CN103306980B - 旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种旋转式压缩机，包括设有吐出管、回油管和吸入管的密闭壳体，其内设有电机部和压缩机构，电机部包括定子组件和转子组件，压缩机构包括气缸、在气缸中心部设置的压缩腔内转动的活塞、先端与活塞滑接的滑片、驱动活塞偏心运转的偏心曲轴、以及对气缸进行润滑支撑的主轴承和副轴承，其转子组件包括转子铁心，和设置在其上、下两端的端环，至少一端环的外径处设置开口部，开口部与设置在转子铁心中心部的转子中心腔连通，回油管与转子中心腔连通。本发明的转子组件旋转时，转子铁心外径处设置的开口部压力会下降，使油分离器的油会从压缩机回油管经转子中心腔重新回流至压缩机的油池中，其通过低成本的简单改造，有助于压缩机的油回流，从而提高系统的可靠性和效率。

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

目前，搭载旋转式压缩机的商用空调，其在系统中使用的配管长度相对家用空调大幅增加，另外，室内换热器和室外换热器的高度差较大，因此，从压缩机排出的油需要尽早地回流到压缩机中。但是，在目前的技术中，油会回流到系统的低压侧，油分离器分离的油回到旋转式压缩机的低压侧后，油中溶解的冷媒的再膨胀引起冷冻能力下降，另一方面，压缩机的壳体内部压力比油分离器的内部压力高，造成油分离器的油不能回流到压缩机中，空调系统会产生冷冻能力下降和油回收延误的问题。因此，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、有助于压缩机排出的油回流、提高压缩机回油可靠性的旋转式压缩机，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种旋转式压缩机，包括设有吐出管、回油管、吸入管的密闭壳体，其内设有电机部和压缩机构，电机部包括定子组件和转子组件，压缩机构包括气缸、在气缸中心部设置的压缩腔内转动的活塞、先端与活塞滑接的滑片、驱动活塞偏心运转的偏心曲轴、以及对气缸进行润滑支撑的主轴承和副轴承，其转子组件包括转子铁心，和设置在其上、下两端的端环，至少一端环的外径处设置开口部，开口部与设置在转子铁心中心部的转子中心腔连通，回油管与转子中心腔连通。

所述回油管通过偏心曲轴或者转子铁心的内部与转子中心腔连通。

所述回油管通过主轴承内部与转子中心腔连通。

所述偏心曲轴内部设有通道，连通密闭壳体底部设置的油池和转子中心腔。

所述旋转式压缩机、室外换热器、膨胀阀、室内换热器、储液器共同构成冷冻循环。

所述冷冻循环中配置油分离器；或者，旋转式压缩机的密闭壳体上设置油分离器，油分离器与旋转式压缩机的吐出管和回油管连接。

所述油分离器上设有进气管与旋转式压缩机的吐出管连接，设有排气管与室外换热器连接，设有排油管与旋转式压缩机的回油管连接。

所述冷冻循环设有两台以上旋转式压缩机，所有旋转式压缩机的吐出管和回油管均连接在冷冻循环中配置的油分离器上。

所述冷冻循环设有两台以上旋转式压缩机，旋转式压缩机的吐出管和回油管相互交叉相连。

本发明的转子组件旋转时，转子铁心外径处设置的开口部压力会下降，使油分离器的油会从压缩机回油管经转子中心腔重新回流至压缩机的油池中，其通过低成本的简单改造，有助于压缩机的油回流，从而提高系统的可靠性和效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例的冷冻循环原理示意图。

