CN102644591A - 冷媒注入式旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

一种冷媒注入式旋转压缩机，密封壳体内设置有电机和压缩机构，压缩机构包括带有压缩腔的气缸、在压缩腔中作偏心运行的活塞、与活塞的外周抵接的滑片、驱动活塞的偏心曲轴、用于支撑偏心曲轴的主轴承和副轴承设置在气缸的两侧，主轴承或副轴承中设置有冷媒的注入装置，其特征是注入装置包括设置在主轴承或副轴承中通过活塞进行开闭的冷媒注入孔、与冷媒注入孔连通的冷媒供给回路、设置在冷媒注入孔和冷媒供给回路之间的单向阀，冷媒注入孔与压缩腔连通，当冷媒注入孔的压力比压缩腔的压力低时，从压缩腔向冷媒供给回路的冷媒逆流被中断。本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、适用范围广的特点。

Description

冷媒注入式旋转压缩机

技术领域

本发明涉及一种旋转压缩机，特别是一种冷媒注入式旋转压缩机，与应用在空调、冷冻机器等装置中的冷媒注入式旋转压缩机或冷媒喷射式旋转压缩机的冷媒注入技术以及从压缩腔出来的逆流导致压缩效率降低的防止对策有关。

背景技术

将液体冷媒注入气缸压缩腔的“活塞开关冷媒注入方式”是长期以来就在应用的技术。通过配置在活塞的滑动面进行开闭的冷媒注入孔，只在一定的活塞旋转角度的范围内才进行液体冷媒注入的“活塞开闭冷媒注入方式”，在压缩腔内的压力比冷媒注入孔内的压力高时，压缩腔内的高压冷媒会逆流到冷媒供给回路中，其结果是，冷媒注入量不但会出现不稳定，而且压缩机的效率也会下降。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低、可以中断高压气体向冷媒供给回路的逆流、过热控制比较精确、防止旋转压缩机的效率降低、适用范围广的冷媒注入式旋转压缩机，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种冷媒注入式旋转压缩机，密封壳体内设置有电机和压缩机构，压缩机构包括带有压缩腔的气缸、在压缩腔中作偏心运行的活塞、与活塞的外周抵接的滑片、驱动活塞的偏心曲轴、用于支撑偏心曲轴的主轴承和副轴承设置在气缸的两侧，主轴承或副轴承中设置有冷媒的注入装置，其特征是注入装置包括设置在主轴承或副轴承中通过活塞进行开闭的冷媒注入孔、与冷媒注入孔连通的冷媒供给回路、设置在冷媒注入孔和冷媒供给回路之间的单向阀，冷媒注入孔与压缩腔连通，当冷媒注入孔的压力比压缩腔的压力低时，从压缩腔向冷媒供给回路的冷媒逆流被中断。

所述冷媒注入孔设置在单向阀的外径的范围内。

所述冷媒注入孔在活塞的偏心旋转过程中，对活塞的内部开孔。

所述主轴承或副轴承上设置有排出装置以及收纳排出装置中的排气阀的吐出阀槽，排出装置和注入装置分别设置在滑片的两侧，排出装置和注入装置不发生干涉。

所述旋转压缩机设置在空调器、冷冻装置或热水器中，该空调器、冷冻装置或热水器还包括冷凝器、膨胀阀和蒸发器，旋转压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次相接，冷媒供给回路包括连接管，该连接管的一端与冷媒注入孔连通，连接管的另一端连接在冷凝器和膨胀阀之间。

所述注入装置还包括阀体，主轴承的侧面设置有主轴承横孔和与其相通的主轴承纵孔，阀体设置在主轴承纵孔中，主轴承纵孔的底部与冷媒注入孔相通，主轴承横孔与连接管连通，阀体的下端设置有阀座，阀体的外周上设置有外周槽，阀体的中央设置有贯穿阀座的第三孔，阀体上还设置有横向的第二孔，第二孔连通第三孔和外周槽，外周槽与主轴承横孔连通，单向阀设置在阀体的阀座与冷媒注入孔之间。

