩机在低速驱动模式及低负载条件下的效率。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋压缩机，更具体而言涉及一种变频式涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机是一种通过改变由一对相互面对的涡盘（scroll）形成的压缩室的容积来压缩制冷剂气体的装置。与往复式压缩机或回转式压缩机相比，涡旋压缩机的效率较高，振动和噪音较低，尺寸较小且重量较轻。因此，涡旋压缩机广泛应用于空调系统。

根据驱动马达的驱动方法，可将涡旋压缩机分为恒速式涡旋压缩机和变频式涡旋压缩机。恒速式涡旋压缩机是指无论负载怎样改变都具有相同的驱动速度的压缩机，而变频式涡旋压缩机是指具有可根据负载的改变而变化的驱动速度的压缩机。

恒速式涡旋压缩机设计为在制冷循环装置的任何负载条件下都具有可以使过压缩损失最小化的压力比。

然而，常规的恒速式涡旋压缩机可能具有下列问题。即，常规的恒速式涡旋压缩机在制冷循环装置的负载条件下的过压缩损失较小。另一方面，常规的恒速式涡旋压缩机在制冷循环装置的低负载条件下的过压缩损失较大。因此，如果变频式涡旋压缩机设计为与恒速式涡旋压缩机具有相同的压力比，则在较低的负载下压缩机的效率降低。即，由于变频式涡旋压缩机具有可根据负载的改变而变化的驱动速度，因此该变频式涡旋压缩机的压力比的设计自由度高于恒速式涡旋压缩机的压力比的设计自由度。但是，当变频式涡旋压缩机设计为与恒速式涡旋压缩机具有相同的压缩比时，在较低的负载条件下会发生过压缩而降低压缩机的效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种涡旋压缩机，所述压缩机具有适当的压缩比，使得即使在较低的负载条件下也不会发生过压缩。

为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在此所体现及概括描述的，提供一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机具有多个涡卷（wrap，涡旋齿），以使得多个涡盘相互接合，并且随着所述涡盘中的一个涡盘进行绕动运动而形成可连续移动的压缩室，其中从压缩室排出的制冷剂的排出压力（Pd）与被吸入压缩室的制冷剂的吸入压力（Ps）的比率（Pd/Ps）在1.5－1.8的范围内。

根据本发明的另一方案，提供了一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机具有多个涡卷，以使得多个涡盘相互接合，随着所述涡盘中的一个涡盘进行绕动运动而形成可连续移动的压缩室，并且该压缩机具有旁通孔，该旁通孔形成为使得在压缩室中被压缩的制冷剂在到达排出孔之前被部分地传送到压缩室的外部，其中该旁通孔形成在用于使制冷剂经由旁通孔通过的区段与用于使制冷剂经由排出孔排出的区段重叠的位置。

根据本发明的又一方案，提供了一种涡旋压缩机，包括：密闭容器；设置于密闭容器的内部空间的驱动马达；位于驱动马达的一侧的固定涡盘，其具有固定涡卷；绕动涡盘，其具有绕动涡卷，当所述绕动涡盘通过被偏心地联接到曲轴而相对于固定涡盘进行绕动运动时，所述绕动涡卷与固定涡卷接合，并从而形成朝向固定涡盘的中心移动的压缩室；以及滑动构件，用以改变绕动涡盘的绕动半径；其中，固定涡盘包括旁通孔，该旁通孔被定位为使得被压缩的制冷剂的一部分在所述制冷剂到达排出孔之前被部分地传送到压缩室的外部；其中，该旁通孔设置在固定涡盘的这一位置处：即，在该位置，用于使制冷剂经由旁通孔通过的区段与用于使制冷剂经由排出孔排出的区段重叠。

当结合附图时，通过下文的详细描述，本发明的前述和其它的目的、特征、方案和优点将变得更为明显。

附图说明

申请文件中包括的附图用以提供对本发明的进一步理解，并结合在此构成本说明书的一部分，这些附图阐示了本发明的实施方式，并与本说明书一起用以说明本发明的原理。

在附图中：

图1是示出根据本发明的半径可变式涡旋压缩机的纵截面图；

图2和图3是示意性地示出图1的涡旋压缩机中沿径向的密封状态和泄漏状态的视图；

图4是固定涡盘的平面图，用于说明图1的涡旋压缩机中的旁通孔的位置；

图5和图6是示意性地示出图4的旁通孔的开启区段和关闭区段的图表；

图7是用于对具有图4的旁通孔的涡旋压缩机的过压缩损失进行试验的条件表；以及

图8和图9是将图7的条件下的过压缩损失与常规技术的过压缩损失进行比较的曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明进行详细描述。

