CN103511265A - 旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种旋转式压缩机，其包括：壳体，其内限定有内部空间，且底部容纳有润滑油；气缸，与上轴承和下轴承限定出内部腔室，其上限定出吸气口、排气口以及沿其径向延伸的滑片槽；活塞，设在内部腔室内且沿内部腔室内壁可滚动；滑片，可移动地设在滑片槽内，且滑片的第一端伸入到内部腔室内且止抵活塞；偏心曲轴，由驱动器驱动转动且下端穿过上轴承并伸入到内部腔室内以带动活塞滚动；供油部件，设在内部空间内且将润滑油提供至偏心曲轴与活塞；以及油气分离装置，分别与气缸的排气口和滑片槽连通以将气缸排出的气体油气分离后的润滑油供入至滑片槽中。利用该旋转式压缩机，可以在其壳体内保持相对较低的压力时，实现对气体的压缩。

Description

旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及制冷设备领域，尤其涉及一种旋转式压缩机。

背景技术

现已广泛采用的旋转式压缩机均采用壳体内高压力即高背压结构。这类旋转式压缩机在运行时，从系统回到压缩机的制冷剂通过气液分离器后，气态的制冷剂被直接吸入到汽缸内完成压缩，经过压缩后的高温高压制冷剂排入到压缩机壳体内部空间，冷却电机后排出压缩机，进入系统循环。

然而，采用高背压结构的旋转式压缩机不能满足目前对压缩机的需求，因而目前的旋转式压缩机仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种在壳体内保持低压力的旋转式压缩机。

根据本发明实施例的一种旋转式压缩机包括：壳体，所述壳体内限定有内部空间，且所述内部空间底部容纳有润滑油；气缸，所述气缸与分别设在其顶部和底部的上轴承和下轴承限定出内部腔室，所述气缸上限定出吸气口、排气口以及沿其径向延伸的滑片槽；活塞，所述活塞设在所述内部腔室内且沿所述内部腔室内壁可滚动；滑片，所述滑片可移动地设在所述滑片槽内，且所述滑片的第一端伸入到所述内部腔室内且止抵所述活塞；偏心曲轴，所述偏心曲轴由驱动器驱动转动且下端穿过所述上轴承并伸入到所述内部腔室内以带动所述活塞滚动；供油部件，所述供油部件设在所述内部空间内且将所述润滑油提供至偏心曲轴与所述活塞；以及油气分离装置，所述油气分离装置分别与所述气缸的排气口和所述滑片槽连通以将所述气缸排出的气体油气分离后的润滑油供入至所述滑片槽中。利用根据本发明实施例的旋转式压缩机，可以在其壳体内保持相对较低的压力，例如可以达到0.20～0.65MPa的前提下，有效地实现对所吸入气体的压缩。

根据本发明的实施例，上述本发明的旋转式压缩机还可以进一步具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，可以进一步包括排气通路，所述排气通路与所述气缸的排气口相连且将所述气缸排出的气体供入至所述油气分离装置内。由此，可以在将压缩气体排出压缩机之前，对从气缸排出的气体进行油气分离，实现对气体的净化，同时也能够实现对润滑油的回收。

根据本发明的一个实施例，进一步包括：滑片供油管路，所述滑片供油管路连接在所述油气分离装置和所述滑片槽之间且将所述油气分离装置分离出的润滑油供入所述滑片槽中，用于利用所回收的润滑油对所述滑片进行润滑。

根据本发明的一个实施例，所述油气分离装置设在所述壳体的外部。由此，可以方便地将油气分离装置与压缩机主体连接，不影响壳体内部的其他组件的布置，制备容易方便。

根据本发明的一个实施例，还包括滑片弹簧，所述滑片弹簧设在所述滑片槽的后端内且止抵在所述滑片槽和所述滑片之间。由此，可以方便地通过滑片弹簧将滑片止抵在滑片槽和滑片之间，进而方便地通过活塞的运动实现对气体的压缩。

根据本发明的一个实施例，所述驱动器为电机。由此，可以方便地实现通过驱动器驱动偏心曲轴转动，进而实现对所吸入气体的压缩。

根据本发明的一个实施例，在所述润滑油中进一步溶解有制冷剂。根据本发明的实施例，适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油，其粘度值为68mm²/s以下，且在压力为0.20-0.65MPa及温度为20-60摄氏度下时，在所述润滑油中所述制冷剂的溶解度为2重量%-22重量%。根据本发明的一些具体示例，适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油为选自日本Suniso公司的3GSD润滑油和新日本石油公司的NM56EP润滑油的至少一种。可选的，所述制冷剂为烃类制冷剂，优选R290，或可燃的卤代烃类制冷剂。由此，可以进一步保证压缩机的性能和可靠性。