图2为第一实施例转子铁心的结构示意图(局部)。

图3为图2的仰视图。

图4为一实施例圆板B的结构示意图。

图5为第一实施例转子组件与回油管的一装配结构示意图(局部)。

图6为第一实施例的油分离器的结构示意图。

图7为第一实施例转子组件与回油管的又一装配结构示意图(局部)。

图8为图7中转子铁心与回油管的装配结构示意图(局部)。

图9为第一实施例转子铁心与回油管的另一装配结构示意图(局部)。

图10为图9中A处的明细图。

图11为第一实施例转子铁心与回油管的再一装配结构示意图(局部)。

图12为第一实施例旋转式压缩机上设置油分离器的冷冻循环的原理示意图。

图13为第一实施例一转子铁心的仰视图。

图14为图13中X-X的截面图(局部)。

图15为第二实施例的结构示意图(局部)。

图16为第三实施例的冷冻循环原理示意图。

图17为第四实施例的冷冻循环原理示意图。

图18为第五实施例的结构示意图(局部)。

图19为第六实施例的冷冻循环原理示意图。

图20为第六实施例油分离器的结构示意图。

图21为第七实施例的冷冻循环原理示意图。

图中：R1为旋转式压缩机，R2为旋转式压缩机，2为密闭壳体，2a为上盖，2b为中间壳体，2c为下盖，3为吐出管，3a为吐出管，3b为吐出管，4为室外换热器，5为膨胀阀，6为室内换热器，7为油分离器，8为排油管，8a为排油管，8b为排油管，9为油分离器W，10为回油管，10a为回油管，10b为回油管，11a为均油管，11b为均油管，13为储液器，14为吸入管，14a为吸入管，14b为吸入管，16为偏心曲轴，17为中心孔A，17为横孔，18为中心孔B，19为旁通孔，20为压缩机构，21为电机部，22为定子组件，22a为电机线圈，23为气缸，25为主轴承，26为副轴承，28为活塞，30为吐出消声器，32为转子组件，33为转子铁心，34a为端环A，34b为端环B，35a为转子中心腔A，35b为转子中心腔B，36为端环槽，37a为圆板A，37b为圆板B，38为铆钉，39为降压装置，40为转子气孔，41为密闭容器，42为进气管，42a为进气管，42b为进气管，43为排气管，45为油分离网，46a为油孔A，46b为油孔B，47为转子盖，48为盖槽，49为转子铆钉，50为转子铁心D，51为油池，52为油，53为油吸入管，55为滑盖，55a为单向爪，56为限位器，57为弹簧，58为止推板。

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。

第一实施例

参见图1，本旋转式压缩机R1，包括设有吐出管3、回油管10和吸入管14的密闭壳体2，密封壳体2内部压力为高压，其由中间壳体2b，及焊接在其上、下端的上盖2a和下盖2c构成，密封壳体2内设有电机部21和压缩机构20，电机部21包括定子组件22和转子组件32，压缩机构20包括气缸23、在气缸23中心部设置的压缩腔内转动的活塞28、先端与活塞28滑接的滑片(图中未标出)、驱动活塞28偏心运转的偏心曲轴16、以及对气缸23进行润滑支撑的主轴承25和副轴承26。主轴承25的上部设置有排气消声器30。

旋转式压缩机R1、室外换热器4、膨胀阀5、室内换热器6、储液器13共同构成冷冻循环，旋转式压缩机R1为一台，冷冻循环中还配置油分离器7。其中，附图中冷媒的流向均用实线表示，油的流向均用虚线表示。

参见图2–图5，转子组件32的套紧在压缩机构20的偏心曲轴16上，转子组件32包括转子铁心33，和设置在其上、下两端的呈圆柱状的端环，即分别为端环A34a和端环B34b，两端环上还分别连接有圆板，即圆板A37a和圆板B37b，其中端环B34b上设有数个从内径到外径方向配置的端环槽36。为了消除活塞26等的不平衡重量的影响，两端环与两圆板之间通过铆钉38固定，同时，端环A34a的内侧构成了转子中心腔A35a，端环B34b的内侧构成了转子中心腔B35b。偏心曲轴16上部加工有中心孔A17，其上端与转子中心腔A35a连通，下端通过横孔17a与转子中心腔B35b连通。端环槽36与圆板B37b共同新形成端环B34b的外径处设置的开口部，端环槽36成为转子中心腔B35b的内部和转子组件32的外径之间开口部的油通道。在转子组件32的下端部还设置有降压装置39。该降压装置39通过转子组件32的旋转降低转子中心腔B35b的压力。利用该特性，被油分离器7分离储存的油，回流到下盖2c形成的油池51中。