为参照附图描述的简洁性起见，相同或等价的部件将以相同的附图标记标注，并将不再重复对其的描述。

以下，根据本发明的涡旋压缩机将被参照附图更详细的说明。

图1是示出根据本发明的半径可变化式涡旋压缩机的纵截面图，而图2和图3是示意性地示出图1的涡旋压缩机中沿径向的密封状态和泄漏状态的视图；

如图1至图3中所示，根据本发明的涡旋压缩机包括：密闭容器10；主框架20和副框架30，安装在密闭容器10内；驱动马达40；驱动力传递部件，安装在主框架20与副框架30之间；以及压缩机件，包括固定涡盘50和绕动涡盘60，该压缩机件设置在主框架20上方并且配置为通过联接到驱动马达40来压缩制冷剂。

驱动马达40包括：定子41，其上缠绕有线圈；转子42，可转动地插入到定子41中；以及曲轴43，其强制地插入到转子42中央，并且其配置为用以将旋转力传递到所述压缩机件。驱动销44以从该曲轴的转动中心偏离的形式从曲轴43的上端凸出。

驱动销44形成为具有矩形形状，并且驱动销44的两个侧表面44a形成为平面形以便与稍后将说明的滑套63的滑动表面63b滑动接触。并且，驱动销44的前、后表面44b，即，滑套63做滑动的两个表面，形成为弯曲形。驱动销44的前、后表面44b可以形成为平面形。但是，当驱动销44的连接到两个侧表面44a的边缘形成为具有角度时，在滑套63的滑动凹槽63a处可能发生磨损。因此，当驱动销44的前表面和后表面都形成为弯曲形或平面形时，优选的是将驱动销44的边缘形成为弯曲形。

压缩机件包括：固定涡盘50，固定于主框架20的上表面；绕动涡盘60，设置在主框架20的上表面上以便与固定涡盘50接合；以及欧丹环70，设置在绕动涡盘60和主框架20之间，并配置为用以防止绕动涡盘60转动。

固定涡卷51形成在固定涡盘50上，该固定涡卷51通过螺旋缠绕与将在稍后说明的绕动涡卷61一起形成压缩室（P）。绕动涡卷61形成在绕动涡盘60上，该绕动涡卷61通过螺旋缠绕与固定涡卷51接合而形成压缩室（P）。联接到曲轴43并承受旋转力的凸起部分62从绕动涡盘60的底面、即与绕动涡卷61的相反侧的表面凸出。

沿半径方向可滑动地联接到曲轴43的驱动销44的滑套63沿转动方向可滑动地联接到绕动涡盘60的凸起部62。滑套63的外径形成为与绕动涡盘60的凸起部分的内径大体相同，并且呈矩形形状的滑动凹槽63a形成在滑套63的中央部分，从而使曲轴43的驱动销44沿半径方向滑动。

滑动凹槽63a形成为具有与驱动销44大体相同的形状和长度。滑动凹槽63a的两个滑动表面63b形成为平面形，类似于驱动销44的两个侧表面44a。另一方面，滑动凹槽63a的前、后止挡表面63c形成为弯曲形或平面形，类似于驱动销44的前、后表面44b。

未作说明的附图标记52表示吸入孔，53表示排出孔，SP表示吸入管道，而DP表示排出管道。

下面将说明根据本发明的涡旋压缩机的操作和效果。

更具体而言，一旦曲轴43由于对驱动马达40供电而被转动，偏心联接到曲轴43的绕动涡盘60会沿着预定轨道进行绕动运动。这里，形成在绕动涡盘60和固定涡盘50之间的压缩室（P）朝向绕动运动的中心连续地移动以使容积减小，从而连续地吸入、压缩并排出制冷剂。

