CN102734170A - 旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机。根据本发明的旋转式压缩机包括：壳体；压缩机构，其设置在壳体内；以及驱动机构，其设置在壳体内并与压缩机构配合以驱动压缩机构，其中，驱动机构进一步包括：定子，其固定到壳体；转子，其位于定子中；以及驱动轴，其连接到转子，其中，驱动轴中设置有第一偏心通道和第二偏心通道，第一偏心通道配置成当驱动轴旋转时允许将位于壳体下部的油输送到压缩机构，并且第二偏心通道在驱动轴的表面上具有喷油孔并且配置成当驱动轴旋转时允许将油通过喷油孔喷射到缠绕在定子上的下定子绕组上。

Description

旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及一种旋转式压缩机。

背景技术

在空气调节和冷冻应用方面，旋转式制冷压缩机通常装备有低吸气口，如图1所示。在旋转式压缩机10工作时，吸入的气体会穿过位于壳体12的下部的进气接头22而进入壳体12内部。一部分的气体会进入到驱动机构18中以冷却缠绕在定子36上的上定子绕组和下定子绕组。然而，大部分的气体会上升并进入到压缩机构14中。气体会在位于壳体12底部的油池之上经过并与溅起的油滴相混合。显著数量的油会被气体带走，从而对油循环率构成了挑战。尤其是在多台压缩机并联应用的情况下，或者在溢流回退的情况下，当油位走高时，常常会造成高油循环率。

高油循环率通常会导致压缩机运行的一些不良问题。比如会降低系统性能，或者造成油分配不均等问题。再者，高油循环率使得在多压缩机系统中进行油的管理变得更加困难。另外，高油循环率还会在抽空压缩机中的液态制冷剂期间对轴承造成破坏。

在现有技术中，为了对高油循环率进行补偿，可以设置一种回油管，该回油管引导主轴承座16中的油以挤进壳体12的底部(油池)，从而避免其中的油与气体交汇。另外，还可以提供一种吸滤设计，以调整进入驱动机构18以冷却上定子绕组和下定子绕组的气体的百分比。

解决上述问题的另一种思路是提供高吸气口设计。当吸气口设置在壳体的上部时，大多数的吸入气体只会在驱动机构中的定子的上定子绕组之上流过，然后就进入到压缩机构中，较少有机会与下落的油或油池中溅起的油滴相混合。这样一来，就有可能使高油循环率下降。但是，由于大多数的吸入气体只会在上定子绕组之上流过，很少有气体向下降落到壳体的底部来冷却定子的下定子绕组，所以由驱动机构生成的热不能被气体有效地从下定子绕组带走。在制冷和加热泵应用中，由于其较低的质量流量，甚至更少的气体会被用来对驱动机构进行冷却。在这样的情况下，下定子绕组的温度上升问题会更加严重。

因此希望提供一种旋转式压缩机，使得即使在吸气口设置在壳体的上部的情况下，也可以有效解决驱动机构中的定子上的下定子绕组的温度上升问题。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图用来确定本发明的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本发明的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。

鉴于现有技术的上述情形，本说明书的目的是提供一种旋转式压缩机，其能够克服上述现有技术的缺点和不足，以使驱动机构中的定子上的下定子绕组被有效冷却。

为了实现上述目的，根据本说明书的一方面，提供了一种旋转式压缩机，该旋转式压缩机包括：壳体；压缩机构，其设置在所述壳体内；以及驱动机构，其设置在所述壳体内并与所述压缩机构配合以驱动所述压缩机构，其中，所述驱动机构进一步包括：定子，其固定到所述壳体；转子，其位于所述定子中；以及驱动轴，其连接到所述转子，其中，所述驱动轴中设置有第一偏心通道和第二偏心通道，所述第一偏心通道配置成当所述驱动轴旋转时允许将位于所述壳体下部的油输送到所述压缩机构，并且所述第二偏心通道在所述驱动轴的表面上具有喷油孔并且配置成当所述驱动轴旋转时允许将所述油通过所述喷油孔喷射到缠绕在所述定子上的下定子绕组上。

根据本发明的一种或几种优选实施例，第二偏心通道在驱动轴的径向方向上的长度允许对在第二偏心通道中流动的油进行径向加速。

根据本发明的一种或几种优选实施例，在驱动轴的表面上可以设置喷油管，所述喷油管连接到第二偏心通道在驱动轴的表面上的喷油孔并成为第二偏心通道的一部分，以增加第二偏心通道在驱动轴的径向方向上的长度。