根据本发明的实施例的旋转式压缩机，在其壳体内保持相对较低的压力，例如可以达到0.20～0.65MPa。相对于现有采用高背压结构的旋转式压缩机，根据本发明实施例的采用低被压结构的旋转式压缩机在实际应用中，例如应用于冰箱或者空调时，具有显著的优势，例如至少具有下列优点之一：

（1）采用根据本发明实施例的壳体内低压力旋转式压缩机可以大幅减少压缩机内的制冷剂含量，尤其是应用于制冷电器例如冰箱或者空调时，可以扩大可燃性制冷剂的应用范围；

（2）采用根据本发明实施例的壳体内低压力旋转式压缩机可以降低压缩机壳体内的工作压力，从而降低壳体的耐压安全性要求，降低压缩机的成本和改善工艺性；

（3）采用根据本发明实施例的壳体内低压力旋转式压缩机不会出现使用高背压压缩机中时的电机温度过高的现象，保证了压缩机的可靠性等。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的旋转式压缩机的结构示意图，

附图标记：

1、压缩机内部空间；2、滑片槽；3、低压油池；4、高压储油部；5、滑片弹簧

10、壳体；11、上壳体；12、主壳体；13、下壳体；

14、驱动器；15、油气分离装置；16、吸气管；17、排气通路；

18、滑片供油管路；19、供油部件；

21、上轴承；22、汽缸；23、活塞；24、滑片；25、下轴承；26、偏心曲轴；

图2是无量纲最小油膜厚度

与索莫菲尔(Sommerfeld)数S的关系曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参考图1，根据本发明实施例的一种旋转式压缩机包括：壳体10、气缸22、活塞23、滑片24、偏心曲轴26、供油部件19和油气分离装置15。

根据本发明的实施例，壳体10内限定有内部空间1，且在该内部空间1的底部容纳有润滑油。根据本发明的具体示例，壳体内的内部空间为低压空间，其压力可以低至0.20～0.65MPa。另外，根据本发明的具体示例，在内部空间的底部形成有低压油池3，在该低压油池3内容纳有润滑油。根据本发明的实施例，壳体10可以由三部分组成，即上壳体11、主壳体12以及下壳体13，由此，可以方便制备和检修。

根据本发明的实施例，气缸22与分别设在其顶部和底部的上轴承21和下轴承25限定出内部腔室（图中未示出），并且气缸22上限定出吸气口（图中未示出）、排气口（图中未示出）以及沿其径向延伸的滑片槽2。根据本发明的实施例，气缸22的吸气口与吸气管16相连，用于向内部腔室中引入待压缩的气体，另外，气缸22的排气口与排气通路17相连用于将经过压缩的气体排出。

根据本发明的实施例，活塞23设在内部腔室内且沿内部腔室内壁可滚动，从而实现对通过吸气管16经由设置在气缸22上的吸气口引入到气缸22中的待压缩气体进行压缩。

根据本发明的实施例，滑片24可移动地设在滑片槽2内，且滑片24的第一端伸入到内部腔室内且止抵活塞23。从而，将内部腔室分割成两个部分，这两个部分的大小随着活塞23的运动而变化，由此内部腔室内的气体的压力随着这两个内部腔室的大小而变化。根据本发明的一个实施例，旋转式压缩机还包括滑片弹簧5，该滑片弹簧5设在滑片槽2的后端内且止抵在滑片槽2和滑片24之间。由此，可以方便地通过滑片弹簧5将滑片24止抵在滑片槽2和滑片24之间，进而方便地通过活塞23的运动实现对气体的压缩。需要说明的是，在本文的描述总的描述中，滑片24的“前端”为其朝向活塞23的方向，而“后端”为其远离活塞23的方向。

根据本发明的实施例，偏心曲轴26由驱动器14驱动转动且下端穿过上轴承21并伸入到内部腔室内以带动活塞23滚动，进而通过活塞23的滚动实现对待压缩气体的压缩。根据本发明的一个实施例，驱动器14为电机。由此，可以方便地实现通过驱动器14驱动偏心曲轴26转动，进而实现对所吸入气体的压缩。

根据本发明的实施例，供油部件19设在内部空间1内且将润滑油提供至偏心曲轴26与活塞23。由此，可以实现对偏心曲轴26与活塞23各运动副之间形成润滑和/或密封，进而可以保证压缩机的性能和可靠性。

根据本发明的实施例，油气分离装置15分别与气缸22的排气口和滑片槽2连通以将所述气缸排出的气体油气分离后的润滑油供入至滑片槽中。根据本发明的一个实施例，可以进一步包括排气通路17，该排气通路17与气缸22的排气口相连且将气缸22排出的经过压缩的气体供入至油气分离装置15内。由此，可以在将压缩气体排出压缩机之前，对从气缸排出的气体进行油气分离，实现对气体的净化，同时也能够实现对润滑油的回收。

