CN102777386A - 旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

一种旋转压缩机，密闭的壳体内设置有电机和压缩机构以及位于壳体底部的油池，油池内设置有消声器和油，电机包括定子和转子，压缩机构包括带有气缸压缩腔的气缸，气缸内设置有活塞和滑片，曲轴驱动活塞在气缸压缩腔内作偏心转动，用于支撑曲轴的主轴承和副轴承分别设置在气缸的两侧，旋转压缩机还包括气体通道，壳体的内部空间通过电机划分为电机上空间和电机下空间，该气体通道的一端开孔于电机上空间，气体通道的另一端开孔于消声器，从气缸压缩腔排出的气体在经过电机后通过气体通道流入消声器的内部。本发明不仅适用于单缸旋转压缩机，而且适用于双缸或多缸旋转压缩机，其具有制作成本低、安全程度高、适用范围广的特点。

Description

旋转压缩机

技术领域

本发明涉及一种旋转压缩机。

背景技术

为了防止地球暖化，降低空调机和冷冻机的暖化系数GWP，对碳氢化合物冷媒或新HFC冷媒的研究及采用在世界范围内逐渐展开。但是，在搭载壳体内压为高压侧压力的旋转压缩机的空调机中，存在由于机油粘度的降低而导致很难采用一部分低暖化系数GWP的冷媒的问题。

当旋转压缩机的机油温度比冷凝器的饱和冷凝温度低的时候，由于机油被在壳体内部中冷凝的液体冷媒所稀释，机油粘度大幅降低。结果，发生曲轴和轴承之间的磨耗问题。

旋转压缩机的壳体内压和冷冻循环的冷凝器的压力一样为高压侧。从排气管排出的冷媒气体温度比冷凝器的饱和凝缩温度高很多。但是，当吸入气体的过热度低时，压缩机由于吸入湿冷媒，而从气缸压缩腔排出的气体温度下降，存在壳体内的油温不上升而继续运转的问题。

譬如，在空调机的制冷运转时，室内温度异常低的运转情况下，或者在制热运转时室外温度低温时的连续运转或除霜运转的情况下，或者过度填充冷媒后运转等等，在这些特别的条件下存在壳体的底部的机油的油温没有达到适当的温度的情况。

加上最近备受关注的一部分低GWP的冷媒有助长上述问题的倾向。而且过去10多年旋转压缩机的效率的提高有令压缩机温度下降的倾向。不能忽视这个由于效率提高而越发重大的课题。

当旋转压缩机进入这样的运转条件时，机油的温度变得比冷凝器的饱和冷凝温度低。结果，压缩机的高压气体在壳体内部冷凝，溶解到机油里令机油的粘度大幅下降。

机油粘度下降时，曲轴和轴承之间的润滑条件由原来流体润滑变成边界润滑。在边界润滑下，油膜厚降低到如1μm以下时，曲轴和轴承之间发生金属接触，因此曲轴发生异常磨耗导致故障。

图1-图2是测定了曲轴的主轴和主轴承的润滑状态图，图1表示由于流体润滑域中的油膜足够厚而不会发生金属接触，图2表示在边界润滑域中油膜厚如上述在1μm以下时，会发生激烈的金属接触。

将油温To和冷凝器的饱和冷凝温度Tc之间的差记作油过热度ΔT，有ΔT＝To-Tc。在通常情况下，有To＞Tc，如上述那样的异常条件时，就会变成To＜Tc。根据具有代表性的旋转压缩机的生产厂家的可靠性标准，规定油过热度ΔT在长时间稳定运转的时候为5℃以上，短时间的不稳定运转要在0℃以上。

要使全部运转条件满足这个标准的话，譬如可以通过增加吸入气体的过热度，避开吸入湿冷媒，但是，相反的，制冷的时候或者制热的时候的过负荷条件下压缩机会过热，其结果会导致电机烧损的问题。