现在将更详细地说明这一点，当压缩机如图2所示被初始地驱动时，压缩室（P）的气体力小于绕动涡盘60的离心力。因此，绕动涡盘60倾向于被所述离心力移动到外侧。由于联接到绕动涡盘60的滑套63可滑动地联接到曲轴40的驱动销44，绕动涡盘60可滑动地沿离心方向、即驱动销44的偏心方向移动。在该过程中，绕动涡盘60的绕动涡卷61与固定涡盘50的固定涡卷51接触从而稳定地形成压缩室（P），并朝向中心连续地移动。

当驱动马达进行高速驱动（例如，速度大于35Hz）时，绕动涡盘60的离心力增大从而使绕动涡盘60的绕动半径增大。因此，绕动涡卷61更紧密地贴附到固定涡卷51以使得制冷剂沿半径方向的泄漏最小化，从而增强压缩机的功能。但是，当绕动涡盘60的离心力大于预定水平时，绕动涡卷61过度地贴附到固定涡卷51。当所供给的油量不足时，这样可能会使摩擦损失增大，或者可能损坏所述涡卷。

当绕动涡卷61由于绕动涡盘60的离心力增大而过度地贴附到固定涡卷51上时，压缩室（P）的气体力产生排斥力。借助该排斥力的作用，绕动涡盘60承受一沿离心力方向的力。随后，绕动涡盘60承受一离心力，并且绕动涡盘61被滑套63及曲轴43的驱动销44移动到与固定涡卷51分离开的方向。这样，在半径方向上发生制冷剂泄漏，并由此使绕动涡卷61和固定涡卷51之间的摩擦损失减小。

另一方面，当驱动马达40进行低速驱动时（例如，速度小于35Hz），绕动涡盘60的离心力较小，从而使绕动涡盘60的绕动半径减小。因此，绕动涡卷61与固定涡卷51分开，从而沿半径方向可能发生制冷剂泄漏。为了在低速驱动模式下也能将压缩室的压力比维持在预定的程度，可以对涡盘的起始角和结束角进行控制。但是，当将变频式涡旋压缩机的压力比设计成与恒速式涡旋压缩机的压力比相同时，压缩机的效率在低负载条件下可能会下降。本发明旨在设定旁通孔的位置，以便具有即使在低负载条件下也不会导致发生过压缩的适当压力比。

参照图4，在固定涡盘50上形成旁通孔55，该旁通孔用以使在压缩室（P）的轨道上的中间部分内被压缩的制冷剂部分地通过。旁通孔55形成为与两个压缩室（P）中的每一个压缩室对应。旁通孔55形成为具有比绕动涡卷61的宽度更小的直径，从而使得内压缩室和外压缩室之间的制冷剂不会泄漏。

优选地，旁通孔55形成在压缩室的压力比大约在1.5－1.8的范围内的位置，即形成在从压缩室排出的制冷剂的排出压力（Pd）与吸入到压缩室中的制冷剂的吸入压力（Ps）的比率（Pd/Ps）在1.5－1.8的范围内的位置。更具体而言，旁通孔55形成在这一位置：即，在该位置处，用于使制冷剂经由旁通孔55通过的区段与用于使制冷剂经由排出孔53排出的区段重叠。

旁通孔55可以形成为能够在基于抽吸完成时间点（即，压缩起始角）的大约150°-250°的角度处开启，并在基于抽吸完成时间点的大约450°-550°的角度处关闭。更具体而言，如图5中所示，当压缩室形成在绕动涡卷61的外侧时，曲轴转角可以形成为在大约560°处开启，但在大约820°处关闭。另一方面，参照图6，当压缩室形成在绕动涡卷61的内侧时，曲轴转角可以形成为在大约400°处开启，在大约720°处关闭。

图7是用于对具有图4的旁通孔的涡旋压缩机的过压缩损失进行试验的条件表，而图8和图9是将图7的条件下的过压缩损失与常规技术的过压缩损失进行比较的曲线图。

参照图7至图9，在驱动速度为45Hz的常规技术中，压力比为1.58（蒸发器压力为11.22kgf/cm²，而冷凝器压力为17.76kgf/cm²），排出压力约为26bar，从而产生大约4bar的过压缩损失。另一方面，在本发明中，排出压力约为24bar，从而产生大约4bar的过压缩损失。因此，在本发明中，过压缩损失比常规技术的过压缩损失低约50%。

