CN104179685A

CN104179685A - 滚动转子式压缩机及其运行控制方法

Info

Publication number: CN104179685A
Application number: CN201310187949.2A
Authority: CN
Inventors: 王大号; 魏会军; 朱红伟; 刘靖
Original assignee: Zhuhai Gree Energy Saving Environmental Protection Refrigeration Technology Research Center Co Ltd
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明公开了一种滚动转子式压缩机，该滚动转子式压缩机具有上、下法兰、汽缸，还包括与气缸相邻隔板，隔板中设有高压保护装置，该高压保护装置由弹性部件和运动部件组成，当压缩机壳体内的压力过大时，运动部件受到压缩机壳体内腔中气体压力的作用进入压缩腔中卡住滚子，使压缩机停机，防止压缩机壳体内的压力进一步升高而使压缩机故障甚至产生事故。本发明的带有内置高压保护装置的滚动转子式压缩机具有可靠性和安全性更高的优点。

Description

滚动转子式压缩机及其运行控制方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其是一种滚动转子式压缩机及其控制方法。

背景技术

滚动转子式压缩机主要由气缸、滚子、上下法兰、曲轴、滑片等主要零部件组成，随着电机的转动，曲轴偏心部旋转将吸入的气体压缩并排出，现有技术中当空调系统安装不当或系统阻塞或因其他原因导致压缩机内部压力过高时，排气压力上升超过压缩机的使用极限压力容易造成压缩机的损坏，甚至发生爆炸等安全事故，影响产品的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种滚动转子式压缩机，以防止压缩机在异常高压下故障或损耗，提高压缩机的可靠性和安全性。

为了实现本发明的上述目的，所采用的技术方案是：

一种滚动转子式压缩机，包括壳体以及设置在所述壳体内腔中的曲轴、滚子、上法兰、下法兰和气缸，还包括，套设于曲轴上并与气缸相邻设置的第一隔板，第一隔板中设有连通所述壳体内腔和所述气缸中的压缩腔的连通通道，连通通道中设有高压保护装置，高压保护装置包括弹性部件和用于阻碍所述滚子转动的运动部件。

进一步地，连通通道与所述压缩腔的低压侧连通。

进一步地，运动部件与连通通道的内壁之间间隙密封。

进一步地，连通通道中设有用于限制所述运动部件极限位移的第一限位部。

进一步地，运动部件为顶针结构，弹性部件为压缩弹簧，压缩弹簧套设在顶针结构上。

进一步地，运动部件与弹性部件的尺寸关系为：

P_d*S₁＝P_xS₂+K(L₁-L₂)+KL₄

式中P_d为高压保护装置动作压力，S₁为运动部件与压缩机壳体内腔连通侧表面积，P_x为吸气压力，S₂为运动部件与压缩机压缩腔连通侧表面积，K为弹性部件刚度系数，L₁为弹性部件原长，L₂为弹性部件安装完成后的长度，L₄为连通通道预留安全长度。

进一步地，该压缩机为多缸压缩机。

进一步地，该多缸压缩机为双缸压缩机，该双缸压缩机包括上气缸、下气缸和第二隔板，第一隔板与第二隔板相邻的设置在上气缸与下气缸之间。

进一步地，第一隔板与第二隔板为一体成型结构。

本发明还提供了一种压缩机运行控制方法，所述压缩机为上述的压缩机，该压缩机运行控制方法为：当压缩机控制器检测到所述压缩机的转矩大于等于设定值时，控制所述压缩机停机。

本发明的滚动转子式压缩机与现有技术相比，具有以下优点：

1）本发明的压缩机内置有高压保护装置，当压缩机在特殊情况产生高压时，高压保护装置动作，进入压缩腔使滚子的力矩急剧上升，使压缩机进入停机保护，当内部压力下降到正常范围时，压缩机可恢复正常运行，可以有效防止压缩机在高压下发生故障甚至产生爆炸等安全事故，并且不会对压缩机产生破坏，能够节约维修成本，提高压缩机运行的可靠性和安全性；

2）高压保护装置结构简单，通用性较好，易于实现，可应用于单缸或多缸压缩机。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的压缩机结构的轴向剖视图；