根据本发明的一种或几种优选实施例，第一偏心通道和第二偏心通道在驱动轴中相互隔离。

根据本发明的一种或几种优选实施例，当旋转式压缩机运转时，油的温度低于下定子绕组的温度。

根据本发明的一种或几种优选实施例，第二偏心通道可以包括：上升通道，其允许向上输送油；以及喷油通道，其允许将通过上升通道输送的油通过喷油孔喷射到下定子绕组上。

根据本发明的一种或几种优选实施例，第二偏心通道中的上升通道可以相对于驱动轴的轴心线与第一偏心通道相对。

根据本发明的一种或几种优选实施例，喷油孔可以相对于驱动轴的轴心线与安装在驱动轴上的配重相对。

根据本发明的一种或几种优选实施例，喷油孔面对着下定子绕组。

根据本发明的一种或几种优选实施例，上升通道可以沿驱动轴轴向延伸设置，并且喷油通道可以沿驱动轴径向延伸设置并与上升通道相连通。

根据本发明的一种或几种优选实施例，驱动轴中可以进一步设置有同心通道，所述同心通道位于第一偏心通道和第二偏心通道之下，并且与第一偏心通道和第二偏心通道相连通。

根据本发明的一种或几种优选实施例，壳体上可以设置有进气接头，所述进气接头允许吸入气体。

根据本发明的一种或几种优选实施例，当旋转式压缩机运转时，通过进气接头吸入的所述气体的温度低于下定子绕组的温度。

根据本发明的一种或几种优选实施例，进气接头可以设置在壳体的上部。

根据本发明的一种或几种优选实施例，旋转式压缩机可以为涡旋压缩机。

在本发明的一种或几种实施例中，驱动轴中除了设置有第一偏心通道之外还设置有第二偏心通道，该第二偏心通道在驱动轴的表面上具有喷油孔，并且配置成当驱动轴旋转时将油通过喷油孔喷射到缠绕在定子上的下定子绕组上。喷射到下定子绕组上的油会对下定子绕组进行降温冷却，从而有效地解决了下定子绕组的温度上升问题。进而，第二偏心通道在驱动轴的径向方向上的长度允许对在第二偏心通道中流动的油进行径向加速，从而增加了喷射到下定子绕组上的油量，进一步提高了降温的效果。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的详细描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并形成说明书的一部分，用来进一步举例说明本发明的一种或几种优选实施例和解释本发明的一种或几种实施例的原理和优点。在附图中：

图1是图示现有技术的涡旋压缩机的剖视图；

图2是图示在其中进行气循环和油循环的低吸气口设计的涡旋压缩机的剖视图；

图3是图示在其中进行气循环和油循环的高吸气口设计的涡旋压缩机的剖视图；

图4是图示根据本发明实施例的旋转式压缩机中的驱动轴的截面图；

图5是图示当旋转式压缩机运转时如图4所示的驱动轴中的油位状态的示意图；

图6是图示根据本发明实施例的旋转式压缩机中的驱动机构中的转子和驱动轴的示意图；以及

图7是图示根据本发明实施例的旋转式压缩机中的对下定子绕组进行冷却的示意图。

本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其它元件放大了，以便有助于提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案相关的一些装置结构和/或处理步骤，而省略了本发明的一些其它细节。

下面参考图1以涡旋压缩机为例，首先对旋转式压缩机的构造加以简要说明。但是，本领域技术人员应该理解，本发明不限于图中所示的涡旋压缩机。本发明的一种或几种实施例还可以应用于通过旋转驱动轴的方式向上泵送油的其他类型的旋转式压缩机，比如螺杆式压缩机、转子式压缩机等。

图1是图示现有技术的涡旋压缩机10的剖视图。

如图1所示，涡旋压缩机10包括圆筒形的密封壳体12、压缩机构14、主轴承座16、驱动机构18、排气接头20和进气接头22。密封壳体12容纳压缩机构14和驱动机构18。进气接头22设置在壳体12上，用于吸入低压的气态制冷剂。壳体12的一端固定连接有端盖24。排气接头20设置在端盖24上，用于排出压缩后的制冷剂。在壳体12和端盖24之间还设置有相对于壳体12的轴向方向横向延伸(在图1中为沿大致水平的方向延伸)的消音板30，从而将压缩机的内部空间分隔成高压侧和低压侧。端盖24和消音板30之间的空间构成高压侧空间，而消音板30与壳体12之间的空间构成低压侧空间。位于壳体12底部的基座28用于将压缩机10安装到系统机架上。