特别地，在驱动速度为30Hz的常规技术中，压力比为1.49（蒸发器压力为11.88kgf/cm²，而冷凝器压力为17.66kgf/cm²），排出压力约为24bar，从而产生大约7bar的过压缩损失。另一方面，在本发明中，排出压力约为20bar，从而产生大约3bar的过压缩损失。因此，在本发明中，过压缩损失比常规技术的过压缩损失低约40%。

当旁通孔形成在与排出孔的排出区段重叠的位置时，在驱动速度小于45Hz的低速驱动模式下防止了压缩机的过压缩。这样可提高压缩机在低速驱动模式下及低负载条件下的效率。

上述实施方式披露了一种对称式涡旋压缩机，在这种涡旋压缩机中，各涡盘的涡卷以相同的长度互相对称。但是，本发明也可以应用到非对称的涡旋压缩机，在这种非对称的涡旋压缩机中，多个涡盘中的一个涡盘的涡卷比另一个涡盘的涡卷要长。此外，本实施例披露了一种可变半径式涡旋压缩机。但是，本实施方式也可以应用于固定半径式涡旋压缩机。再者，本实施方式披露了一种低压式涡旋压缩机。但是，本发明也可以应用于高压式涡旋压缩机。

前述实施方式和优点仅是示例性的，并且不应被解释为对本发明的限制。这些教示能够容易地应用于其它类型的设备。本说明书是用于阐释的目的，而非意在限定权利要求的范围。对本领域技术人员而言，多种替换方案、改变和变型均是显而易见的。在此描述的示例性实施方式的特征、结构、方法和其它特点可以以多种方式加以组合以获得另外的和/或替代的示例性实施方式。

由于在不背离其特点的情况下，可以以若干形式实现本发明的特征，因此还应理解的是，若非另有说明，上述实施方式均不受前述说明的任何细节所限制，而是应被在如附的权利要求所限定的范围内广义地解释，因此，落入权利要求的边界和范围或者所述边界和范围的等价物之内的所有变化和变型也将为如附的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种涡旋压缩机，包括：

密闭容器；

驱动马达，设置于所述密闭容器的内部空间；

固定涡盘，位于所述驱动马达的一侧，并具有固定涡卷；

绕动涡盘，其具有绕动涡卷，当所述绕动涡盘通过被偏心地联接到曲轴而相对于所述固定涡盘进行绕动运动时，所述绕动涡卷与所述固定涡卷接合，并从而形成朝向所述固定涡盘的中心移动的压缩室；以及

滑动构件，用以改变所述绕动涡盘的绕动半径，

其中，所述固定涡盘包括旁通孔，所述旁通孔被定位为使得被压缩的制冷剂的一部分在所述制冷剂到达排出孔之前部分地通过而到达所述压缩室的外部，

其中，所述旁通孔设置在所述固定涡盘的这一位置处：在该位置，用于使制冷剂经由所述旁通孔通过的区段与用于使制冷剂经由所述排出孔排出的区段重叠，

其中，所述旁通孔设置在所述固定涡盘的这一位置处：在该位置，从所述压缩室排出的制冷剂的排出压力(Pd)与吸入到所述压缩室中的制冷剂的吸入压力(Ps)的比率(Pd/Ps)在1.5－1.8的范围内，并且

其中，所述旁通孔设置在所述固定涡盘的一位置，使得所述旁通孔在基于压缩起始角的150°－250°的角度处开启并在基于压缩起始角的450°－550°的角度处关闭。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，所述绕动涡盘具有基于负载而变化的绕动速度。

3.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，所述固定涡盘的固定涡卷和所述绕动涡盘的绕动涡卷相互对称并且长度基本相同。

4.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，多个所述涡卷中的一个涡卷比另一个涡卷要长。

5.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，所述密闭容器的内部空间被分成与吸入管连接的空间以及与排出管连接的一空间，并且所述压缩室的吸入侧与所述吸入管连接到的空间相通。

6.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，一吸入管直接连接到所述压缩室的吸入侧，所述压缩室的排出侧与密闭容器的内部空间相通，并且一排出管连接到所述密闭容器的内部空间。