图2是图1中高压保护装置未动作时的局部放大图；

图3是图1中高压保护装置工作状态时的局部放大图；

图4是图1中压缩机的E-E方向的剖视图；

图5是本发明第三实施方式的压缩机结构的轴向剖视图；

图6是本发明第四实施方式的压缩机结构的轴向剖视图；

附图标记如下：

曲轴1，消音器2，上法兰3，上滚子4，上气缸5，第二隔板6，运动部件7，弹性部件8，第一隔板9，下滚子10，下气缸11，下法兰12，吸气口13，滑片14，排气口15

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明进行说明：

本申请所提出的压缩机内置高压保护装置，可以适用于单缸、双缸或多缸滚动转子式压缩机。下面以双缸压缩机为例，具体阐述本发明：

（第一实施方式）

如图1所示，为滚动转子式双缸压缩机的剖视图（压缩机壳体未示出），其包括设置于压缩机壳体内的用于带动滚子旋转以完成气体压缩的曲轴1，滚子包括上滚子7和下滚子11；套设于滚子外周的气缸，气缸包括上气缸5和下气缸11；设置于气缸两端用于支撑曲轴1同时密封上气缸8、下气缸11形成压缩腔的上法兰3和下法兰12；设置于上气缸5和下气缸11之间的第一个隔板9和第二隔板6，第一隔板9位于第二隔板6和下汽缸11之间，第一隔板9和第二隔板6上设有连通下气缸11的排气口与上气缸5的吸气口的压缩机气体连通通路，第一隔板9中设有用于防止压缩机壳体内腔压力过大而影响压缩机可靠性与安全性的高压保护装置。为了更好的实现更好的密封和装配，第一隔板9的内径与第二隔板6的内孔直径相等，第一隔板9与第二隔板6为两个分立零件或一体加工（铸造、粉末冶金或机加工等方式）成型。

第一隔板9的下端面上设有第一开孔，第一开孔与下气缸11的压缩腔连通，并且第一开口在水平面内的投影位于下气缸11的压缩腔内。第二隔板6的侧面设有第二开孔，第二开孔与压缩机壳体内腔连通。同时，在第一隔板9和第二隔板6内形成连通第一开孔和第二开孔的连通通道，在该连通通道内设有高压保护装置。优选地，该连通道包括径向通道和轴向通道，高压保护装置安装在轴向通道中。

该高压保护装置包括运动部件7和弹性部件8，运动部件7包括头部和尾部，头部为承压部，尾部为阻碍部，头部用来承受来自壳体内腔的压力，当压缩机壳体内腔的压力达到一定值时，头部受壳体内腔气压的作用，推动顶针运动，使尾部伸出第一隔板9进入下气缸压缩腔中以阻碍滚子的运动。在本实施例中运动部件7为顶针结构，弹性部件8为压缩弹簧，压缩弹簧套在顶针上，压缩弹簧的上端与顶针头部的下端相接触。除顶针状结构外，运动部件7还可以用多种等同替代方式实现，如伞形结构、锥体结构、棱柱形结构等等。

如图2、图3所示，该高压保护装置的工作过程如下：压缩机运行时，若压缩机内腔的压力在正常的压力范围下，运动部件7承压部受到压缩机内腔压力的作用，运动部件7产生向下的位移，由于压力较小，运动部件7产生的位移小于设计时第一隔板9内的预留安全长度L4，因此运动部件7的尾部未伸出第一隔板，压缩机可正常运转。若压缩机壳体内部的压力超出了正常范围，运动部件7头部受压后产生的位移大于预留安全长度L4，运动部件7头部将伸出第一隔板进入下气缸压缩腔，随着曲轴的旋转，下滚子11接触到运动部件7，当下滚子11接触到运动部件7时，下滚子11受到运动部件7的切向力作用，压缩机电机转矩急剧增大，电流迅速上升，控制器形成过流保护，从而阻止滚子转动使压缩机停止运转，达到压缩机在高压下停机保护目的。当压缩机内部压力降到正常压力范围时，由于弹性部件8的作用，运动部件7返回原位，压缩机可恢复正常运转，不会对压缩机产生破坏。