根据本发明的一个实施例，本发明的旋转式压缩机进一步包括：滑片供油管路18，该滑片供油管路18连接在油气分离装置15和滑片槽2之间且将油气分离装置15分离出的润滑油供入滑片槽2中，用于利用所回收的润滑油对所述滑片进行润滑。根据本发明的一个实施例，油气分离装置15设在所述壳体的外部。由此，可以方便地将油气分离装置与压缩机主体连接，不影响壳体内部的其他组件的布置，制备容易方便。

根据本发明的实施例，本发明的旋转式压缩机所采用的润滑油中进一步溶解有制冷剂。根据本发明的实施例，本发明的旋转式压缩机能够采用的制冷剂不受特别限制。根据本发明的一些具体示例，所述制冷剂可以为烃类制冷剂，优选R290。根据本发明的另一些实施例，该制冷剂可以为可燃的卤代烃类制冷剂。由此，可以进一步保证压缩机的性能和可靠性。具体地，当采用可燃的卤代烃类制冷剂时，由于制冷剂充注量受到限制，利用本发明的旋转式压缩机（其即为一种低背压压缩机）可以大幅减少压缩机内的制冷剂含量，从而扩大可燃性制冷剂的应用范围；当采用R290等排气温度高的制冷剂时，由于本发明的旋转式压缩机的电机位于吸气环境下，不会出现使用高背压压缩机中时的电机温度过高的现象出现，从而能够保证压缩机的可靠性。

根据本发明的实施例，可以采用的润滑油的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以采用满足以下条件的任何已知的润滑油：其粘度值为68mm²/s以下，且在压力为0.20-0.65MPa及温度为20-60摄氏度下时，在该润滑油中所述制冷剂的溶解度为2重量%-22重量%。具体地，根据本发明的一些实施例，适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油可以为选自日本Suniso公司的3GSD润滑油和新日本石油公司的NM56EP润滑油的至少一种。需要说明的是，以上润滑油均是可以通过市购获得的，例如可以从壳牌公司购得。

此外，根据本发明的实施例，上述的适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的条件，是通过以下方法确定的：

首先，确定本发明的低背压旋转式压缩机所需要的轴承最小油膜厚度Hmin。

接着，根据设计的压缩机结构，得到无量纲最小油膜厚度的值（其中，c为旋转式压缩机轴承半径方向间隙），再计算出径宽比λ值（径宽比λ=D/L，其中D为为旋转式压缩机的曲轴直径，L为轴承高度，即轴承内径与曲轴接触长度），然后通过图2所示的无量纲最小油膜厚度

与径宽比λ相对应的曲线的交点，得到交点的横坐标值，即得到本发明的旋转式压缩机的工作过程中的索莫菲尔数值。

接下来，基于获得的索莫菲尔数值，根据索莫菲尔数公式

确定适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的工作粘度值，其中，D为旋转式压缩机的曲轴直径，c为旋转式压缩机的轴承半径方向间隙，N为旋转式压缩机的转速，μ为旋转式压缩机的润滑油的工作粘度，P_b为旋转式压缩机的轴承载荷。

然后，基于上述获得的适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的工作粘度值，确定适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的条件：润滑油的粘度值，以及在本发明的旋转式压缩机的工作环境下即压力为0.20-0.65MPa及温度为20-60摄氏度时，润滑剂中制冷剂的溶解度。其中，在本文中所使用的表达方式“润滑油的粘度值”是指润滑油本身的粘度值，即其在40摄氏度时的运动粘度。而前述的“润滑油的工作粘度值”是指该润滑油在应用于本发明的旋转式压缩机时，在该旋转式压缩机工作过程中的运动粘度。

需要说明的是，以润滑油的粘度值以及在本发明的旋转式压缩机的工作环境下润滑剂中制冷剂的溶解度，作为衡量润滑油是否适用于本发明的旋转式压缩机的条件，是因为：第一，在压缩机中，润滑油的工作粘度值主要取决于润滑油的粘度值（40摄氏度），润滑油的粘度指数，以及润滑油中制冷剂的溶解度。但是，将本发明的旋转式压缩机用于空调及热泵热水器中时，压缩机的油池温度范围约在25～55摄氏度范围内，该温度接近40摄氏度，即与标定润滑油的粘度值的温度接近，该温度内不会影响润滑油的粘度指数，因此，可以不考虑粘度指数的影响；第二，润滑油中制冷剂的溶解度主要取决于油池在运转时的压力和温度。从而，可以基于计算获得的适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的工作粘度值，确定适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的粘度值（40摄氏度）和工作条件下润滑油中制冷剂的溶解度，作为适用于本发明的旋转式压缩机的润滑油的条件。其中，润滑油的粘度值（40摄氏度）是润滑油的基本指标，而润滑油中制冷剂的溶解度是指压缩机在某一压力和温度条件下运转时，润滑油与制冷剂的混合物中的制冷剂质量（即润滑油中溶解的制冷剂质量）与混合物质量的比值，通常可以通过润滑油溶解制冷剂前后的质量测量然后计算得到。