壳体12中容纳的压缩机构14包括彼此啮合的定涡旋部件66和动涡旋部件64。壳体12中容纳的驱动机构18包括定子36、转子38和驱动轴40。驱动机构18与压缩机构14配合以驱动压缩机构14。定子36上缠绕有绕组。在本说明书中，将位于定子36上部的绕组称为上定子绕组，将位于定子36下部的绕组称为下定子绕组。定子36与壳体12固定连接。转子38位于定子36中，连接到驱动轴40，并且可以在定子36中旋转。由驱动机构18驱动的压缩机构14由主轴承座16提供轴向支撑。驱动轴40的一端经由滑动轴承被主轴承座16支撑，而另一端则由下轴承座58支撑。主轴承座16固定连接到壳体12。

连接到转子38的驱动轴40通过转子38进行旋转，以驱动压缩机构14。转子38可压配合在驱动轴40上。在驱动轴40上安装有配重48。驱动轴40可在其下端包括同心通道60。同心通道60与径向向外倾斜并且直径相对更小的偏心通道62连通，偏心通道62延伸到驱动轴40的上端。壳体12下部的内部可填充润滑油。同心通道60可与偏心通道62一起提供泵送作用，将润滑油输送到涡旋压缩机10的各个部分。

上面以涡旋压缩机为例简要说明了旋转式压缩机的构造。除了驱动轴之外，本发明的一种或几种实施例的旋转式压缩机与现有技术中的旋转式压缩机大致相同，在此不再详述。

为了更加清楚地说明本说明书的目的，下面参考图2和3进行说明。图2是图示在其中进行气循环和油循环的低吸气口设计的涡旋压缩机10的剖视图，而图3则是图示在其中进行气循环和油循环的高吸气口设计的涡旋压缩机100的剖视图。

图2所示的涡旋压缩机10的构造与图1所示的涡旋压缩机10的构造完全相同，在此不再赘述。当涡旋压缩机10工作时，吸入的低温低压的气态制冷剂会经由进气接头22进入壳体12内部，并且该气体的温度会低于工作中的驱动机构18的温度。图2中的实线箭头表示了气体在涡旋压缩机10的壳体12之内的循环，而虚线箭头则表示了油在壳体12之内的循环。如图2所示，一部分的气体会从驱动机构18的下方经过，从而可以冷却缠绕在定子36上的下定子绕组。另一部分的气体会上升以进入到压缩机构14中，在这过程中可以冷却缠绕在定子36上的上定子绕组。由压缩机构14压缩后的高温高压的气态制冷剂经由排气接头20排出。

与此同时，随着驱动轴40的旋转，位于壳体12下部的油会被偏心通道62向上输送到压缩机构14以进行润滑。多余的油会在下落过程中与上升的气体相混合，从而显著数量的油会被气体带走。这样一来，就会造成如前文所述的高油循环率。当在低蒸发温度下运行压缩机时，与空气调节的应用相比，针对冷冻应用的油循环控制由于冷冻侧的低质量流量而变得困难得多。

为了使高油循环率下降，可以设想如图3所示的高吸气口设计。图3所示的涡旋压缩机100的构造基本上与图2所示的涡旋压缩机10相同，仅有的不同之处在于，与进气接头22位于涡旋压缩机10的壳体12的下部不同，涡旋压缩机100中的进气接头220位于壳体12的上部。这样一来，大多数的吸入气体就只会在驱动机构18中的定子36的上定子绕组之上流过，然后就进入到压缩机构14中，较少有机会与溅起的油滴相混合。因此，有可能使高油循环率下降。

但是，在高吸气口设计的情况下，由于大多数的吸入气体只会在上定子绕组之上流过，较少的气体向下降落到壳体12的底部来冷却定子36的下定子绕组，所以由驱动机构18生成的热不能被气体有效地从下定子绕组带走。

由于低吸气口设计和高吸气口设计对吸入的气体流过上定子绕组的影响没有显著不同，所以在涡旋压缩机的不同工作电压下，低吸气口设计的上定子绕组的温度与高吸气口设计的上定子绕组的温度并没有显著不同。

在涡旋压缩机的不同工作电压下，高吸气口设计的下定子绕组的温度都显著高于低吸气口设计的下定子绕组的温度。在高负载(最大负载保护/起跳)工况下，当压缩机在额定电压下停转时，情况会变得更加严重。