上述连接通道中设有第一限位部和第二限位部，通过第一限位部和第二限位部限制运动部件7的行程。当压缩机不工作或压缩机内腔压力较小时，运动部件7的头部抵在第二限位部上，当压缩机内腔压力过大时，运动部件7在连通通道中运动，第一限位部则用于限制运动部件7的极限位移，同时第一限位部还可以防止弹性部件8因过压缩而产生破坏失效，这样既可以保证运动部件7伸出第一隔板9作用到滚子上，又可以保护弹性部件，保证其使用寿命。本实施例中，第一限位部和第二限位部均为台阶结构。为了便于高压保护装置的装配，第一限位部和第二限位部分别设置于第一隔板9和第二隔板6中的轴向通道内。

如图4所示，根据吸气口13和排气口15的位置及气体的压缩过程，滑片14将气缸内的压缩腔划分所在的吸气侧和排气侧，因为排气侧的压力高于吸气侧的压力，所以排气侧又称为高压侧，吸气侧又称为低压侧。优选的，连接通道与压缩腔的低压侧连通，运动部件7从第一隔板9中伸出进入压缩腔的低压侧。这是因为压缩腔高压侧内的压力随曲轴旋转角度的变化而变化，压力波动较大，而压缩腔低压侧内压力平稳，在系统中压力范围较小，容易实现控制，且控制的准确性和精确性也更高。

运动部件7及弹性部件8的尺寸结构可参照下式设计：

P_d*S₁＝P_xS₂+K(L₁-L₂)+KL₄

式中P_d为高压保护装置动作压力，高压保护装置动作压力根据压缩机在不同制冷系统下的安全压力极限来确定，S₁为运动部件7头部（运动部件高压侧，即与压缩机内腔连通侧）面积，P_x为吸气压力，S₂为运动部件7尾部（运动部件低压侧，与压缩机的压缩腔连通侧）面积，K为弹性部件刚度系数，L₁为弹性部件原长，L₂为弹性部件安装完成后的长度，L₄为连通通道预留安全长度（如图2中所示），为压缩机正常工作时运动部件7可能产生的微小运动预留一定的空间并防止压缩机内部气体脉动影响保护装置动作。

在运动部件7的行程范围内，运动部件7的头部与连同通道的内壁为间隙配合，并通过油膜实现间隙密封，以防止压缩机内腔的高压气体通过连通通道进入压缩腔影响压缩机的正常工作。在压缩机正常工作时，受弹性力的作用，顶针结构的运动部件7的头部端面与第二限位部的台阶面之间形成密封面，进一步保证密封。为了便于机械加工起见，在本实施例中运动部件7的头部端面与第二限位部的台阶面均为平面，运动部件7的头部与第二限位部之间可以是其他形式的配合，如都是斜面构成锥面密封。

如上所述，通过在压缩机内部设置高压保护装置，可以实现对压缩机的有效保护，防止压缩机内部压力过大造成压缩机故障、损毁。而且本实施方式对现有压缩机的结构改进最小，工艺实现最简单。

（第二实施方式）

第二实施方式与第一实施方式的区别在于，第一隔板9位于第二隔板6和上气缸5之间，则运动部件7的安装方向和运动方向与第一实施方式不同，在本实施方式中运动部件的头部在下，尾部在上，运动部件7尾部从第一隔板9的上端面伸出，使得运动部件7的作用对象由下滚子10改为上滚子4，其实现压缩机高压保护的原理与第一实施例相同。

（第三实施方式）

如图5所示，本实施方式与第一、第二实施方式的区别在于，第一隔板9与第二隔板6不相邻，在本实施方式中，第一隔板9位于第二上法兰3和上气缸5之间，第二隔板6位于上汽缸5和下气缸11之间。

上法兰3和第一隔板9中形成有连通压缩机壳体内腔和上气缸5的压缩腔的连通通道，高压保护装置设置于该连通通道内。该连通通道的轴线与曲轴的轴线平行，连通通道的下端开孔在水平面内的投影位于上气缸5的压缩腔内。当压缩机壳体内压力过大时，运动部件7从连通通道的下端开孔出伸出进入上气缸5，以阻碍上滚子4的运动，达到保护的目的，其实现压缩机高压保护的原理与第一实施例相同。