此外，根据本发明的一些具体示例：

在压力为0.65MPa，温度为60摄氏度下，制冷剂在润滑油中的溶解度为22重量%以下，并且，润滑油在40摄氏度时的运动粘度为68mm²/s以下；或者

在压力为0.20MPa，温度为20摄氏度下，制冷剂在润滑油中的溶解度为12重量%以下，并且，润滑油在40摄氏度时的运动粘度为68mm²/s以下；或者

在压力为0.65MPa，温度为60摄氏度下，制冷剂在油池润滑油中的溶解度为20重量%以下，并且，润滑油在40摄氏度时的运动粘度为56mm²/s以下；或者

在压力为0.65MPa，温度为60摄氏度时，制冷剂在油池润滑油中的溶解度m≤16%，并且，润滑油在40摄氏度时的运动粘度为32mm²/s以下。

由此，可以确保在利用润滑油对偏心曲轴各运动副及滑片各运动副进行润滑和密封时，能够更好地形成油膜，达到润滑和密封的效果，从而进一步保证压缩机在壳体内保持相对较低压力时的性能和可靠性。需要说明的是，满足上述条件的润滑油可以由本领域技术人员容易地购得。根据本发明的实施例，可以采用的制冷剂的类型不受特别限制，根据本发明的实施例，所采用的制冷剂可以为烃类制冷剂，例如卤代烃类制冷剂，例如R290。由此，可以进一步保证压缩机的性能和可靠性。

根据本发明的实施例的旋转式压缩机，在其壳体内保持相对较低的压力，例如可以达到0.20～0.65MPa。相对于现有采用高背压结构的旋转式压缩机，根据本发明实施例的采用低被压结构的旋转式压缩机在实际应用中，例如应用于冰箱或者空调时，具有显著的优势，例如至少具有下列优点之一：

（1）采用根据本发明实施例的壳体内低压力旋转式压缩机可以大幅减少压缩机内的制冷剂含量，尤其是应用于制冷电器例如冰箱或者空调时，可以扩大可燃性制冷剂的应用范围；

（2）采用根据本发明实施例的壳体内低压力旋转式压缩机可以降低压缩机壳体内的工作压力，从而降低壳体的耐压安全性要求，降低压缩机的成本和改善工艺性；

（3）采用根据本发明实施例的壳体内低压力旋转式压缩机不会出现使用高背压压缩机中时的电机温度过高的现象出现，保证了压缩机的可靠性等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内限定有内部空间，且所述内部空间底部容纳有润滑油；

气缸，所述气缸与分别设在其顶部和底部的上轴承和下轴承限定出内部腔室，所述气缸上限定出吸气口、排气口以及沿其径向延伸的滑片槽；

活塞，所述活塞设在所述内部腔室内且沿所述内部腔室内壁可滚动；

滑片，所述滑片可移动地设在所述滑片槽内，且所述滑片的第一端伸入到所述内部腔室内且止抵所述活塞；

偏心曲轴，所述偏心曲轴由驱动器驱动转动且下端穿过所述上轴承并伸入到所述内部腔室内以带动所述活塞滚动；

供油部件，所述供油部件设在所述内部空间内且将所述润滑油提供至偏心曲轴与所述活塞；以及

油气分离装置，所述油气分离装置分别与所述气缸的排气口和所述滑片槽连通以将所述气缸排出的气体油气分离后的润滑油供入至所述滑片槽中。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，进一步包括排气通路，所述排气通路与所述气缸的排气口相连且将所述气缸排出的气体供入至所述油气分离装置内。

3.根据权利要求2所述的旋转式压缩机，其特征在于，进一步包括：

滑片供油管路，所述滑片供油管路连接在所述油气分离装置和所述滑片槽之间且将所述油气分离装置分离出的润滑油供入所述滑片槽中，用于利用所回收的润滑油对所述滑片进行润滑。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述油气分离装置设在所述壳体的外部。

5.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，还包括滑片弹簧，所述滑片弹簧设在所述滑片槽的后端内且止抵在所述滑片槽和所述滑片之间。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述驱动器为电机。

7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，在所述润滑油中进一步溶解有制冷剂。

8.根据权利要求7所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述润滑油的粘度值为68mm²/s以下，且在压力为0.20-0.65MPa及温度为20-60摄氏度下时，在所述润滑油中所述制冷剂的溶解度为2重量%-22重量%。

9.根据权利要求8所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述制冷剂为烃类制冷剂，优选R290。

10.根据权利要求8所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述制冷剂为可燃的卤代烃类制冷剂。

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