CN102691661B - 旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转压缩机。该旋转压缩机包括压缩机本体(10)和连接至压缩机本体(10)的増焓管组件(20)，増焓管组件(20)的増焓管(21)的输入端孔截面与压缩机本体(10)内的増焓孔(16)的孔截面的比值为0.7至1.2，增焓孔直径为0.1mm至3.0mm。根据本发明的旋转压缩机能够提高在超低温下的压缩机的单位吸气量，增强压缩机内部泵体和电机的润滑和冷却功能，提高压缩机的可靠性。

Description

旋转压缩机

技术领域

本发明涉及暖通领域，具体而言，涉及一种旋转压缩机。

背景技术

制冷剂如R22、R410A等在超低温下由于比容增大，压缩机的单位吸气量减小，造成压缩机的制热能力大幅度下降，并且由于制冷剂的吸气量的减小，单位流量降低，对压缩机内部泵体和电机的润滑和冷却效果不佳，在低温下压缩机的吸排气的压比也很大，压缩机的排气温度很高，普通旋转压缩机受结构的限制，会形成较大的泄露和摩擦损失，以上因素导致压缩机在低温下的性能和可靠性均不理想。

发明内容

本发明旨在提供一种旋转压缩机，能够提高在超低温下的压缩机的单位吸气量，增强压缩机内部泵体和电机的润滑和冷却功能，提高压缩机的工作性能。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种旋转压缩机，包括压缩机本体和连接至压缩机本体的増焓管组件，増焓管组件的増焓管的输入端孔截面与压缩机本体内的増焓孔的孔截面的比值为0.7至1.2，增焓孔直径为0.1mm至3.0mm。

进一步地，増焓管的输入端孔截面与压缩机本体内的増焓孔的孔截面的比值为1。

进一步地，压缩机本体包括：曲轴；下法兰，设置在曲轴末端；低压缸，与曲轴配合，并设置在下法兰上方；高压缸，与曲轴配合，并设置在低压缸上方；隔板，设置在低压缸与高压缸之间；膨胀消音腔，设置在下法兰上，膨胀消音腔为截面积不同的扩张腔构成，各扩张腔相互连通；増焓孔，设置在下法兰膨胀消音腔的侧面，并与膨胀消音腔连通。

进一步地，在増焓管与下法兰上的増焓管安装孔之间设置有密封结构，密封结构包括：下法兰吸气管，具有弹性管壁，并连接増焓管组件和下法兰；密封圈，设置在位于増焓孔段的下法兰吸气管内。

进一步地，密封圈具有内收的安装结构，内收的安装结构的开口大于等于増焓孔的开口。

进一步地，増焓管的输入端连接至闪蒸器。

进一步地，低压缸与高压缸具有相同的内径和曲轴偏心量，高压缸的缸高与低压缸的缸高比值为0.6至0.9。

进一步地，低压缸与高压缸具有相同的内径和曲轴偏心量，高压缸的缸高与低压缸的缸高比值为0.7。

进一步地，低压缸与高压缸具有相同的内径和曲轴偏心量，高压缸的缸高与低压缸的缸高比值为0.8。

进一步地，下法兰的膨胀消音腔容积与压缩机的排量比大于1.6。

根据本发明的技术方案，増焓管的输入端孔截面与压缩机本体内的増焓孔孔截面的比值为0.7至1.2，在这个比例范围内的压缩机，能够有效提高单位吸气量，降低超低温条件下对制冷剂的不利影响，提高压缩机的制热和制冷量。下法兰具有不同截面的膨胀消音腔，能够通过结构阻抗降低冷媒流通噪音。在増焓管与下法兰的増焓管安装孔之间设置有密封结构，能够有效降低压缩机的流体泄漏和摩擦损失，提高压缩机的性能。増焓管的输入端连接至闪蒸器，可以从闪蒸器引入低温中压冷媒，降低压缩机中的冷媒温度，进一步提高压缩机的性能。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的増焓管与下法兰増焓孔的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的増焓管管径与下法兰増焓孔孔径比对压缩机制热和制冷量的提高率的影响示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的冷媒在泵体内的循环路线图。

图5示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的増焓管与下法兰的安装角度结构示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的下法兰膨胀消音腔和下法兰増焓孔的结构示意图；

图7示出了根据图6的A-A方向的剖视结构示意图；

图8示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的高低压缸的结构示意图；

图9示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的増焓管与下法兰的夹角变化对压缩机指示效率的影响示意图；

图10示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的下法兰容积与压缩机的排量比对压缩机指示效率的影响示意图；

图11示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的下法兰増焓孔的直径变化对压缩机指示效率的影响示意图；

图12示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的上低压缸的排量比对压缩机制热量的影响示意图；以及