另外，为满足上述标准，也有通过监控压缩机的吸入气体温度或者排气温度等来控制压缩机温度的方法。但是，这需要先进的控制技术，而且精密的控制部品会带来成本增加的课题。

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、安全程度高、适用范围广的旋转压缩机，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种旋转压缩机，密闭的壳体内设置有电机和压缩机构以及位于壳体底部的油池，油池内设置有消声器和油，电机包括定子和转子，压缩机构包括带有气缸压缩腔的气缸，气缸内设置有活塞和滑片，曲轴驱动活塞在气缸压缩腔内作偏心转动，用于支撑曲轴的主轴承和副轴承分别设置在气缸的两侧，其特征是旋转压缩机还包括气体通道，壳体的内部空间通过电机划分为电机上空间和电机下空间，该气体通道的一端开孔于电机上空间，气体通道的另一端开孔于消声器，从气缸压缩腔排出的气体在经过电机后通过气体通道流入消声器的内部，再从消声器内部排到制冷系统中完成循环。

所述消声器为排气消声器，气体通道包括设置在曲轴内的旁通孔，该旁通孔的一端开孔于电机上空间，旁通孔的另一端开孔于排气消声器，从气缸压缩腔排出的气体在通过电机后，经过旁通孔后流入排气消声器中。

所述转子的上端设置有第一端环，第一端环上设置有油分离板，第一端环和油分离板之间设置有间隙，旁通孔的上端口开孔于转子、第一端环和油分离板共同围成的空间内，该空间通过间隙与电机上空间相通。

所述消声器为带放热板的消声器，气体通道包括设置在壳体外侧的第一旁通管，第一旁通管的一端伸入壳体内并开孔于电机上空间，第一旁通管的另一端伸入壳体内并开孔于带放热板的消声器，从气缸压缩腔排出的气体在通过电机后，经过第一旁通管后流入带放热板的消声器中。

所述消声器为圆柱消声器，气体通道包括设置在壳体的内壁和定子的外周之间的间隙里的第二旁通管，该第二旁通管的一端开孔于电机上空间，第二旁通管的另一端开孔于圆柱消声器，从气缸压缩腔排出的气体在通过电机后，经过第二旁通管后流入圆柱消声器中。

所述转子的下端设置有第二端环，第二端环上设置有一个以上的转子槽，转子槽贯穿第二端环的侧壁，主轴承与曲轴的主轴之间设置有螺旋槽，副轴承与曲轴的副轴之间设置有副轴承油槽，曲轴的偏心轴的外周上设置有偏心轴油槽，转子槽、螺旋槽、副轴承油槽和偏心轴油槽相通；供油管的一端伸入主轴承内与螺旋槽相通，或者供油管的一端伸入副轴承内与副轴承油槽相通；供油管的另一端开口于油池中。

所述消声器的外周上设置有一个以上的放热板或放热叶片，放热板或放热叶片浸泡在油内。

所述消声器与排气管连通。

本发明将经过电机提升了温度的排出气体，从与电机上空间相通的气体通道流入消声器的内部，之后从排出管排出。温度升高后的消声器由于使油池内的油升温，因此可防止液体冷媒的冷凝，提高压缩机的安全性能。

本发明通过提高空调机或冷冻机器中的旋转压缩机用的油的过热度来解决油被冷媒稀释的问题，不仅可以适用于单缸旋转压缩机，而且可以适用于双缸或多缸旋转压缩机，其具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、安全程度高、适用范围广的特点。

附图说明

图1为流体润滑域中的油膜足够厚时的润滑解析结果的数据表。

图2为边界润滑域中油膜厚在1μm以下时的润滑解析结果的数据表。

图3为本发明实施例1的局部剖视结构示意图。

图4为实施例1中的压缩机构的局部剖视放大结构示意图。

图5为现有旋转压缩机和实施例1中的旋转压缩机的温度比较图。

图6为本发明实施例2的局部剖视结构示意图。

图7为本发明实施例3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，13为储液器，14为吸入管，15为油，16为曲轴，16a为主轴，16b为副轴，16c为旁通孔，17为主轴承，17a为螺旋槽，17b为排气孔，18为副轴承，18a为副轴承油槽，19为偏心轴，19a为偏心轴油槽，21为压缩机构，23为气缸，23a为气缸压缩腔，24为活塞，25为滑片，31为电机，32为定子，33为转子，33a为第一端环，33b为第二端环，33c为转子槽，34为电机绕组，40为排气消声器，50为供油管，51为油分离板，52为端环罩，53为电机上空间，54为电机下空间，60为油池，70为第一旁通管，71为第二旁通管，72为带放热板的消声器，72a为放热板或放热叶片，73为圆柱消声器，