一种冷媒注入式旋转压缩机，密封壳体内设置有电机和压缩机构，压缩机构包括带有第一压缩腔的第一气缸和带有第二压缩腔的第二气缸、用于划分第一气缸和第二气缸的中隔板，第一压缩腔内设置有作偏心运行的第一活塞，第二压缩腔内设置有作偏心运行的第二活塞，偏心曲轴同时驱动第一活塞和第二活塞，用于支撑偏心曲轴的主轴承和副轴承分别设置在第一气缸和第二气缸的侧面，中隔板上设置有冷媒的注入装置，其特征是注入装置包括设置在中隔板中通过第一活塞或第二活塞进行开闭的冷媒注入孔、与冷媒注入孔连通的冷媒供给回路、设置在冷媒注入孔和冷媒供给回路之间的单向阀，冷媒注入孔与第一压缩腔或第二压缩腔连通，当冷媒注入孔的压力比第一压缩腔或第二压缩腔的压力低时，从第一压缩腔或第二压缩腔向冷媒供给回路的冷媒逆流被中断。

本发明通过在冷媒注入孔和冷媒供给回路之间设置单向阀后，不管活塞的旋转角度如何，随着压缩腔内的压力变化进行开闭的单向阀，在压缩腔内的压力大于冷媒注入孔的压力时，可以中断高压气体向冷媒供给回路的逆流，旋转压缩机的过热控制就比较精确，并可以防止旋转压缩机的效率降低，对偏心曲轴的偏心量较大的机种特别适用。

本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、可以中断高压气体向冷媒供给回路的逆流、过热控制比较精确、防止旋转压缩机的效率降低、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1中的压缩机构的局部放大结构示意图。

图3为图2中的注入装置的放大结构示意图。

图4为单向阀的主视结构示意图。

图5为注入装置中的阀体的仰视结构示意图。

图6为图5中的Y-Y向剖视结构示意图。

图7为实施例1中的注入装置的平面配置图。

图8-图10为实施例1中的冷媒注入孔和活塞的相对位置关系的平面图。

图11为本发明实施例2中的冷媒注入孔和活塞的相对位置关系平面图。

图12为本发明实施例3中的排出装置的配置的平面图。

图13为以往的旋转压缩机中的排出装置和冷媒注入装置干涉的平面图。

图14为本发明实施例4的局部剖视结构示意图。

图中：R为旋转压缩机，2为壳体，3为排气管，5为冷凝器，6为蒸发器，7为膨胀阀，8为储液器，9为吸入管，10为连接管，21为压缩机构，22为电机，23为气缸，23a为压缩腔，23b为气缸螺栓，25为主轴承，25a为冷媒注入孔，25b为主轴承横孔，25c为主轴承纵孔，25d为第一孔，25e为第一限位器，25f为吐出阀槽，26为副轴承，27为偏心曲轴，27a为偏心轴，28为活塞，29为滑片，30为注入装置，30a为外周槽，30b为第二孔，30c为第三孔，30d为阀座，30e为第二限位器，31为单向阀，31a为阀孔，32为注入管，33为排气消声器，Ds为限位器内径，Cs为间隙，40为第一排出装置，41为第二排出装置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

参见图1-图2，为旋转压缩机R以及冷媒循环系统。旋转压缩机R包括设置在圆筒形的密封壳体2内的压缩机构21，以及设置在压缩机构21上的电机22。

压缩机构21由气缸23、在气缸23的压缩腔23a中作偏心运转的活塞28、与该活塞28抵接进行往复运动的滑片29、驱动活塞28的偏心曲轴27、支撑该偏心曲轴27的主轴承25和副轴承26构成。主轴承25的上部配备了注入装置30，主轴承25的侧面连接了注入管32。主轴承25上设置有与压缩腔23a相通的冷媒注入孔25a。