图13示出了根据本发明的实施例的旋转压缩机的上低压缸的排量比对压缩机制冷量的影响示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图中箭头方向代表冷媒流动方向。

从图1中可以看出，根据本发明的实施例，旋转压缩机包括压缩机本体10和连接至压缩机本体10的増焓管组件20，其中压缩机本体10包括曲轴11；设置在曲轴11末端的下法兰12；与曲轴配合，并设置在下法兰12上游的低压缸13；以及与曲轴配合，并设置在低压缸13上游的高压缸14，在低压缸13和高压缸14之间还设置有隔板15，将低压缸13的吸气腔和压缩腔与高压缸14的吸气腔和高压腔分离开。下法兰12、低压缸13、隔板15和高压缸14在曲轴11上依次设置，并通过螺栓固定连接在一起。増焓管组件20包括増焓管21，増焓管21的管口可以为方形、椭圆形或者圆形等，在本实施例中，増焓管21为増焓弯管，其管口为圆形，相应地，下法兰12上的増焓孔16也为圆孔。

旋转压缩机的工作过程如下：通过接线柱与制冷或制热系统的电源相连接，通电后，电机定子与转子之间产生感应磁场，产生的磁拉力带动曲轴11高速旋转形成压力差，气态冷媒在压力差的作用下从分液器的吸气口进入低压缸13，结合参见图4，在压到一定的中间压力后气态冷媒通过下法兰排气口121进入下法兰12，与在闪蒸器30中气化并通过増焓管21进入压缩机的低温中压冷媒混合，然后通过下法兰12的冷媒流通孔122和隔板15的冷媒流通槽123进入高压缸14，在进行二次压缩后排出，闪蒸器30中气化的冷媒通过增焓管21、密封结构22和下法兰增焓孔16进入下法兰12，最后冷媒通过电机定子和电机转子，冷却这两个零件后通过排气口排出。

如图2所示，并参见图1，由于増焓管21的材质较硬，伸出长度较短，管直径较粗，不便于直接接入下法兰増焓孔16中，因此，不便于在増焓管与下法兰増焓孔16之间直接设置密封结构来防2冷媒的泄露。为了形成良好的密封，防止冷媒的泄露，在下法兰12中设置有密封结构22。密封结构22包括设置在増焓管安装孔中的下法兰吸气管23，以及设置在下法兰吸气管23内的密封圈24。下法兰吸气管23为具有弹性管壁的金属管，它的一侧与増焓管21的外壁焊接在一起，另一侧伸入増焓孔16内，将从闪蒸器30内传来的低温中压冷媒传输至下法兰12的膨胀消音腔内。密封圈24通过压力机压入到下法兰吸气管23位于下法兰増焓孔16中的管体内，保证了密封圈24的结构稳定性，也使得密封结构22具有更好的密封性能。密封结构22能够防止或者减少冷媒从下法兰12中泄露出去，也能够降低摩擦损耗，提高压缩机的性能。

在密封圈24的安装端具有内收的安装结构，便于将密封圈24压入下法兰吸气管23中，安装更加方便。该内收的安装结构端部的开口大小要大于或者等于増焓孔16的开口大小，才能对从増焓管21至増焓孔16的冷媒流动产生较小的影响。

从图1和图2中可以看出，増焓管21与固定设置在压缩机外壳上的壳体吸气管焊接在一起，并通过下法兰吸气管23将从闪蒸器30中引入的冷媒输送到下法兰12部分，然后与分液器引入的冷媒混合，并进行二次压缩。从闪蒸器30引入的低温中压冷媒能够对从分液器引入的冷媒进行再次降温，降低经过二次压缩后排出的冷媒温度，提高压缩机的工作效率和性能。

经过测试，増焓管21的管径与下法兰増焓孔16的孔径的比值对压缩机的制冷和制热量的提高率有着明显的影响，图3为的变化对压缩机制冷和制热量提高率变化规律曲线，横坐标表示增焓弯管的管径与下法兰增焓孔的孔径的比值，其范围为从0.5到1.4；纵坐标表示压缩机制冷量和制热量的提高率。由图3可知，压缩机制冷量和制热量的提高率总体变化趋势是呈抛物线的形式，当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值从0.5变化到1.0时，制冷量和制热量的提高率呈抛物线上升，在比值为1.0左右时，达到最高，从1.0到1.4时，制冷和制热量的提高率呈抛物线下降。因此，为了有效提高压缩机的单位吸气量，降低超低温对制冷剂的影响所带来的压缩机比容增大的问题，应该保持增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值为0.5到1.4，优选地，增焓弯管管径等于下法兰增焓孔孔径。在这种情况下，才能够保证压缩机在超低温状态下具有最好的工作性能，大大提高压缩机的制冷或者制热性能。具体如表一所示：