在制冷和加热泵应用中，由于其较低的质量流量，甚至更少的气体会被用来对驱动机构18进行冷却。在这样的情况下，下定子绕组的温度上升问题会更加严重。

针对输送一些气体到达压缩机下侧而提供的任何结构都会潜在地增加油循环率。换言之，越多的气体吹向压缩机的下侧，高油循环率的风险就越高。

针对上述情况，本说明书提出了一种具有两个偏心通道的驱动轴设计，如图4和5所示。图4是图示根据本发明的一种或几种实施例的旋转式压缩机中的驱动轴400的截面图，并且图5是图示当旋转式压缩机运转时如图4所示的驱动轴400中的油位状态的示意图。

根据本发明的一种或几种实施例的驱动轴400在现有技术的具有单偏心通道(指的是偏心通道62，在下文中称之为第一偏心通道62)的驱动轴的基础上，另外增加了一个偏心通道，亦即第二偏心通道5。当驱动轴400旋转时，第一偏心通道62允许将位于壳体下部的油向上输送到压缩机构进行润滑。第二偏心通道5在驱动轴400的表面上具有喷油孔8。当驱动轴400旋转时，第二偏心通道5允许将位于壳体下部的油通过喷油孔8喷射到下定子绕组上。第二偏心通道5在驱动轴400的径向方向上具有一定的长度。由流体力学原理可知，该长度允许对在第二偏心通道5中流动的油进行径向加速。这样一来，就可以增加单位时间内通过喷油孔8喷射到下定子绕组上的油量，进一步提高了对下定子绕组的降温效果。

为了进一步增加在第二偏心通道5中流动的油的径向速度，根据本发明的一种或几种优选实施例，可以进一步在驱动轴400的表面上设置喷油管(未示出)。将喷油管连接到喷油孔8，使得喷油管成为第二偏心通道5的一部分。这样一来，由于喷油管的存在，就增加了第二偏心通道5在驱动轴400的径向方向上的长度。根据流体力学原理，该长度的增加导致在第二偏心通道5中流动的油的径向速度增加，从而进一步增加了单位时间内喷射到下定子绕组上的油量。

一般而言，壳体下部的油的温度低于下定子绕组的温度。在某些示例性的涡旋压缩机中，油与下定子绕组之间的温差约为45℉。这样一来，就增强了油对下定子绕组的冷却能力。

第二偏心通道5借助于驱动轴400旋转时产生的离心力而将位于壳体下部的油抽上来并喷射到下定子绕组上。本说明书对于第二偏心通道5的具体结构并没有特殊限制，只要能够完成相应的功能即可。根据本发明的一种或几种优选实施例，如图4所示，第二偏心通道5可以包括：上升通道1，用于向上输送油；以及喷油通道2，用于将上升通道1输送的油通过喷油孔8喷射到下定子绕组上。

优选地，为了尽量减少第二偏心通道5对第一偏心通道62向上输送油的影响，可以将第一偏心通道62和第二偏心通道5设置成在驱动轴400中相互隔离。如图4所示，可以将第二偏心通道5中的上升通道1设置成相对于驱动轴400的轴心线与第一偏心通道62相对。

进一步，为了加工方便起见，优选地，上升通道1沿驱动轴400轴向延伸设置，并且喷油通道2沿驱动轴400径向延伸设置并与上升通道2相连通。

当驱动轴400旋转时，驱动轴400内的油在离心力的作用下被加速。如图5所示，由于驱动轴400中的第一偏心通道62和第二偏心通道5的内壁的阻碍，使得油的速度由径向变为轴向，随着驱动轴400的旋转而形成为抛物面形状的油位6。由此，驱动轴400内的油最终可以通过第一偏心通道62和第二偏心通道5流出。

应当注意的是，喷油孔8的高度应当高于抛物面形状的油位6的抛物面顶点7，以确保不会影响第一偏心通道62的正常工作。另外，从以上描述可知，沿驱动轴400径向延伸设置的喷油通道2的长度越长，则在喷油通道2中流动的油的流速就越大。当油的流速较大时，单位时间内喷射到下定子绕组上的油量会增加，从而可以进一步提高对下定子绕组的降温效果。

可以对喷油孔8的位置和直径进行优化，以避免从喷油孔8喷射的油冲击到附近的配重48上并保证将油喷射到下定子绕组上。优选地，如图6所示，可以将喷油孔8配置成相对于驱动轴400的轴心线与安装在驱动轴400上的配重48相对。这样一来，如图7所示，当驱动轴400旋转时，从喷油孔8中喷出的油4会被甩出，绕过旁边的配重48而喷洒到下定子绕组3上。

为了使尽可能多的从喷油孔8中喷出的油4喷洒到下定子绕组3上，优选地，喷油孔8可以设置成面对着下定子绕组3。

在如图4和5所示的根据本发明的一种或几种实施例的驱动轴400中，在第一偏心通道62和第二偏心通道5之下进一步设置有同心通道60。同心通道60与第一偏心通道62和第二偏心通道5两者都连通。当然，本领域技术人员可以意识到的是，也可以不提供同心通道60，而直接从壳体的下部向上泵送油。