压缩机构20和电机部21在调心后的状态下，插入预先安装在中間壳体2b中、且L字形弯曲的回油管，其先端部可以伸入圆板A37a的中心处。因此回油管10正对转子中心腔A35a的开口。然后，压缩机构20和电机部21固定安装在中間壳体2b内。另外中間壳体2b与上盖2a、下盖2c焊接后，需在密闭壳体2封装一定量的油52。由于偏心曲轴16的中心孔A17分别与转子中心腔A35a、转子中心腔B35b连通，因此，回油管10与转子中心腔B35b连通。转子组件32旋转时，转子在外径产生角速度，所以端环槽36的外径开口部分的压力相对于密闭壳体2的压力会降低。因此，与端环槽36相通的转子中心腔B35b的压力也会降低。而且，相继连同横孔17a、中心孔A17、转子中心腔A35a、回油管10的压力同样会下降。此时，在油分离器7储存的油，依次通过回油管10、转子中心腔A35a、中心孔A17、横孔17a、转子中心腔B35b，从端环槽36向定子组件22的电机线圈22a的方向喷出，最终重新回到油池51中。

接下来，对从旋转式压缩机R1的吐出管3排出的油、在油分离器7与气体冷媒分离后到储油之间的过程进行说明。从旋转式压缩机R1的吐出管3向冷冻循环排出的高压气体中所含的吐油量、根据旋转式压缩机的运行条件不同有很大的变动。稳定运行的条件下比较少，但刚启动或除霜运行等非稳态条件下会有过量的油排出。而过多的吐油量流入冷冻循环中，会使热交换器的性能恶化，降低系统的冷冻能力。另一方面、过多的吐油量会导致压缩机的保油量降低，容易造成压缩机故障。这是在冷冻循环的配管较长的商用设备中往往会出现的问题。为解决该问题，在吐出管和换热器之间配备油分离器、便于将吐出的油进入换热器之前进行捕捉，再使其回流到压缩机中。

参见图6，油分离器7包括密闭容器41，设置在其上部的进气管42和排气管43，设置在其下部的排油管8，和设置在其内部的油分离网45构成。排油管8与中间壳体2b的上部安装回油管10连接，进气管42和排气管43分别与旋转式压缩机R1的吐出管3和室外换热器4连接。

从吐出管3排出的高压气体(含冷媒和油)从进气管42进入，并通过进气管42时从高压气体中分离出油，并储存到密闭容器41的底部中。被分离过的高压气体通过排气管43进入室外换热器4中，参与冷冻循环。

一般地来说，油分离器7的储油量和旋转式压缩机R1的保油量之间存在一定关联，可以这么认为，油分离器7的储油量多时，旋转式压缩机R1的保油量就会变少；油分离器7储油量少时，旋转式压缩机R1的保油量就会变多。另外，旋转式压缩机R1的保油量较多时，即其回收的油量多，所以会增加从旋转式压缩机R1的吐油量；旋转式压缩机R1的保油量较少时，由于润滑不良引起故障的危险性会变高，需要即刻增加旋转式压缩机R1的回收油量。为解决该问题，该排油管8伸入密闭容器41的一端上开有高低不同的油孔A46a和油孔B46b。其中，油孔A46a的孔径大于油孔B46b。油分离器7中储存的油较多时，油从排油管8上端开口、油孔A46a和油孔B46b一起流出，当油量降低，油面低于排油管8上端开口，油从油孔A46a和油孔B46b一起流出，当油量继续降低，油面低于油孔A46a，油智能从油孔B46b流出。通过该设计，油分离器7中储油较多时，回油量相对较多，油分离器7中储油较小时，回油量相对较小。另外，根据实际需要，可以对排油管8的长度，油孔的数量，还有油孔的孔径进行进一步优化。

本油分离器7中设计有油分离网45，但是，相对于旋转式压缩机R1的排气量，若密闭容器41的容积够大时，即使取消油分离网45，油分离器7的滤油效果也不会有大的变化，进一步简化油分离器7的结构。

本发明从油分离器7向旋转压缩机R1的密闭壳体2中回收油的方式，使旋转压缩机R1的冷冻能力没有损失。另外，油分离器7具有油回收功能的作用，旋转压缩机R1的保油量可以优化。因此，不但可以预防旋转压缩机R1的保油量降低，而且通过最佳的润滑防止旋转压缩机R1产生气体泄漏，使旋转压缩机R1的效率达到最佳。另外，油分离器7不再需要传统油分离器所需的开关阀、毛细管等零部件，具有低成本、高可靠性的特点。