表一

结合图3的抛物线视图，并参考表一可以看出，在相同的工作条件下，当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时，下法兰增焓孔孔径从0.5mm增大到5mm的过程中，压缩机的制热量提高率恒为6％。

以增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时的制热量提高率为基准，当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.7时，下法兰増焓孔孔径从0.5mm增大到5mm的过程中，压缩机的制热量提高率为20％，相对于增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时的制热量提高了14％，制热量有明显的提高。

当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为1时，下法兰増焓孔孔径从0.5mm增大到5mm的过程中，压缩机的制热量提高率为50％，相对于增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时的制热量提高了44％，制热量提高到最大程度。

当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为1.2时，下法兰増焓孔孔径从0.5mm增大到5mm的过程中，压缩机的制热量提高率为20％，相对于增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时的制热量提高了14％，制热量有明显的提高。

当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为1.4时，下法兰増焓孔孔径从0.5mm增大到5mm的过程中，压缩机的制热量提高率为6％，相对于增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时的制热量持平，制热量提高率明显下降。

因此，为了较大提高压缩机的制热或制冷效果，增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值应该在0.7至1.2之间。最佳的效果出现在增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值为1时，此时的制热量相对于增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值固定为0.5时的制热量提高44％。

从图4中可以看出，在下法兰12、低压缸13和高压缸14的相应位置处均设置有冷媒流通孔122，在隔板15相对于冷媒流通孔122处设置有冷媒流通槽123，在下法兰12上还具有沿轴向设置的下法兰排气口121，将进入低压缸13并经过第一次压缩后达到一定中间压力的冷媒引入下法兰12的膨胀消音腔中。下法兰12的膨胀消音腔为多个具有不同截面的膨胀消音腔连接而成，通过结构阻抗降低冷媒流通噪音，提高系统的使用舒适度。増焓管安装孔设置在膨胀消音腔的侧面，并通过増焓孔16与膨胀消音腔连通，増焓管组件20对应増焓孔16设置。

如图5所示，并结合参见图4，增焓弯管组件20与下法兰12的夹角以下法兰排气口121为轴向基准，下法兰12的圆中心为径向基准，增焓弯管组件20与径向基准的夹角可以在0。至180。之间变化，旋转角度对压缩机性能影响规律参见图9所示，增焓弯管组件旋转角度的变化对压缩机的指示效率没有影响，因此，不能够通过改变增焓弯管组件旋转角度来提高压缩机的工作性能。

如图6和图7所示，下法兰12的膨胀消音腔结构可为凹凸的弧形膨胀消声腔，具体为互相连通的多个截面积不同的消音扩张分腔，多个截面积不同的消音扩张分腔为开设在下法兰12上并分别和下法兰12上的多个螺钉孔圆台及下法兰曲轴孔圆台围成的凹腔和凸腔，也可为如图5所示意的圆形结构。

经过测验可知，下法兰12的膨胀消音腔容积V_下的设计跟压缩机的排量V_压有一定联系，V_下与V_压的比例变化对压缩机性能的影响规律曲线参见图10所示。图中横坐标表示下法兰12的膨胀消音腔容积V_下与压缩机的排量V_压的比例值范围，纵坐标表示压缩机的指示效率，当下法兰膨胀消音腔容积V_下与压缩机的排量V_压的比值从1变化到1.6左右时，也就是下法兰的膨胀消音腔容积是压缩机排量的1倍变化到1.6倍时，压缩机指示效率的变化规律为均匀向上的斜线，当超过1.6倍时，指示效率的变化规律为均匀的直线，也就是压缩机指示效率达到最高。因此，下法兰膨胀消音腔容积V_下要达到压缩机的排量V_压的1.6倍以上，才能保证压缩机能够达到最佳性能。具体的下法兰膨胀消音腔容积V_下与压缩机的排量V_压的比值要根据压缩机的具体结构来进行设计，保证压缩机具有紧凑的结构的同时不会降低压缩机的性能。

如图8所示，压缩机低压缸13与高压缸14的缸高不相等，上滚子141和下滚子131为不等高滚子，在低压缸13与高压缸14的内径相同和曲轴11上下偏心量相同的情况下，排量比例等同于缸高的比例，高压缸14的缸高为H1，低压缸13的缸高为H2，缸高比H1/H2的范围为0.6至0.9，对制冷和制热量的影响变化规律曲线如图12和图13所示。从图12中可以看出，以单级压缩机为基准，当缸高比H1/H2的比值在0.7左右时，双级增焓压缩机的制热量提高率为近50％，达到最高；从图13中可以看出，同样以单级压缩机为基准，当缸高比H1/H2的比值在0.8左右时，双级增焓压缩机的制冷量提高率为近50％，达到最高。为了在制冷和制热量上均能够达到较好的效果，缸高比在0.7至0.8之间的双级增焓压缩机效果最佳。