从吸气管9吸入的低压气体在压缩腔23a内进行压缩后得到高压气体，高压气体从设置在副轴承26上的第一排出装置40排出到排气消声器33中。其后，高压气体经过副轴承26、气缸23、主轴承25中设计的纵孔(无图示)从下向上经过电机22之后，按排气管3、冷凝器5、膨胀阀7、蒸发器6、进一步从储液器8向吸入管9的顺序流动。

包括壳体2在内，从冷凝器5到膨胀阀7的压力为高压Pd，而从膨胀阀7的出口到吸入管9的压力为低压Ps。从冷凝器5的出口到膨胀阀7的入口之间的流路为冷凝冷媒通过的流路，也就是高压的液体冷媒通过的流路，以下将其简称为液体冷媒流路。

本实施例1通过冷媒供给回路连通冷媒注入孔25a和液体冷媒流路，冷媒供给回路包括连接管10以及注入管32，连接管10连通了该液体冷媒流路和注入管32，通过注入管32从注入装置30向冷媒注入孔25a中注入液体冷媒。

在这里，冷媒注入孔25a内的冷媒压力为Pi。

由于连接管10和注入装置30等有通道阻力损失，使得Pi比Pd要小。

为了优化流往压缩腔23a的液体冷媒的注入量，连接管10中要追加毛细管，该毛细管可以加大通道阻力，所以Pi和Pd的压差、在空调中的话，通常为0.1～0.3MPa左右。

在图2中，预先在主轴承25中加工冷媒注入孔25a、主轴承纵孔25c和主轴承横孔25b以及第一孔25d。主轴承横孔25b设置在主轴承25的侧面，主轴承横孔25b与主轴承纵孔25c相通。

注入装置30包括阀体，阀体设置在主轴承纵孔25c中，主轴承纵孔25c的底部与冷媒注入孔25a相通，主轴承横孔25b与连接管10连通，阀体的下端设置有阀座30d，阀体的外周上设置有外周槽30a，阀体的中央设置有贯穿阀座30d的第三孔30c，阀体上还设置有横向的第二孔30b，第二孔30b连通第三孔30c和外周槽30a，外周槽30a与主轴承横孔25b连通，单向阀31设置在阀体的阀座30d与冷媒注入孔25a之间。

装配时，在主轴承纵孔25c中压入了注入装置30，在主轴承横孔25b中压入了注入管32，在它们固定时要避免气体泄漏。和压缩腔23a连通的冷媒注入孔25a的开孔位置以及开孔孔径很重要，如后所述，对冷媒的注入时机和冷媒注入量有较大的影响。

参见图3-图6，为注入装置30和各零部件的详细图。在圆筒形的注入装置30的上端设置有第二限位器30e，在注入装置30的下端设置有阀座30d。

在阀座30d的中心加工的第三孔30c通过横向设置的第二孔30b与设置在阀座30d的外周上的外周槽30a连通，外周槽30a与主轴承横孔25b的先端加工的第一孔25d相连。

在主轴承纵孔25c中插入了单向阀31之后，将注入装置30压入主轴承纵孔25c内，由于第二限位器30e的存在，注入装置30静止下来，在主轴承纵孔25c的底部设置有第一限位器25e，阀座30d和第一限位器25e之间形成了间隙Cs。单向阀31收纳在间隙Cs中，并可以上下动作。单向阀31在其外周上设置有八个阀孔31a。

由于第一限位器25e和冷媒注入孔25a的上端之间设置有直径为Ds的小间隙，因此，冷媒注入孔25a设置在单向阀31的外径的范围内，也就是说，冷媒注入孔25a的开孔位置和开孔孔径在直径Ds的范围内可以自在地改变设计，非常方便。