根据本实施例所揭示的技术内容，对密闭壳体2、油分离器7、转子中心腔B35b之间的压力关系进行补充说明、以及对几个设计应用事例进行说明。

高压气体从密封壳体2流进油分离器7，由于两者之间的配管阻力和排气量以及气体密度所产生的压降为ΔP1；油从油分离器7流进转子中心腔B35b间的压降为ΔP2；密闭容器2的内部压力和转子中心腔B35b压力的压差为ΔP3，其中ΔP3＝ΔP1+ΔP2。

旋转式压缩机R1改变电机21的转速设计中，与转子组件32的旋转速度呈正比，排出气体量和转子中心腔B35b的压降功能会有所增减，因此，ΔP3的不会有大的变化。但是，旋转式压缩机R1如果要从油分离器7回收油，通过转子组件32的旋转引起转子中心腔B35b压力降低的能力低于压力差ΔP3。为了满足该条件，除了由于冷冻循环的配管而导致的压缩损失减少，在旋转式压缩机R1的内部、从压力高的密闭壳体2流到压力下降回路中的气体泄漏要为最小。因此，回油管10和转子组件32的接点设计最为重要。该优化设计的案例如下进行说明。

参见图7–图8，将回油管10固定在上盖2a的顶部中心处，使回油管10对齐偏心曲轴16的中心孔A17。中心孔A17的上端开口可加大孔径，使其呈阶级状，回油管10插入其内。可有效防止从回油管10下端形成的间隙漏油，进一步地，在中心孔A17的开口端设置止推板58。止推板58与回油管10之间设有卡环(图中未标出)，回油管10上设置有限位器56，卡环与限位器56之间连接有弹簧57，防止止推板58在中心孔A17的开口端上滑动、旋转。另外，该设计省下圆板A37a的零部件。

参见图9–图10，回油管10插入圆板A37a的中心处，为了防止从回油管10下端和圆板A37a之间形成的间隙漏油，回油管10上设置有滑动盖55。滑动盖55通过在回油管10内部设计的单向爪55a，回油管10回油时，由于油的流动，带动单向爪55a和滑动盖55，往滑动盖55与圆板A37a之间产生间隙C1的方向进行移动，滑动盖55充当单向阀片的作用。

其装配时，先将滑动盖55固定在上盖2a上，滑动盖55的圆形鍔边抵接在圆板A37a上，再把上盖2a焊接在中间壳体2b中，最后，组装完毕后，或压缩机运行过程中，便会产生间隙C1，该间隙不会比偏心曲轴16的止推间隙h(详见图11所示)大，即间隙C1由止推间隙h所决定。

参见图11，其实际为，把图7–图8中的止推板58等相关机构替换成图9–图10中的滑动盖55等相关机构的设计，不再赘述。

如上所述，除了改善压缩机内部的气体泄漏，为了使上述压力损失(ΔP3)最小，也需要油分离器7尽可能地接近旋转式压缩机R1。参见图12，其预先把油分离器7固定在密闭壳体2的侧部。根据该设计，不但可以大幅改善压力损失(ΔP3)，而且简化搭载系统时的配管连接，而且可以降低较昂贵的配管成本。

参见图9–图10，旋转式压缩机R1采用的转子组件为无端环的DC电机。其转子铁心D50通过转子铆钉49固定有转子盖47。转子盖47通过板金冲压加工成型，其外周有数个盖槽48。盖槽48的结构相当于端环槽36，可以与有端环的转子组件发挥出同等的作用和效果。

第二实施例

参见图15，本旋转式压缩机R1，其与第一实施例的区别在于，偏心曲轴16下部加工有中心孔B18，中心孔B18与中心孔A17之间通过旁通孔19连接，中心孔B18底部还设置有伸入油池51的油吸入管53。旋转式压缩机R1工作时，转子中心腔B35b的压力下降，其通过油分离器7回油的同时，可将油池51内的油吸入，从而润滑副轴承26、活塞28和主轴承25等零部件，完成润滑后，油重新回流到油池51中，通过该设计，即使油分离器7或油池51中的油量较低时，也可确保各零部件的润滑，防止损坏压缩机，进一步改善压缩机的可靠性。其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