如图11所示，为当増焓管管径为5mm时下法兰増焓孔孔径的变化对压缩机指示效率的影响规律图。如图中所示，横坐标表示下法兰的增焓孔21的直径变化范围从0.1mm到5mm，纵坐标表示压缩机的指示效率，增焓孔21的直径在0.1mm到3.0mm之间时，压缩机的指示效率呈均匀上升的斜率变化，在超过3.0mm时，压缩机的指示效率呈均匀的直线变化。也就是说，当增焓弯管管径与下法兰增焓孔孔径的比值小于5/3时，能够使压缩机的指示效率达到最佳状态。结合前述对増焓管21的管径与下法兰増焓孔16的孔径的比值对压缩机的制冷和制热量的提高率的分析可知，在满足増焓管21的管径与下法兰増焓孔16的孔径的比值为0.7至1.2的范围内，压缩机的指示效率始终是处于最佳状态的。孔的形状可以是任何形状，但是以圆形为最佳形状。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：増焓管的输入端孔截面与压缩机本体内的増焓孔孔截面的比值为0.7至1.2，在这个比例范围内的压缩机，能够有效提高单位吸气量，降低超低温条件下对制冷剂的不利影响，提高压缩机的制热和制冷量。下法兰具有不同截面的膨胀消音腔，能够通过结构阻抗降低冷媒流通噪音。在増焓管与下法兰的増焓管安装孔之间设置有密封结构，能够有效降低压缩机的流体泄漏和摩擦损失，提高压缩机的性能。増焓管的输入端连接至闪蒸器，可以从闪蒸器引入低温中压冷媒，降低压缩机中的冷媒温度，进一步提高压缩机的性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转压缩机，包括压缩机本体(10)和连接至所述压缩机本体(10)的増焓管组件(20)，其特征在于，所述増焓管组件(20)的増焓管(21)的输入端孔截面与所述压缩机本体(10)内的増焓孔(16)的孔截面的比值为0.7至1.2，所述增焓孔直径为0.1mm至3.0mm。

2.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于，所述増焓管(21)的输入端孔截面与所述压缩机本体(10)内的所述増焓孔(16)的孔截面的比值为1。

3.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于，所述压缩机本体(10)包括：

曲轴(11)；

下法兰(12)，设置在所述曲轴(11)末端；

低压缸(13)，与所述曲轴(11)配合，并设置在所述下法兰(12)上方；

高压缸(14)，与所述曲轴(11)配合，并设置在所述低压缸(13)上方；

隔板(15)，设置在所述低压缸(13)与所述高压缸(14)之间；

膨胀消音腔，设置在所述下法兰(12)上，所述膨胀消音腔为截面积不同的扩张腔构成，各所述扩张腔相互连通；

所述増焓孔(16)，设置在所述下法兰(12)膨胀消音腔的侧面，并与所述膨胀消音腔连通。

4.根据权利要求3所述的旋转压缩机，其特征在于，在所述増焓管(21)与所述下法兰(12)上的増焓管安装孔之间设置有密封结构(22)，所述密封结构(22)包括：

下法兰吸气管(23)，具有弹性管壁，并连接所述増焓管组件(20)和所述下法兰(12)；

密封圈(24)，设置在位于所述増焓孔(16)段的所述下法兰吸气管(23)内。

5.根据权利要求4所述的旋转压缩机，其特征在于，所述密封圈(24)具有内收的安装结构，所述内收的安装结构的开口大于等于所述増焓孔(16)的开口。

6.根据权利要求3所述的旋转压缩机，其特征在于，所述増焓管(21)的输入端连接至闪蒸器(30)。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的旋转压缩机，其特征在于，所述低压缸(13)与所述高压缸(14)具有相同的内径和曲轴偏心量，所述高压缸(14)的缸高与所述低压缸(13)的缸高比值为0.6至0.9。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的旋转压缩机，其特征在于，所述低压缸(13)与所述高压缸(14)具有相同的内径和曲轴偏心量，所述高压缸(14)的缸高与所述低压缸(13)的缸高比值为0.7。

9.根据权利要求3至6中任一项所述的旋转压缩机，其特征在于，所述低压缸(13)与所述高压缸(14)具有相同的内径和曲轴偏心量，所述高压缸(14)的缸高与所述低压缸(13)的缸高比值为0.8。

10.根据权利要求3至6中任一项所述的旋转压缩机，其特征在于，所述下法兰(12)的膨胀消音腔容积与所述压缩机的排量比大于1.6。