参见图7，表示主轴承25中配置的注入装置30和冷媒注入孔25a、压缩腔23a、活塞28和滑片29等的关系。吸入管9、注入装置30以及注入管32分别设置在滑片29的两侧。

冷媒注入孔25a处于在压缩腔23a内作偏心运行的活塞28的外周和压缩腔23a的内壁之间，并且处于与滑片29较近的位置。

参见图8-图9，表示冷媒注入孔25a通过活塞的旋转角θ进行开闭的情况。该冷媒注入方式是具有较长的使用历史的“活塞开关冷媒注入方式”。该方式是活塞外周通过气缸压缩腔吸入孔后进行冷媒注入，相对于其它的冷媒注入方式具有减少效率损失的特点。

在图8-图9的设计中，冷媒注入孔25a在θ＝约90°时开始开孔，在θ＝约240°时完全闭孔。因此，θ＝90°～240°之间开孔，θ＝240°～90°时闭孔。即通过活塞28的旋转角θ可以开闭冷媒注入孔25a。

在家庭用空调器中使用3.5kw级的压缩机时，该压缩机的内径大概为60mm，冷媒注入孔25a的孔径大多设计为1.5～2.0mm。

在实施例1中，通过活塞28的旋转角，冷媒注入孔25a对压缩腔23a开孔的同时，注入装置30内部的单向阀31离开阀座30d在第一限位器25e处停止。这时，注入管32的液体冷媒按第一孔25d、外周槽30a、第二孔30b、第三孔30c、单向阀31的阀孔31a的顺序通过，最后从冷媒注入孔25a向压缩腔23a中排出。于是，液体冷媒与压缩腔23a内的气体混合蒸发，导致排气的温度下降。其结果是，可以达到防止电机温度和油温过热的目的。

在此，如上所述，在θ＝90°～240°的所有范围内都可以从冷媒注入孔25a注入液体冷媒，在该范围内冷媒注入孔的压力Pi比压缩腔23a的压力Pθ大，即需要Pi＞Pθ。

但是，比如，在如图10所示，在θ＝180°时，有Pi＝Pθ；在θ＝180°～240°的范围内，有Pi＜Pθ，因此，压缩腔23a内的高压气体可以从冷媒注入孔25a向注入管32进行逆流。

本实施例1中的单向阀31具有防止逆流的作用。即在产生逆流的瞬间，位于冷媒注入孔25a和阀座30d之间的单向阀31，立即复位在阀座30d上关闭第三孔30c，不允许压缩腔23a内的高压气体从冷媒注入孔25a向液体冷媒流路逆流。在θ＝90°～180°时，有Pi＞Pθ，单向阀31会脱离阀座30d，可以向压缩腔23a中注入液体冷媒。

如果没有单向阀31，位于压缩腔23a内的高压气体向冷媒注入孔25a逆流后，由于包括注入管32在内的液体冷媒流路中积存有高压气体，从连接管10开始进行的液体冷媒供给就会停止或者减少，所以从冷媒注入孔25a向压缩腔23a的液体冷媒供给是不稳定的，会发生不能防止压缩过热的问题。

象这样，只靠活塞28的旋转角度决定液体冷媒注入的时机，会发生上述的逆流问题。与其相比，在本发明的实施例1中，在冷媒注入孔25a上配备单向阀31，具有根据压缩腔23a内的压力进行开闭，在Pi＞Pθ时，会注入冷媒；在Pi＜Pθ时，会停止注入，以阻止发生逆流。

在θ较小的范围时，比如θ位于60°～130°时，使冷媒注入孔25a开孔的设计也是可能的，但是，冷媒注入孔25a的开孔角度和开孔时间比较小时，冷媒注入孔25a的孔径就会过小，液体冷媒的注入量就会过少。而且θ在较小范围内注入时，理论上的压缩机的消耗功率就会增加，有效率大幅下降的问题。