第三实施例

参见图16，本旋转式压缩机R1，其与第一实施例的区别在于，偏心曲轴16的上部没有加工出中心孔A17，而是在转子组件32，即转子铁心上设置连通转子中心腔A35a和转子中心腔B35b的转子气体孔40，转子气体孔40与中心孔A17所达到的技术效果一致同时，偏心曲轴16同样不需加工出横孔17a，可保证偏心曲轴的强度，也较容易加工，同时满足不同排量旋转式压缩机R1的需要。其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

第四实施例

参见图17，本旋转式压缩机R1，其与第一实施例的区别在于，端环槽36、降压装置39等相关联机构设计在转子组件32的上端，即转子铁心的上端端环A上，其与第一实施例相比，油路结构被大幅度简化，但是，要其要注意避免向电机部的上部空间喷油导致吐出管的吐油量大幅增加。其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

第五实施例

参见图18，本旋转式压缩机R1，其与第一实施例的区别在于，将回油管10与主轴承25的法兰部连接，主轴承25进行润滑支撑的轴承部内设有油通道，油通道与转子中心腔B35b连通，可把油从回油管10引导至转子中心腔B35b，再从端环槽36向电机线圈22a的方向喷出，润滑各零部件。采用该方式时，圆板B37b与主轴承25之间的配合间隙C2要减小，防止从密闭壳体2出来的高压气体入侵。其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

第六实施例

参见图19–图20，本旋转式压缩机，其与第一实施例的区别在于，旋转式压缩机、室外换热器4、膨胀阀5、室内换热器6、储液器13共同构成冷冻循环，旋转式压缩机为两台，标号分别为R1和R2，冷冻循环中还配置油分离器W9,两台旋转式压缩机的吐出管和回油管均连接在冷冻循环中配置的油分离器W9上。

油分离器W9与第一实施例油分离器7的设计相似，不同之处在于其上端设置的进气管共两条，标号分别为42a和42b，其下端设置的排油管共两条，标号分别为8a和8b，两排油管上同样设置有孔径大小不同的油孔A46a和油孔B46b。旋转式压缩机R1和旋转式压缩机R2上分别对应设有吐出管3a和吐出管3b、回油管10a和回油管10b，其中，吐出管3a与进气管42a连接，吐出管3b与进气管42b连接，回油管10a与排油管8a连接，回油管10b与排油管8b连接。旋转式压缩机R1和旋转式压缩机R2产生的高压气体分别通过吐出管3a和进气管42a、吐出管3b与进气管42b进入油分离器W9，经过油分离后按室外换热器4、膨胀阀5、室内换热器6、储液器13的顺序参与冷冻循环，油分离器W9分离并储存的油52分别通过排油管8a与回油管10a、排油管8b与回油管10b回流到旋转式压缩机R1和旋转式压缩机R2内。

油分离器W9可分离并储存两台旋转式压缩机吐出的油量，再重新分配回流到两台旋转式压缩机内，保证两台压缩机的油量保持最合适的状态。

由于两台旋转式压缩机在实际工作时，吐出的油量不相同，因此造成两台压缩机内的回油能力各不相同，为了避免产生分流的问题，本实施例采用了两条排油管的方式，使两台压缩机均独立地回收油，提高两台压缩机的可靠性。另外，若两台压缩机可单独工作，为避免单独一台压缩机工作时，会造成油分离器W9内的油52倒流进另一台压缩机，在压缩机的吐出回路和油分离器W9的回油回路上，还应该配置有单向阀或电磁开关阀。

其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

第七实施例

参见图21，本旋转式压缩机，其与第一实施例的区别在于,旋转式压缩机、室外换热器4、膨胀阀5、室内换热器6、储液器13共同构成冷冻循环，旋转式压缩机为两台，标号分别为R1和R2，冷冻循环没有配置油分离器,两台旋转式压缩机的吐出管和回油管相互交叉相连。