为了不影响压缩机的正常排气，第一隔板9上还设有连通上气缸5的排气孔与上法兰3的排气通道的压缩气体流通通路，压缩气体经第一隔板9、上法兰3和消音器2排出压缩机。

（第四实施方式）

如图6所示，本实施方式与第三实施方式的区别在于，第一隔板9位于下气缸11与下法兰12之间。第一隔板9和下法兰12中形成有连通压缩机壳体内腔和上气缸5的压缩腔的连通通道，高压保护装置设置于该连通通道内。该连通通道的轴线与曲轴的轴线平行，连通通道的上端开孔在水平面内的投影位于下气缸11的压缩腔内。当压缩机壳体内压力过大时，运动部件7从连通通道的上端开孔出伸出进入下气缸11，以阻碍下滚子10的运动，达到保护的目的，其实现压缩机高压保护的原理与第一实施例相同。

（第五实施方式）

本发明还提供了一种滚动转子式压缩机的运行控制方法，该滚动转子式压缩机为内置有所述高压保护装置的滚动转子式压缩机，该运行控制方法为：

S01：实时检测压缩机电机的转矩；

S02：将检测到的转矩与设定值比较；

S03：若检测值大于等于设定值，则控制压缩机停机。

本发明的内置有高压保护装置的压缩机，当压缩机在特殊情况产生高压时，高压保护装置动作，进入压缩腔使滚子的力矩急剧上升，使压缩机进入停机保护，当内部压力下降到正常范围时，压缩机可恢复正常运行，可以有效防止压缩机在高压下发生故障甚至产生爆炸等安全事故，并且不会对压缩机产生破坏，能够节约维修成本，提高压缩机运行的可靠性和安全性。

该高压保护装置结构简单，通用性较好，易于安装与实现，可应用于单缸或多缸压缩机。对于单缸压缩机，由于单缸压缩机只有一个气缸，则安装有高压保护装置的第一隔板设置于上法兰与气缸之间或气缸与下法兰之间，即与上述的第三实施方式和第四实施方式相同。对于双缸压缩机，优选地，将第一隔板9与第二隔板6相邻设置，这种实施方式对现有的压缩机改进最小，成本最低，可以将第一隔板9与第二隔板6都作为单独的零件，也可以一体加工成型，把现有的双缸压缩机的中间隔板做加厚处理，并在其中设置连通通道和高压保护装置。对于具有三个气缸以上的多缸压缩机，安装有高压保护装置的第一隔板则可以根据实际情况设置于与任意一个气缸的相邻侧。

最后说明的是：

尽管在本文中描述和图示了本发明的各种创造性方面、概念和特征，通过结合在示例性实施方式中实施它们，但是可在许多替代实施方式中使用不同实施例的各种方面、概念和特征，单独地或者以各种组合及其子组合的方式。除非在本文中被明确地排除在外，所有这样的组合和子组合意图都是在本发明的范围内。

另外，尽管可能在本文中描述了关于本发明的各种方面、概念和特征的各种优选实施方式，但是这些描述不是本发明所有实施方式的完全或详尽的清单，这些描述并不表明这些特征是必需的，排他性的。本申请示例性方法或结构的描述并不限于包括在所有情况下所要求的所有特征，除非明确陈述为这种情况。

Claims

1.一种滚动转子式压缩机，包括壳体以及设置在所述壳体内腔中的曲轴、滚子、上法兰、下法兰和气缸，其特征在于：还包括，

套设于所述曲轴上并与所述气缸相邻设置的第一隔板，所述第一隔板中设有连通所述壳体内腔和所述气缸中的压缩腔的连通通道，所述连通通道中设有高压保护装置，所述高压保护装置包括弹性部件和用于阻碍所述滚子转动的运动部件。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述连通通道与所述压缩腔的低压侧连通。

3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述运动部件与所述连通通道的内壁之间间隙密封。

4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述连通通道中设有用于限制所述运动部件极限位移的第一限位部。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述运动部件为顶针结构，所述弹性部件为压缩弹簧，所述压缩弹簧套设在所述顶针结构上。

6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述运动部件与所述弹性部件的尺寸关系为：

P_d*S₁＝P_xS₂+K(L₁-L₂)+KL₄

7.如权利要求1至6任一项所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机为多缸压缩机。

8.如权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述多缸压缩机为双缸压缩机，所述双缸压缩机包括上气缸、下气缸和第二隔板，所述第一隔板与第二隔板相邻的设置在上气缸与下气缸之间。

9.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述第一隔板与第二隔板为一体成型结构。

10.一种压缩机运行控制方法，所述压缩机为权利要求1至9任一项所述的压缩机，其特征在于，当压缩机控制器检测到所述压缩机的转矩大于等于设定值时，控制所述压缩机停机。