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3，表示本发明的旋转压缩机R的内部构成和搭载旋转压缩机R的空调机的冷冻循环。

参见图4，表示压缩机构21的详细构成和油温上升的手段和曲轴的供油方法。

图3中，旋转压缩机R主要由设置在密闭的圆柱状的壳体2内的压缩机构21和配置在其上部的电机31和储存在油池60的油15构成。油池60内设置有消声器。电机31包括定子32和转子33，压缩机构21包括带有气缸压缩腔23a的气缸23，气缸23内设置有活塞24和滑片25，曲轴16驱动活塞24在气缸压缩腔23a内作偏心转动，用于支撑曲轴16的主轴承17和副轴承18分别设置在气缸23的两侧。

壳体2的内部空间通过电机31划分为电机上空间53和电机下空间54。旋转压缩机R还包括气体通道，该气体通道的一端开孔于电机上空间53，气体通道的另一端开孔于消声器，从气缸压缩腔23a排出的气体在经过电机31后通过气体通道流入消声器的内部，再从消声器内部排到制冷系统中完成循环。

在本实施例中，消声器为排气消声器40，气体通道包括设置在曲轴16内的旁通孔16c，该旁通孔16c的一端开孔于电机上空间53，旁通孔16c的另一端开孔于排气消声器40，从气缸压缩腔23a排出的气体在通过电机31后，经过旁通孔16c后流入排气消声器40中。

接下来，对旋转压缩机R的内部构成和冷冻循环的冷媒流路进行说明。压缩机构21压缩由吸入管14吸入的低压气体使其成为高压气体。高压气体从设置在主轴承17上的排气孔17b排出到电机下空间54中。之后，高压气体一边冷却电机绕组34，一边向电机上空间53移动。通常情况下，在旋转压缩机中与温度最高的电机绕组34进行热交换，高压气体的气体温度约有10℃～20℃范围的上升。

高压气体包含了大量在气缸压缩腔23a中进行压缩所必要的喷雾状的油。但是，高压气体通过电机绕组34后过热，由喷雾状的油变为油粒，在通过电机上空间53中高速回转的油分离板51和第一端环33a之间的间隙时，油粒从高压气体中分离出来。

在曲轴16中设置有贯穿的旁通孔16c，转子33的上端设置有第一端环33a，第一端环33a上设置有油分离板51，第一端环33a和油分离板51之间设置有间隙，旁通孔16c的上端口开孔于转子33、第一端环33a和油分离板51共同围成的空间内，该空间通过间隙与电机上空间53相通。

旁通孔16的顶部为上端口，旁通孔16的底部为下端口，上端口开口于第一端环33a的中央，也就是开口于空间的中央，与油分离后的高压气体从上端口向下端口移动，最后经由排气消声器40的内部从排气管3排出。

从排气管3排出的高压气体在冷凝器5中变为液体冷媒，在膨胀阀7中压力下降在蒸发器6中变为低压气体，之后，低压气体按顺序移动到储液器13、吸入管14、再被吸入到气缸压缩腔23a中。

如此，实施例1中，先移动到电机上空间53中的高温气体从曲轴16的旁通孔16c移动到设置在油池60中的排气消声器40中，从配置在壳体2底部的排气管3排出。

如图4所示，本实施例中的压缩机构21与普通的旋转压缩机的构成一样，包括在气缸压缩腔23a内设置的活塞24、与活塞24的外周抵接的滑片25、使活塞24偏心回转的曲轴16和分别支持曲轴16的主轴16a和副轴16b的主轴承17和副轴承18。

排气消声器40配置在副轴承18的外周上，通过气缸螺钉进行固定。曲轴16的旁通孔16的底部的下端口在排气消声器40的内部开口，在消声器40的外周上连接了排气管3。

由于通过旁通孔16c时有微小的压力损失，故排气消声器40内的压力只比壳体2的内压以及油池60的油压力低一点点，所以没必要在排气消声器40的固定上实施严密的防止气体泄漏措施。排气消声器40的材料可以使用如铝板那样热传递性高的材料。