在根据本发明的一种或几种实施例的旋转式压缩机中，由于可以通过驱动轴中的第二偏心通道所喷出的油直接对缠绕在驱动机构中的定子上的下定子绕组进行冷却，所以对于进气接头在壳体上的位置选择就不会因为担心下定子绕组的温度上升问题而受到限制。换言之，如果不必担心高油循环率问题，则在根据本发明的一种或几种实施例的旋转式压缩机中，也可以采用低吸气口设计。当然，在采用高吸气口设计的情况下，根据本发明的一种或几种实施例的旋转式压缩机所带来的优点会更加明显。

本发明的一种或几种实施例既可以应用于空气调节的应用，也可以应用于冷冻的应用。特别地，由于在低蒸发温度点下的低质量流量，本发明的一种或几种实施例对于冷冻的应用而言似乎更有价值。

在采用高吸气口设计的情况下，根据本发明的驱动轴被证明是对下定子绕组进行冷却的有效手段。对于低质量流量的情况下的冷冻应用而言，这种手段显得更加重要。另外，根据本发明的一种或几种实施例的压缩机不需要改变制造工具，也不需要添加额外的部件，只需要用根据本发明的一种或几种实施例的具有两个偏心通道的驱动轴来替换现有技术的具有单个偏心通道的驱动轴即可。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的一种或几种实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (15)

1.一种旋转式压缩机，包括：

壳体；

压缩机构，其设置在所述壳体内；以及

驱动机构，其设置在所述壳体内并与所述压缩机构配合以驱动所述压缩机构，

其中，所述驱动机构进一步包括：

定子，其固定到所述壳体；

转子，其位于所述定子中；以及

驱动轴，其连接到所述转子，其中，所述驱动轴中设置有第一偏心通道和第二偏心通道，所述第一偏心通道配置成当所述驱动轴旋转时允许将位于所述壳体下部的油输送到所述压缩机构，并且所述第二偏心通道在所述驱动轴的表面上具有喷油孔并且配置成当所述驱动轴旋转时允许将所述油通过所述喷油孔喷射到缠绕在所述定子上的下定子绕组上。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，所述第二偏心通道在所述驱动轴的径向方向上的长度允许对在所述第二偏心通道中流动的所述油进行径向加速。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，在所述驱动轴的表面上设置喷油管，所述喷油管连接到所述第二偏心通道在所述驱动轴的表面上的所述喷油孔并成为所述第二偏心通道的一部分，以增加所述第二偏心通道在所述驱动轴的径向方向上的长度。

4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，所述第一偏心通道和所述第二偏心通道在所述驱动轴中相互隔离。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，当所述旋转式压缩机运转时，所述油的温度低于所述下定子绕组的温度。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，所述第二偏心通道包括：

上升通道，其允许向上输送所述油；以及

喷油通道，其允许将通过所述上升通道输送的油通过所述喷油孔喷射到所述下定子绕组上。

7.根据权利要求6所述的旋转式压缩机，其中，所述第二偏心通道中的所述上升通道相对于所述驱动轴的轴心线与所述第一偏心通道相对。

8.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，所述喷油孔相对于所述驱动轴的轴心线与安装在所述驱动轴上的配重相对。

9.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其中，所述喷油孔面对着所述下定子绕组。

10.根据权利要求6所述的旋转式压缩机，其中，所述上升通道沿所述驱动轴轴向延伸设置，并且所述喷油通道沿所述驱动轴径向延伸设置并与所述上升通道相连通。

11.根据权利要求1-10中任何一项所述的旋转式压缩机，其中，所述驱动轴中进一步设置有同心通道，所述同心通道位于所述第一偏心通道和所述第二偏心通道之下，并且与所述第一偏心通道和所述第二偏心通道相连通。

12.根据权利要求1-10中任何一项所述的旋转式压缩机，其中，所述壳体上设置有进气接头，所述进气接头允许吸入气体。

13.根据权利要求12所述的旋转式压缩机，其中，当所述旋转式压缩机运转时，通过所述进气接头吸入的所述气体的温度低于所述下定子绕组的温度。

14.根据权利要求12所述的旋转式压缩机，其中，所述进气接头设置在所述壳体的上部。

15.根据权利要求1-10中任何一项所述的旋转式压缩机，其中，所述旋转式压缩机为涡旋压缩机。

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