没有必要防止压缩机电机过热的低空调负荷条件下，如果还是进行冷媒注入时，会产生由于有液态冷冷媒注入而使压缩机温度过低的问题。

由于冷媒的溶解增加油的粘度会下降，所以会引起压缩机的故障。因此，必须要保证压缩腔的冷媒注入量的稳定，冷媒注入也可以根据运行条件进行选择。

本实施例1是以设置在主轴承上的注入装置30进行的以上说明，但是，将注入装置30设置在副轴承上时，也能得到与上述的技术方案相同的技术效果。

实施例2

旋转压缩机的系列设计中，相对于系列内的最小机种，最大机种的冷冻能力大约高1.5～2倍。随着冷冻能力变大，偏心曲轴的偏心量会变大，活塞的壁厚会变薄，也就是内外径之差会变薄。

在活塞壁厚较薄的条件下，按图11所示，问题是：活塞的旋转角度变大后，冷媒注入孔与活塞内部连通，位于活塞内的高压气体Pd和油会逆流到冷媒注入孔中。

但是，根据本发明，冷媒注入孔25a与活塞28的内部连通的瞬间，冷媒注入孔25a会通过单向阀31关闭，故可以防止上述的逆流问题。利用该特征，在活塞壁厚较薄的设计条件下，冷媒注入孔25a可以允许在短时间对活塞28内部开孔。

而且本发明中，根据图3-图7应该知道：冷媒注入孔25a的配置位置和开孔孔径在与单向阀31的直径差不多的第一限位器25e的直径为Ds小间隙的范围内可以自由变更。其结果，不用改变注入装置30的基本设计，在一个系列中就可以根据各机种对注入孔25a的配置位置和开孔孔径进行优化，具有标准化的效果。

其余未述部分见实施例1，不再重复。

实施例3

以往的旋转压缩机中，如图13所示，沿活塞28的旋转方向，配置了长方形的吐出阀槽25f使排气孔位于排气阀的固定端之后，这样从压缩腔的排气容易朝排气阀的先端流动。但是采用“活塞开关冷媒注入方式”后，冷媒注入孔25a的位置与吐出阀槽25f重合，因此，不但是不能配置注入装置30，而且也不能配置注入管32。

为解决该课题，在图12所示的实施例3中，隔着滑片，第二排出装置41与注入装置30相对配置，也就是将第二排出装置和注入装置30分别设置在滑片29的两侧，第二排出装置和注入装置30不发生干涉，因此第二排出装置41和注入装置30可以同时用在一个主轴承25或副轴承26中。

根据实施例3的方法，在副轴承26和主轴承25中分别配置了第一排出装置40和第二排出装置41，可以在副轴承26和主轴承25中的任一个配备注入装置30，因此，在副轴承和主轴承两方都需要排出装置的出力比较大的旋转压缩机中，也可以应用本发明的揭示技术。

而且，按图12所示，第一排出装置40或第二排出装置41的角度相对于以往，即使变为反方向，也不会有排气压力的损失，不会影响到压缩机的效率。

其余未述部分见实施例2，不再重复。

实施例4

参见图14，表示可以使注入装置30和注入管32同心连接。另外，象图14那样，将注入装置30配置在副轴承26上时，注入管32的延长部分可以露出壳体2的底面与冷冻循环连接，或者将注入管32弯成L形露出壳体2的侧面。

另外，在双缸旋转压缩机中，注入装置30可以配置在主轴承或副轴承中，但是，将注入装置30和与其连接的注入管32配置在用于分隔两个气缸的中隔板中也是可以的。

其余未述部分见实施例3，不再重复。

Claims (7)