在这里，实施例1中的曲轴16的中心作为排气的通道所利用，不能如以前那样，将在油池60中开口的曲轴中心孔作供油通路使用了。

参见图4，说明实施例1中使用曲轴16的润滑方法。首先，作为供油系统，有必要追加固定在转子33的第二端环33b上的端环罩52和在副轴承18凸缘的横孔中压入的L形的供油管50。

第二端环33b设置在转子33的下端。第二端环33b上设置有4～12个转子槽33c，转子槽33c从内到外贯穿第二端环33b的侧壁。主轴承17与曲轴16的主轴16a之间设置有螺旋槽17a，副轴承18与曲轴16的副轴16b之间设置有副轴承油槽18a，曲轴16的偏心轴19的外周上设置有偏心轴油槽19a。转子槽33c、螺旋槽17a、副轴承油槽18a和偏心轴油槽19a相通。供油管50的一端伸入副轴承18内与副轴承油槽18a相通。

端环罩52固定在第二端环33b上面时，转子槽33c变成气流通道。为使气体不发生泄漏，而将端环罩52的内壁和主轴承17的圆柱轴承部分之间的空隙设计成最小化。供油管50的另一端，也就是下端部，在油池60中开孔。

油池60的高度由于运转条件的改变而大幅变动，但压缩机的稳定运转时，油池60的高度稳定在气缸23的上端到气缸23的中央附近。排气消声器40的整个表面，通常都浸泡在油池60的油中。

旋转压缩机R开始起动时，由于转子33的回转，转子槽33c的外侧开口的速度增加，使第二端环33b的中心的压力变得比壳体内压低。其结果是：油池60内的油15从供油管50的下端口排出到副轴承油槽18a中。

然后通过设置在偏心轴19的外周上的偏心轴油槽19a，从设置在主轴承17上的螺旋槽17a到达第二端环33b的内部的同时，完成润滑的油通过转子槽33c向电机绕组34上飞散。

油如上所述的状态通过，曲轴16中的滑动部分：即副轴16b、偏心轴19和主轴16a，由供油管50吸上来的油来润滑。至于活塞24或滑片25则如现有的压缩机一样地被润滑。

因此，实施例1中在沿需要供油的曲轴16的外周表面构成供油回路和润滑回路。而旁通孔16c和曲轴16的外周之间则没有必要设置油孔。

旋转压缩机R中，当吸入气体为过热度在0以下那样的湿冷媒时，从气缸压缩腔23a排出的气体温度变得最低。另一方面，电机绕组34的温度也最高，然后，构成电机31的定子32和转子33的温度也比上述的排出气体高。

但是，油池60的油不会与电机绕组34进行大量的热交换。另外，由于与温度低的气缸23接触，油温To比从气缸压缩腔23a的排出气体的温度高一点，大约差5℃。

但是，气缸压缩腔23a排出的气体从电机下空间54向电机上空间53移动的时候冷却电机绕组34以及定子32和转子33，降低电机绕组34的温度大约10℃～15℃。经过电机绕组34被加热、温度上升大约10℃～20℃的排气，从旁通孔16经过消声器40再从排气管3向冷凝器5排出。

实施例1中，如上述那样在现有的旋转压缩机的温度条件下，经过与电机31的热交换而温度上升的排出气体，从电机上空间53经过旁通孔16c再移动到消声器40中时，排气消声器40的温度上升与油温较低的油15进行热交换。其结果是：油温To上升大约3℃～10℃的范围。温度降低后的排出气体从排出管3向冷凝器排出。

图5中的是在搭载旋转压缩机的空调机的制冷低负荷条件下，压缩机内部的温度的调查数据。虚线是现有的旋转压缩机，实线是本实施例1中的旋转压缩机R。

Ts为吸入气体的温度，Td1为从气缸压缩腔排出气体的温度，Td2为与电机进行热交换后的气体的温度，也就是电机上空间内的气体的温度。而Tm为旋转压缩机R的消声器40的内部气体的温度，Td3为从排气管3排出的气体温度。To为油池60内的油的温度，Tco为电机绕组的温度。