旋转式压缩机R1和旋转式压缩机R2上分别对应设有吐出管3a和吐出管3b、回油管10a和回油管10b、吸入管14a和吸入管14b、及与油池连通的均油管11a和均油管11b，旋转式压缩机R1和旋转式压缩机R2的吐出管3a和吐出管3b并联后按室外换热器4、膨胀阀5、室内换热器6、储液器13的顺序参与冷冻循环，再通吸入管14a和吸入管14b回流至各自所属的旋转压缩机内。旋转式压缩机R1的回油管10a与旋转式压缩机R2的均油管11b连接，旋转式压缩机R1的均油管11a与旋转式压缩机R2的回油管10b连接，两路管路呈X字状交叉。

两台旋转式压缩机在实际工作时，不许经油分离器，即可对相互密闭壳体内的油或气进行交换，若其中一台旋转式压缩机的油面高于自身的均油管，另外一台旋转式压缩机的油面低于自身的均油管，则油面比均油管高的旋转式压缩机向油面比均油管低的旋转式压缩机供油。

两台旋转式压缩机均可在最佳油量的情况下运行，同样有效纺织压缩机的故障产生，同时使其保持最佳性能。本实施例可适用于搭载更多数量压缩机的冷冻循环系统，发挥同样的作用和效果。

与第六实施例一样的情况时，若两台压缩机可单独工作，为避免单独一台压缩机工作时，会造成不进行工作的压缩机内的油52倒流进另一台工作中的压缩机，需要在旋转式压缩机的均有管和回油管上配置有单向阀或电磁开关阀。

其他未述部分，同第一实施例。

本发明公开的旋转式压缩机的技术并不需要很高的生产技术，可挪用传统的双缸旋转式压缩机或卧式旋转式压缩机的技术使之达到商品化，且可实现量产化。

Claims (9)

1.一种旋转式压缩机，包括设有吐出管、回油管和吸入管的密闭壳体(2)，其内设有电机部(21)和压缩机构(20)，电机部(21)包括定子组件(22)和转子组件(32)，压缩机构(20)包括气缸(23)、在气缸(23)中心部设置的压缩腔内转动的活塞(28)、先端与活塞(28)滑接的滑片、驱动活塞(28)偏心运转的偏心曲轴(16)、以及对气缸(23)进行润滑支撑的主轴承(25)和副轴承(26)，其特征是转子组件(32)包括转子铁心(33)，和设置在其上、下两端的端环，至少一端环的外径处设置开口部，开口部与设置在转子铁心(33)中心部的转子中心腔连通，回油管与转子中心腔连通。

2.根据权利要求1所述旋转式压缩机，其特征是所述回油管通过偏心曲轴(16)或者转子铁心(33)的内部与转子中心腔连通。

3.根据权利要求1所述旋转式压缩机，其特征是所述回油管通过主轴承(25)内部与转子中心腔连通。

4.根据权利要求1所述旋转式压缩机，其特征是所述偏心曲轴(16)内部设有通道，连通密闭壳体(2)底部设置的油池(51)和转子中心腔。

5.根据权利要求1-4任一项所述旋转式压缩机，其特征是所述旋转式压缩机、室外换热器(4)、膨胀阀(5)、室内换热器(6)、储液器(13)共同构成冷冻循环。

6.根据权利要求5所述旋转式压缩机，其特征是所述冷冻循环中配置油分离器；或者，旋转式压缩机的密闭壳体(2)上设置油分离器，油分离器与旋转式压缩机的吐出管和回油管连接。

7.根据权利要求6所述旋转式压缩机，其特征是所述油分离器上设有进气管与旋转式压缩机的吐出管连接，设有排气管与室外换热器(4)连接，设有排油管与旋转式压缩机的回油管连接。

8.根据权利要求5所述旋转式压缩机，其特征是所述冷冻循环设有两台以上旋转式压缩机，所有旋转式压缩机的吐出管和回油管均连接在冷冻循环中配置的油分离器上。

9.根据权利要求5所述旋转式压缩机，其特征是所述冷冻循环设有两台以上旋转式压缩机，旋转式压缩机的吐出管和回油管相互交叉相连。