1.一种冷媒注入式旋转压缩机，密封壳体(2)内设置有电机(22)和压缩机构(21)，压缩机构(21)包括带有压缩腔(23a)的气缸(23)、在压缩腔(23a)中作偏心运行的活塞(28)、与活塞(28)的外周抵接的滑片(29)、驱动活塞(28)的偏心曲轴(27)、用于支撑偏心曲轴(27)的主轴承(25)和副轴承(26)设置在气缸(23)的两侧，主轴承(25)或副轴承(26)中设置有冷媒的注入装置(30)，其特征是注入装置(30)包括设置在主轴承(25)或副轴承(26)中通过活塞(28)进行开闭的冷媒注入孔(25a)、与冷媒注入孔(25a)连通的冷媒供给回路、设置在冷媒注入孔(25a)和冷媒供给回路之间的单向阀(31)，冷媒注入孔(25a)与压缩腔(23a)连通，当冷媒注入孔(25a)的压力比压缩腔(23a)的压力低时，从压缩腔(23a)向冷媒供给回路的冷媒逆流被中断。

2.根据权利要求1所述的冷媒注入式旋转压缩机，其特征是所述冷媒注入孔(25a)设置在单向阀(31)的外径的范围内。

3.根据权利要求1所述的冷媒注入式旋转压缩机，其特征是所述冷媒注入孔(25a)在活塞(28)的偏心旋转过程中，对活塞(28)的内部开孔。

4.根据权利要求1所述的冷媒注入式旋转压缩机，其特征是所述主轴承(25)或副轴承(26)上设置有排出装置以及收纳排出装置中的排气阀的吐出阀槽(25f)，排出装置和注入装置(30)分别设置在滑片(29)的两侧，排出装置和注入装置(30)不发生干涉。

5.根据权利要求1至5任一所述的冷媒注入式旋转压缩机，其特征是所述旋转压缩机设置在空调器、冷冻装置或热水器中，该空调器、冷冻装置或热水器还包括冷凝器(5)、膨胀阀(7)和蒸发器(6)，旋转压缩机、冷凝器(5)、膨胀阀(7)和蒸发器(6)依次相接，冷媒供给回路包括连接管(10)，该连接管(10)的一端与冷媒注入孔(25a)连通，连接管(10)的另一端连接在冷凝器(5)和膨胀阀(7)之间。

6.根据权利要求5所述的冷媒注入式旋转压缩机，其特征是所述注入装置(30)还包括阀体，主轴承(25)的侧面设置有主轴承横孔(25b)和与其相通的主轴承纵孔(25c)，阀体设置在主轴承纵孔(25c)中，主轴承纵孔(25c)的底部与冷媒注入孔(25a)相通，主轴承横孔(25b)与连接管(10)连通，阀体的下端设置有阀座(30d)，阀体的外周上设置有外周槽(30a)，阀体的中央设置有贯穿阀座(30d)的第三孔(30c)，阀体上还设置有横向的第二孔(30b)，第二孔(30b)连通第三孔(30c)和外周槽(30a)，外周槽(30a)与主轴承横孔(25b)连通，单向阀(31)设置在阀体的阀座(30d)与冷媒注入孔(25a)之间。

7.一种冷媒注入式旋转压缩机，密封壳体内设置有电机和压缩机构，压缩机构包括带有第一压缩腔的第一气缸和带有第二压缩腔的第二气缸、用于划分第一气缸和第二气缸的中隔板，第一压缩腔内设置有作偏心运行的第一活塞，第二压缩腔内设置有作偏心运行的第二活塞，偏心曲轴同时驱动第一活塞和第二活塞，用于支撑偏心曲轴的主轴承和副轴承分别设置在第一气缸和第二气缸的侧面，中隔板上设置有冷媒的注入装置，其特征是注入装置包括设置在中隔板中通过第一活塞或第二活塞进行开闭的冷媒注入孔、与冷媒注入孔连通的冷媒供给回路、设置在冷媒注入孔和冷媒供给回路之间的单向阀，冷媒注入孔与第一压缩腔或第二压缩腔连通，当冷媒注入孔的压力比第一压缩腔或第二压缩腔的压力低时，从第一压缩腔或第二压缩腔向冷媒供给回路的冷媒逆流被中断。

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