从Ts到Td2的行程中，现有旋转压缩机和实施例1的旋转压缩机R之间没有本质差别，因此，Ts、Td1和Td2之间不发生温度差。其后，现有的旋转压缩机从电机上空间53，气体直接从排气管排出，Td2和Td3之间没有温度差。

但是，本实施例中的旋转压缩机R内的气体经由消声器40从排出管3排出，所以图5的数据与现有的旋转压缩机相比，油温To大约上升了6℃。而通过消声器40的气体温度Td3则大约下降了3℃。

像这样，实施例1中利用由电机31加热了的排出气体使油池60内的油15的油温提高的同时，亦使向冷凝器5排出的气体的温度降低，因此油温To变高，冷凝器5的饱和冷凝温度Tc变小。

因为油过热度ΔT＝To-Tc，所以可以通过提高油温来大幅改善ΔT，原来ΔT＜0℃的条件下，实施例1中会出现油过热度ΔT＞0℃，或者可能油过热度ΔT＞＞0℃。就是说，能够防止冷媒的凝缩现象，从而能够回避油粘度下降的问题。

另外，在实施例1中，到达第二端环33b的油飞散到电机绕组34内，然后落下到油池60中，在这个过程中，由于油可以通过接触电机绕组34提高油温，对于ΔT的改善是有利的。

在图3与图4中，是将供油管50与副轴承18连接，但是，同样地，将供油管50连接到主轴承17上也能够取得同样的技术效果，此时，供油管50的一端伸入主轴承17内与螺旋槽17a相通。

实施例2

参见图6，本实施例中的消声器为带放热板的消声器72，气体通道包括设置在壳体2外侧的第一旁通管70，第一旁通管70的一端伸入壳体2内并开孔于电机上空间53，第一旁通管70的另一端伸入壳体2内并开孔于带放热板的消声器72，从气缸压缩腔23a排出的气体在通过电机31后，经过第一旁通管70后流入带放热板的消声器72中。

为了代替设置在实施例1中的曲轴16上的旁通孔16c，在壳体2的外侧采用第一旁通管70，排气消声器则更变成带放热板的消声器72。另外，如图示将第一旁通管70的下端部连接到气缸23的侧面，追加从副轴承18的凸缘向带放热板的消声器72中开口的孔，然后，通过设置连通气缸23侧面的通道来设置连接排气管3。

温度升高了的高压气体从电机上空间53经由第一旁通管70再到带放热板的消声器72的顺序移动由排气管3排出。

实施例2由于不使用实施例1中使用的旁通孔16c能够借用原来曲轴16的供油和润滑的方法。另外，带放热板的消声器72由于带有放热板或放热叶片72a，能够改善带放热板的消声器72内部的高压气体和油之间的热交换率。当然，本实施例2中的放热板或放热叶片72a也可以安装在实施例1中的排气消声器40上以及后述的实施例3中的圆柱消声器73上。

由于油15具有比热高和热传递性差的性质，无论在实施例1和后述的实施例3中，推荐如实施例2一样地追加放热板或放热叶片，或者进行增加排气消声器的表面积的拉伸加工。比如通过深拉等方法增加排气消声器的表面积。

如果采用将通向排气消声器的回路迂回到壳体外部时，由于存在向空气的放热损失，建议考虑能使第一旁通管断热等的措施。

其余未述部分见实施例1，不再重复。

实施例3

参见图7，本实施例3中，消声器为圆柱消声器73，气体通道包括设置在壳体2的内壁和定子32的外周之间的间隙里的第二旁通管71，该第二旁通管71的一端开孔于电机上空间53，第二旁通管71的另一端开孔于圆柱消声器73，从气缸压缩腔23a排出的气体在通过电机31后，经过第二旁通管71后流入圆柱消声器73中。

在油池60中配置了具有通向曲轴16的供油通道的圆柱消声器73。温度升高了的高压气体从电机上空间53经由第二旁通管71再到圆柱消声器73，最后由排出管3排出。结果，和实施例1同样能够改善油过热度ΔT。

其余未述部分见实施例2，不再重复。

如上述，将经过电机绕组后温度变高的高压气体引导到油池的消声器的方法，和通过消声器使油的温度变高的技术方案不仅仅是上述揭示的内容，当然可以在本发明的主旨范围内实施各种变形。

Claims (8)

1.一种旋转压缩机，密闭的壳体(2)内设置有电机(31)和压缩机构(21)以及位于壳体(2)底部的油池(60)，油池(60)内设置有消声器和油(15)，电机(31)包括定子(32)和转子(33)，压缩机构(21)包括带有气缸压缩腔(23a)的气缸(23)，气缸(23)内设置有活塞(24)和滑片(25)，曲轴(16)驱动活塞(24)在气缸压缩腔(23a)内作偏心转动，用于支撑曲轴(16)的主轴承(17)和副轴承(18)分别设置在气缸(23)的两侧，其特征是旋转压缩机还包括气体通道，壳体(2)的内部空间通过电机(31)划分为电机上空间(53)和电机下空间(54)，该气体通道的一端开孔于电机上空间(53)，气体通道的另一端开孔于消声器，从气缸压缩腔(23a)排出的气体在经过电机(31)后通过气体通道流入消声器的内部。

2.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是所述消声器为排气消声器(40)，气体通道包括设置在曲轴(16)内的旁通孔(16c)，该旁通孔(16c)的一端开孔于电机上空间(53)，旁通孔(16c)的另一端开孔于排气消声器(40)，从气缸压缩腔(23a)排出的气体在通过电机(31)后，经过旁通孔(16c)后流入排气消声器(40)中。

3.根据权利要求2所述的旋转压缩机，其特征是所述转子(33)的上端设置有第一端环(33a)，第一端环(33a)上设置有油分离板(51)，第一端环(33a)和油分离板(51)之间设置有间隙，旁通孔(16c)的上端口开孔于转子(33)、第一端环(33a)和油分离板(51)共同围成的空间内，该空间通过间隙与电机上空间(53)相通。

4.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是所述消声器为带放热板的消声器(72)，气体通道包括设置在壳体(2)外侧的第一旁通管(70)，第一旁通管(70)的一端伸入壳体(2)内并开孔于电机上空间(53)，第一旁通管(70)的另一端伸入壳体(2)内并开孔于带放热板的消声器(72)，从气缸压缩腔(23a)排出的气体在通过电机(31)后，经过第一旁通管(70)后流入带放热板的消声器(72)中。

5.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是所述消声器为圆柱消声器(73)，气体通道包括设置在壳体(2)的内壁和定子(32)的外周之间的间隙里的第二旁通管(71)，该第二旁通管(71)的一端开孔于电机上空间(53)，第二旁通管(71)的另一端开孔于圆柱消声器(73)，从气缸压缩腔(23a)排出的气体在通过电机(31)后，经过第二旁通管(71)后流入圆柱消声器(73)中。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的旋转压缩机，其特征是所述转子(33)的下端设置有第二端环(33b)，第二端环(33b)上设置有一个以上的转子槽(33c)，转子槽(33c)贯穿第二端环(33b)的侧壁，主轴承(17)与曲轴(16)的主轴(16a)之间设置有螺旋槽(17a)，副轴承(18)与曲轴(16)的副轴(16b)之间设置有副轴承油槽(18a)，曲轴(16)的偏心轴(19)的外周上设置有偏心轴油槽(19a)，转子槽(33c)、螺旋槽(17a)、副轴承油槽(18a)和偏心轴油槽(19a)相通；供油管(50)的一端伸入主轴承(17)内与螺旋槽(17a)相通，或者供油管(50)的一端伸入副轴承(18)内与副轴承油槽(18a)相通；供油管(50)的另一端开口于油池(60)中。

7.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征是所述消声器的外周上设置有一个以上的放热板或放热叶片(72a)，放热板或放热叶片(72a)浸泡在油(15)内。

8.根据权利要求1或7所述的旋转压缩机，其特征是所述消声器与排气管(3)连通。

Images